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본 연구는 중학교 수학 개념 학습을 지원하기 위해 시나리오 기반 AI 챗봇 수리봇(SuriBot)을 개발하고 그 교육적 활용 가능성을 탐색하는 데 목적이 있다. 개념 기반 탐구 학습, 인지유연성, 사회정서학습 이론을 반영하여 372개 블록, 1,379개 대화 세트, 88개 태그, 50개 이미지를 포함한 시나리오형 콘텐츠를 설계하고, NAVER Clova Chatbot Builder와 TalkTalk 플랫폼을 활용해 구현하였다. 시나리오 기반 피드백은 개념 탐구와 재도전을 유도하며, 텍스트・이미지・퀴즈・외부 링크등 멀티모달 응답은 인지적 이해와 정서적 참여를 촉진하였다. 본 연구는 AI 챗봇이 교육과정 목표와 학습자 요구를 연결하는 효과적인 교수・학습 도구가 될 수 있음을 시사한다.

An abstract of the manuscript, 200–300 words. The rapid acceleration of digital transformation has heightened interest in integrating artificial intelligence (AI) into mathematics education to provide personalized feedback, foster self-directed learning, and support affective engagement. This study presents the design and implementation of SuriBot, a scenario-based AI chatbot developed to enhance concept learning in middle school mathematics.

Grounded in concept-based learning, cognitive flexibility, and social-emotional learningtheories, SuriBot was built using NAVER Cloud’s Clova Chatbot Builder and deployed via the Naver TalkTalk platform to ensure accessibility. Our five-phase research procedure involved: (1) theoretical and prior research analysis to extract core design principles; (2) content structuring to align chatbot dialogue with the revised 2022 mathematics curriculum; (3) scenario design to map concept hierarchies and embed affective feedback; (4) chatbot implementation, creating 1,379 dialogue sets, 50 supporting images, and 88 dialogue tags organized into 372 scenario blocks; and (5) iterative testing and refinement through internal and pilot evaluations. SuriBot delivers multimodal responses—including text definitions, visual aids, interactive quizzes, and external learning links—and offers scaffolded feedback and retries tailored to learners’ performance and emotional state. Preliminary analysis indicates that the scenario-based approach effectively guides students through progressive concept exploration while maintaining engagement and reducing math anxiety through positive reinforcement. The integration of structured feedback loops and varied response types supports both cognitive understanding and emotional resilience. This research contributes a practical model for AI-enhanced mathematics instruction, demonstrating how carefully crafted dialogue scenarios can bridge curriculum goals with learner needs.

권호기사

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기사명 저자명 페이지 원문 목차
낮은 절차 유사성을 지닌 유사 문제에 대한 생성형 인공지능의 풀이에 관한 사례 연구 = Case study of generative AI’s problem-solving on low procedural similarity analogy problems : focusing on GPT-4o and Gemini 2.5 pro : GPT-4o와 Gemini 2.5 Pro를 중심으로 허남구 p. 437-458
IB 기반 수학 서술형 평가의 학생 반응 및 신뢰도 분석 = Analysis of student thinking and inter-rater reliability in IB-based mathematics extended-response assessment : focusing on longitudinal data from Gyeonggi Province : 경기도교육청 종단연구 데이터를 중심으로 조윤주, 권오남 p. 459-474
수학 예비교사의 AI 디지털교과서 활용 협력적 수업 설계 경험과 인식 변화 = Pre-service mathematics teachers’ collaborative lesson design experiences with an AI digital textbook and changes in their perceptions 오세준 p. 475-493
초등 수학 수업의 설계 및 성찰 과정에서 나타나는 예비교사의 노티싱 분석 = An analysis of pre-service teachers’ noticing in the design and reflection processes of elementary mathematics lessons 이윤경, 장혜원, 이상희 p. 495-521
2022 개정 수학과 교육과정 적용에 따른 대학수학능력시험에서의 행렬, 모비율 평가 가능성 탐색 = Exploring the possibility of assessing ‘matrices’ and ‘population proportion’ on the college scholastic ability test under the 2022 revised mathematics curriculum 최인선, 박수민, 김래영 p. 523-542
Teachers’ perceptions of AI-empowered digital textbooks in mathematics Jukyung Park, Hoyun Cho, Jung Youn Colen, Na Young Kwon, Seunghyun Yeo, Jinho Kim, Byungeun Pak p. 543-557
수학 교사의 반응적 설명하기 = Mathematics teachers’ responsive explaining : focused on a case of teaching a student with basic academic learning needs in elementary mathematics : 초등 수학 학습지원대상학생의 지도 사례를 중심으로 오민영, 방정숙 p. 559-578
중학교 수학 개념 학습을 위한 시나리오 기반 챗봇 설계 연구 = Designing a scenario-based AI chatbot for concept learning in middle school mathematics 정은영, 고호경 p. 579-593
중학생의 소인수분해 문제 해결 과정 분석 = The disconnect between procedural performance and conceptual understanding : an analysis of strategies and errors in middle school students’ prime factorization : 오류 유형과 전략을 중심으로 본 절차적 수행과 개념적 이해의 분리 김주희, 이정환, 이수진 p. 595-619
수학적 개념의 연결에 기초한 지식 구조의 네트워크 분석 = Network analysis of the structure of knowledge based on mathematical concept connections 이예진, 장혜원 p. 621-644
(An) analysis on the functions and educational implications of AI digital mathematics textbooks in Korean elementary schools Mangoo Park p. 645-669
AI 기반 수학 교실은 어떻게 조율되는가? = How are AI-based mathematics classrooms orchestrated? : an analysis of instrumental orchestration strategies in elementary lessons : 초등 수업에서의 도구적 오케스트레이션 전략 분석 김지영, 한채린 p. 671-690
Mathematical modeling for social justice with elementary students in a mathematics enrichment program : a case study on minimum wage determination Yunji Kang p. 691-707
초등학교 저학년의 수 감각 발달 양상 및 수학 학업성취도와의 관련성 = The development of number sense and its predictive relation to mathematical achievement among young elementary students 임수현, 나고은 p. 709-722
비판 교육 관점의 수학적 소양의 정의와 교육적 실천 방안에 대한 체계적 문헌 고찰 = A systematic literature review on the definition of mathematical literacy and educational practices from a critical education perspective 심재훈, 박만구 p. 723-742

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