컴퓨터 선생님을 집에다 모시고 자신의 능력에 맞게 공부할 수 있게 된다.

과외금지조치가 내려지고 가정교사라는 말이 사라진 지 9년째가 되고 있는데 이제 새로운 가정교사가 등장하였다. 이 가정교사는 사람이 아니라 컴퓨터다. 그래서 붙여진 이름이 '컴퓨터 가정교사'. 컴퓨터 가정교사란 학생과 컴퓨터가 일대일로 마주보며 이야기하듯 학습을 하고 문제풀이를 하며, 때로 공부에 도움이 되는 재미있는 게임을 하기도 하는 학습용 소프트웨어 프로그램을 말한다.

앞으로는 16비트가 주류

국내의 컴퓨터를 이용한 교육(Computer Based Education;CBE)시스팀 활용 및 개발은 1981년 한국과학기술원(KAIST)에서 대형 컴퓨터를 이용한 PLATO시스팀을 도입한 것이 효시이다. 그러나 이 시스팀은 대형 컴퓨터에 내장되어 있어 그 운용 비용면에 있어서 현실성이 적었기 때문에 CBE의 대중화에는 크게 기여하지 못했다.

그 후 정부의 컴퓨터 마인드 확산 정책에 힘입어 컴퓨터의 생산 및 보급이 늘어나고 1983년에는 각급 학교에도 퍼스널 컴퓨터가 보급되었다. 초기에는 컴퓨터 마인드를 확산한다는 차원에서 8비트의 PC가 보급되었으나 중학교 이상의 학습용으로는 16비트 PC가 보다 효과적이다. 이에 따라 앞으로는 16비트 PC의 보급이 더욱 늘어날 전망이다.

(표1)추중고교의 컴퓨터 보유현황

그러나 이같은 하드웨어의 양적인 팽창을 뒷받침할 만한 좋은 교육용 소프트웨어 프로그램(코스웨어;Courseware)의 개발, 보급은 극히 미미한 실정이었다.

그런 가운데 과학기술처가 정보산업의 육성을 위해 2천년대 과학기술발전의 일환으로 교육 의료 기상 등 공공분야와 국민생활의 편익을 도모하기 위한 국민생활정보망 구축의 필요성을 제시하였다.

국민생활정보망이란 국민 모두가 전화나 TV처럼 컴퓨터 단말기를 보유 활용함으로써 자신이 필요로 하는 정보를 쉽고 편리하며 저렴하게 보관하고, 찾아보고 또 편지를 보내듯이 송수신할 수 있는 시스팀을 말한다.

컴퓨터 가정교사시스팀은 이같은 국민생활정보망 구축사업의 한 분야로 한국과학기술원 부설 시스템공학센터에서 1987년 5월부터 시작한 사업이다. 이는 2천년대 정보화사회의 주역이 될 학생들에게 컴퓨터 문맹을 극복하게 하고 컴퓨터에 관한 긍정적 태도를 확산시켜 정보산업육성 및 정보화사회의 기반 조성에 교량적 역할을 목표로 하고 있다.

재택학습 가능한가

컴퓨터 가정교사 시스팀은 국내 교육환경상 학교수업만으로는 해결하기 어려운 여러가지 점들을 중점적으로 보완하며, 혼자서도 충분히 학습할 수 있으며, 컴퓨터에 대한 친근감을 줄 수 있어야 한다는데에 촛점을 맞추어 개발되었다.

현 실정으로 볼 때 학교 수업 중 교사와 학생이 개별적으로 학습을 한다는 것은 거의 불가능한 일이다. 또한 과외공부의 금지로 가정에서의 보충학습이 어렵고 스스로 자기 학습정도를 평가한다든가 하는 것이 여간 어려운 일이 아니다.

이에 따라 컴퓨터 가정교사 시스팀은 다음과 같은 점들을 주안점으로 하여 16비트 PC용으로 설계되었다.

1) CBE는 국내 교육환경의 여러 문제점을 해결하는 수단으로 활용한다.

―학교 수업에서는 거의 불가능한 개별학습의 수단 제공
―가정교사, 과외금지로 어렵게 된 가정에서의 보충학습의 효과적 수단제공
―다양한 교수유형과 다중매체의 성능을 이용한 학습내용의 전달수단 제공
―학습평가 및 학습관리의 수단
―학습활동진단에 따른 다양한 학습자료의 사전준비 및 제작을 위한 수단 제공

2) 국가 정책적 차원에서 정보화사회에 대응한 범국민적 컴퓨터 마인드 보급을 위한 효과적 수단으로 활용한다.

3) 한국적 CBE의 조기정착을 위하여 CBE시스팀 관련 기초기술 및 신기술 연구개발에 대한 장기계획을 수립한다.

4) 집에서도 학교수업을 받을 수 있는 재택학습의 실현을 위하여 정보통신 지원망 등 교육용 네트워크시스팀도 연구한다.

이상과 같은 목표를 가지고 1차년도에는 중학수학 전학년 코스웨어 개발을 마치고 이제 민간기업을 통하여 보급할 계획이다.

교과내용을 충실히 담으면서 보다 양질의 교육내용을 충족시키기 위하여 중학수학 프로그램은 서울시내 중고등학교 수학교사와 한국교육개발원 수학연구원, 이화여대 수학과 교수 등 13명이 교안을 작성하였으며 이대 교육공학과 교수가 감수하였다.

앞으로는 중학과학 코스웨어 및 3학년 일부 단원의 모델 코스웨어와 교사용 평가문제 은행 관리용 소프트웨어도 개발할 예정이다.

컴튜터가정교사 초기화면1 컴퓨터가정교사 초기화면2

친절한 컴퓨터 선생님

컴퓨터 가정교사 수학 코스웨어는 학생과 컴퓨터 선생님과의 인사로 시작된다.

"반갑습니다. 저는 컴퓨터 선생님입니다. 학생 이름을 입력하세요."

학생이 이름을 입력하면 그 이름으로 학습을 시작한다.

학습의 구성은 학습구성도에서 볼 수 있는 바와 같다(그림1).

학생의 학습 동기 유발을 위한 '수학이야기'에는 대단원 학습 내용과 관련된 수학사 수학자 수학퍼즐 등에 관한 이야기 소개나 생활 속에서 본 학습 내용이 어떻게 응용될 수 있는가를 보여준다.

준비문제는 총 7문항으로 이 문제들을 통해 학습하기 이전에 가지고 있던 지식을 테스트 해보는데 학생은 준비문제 7개를 모두 풀어야만 본학습에 임할 수 있다.

수학이야기나 준비 문제풀이로 학습준비를 한 후 대단원 학습차례에서 공부하고자 하는 중단원을 선택하고, 중단원차례에서 단위학습을 선택하여 본격적인 학습에 들어간다. 코스웨어의 중단원은 교과서의 중단원 차례와 같다.

단위학습은 교과서 소단원 이하의 단위로 약 1시간 분량의 학습 내용이 담겨져 있다. 단위학습에서는 먼저 지금부터 하고자 하는 공부가 무엇인지를 명확히 하기 위하여 학습목표를 제시해 준 후, 이미 알고 있는 수학지식과 배워나갈 내용을 연결시켜주어 학습개념을 유도한다.

이 학습개념을 보다 쉽게 이해하기 위하여 학생은 문제를 푸는데, 학생이 답을 입력하면 즉각적으로 정오가 표시된다. 여기서는 문제풀이에 필요한 풀이과정이나 도움말을 볼 수 있다. 학생은 문제를 맞추었거나 정답을 본 후에만 다음 과정으로 넘어갈 수 있다.

이렇듯 반복학습을 통하여 학습 내용을 충분히 이해한 후에는 이제까지 학습한 내용을 요약하여 보여줌으로써 확실히 정리해 준다.

한단원의 학습을 모두 마친 후에는 선택문제를 푸는데 난이도는 교과서 이상의 수준이지만, 단위학습에서 공부한 내용이나 지금까지 풀었던 문제와 너무 큰 차이가 나지 않도록 하였다.

단위학습을 마치면 중단원 차례 화면에서 중단원 평가문제를 선택하여 문제를 풀며 이 과정에서는 정답이나 힌트가 없다. 풀이가 다 끝난 후 정답여부가 제시된다.

각 단원별 문제풀이나 중단원 평가는 시간제한이 없으며 문제풀이를 보면서 학습할 수 있으나, 대단원 평가에서는 제한시간 45분 이내에 20개의 문제를 풀어야 한다.

문제를 다 풀었거나 제한시간이 지나면 대단원 평가 정오표가 나온다. 학생은 이 표를 통해 평가진단을 본 뒤 오답확인을 할 수 있다. 학생이 오답 확인키를 선택하면 컴퓨터는 "틀린 문제번호를 종이에 적어 놓으세요"라는 메시지를 준다. 따라서 잘 몰랐거나 미심쩍었던 문제는 제한시간 내 문제를 재풀이 할때 다시 풀어볼 수 있다. 이 과정에서도 도움말을 통해 풀이과정을 볼 수 있다.

대단원 평가 정오표는 학생의 점수를 1백점만점 기준과 정답수로 나타내주며, 대단원 평가의 통과여부를 O 또는 X로 보여준다.

또한 대단원 평가진단에서는 틀린 문제와 관련하여 보충해야 할 학습내용이 제시된다(그림2).

중단원과 대단원 평가를 종합하여 결과가 좋은 학생은 게임을 할 수 있는 자격이 주어진다. 그러나 자격이 안되는 학생은 대단원 차례로 보낸다.

게임이 끝나면 이 코스웨어의 사용도 끝나게 된다.

시범교육 대체로 긍정적

시스팀공학센터에서는 위와 같은 코스웨어의 모델정립 및 학습효과를 검증하고 학생과 교사, 학부모의 반응을 조사하기 위하여 서울사대 부속중학교 학생들을 대상으로 시범교육을 실시하였다.

87년 11월12일부터 28일까지 2주간 동안은 2학년 학생 10명을 대상으로 제7단원 '도형의 닮음'을 가지고 시범교육을 실시하였다.

학생 학부모 및 교사의 반응은 대체적으로 긍정적이었다. 학생은 사용방법이 쉽다고 하였으며, 학부보는 학습을 즐겁게 생각할 수 있고 가정에서도 편하게 학습할 수 있다고 평하였다.

2차 시범교육은 1학년 4개 학급 2백25명을 대상으로 지난 3월18일부터 4월15일까지 4주간 실시하였다. 2차 교육의 목적은 중학수학 코스웨어의 학습 효과검증을 위한 평가 및 이에 대한 학생 교사 교육행정가 등의 반응을 조사하기 위한 것이었다.

평가결과 일반수업과 컴퓨터 교육의 병행이 더 좋다고 한 학생이 79.6%였으며, 컴퓨터로 예습할 때 보다는 복습할 때 더 효과적이다(45.9%)는 반응이 나왔다. 또 일반수업이 더 흥미있었다고 한 학생은 21.7%인데 반하여 CAI수업에 더 흥미있었다고 한 학생이 60.5%로서 학생들에게 컴퓨터 수업이 많은 흥미를 유발시킬수 있었다는 것을 나타내 주었다.

2월부터 상품화

중학수학 전학년 코스웨어는 현재 플로피 디스크 생산업체인 (주)선경과의 계약하에 상품화하여 2월초 시판할 예정이다.

프로그램을 가동시킬 수 있는 마스터디스켓, 1~2개의 코스웨어 및 사용설명서를 하나의 패키지로 하여 1학년은 8, 2학년은 6, 3학년은 8개의 패키지로 구성되어 있다. 대개 1개의 패키지가 1개의 대단원이 된다.

그러므로 총 패키지 수는 22개이며 총 디스켓 수는 52장(마스터디스켓 22장)이다. 제품의 구입단위는 패키지이나 학년단위로 구입하는 것이 보다 바람직하다.

이 코스웨어 디스켓을 사용할 수 있는 컴퓨터기종은 모두 16비트인데 삼보 트라이젬 286, 88 플러스, 젬파워, 희망전자의 국민보급형 PC, 대우전자의 코로나 XT 4000L, 현대전자의 SUPER-16 E등에 사용할 수 있다.

아직은 비용에 대한 부담이 다소 크다고 할 수 있으나 앞으로는 학교에서보다도 일반가정에서 '컴퓨터 가정교사'를 보다 값싸고 쉽게 이용할 수 있게 될 것이다.

올해부터 학교에서 컴퓨터 교육

한국에서의 CBE 전망은 매우 밝다고 볼 수 있다. 83년도부터 문교부에서 각급 학교에 PC를 보급하기 시작했고, 89년도부터는 중학교과정부터 각급 학교에서 컴퓨터에 관한 교육이 의무적으로 실시될 것이다. 따라서 학생들을 주축으로 컴퓨터 마인드의 확산이 광범위하게 이루어짐과 동시에 각급 학교에 보급된 PC의 사용률을 높이기 위해 CBE에 많은 관심이 집중될 것이다.

아울러 문교부는 국공립 사범대학 졸업자에게 컴퓨터 교육을 필수과목으로 책정하여 일정한 학점을 이수케 하고 있으며 컴퓨터 교육을 담당할 교사들을 재교육시키는 계획도 수립하였다. 따라서 이러한 교사들이 이미 각급 학교에 보급되어 있는 PC의 활용에 관심을 나타낼 것으로 보고 있다.

아직까지는 각급 학교에 보급되어 있는 컴퓨터가 8비트가 대부분이나 향후 가격이나 기능적인 면을 고려할 때 머지않아 16비트 컴퓨터로 전환될 것이다. 나아가 앞으로의 교육용 프로그램이나 저작시스팀은 16비트 이상의 컴퓨터를 대상으로 개발이 활성화 될 것이다. 하드웨어 개발 기술이 눈부시게 발전함에 따라 가격 또한 저렴해지고 있으므로 외국에서처럼 한국에서도 16비트 컴퓨터를 교육용 컴퓨터로 대중화하여 쓸 수 있게 될 것이다.

그러나 이런 환경이 되기 위해서는 문교부 등 정부차원의 지원이 필요하다. 지속적인 재정적 지원으로 양질의 코스웨어 개발 및 확대 보급을 통하여 전국적인 교육수준이 질적으로 향상됨이 보다 바람직할 것이다.

선진국에서는 인공지능형도 개발

CBE시스팀 개발기법의 발전단계를 보면 68년대 이후에 개발된 외국의 대규모 CBE시스팀(PLATO, IBM 1500, TICCIT)으로부터 시작하여 인공지능형 CAI(Computer Aided Instruction)의 단계에까지 이르고 있다. 기존의 CAI기법으로는 다양한 학습자의 변화요소를 나타내는데 많은 제한점이 있었기 때문에, 모든 내용을 변수를 사용하면서 나타내거나(GCAI), 인공지능을 이용한 기법(ICAI)을 사용하여 처리하고자 하는 것이다.

현재 CAI 연구의 세계적인 추세는 ICAI의 도입 및 컴퓨터를 콘트롤러로 쓰는 다중매체(Multimedia)의 활용이다. CAI에 있어서의 멀티미디어란 컴퓨터를 중심으로 주변에 많은 기기들, 예를 들면 사실에 가까운 소리를 제공해 줄 수 있는 오디오 테이프 등을 부착시킴으로써 학습자의 반응에 따라 오디오나 비디오를 통한 즉각 반응(Feedback)이 가능한 것을 말한다.

CAI 개발에 따르는 이론 및 기법이 더욱 체계화되고 세분화되어 감에 따라 용량이 더욱 큰 컴퓨터가 필요하게 되었다. 그러나 하드웨어 기술의 눈부신 발달로 인해 성능이 뛰어남과 동시에 가격이 저렴한 마이크로 컴퓨터의 보급이 가능해짐으로써 CAI연구가 앞선 외국에서는 코스웨어의 사용은 물론 개발에 필요한 저작도구(Authoring Tool)까지도 PC나 마이크로 컴퓨터 수준에서 이루어 질 수 있게 되었다.

각국별 CBE개발 현황을 보면 다음과 같다.

■미국/1975년부터 본격활용

미국 CDC 컴퓨터 회사는 1965년 일리노이대학과 공동 연구협정을 맺고 CDC 컴퓨터를 설치하여 PLATO(Programmed Logic for Automatic Teaching Operations)시스팀 개발에 착수하여 1975년 상업화에 성공하였다. 1백40개 교과영역에 7천~8천시간 분의 코스웨어를 담고 있는 이 시스팀은 현재 세계 1백50여개의 교육센터에서 5천여 유저들에게 이용되고 있으며 단말기 댓수는 8천대에 이르고 있다. 다섯번에 거쳐 개량된 이 시스팀의 코스웨어는 연 1만2천시간이라고 하는 세계 최대의 라이브러리로 되어 있다.

한편 미국의 대학에서도 캠퍼스 내에 대규모의 컴퓨터망을 구축하고 그것을 이용한 학생공동연구가 진전되고 있다.

IBM은 카네기 멜론대학과 공동연구로 1990년대까지 5천~1만대의 PC를 캠퍼스에 설치할 계획이며, MIT대학은 83년부터 ATHENA라는 대규모의 프로젝트를 DEC사와 IBM사의 협력으로 추진하고 있다. 이 프로젝트는 대규모 컴퓨터 네트워크와 컴퓨터 그래픽 기술을 채용하여 전혀 새로은 교육시스팀을 구축하는 것이다.

그 외에도 스탠퍼드대학의 NOVA 800미니컴퓨터를 기반으로 하는 시스팀과 버밍햄 영대학 및 텍사스대학 공동으로 개발된 TICCIT 등 다수가 있다.

■일본/정부 주도로 발전

일본에서는 1967년 통산성 감독하에서 기계진흥협회에 의해 이루어진 CBE시스팀 프로젝트가 그 효시라 할 수 있다. 이 프로젝트는 일본의 6개 컴퓨터 제조사의 도움을 얻어 추진되었는데 주컴퓨터로는 HITAC10을 사용했고 거기에 여러가지 터미널을 접속시켜 사용하게 하였다.

이후에도 금척 공업대학, 일본 전신전화공사, 신전외국어학원 등에서 주컴퓨터에 여러 대의 단말기를 접속시켜 사용하는 방식의 CBE연구를 해왔는데 이같은 방식은 많은 비용이 요구되었으므로 CBE연구는 주로 국가나 대학 등에 한정되었다.

이같은 개발노력과 실천적 사용으로 80년대에 들어서는 기능이 향상된 PC 차원에서의 CBE연구가 다시 활발해지고 있다.

각급 학교에서 CBE에 대한 관심 및 개발 의욕이 고조되고, 정부에서도 이 분야에 특별예산을 상정하는 등 일본은 과거의 획일적 균등관리적인 교육으로부터 개별화 지향의 교육을 향한 변혁의 시기를 맞고 있다.

■영국/국민학교 90%이상 컴퓨터 보급

보수적 성향이 강한 영국에서의 CBE연구는 비교적 뒤늦게 시작되었다. 60년대 후반부터 리즈 런던 에딘버러 등 여러 대학들이 공동으로 NDPCAL이란 이름 아래 영국정부의 기금으로 연구 개발을 수행해오고 있다.

CBE 보급이 본궤 궤도에 오르기 시작한 것은 영국방송협회가 공개대학의 수강자를 위해 값이 싼 BCC 컴퓨터를 시판하고 이를 초중학교에서 도입하면서부터이다.

80년대 들어서는 영국 국민학교의 90%가 PC를 보유하고 있다. 중학교에서는 PC를 이용하여 수학이나 지리, 현대사회, 언어 등의 수업을 실시하고 있으며 새로운 학과에 CAI를 적용하는 곳이 늘어나고 있다.

■프랑스/학교시설을 국민에게 개방

프랑스에서는 70년대부터 정부투자로 연구개발을 시작하여 미니컴퓨터를 기본으로 한 시스팀을 중고등학교에 보급하였으며, 79년에는 정부가 새로이 8비트 컴퓨터와 플로피디스켓을 사용한 단독시스팀을 개발하였다.

83년에는 학교에 10만대의 마이크로 컴퓨터 보급계획을 수립하여 3만3천개의 전체 국민학교에 설치하였으며 전체 중고교에도 설치할 계획을 수립하였다.

85년에는 'Informatics for All'이라는 계획을 수립, 학교의 컴퓨터 시설을 모든 국민에게 개방하여 활용하고 있다.

정부에서는 학교의 컴퓨터 교육을 교사 교육, 소프트웨어 생산, 교육적 실험 등으로 나누어 공정하게 자원을 분배하고 있다.

중학교의 교육용 소프트웨어 연구개발은 교사의 참가 아래 국립교육정보센터를 중심으로 실시되고 있다. 중학교 고학년을 위한 교사의 연수도 장단기로 실시하고 있다.