교실수업에서는 지속적인 면대면 피드백을 통해 학습동기를 부여하고 학습 성취 욕구를 충족시켜주어 몰입학습을 유도 할 수 있으나 이러닝에서는 교실수업에 준하는 상호작용수준에 미치지 못하고 있어 많은 학습자들이 중도탈락이나 포기를 하고 있는 실정이다. 이러한 이러닝 환경에서의 문제점을 개선하고자 본 연구에서는 교실수업에서 사용하는 대화 피드백을 시스템에서 제공해 주어 학습자의 몰입학습을 증진시키는 대화 기반 피드백 시스템을 개발하였다. 개발된 시스템을 학교 현장에 적용해 보았으며, 그 결과 실험집단이 통제집단에 비해 학습자 개인에게 명확한 학습 목표의식과 도전감, 구체적인 피드백이 이루어져 몰입학습을 증진시킨 것으로 나타났다. 이는 본 시스템에서 제공해 주는 대화 기반 피드백이 학습자에게 적극적인 학습참여 자세를 배양하였고 학습의 흥미와 관심을 유지시켜 몰입학습을 유도하였음을 시사하고 있다. 끝으로 본 연구가 가지는 의의로 이러닝 환경에서 새로운 학습 시스템의 개발 방향을 제시하였다고 결론지을 수 있다.
교실수업에서는 지속적인 면대면 피드백을 통해 학습동기를 부여하고 학습 성취 욕구를 충족시켜주어 몰입학습을 유도 할 수 있으나 이러닝에서는 교실수업에 준하는 상호작용수준에 미치지 못하고 있어 많은 학습자들이 중도탈락이나 포기를 하고 있는 실정이다. 이러한 이러닝 환경에서의 문제점을 개선하고자 본 연구에서는 교실수업에서 사용하는 대화 피드백을 시스템에서 제공해 주어 학습자의 몰입학습을 증진시키는 대화 기반 피드백 시스템을 개발하였다. 개발된 시스템을 학교 현장에 적용해 보았으며, 그 결과 실험집단이 통제집단에 비해 학습자 개인에게 명확한 학습 목표의식과 도전감, 구체적인 피드백이 이루어져 몰입학습을 증진시킨 것으로 나타났다. 이는 본 시스템에서 제공해 주는 대화 기반 피드백이 학습자에게 적극적인 학습참여 자세를 배양하였고 학습의 흥미와 관심을 유지시켜 몰입학습을 유도하였음을 시사하고 있다. 끝으로 본 연구가 가지는 의의로 이러닝 환경에서 새로운 학습 시스템의 개발 방향을 제시하였다고 결론지을 수 있다.
In the actual classroom the so-called flow learning is able to motivate the students through face-to-face feedback, and to meet their needs for educational achievement. By contrast, the so-called e-learning method falls short of the satisfactory level of real-life interaction, which makes many learn...
In the actual classroom the so-called flow learning is able to motivate the students through face-to-face feedback, and to meet their needs for educational achievement. By contrast, the so-called e-learning method falls short of the satisfactory level of real-life interaction, which makes many learners drop out or give up on their learning. In order to better the e-learning environment, this study presents a dialogue-based feedback system that improves the flow learning of the learners' in the classroom. This newly developed system was applied at the actual school. The result is that the experimented group improved its flow learning, compared with the controlled group. In the former group, each individual showed some consciousness of objective and challenge following the concrete feedback. That is to say, this system enhances the attitude of an active participation and induces the flow learning, thanks to the dialogue-based feedback and the sustained interest in learning. In conclusion, the significance of this study lies in suggesting the direction of a new learning method development in the e-learning environment.
In the actual classroom the so-called flow learning is able to motivate the students through face-to-face feedback, and to meet their needs for educational achievement. By contrast, the so-called e-learning method falls short of the satisfactory level of real-life interaction, which makes many learners drop out or give up on their learning. In order to better the e-learning environment, this study presents a dialogue-based feedback system that improves the flow learning of the learners' in the classroom. This newly developed system was applied at the actual school. The result is that the experimented group improved its flow learning, compared with the controlled group. In the former group, each individual showed some consciousness of objective and challenge following the concrete feedback. That is to say, this system enhances the attitude of an active participation and induces the flow learning, thanks to the dialogue-based feedback and the sustained interest in learning. In conclusion, the significance of this study lies in suggesting the direction of a new learning method development in the e-learning environment.
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문제 정의
피드백 요소에는 ①유도, ②반복발문, ③설명, ④재요청, ⑤발문, ⑥힌트(괄호), ⑦힌트 등이 있으며 이를 본 연구자가 재 분류하여 교육전문가, 교육공학자, 이러닝공학자 등 다양한 전문가로부터 타당성에 대한 검토를 받았다. 이때 피드백 요소의 용어 정의에 대한 혼란을 피하기 위하여 설문지에 이를 명시해 주었다.
이러한 맥락에서 본 연구의 목적은 앞서 언급한 상호작용의 어려움을 극복하고 성공적인 이러닝을 위해서 교실수업에서 사용되는 인간교사의 피드백 유형과 패턴을 모델링하고 이를 시스템으로 개발하는 것이다. 즉, 수업 대화와 같이 지속적이고 즉각적인 피드백을 제시해 줌으로서 학습자로 하여금 학습동기를 유발시켜 몰입학습을 증진하도록 대화 기반 피드백 시스템을 개발하는 것이다.
즉, 수업 대화와 같이 지속적이고 즉각적인 피드백을 제시해 줌으로서 학습자로 하여금 학습동기를 유발시켜 몰입학습을 증진하도록 대화 기반 피드백 시스템을 개발하는 것이다. 여기에서 대화 기반 피드백이란 기존의 피드백과는 달리 단순한 텍스트 출력을 의미하는 것이 아닌 음성출력을 동시에 지원하는 피드백을 말한다.
학습자는 키보드를 통해 궁금한 사항을 입력하면 제한적이지만 캐릭터 교사가 인간처럼 말과 표정을 지으며 이에 관련된 답변, 또는 상황에 따라 정답을 학습자 스스로 알아 낼 수 있도록 도와주는 질문, 힌트 등을 제시해 준다. 학습에 관한 질문은 일정한 패턴과 순서가 없게 하되 주제에 벗어나지 않도록 피드백 패턴에 맞추어 대화를 하도록 하며 이런 대화를 통해 문제를 해결해 나가도록 한다.
가설 설정
기반 피드백 시스템을 개발하였다. 개발된 대화 기반 피드백 시스템의 효과를 알아보기 위해 "이러닝 환경에서 몰입학습을 증진하고자 인간교사와 같은 피드백 패턴을 적용하면 명확한 학습 목표의식과 도전감, 구체적인 피드백이 이루어져 몰입학습을 증진시킨다” 라는 가설을 세우고 이를 학교 현장에 적용해 보았다. 그 결과 실험집단에 통제집단에 비해 평균 약 10점 정도의 높은 점수를 얻었다.
또한 대화식의 피드백으로 인해 지속적인 상호작용을 하였으며 스스로 학습을 주도해나가는 통제력과 도전감이 생성되었음을 알 수 있다. 따라서 연구의 가설인 "이러닝 환경에서 대화 기반 피드백은 몰입학습을 증진시킨다.” 라는 결론을 내릴 수 있다.
연구가설 : 이러닝 환경에서 몰입학습을 증진하고자 인간교사와 같은 피드백 패턴을 적용하면 명확한 학습목표의식과 도전감, 구체적인 피드백이 이루어져 몰입학습을 증진시킨다.
제안 방법
실험집단과 통제집단의 선정 후 실험집단에는 "코스웨어+대화 기반 피드백 시스템'을 적용하였고 통제집단에는 "코스웨어+이러닝(질문 답변 게시판)”을 적용하였다. 이러한 연구 대상 집단과 실험 절차를 도식화 것이 [그림 5]이다.
1차 설문에서 교실 수업에서의 피드백을 재구성하였고 이러닝 환경에 투입할 수 있는 피드백의 요소를 추출하였다. 피드백 요소에는 ①유도, ②반복발문, ③설명, ④재요청, ⑤발문, ⑥힌트(괄호), ⑦힌트 등이 있으며 이를 본 연구자가 재 분류하여 교육전문가, 교육공학자, 이러닝공학자 등 다양한 전문가로부터 타당성에 대한 검토를 받았다.
1차 설문지는 전통적인 교실 수업의 피드백 유형은 Flanders, Sinclair와 Coulthard[16] 의 대화분석 연구와 한상미[1 기의 실제 교실수업의 피드백유형 연구를 토대로 작성하였으며 [표 2]와 같이 본 연구자가 재구성하였다.
2차 설문은 재구성한 피드백 유형을 현직 교사 50명에게 어떻게 피드백을 주는가에 대한 지문 설문을 하였다. 설문 결과를 정리한 피드백 루프가 [그림 1]이다.
2차 설문은 피드백 교수전략을 수립하기 위한 것으로 1차 설문의 피드백 요소를 중심으로 현직 교사로부터 평균 피드백의 횟수와 실제로 어떠한 수업 상황에서 어떠한 피드백을 제시하는가를 설문하였다. 정답제시와 칭찬/정리는 문제를 마무리 하는 과정에서 나타나므로 전문가 검토에서는 제외를 하였고 교사의 설문지에만 적용하였다.
가설을 검증하기 위해 학습시간과 몰입에 관한 측정을 하였다. 학습시간의 기록은 학습 시작을 기준으로 평가지를 배부하기 전까지 이며 이때 각 학습자의 학습시간을 기록하였다.
본 시스템의 설계 모델은 지능형 교수 시스템에 근거하여 4개의 모듈로 세분화하여 각 기능별로 기능을 담당하도록 하였다. 그러나 본 시스템은 학습에 관련된 추론기능이 없고 학습 지식정보만을 저장하고 사용하기 때문에 전문가 모듈이라는 용어대신 지식 데이터베이스 모듈이라는 용어를 사용하였다. 대화 기반 피드백 시스템의 개념도는 [그림 2]와 같으며 크게 서버 측과 클라이언트 측으로 나눌 수 있다.
학습자와 상호작용에 있어서 질의를 분석하기 위해 기존의 패턴매칭 방식이 아닌 문장의 의미를 분석하는 LSA 기법을 사용하였다. 또한 제한적이지만 교사 캐릭터를 사용하여 학습자의 정답 근접 정도에 따라 인간 교사와 같이 표정을 갖도록 하였다. 따라서 학습자는 인간 교사와 같이 친숙함과 인간미를 느낄 수 있고 기계학습에 대한 거부감을 감소시켜 몰입학습을 유도 하도록 하였다.
몰입에 관한 측정은 Csikszentmihalyi의 몰입 조건에 따라 실험집단 설문 문항과 통제집단 설문 문항을 작성하고 전문가의 검토를 거친 후 수정 . 보완하였다.
형태의 학습 시스템이다. 본 시스템의 설계 모델은 지능형 교수 시스템에 근거하여 4개의 모듈로 세분화하여 각 기능별로 기능을 담당하도록 하였다. 그러나 본 시스템은 학습에 관련된 추론기능이 없고 학습 지식정보만을 저장하고 사용하기 때문에 전문가 모듈이라는 용어대신 지식 데이터베이스 모듈이라는 용어를 사용하였다.
사전평가를 통하여 평균, 분산을 기준으로 실험집단 61명과 통제집단 60명으로 나누었다.
실험집단은 코스웨어 학습 도중이나 학습 후 궁금한 점을 대화 기반 피드백 시스템을 사용하여 실시간으로 피드백을 받도록 하였고 통제집단은 코스웨어를 학습하는 도중이나 학습 후 궁금한 사항을 전통적인 질문답변 게시판, 전자 메일 등의 매체를 통하여 피드백을 받도록 하였다.
오답만을 제시해주는 기능에서 머무는 것이 아니고 학습자들에게 반웅의 정확성에 대하여 제공하며 경우에 따라서는 피드백을 적절히 활용하면 일부 학생들에게 어려운 교재를 인지적으로 접근하기 쉽고 배우기 쉽게 할 수 있으며 사고를 대신 할 수 있는 장점이 있다. 그러나 이러한 장점에도 불구하고 현재의 이러닝에서 사용되고 있는 피드백의 매체와 요소는 어떠한가? 웹 기반 피드백의 현 주소를 알아보기 위해 강신천의 선행연구와 같은 조건으로 [표 1]과 같이 국내 · 외 유명 교육용 사이트의 피드백 요소를 분석해 보았다. 단, 현재 폐쇄된 몇몇 사이트는 다른 교육용 사이트로 대체하였다.
이러한 이러닝 피드백의 문제점을 해결하고자 교실 수업에서의 피드백 패턴을 모델화 하였고, 이에 준하여 개별 학습자가 원할 때 즉시 피드백을 받아 볼 수 있는 대화 기반 피드백 시스템을 개발하였다. 개발된 대화 기반 피드백 시스템의 효과를 알아보기 위해 "이러닝 환경에서 몰입학습을 증진하고자 인간교사와 같은 피드백 패턴을 적용하면 명확한 학습 목표의식과 도전감, 구체적인 피드백이 이루어져 몰입학습을 증진시킨다” 라는 가설을 세우고 이를 학교 현장에 적용해 보았다.
필요하다. 이에 따라 교실 수업에서 행해지고 있는 피드백의 요소와 피드백 유형을 살펴보고 이에 따른 교수전략을 수립하는 절차가 필요한데 이러한 절차를 위해본 연구에서는 1차 설문을 통해 피드백 요소를 추출하였고 2차 설문을 통해 피드백 유형과 전략을 수립하였다.
준다. 학습에 관한 질문은 일정한 패턴과 순서가 없게 하되 주제에 벗어나지 않도록 피드백 패턴에 맞추어 대화를 하도록 하며 이런 대화를 통해 문제를 해결해 나가도록 한다. 초등학교 6학년 과학과에 나오는 여러 가지 기체에 관한 컴퓨터 교사와 학습자의 대화 내용을 정리한 예가 [표 3]이다.
대상 데이터
그러나 연구대상 학생 중 이러닝을 수행 할 수 없는 7명을 제외하고 121명의 학생을 최종 연구 대상자로 선정하였다.
본 연구를 위해서 초등학교 6학년 과학의 '여러 가지 기체'와 관련된 1,121개 문장의 30,824 단어의 코퍼스를 준비하여 Document Vector 300, 단어길이 (word-length) 8(한글 4자)의 값으로 k-길이 벡터를 생성하였다. 생성된 SVD는 "terrgs.
연구 대상은 충청남도 천안시에 소재하고 있는 ○초등학교 6학년 4개 반 학생으로 총 128명 이 었다. 그러나 연구대상 학생 중 이러닝을 수행 할 수 없는 7명을 제외하고 121명의 학생을 최종 연구 대상자로 선정하였다.
이후 실험집단(G1)과 통제집단(G2)을 선정하기 위해실험 대상자인 121명을 대상으로 초등 과학 6학년 여러 가지 암석에 관한 문제를 풀어보게 하였다. 사전평가를 통하여 평균, 분산을 기준으로 실험집단 61명과 통제집단 60명으로 나누었다.
이론/모형
여기에서 대화 기반 피드백이란 기존의 피드백과는 달리 단순한 텍스트 출력을 의미하는 것이 아닌 음성출력을 동시에 지원하는 피드백을 말한다. 학습자와 상호작용에 있어서 질의를 분석하기 위해 기존의 패턴매칭 방식이 아닌 문장의 의미를 분석하는 LSA 기법을 사용하였다. 또한 제한적이지만 교사 캐릭터를 사용하여 학습자의 정답 근접 정도에 따라 인간 교사와 같이 표정을 갖도록 하였다.
성능/효과
개발된 대화 기반 피드백 시스템의 효과를 알아보기 위해 "이러닝 환경에서 몰입학습을 증진하고자 인간교사와 같은 피드백 패턴을 적용하면 명확한 학습 목표의식과 도전감, 구체적인 피드백이 이루어져 몰입학습을 증진시킨다” 라는 가설을 세우고 이를 학교 현장에 적용해 보았다. 그 결과 실험집단에 통제집단에 비해 평균 약 10점 정도의 높은 점수를 얻었다. 이것은 실험집단이 통제집단에 비해 명확한 학습 목표 제시와 도전감 제공, 연속적인 상호작용을 하였음을 보여주는 것이다.
넷째, 동기유발과 몰입을 위한 연속적 피드백이 없다. 각 개인마다 가지고 있는 학습편차를 보완할 수 있는 지속적 이고 연속적 인 피드백이 필요하나 아직도 CAI와 같이 획일적인 내용과 일시적인 피드백으로 인해 학습동기 의욕을 떨어뜨리고 학습자들은 점점 더 학습 참여를 회피하게 되므로 새로운 과제에 대한 도전감이 상실되게 된다.
셋째, 피드백 관리에 많은 시간이 소모 된다.
약 23분정도였다. 즉 실험집단의 평균 학습시간이 통제집단의 평균 학습시간보다 약 11분정도 더 길게 학습한 것으로 나타났다.
말하고 있다[9]. 첫째, 과제의 난이도가 개인의 기술과 능력 수준에 적절하고, 둘째, 분명한 목표를 가지고 있는 활동이나 놀이에서 경험하게 되며, 셋째, 목표달성 정도에 대한 분명한 피드백이 즉각적으로 전달될 때 몰입 상태가 촉진된다고 하였다. 만일 몰입 촉진의 세 가지 조건이 충족 된다면 몰입 진행단계인 행위와 의식의 일치, 과제에 집중, 통제감로 진행되며 이후 몰입 종료단계인 자의식의 상실, 시간감각의 왜곡, 자기 목적적 경험을 한다고 하였다.
첫째, 대화 기반 피드백 시스템이 부족하다.
평균 학습시간을 측정해 본 결과 실험집단의 평균학습 시간은 약 34분정도였으며 통제집단의 평균 학습시간은 약 23분정도였다. 즉 실험집단의 평균 학습시간이 통제집단의 평균 학습시간보다 약 11분정도 더 길게 학습한 것으로 나타났다.
후속연구
둘째, 본 연구에서 사용한 대화 방식은 관련 내용, 질문, 힌트 정답, 단어의 정의 등을 사전에 정의하여 사용하였기 때문에 대화가 다소 매끄럽지 못한 점이 있다. 보다 자연스러운 대화가 되려면 학습자의 문장을 분석하고 이해하며 그때그때 상황에 맞도록 대화 문장을 생성해 주는 대화 생성기가 필요한데, 이에 대한 후속 연구가 필요하다.
있다. 보다 자연스러운 대화가 되려면 학습자의 문장을 분석하고 이해하며 그때그때 상황에 맞도록 대화 문장을 생성해 주는 대화 생성기가 필요한데, 이에 대한 후속 연구가 필요하다.
본 시스템이 좀 더 세밀하고 정교화 되어 현장에서 사용된다면 학습자는 궁금한 사항을 바로 해결할 수 있으므로 학습에 몰입을 할 수 있을 것이며 학습 성취도의 향상을 기대할 수 있을 것이다.
개선에 대한 연구가 필요하다. 본 연구에서는 입출력 텍스트상자, 음성 TTS만이 인터페이스로 사용되었으나 좀 더 역동적인 움직임을 보여주는 인터페이스의 연구가 있어야 하겠다. 예를 들면 역동적인 3D 캐릭터롤 이러닝에 도입하거나 음성인식 기술을 이용하여 말로 묻고 답하며 학습을 하거나 또는 컴퓨터 비전기술을 이용하여 학습자의 표정을 분석하여 표정에 맞는 학습 자료를 제공해주는 것을 들 수 있겠다.
셋째, 인간 교사와 같이 사고하고 판단하며 묻고 답하는 시스템이 되기 위해서는 기계학습(rmchine learning)이 연구되어야 한다. 즉 새로운 사실이나 상황에 당면하게 되면 시스템이 이를 추론하고 지식으로 구조화할 수 있는 기능이 필요하다.
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