박영사

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인공지능시대의 미래교육
신간
인공지능시대의 미래교육
저자
Wayne Holmes, Maya Bialik, Charles Fadel
역자
정제영,이선복
분야
교육학
출판사
박영스토리
발행일
2020.05.15
개정 출간예정일
페이지
304P
판형
신A5판
ISBN
979-11-6519-057-6
부가기호
93370
강의자료다운
-
정가
19,000원

중판발행 2020.07.20

초판발행 2020.05.15


역자는 2019년 가을에 “Artificial Intelligence In Education, Promises and Implications for Teaching and Learning”라는 제목의 책을 처음 접하게 되었을 때 지금 우리나라에서 교육에 종사하는 사람들이 꼭 읽어야 할 책이라는 생각을 했다. 책을 읽으면서 번역을 해야겠다는 욕심을 낸 것도 시대적으로 중요한 내용을 함께 나누고 싶은 마음 때문이다.

우리나라에서 ‘제4차 산업혁명, 지능정보사회’라는 용어로 인공지능 등 첨단 기술이 사회의 변화를 선도하는 상황을 표현하고 있다. 18세기 증기기관의 발명으로 1차 산업혁명이 시작된 이래, 20세기 컨베이어 벨트의 등장과 전기를 활용한 표준화 시스템으로 촉발된 2차 산업혁명은 대량생산 체제를 구축하였다. 20세기 후반에 이루어진 3차 산업혁명은 컴퓨터와 인터넷의 발전으로 공장의 자동화 시스템을 구현했다. 하지만 4차 산업혁명은 3차 산업혁명과는 질적으로 다른 기술적 진보와 사회 변화를 예고한다. 영화에서 보던 인공지능 기술을 중심으로 한 융합적 기술의 활용이 이제 현실이 되고 있다.

근대식 학교제도는 상당히 효율적인 시스템을 통해 산업사회의 인력을 양성해 내는 데 성과를 이루어왔다. 특히 해방 이후 우리나라의 교육은 근대화 과정에서 세계가 주목할 정도로 빠른 속도의 양적 성장을 이룩했다. 많은 학생들을 효율적으로 가르치기 위한 교육제도인 학교 시스템은 2차 산업혁명의 대량생산 시스템(mass production system)과 닮은 대량교육 시스템(mass education system)이라고 할 수 있다.

하지만 2차 산업혁명의 산물인 표준화, 전문화와 관료제적 관리, 컨베이어 벨트를 통한 분업 등의 방식이 그대로 담겨 있는 학교제도는 여러 가지 문제를 노정해왔다. 학생들이 제각기 고유한 소질과 적성을 가지고 있으며 다양한 경험에 의한 학습의 결과가 그들에게 체화되어 있음에도 불구하고, 학교제도는 이러한 다양성을 존중하지 못하고 있다. 학년제(school ladder system)의 기본적인 운영 방식은 공장의 컨베이어 벨트와 같은 원리라고 할 수 있는데 실제 운영과정에서 개별 학생의 학습 성과에 대한 관리는 이루어지지 못하고 있다. 국가교육과정은 학년제와 연계되어 운영되고 있는데 학년별로 학습해야 할 내용의 분량은 표준화되어 있으며 학생들의 학습과 무관하게 진도라는 형태로 수업이 진행되고 있다. 학교에서의 평가는 교육적 성장보다는 사회적 선별(screening)의 목적이 더 앞서고 있으며 그 대표적인 형태가 집단 내 서열을 매기는 상대평가의 방식이라고 할 수 있다.

거대한 학교교육 시스템을 혁신하기 위해서는 지렛대가 필요하다. 많은 교육 혁신가들이 지렛대를 찾기 위해 수많은 노력을 기울여왔지만 잘 변화하지 않았던 가장 큰 이유는 현재의 시스템이 어느 정도 성과를 내고 있으며, 이러한 균형 상태를 깨고 혁신을 할 수 있을 정도의 충격을 아직은 경험하지 못했기 때문이라고 생각한다. 변화의 움직임은 아주 서서히 나타나고 있었다. 다양한 방식으로 사회에서 활용되고 있는 챗봇(Chatbot), 증강현실(AR)과 가상현실(VR), 자연언어 처리기술 등 첨단 기술이 교육 분야에서도 조금씩 활용되는 상황이 변화의 작은 모습이다. 하지만 거대한 학교교육을 움직일 수준에 이르지는 못하고 있다고 평가할 수 있다.

하지만 2020년에는 교육계에 커다란 충격을 주는 사건이 발생했다. 세계보건기구(WHO)가 2020년 3월 11일, 코로나19에 대해 세계적 대유행을 의미하는 팬데믹을 선언한 것이다. 우리나라를 비롯한 전 세계의 대부분 학교가 휴교하는 초유의 상황이 발생했다. 이에 따라 대학에서 먼저 시작한 온라인 수업이 전체 초등학교, 중학교, 고등학교에서 활용되었다. 원하지 않지만 어쩔 수 없이 맞이한 상황을 표현하는 유행어처럼 ‘어쩌다 온라인 교육’의 시대를 맞이한 것이다. 코로나19 상황은 위기의 상황이지만, 이를 역사적 교육 혁신의 기회로 삼았으면 하는 바람이다. 특히 인공지능의 교육적 활용을 통해 교육을 한층 발전시킬 수 있기를 기대한다.

교육분야는 인공지능 기술이 적용될 수 있는 중요한 분야 중의 하나이다. 에듀테크로 일컬어지는 미래교육 혁명이 이미 세계 곳곳에서 진행되고 있다. 인공지능의 교육적 활용은 한 명의 교사가 많은 학생들을 대상으로 일방향 강의를 진행하는 근대식 학교교육의 문제를 해결해 줄 최적의 방법으로 인식된다. 다시 말해서 학교 혁신의 지렛대가 되어줄 수 있다는 것이다.

이 책에서는 ‘인공지능 기술의 교육적 활용(AI in Education)’과 관련하여 크게 두 가지 측면에서 논의하고 있다. 즉 인공지능 시대에 무엇을 가르쳐야 할 것인지(What)와 어떻게 가르쳐야 할 것인지(How)에 대한 것이다. 우선 무엇을 가르칠 것인가와 관련해 개념적 지식(Conceptual Knowledge)의 중요성을 강조하고 있다. 개념적 지식은 학습 결과의 전이(Transfer), 즉 단순한 정보에 그치는 것이 아닌 다른 범주와 상황에 적용할 수 있는 가치가 높은 지식을 의미한다. 쉽게 예를 들자면, 나라의 수도를 외우는 것은 단순한 정보의 암기이다. 수도의 역사적, 사회적 의미와 가치를 이해하는 편이 더 가치가 크다. 하지만, 수도를 아는 것(외우는 것)은 역사적, 사회적 의미 등 다른 범주와 상황에 적용할 가치가 높아 개념적 지식, 교과의 핵심 내용이라고 할 수 있다. 창의적 학습을 위해서는 교과의 핵심적 개념에 대한 이해가 반드시 필요하다. 따라서 너무 많은 개별 지식에 관한 암기 과정으로 이루어진 우리나라 교육과정의 문제를 해결해야 하는 과제가 던져졌다.

이어서 인공지능 시대에 어떻게 가르칠 것인지와 관련해, 저자들은 인공지능으로 어떻게 교육 활동을 향상시키고 변화시킬 수 있을지에 대해 질문을 제기한다. 학습자의 동기 자극에서부터 적응적 학습을 돕는 다양한 에듀테크의 사례를 제시하고 있다. 하지만 중요하게 강조하는 부분은 인공지능을 활용한 교육이 교사를 대체하는 것은 아니라는 점이다. 인공지능 교육의 가장 중요한 내용이라고 할 수 있는 지능형 튜터링 시스템(Intelligent Tutoring System)의 윤리적 이슈에 대해 구체적으로 검토가 필요하며 이러한 문제를 해결할 수 있는 ITS+의 내용에 대해서도 깊은 고민이 필요하다. 인공지능의 교육적 활용과 관련된 중요한 개념과 기술에 대해서는 부록으로 제시하고 있으므로 좀 더 깊은 내용이 궁금한 독자들에게 도움이 될 것으로 기대한다.

이 책은 인공지능 시대의 교육 내용과 방법의 측면에서 의미 있는 문제를 제시하고 있다. 하지만 이 책의 내용만으로는 완전한 혁신의 방안을 마련하기에 한계가 있다. 교육정책의 과정에서 부분적인 개선으로는 거대한 학교 시스템을 혁신할 수 없다는 것이 역사의 가르침이다. 인공지능을 활용한 교육 시스템 혁신이 실제 모든 교실의 교수-학습-평가의 과정을 바꿀 수 있는 종합적 방안으로 마련될 필요가 있다.

이 책이 한글로 나오는 과정에 많은 분들의 도움을 받았다. 우선 이 책을 기꺼이 함께 번역해주신 이선복 교수님께 깊은 감사의 말씀을 드린다. 그리고 처음 이 책을 만난 이후 초고 번역을 함께 해 준 우리 대학원의 김나윤, 김령, 박승희, 정한나 선생의 헌신적인 수고에 깊은 감사의 뜻을 전한다. 어려운 번역의 과정에서 함께 공부하고 노력한 성과를 나누고 싶다. 많이 부족한 초고를 함께 읽어주시고 조언해주신 이화여자대학교 사범대학 황규호 학장님과 교수님들께도 감사의 말씀을 드리며, 특히 꼼꼼하게 읽고 교정을 해주신 국어교육과 권순희 교수님께 진심으로 감사의 뜻을 전한다. 책을 만드는 데 언제나 헌신적인 박영스토리의 편집진께도 감사드린다.

이제 이 책이 던지고 있는 문제에 대해 더 장기적 안목에서 거시적 관점을 발휘해야 하는 것은 독자의 몫이라고 할 수 있다. 미래교육을 향한 담대한 도전을 시작해야 할 시점이라고 생각하며 이 책이 많은 교육인들에게 도전의 과정에서 열정을 북돋아 줄 것으로 기대한다.


2020년 초여름

실시간 온라인 수업의 추억을 남기며

역자 대표 정제영

역자 소개

정제영(Chung, Jae Young)

학력

서울대학교 교육학과(학사)

서울대학교 대학원 교육학과(석 ‧ 박사)


경력

現 이화여자대학교 교수

前 교육과학기술부 서기관

前 한국교육개발원 전문연구원


저서

정제영(2019). 중등교육분야 교사교육 성찰. 박남기 외, 한국 교사교육: 성찰과 미래 방향.

서울: 학지사.

정제영(2018). 디지털 시대와 4차 산업혁명에 대비한 교육의 시대. 서울: 박영스토리.

정제영(2018). 교육정책 과정과 정책결정모형. 한유경 외, 교육행정 및 교육경영. 서울:

학지사.


학술논문

Chung, J. Y., & Lee, S. (2020). Are Bully-Victims Homogeneous?: Latent Class Analysis on School Bullying. Children and Youth Services Review, 104922.

Chung, J. Y., & Lee, S. (2019). Dropout early warning systems for high school students using machine learning. Children and Youth Services Review, 96, 346-353.

Lee, S., & Chung, J. Y. (2019). The Machine Learning-Based Dropout Early Warning System for Improving the Performance of Dropout Prediction. Applied Sciences,

9(15), 3093.


이선복(Lee, Sunbok)

학력

서강대학교 물리학과(학사)

University of Georgia 대학원 물리학과(석사), 통계학과(석사), 교육학과(박사)


경력

現 이화여자대학교 조교수

前 University of Houston 조교수


학술논문

Lee, S. (2019). Logistic regression procedure using penalized maximum likelihood estimation for differential item functioning. Journal of Educational Measurement.

Lee, S., Sriutaisuk, S., & Kim, H. J. (2019). Using the tidyverse package in R for simulation studies in SEM. Structural Equation Modeling: A Multidisciplinary Journal.

Lee, S., Lei, M. K., & Brody, G. H. (2015). Confidence intervals for distinguishing ordinal and disordinal interactions. Psychological Methods, 20, 245-258.

ㅣ원저자의 헌정사ㅣ v

ㅣ추천사ㅣ vii

ㅣ역자 서문ㅣ xiii


개관: 맥락

1. 무엇을 가르칠 것인가?  5

2. 어떻게 가르칠 것인가?  8

3. 평가의 역할  9

4. 결론  10


01 학생들은 무엇을 배워야 하는가

인공지능이 교육과정에 미치는 영향

1. 교육의 목적  14

2. 기초 지식: 학생들이 배워야 할 것은 무엇인가  20

3. 핵심 개념의 개관  21

4. 핵심 내용의 개관  23

5. 의미 구성과 알고리즘의 영향  26

6. 핵심 개념  51

7. 필수적인 내용  65

8. 추가해야 하는 내용  80

9. 삭제해야 하는 내용  83

10. 현실적인 고려  88

11. 결론  90


02 학생들은 어떻게 배워야 하는가

교육과 학습을 위한 인공지능의 전망과 시사점

1. 교육에서의 인공지능  99

2. 인공지능의 배경지식  101

3. 인공지능 기술과 용어  106

4. 인공지능이 교육에서 작동하는 방식  113

5. 교육에서의 인공지능의 활용: 지능형 튜터링 시스템  122

6. 대화형 튜터링 시스템  137

7. 탐구학습 시스템  145

8. 자동 서술형 평가  154

9. 다른 어떤 AIED들이 있는가  163

10. 다른 무엇이 가능할까  181

11. 교육에서의 인공지능—잠정적인 결론  197

12. 인공지능의 교육적 활용이 미칠 사회적 효과  201


부록 1  219

부록 2  237

추천사

김진숙(한국교육학술정보원 교육서비스본부장, 국가교육회의 중장기교육정책자문위원)
이번 코로나19 대응 원격수업 실시는 어쩔 수 없는 선택의 문제였지만, 교육 혁신 수단으로서 기술을 채택하는 기회가 되었다. 무엇을 경험했고, 앞으로 무엇을 해야 하는가를 찾는 이들에게 이 책은 명확한 방향을 제시하고 있다. 인공지능 이야기를 하고 있지만, 무엇을 가르쳐야 하는가에 대한 교육의 본질을 잊지 않는다. 어떻게 가르쳐야 하는지에 대한 수단으로 인공지능 기술 적용을 언급하지만, 학습자의 배움과 성장이라는 궁극의 목표를 강조하고 있다. 인공지능을 다루는 대부분의 책에서 기술을 나열하는 것에, 미래교육을 다루는 내용의 추상성에 지쳐있다면 이 책을 두고두고 읽어도 좋을 것이다. 놓치지 않을 것과 해야 할 것들 사이의 간극이 보이지 않는다. 문득 코로나 이전에 이 책의 번역이 기획된 것일까가 궁금해졌다.

김혜숙 (이화여자대학교 총장)
교육은 전 시대의 가치와 지식 유산을 후대에 전하는 동시에 새로운 미래 창조 역량을 키워주는 일이다. 효율적인 교육을 위해 시대마다, 문화권마다 다양한 방법이 모색되었다. 이제 4차 산업혁명을 맞아 우리는 이전과 다른 교육패러다임을 마주하게 되었다. 인공지능과 다양한 디지털 매체의 발달은 교사의 역할과 학생의 역할에 대한 전통적 규정을 변화시키고 있다. 어떤 인재상에 입각해 어떻게 무엇을 교육할 것인가? 이런 근본적 물음에 직면해 있는 시기에 이 책은 심도 있는 접근을 하고 있어 반갑다. 우리가 익숙한 경계들이 무너지고 있는 때에 미래 교육에 관해 깊은 논의를 하고 있는 이 책의 일독을 권한다.

박백범 (교육부 차관)
코로나19는 우리 사회에 여러 가지 어려움을 던져 주었지만, 미래의 교육에 대한 방향을 제시해 주었다는 점에서 교육정책적 의미를 갖는다. 이 책은 인공지능 시대를 대비해 자라나는 세대에게 무엇을 어떻게 가르칠 것인가에 대한 질문을 던지고 있다. 전통적이고 익숙한 학교교육은 산업화 시대에 큰 성과를 가져왔지만 미래를 대비하기에는 여러 가지 한계를 보여주고 있다. 새로운 시대를 이끌어나갈 학생들에게 미래지향적인 인공지능 교육을 제공해야 할 책임은 기성세대의 몫이다. 이 책은 교육정책을 만들고 운영하는 사람들에게도 미래를 향한 혁신적 아이디어를 개발하는 데 도움을 줄 것을 생각한다. 혁신은 새로운 질문에서 나온다는 점에서 이 책을 통해 많은 질문과 새로운 아이디어를 만드는 기회를 갖기를 권한다.

박일준 (디지털리터러시교육협회 회장)
인공지능은 유토피아와 디스토피아, 기회와 위협, 설렘과 두려움 등의 두 얼굴을 갖고 있다. 또한 인공지능은 노동시장을 양극화하며 일자리 면에서도 두 얼굴을 만들어낼 것이다. 중간층이 붕괴하며 소수는 고생산성군으로 이동하고, 다수는 저생산성군으로 몰락할 수 있다. 어떤 결과를 낳을지는 인공지능의 활용 역량에 달려있다. 긍정적 활용과 이를 통한 기회의 창출은 결국 교육의 몫이다. 이 책은 인공지능의 교육적 활용에 관해 방대한 연구와 사례를 다루고 있으며, 길을 제시하고 있다. 미래 교육자라면 반드시 읽어야 할 필독서이다.

이광형 (KAIST 교학부총장)
21세기 4차 산업혁명 시대에는 영화 속 상상이 현실로 튀어나와 자리 잡게 될 것이다. 교육분야에도 예외는 아니다, 인공지능을 기반으로 하는 챗봇, 증강현실, 가상현실 등의 첨단기술이 교육에 적용되기 시작했다. 코로나19는 이러한 변화를 가속화 시킬 것이다. 이런 인공지능 시대에 우리는 무엇을 가르쳐야 하고, 어떻게 가르쳐야 할 것인가? 이 책은 당면한 질문에 대한 답을 찾아 여행을 떠난다.

이종재 (서울예술대학교 이사장, 서울대학교 명예교수)
미래는 예정된 것이 아니라 우리가 만들어가는 것이라고 생각한다. 미래교육도 우리의 마음속에서 그리는 이상적인 모습을 향해 만들어가야 한다. 이 책은 현재의 인공지능 기술이 만들어갈 우리의 미래교육에 대해 다양한 가능성을 제시하고 있다. 그 중에도 특히 바람직한 모습과 그렇지 않은 모습이 혼재해 있음을 느낄 수 있다. 미래교육을 향한 우리 모두의 바람을 담아서 바람직한 모습을 만들어가야 할 책임을 느끼게 해준다. 이 책은 미래의 일부를 보여주고 있지만 나머지 부분은 우리의 소망을 담아서 채워나가야 할 것이다.

이주호 (전 교육부장관)
이 책은 AI시대에 무엇을 가르칠지 교육의 본질에 관한 성찰에 근거해서 AI를 활용해 교수학습 방식을 근본적으로 바꾸는 것에 대한 매우 유익한 정보와 시사점을 제공한다. 우리나라의 교사와 정책전문가들에게 일독을 권한다.

이희갑 (대구미래교육연구원 원장)
지금까지 인공지능과 교육의 관계가 파편적 지식들로 엉성하게 구성되었는데 이 책을 통해 조금은 더 과학적으로 이해하게 되었다. 정책의 방향성을 탐색하는데 앞으로 많은 도움이 될 것이라고 생각한다. 인공지능을 교육정책에 어떻게 활용해야 할지를 고민하는 교육담당자들에게 꼭 일독을 권한다.

이창원 (한성대학교 총장)
4차 산업혁명의 시대, 인공지능 기술의 발전은 다양한 도전에 직면한 우리의 교육에 새로운 과제를 던져준다. 미래 세대는 인공지능 시대의 도래에 따라 필연적으로 변화하게 될 새로운 삶의 양식에 적응해야 한다. 그리고 인공지능 시대의 도래는 미래에 활약할 후속 세대의 직업 세계와 가치관도 크게 변화시킬 것이다. 인공지능 시대를 살아가게 될 세대에게는 단순히 ‘많은 것을 아는 것’보다 ‘할 줄 아는 것’, ‘불확실한 것에 과감히 도전하는 태도’가 더 중요하다.
이 책은 미래 인공지능 시대가 요구하는 인재가 갖추어야 할 역량과 인공지능을 활용한 다양한 교육모델을 제시한다. 교육 현장에서 활약하고 있는 교사들과 교수들에게 이 책은 인공지능 시대가 요구하는 미래인재 양성의 지침이 될 것이다. 인공지능 기반의 새로운 교수법은 기존의 교육방식으로 해결할 수 없었던 교육현장의 다양한 고민과 문제에 대한 해결 방안을 마련해줄 것이다. 또한 자녀를 양육하는 학부모들에게도 자녀교육과 관련한 새로운 방향과 가치를 제시해줄 것이다. 불확실한 미래에 무엇을 준비하고 어떻게 대비해야 하는지를 고민하는 모든 사람들에게 필독을 권하는 바이다.

함영기 (서울시교육청교육연수원 원장)
2020년 들어 전 세계를 충격에 빠뜨린 코로나19 감염병 사태는 교육 분야에도 적지 않은 영향을 미쳤다. 전국의 모든 학교에서 원격수업이 이루어지기까지 불과 한 달이 채 걸리지 않았다. 교사들은 실시간 쌍방향 수업은 물론이고 콘텐츠 활용이나 과제 부과형 수업을 설계하고 진행했다. 일찍이 경험해 보지 못한 격렬한 교육 실험이었다. 온라인 수업은 앞으로 어떻게 진화할까. 인공지능과 교육의 결합을 상상하는 것은 이제 그렇게 무모한 일이 아니다. 이 책의 저자들은 인공지능의 교육적 활용을 교육주의 접근, 학습주의 접근, 교육지원 접근으로 분류해 설명한다. 교육에서 인공지능의 활용은 무한한 가능성만을 의미하지 않는다. 저자들은 교육에서 인공지능이 활용될 때 윤리성에 대해 언급함으로써 이 점을 분명히 하고 있다. 특히 온라인 수업을 경험해 본 독자들은 책의 여러 곳에서 머리를 끄덕일 것이며 공감할 것이다. 두루 읽히기를 기대한다.