2022 캡스톤 디자인 경진대회 (2022년 1학기 1차 예선)

  • 도란쌤

    팀장
    배인경 (소프트웨어학부 | 3)
    팀원
    고은서 (소프트웨어학부 | 4)
    김승아 (소프트웨어학부 | 3)

작품영상

도란쌤 : AI 도란쌤과 함께 일기 마스터하기
  • 개요
  • ü  서비스 개요

     

    AI 도란쌤과 함께 일기 쓰기를 마스터해요

     

    ‘도란쌤’ 서비스는 초등 저학년 학생들이 일기 쓰기를 잘 할 수 있도록 도와주는 웹 형태의 교육 서비스이다.

    ‘도란도란’은 서로 정답게 이야기하는 것을 뜻하는 순우리말 단어다. AI 도란쌤이 끊임 없이 질문을 함으로써 아이와 소통하며 일기를 작성해 나가는 앱의 성격에 맞게, ‘도란도란’의 의미를 살려 ‘도란쌤’을 서비스 이름으로 정했다.

     

    ü  아이디어 제안 배경

     

    초등 교육을 관통하는 주요 교육 방안이 있는데, 그 중 으뜸은 단연 ‘일기 쓰기’이다. 일기를 통해날마다 스스로 하루를 되돌아보고 기록으로 남기면 자기성찰과 바른 인성을 형성하기에 도움이 될 뿐만 아니라 쓰기 능력까지 향상하는 데 도움이 될 수 있다.

     특히, 초등학교에 입학한 지 얼마 되지 않은 저학년 학생들에게 ‘일기 쓰기’는 가장 먼저 하게 되는 글쓰기 훈련이다. 글을 쓰는 습관은 하루 아침에 생기는 것이 아니기 때문에 글쓰기를 연습하는 도구로써 일기를 활용할 수 있다. 물론 저학년 학생들에게 하루 일어난 일을 생각해내고 이를 다시 글로 표현하는 것은 매우 어려운 일이기에 교사나 부모의 도움을 받아 오늘 하루 있었던 일을 다시 떠올려보고, 그 중 글감을 찾아내어 한 줄 두 줄 문장을 써 내려가는 것부터 시작하게 될 것이다. 이렇듯 일기 쓰기는 글쓰기를 처음 접하는 학생들에게 쓰기에 대한 막연한 두려움과 조바심을 덜어낼 수 있는 장치로써도 활용될 수 있다.

    따라서 일기는 여러가지 측면을 고려하였을 때 매우 긍정적인 영향을 미치므로, 학교 현장에서는 일기쓰기를 아직까지도 꾸준히 권장하고 있는 추세이다.

     

    ü  문제 제기

     

    -       일기 쓰기는 초등학생이 가장 힘들어하는 방학 숙제다

    : 초등학생 2,479명을 대상으로 진행 한 ‘초등학생이 힘들어하는 방학숙제' 설문 결과 43%의 초등학생들이 일기쓰기가 가장 힘들다’라고 답했다. 설문에 달린 댓글을 살펴보면 ‘일기 주제가 생각 안 난다’, ‘일기는 너무 귀찮다’, ‘쓸 것도 없는데 계속 써야 되고 그래서 귀찮다’ 등의 반응이 많았다. 초등학생들은 평범한 일상생활에서 일기의 주제를 잡는 것이 힘든 데다가 한 번 밀리기 시작하면 더 쓰기가 싫어 져서 일기쓰기를 힘들어 했다.

     

    -       학교 현장에서 교사의 체계적이고 치밀한 일기 지도가 이루어지지 못하고 있다

    : 저학년 학생들의 경우 특히, 일기를 완전하게 완성하기 이전에 어떤 일기를 쓸 지 몰라 고민하는 경우가 많은데, 이 때 아이들에게 일기의 글감이나 주제를 찾을 수 있도록 길잡이 역할을 해주는 것이 필요하다. 하지만 교사 개개인의 업무량, 학생들의 학습 수준 격차, 시공간적 제약 등으로 인해 교사의 체계적이고 섬세한 일기 지도가 이루어지지 못하고 있다.

    또한 완성된 일기에 대해 학생 개개인의 맞춤 코멘트를 달아주거나 맞춤법, 표현력 지도까지 제공해주는 것이 현실적으로 쉽지 않은 일이다.

     

    -       아동의 인권침해의 관점에서 본 초등학생 일기 검사는 위험이 제기되고 있다

    : 국가인권위원회가 ‘일기 검사는 아동의 사생활과 양심의 자유를 침해할 소지가 크다’ 면서 교육부에 권고를 내린 것이 2005년의 일이다. 따라서 실제 학교에서도 ‘사생활 침해’, ‘정보보호 우려’ 와 같은 민원이 제기 될 우려로 인해 학교차원에서 일기 쓰기 숙제를 내주는 경우는 거의 없고, 학교마다 담임교사의 재량에 따라 일기 쓰기를 지도하고 있다고 보도되고 있다.

     저학년 학생의 경우는 일기 쓰기의 개념이 정확히 확립되지 않았으므로 부모나 교사나 옆에서 지도해야 하는 과정이 필수적인데, 위의 사례에 따르면 해당 과정이 학교 차원에서 제대로 이루어지고 있지 않음을 알 수 있다. , 아이들의 일기쓰기 마저도 학교 선생님의 혼자 힘으로 피드백을 줄 수 없는 교육환경으로 변해가고 있다.

     

    -       웹 기반의 일기 쓰기 교육 시스템이 부족하다

    : 비대면 수업이 지속됨에 따라 시공간적인 제약을 해결하기 위해 웹 기반 교육 시스템이 적극 도입되고 있는 추세인데, 일기 교육을 목적으로 한 웹 기반의 교육 시스템은 현저히 부족하다. 또한 초등학교 저학년에게 적합한 교육용 프로그램은 더더욱 부족한 현실이다.

     

    ü  원인 분석

     

    -       일기 주제에 대해 고민하고 정하는 것이 어렵다. 이는 곧 일기 쓰기의 귀찮음으로 이어진다.

    -       흥미 부족으로 인해 형식적으로 일기를 쓰게 된다. (하루 일과 단순 나열 등)

    -       아이 입장에서 일기 쓰기에 대한 동기부여가 되지 않는다.

    -       길게 써야 할 것 같아 양이 부담된다.

    -       문장 구상이 어렵고, 글쓰기 활동에 익숙하지 않아 막막하다.

    -       일기라는 장르의 글쓰기가 생소하여 시작하기가 어렵다.

    -       웹 기반의 일기 쓰기 교육 시스템이 개발되지 않았다

    -       일기 쓰기를 숙제로 간주하여 부담스럽고 따분한 것으로 생각한다.

    -       현재 교육과정 상 오로지 일기 쓰기 교육을 위한 시간이 따로 할당되어 있지 않고, 교사의 개인적인 업무량 등의 문제로 일기 검사에 쏟을 시간이 부족하다. 또한 코로나로 인해 아이와 직접 함께 이야기 나눌 공간도 부족해 꾸준히 일기 지도를 해줄 수 없다.

    -       한 교사가 여러 명의 아이들을 담당하는 학급 구조에서 ‘일기장 검사 찬반'에 대한 아이들의 견해가 모두 다르므로 획일화된 일기 지도를 하기 어렵다.

    -       저학년일수록 학생들의 학습 수준의 차이가 크기 때문에 통합적인 일기 지도를 할 수 없다.

     

    ü  서비스 목적

     

        일기를 쓰지 않는 가장 큰 원인 중 하나였던 ‘일기 주제 고민에 대한 귀찮음’을 조금이나마 해소시켜주고자 한다.

     

        일기를 처음 쓰거나, 익숙하지 않은 초등학교 저학년 학생들에게 본인의 학습 수준에 따라 단계별로 흥미롭게 일기 쓰기를 할 수 있도록 한다.

     

        일기 쓰기와 일기에 관련된 그림을 제공함으로써 글쓰기의 본질인 주제와 목적, 대상을 명확히 할 수 있는 능력을 기를 수 있도록 한다.

     

        글감 선택을 위한 일기 지도부터 코멘트, 맞춤법 검사 등 부모님이나 교사의 역할을 본 서비스가 대신할 수 있도록 한다.

     

    ü  유저 리서치

     

    1.     주 타겟층

    서비스의 주 타겟층은 앞서 말했듯이 ‘초등학교 저학년(2-3학년) 학생’을 대상으로 한다. 앞서 얘기 했듯, 초등학교 학생들은 저학년일수록 학습 수준의 차이가 크기 때문에 일정 수준 이상의 학생들만 본 서비스 이용이 원활히 진행될 수 있다는 판단을 하였다. 더하여 타겟 학생들의 학습 수준에 따라 일기쓰기 지도에 대해서도 단계를 나누었다. 따라서 본 팀이 정의 내린 서비스의 타겟층을 구체적으로 명시하면 다음과 같다.

     

    -       낱말을 사용하는 것과 한글 글씨 쓰기 자체에는 능숙하나, 육하원칙에 맞는 한 문장 구성이 어렵고, 나아가 짜임새 있는 글쓰기를 하는 것이 익숙하지 않은 학생

    (ex. 도입 전개 결말의 순서로 글을 쓰기 어려운 학생, 근거를 들다가 주제에 벗어나는 문장을 쓰는 학생, 주제에 초점을 두기보다 자기 하루 생활을 순서대로 나열하는 학생)

    -       문단을 구성하는 것에 능숙하나, 꾸준히 일기지도를 받아 일기 쓰는 습관을 기르고 싶은 학생

    -       글감 찾기를 어려워하는 학생

    -       일기를 쉽고 재미있게 쓰고 싶은 학생

    -       꾸준히 일기 지도를 받고 싶은 학생

    -       일기 글을 쓸 때 표현력을 기르고 싶은 학생

     

    2.     인터뷰

    : ‘도란쌤’ 서비스의 기획 단계 중 프로젝트 요구 사항, 고객의 기대 및 가정, 위험 이해와 같은 중요한 정보를 얻기 위해 초등학생(1학년 ~ 4학년) 26명 및 초등교사 15명에게 구글 폼을 통해 설문조사를 실시하였다. 또한 더 깊은 수준의 답변을 얻기 위해 초등교사 2명 및 초등학생 1명과 전화 인터뷰를 실시하였다.


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    인터뷰 및 설문조사 결과 레포트 일부

     

    3.     퍼소나

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    퍼소나1 (1단계 일기지도 타겟층)


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    퍼소나2 (2단계 일기지도 타겟층)


    ü  서비스의 차별점

     

    도란쌤은 기존의 일기 서비스들과는 확실한 차별점을 갖는다. 비교 항목에 있어서 도란쌤은 모든 방면에서 기능이 충족됨을 알 수 있다.

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  • 세부내용
  • ü  서비스 전체 흐름도

     
     

    ü  요구사항 명세

     

    서비스가 갖춰야 할 요건을 정확히 파악하기 위해 기능적/비기능적 요구사항을 작성하였다.

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    ü  서비스 아키텍쳐

     

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    ü  메인 기술

     

    1.     글씨판 구현 및 필기체 텍스트화

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    상단의 그림은 메인 기능 중 하나인 글씨판 구현 및 필기체 텍스트화에 대해 한 눈에 보기 쉽도록 도식화 하였다.

     

    서비스의 특성 상 태블릿PC의 웹에서 마우스 클릭 인식이 아닌 펜 입력이 인식이 되는 글씨판(그림판)이 필요하다. 이를 충족하는 여러 웹 그림판 오픈소스 중 여러가지 기능의 구현 및 커스텀이 가능하며 사용자의 입장에서 사용감이 좋은 가를 기준으로 Literally Canvas API를 사용했다.

    Literally Canvas API를 이용하여 Client(React)에서 글씨판 컴포넌트를 생성하였고, 펜 기능, 지우개 기능, 펜 굵기 조절 기능, 뒤로 가기, 앞으로 가기, 글씨판(그림판) 확대 축소 기능, 글씨판(그림판) 새로 그리기, 글씨판(그림판) 이미지로 저장 기능을 구현하였다.

     

    ② 필기체의 텍스트화를 위해 글씨판(그림판) 이미지가 필요하다. 해당 이미지를 Spring Web ServerClient에게 요청을 통해 얻으면, Google Vision API 중 이미지의 필기 입력을 감지해주는 OCR API에게 클라이언트로부터 얻은 이미지를 보낸다. 그 후, OCR기능을 통해 반환된 텍스트 값을 Spring Web Server가 얻게 되고 이 텍스트 결과를 Client에게 반환해준다.

     

    2.     일기 유형 추천

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    사용자는 브레인스토밍 과정에서 오늘 하루 있었던 일을 5개 이상의 단어로 작성한다. 도란쌤 서비스는 이 단어들을 기반으로 적합한 일기 유형을 추천하고 유형별로 일기 질문을 제공한다. 상단의 그림은 일기 유형 추천 기능을 도식화한 자료이다.

     

    일기 유형 추천 기능은 Word2Vec 을 활용하여 단어 간 유사성을 계산한 결과값으로 사용자가 작성하는 글에 가장 적합한 일기 유형을 추천한다. 우선 일기 글감 단어들로 한국어 단어 벡터 공간에서 가장 가까운 결과 단어를 예측한다. 해당 단어를 16가지 일기 유형에 대입하여 유사도 값을 얻는다. 가장 유사도가 높은 값부터 내림차순으로 정렬하여 추천한다.

     

    3.     일기 완성 -> 그림 추천 AI / 도란쌤 답변 AI / 맞춤법 교정

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    상단의 그림은 메인 기능 중 하나인 그림 추천 기능 / 도란쌤 답변 기능 / 맞춤법 교정 기능에 대해 나타낸 그림이다. 세 기능 모두 웹서버가 아닌 API 형태로 분리한 Flask 서버에서 실행되므로 이를 묶어 한 눈에 보기 쉽도록 도식화 하였다.

     

    그림 추천 기능에서는 KeyBert 오픈소스 모듈을 활용하여 일기 내용 속 핵심 키워드를 골라내고, 이를 파파고 API를 활용해 영어로 변환한다. 이후 직접 커스텀 한 input template에 핵심 키워드를 적절히 조화한다. 마지막으로 kakaobrain이 제공하는 text-to-image 딥러닝 모델인 RQ-vae-trasformer를 활용하여 일기 내용 기반의 AI 그림 파일을 얻어낸다.

     

    ② 도란쌤 답변 기능에서는 KoBart라는 모델을 통해 문서요약을 진행함으로써 일기가 한 줄로 요약된 문장을 얻어낸다. 이후 SBERT 모델의 sentence_transformer을 사용하여 간단히 한국어챗봇을 만들고, 아까 얻어낸 문장을 챗봇의 input으로 하여 결과값(도란쌤의 답변)을 얻어낸다.

     

    ③ 맞춤법 교정 기능에서는 파이썬 기반의 py-hanspell 모듈로 맞춤법 검사를 진행한다. 더불어 교정된 특정 단어나 문단을 모듈 내 함수를 활용해 체크한다. 이는 추후 일기 개별 페이지에서 맞춤법 전후를 비교할 때 사용하게 된다.

     

     

    ü  DB Schema

     

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    ü  스케줄표

     

    1.     전체 스케줄표

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    2.     고은서 스케줄표

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    3.     김승아 스케줄표

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    4.     배인경 스케줄표

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  • 기대효과
  • ü  기대 효과

     

        교육 편차에 따른 글쓰기 지도의 한계 극복

    코로나19로 인한 팬데믹 상황으로 학교에 등교하여 학습할 기회가 줄어들면서 초등학교 저학년 학생들의 교육격차와 불평등이 심해지고 있다. 문장을 구성하는데 능숙한 아이부터 쓰기 자체를 매우 어렵게 생각하여 일기 쓰는 것 자체를 기피하는 아이까지 매우 다양하다. 이러한 상황 속에서 학생들을 모두 아우를 수 있는 통합적 일기 지도를 하는 것은 매우 어려운 일이다.

    ‘도란쌤’ 서비스를 이용한다면, 교육 편차에 따른 글쓰기 지도의 한계를 일정 수준 이상 극복할 수 있다. 단순히 일기를 쓸 수 있는 공간을 마련해주는 것을 넘어, 글쓰기의 이해수준이나 취향을 고려하여 ‘일기의 가이드라인을 단계별로 제공’ 해주는 것이다.

    아이들은 자신의 수준에 맞는 일기 가이드라인을 통해 일기를 써 내려갈 수 있으며 교육 격차로 인한 일기 쓰기의 두려움을 없앨 수 있을 것이다.

     

        선생님과 학부모의 역할 대체

    교사의 시공간적 제약 및 개인적인 업무량 등의 문제로 일기 검사에 쏟을 시간이 부족한 것이 사실이다. 또한 학부모의 경우에도 매일 아이 옆에 붙어서 일기 지도를 하는 것은 매우 어려운 일이다.

    이렇게 물리적인 일기 지도 시간이 부족한 선생님과 학부모의 역할을 ‘도란쌤'이 대체할 수 있다. 일기의 글감을 찾아주고, 글감과 관련된 일기 유형을 추천해준 뒤 단계별 일기 쓰기 가이드라인을 제공해줌으로써 지속적으로 일기를 지도해줄 수 있다. 또한 AI 코멘트 기능을 활용해 선택적으로 일기 검사 및 피드백 문구를 받을 수 있다. 추가로 맞춤법을 검사해 줌으로써, 쓰기의 양적 부분과 질적 부분을 모두 향상시킬 수 있다.

     

        학습에 흥미를 유도

    일기가 아이들 본인을 위한 글임을 알게 된다. 이를 통해 글쓰기에 대한 편견을 지우고 글 쓰기에 흥미를 가지고 좋아하게 된다. 학생들에게 중요한 건 긍정적 반응이다. AI 코멘트는 일기 내용에 대해 칭찬으로 첨삭한다. 이를 통해 학생들은 자신 있게 글을 쓰고, 잘 쓰려고 노력하고, 습관적으로 쓸 수 있다. 또한 하나의 일기를 완성시키거나 풍부한 글쓰기의 표현을 더했다면 리워드를 제공받을 수 있다. 마지막으로, 일기를 소중히 보관할 수 있는 나만의 장소(일기 모음집 페이지)를 가진다. 그동안 작성했던 모든 일기를 시각적으로 확인할 수 있다. 일기는 일기 모음집에 보관되어 잊혀지지 않고 스스로의 보물이 된다.

     

        주제 설정에 대한 고민 해결

    맞춤법과 정서법에 근거한 작문 형태의 글쓰기에서 벗어나 창의적인 글쓰기를 하게 된다. 더이상 아이들은 쓸 게 없는데 억지로 쓰거나 경험을 나열하지 않는다. ‘도란쌤’은 일기 쓰기 전 스스로 글의 주제를 이끌어 내도록 돕는다. 설문 조사 및 인터뷰 결과 일기 쓰기를 하지 않게 되는 이유로 가장 많이 꼽혔던 일기 글감 및 일기 유형 설정에 대한 고민을 해결해준다.

     

    ü  향후 계획

     

        베타 서비스 테스트

    정식으로 출시되기 전, 프로그램 상의 오류를 점검하고 사용자들에게 피드백을 받기 위하여 베타 서비스 테스트를 실시할 계획이다. 현재 아산과 대구에 있는 초등학교 및 학급을 각각 한 군데 씩 선정하여 베타 서비스 테스트를 위한 동의를 얻은 상태다.


        교육기관과의 협력 추진

    현직 초등교사나 초등학생들의 반응이 긍정적이였던 점을 살리기 위해 실제 교육 현장에서 사용이 가능하도록 여러 교육기관과 협력을 추진할 것이다. 또한 서울시 동행프로젝트, 배움을 나누는 사람들 등의 교육 봉사 기관들과도 협력을 추진하여도란쌤' 초기 개발팀이 추구하는 선한 가치 활동도 할 것이다.

     

        타겟층 확장 및 관련 기능 추가

    -        초등학교 고학년을 위한 단계 추가 : 초등학교 고학년의 일기 쓰기와 관련된 문제점을 해결하고자 한다. 고학년의 글쓰기 지도 과정과 관련된 자료 조사 후 필요한 기능과 단계를 추가할 예정이다.

    -        영어로 일기 쓰기 기능 추가 : 초등학교에서 영어교육이 활발히 이루어지고 있는 트렌드를 반영하고자 한다.

     

        학부모용 / 교사용 서비스 추가

    -        교사용 : 학급과 관련 된 기능들을 만들어 온라인 환경에서 교사가 학급 아이들을 관리할 수 있는 기능을 만들 것이다.

    -       학부모용 : 학부모가 아이의 글쓰기 능력 성장 과정을 알 수 있도록 학부모용 서비스를 추가할 예정이다. 아이의 일기 쓰기 빈도, 맞춤법 교정 횟수 통계 등을 분석하거나 학부모용 코멘트도 달 수 있게 될 것으로 기대된다.


  • 결과물















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