AI 기술이 수학교육 현장에 빠르게 확산되면서 학생 개개인의 학습 성향과 수준을 정밀히 분석하고 맞춤형 피드백을 제공하는 도구와 플랫폼이 주목받고 있다. 이러한 AI 기반 솔루션들은 기존 교과서 중심 수업을 보완·확장하여 학습자의 몰입도를 높이고, 교사에게는 실시간 모니터링을 통한 효율적 수업 운영을 가능케 한다. 본문에서는 해외에서 검증된 주요 서비스와 국내에서 활발히 개발·보급 중인 AI 수학교육 혁신 사례를 종합적으로 소개하고, 정부의 디지털교과서 도입 계획과 그 특징까지 살펴본다.
해외 주요 AI 수학교육 도구
미국 카네기멜론대학이 개발한 MATHia는 K–12 단계 학습자에게 일대일 맞춤형 피드백과 평가 기능을 제공한다. MATHia는 학습자의 문제 풀이 과정을 실시간으로 추적하고, 오답 패턴을 분석하여 부족한 개념을 강화하는 학습 경로를 자동 생성한다. 중국에서는 ‘다람쥐 AI’ 학습 브랜드가 1,700여 개의 학습 센터에서 학생의 지식 격차를 진단하고 맞춤형 학습 콘텐츠를 제공하며, 현지 교육 환경에 특화된 알고리즘을 적용해 고른 학업 성취도를 지원한다.
뉴질랜드에서는 세계 최초의 대화형 수학 AI 개인교사 ‘Amy’가 모바일·웹 환경에서 실시간 질문 응답과 단계별 힌트를 제공한다. 학생은 Amy에게 수학 문제를 제시하고, AI가 제공하는 대화형 설명을 통해 개념을 이해하며, 스스로 사고 과정을 점검할 수 있다. 스페인 ARTIE는 학생의 키보드·마우스 조작 데이터를 분석하여 학습 중 정서 상태와 집중도를 파악한 뒤, 동기 부여 메시지나 휴식 권장 기능을 통해 학습 몰입을 지원한다.
구글의 Photomath는 스마트폰 카메라로 수학 문제를 촬영하면, AI가 즉시 해법을 제시하고 풀이 과정을 단계별로 안내한다. 이 과정에서 학생이 잘못 이해하기 쉬운 부분을 강조 표시하거나 추가 설명을 제공하여, 단순 정답 확인을 넘어 학습 이해도를 높인다.
국내 AI 수학교육 혁신 사례
국내 위두커뮤니케이션즈는 학습자의 러닝로그 데이터를 머신러닝으로 분석해 추천 알고리즘을 고도화하는 모듈을 개발 중이다. 이 모듈은 학생의 학업 성취도를 예측하고, 부족한 개념을 보완할 수 있는 맞춤형 강의와 문제를 자동으로 추천한다.
교육부가 2020년에 개발·보급한 ‘똑똑 수학탐험대’는 국내 최초로 교과서 기반 과제와 AI 학습 진단을 결합한 시스템이다. 학생이 푼 과제 결과를 AI가 분석해 성취 수준을 예측하고, 이후 학습 콘텐츠를 개별 수준에 맞추어 추천하며 학습 조언을 제공한다.
웅진AI 수학은 교사용 대시보드를 통해 학급 전체와 개별 학생의 학습 현황을 한눈에 보여주고, 집중 학습이 필요한 학생을 즉시 호출할 수 있는 기능을 제공한다. Quanda 프로그램은 학생이 모르는 문제를 사진으로 찍어 앱에 올리면, AI 검색엔진이 유사 문제를 찾아 해설을 제공한다. Quanda는 하루 평균 600만 건 이상의 질문이 등록될 정도로 이용이 활발하며, 학생들의 자기 주도 학습을 지원한다.
AI 디지털교과서 도입과 정책 변화
정부는 2025년부터 중·고등학교 수학과 정보 과목에 AI 디지털교과서를 도입하고, 2027년에는 과학 과목까지 확장할 계획이다. 국회가 초·중등교육법을 개정하여 AI 디지털교과서를 ‘교육 자료’로 명확히 규정함에 따라, 학교 현장에서 다양한 AI 콘텐츠와 연동된 디지털교과서 활용이 법적 기반을 확보했다.
서울시교육청이 추진하는 ‘수호(數好) 프로젝트’는 AI 디지털교과서를 활용해 학생들의 수학 흥미를 높이고 사고력을 강화하는 혁신적 수학교육 모델이다. 이 프로젝트에서는 AI 기반 학습 진단 결과를 바탕으로 교사가 수업 계획을 조정하고, 학생에게 개별 피드백을 제공해 현장 적용성을 높이고자 한다.
AI 디지털교과서의 주요 기능
AI 디지털교과서는 디지털 교구, 인터랙티브 게임, 퀴즈 등 다양한 방식으로 수학 개념을 시각화하여 학습 흥미를 유발한다. 중등 단계에서는 AI 진단 결과를 통해 취약 단원을 자동으로 추천받고, 심화 학습 자료를 제공받는다. 초등 단계에서는 9종의 디지털 교구와 미니게임을 통해 손가락 조작으로 수학 개념을 체험하며 서책 교과서 없이도 수준별 맞춤 학습이 가능하다.
교사는 AI 대시보드를 통해 실시간 학습 리포트를 확인하며, 학급 전체와 학생별 이해도를 시각화된 차트로 파악한다. 집중 학습 모드를 활용하면 특정 학생을 화면에 소환해 개별 지도를 할 수 있으며, 데이터 기반으로 수업 전략을 수립할 수 있다.
AI 수학교육 도구와 플랫폼은 학습자의 흥미 유발, 맞춤형 피드백, 실시간 모니터링, 그리고 데이터 기반 의사결정을 가능하게 하며, 전통적인 수학교육의 한계를 극복한다. 국내외 다양한 사례와 정부 정책을 종합하면, AI 기술은 앞으로도 수학교육 혁신의 핵심 동력으로 자리매김할 것이다.