초등학교 과학수업에서 AR 콘텐츠 활용이 학습 활동에 미치는 효과 The Effects of Learning Activities on the Application of Augmented Reality Contents in Elementary Science Instruction원문보기
본 연구는 초등학교 과학수업에서 AR콘텐츠 활용이 학습 활동에 미치는 효과를 알아보기 위해 AR 콘텐츠 적용집단과 전통적 집단과의 차이를 비교하였다. 이를 위해 학습 활동의 하위요소로 학습집중도, 학습활동 소요변인, 학습참여의 능동성, 수업분위기의 네 영역에서의 효과를 검증하였다. 그 결과, 학습집중도는 AR과 전통적 집단간에 의미있는 차이가 발생하지 않은 반면 학습참여의 능동성은 행동적인 능동성 요소에 있어서 AR 적용 집단이 높았고 언어적 능동성은 집단 간 차이가 발생하지 않았다. 학습활동 소요변인 측면에서는 AR 집단이 전통적 집단보다 학습자의 다양한 학습활동을 촉진하였다. 수업분위기 측면에서는 AR 콘텐츠 활용수업이 전통적 수업에 비해 수업분위기를 긍정적으로 조장하는 것으로 나타났다. 따라서 AR 콘텐츠를 과학과 수업에 적용하면 교수 학습과정에서 학습자의 행동을 능동적으로 촉진하고, 다양한 학습활동을 촉진하며 수업 분위기를 긍정적으로 조장할 수 있는 것으로 나타났다.
본 연구는 초등학교 과학수업에서 AR 콘텐츠 활용이 학습 활동에 미치는 효과를 알아보기 위해 AR 콘텐츠 적용집단과 전통적 집단과의 차이를 비교하였다. 이를 위해 학습 활동의 하위요소로 학습집중도, 학습활동 소요변인, 학습참여의 능동성, 수업분위기의 네 영역에서의 효과를 검증하였다. 그 결과, 학습집중도는 AR과 전통적 집단간에 의미있는 차이가 발생하지 않은 반면 학습참여의 능동성은 행동적인 능동성 요소에 있어서 AR 적용 집단이 높았고 언어적 능동성은 집단 간 차이가 발생하지 않았다. 학습활동 소요변인 측면에서는 AR 집단이 전통적 집단보다 학습자의 다양한 학습활동을 촉진하였다. 수업분위기 측면에서는 AR 콘텐츠 활용수업이 전통적 수업에 비해 수업분위기를 긍정적으로 조장하는 것으로 나타났다. 따라서 AR 콘텐츠를 과학과 수업에 적용하면 교수 학습과정에서 학습자의 행동을 능동적으로 촉진하고, 다양한 학습활동을 촉진하며 수업 분위기를 긍정적으로 조장할 수 있는 것으로 나타났다.
This study compared the differences between a group that studied with AR contents and a group that studied in a traditional method to examine the effects of AR contents use in elementary school science classes. The effects in four areas of studying were examined : study focus rate, study activities ...
This study compared the differences between a group that studied with AR contents and a group that studied in a traditional method to examine the effects of AR contents use in elementary school science classes. The effects in four areas of studying were examined : study focus rate, study activities consuming variables, study participation activeness and instructional climate. As a result, there was no significant difference in study concentration rate between the AR and traditional groups. For study participation activeness, the AR group had higher participation actions, but there was no difference between the groups for language participation. For study activities consuming variables, the AR group stimulated more diverse study activities than the traditional group. For instruction climate, the AR contents group contributed more to creating a positive climate compared to the traditional group. Therefore, the results showed that application of AR contents on science classes would stimulate active participation of students and various study activities and help create a positive instructional climate.
This study compared the differences between a group that studied with AR contents and a group that studied in a traditional method to examine the effects of AR contents use in elementary school science classes. The effects in four areas of studying were examined : study focus rate, study activities consuming variables, study participation activeness and instructional climate. As a result, there was no significant difference in study concentration rate between the AR and traditional groups. For study participation activeness, the AR group had higher participation actions, but there was no difference between the groups for language participation. For study activities consuming variables, the AR group stimulated more diverse study activities than the traditional group. For instruction climate, the AR contents group contributed more to creating a positive climate compared to the traditional group. Therefore, the results showed that application of AR contents on science classes would stimulate active participation of students and various study activities and help create a positive instructional climate.
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문제 정의
사용하도록 하였다. 또한 AR 콘텐츠를 활용한 교사가 수업 준비에 할애한 시간에 준하는 교재연구 및 자료 개발을 하도록 하였다. 이러한 이유는 전통적수업의 의미가 교사의 일상적인 수업 형태가 아니라 AR 콘텐츠 활용을 제외한 현존하는 최적의 수업방법을 도입한 수업임을강조하기 위해서이다.
본 연구는 증강현실 기반 콘텐츠를 활용한 수업에서 나타나는 수업의 효과성을 검증해보는 것이다. 이에 따른 연구 결과는 다음과 같다.
이상의 논의에 따라, 본 연구는 초등학교 과학 과목에서 증강현실 기반 콘텐츠를 초등학교 교실 수업에 일반화하기 위한 연구로서 '증강현실 기반 콘텐츠 활용 수업의 효과성을 검증하고자 한다, 이를 위해 기존 교사중심의 분석에서 탈피하여 증강현실 콘텐츠를 활용하는 학생의 학습활동을 심층적으로 분석하여 학생의 학습 잠여도, 능동성, 집중도, 수업분위기 측면에서는 어떤 차이가 있는지에 대한 구체적인 정보를 제공하고자 한다.
가설 설정
[1] 증강현실 기반 콘텐츠를 활용한 집단은 전통적 집단에 비해 학습 집중도의 차이가 있을 것인가?
[2] 증강현실 기반 콘텐츠를 활용한 집단은 전통적 집단에 비해 학습 참여의 능동성에 차이가 있을 것인가?
[4] 증강현실 기반 콘텐츠를 활용한 집단은 전통적 집단에 비해 수업분위기가 긍정적으로 조장될 것인가?
제안 방법
다만 AR 콘텐츠를 활용한 수업의 경우 학습자는 다양한 방법을 통해 과제를 수행한 것으로 나타났다. 교재와 더불어 추가적으로 제공되는 멀티미디어 자료와 AR 콘텐츠를 통해 인체의 모형을 실물과 비슷한 환경에서 관찰하였으며, 이롤 토대로 조작, 협의, 토의, 토론, 보고서 작성 등의 다양한 학습자 중심의 활동으로 이어졌다. 이 과정에서 교사는 주로 안내와 지원하는 역할을 담당했으며 학습자 스스로 정보를 찾고 생성하는 시간이 많이 할애되었다.
두 집단 간의 '수업자 효과'를 최소화하기 위해서 전통적인 집단의 경우는 기존의 수업이론을 바탕으로 수업의 효과가 극대화 될 수 있도록 연수를 실시하였으며, 증강현실 기반 콘텐츠를 활용한 집단의 경우에는 증강현실 기반 콘텐츠의 특성이 잘 나타날 수 있게 수업을 진행할 수 있도록 연수를 실시하였다.
본 연구에서 실시된 실험 설계는 우선 증강현실 기반 콘텐츠를 활용한 수업을 수행 할 집단과 전통적인 수업을 수행 할 집단을 대상으로 두 집단의 동질성을 측정하기 위한 사전검사를 실시하였으며 각 집단에 맞게 수행하고자 하는 수업을 실시한 후 사후검사를 실시하였다. 사전검사에서 사용된 것은 2008년 3월 교육부에서 실시하는 학업성취도 검사를 사용하였고, 사후검사는 학습집중도, 학습 활동 소요 변인, 학습 참여의 능동성, 수업분위기의 네 영역의 분석을 위해 자체 개발된 체크리스트와 컴퓨터 프로그램(/:7isv 수업 분석 3.
본 연구에서는 연구 대상으로 선정된 각 학급별로 과학수업을 실시하였으며, 과학적이고 객관적인 데이터 수집을 위해 수업의 관찰과 기록은 비디오 녹화 방법을 사용하였다. 수업은 초등학교 과학수업을 진행하였고, 중강현실 기반 콘텐츠를 활용한 수업을 진행하기 위해서 사전에 중강현실 기반 콘텐츠 사용법을 익힌 교사가 진행하도록 하였다.
사전검사에서 사용된 것은 2008년 3월 교육부에서 실시하는 학업성취도 검사를 사용하였고, 사후검사는 학습집중도, 학습 활동 소요 변인, 학습 참여의 능동성, 수업분위기의 네 영역의 분석을 위해 자체 개발된 체크리스트와 컴퓨터 프로그램(/:7isv 수업 분석 3.2 beta wumedusu必ar.com에서 다운로드)을사용하였다.
수업은 초등학교 과학수업을 진행하였고, 중강현실 기반 콘텐츠를 활용한 수업을 진행하기 위해서 사전에 중강현실 기반 콘텐츠 사용법을 익힌 교사가 진행하도록 하였다. 수업을 녹화하기 위해서 사용된 카메라는 총 3대로 교사가 수업을 하는 장면이 보이도록 설치를 하고, 학생들의 행동을 관찰할 수 있도록 각각의 카메라를 배치하여 수업을 관찰하는 관찰자가 수업 중에 일어나는 교사의 수업방식과 학생들의 수업태도, 언어를 자세히 관찰할 수 있도록 하였다. 촬영된 수업은 CD로 작성하여 분석에 활용하였匸卜.
실험집단과 통제집단의 수업의 효과성에 대한 동실성을 검증하기 위하여 두 집단을 내상으로 2008년 3월 교육부에서 실시하는 성취도 검사를 이용하여 사전검사를 실시하였다. 사전검사 결과를 통하여 두 집단의 수업의 효과성에 대한 동질성 검증 결과는 아래 표와 같이 두 집단이 동질한 것으로 밝혀졌다.
이상에서 제시한 연구의 필요성과 목적에 따라본 연구에서는 교실수업에서 증강현실 콘텐츠 의사용이 학생의 학습 활동에 미치는 효과를 밝히기 위해 학습 활동의 하위요소로 학습 집중도, 학습 활동 소요 변인, 학습 참여의 능동성, 수업 분위기를 설정하였다.
증강현실 기반 콘텐츠를 활용한 수업에 대한 효과성을 알아보기 위해서는 각 수업을 진행하는 '수업자 효과'를 최소화하기 위해서 수업 동영상 촬영에 앞서 수업진행에 관한 교사연수를 총 4주간에 걸쳐 실시하였다.
대상 데이터
AR 콘텐츠는 2008년 KERIS와 전자통신연구원 (ETRI)이 합작하여 개발한 6-1 학기 '우리 몸의 생김새를 사용하였으며 2008년 7월에 수업을 실시하였다.
본 연구 과제를 수행하기 위해 제작된 수업 동영상을 수업 DVD를 수업전문가 5명이 42인치 프로젝션 TV를 통하여 관찰 . 분석하였다.
본 연구는 2008년 3월부터 12월까지 수행되었으며 전북의 A초등학교 6학년을 대상으로 하였으며 선정된 연구대상은 아래 표와 같다.
성능/효과
1) 다양한 감각을 지원하는 학습정보 제시증강 현실의 가장 큰 장점은 다양한 감각을 지원하는 3차원 입체영상을 통해 현실감 있는 정보를 제공한다는 점이다. 그동안 이루어진 학습 매체에 대한 연구는 학습할 정보를 전달하는 도구에 맞춰 사진, 동영상, 구체물 등을 인공적인 형태로 가공시켜 모든 학습환경을 디지털로 제공하는 가상현실이었지만, 증강현실은 모니터나 착용식 카메라를 통해 사물을 관찰함과 동시에 화면상에 관찰되고 있는 사물에 대한 추가적인 정보를 덧입혀 제공하게 된다.
AR 콘텐츠를 활용한 집단은 과학수업에서 전통적 집단에 비해 학습 집중도의 차이가 유의미하지 않은 것으로 밝혀졌다. 따라서 AR 콘텐츠는 전통적 수업에 비해 학습 집중도를 높이는 데 기여하지 않는다고 볼 수 있다.
[3] 증강현실 기반 콘텐츠룔 활용한 집단은 전통적 집단에 비해 학습 활동 소요 변인이전(全) 학습 활동에 고루 분포되어 있을 것인가?
게발하였다. 개발된 프로그램을 인터넷에 올려농고 5개월간의 설문을 통해 반응을조사하였는더}, 설문 결과 학습자의 수업목표 이해도와 학습내용이 수업목표 성취에 적합한가에 대해 대체로 긍정적임이 밝혀졌다. 이러한 결과는 가상현실 기법을 활용한 수업이 학습 내용에 대한 이해도를 높일 수 있음을 시사하고 있다.
과학수업에서 AR 콘텐츠를 활용한 집단이 전통적 집단에 비해 수업분위기의 모든 영역에서 유의미하게 높았다. 따라서 AR 콘텐츠는 과학 교과의 수업에서는 전통적인 수업에 비해 수업 분위기를 긍정적으로 조장하는 데 기여하는 것을 볼 수 있다.
과학수업에서는 AR 콘텐츠를 활용한 집단이 전통적 집단에 비해 행동적 능동성이 유의미하게 높았으며, 언어적 능동싱에는 의미있는 차이가 발견되지 않았다.
분석 결고卜, 과학수업에서의 AR적용집단은 창의성, 활기성, 치밀성, 온화성의 전(全) 영역에서 전통적 수업집단에 비해 유의미한 차이를 보였다 (p<.01). 특히 4개 영역 중 창의성 영역의 점수가 가장 높은 것으로 나타났다.
분석 결과, 과학수업에서의 AR적용집단은 전 (全) 학습활동이 비교적 고루 분포되어 있으나, 전통적 수업집단은 수업의 절반 이상이 교사주도의 학습활동으로 진행되었다. 반면 AR 적용집단은 수업의 약 11%룔 '학습준비활동에 사용하여, 전통적 수업집단이 불과 1%를 사용한 점에 비추어 본다면 상당히 많은 시간을 사용법 설명등에 사용하였음을 보여주고 있다.
분석이다. 분석 결과, 과학수업에서의 AR적용집단은 행동적 능동성의 측면에서 전통적 수업에 비해 유의니 한 증사믈 보었나(p<Q5). 그러나 언어적 능동성의 측면에서는 횟수는 높으나 통계적으로 유의미하지는 않았다.
이 연구는 시공간적인 관계를 이해해야 하는 학습과제에 적합한 학습 환경을 구축하기 위해 시도되었는데 연구 결과, 증강현실 기법을 활용하여 학생들의 사실적 개념이 중진되었으며, 학습내용에 대한 오개념을 줄일 수 있는 것으로 나타났다. 일본의 도쿄대학에서는 증강현실 프로젝트(2003)로 학습자가 삼엽충 화석을 만지는 방식에 따라 삼엽층 스스로 자신의 화석화 과정과 내부 구조에 대해 안경 형태의 착용성 디스플레이를 통해 관련영상을 보여주면서 설명을 제공해주는 스토리텔링 학습 환경을 구현한 결과, 행위유발 이론과 실천 공동체 이론 간의 연결 고리를 구축해야 할 필요성을 제기하였다.
전통적 집단에서는 교사주도의 수업이 50% 이상을 차지하고 있는 반면 AR 콘텐츠를 활용한 수업의 경우 학습자 주도의 활동이 상대적으로 많으며 특히 정보 검색 및 자료 수집, 자료의 조작 및 활용, 토의 및 토론, 자료작성 및 제작 등의 활동에 소요한 시간이 많은 것으로 나타났다. 과학수업에 있어서 학습활동 소요변인을 세부적으로 살펴보면, 전통적인 수업에서는 교실 정면에 비치된 인체모형과 ICT 콘텐츠, 교사의 판서에 대해 학생이 필기하는 활동 등이 주류를 이무었으며, 정보 검색 및 자료 수집에 있어서도 제한적이어서 고卜제를 이미 해결한 학생은 수업과 무관한 활동을 하는 사례도 다수 관찰되었다.
측정하였으미, 그 결과 과학수업에서 AR적용수업집단과 전통적 수업집단 간에는 통계적으로 유의한 차이가 없는 것으로 밝혀졌다(p>.05).
후속연구
. 외 AR 콘텐츠에 관한 연구가 대부분 연구실, 실험실 수준의 제한적인 영역에서 이루어진 데 반해 본 연구는 학생의 학습활동을 4영역으로 심층 분석하였다는 데 그 의의를 찾을 수 있다 다만, 본 연구에서는 AR 콘텐츠를 1회 적용한 결과이므로 차후 연구에서는 사례를 확장할 필요가 있다.
이상의 논의에 따라 향후 AR 콘텐츠를 초등학교 과학교과의 수업에 확산 적용하고자 할 경우 실생활과의 연관이 비교적 용이하고 내용 지식에 대한 학생의 홍미와 현존감 증진이 용이한 주제를 우선적으로 개발할 필요가 있다.
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