본 논문은 Keller의 ARCS 모델을 기반으로 하는 유아 대상의 수학교육 CAI 프로그램 설계를 제안한다. 이를 위해 본 논문은 NCTM의 다섯 가지 영역 중 수와 연산 영역, 기하 영역, 자료 분석과 확률 영역에서 색, 수 세기, 도형, 방향을 포함한 수학 교육 CAI 프로그램을 개발하였다. 수학 교육 CAI 프로그램은 유아가 직접 카메라를 사용하여 RGB를 이용한 색 인식, 윤곽선 근사화와 허프변환을 이용한 도형 인식, 색 위치 기반의 방향 인식에 대한 미션을 수행하면서 학습하게 해 게임 몰입을 유도한다. 또한 동물형 캐릭터와 캐릭터가 제시하는 미션을 수행하게 함으로써 유아의 흥미를 유발하여 주의를 집중시키고 유아 스스로 학습과 생각할 수 있게 해 학습을 하면서 미션을 성공이나 실패시에 캐릭터의 칭찬과 격려를 통해 자기 효능감을 높이고 자신감을 가질 수 있는 환경을 제공한다.
본 논문은 NCTM의 다섯 가지 영역 중 수와 연산 영역, 기하 영역, 자료 분석과 확률 영역에서 색, 수 세기, 도형, 방향을 포함한 수학 교육 CAI 프로그램을 개발하였다.