초등영어 학습용 챗봇의 구성과 한계: EBS 펭톡을 중심으로
인천 신흥초 이대기
1. 서론: 인공지능 챗봇과 초등영어교육
인공지능의 발달과 코로나19의 확산에 따른 온라인 수업의 증가로 챗봇(chatbot)을 활용한 영어교육에 대한 수요가 증가하고 있다. AI 펭톡은 학습자들이 친숙한 캐릭터와 함께 교과서와 연계된 표현을 학습하는 프로그램으로 말하기 기능의 연습에 중점을 주고 있으며, 인공지능 챗봇과의 대화도 가능하여 개별화 학습을 위한 새로운 학습도구로 많은 기대를 모았다. AI 펭톡의 기능과 사용자들의 반응을 분석하고, 이를 바탕으로 초등영어 학습용 인공지능 챗봇의 발전 방향을 모색하고자 한다. 이를 위한 구체적인 연구 문제는 다음과 같다.
1. 영어 학습용 챗봇이 갖추어야 할 요소는 무엇인가?
2. AI 펭톡에 대한 사용자 반응은 어떠한가?
2. 이론적 배경
가. 초등영어 학습용 인공지능 챗봇이 갖추어야 할 특징
첫째, 초등영어교육의 특성을 고려한 음성인식의 정확성을 갖추어야 한다. 음성인식 정확성은 소리 인식(sound recognition)과 구문 인식(speech recognition)으로 구분된다.
둘째, 학습자의 발화에 대해 즉각적이면서도 적절한 피드백을 제공해야 한다. 초등 영어 학습자의 학습동기를 유발하고 학습자의 질적, 양적인 학업성취를 도와주는 모든 형태의 의사소통적 피드백이 필요하다. 챗봇의 피드백은 내용에 대한 피드백(corrective feedback)과 대화지속성을 위한 피드백(affective feedback)이 있다.
셋째, 학습자의 발화 기회를 확장하기 위해서는 학습자의 추가적인 발화를 유도하는 의미협상전략을 적절하게 활용하여야 한다. 의미협상전략은 대화 당사자 간에 의미전달에 오류가 생겼을 때 이를 극복하기 위해 사용하는 전략으로, 영어학습에 있어서는 학습자가 스스로 오류를 수정할 수 있는 기회를 제공하며 다양한 표현을 사용하도록 유도한다는 점과 담화적 능력을 학습할 수 있다는 점에서 의의가 있다.
넷째, 놀이나 게임과 같은 초등학생들의 특성에 적합한 요소를 반영하여야 한다. 이는 앞서 언급한 초등학생들의 인공지능 기술에 대한 호기심과 긍정적 태도를 바탕으로 챗봇을 활용한 학습의 효과를 높이기 위해 고려해야 할 요소로, 선행연구에서 AI 챗봇에 적용된 게임의 요소가 학습자의 말하기 능력과 정의적 영역에 긍정적인 효과가 있음을 확인하였다(이삭, 2019).
다섯째, 학습자의 학습을 관리하고 돕는 학습관리시스템(Learning management system)을 포함하여야 한다. ‘자기관리역량’은 2015 개정 영어과 교육과정에서도 강조하는 개념이며 특히 앞으로는 원격학습을 비롯한 다양한 형태의 학습이 늘어날 것으로 예상됨에 따라 학습자들이 자신의 학습을 스스로 관리하는 능력이 더욱 중요해질 것이다.
나. AI 펭톡의 구성
AI 펭톡은 토픽 월드, 스피킹, 렛츠톡, 스캔잇, 스쿨톡의 다섯 가지 학습활동으로 이루어져 있다. 학습의 초점에 따라 <표 1>과 같이 구분가능하다.
<표 1> AI 펭톡의 학습 초첨 기준 구분
<그림 1> AI 펭톡 사용 캡처 화면
3. 연구 방법
가. 분석 대상 및 자료 수집 절차
본 연구에서는 초등영어 교육에 있어 인공지능 챗봇의 효과와 챗봇이 갖추어야 할 요소를 알아보기 위해 선행연구를 통해 초등영어 학습용 챗봇의 구성 요소를 도출하고, 이를 기준으로 AI 펭톡 프로그램 자체에 대한 분석을 실시하였다. 또한 AI 펭톡이 학교 현장에서 활용되고 있는 실태를 알아보기 위하여 사용자 의견 분석을 실시하였다. AI 펭톡에 대한 사용자의 활용 실태 및 만족도를 알아보기 위해 AI 펭톡을 활용해 본 경험이 있는 학생 358명과 교사14명을 대상으로 2021년 8월 25일 (수) ~ 9월 2일 (목)까지 온라인 설문조사를 실시하고, 추가적인 심층면담(학생 3명, 교사 2명)을 실시하였다.
나. 연구 내용 및 자료 분석 방법
AI 펭톡 프로그램의 분석은 AI 펭톡의 각 메뉴를 실행 했을 때 나타나는 챗봇의 반응과 펭톡의 각 메뉴에서 제공되는 기능들이 초등영어 학습용 챗봇으로써 적절한지 여부를 판단하였다. 이를 위해 선행연구를 바탕으로 초등영어 학습용 챗봇으로써의 갖추어야 할 구성 요소를 표 2와 같이 설정하였으며, 이러한 구성 요소가 AI 펭톡에 반영되어 있는지를 살펴보았다.
<표 2> 초등영어 학습용 챗봇의 구성 요소
음성인식에 대한 만족도, 교정적 피드백에 대한 만족도, 의미협상전략에 대한 만족도, 학습 관리 기능적 만족도, 흥미와 동기 증진에 대한 효과성을 묻는 문항에 ‘매우 그렇다’, ‘그렇다’, ‘보통이다’, ‘그렇지 않다’, ‘전혀 그렇지 않다’의 5단계로 응답하게 하였다. 마지막 자유 응답 문항에서는 AI 펭톡의 개선 방향에 대한 사용자의 자유로운 의견을 수집하였다. ‘음성 인식도’, ‘교정적 피드백’, ‘의미협상전략’, ‘학습관리’ 등 각 분석 항목에 대해 학생들이 쉽게 이해하고 응답할 수 있도록 설문 문항 구성 시 학생들에게친숙한 표현을 활용하여 구성하였다. 교사 설문에서는 학생 설문과 동일하게 챗봇의 구성 요소로 설정한 다섯 가지 항목에 대한 만족도를 5단계 척도로 파악하고 AI 펭톡 개선을 위한 자유 의견을 수집하였다.
4. 연구 결과
가. 음성 인식 정확도
교과서 기반의 말하기 연습인 토픽월드와 스피킹에서는 정확성을 위해 자음인식 정확도 개선, 동일 음절 단어에 대한 정확한 구분과 같이 소리인식에 대한 기술적 개선이 요구 되며, 생활영어 말하기 기반의 렛츠톡에서는 유창성 증진을 위해 학생들의 언어학습 발달 단계에서 보이는 중간언어를 수용해 줄 수 있는 적절한 인식률 설정이 필요하다.
나. 피드백
현재 AI 펭톡은 학생 발화 결과에 따라 'Try harder', 'Good', 'Excellent'의 3단계로 평가적 피드백을 주고 있다. 보다 유의미한 학습활동이 되기 위해서는 이러한 단순 평가적 피드백 이외에도 '고쳐 말해주기', '다른 표현을 권장하기', '힌트를 통해 발화 유도하기'와 같이 학생들이 자신의 발화를 수정할 수 있는 기회를 제공해야 할 것이다.
다. 의미협상전략
학습자의 지속적인 발화를 유도하는 의미협상전략은 대화의 유의미성에 초점을 두고 학습자와 AI 펭톡이 1대 1로 대화하는 활동인 렛츠톡을 중심으로 살펴보았다. 계속 오답을 말한 경우에는 펭톡이 학습자 스스로 수정 발화를 하기 어려운 것으로 판단하여 “Let me tell you the answer. This is a doll.”과 같이 적절한 언어 모델을 제공하고 있어 AI 펭톡의 렛츠톡 활동에는 의미협상전략이 구현되고 있음을 확인할 수 있다.
라. 흥미와 동기 유발
학생들은 펭톡이 펭수라는 캐릭터가 등장하여 친근하고 재미있게 느껴지고 게임적인 요소가 있어 흥미를 유발하지만, 활동이 다양하지 않고 같은 패턴의 활동이 반복적이어서 지루함을 느낀다고 응답하였다. 또한 단어 게임, 문장 게임 역시 너무 단순하게 구성되어 흥미를 유발하기에는 어려움이 있으며, 학습에 대한 보상적 요소인 ‘랭킹’이 주마다 새로 시작되는 점 역시 학습 동기 유발에 저해 요소가 됨을 파악할 수 있었다.
마. 학습관리 기능
챗봇은 학습자들의 영어 학습, 특히 말하기 기능을 연습하는 것을 목표로 하는 학습도구이다. 따라서 학습자 스스로 자신의 학습 현황을 파악하고 학습관리할 수 있는 기능을 갖추어야 하는데, AI 펭톡에서는 ‘내 가방’이라는 메뉴가 이러한 기능을 수행한다. 이 메뉴는 '활동 현황', '스탬프', '랭킹', '내 정보'로 구성되어 있는데 특히 '활동 현황'에서는 3단계의 종합 결과와 단어, 분야별(단어, 문장, 표현, 대화, 유창도) 평가, 활동별로 획득한 별점, 출석현황, 평균 학습 시간의 정보를 확인할 수 있어 학습자가 주도적으로 자신의 학습을 관리할 때 유용할 것으로 보인다.
5. 결론
본 연구를 통해 연구자는 AI 펭톡을 직접 실행하며 그 구성과 기능을 살펴보았다. 또한 AI 펭톡을 사용하고 있는 학습자와 교사의 반응을 알아보기 위해 인천 소재 초등학교에 재학중인 학생 358명과 영어를 지도하는 교사 14명을 대상으로 설문조사와 심층면담을 실시하였다.
연구 결과 AI 펭톡은 초등영어교육의 목표와 학습자의 특성을 고려하여 개선할 필요가 있는 것으로 나타났는데, 구체적인 개선방안은 다음과 같다. AI 펭톡은 학습활동의 목적에 따라 정확성과 유창성의 균형을 고려하여 내용을 구성하고 초등학생의 학습 수준과 정서적인 측면을 고려한 피드백을 제공하여야 할 것이다. 또한 다양한 의미협상전략을 적용하여 학습자들이 영어로 말할 수 있도록 유도하여야 하며 학습자가 자신의 학습을 관리할 수 있는 기능과 교사를 위한 기능을 보완하여야 할 것이다. 지금까지 논의한 내용을 바탕으로 인공지능 챗봇이 학습자들에게 영어 학습의 기회를 보다 효과적으로 제공하여 이를 활용한 학습이 말하기 연습을 비롯한 초등영어교육의 여러 분야에서 활발하게 이루어질 수 있기를 바란다.
* 인천 신흥초등학교에 근무하고 계시는 이대기 선생님께서는 현재 경인교육대학교 초등영어교육학과 박사과정에 재학 중이십니다. 관심 연구 분야는 AI, AR과 같은 테크놀로지 활용 초등영어교육 교수학습 방법입니다.
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