여러 연구에서 시험 성적·학습 동기 등 개선…AI에 답 맡기기보다 설명·질문·피드백 등 학습 과정에 활용
AI를 활용한 교육을 받은 학생들이 기존 수업을 받은 학생들보다 시험에서 높은 점수를 받았다는 연구 결과가 잇따라 나오고 있다. 지식 습득뿐 아니라 학습 동기와 자기효능감 등에서도 긍정적인 결과가 나타났다.
다만 연구에서 효과를 보인 방식은 AI에 답을 맡기는 것과 달랐다. 학생이 직접 질문하고 반복해서 연습하거나 자신의 수준에 맞는 설명과 피드백을 받는 과정에 AI를 활용했다.
최근 청소년을 대상으로 한 생성형 AI 서비스까지 등장하면서 교육 현장의 질문도 ‘AI를 사용할 것인가’에서 ‘어떻게 활용해야 학습에 도움이 되는가’로 변화하고 있다.
하버드생 AI로 공부했더니 ‘학습 향상도’ 2배 이상
2025년 하버드대 연구진은 물리학 수업을 듣는 학부생 194명을 대상으로 AI 학습 도우미와 기존 교실 수업의 학습 효과를 비교했다. 학생들은 같은 내용을 AI를 이용해 학습하거나 교실에서 문제 풀이와 참여 중심의 수업을 받았으며, 수업 전후 평가를 통해 학습 효과를 측정했다.
AI를 이용한 학생들의 수업 후 평가 점수는 4.5점으로 교실 수업을 받은 학생들의 3.5점보다 높았다. 수업 전 평가를 기준으로 계산한 학습 향상도는 AI 활용군이 2배 이상 높았다. AI 학습에 사용한 시간도 49분으로 60분간 진행된 교실 수업보다 짧았으며, 학습 참여도와 동기도 더 높게 나타났다.
다른 교육 분야에서도 비슷한 결과가 보고됐다. 중국 광시의과대학교 의대생 80명을 대상으로 한 연구에서는 기존 수업에 챗GPT를 활용한 학생들의 이론 시험 평균이 기존 수업군보다 약 5.1점 높았다. 병력 청취와 의사소통, 임상 판단 등에서도 더 높은 평가를 받았다.
중국 치대생 187명을 대상으로 한 무작위 대조시험에서도 동영상 교육에 챗GPT를 함께 활용한 학생들의 실기 평가 점수는 평균 73.12점으로 동영상만 이용한 학생들의 65.54점보다 높았다. 자기효능감과 학습 동기도 챗GPT 활용군에서 높게 나타났다.
학습 효과 높인 AI 활용법은 무엇이 달랐나
이들 연구에서는 AI를 단순하게 답을 만드는 도구로 사용하지 않았다. 기존 교육 과정에 AI를 활용해 다양한 사례를 살펴보거나 실제 상황에 대비한 연습을 했다.
하버드대 연구에서도 일반적인 챗봇을 자유롭게 사용하게 한 것이 아니라 학생 수준에 맞춰 설명과 질문, 피드백을 제공하도록 설계한 AI 학습 도우미를 사용했다.
경제협력개발기구(OECD)도 ‘디지털 교육 전망 2026’에서 생성형 AI가 명확한 교육 목적에 따라 사용될 경우 학습을 지원할 수 있다고 분석했다. 특히 정답을 바로 제공하기보다 질문과 피드백을 통해 학생의 학습 과정을 지원하도록 설계된 AI의 활용 가능성을 제시했다.
집에서는 ‘숙제 대신하기’보다 질문하는 학습 도구로
가정에서는 AI에 정답을 바로 요구하기보다 학생이 먼저 스스로 생각해본 뒤, 부족한 부분을 확인하거나 보완하는 데 AI를 활용할 수 있다.
수학 문제를 먼저 풀고, AI에게 틀린 부분을 찾아달라고 하거나 정답 대신 힌트를 요청하는 방식이다. 과학·사회 과목에서는 자신이 이해한 내용을 먼저 설명한 뒤 부족한 부분을 확인하고, 외국어에서는 수준에 맞는 대화와 표현 교정에 활용할 수 있다.
학교에서는 AI가 생성한 ‘답’을 검증하는 교육 필요
학교에서는 AI 사용법뿐 아니라 AI가 만든 결과를 판단하고 검증하는 능력을 함께 가르칠 필요가 있다. 학생이 AI에 어떤 질문을 했는지, 답변에 잘못된 내용은 없는지, 어떤 자료로 확인했는지 등을 학습 과정에 포함하는 방식이다.
과제 평가에서도 AI가 만든 결과물만 보기보다 학생의 첫 생각과 AI 답변을 수정하거나 반박한 과정, 최종 판단까지 확인할 수 있다.
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학원에서는 개인별 취약점과 반복 학습에 활용
학원과 사교육에서는 학생별 취약점을 보완하고 반복 학습하는 데 AI를 활용할 수 있다. AI로 오답과 비슷한 문제를 만들거나 이해하지 못한 개념에 대한 설명을 받고, 학생이 취약한 부분을 반복해서 연습하는 방식이다.
외국어에서는 학생 수준에 맞는 대화 상대가 될 수 있고, 논술에서는 학생이 작성한 주장에 반론을 제기하는 용도로 활용할 수도 있다.
AI에 공부 맡기면 오히려 학습 방해할 수도
AI를 활용한다고 항상 학습 효과가 높아지는 것은 아니다.
연구자들은 AI에 지나치게 의존하면 비판적 사고와 독립적인 문제 해결 능력 발달을 방해할 가능성이 있다고 지적한다. 챗GPT가 부정확하거나 오해를 부르는 정보를 생성할 수 있고 학생이 이를 제대로 검증하지 못할 위험도 있다. 편향과 개인정보 침해 우려, 윤리 문제도 해결해야 할 과제로 꼽힌다.
또 현재 연구에서 나타난 단기간의 시험 성적 향상을 장기적인 학습 능력이나 사고력 향상으로 확대해 해석하기는 어렵다.
챗GPT 청소년 버전 등장…AI 교육도 ‘사용 방법’이 중요
청소년의 생성형 AI 이용 환경도 확대되고 있다. 지난 8월 오픈AI는 13~17세 이용자를 위한 ‘청소년용 챗GPT’를 출시했다. 연령에 맞는 보호 기능을 적용하고, 부모가 청소년 계정을 연결하면 학습 시간이나 이용 제한 시간을 설정할 수 있도록 했다.
학습 모드에서는 정답을 바로 제시하기보다 질문과 단계별 설명 등을 통해 문제를 풀어가는 방식으로 활용할 수 있다.
생성형 AI가 학생들의 학습 도구로 사용되면서 교육 현장에서는 AI의 답을 그대로 받아들이기보다 질문하고 검증하며 학습 과정에 활용하는 능력이 요구되고 있다.
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AI 학습 효과를 높인 활용 방식
- 정답을 바로 받기보다 질문과 힌트 활용
- 학생 수준에 맞는 설명과 피드백 제공
- 오답과 취약 개념 반복 연습
- AI 답변의 오류와 근거 검증
- 학생의 생각과 판단을 AI가 보조하는 방식으로 활용
