세계화, 학문융합, 정보통신기술 발전 등의 사회적 변화에 맞추어 경쟁력 있는 공학교육을 위해서는 학습자 중심의 교육환경으로 변화가 요구된다. 정보통신기술을 활용한 학습방법은 교육내용과 방법을 디지털형식으로 재생산할 수 있을 뿐만 아니라, 학습자가 스스로 학습과정에서 지식을 구성해 나가는 구성주의적 학습자중심의 교육을 위해 효과적일 것으로 기대된다. 본 연구에서는 가상현실기술을 사용하여 학교수업 및 건설현장에서 안전교육용 도구로 활용할 수 있는 학습도구를 개발하였다. 학습자중심 교육도구를 개발하기 위한 요구사항을 정의하고, 이를 바탕으로 3D기반의 교육도구를 설계 구현하였으며, 학습자들을 대상으로 테스트를 실시하였다. 테스트에 참여한 학습자들은 대체적으로 교육도구의 기술적 학습적 평가도구로서의 측면에서 긍정적인 평가를 내렸다.
세계화, 학문융합, 정보통신기술 발전 등의 사회적 변화에 맞추어 경쟁력 있는 공학교육을 위해서는 학습자 중심의 교육환경으로 변화가 요구된다. 정보통신기술을 활용한 학습방법은 교육내용과 방법을 디지털형식으로 재생산할 수 있을 뿐만 아니라, 학습자가 스스로 학습과정에서 지식을 구성해 나가는 구성주의적 학습자중심의 교육을 위해 효과적일 것으로 기대된다. 본 연구에서는 가상현실기술을 사용하여 학교수업 및 건설현장에서 안전교육용 도구로 활용할 수 있는 학습도구를 개발하였다. 학습자중심 교육도구를 개발하기 위한 요구사항을 정의하고, 이를 바탕으로 3D기반의 교육도구를 설계 구현하였으며, 학습자들을 대상으로 테스트를 실시하였다. 테스트에 참여한 학습자들은 대체적으로 교육도구의 기술적 학습적 평가도구로서의 측면에서 긍정적인 평가를 내렸다.
To meet changing education needs due to globalization, interdisciplinary convergence, and ICT development, it is necessary for engineering disciplines to provide student-centered education. Not only do teaching methods using ICT reproduce teaching contents in a digital format, but they are also expe...
To meet changing education needs due to globalization, interdisciplinary convergence, and ICT development, it is necessary for engineering disciplines to provide student-centered education. Not only do teaching methods using ICT reproduce teaching contents in a digital format, but they are also expected to be effective media for constructive student-centered learning whereby learners build knowledge themselves. The aim of this study was to develop a tool for safety education using virtual reality technology. To achieve the objectives, the author defined the requirements and constraints of the tool, and implemented a 3D educational tool in a virtual reality environment. A pilot test with 10 students showed positive results.
To meet changing education needs due to globalization, interdisciplinary convergence, and ICT development, it is necessary for engineering disciplines to provide student-centered education. Not only do teaching methods using ICT reproduce teaching contents in a digital format, but they are also expected to be effective media for constructive student-centered learning whereby learners build knowledge themselves. The aim of this study was to develop a tool for safety education using virtual reality technology. To achieve the objectives, the author defined the requirements and constraints of the tool, and implemented a 3D educational tool in a virtual reality environment. A pilot test with 10 students showed positive results.
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문제 정의
정보통신기술을 활용한 학습 방법은 교육내용과 방법을 디지털형식으로 재생산할 수 있을 뿐만 아니라, 학습자가 스스로 학습과정에서 지식을 구성해 나가는 구성주의적 학습자중심의 교육을 위해 효과적일 것으로 기대된다. 본 연구에서는 가상현실기술을 사용하여 학교수업 및 건설현장에서 안전교육용 도구로 활용할 수 있는 학습도구를 개발하였다. 학습자중심 교육 도구를 개발하기 위한 요구사항을 정의하고, 이를 바탕으로 3D기반의 교육도구를 설계·구현하였으며, 학습자들을 대상으로 테스트를 실시하였다.
Kwon[15]은 안전관리자의 교육용 콘텐츠 및 근로자의 자기주도형 안전교육용으로 사용할 수 있는 교육용 키오스크 시스템 제안한 바 있다. 본 연구에서는 가상현실환경 기반의 건설안전 교육도구를 개발하였다. 개발된 건설안전 교육도구는 학교교육 및 건설현장에서 모두 사용할 수 있도록 설계되었으며, 학습자가 가상공간에서 직접 현장을 경험하고 건설안전과 관련된 내용들을 학습하는 것을 의도하였다.
본 연구의 목적은 대학에서 건설안전 교육을 위해 사용할 수 있는 학습자중심 학습도구를 개발하는 것이다. 가상현실환경을 구현할 수 있는 3D엔진을 사용하여 학교에서 안전교육용으로 사용할 수 있는 학습도구를 개발한다.
제안 방법
1) 부지모델링: 부지는 Torque SDK가 기본적으로 제공되는 부지모형과 재질을 부지편집기를 사용해 수정하는 방식으로 제작되었다. 다양한 공종과 공사단계를 포함시키기 위해 터파기, 골조공사 단계의 건물, 마감공사 단계의 건물, 현장사무실 등을 위한 부지가 생성되었으며, 현장주변의 건물과 도로를 모델링하기 위한 부지도 함께 만들어졌다.
3) 상호작용: 문항 5의 결과에서와 같이 응답자 모두가 시스템을 통한 학습이 스스로 참여하는 상호작용적이었던 과정으로 평가하였다. 또한 시스템의 기능적인 측면에서 설계과정에서 의도된 바와 같이 응답자의 80%가 실행과정에서 어려움이 없었다고 응답하였다 (문항 3).
4) 구성요소 배치: 변환된 구성요소들을 불러들어 가상 건설현장을 구성하였다. 건물 구성요소들이 사전에 계획된 바에 따라 작성된 부지에 배치되었고, 타워 크레인·이동식 크레인·비계 등과 같은 대형 구성 요소, 굴삭기·트럭·불도저 등의 장비, 작업자캐릭터들은 해당 작업이 이루어지는 위치에 놓였다.
5) 엔진코드 최적화: 설계과정에서 정의하였던 구성요소들의 요구사항, 동적인 움직임, 반응행위 등을 구현하기 위해서 게임엔진의 최적화작업이 이루어졌다.
6) 그래픽 사용자인터페이스: 초기 사용자인터페이스와 실행 중에 피드백과 점수 정보를 보여주는 실행 사용자인터페이스를 구현하였다.
2) 능동적 학습: 교수자에 의해 사전에 정의된 학습과정을 따르는 대신 학습자 스스로 학습과정을 결정하고 성과를 평가할 수 있도록 한다. 가상의 건설현장에서 안전에 관련된 문제점들을 발견하는 과정에서 능동적으로 안전관련 지식을 습득하게 되며, 평가시스템을 도입하여 학습자들 간의 경쟁을 통한 학습의욕고취 효과를 의도하였다.
본 연구의 목적은 대학에서 건설안전 교육을 위해 사용할 수 있는 학습자중심 학습도구를 개발하는 것이다. 가상현실환경을 구현할 수 있는 3D엔진을 사용하여 학교에서 안전교육용으로 사용할 수 있는 학습도구를 개발한다. 이를 위해 문헌조사를 통하여 건설안전교육의 내용과 방법에 대해서 알아본다.
본 연구에서는 가상현실환경 기반의 건설안전 교육도구를 개발하였다. 개발된 건설안전 교육도구는 학교교육 및 건설현장에서 모두 사용할 수 있도록 설계되었으며, 학습자가 가상공간에서 직접 현장을 경험하고 건설안전과 관련된 내용들을 학습하는 것을 의도하였다.
개발된 안전교육용 학습도구를 검증하기 위해 테스트를 실시했다. 테스트는 건설관리와 건축공학 전공학생 10명을 대상으로 이루어졌다.
설문결과는 Table 2에 제시되었다. 설문결과를 바탕으로 3.1에서 규정하였던 설계요구사항의 달성정도에 대하여 분석하였다.
이를 위해 문헌조사를 통하여 건설안전교육의 내용과 방법에 대해서 알아본다. 이를 바탕으로 학습도구를 구현하는 데 필요한 요소와 제한사항을 파악하고, 학습도구의 구성요소를 설계한다. 설계된 구성요소들은 컴퓨터그래픽 소프트웨어를 통해 제작되며, 3D엔진을 사용하여 가상현실환경 속에 구현된다.
가상현실환경을 구현할 수 있는 3D엔진을 사용하여 학교에서 안전교육용으로 사용할 수 있는 학습도구를 개발한다. 이를 위해 문헌조사를 통하여 건설안전교육의 내용과 방법에 대해서 알아본다. 이를 바탕으로 학습도구를 구현하는 데 필요한 요소와 제한사항을 파악하고, 학습도구의 구성요소를 설계한다.
테스트는 건설관리와 건축공학 전공학생 10명을 대상으로 이루어졌다. 테스트 전 학생들에게 연구의 목적, 개발과정, 실행방법 등에 대한 안내가 이루어졌으며, 이후 10분 동안 시스템을 사용하여 학습을 하도록 하였다. 테스트가 끝나고 나서 설문조사를 실시하였다.
테스트 전 학생들에게 연구의 목적, 개발과정, 실행방법 등에 대한 안내가 이루어졌으며, 이후 10분 동안 시스템을 사용하여 학습을 하도록 하였다. 테스트가 끝나고 나서 설문조사를 실시하였다. 설문결과는 Table 2에 제시되었다.
학습자중심 교육 도구를 개발하기 위한 요구사항을 정의하고, 이를 바탕으로 3D기반의 교육도구를 설계·구현하였으며, 학습자들을 대상으로 테스트를 실시하였다.
대상 데이터
현실감있는 가상건설현장을 만들기 위해 필요한 모든 요소 (아바타, 작업자캐릭터, 건설장비, 트럭, 자동차, 작업 중인 건물, 작업도구, 자재, 가설시설, 안전시설, 건물을 포함한 주변환경)에 대한 3D형상들이 만들어졌다. 3D형상은 Autodesk사의 3ds Max 2009와 ChUmbaLum sOft사의 MilkShape 3D를 사용해서 제작되었다.
Ku and Kaikwat[11]는 온라인 가상 현실환경인 Second Life를 활용하여 건설관리교육 보조 도구로 사용할 수 있는 가상공간을 구축하였다. 그래픽 소프트웨어를 사용해서 제작한 3D객체들을 Second Life 환경 속에 불러들어 비계작업, 타워크레인작업 등에 대한 시각적인 교육자료로 활용하였다.
개발된 안전교육용 학습도구를 검증하기 위해 테스트를 실시했다. 테스트는 건설관리와 건축공학 전공학생 10명을 대상으로 이루어졌다. 테스트 전 학생들에게 연구의 목적, 개발과정, 실행방법 등에 대한 안내가 이루어졌으며, 이후 10분 동안 시스템을 사용하여 학습을 하도록 하였다.
이론/모형
게임은 Torque SDK (Software Development Kit)에서 Torque 3D Engine을 사용하여 제작되었다. Torque 3D Engine은 본 시스템을 구현하는데 요구되는 3D렌더링, 피직스 물리엔진, 애니메이션 등의 대부분의 기능을 제공한다.
시스템 내에 안전재해 발생요인으로 구현된 안전규정들이 Table 1에 제시되었다. 안전규정들은 미국 워싱턴주 노동산업부의 안전교육지침을 바탕으로 구성되었다. 안전규정들은 인지하는데 필요한 안전관련 지식의 단계에 따라 세 단계(낮음, 중간, 높음)로 구분되었다.
성능/효과
1) 현실감: 학습자들이 건설현장과 안전관련 문제들을 가상공간에서 경험하도록 한 요구사항은 대체로 만족한 것으로 나타났다. 문항 1,2의 결과에서 보는 것처럼 응답자의 90%가 구성요소가 시각적으로 실제 건설현장 환경을 유사하게 표현되었으며, 70%가 시각적으로 만족스럽다고 응답했다.
2) 능동적 학습: 학습자 스스로 학습과정을 결정하고 성과를 평가할 수 있도록 한 요구사항은 매우 만족한 것으로 나타났다. 문항 6의 결과에서 응답자 모두가 사전에 알고 있던 안전관련 지식을 실제와 유사한 가상환경에서 경험하고 안전의식을 상기할 수 있었다고 답했다.
5) 예측불가능성: 다양한 구성의 가상건설현장 환경과 동적인 구성요소들을 구현함으로써 요구사항을 만족하였다.
7) 즐거움: 응답자들은 시스템을 통한 학습과정을 통해 학습주제에 대한 흥미를 가지게 되었다고 답했다. 개발된 시스템을 통한 학습방법이 기존의 강의식 학습방법과 비교해 재미있다고 응답하였으며 (문항 7), 70%가 이를 통해 안전교육에 대한 흥미가 생겼다고 답하였다 (문항 8).
1) 현실감: 학습자들이 건설현장과 안전관련 문제들을 가상공간에서 경험하도록 한 요구사항은 대체로 만족한 것으로 나타났다. 문항 1,2의 결과에서 보는 것처럼 응답자의 90%가 구성요소가 시각적으로 실제 건설현장 환경을 유사하게 표현되었으며, 70%가 시각적으로 만족스럽다고 응답했다.
6) 학습자 성과평가: 응답자들은 대체로 시스템을 사용해 학습성과를 평가하는 것에 대해 긍정적으로 평가했다. 응답자들의 80%가 실행결과가 현재 자신의 안전관련 지식수준을 제대로 반영한다고 답했으며 (문항 9), 90%가 이를 안전교육에서 평가방법의 일환으로 사용되어도 좋다고 응답했다 (문항 10).
테스트에 참여한 학습자들은 대체적으로 교육도구의 기술적·학습적·평가도 구로서의 측면에서 긍정적인 평가를 내렸다.
테스트의 참가자가 10명으로 통계적으로 타당한 결과를 얻기는 어려웠지만, 개발된 학습도구를 사용한 안전교육은 전체적으로 설계과정에서 요구되었던 학습효과들을 달성한 것으로 나타났으며, 학습자들에게 긍정적인 효과를 나타낸 것으로 평가되었다.
후속연구
테스트에 참여한 학습자들은 대체적으로 교육도구의 기술적·학습적·평가도 구로서의 측면에서 긍정적인 평가를 내렸다. 본 연구의 결과물은 안전교육을 위한 완성된 과정으로 사용하기에는 기능적인 한계가 있으며, 현재로서는 교육을 위한 보조 또는 평가방법으로 사용이 가능하다. 향후 연구를 통하여 웹기반시스템이나 스마트기기 등을 통한 교육방법과 연계하여 종합적인 안전교육 콘텐츠로 발전할 수 있을 것이다.
본 연구의 결과물은 안전교육을 위한 완성된 과정으로 사용하기에는 기능적인 한계가 있으며, 현재로서는 교육을 위한 보조 또는 평가방법으로 사용이 가능하다. 향후 연구를 통하여 웹기반시스템이나 스마트기기 등을 통한 교육방법과 연계하여 종합적인 안전교육 콘텐츠로 발전할 수 있을 것이다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
학습자 중심 교육이란?
사회적 요구를 만족하는 경쟁력 있는 공학교육을 위해서는 학습자 중심의 교육환경으로 변화가 요구된다. 학습자 중심 교육은 학습자의 능동적 학습, 학습자 주도의 학습프로그램, 협동적 집단활동, 학습 환경의 통합, 자신의 교육적 진보에 대한 학습자의 책무성을 포함하는 넓은 의미의 학습방법의 접근이다. 교수자중심 교육이 교수자에 의한 지식의 전달에 목적이 있다면, 학습자 중심의 교육에서는 학습자의 교육적 요구만족에 관심을 둔다[2].
학습자 중심교육을 위한 정보통신기술의 활용 목적은?
학습자 중심의 교육목표를 달성하기 위한 수단으로 정보통신기술을 활용한 방법들이 시도되고 있다. 학습자 중심교육을 위한 정보통신기술의 활용목적은 단순한 정보 통신기술의 기능적 활용 측면뿐만 아니라, 기존의 교육방법을 개선하는 혁신적인 교육법[3]을 가능하게 하는 방법 적인 측면을 포함한다. 교육 분야에서 정보통신기술의 초기 활용은 학습에 필요한 정보를 검색·수집·분석·종합하고, 온라인을 통해 학습활동에 필요한 지원을 제공하는 등과 같은 기존의 교육내용과 과정을 정보통신기술을 사용해 재생산해내는 데에 그쳤다.
실무중심 교육이 더 효과적인 건설안전교육을 위해 어떤 기술의 개발이 필요한가?
건설안전교육을 위해서는 기존의 문서와 시청각자료를 이용한 이론수업보다 체험위주의 교육과 실무중심의 교육이 더 효과적이다[5]. 가상현실환경 등과 같은 정보통신기술을 활용하여 학습자위주의 체험형 교육기술을 개발하는 것이 필요하다.
참고문헌 (16)
Kwon SH, Shin DW, Kang HH. Exploration on Teaching and Learning Strategies through Analyzing Cases of Foreign Engineering Education. Engineering Education Research. 2008 May;11(3):12-23.
Kang SY, Cho HH, Hong JI, Kim EJ, Park SE. The effect of problem based learning in engineering education. Engineering Education Research. 2005 Mar;8(2):24-34.
Hedberg JG. Searching for disruptive pedagogies: matching pedagogies to the technologies. An electronic journal for leaders in education. 2007 Apr;5(12).
Muir M. Research summary: Technology and pedagogy. Westerville (NY): National Middle School Association; 2007. 5 p.
Hong SW, Bae KS, Ahn YS. A survey of actual condition and improvement plan about safety education in construction sites. Journal of Architectural Institute of Korea. 2005 Jan;7(1):75-83.
Park CS. Project-based learning method employing digital textbook [Mater thesis]. CheongJu (Korea): Chungbuk Univeristy; 2011. 102 p.
Lee YJ. The Study of Teaching Method for Music Appreciation by Constructivism [Mater thesis]. Seoul (Korea): Hanyang University; 2007. 75 p.
Dani Y, Teruaki I. Constructivistic Learning Method with Simulation to Increase Classroom Engagement. Engineering Education Research. 2012 Nov;15(5):54-9.
Kim JW. The study on the system of architecture education by using the Internet virtual reality [Master thesis]. Seoul (Korea): Kwangwoon University; 2005. 104 p.
Demos CA, Apostolos P, Ioannis A, Panayiotis H. Case Studies and Information Technology in Civil Engineering Learning. Journal of Professional Issues in Engineering Education and Practice. 2000 Jul;126(3):125-32.
Ku K, Gaikwat Y. Construction Education in Second Life. Seattle (WA): ASCE; 2009. p. 1378-87.
Kim EJ. Development of Safety Education System Fits for Individual Characteristics of Construction Worker Journal of Architectural Institute of Korea. 2012 Sep;14(3):287-94.
Geon SH, Ok JH. Research of safety education contents for construction site for the basis of Augmented Reality. Korea Institute of Construction Engineering and Management Conference; 2009 Nov; Seoul (Korea). Seoul (Korea): KICEM; 2009. p. 726-9.
Kim TK. A Study on the Safety Management Model of Building Constructions Using Smart Phone Technology [Master thesis]. ChungJu (Korea): Korea National University of Transportation; 2011. 50 p.
Kwon I. A study of development contents for the construction safety education by kiosk system [Master Thesis]. InCheon (Korea): InCheon National University; 2012. 74 p.
Sherif A, Mekkawi H. Developing a computer aided learning tool for teaching construction engineering decision making. The joint international conference on computing and decision making in civil and building engineering. 2006 Jul; Montreal, Montreal; Joint publ. by ICCCBE-XI, ICCC-ASCE 2006, DMUCE-5, CIB-W78, CIB-W102: 2006. p. 3986-95.
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