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문제 정의
- 이러한 배경에서 본 논문은 초등학교 현장의 일반학급 내에 배치된 정서장애 학생들에게 HRI를 구현하여 정서장애 학생들이 갖고 있는 반사회적 문제 행동을 개선할 수 있는 프로그램을 개발, 적용, 분석하였다.
- 행 등에 문제를 가지고 있는 아동들을 대상으로 휴머노이드를 활용한 프로그램을 통해 그들의 문제 행동을 개선하고자 하였다. 본 연구는 경기도 A시의 초등학교에 재학하고 있는 아동들 중에서 정서ㆍ행동적으로 문제가 있는 12명을 선발하여 참가를 희망한 5명을 최종 연구대상으로 하여 프로그램을 실시하였으며, 연구 대상 중에는 정서ㆍ행동장애의 대표적인 증상인 과잉행동ㆍ주의력결핍(ADHD) 장애를 비롯하여 선택적 함묵증을 보이는 아동이 포함되어 있었다.
제안 방법
- ADHD유형은 [Table 8]과 같이 전체적으로 TTS보다는 로봇의 동작에 초점을 두고 개발하였으며, 선택적 함묵증은 [Table 9]에서처럼 아동의 대답을 유도하기 위해 보다 많은 TTS의 개발에 초점을 두었다.
- Case 1∼5의 아동들을 대상으로 크게 ADHD유형과 선택적 함묵증 유형으로 분류하여 ADHD유형의 경우에는 공통적으로 나타나는 외현화 문제 가운데 공격성과 반사회적 행동에 대한 Reflectional HRI를 구현하고, 선택적 함묵증의 사례는 작문과 독서활동의 기회를 확대시키고 많은 질문을 유발하는 Teaching and learning HRI를 구현하였다.
- 각 유형의 단계별 차시가 끝날 때 마다 [Table 10]과 같이 차시별 목표에 대한 평가방법에 따라 관찰, 인터뷰, 기록 등의 방법으로 아동의 반응과 변화를 기록하였다.
- 개별화 단계에서는 대상 아동이 지니고 있는 문제점, 즉 ADHD의 경우 과잉 행동 및 산만함, 폭력성과 같은 반사회적 행동들과 선택적 함묵증에서 나타나는 소심함과 함묵 증상에 대해 로봇이 직접적으로 보여주며 아동에게 TTS를 통해 도움을 요청하도록 설계하였다.
- 이 과정에서 아동들은 로봇에게 자기 자신과 같은 문제가 있음을 자각하고 로봇에게 더 큰 관심과 애정을 갖고 상호 작용을 할 수 있는 계기가 되도록 구성하였다. 또한 직접적인 반사회적 행동을 로봇이 직접 보여줌으로서 적극적인 상호작용이 발생할 수 있도록 접근하였다.
- 사전검사에서 밝혀진 장애유형별 공통적 요인을 찾아 성찰적 HRI(Reflectional HRI)와 교수 학습적 HRI(Teaching and Learning HRI)를 통해 문제행동이 개선되도록 로봇의 동작과 TTS를 개발하였다. 전체적인 연구의 개념은 다음 (Fig.
- 선택적 함묵증의 경우에는 증상의 정도를 측정하기 위한 도구가 아닌 판별과 특성을 파악하기 위한 도구와 선택적 함묵증의 진단기준 도구를 사용하였으므로 프로그램 투입 전과 후의 특성적 비교를 통해 (Fig. 13)과 같이 변화정도를 분석하였다.
- 이밖에도 7∼15세 아동들을 대상으로 일본의 Sony사에서 개발한 로봇 애완동물(Robotic Pets) Aibo와 살아있는 개를 아동들과 각각 놀게 한 후 인터뷰를 진행한 결과 60%이상의 아동들이 Abio가 정신적 특징, 사회성, 도덕적 위치를 갖고 있다고 답하였고, Abio도 살아있는 개처럼 상호작용함을 보여주었으며, 캐나다에서 이루어진 연구에서는 로봇 연구센터에 방문 198명의 5∼16세까지의 아동을 대상으로 하여 진행되었다. 아동들은 생물체와 닮지 않은, 꽤 자유롭게 움직이는(5관절) 팔로 블록 쌓기를 보여주는 로봇을 한 번 관찰하고 그것의 인지적, 정서적, 행동적인 속성을 묻는 6개의 질문에 답하였다. 그 결과 과반수의 아동이 로봇에게 인지적, 정서적 행동적 특성을 부여하는 경향이 있음을 보여주었다[1].
- 도입부분에서는 로봇과 친해지는 시간으로 로봇과의 유대감과 라포를 형성할 수 있도록 구성하였다. 아동이 직접적으로 로봇에 접촉하는 기회이자 TTS를 통해 로봇이 처음으로 아동의 이름을 불러지는 시간이라는 점에서 아동들에게 뜻 깊은 시간이 될 수 있도록 설계하였다.
- 연구대상으로 선정된 아동들의 사전검사 결과 및 담임교사의 상담과 인터뷰를 통한 기록을 종합하여 분석하였다. 먼저 Case1의 아동은 자신의 욕구가 충족되지 않거나, 주위의 제재가 가해지면 심한 폭력적 성향을 보이며 기물을 파손하거나 대상을 가리지 않고 심한 욕설을 퍼붓거나 울부짖는 행동을 보이며, 매우 심한 비강 출혈과 먹은 것을 토해내는 반추행동을 보였다.
- 유형별 각 7차시 분량의 로봇 동작과 TTS를 작성하여 프로그램을 설계하였으며, 각 유형별 소개 단계에서는 연구자가 직접 로봇의 하드웨어적인 부분과 로봇의 움직임에 대한 소개 및 시연을 통해 아동의 관심과 흥미를 고취시킬 수 있도록 구성하였다.
- 이 과정에서 아동들은 로봇에게 자기 자신과 같은 문제가 있음을 자각하고 로봇에게 더 큰 관심과 애정을 갖고 상호 작용을 할 수 있는 계기가 되도록 구성하였다. 또한 직접적인 반사회적 행동을 로봇이 직접 보여줌으로서 적극적인 상호작용이 발생할 수 있도록 접근하였다.
- 본 연구는 경기도 A시의 초등학교에 재학하고 있는 아동들 중에서 정서ㆍ행동적으로 문제가 있는 12명을 선발하여 참가를 희망한 5명을 최종 연구대상으로 하여 프로그램을 실시하였으며, 연구 대상 중에는 정서ㆍ행동장애의 대표적인 증상인 과잉행동ㆍ주의력결핍(ADHD) 장애를 비롯하여 선택적 함묵증을 보이는 아동이 포함되어 있었다. 이 아동들을 대상으로 과잉행동ㆍ주의력결핍 유형, 선택적 함묵증 유형으로 분류하여 각각 7차시에 해당하는 휴머노이드 프로그램을 개발하여 적용하였다.
- 이 연구에서는 단일 집단 사전ㆍ사후 검사 설계를 연구 설계로 택하여 선별된 대상자에게 인간-로봇의 상호작용(HRI)을 할 수 있는 프로그램을 투입하여 변화된 정도를 사후검사를 통해 검증을 실시하였다.
- 프로그램의 시작부분에 변수선언, 모터방향 설정, 모터 동시제어 설정, 모터 사용 설정, 초기 자세 설정, 리모트 설정 등과 같은 초기 준비 작업을 거쳐 각각의 동작과 TTS를 연결하기 위하여 GOSUB- RETURN의 구조를 활용한 주-부프로그램의 형태로 아래의 (Fig. 3)과 같이 설계하였다.
대상 데이터
- Case 1∼4까지의 연구 대상 아동은 ADHD유형의 아동으로서, 상당히 심한 폭력적ㆍ반항적 행동을 보이던 아동들이었다.
- 행 등에 문제를 가지고 있는 아동들을 대상으로 휴머노이드를 활용한 프로그램을 통해 그들의 문제 행동을 개선하고자 하였다. 본 연구는 경기도 A시의 초등학교에 재학하고 있는 아동들 중에서 정서ㆍ행동적으로 문제가 있는 12명을 선발하여 참가를 희망한 5명을 최종 연구대상으로 하여 프로그램을 실시하였으며, 연구 대상 중에는 정서ㆍ행동장애의 대표적인 증상인 과잉행동ㆍ주의력결핍(ADHD) 장애를 비롯하여 선택적 함묵증을 보이는 아동이 포함되어 있었다. 이 아동들을 대상으로 과잉행동ㆍ주의력결핍 유형, 선택적 함묵증 유형으로 분류하여 각각 7차시에 해당하는 휴머노이드 프로그램을 개발하여 적용하였다.
- 본 연구에 사용한 로봇은 미니로봇사의 휴머노이드 형태의 로봇으로 MR-C3024FX컨트롤러가 탑재되어있으며, 로봇전용 MRS-D2009SP 서보모터 16개로 구성되어 있다. Robo BASIC을 이용하여 PC에서 쉽게모션을 제어하고 개발 할 수 있으며 스크립트와 리모컨으로도 제어가 가능하며 적외선, 블루투스, 지그비, RC 통신을 지원하며 다음 (Fig.
- 본 연구에서는 CPSQ와 K-ARS를 실시하여 1차적으로 대상을 선정하여 그 가운데 보호자의 동의를 구한 12명의 아동을 대상으로 담임교사에 의한 CPSQ와 K-ARS를 재 실시하여 최종 4명을 선정하였고, 로봇에 대한 큰 관심과 흥미를 보이고 있으나 선택적 함묵증 증상을 갖고 있으며 경계성 지적장애(2012년 소아정신과 진단)를 갖고 있는 아동 1명을 추가하여 선정하였다.
- 선정된 5명의 아동들 가운데 선택적 함묵증을 제외한 4명의 아동에 대해서는 CPSQ, K-ARS검사 이외에도 담임의 정의적 기술 내용, 반사회적 행동 빈도 측정[3] 결과를 실험 사전 데이터로 삼았다. 아동의 정서ㆍ행동 문제 자기 보고형 평정척도(ADD-H)의 경우에는 대상 아동이 자신의 상황, 즉 행동 항목들에 대한 척도를 객관적으로 평가할 수 있다는 보장과 각 항목들에 대한 올바른 이해를 했다는 보장이 없으므로 신뢰성이 확보되기 어렵다고 판단하여 배제하였다[8, 9].
- 이들 가운데 CPSQ와 K-ARS에서 나타난 각각의 특성을 분석하여 본 연구에 대한 참여 동의를 구하는 서면 동의서를 제출한 4명을 선정하였고, 그 외에 2012년 6월에 부모동의하에 소아정신과의 정신상태 검사에서 학습장애, 경계선 지적장애 판정과 2차적 학습장애 의심 진단을 받았으나 부모의 거부로 특수학급에 배정받지 못한 채 현재 일반 학급에서 학습중인 아동 1명을 추가하여 다음의 [Table 1]과 같이 총 5명의 대상을 선정하였다.
이론/모형
- 아동의 정서ㆍ행동 문제 자기 보고형 평정척도(ADD-H)의 경우에는 대상 아동이 자신의 상황, 즉 행동 항목들에 대한 척도를 객관적으로 평가할 수 있다는 보장과 각 항목들에 대한 올바른 이해를 했다는 보장이 없으므로 신뢰성이 확보되기 어렵다고 판단하여 배제하였다[8, 9]. 또한 추가 선정한 1명에 대해서는 Christiansen의 교사 관찰 검목표와 DSM-IV의 선택적 함묵증 진단 기준을 평가도구로 이용하였다[5].
성능/효과
- ADHD유형의 경우 휴머노이드 프로그램을 활용하여 주의력결핍, 과잉ㆍ충동성 성향이 감소되었다. 특히 상대가 누구든지 가리지 않고 덤비며, 부수고, 대들던 폭력적 성향과 같은 반항적 행동이 크게 감소되었다.
- 각 차시별로 설정된 목표에 대한 정의적 평가 기술을 살펴보면 아동들의 행동변화가 각 차시가 진행될수록 긍정적으로 나타나는 것을 알 수 있었다. 로봇에게 “얘”라는 표현이 나타난 점이나 “아프다.
- 더불어 로봇과의 교육적 상호작용을 통해 주의집중력, 학업성취도, 자아 존중감, 수업참여도 등이 개선되는 효과를 거두었고, 폭력성, 주의력 결핍, 공격성 등이 감소하는 등 반사회적 성향이 줄어든 것으로 파악되었다.결론적으로, 인간과 로봇의 상호작용을 통하여 정서장애 학생의 반사회적 문제 행동을 긍정적인 방향으로 개선할 수 있는 여지가 있음을 시사 받을 수 있었다.
- 글씨체가 매우 어지럽고 필기를 무척 싫어하여 자신의 옷을 잡아당기며 짜증 섞인 끙끙거리는 소리를 내거나 본인이나 급우의 책과 공책에 낙서를 하여 말썽의 원인을 제공하기도 하고, 주의를 주면 5분을 채 넘기지 못하고 반복적인 움직임을 보였다.
- 더불어 로봇과의 교육적 상호작용을 통해 주의집중력, 학업성취도, 자아 존중감, 수업참여도 등이 개선되는 효과를 거두었고, 폭력성, 주의력 결핍, 공격성 등이 감소하는 등 반사회적 성향이 줄어든 것으로 파악되었다.결론적으로, 인간과 로봇의 상호작용을 통하여 정서장애 학생의 반사회적 문제 행동을 긍정적인 방향으로 개선할 수 있는 여지가 있음을 시사 받을 수 있었다.
- 셋째, 인지적, 심리적 접근이 가능하다. TTS를 활용하여 로봇이 아동의 이름을 부르거나 특정한 행위를 요구하거나 부탁할 경우 아동들의 인식 정도는 교사나 부모의 요구나 부탁보다 더욱 중요한 요소로 작용한다고 판단된다.
- 인간과 로봇의 상호작용에 대한 연구에서는 매우 긍정적인 결과가 있었던 것으로 파악되었다. 일단, 로봇이라는 존재 자체가 아동들에게 흥미와 호기심의 대상이고 로봇과의 상호작용 이후 로봇에 대한 아동들의 인식이 마치 살아있는 생물체나 감정을 지닌 대상으로 자각하는 효과를 거둘 수 있었던 것으로 파악되었다.
- 자신의 꿈을 묻는 물음에는 대답하지 않았으나 종이에 “로봇 박사”라는 말을 서툴게 적어 제출한 점으로 로봇에 많은 관심과 흥미를 가지고 있음을 파악할 수 있었다.
- 정서적 장애 혹은 정서적 장애에 준하는 아동들의 실태를 조사하기 위하여 연구자가 근무하고 있는 초등학교 3학년부터 6학년까지 63명을 대상으로 초등학생용 정서ㆍ행동발달 특성검사(CPSQ)와 주의력결핍과잉행동장애 평가척도(K-ARS)를 실시한 결과, 총 12명이 정서ㆍ행동 특성에 문제가 있는 것으로 나타났다.
- 첫째, 로봇은 이미 그 자체만으로도 우수한 교육적 소재라는 점이다. 로봇 특히, 인간과 닮은 휴머노이드형의 로봇은 아이들에게 있어서 심리적으로 동경의 대상이고 그러한 로봇과의 상호작용은 아동들에게 있어서 자신이 특별한 존재임을 새삼 부각시켜주는 중요한 요소가 된다.
- 11)과 같이 주의력결핍 또는 과잉ㆍ충동성 장애를 갖고 있는 아동들이 로봇과의 상호작용을 통해 주의력결핍 및 과잉ㆍ충동성 경향이 감소한 것으로 분석되었다. 특히 과잉ㆍ충동성 경향이 큰 폭으로 감소한 결과를 얻을 수 있었다.
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