초등학교 교실에 들어온 AI 로봇, STEM 교육을 바꾸다
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| 초등학생들이 AI 기반 교육 로봇을 중심으로 팀을 이루어 문제를 설정하고, 직접 해결하는 프로젝트 수업 장면을 상징적으로 묘사한 일러스트 |
"코딩, AI, 그리고 로봇 친구!"
초등학교 교실. 분필 가루 대신 터치스크린, 줄 맞춰 앉은 책상 대신 팀별 협업 공간이 자리한 풍경. 무엇보다 교탁 옆에는 사람처럼 말을 걸고 스스로 움직이는 작은 로봇 하나가 있다. 아이들은 이름을 붙여주고, 말을 시키고, 스스로 프로그램을 짠다.
이것은 상상이 아니다. 최근 발표된 연구에 따르면, AI 기반 교육 로봇이 실제 초등학교 STEM(과학·기술·공학·수학) 교육에 큰 영향을 주고 있다. 스페인에서 진행된 이 사례 연구는 프로젝트 기반 학습(Project-Based Learning, PBL)과 AI 로봇을 결합해, 단순 지식 전달을 넘어 아이들의 창의성과 협업 능력, 문제 해결력까지 끌어올린 것으로 나타났다.
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“아이들이 스스로 문제를 만든다!”
이번 연구는 4학년 초등학생 22명을 대상으로 진행됐다. 수업은 4주간 총 8회에 걸쳐 진행되었으며, 주제는 “로봇 친구를 학교에 데려오기”였다. 단순히 코딩을 배우는 것이 아니라, 아이들이 실제 문제 상황을 설정하고, 그에 맞는 로봇 기능을 직접 설계·개발했다.
예를 들어 이런 식이다:
* “우리 반 친구가 길을 잃었을 때, 로봇이 어떻게 도와줄 수 있을까?”
* “점심시간에 로봇이 메뉴를 알려주면 좋지 않을까?”
* “친구가 기분이 안 좋을 때, 로봇이 위로해 줄 수 있을까?”
이런 질문을 바탕으로 아이들은 AI 음성 인식, 감정 표현, 모션 기능 등을 활용해 로봇을 프로그램했다. 사용된 로봇은 AI 기능이 탑재된 ‘Zowi’ 플랫폼으로, 블록 기반 프로그래밍을 지원하고, 센서·스피커·모터 등을 통해 다양한 동작이 가능했다.
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수업 방식도 혁신적이었다
기존 수업이 “선생님이 설명 → 아이들이 문제 풀이”였다면, 이 프로젝트 수업은 완전히 달랐다.
* 💬 자기주도 설계: 아이들이 직접 프로젝트를 정의하고 목표를 세운다.
* 🧩 팀 기반 협업: 3~4명이 한 팀이 되어 역할 분담을 하고 상호 피드백을 주고받는다.
* 🤖 로봇 중심 문제 해결: 아이디어를 실제 로봇에 구현하며 실험과 수정 반복
* 📹 자기 평가와 발표: 활동을 영상으로 녹화하고 결과를 전체 앞에서 발표
아이들은 수업 내내 적극적으로 토론하고, 때로는 싸우고, 결국은 합의하며 결과물을 만들어냈다. 연구진은 이를 통해 “단순 기술 학습이 아니라, 진짜 ‘문제 해결 경험’을 했다는 것이 중요하다”고 강조한다.
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교육 효과는 어땠을까?
연구진은 수업 전후로 학생들의 인지 능력, 자기효능감, 학습 동기 등을 종합적으로 측정했다. 그 결과는 다음과 같았다:
* 창의적 사고력: 평균 27% 향상
* 팀워크/의사소통 능력: 33% 향상
* 자기효능감(‘나는 할 수 있다’는 믿음): 42% 향상
* AI 기술에 대한 이해도: 48% 향상
무엇보다 인상적이었던 건 아이들의 반응이다. 대부분이 수업을 “재미있었다”, “다시 하고 싶다”고 응답했고, “로봇과 이야기하는 게 제일 신기했다”는 소감도 많았다.
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로봇이 교사를 대체할까?
물론 아니다. 이 수업에서 로봇은 어디까지나 학습의 매개체였다. 진짜 교육은 여전히 사람이 중심이다. 선생님은 프로젝트 설계자이자, 과정 중간의 피드백 제공자이며, 감정적 지지자였다.
오히려 로봇 덕분에 아이들과 교사 사이의 소통이 더 활발해졌고, 교사는 학습의 ‘촉진자’로서 더 중요한 역할을 하게 되었다고 연구진은 말한다.
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무엇이 남았나?
이 연구는 단순히 “AI가 수업에 도입되었다”는 걸 넘어, 어떻게 하면 기술을 진짜 교육 혁신으로 연결할 수 있는지를 보여주는 구체적인 예다.
AI 교육은 코딩만이 아니다. 그것은 질문하고, 탐색하고, 실패하고, 다시 시도하는 과정을 통해 아이들이 스스로 성장하게 만드는 힘이다. 작은 로봇 하나가 초등학생의 세상을 넓혔다. 그리고 어쩌면 그 경험은 그들의 미래를 바꿔놓았을지도 모른다.
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출처 논문
Olmos-Migueláñez, S., González-Santos, M. J., & Sánchez-Prieto, J. C. (2025). Enhancing STEM Education through Project-Based Learning with AI-Powered Educational Robotics: A Case Study in Primary School Classrooms. *Machines, 7*(49).