인공지능 시대의 자녀교육, 우리가 가야 할 길은?
바로 배를 타고 뛰어들자
챗GPT라고 하는 신기술이 우리에게 다가왔습니다. 2022년에서 2023년으로 넘어가는 겨울, 놀라운 성능의 인공지능 출현에 교육계 역시 후끈 달아올랐죠. 이런 기대는 우리 교육이 늘 새로운 희망을 바래왔기 때문일 것입니다. 모두가 고통받는 무한 경쟁의 소용돌이에서 이번엔 벗어날 수 있길 바라며 많은 교육 전문가들이 챗GPT 탐색하기 시작했습니다.
챗GPT는 "생성형 인공지능"입니다. 우리가 인터넷에서 무언가를 검색하고 그 결과가 여러가지 기준에 따라 차례대로 제시되는 예전 방식과 달리 이 대화형 인공지능은 우리가 무언가를 질문하거나 요구하면, 인공지능이 최적의 응답을 "생성해서" 우리에게 말하듯 제시하는 것입니다. 직접 사용해보면 그 완성도에 깜짝 놀랄 정도죠.
이제까지는 검색에 대한 응답이 긴 목록과 함께 제시되어, 사용자가 직접 하나를 골라야 한다는 어려움이 있었습니다. 이것을 효율적으로 만들어주기 위해 검색사이트들은 추천목록을 따로 제시하기도 하죠. 그러나 챗GPT는 질문에 대한 응답을 구성하는 동안 최적의 추천 정보들을 모아서 그들 사이의 논리성을 따지면서 짜임새 있는 문장으로 아이들이 쉽게 지식을 탐색하고 자기 것으로 만들 수 있게 도와줍니다.
마침 챗GPT는 코로나-19로 인해 집집마다 노트북을 구비하고 아이들이 웬만큼은 컴퓨터를 사용할 수 있는 능력이 갖추어진 뒤에 등장해 무척 순조롭게 교육 현장에도 안착할 수 있었습니다. 핸드폰으로도 여러가지 앱이 나오고 있는데다가, 한글로 사용하기에도 큰 무리가 없죠.
챗GPT의 또 한가지 장점은 아이가 어릴수록 학습 활동에 적합하다는 것입니다. 예를 들어 대학생들이라면 거의 모든 과제가 보고서를 작성하는 것이라서, 챗GPT를 통해서 작성할 경우 부정행위로 간주됩니다. 그래서 미국의 대학에선 아예 대화형 인공지능의 사용을 금지하는 방향으로 가고 있습니다.
그런 반면 중학생이나 초등학생은 보고서와 같은 고차원적인 과제보다는 주로 열심히 교과서의 내용을 분석하거나, 책을 벗어나 다양하게 정보를 탐색하고 이를 요약, 발표하거나 작품을 제작하는 방식이 많죠. 챗GPT를 적극 활용하는 것이 오히려 권장되는 여건입니다.
또한 챗GPT는 우리가 앞에서 이야기한 “개별화 맞춤형 교육”을 훨씬 앞당겨줄 수 있습니다. 아이들이 공부하다가 궁금한 것이 생기면 맞춤형 교육을 해줄 선생님이 쉬운 말로 풀어 설명해서, 완전히 내용을 이해할 수 있도록 하는 것이 완전학습의 기본 원리입니다. 아이들의 속도에 맞춘 수업을 진행하고, 필요하면 연장 수업을 하는 방식이죠.
대화형 인공지능의 등장으로 “언제 어디서든” 질문하며 공부하는 것이 가능해졌습니다. 챗GPT는 학습자들이 원하는 수준에서 가장 적합한 답변을 골라 답을 해주기 때문이죠. 검색에 들일 시간을 획기적으로 줄여줄뿐더러 쉬운 설명을 요구하면 대부분은 그에 맞는 설명을 제시해줍니다.
아주 잠시만 함께 살펴보실까요? 중학생이 “전자현미경”에 대해서 조사해올 과제를 한다고 가정하고, 챗GPT에게 설명을 부탁했습니다.
대화형 인공지능을 활용한 스스로 학습
질문 : 전자현미경의 개발자와 원리에 대해 설명해줘. 중학생이 이해할 수 있어야 하고 한글로 1000자 이상 구체적으로 설명해주면 좋겠어.
전자현미경은 현미경의 한 종류로, 빛을 이용하여 물체를 확대해 보는 기기입니다. 이런 현미경을 개발한 사람은 발명가인 Ernst Ruska(에른스트 루스카)와 그의 동료인 Max Knoll(막스 놀)입니다.
개발자 - Ernst Ruska(에른스트 루스카)와 Max Knoll(막스 놀)
에른스트 루스카는 1931년에 독일에서 태어났습니다. 그는 천문학에 관심을 갖고 공부했으나, 어려운 천문학 공부로 인해 전기 공학을 전공하게 되었습니다. 그러나 루스카는 여전히 과학에 대한 열정을 가지고 있었고, 전자 기기에 대한 연구를 시작했습니다.
루스카는 대학원에서 박사학위를 받고 나서 야곱스 베임너(Jacob Plavec)와 함께 원리적인 연구를 진행하다가 빛의 파장보다 더 작은 것을 관찰하는 방법을 개발하게 되었습니다. 이후 그는 막스 놀과 함께 협력하여 전자현미경의 초안을 만들었습니다. 두 사람은 1931년에 제안한 아이디어를 기반으로 1933년에 첫 번째 전자현미경을 만들어내게 됩니다.
원리
전자현미경은 물체를 확대하기 위해 전자를 사용하는 것이 특징입니다. 빛 현미경과 달리 빛 대신 전자를 이용하여 물체를 관찰합니다. 전자는 빛보다 훨씬 작은 파장을 갖기 때문에 더 작은 물체를 관찰할 수 있습니다.
전자현미경에는 크게 두 개의 주요 부분이 있습니다. 하나는 전자 광학계(optical system)로 불리는 부분으로, 전자를 조사하고 물체를 확대하는 역할을 합니다. 다른 하나는 특수한 감지기(detector)로 불리는 부분으로, 전자 현상을 캡처하고 그것을 이미지로 보여주는 역할을 합니다.
전자현미경의 작동 원리는 다음과 같습니다. 전자 광학계는 전자를 가속기로 보내고, 그 다음 전자 빔을 물체 위로 조사합니다. 이 전자 빔은 물체와 상호 작용하면서 물체의 세부 구조를 보여주는 신호를 생성합니다. 이렇게 생성된 신호는 특수한 감지기에 의해 캡처되고, 그 결과를 컴퓨터나 화면에 표시하여 우리가 볼 수 있는 형태의 이미지로 변환됩니다.
이렇게 전자를 사용하여 물체를 확대하고 관찰하는 것으로 인해, 전자현미경은 미생물, 세포, 원자 등 눈으로 볼 수 없는 작은 물체들을 살펴볼 수 있게 해주는 매우 유용한 기기입니다. 전자현미경은 과학 연구와 의학, 공학 분야에서 많이 사용되며, 우리의 세계를 더 깊이 이해하는 데에 큰 도움을 주고 있습니다.
위와 같이 우리가 필요한 분량 1000자와 응답의 수준을 정해줄 수 있습니다. 대학생 수준에서 설명해달라고 하면 대학생 수준으로, 초등학생 수준으로 요청하면 초등학생 수준으로, 문장과 단어, 개념 수준을 달리해줍니다.
이러한 챗GPT의 특징을 잘 이용하면 어떤 학생이든 자신이 원하는 수준에서 궁금증을 해소할 수 있게 되겠네요. 뿐만 아니라, 공부를 하다가 잘 모르는 내용이나 새로운 호기심이 생기면 그것을 반드시 알고 넘어간다고 했죠? 한번 챗GPT에게 위 응답에 대한 궁금증을 해결하기 위해, 질문을 이어서 해보겠습니다.
빛 대신 전자를 이용하여 물체를 관찰한다는 것이 구체적으로 어떤 뜻이야?
빛 대신 전자를 이용하여 물체를 관찰하는 것은 물체의 세부 구조를 보다 정밀하게 관찰하기 위해 빛보다 더 짧은 파장의 전자를 사용하는 것을 의미합니다.
일반적인 광학 현미경은 빛을 사용하여 물체를 확대하여 관찰합니다. 그러나 빛의 파장은 한계가 있어서 더 작은 물체는 빛으로는 관찰하기 어렵습니다. 예를 들어, 원자나 분자와 같이 빛보다 훨씬 작은 크기의 물체들은 광학 현미경으로는 해상력(물체를 세밀하게 구분할 수 있는 능력)이 떨어져서 볼 수 없습니다.
전자현미경은 이러한 한계를 극복하기 위해 전자를 사용합니다. 전자는 빛보다 훨씬 짧은 파장을 가지기 때문에 원자나 분자와 같이 더 작은 물체들을 더 정밀하게 관찰할 수 있습니다. 전자현미경에서는 전자를 가속기로 보내고, 이 가속된 전자 빔을 물체 위로 조사하여 물체와 상호작용하게 합니다.
전자 빔이 물체와 상호작용하면서 물체의 표면에 나타나는 신호를 감지기로 캡처합니다. 이렇게 생성된 신호는 컴퓨터나 화면에 표시되어 우리가 볼 수 있는 형태의 이미지로 변환됩니다. 이 과정을 통해 빛보다 훨씬 더 작은 물체들의 세부 구조를 관찰할 수 있게 되는 것이죠.
전자현미경은 과학 연구, 공학, 의학 등 다양한 분야에서 활용되며, 매우 정밀하고 세밀한 관찰이 필요한 곳에서 높은 성능과 해상력을 제공합니다. 이를 통해 우리는 눈으로 볼 수 없는 미세한 세계를 탐색하고 이해하는 데에 큰 도움을 받고 있습니다.
위 응답을 보면 전자현미경의 가장 큰 특징으로, 빛으로는 볼 수 없는 물질들을 보다 짧은 파장을 갖는 전자를 활용해 관측할 수 있다고 하네요. 이 응답에 대해서도, 우리는 계속 더 질문, 질문을 이어갈 수 있습니다. 그때마다 챗GPT는 절대로 지친 기색을 보이지 않고, 한심한 질문을 한다고 학생을 꾸짖지도 않습니다. 어디까지나 최상의 답변을 주기 위해 노력할 뿐이죠.
저는 위의 내용을 읽고, 전자현미경을 써보고 싶었습니다 그런데 전자현미경은 가속기라는 것을 쓴다고 하네요. 가속기라면 아무래도 아주 큰 어떤 기계가 생각이 납니다. 그래서 한번 물어보았습니다. 전자현미경은, 크냐구요.
그럼 전자현미경은 큰가?
네, 전자현미경은 일반적으로 광학 현미경보다 훨씬 큽니다. 전자현미경은 전자를 사용하여 물체를 관찰하기 때문에 전자 광학계와 전자 빔을 생성하는 기기 등이 포함되어 있어서 광학 현미경보다 복잡하고 크기가 큽니다.
전자현미경은 전자를 가속시켜 빠른 속도로 물체 위로 조사해야 하므로, 이를 가능하게 하는 전자 가속기가 필요합니다. 전자 가속기는 큰 크기의 장비로, 전자를 높은 에너지로 가속시키기 위해서는 적절한 크기와 전력이 요구됩니다.
또한, 전자현미경은 전자 빔을 조사하는 감지기와 전자 현상을 이미지로 변환하는 장비를 포함하고 있습니다. 이런 장비들은 전자를 적절히 조작하고 처리하는 데에 필요하기 때문에 광학 현미경보다 복잡하며 대체적으로 크기가 큽니다.
전자현미경은 고해상력과 더 정밀한 관찰을 가능하게 하기 때문에, 대신 큰 장비를 사용하여 미세한 세계를 관찰하는 데에 높은 성능을 제공합니다. 이러한 특성 때문에 전자현미경은 주로 연구 기관, 대학, 과학 연구소 등에서 사용되며, 미세한 물체의 세부 구조를 연구하는 데에 중요한 도구로 활용됩니다.
보시는 바와 같이 챗GPT는 저의 질문에 아주 적절한 응답을 제시합니다. 이 밖에도 학습을 목적으로만 해도 아주 폭 넓은 활용이 가능합니다. 글을 대신 써주기도 하고, 쓴 글을 고쳐주기도 합니다. 에세이를 자동채점해주기도 하고, 수학의 어려운 개념을 알기 쉽게 설명해주기도 합니다.
아직까지 대화형 인공지능이 만능은 아니지만 아이들이 필요로 하는 학습조력을 이처럼 구체적으로 해줄 수 있다는 데에 우리는 주목해야 할 것 같습니다. 시공간을 초월한 개별 맞춤형 교육이 우리 아이들에게 주어진다는 것은 절호의 기회이니까요. 학습의 왕도, 그 첫걸음인 참여가 잘 이루어지려면 우선 장벽이 없어야 하고, 그 안에 아이가 탐색해 볼만한 다양한 가능성이 열려있어야 합니다. 챗GPT는 학습 참여의 최상의 조건이라 할 수 있지요. 아이들이 이것을 보다 잘 활용할 수 있도록 하는 학부모의 도움이 있다면 놀라운 효과를 발휘할 것입니다.
그럼 이 신기술을 보다 잘 쓰려면 어떻게 하면 좋을까요?
인공지능 활용 학습 꿀팁
첫째, 영어 학습의 중요성입니다. 지금, 챗GPT를 비롯한 다수의 인공지능을 개발하고 있는 것은 누구일까요? 미국을 중심으로 한 전세계의 프로그래머들입니다. 이들이 사용하는 언어는 주로 영어이고, 당연히 챗GPT도 영어로 짜여져 있습니다. 우리가 한국어 기능을 활용할 수 있긴 하지만 영어로 사용할 때 가장 풍성하고 정확한 정보를 얻을 수 있습니다.
영어가 원래부터 워낙 중요한 과목이기도 하고 챗GPT를 학습에 활용할 때도 영어가 가장 효과가 좋다는 점은 아시면 좋겠습니다. 이미 세상엔 무수히 많은 영어 공부 서비스들이 존재합니다. 그런데도, 영어를 공부하지 않는 학생들도 너무나 많습니다. 영어의 효용성을 잘 느끼지 못하는 탓이 크죠. 그러나, 챗GPT와 인공지능이 미래에 아이들의 진로에 큰 영향을 끼치게 될 것인 만큼 두 마리 토끼를 함께 잡는다고 생각하며 대화형 인공지능을 활용한 영어공부 방법을 잘 알아두면 좋겠습니다.
둘째, 인공지능 적용 능력의 중요성입니다. 인공지능을 학습에 잘 활용한다는 것의 의미는 단지 질문을 반복해 궁금증을 해결하는 것에 머물지 않습니다. 실생활에서 다양하게 인공지능이 적용될 수 있을 것이며, 그 가능성은 지금도 무한히 확장되고 있습니다. 우리에게 챗GPT와 같은 아주 친절한 도구가 쥐어져 있으니, 이들을 가지고 우리 실생활의 문제들을 여러 가지 해결해볼 수 있을 것입니다.
대화형 인공지능과 함께 새롭게 탄생한 직업이 있는데, “프롬프트 디자이너”라고 합니다. 프롬프트란 위에서 보셨던 인공지능에게 요청하는 명령어들입니다. 명령어를 얼마나 구체적이고 정확하게 입력하느냐에 따라 응답의 품질이 크게 달라집니다. 이런 점을 알고, 아직 많은 사람들이 인공지능의 활용 능력이 숙달되지 않았을 때 원하는 응답을 얻을 수 있도록 데이터를 분석, 명령어를 디자인해주는 직업이 태어난 것입니다.
이런 직업이 생겨나듯, 우리도 인공지능을 활용해서 무언가 새로운 일을 할 수 있게 된다면, 아이들의 인공지능 활용 학습의 효과는 자연스럽게 향상될 것입니다.
셋째, 교육 관련 기술에 대한 빠른 적응 능력입니다. 더 갈 것도 없이 코로나 상황을 상기해보조. 줌 수업, 온라인 클래스 수업, 과제형 수업과 쌍방향 수업 등등, 이전에 없던 새로운 현상들이 우리 코 앞에 마구 닥쳤습니다. 아이들이 이런 신기술을 익히며 공부를 해야 하니, 혼란이 적지 않았죠.
그러한 양상은 앞으로도 기술 혁신이 일어날 때마다 반복될 것입니다. 다만, 이 기회를 포착하는 사람들은 더욱 빨리 그것을 활용합니다. 앞으로는 교육청의 정책에 따라 학생들의 교육활동을 관리하는 인공지능 플랫폼이 갈수록 늘어날 전망입니다. 학기초에 학생들의 수준을 점검하는 진단평가를 통해 아이들에게 적절한 과제를 부여해 미리 교육과정에 대비시키고, 학습 과정에서 지속적으로 학생들에게 적절한 조력을 해주는 프로그램이죠. 인공지능에 대한 탐구 의지를 가진 학생은, 이런 기술이 보여주는 새로운 서비스에 매료되어 더욱 깊이 탐색하고 활용할 것이고, 그런 의사가 없는 학생은, 학교 수업에만 집중하는 방식으로 각기 행동 발달이 나뉘어지겠지요. 하기 나름으로 각기 다른 성적 결과가 나타날 것이지만, 우리가 바라는 것은 “성적” 만은 아니죠. 결국, 아이가 살아갈 미래 사회에서 어떻게 두각을 나타낼 수 있느냐를 생각해보아야 합니다.
급격한 기술 발전으로 우리에게 챗GPT라는 새로운 과제가 생겼습니다. 대학에선 학생들의 보고서 표절을 막기 위해 아예 이것을 금지하기도 하고, 각 지자체의 교육청들은 적극적으로 이것을 활용해서 초중고 아이들의 학습을 조력하도록 준비중입니다. 과연 아이들이 인공지능이라는 새로운 기술을 이용해 스스로 궁금한 점을 탐색하고 자신의 지적 영역을 확장해갈 수 있을까요?
그에 대한 답을 찾는 방법은 아마도 딱 하나 뿐일 것 같습니다. 지금 바로 대화형 인공지능을 통한 학습 체험에 뛰어드는 것 말입니다.
