글로벌키워드_지능형 튜터링 시스템
GLOBAL KEYWORD 지능형 튜터링 시스템 (ITS) 2 GLOBAL KEYWORD 지능형 튜터링 시스템(ITS) 지능형 튜터링 시스템(ITS) - 인공지능 기반 수학교육 학습 플랫폼의 교수학습 전략 교육기본법 제2장 제12조는 “교육내용ㆍ교육방법ㆍ교재 및 교육시설은 학습자의 인격을 존중하고 개성을 중시하여 학습자의 능력이 최대한으로 발휘될 수 있도록 마련되어야 한다.”고 명시하고 있다. 학습자의 능력이 최대한으로 발휘될 수 있는 학교 교육을 실현 하기 위해서는 학습자의 특성과 학습 능력을 진단하고, 이를 바탕으로 개별 맞춤형 학습을 지원할 수 있어야 할 것이다.(Piech 외, 2015) 컴퓨터와 같은 자동화된 기계를 이용해 효과적인 교육을 하려는 시도는 1920년대부터 시작되었는데, 현재 인간과 닮은 지능형 튜터를 만드는 연구 분야로 ‘ITS(Intelligent Tutoring System, 지능형 튜터링 시스템)’가 빠르게 발전하고 있다(Bialik 외, 2020). ITS 에는 맞춤형 학습을 목표로, 최근 급속한 속도로 발달 중인 딥러닝 등 데이터 기반 기계 학습 기법도 활발히 활용되고 있다. 딥러닝 기술은 이미지 인식, 자연어 처리에서는 높 은 성능을 보이고 상용화된 서비스도 나오고 있으나, 교육 분야에서는 아직 뚜렷한 성과를 보이지 못하고 있다.(김성훈 외, 2019) 글. 김성훈 SNS-View 편집위원 가천대학교 인공지능융합교육 대학원 겸임교수 인공지능 기법을 이용하여 인간 튜터처럼 학습자의 지식 상태를 진단하고, 적절한 교수학습 전략에 따라 맞춤형 콘텐츠와 피드백을 자동으로 제공하는 시스템 지능형 튜터링 시스템 (Intelligent Tutoring System, 이하 ITS) 3 GLOBAL KEYWORD 지능형 튜터링 시스템(ITS) 학습콘텐츠 교과별 특성이 다양하기 때문에, 내용 전문가은 개념 위계도를 개발하거나 개념 간의 선후 관계를 정의, 위계도를 데이터 기반으로 생성하는 등의 다양한 시도를 하고 있다(Kim 외, 2021). 학습자 상태는 지식 추적 연구 등에서 수행하고 있고 AUC 기준 90%정도로 개선된 성능을 보이고 있다(Zhang 외, 2017). 교수 방법적 측면에서는 이러한 기계학습 모델의 예측 결과가 설명가능한 형태로 교수자와 학습자에게 제공되어야 구성주위 관점에서 유의미한 교수법이 된다(Kim 외, 2021). 그러나 학습자 모델과 지식 도메인 모델의 구조와 특징은 해당 서비스 관계자가 아닌 일반적인 사용자가 모델의 알고리즘과 세부 내역을 파악하기에는 어려움이 있다. 이에, ITS 기본 구조 중 튜터모델(교수학습 전략)을 분석의 요소로 삼고, 교육부 똑똑수학탐험대, 웅진 AI 수학 등 국내외의 인공지능 기반 맞춤형 학습 플랫폼을 살펴보자. · 사용자 인터페이스: 학습자의 학습이 실제로 발생하는 부분으로 학습 행위를 모니터링, 학습자 진단 및 상태 해석을 하면서 학습자 모델로 학습자의 인지적, 정의적 학습 행위 데이터를 전송하 는 역할을 한다. · 학습자 모델 : 학생의 학습 행위 데이터를 바탕으로 학습자가 현재 어떤 개념을 알고 있고 모르는 지, 어느 정도의 수준에 도달하였는지를 모델링한다. · 지식 도메인 모델 : 교육 콘텐츠에 대한 지식과 정보, 전략, 문항 등을 구조화시킨 모델이다. 예를 들어, 수학 하위 개념 단위별 강의들의 내용 요소, 난이도, 키워드, 문항별 힌트 및 문제풀이 등의 메타데이터를 구조화한다. · 튜터 모델 : 학습자 모델을 통해 학습자의 현재 상태를 평가한 정보와 지식 도메인 모델에서 현재 제공해야할 정보를 참고하여, 학습자별 맞춤형 콘텐츠와 평가 등 피드백 내용과 교수학습 전략을 사용자 인터페이스에 제공한다. ITS의 기본 구조 학습자 모델 튜터 모델(교수 학습 전략) 지식 도메인 모델 학습자의 학습 상태 평가 · 학습 행위 모니터 · 학습자 상태 해석 맞춤형 피드백, 교수학습 전략 학습자의 인지적, 정의적 학습 행위 데이터 학생 학습 진행 · 교육할 주제의 지식, 전략, 문항 등을 구조화 · 주제에 따라 지식 도메인 별도 설계 · 학습자
