SW교육과 AI교육은 컴퓨터과학 이론을 바탕으로 문제해결 과정 지식과 도구 사용지식으로 문제해결에 소프트웨어를 만들어 적용하는 교육이다. SW와 AI교육의 최종 산출물인 소프트웨어는 크게 운영체제가 있는 컴퓨터를 기반으로 하는 응용소프트웨어와 임베디드 시스템의 MCU를 기반으로 장치를 제어하는 펌웨어 두 가지로 나눌 수 있다. K12 정보 교육과정에도 두 가지 형태의 산출물 개발이 모두 포함되어 있다. 인공지능에 관한 내용이 2022 개정 교육과정에 포함되었으므로 인공지능을 추가하면 두 개의 산출물 개념은 AI응용프로그램과 AIoT 응용프로그램으로 확장된다. OS 기반의 응용프로그램과 AI응용프로그램 같은 경우 전문 프로그래머의 개발환경과 교육용 개발환경에 큰 차이가 없고, 관련 정보가 많이 제공되고 있다. 그러나 AIoT를 위한 펌웨어 개발분야는 K12교육에 알맞은 개발환경에 대한 정보가 매우 부족하다.
문제는 이 분야의 교육이 교육적 가치를 인정받고 있으나 하드웨어인 MCU와 입출력장치 그리고 회로 구성에 대한 학습자의 인지 부담이 심하고, 프로그래밍언어에 대한 정보도 매우 부족하다. 블록언어 개발환경의 경우 교구업체에서 제공하는 솔루션은 입출력장치 명령블럭의 수가 현저히 적으며, 텍스트언어 개발환경은 아두이노 IDE가 전부로 인식되고 있다.
미셸 레스닉(Michel Resnick) 교수의 '도구의 4가지 조건'을 바탕으로 하드웨어 부분과 소프트웨어 부분으로 나누어 K12 교육에서 AIoT 애플리케이션을 개발할 수 있는 개발 환경을 제안하기 위한 연구를 진행했다. 하드웨어 부분은 마이크로컨트롤러와 입출력 장치를 포함하고, 소프트웨어 부분은 제어 명령을 입력하기 위한 블록 언어와 텍스트 언어를 포함한다.
개발환경이 갖추어야 할 요구사항으로 다양한 MCU, 많은 입출력장치 지원하고, 사용자가 MCU에 펌웨어를 업로드할 수 있도록하여 학생들의 창의적인 아이디어를 모두 수용 가능해야 한다. 다양한 훈련된 AI 서비스로 만들어진 AI응용프로그램과 펌웨어가 통신이 가능하여 AIoT응용프로그램으로 발전하여 "산출물의 6가지 유형"을 모두 구현 가능할 수 있어야 한다. 교육현장에서 주로 사용되는 개발환경이 요구사항을 만족하지 않음을 밝혀내었고, 요구사항을 만족하는 개발환경을 제안하였다. 제안된 개발환경은 학생들이 만들고 싶은 AIoT 창작품을 쉽고 제한 없이 만들 수 있으며 교사들이 좀 더 쉽게 AI 융합프로젝트 교육활동을 진행할 수 있다.