[논문]휴머노이드 로봇 활용 교육에 대한 인식 - 초등학교 학생 및 교사를 대상으로 -

김영애; 채경화; 손영준; 양재명; 구찬동

doi:10.7746/jkros.2014.9.3.185

[국내논문] 휴머노이드 로봇 활용 교육에 대한 인식 - 초등학교 학생 및 교사를 대상으로 -
Teachers and Students' Recognition about Learning with a Humanoid Robot in Elementary School 원문보기 논문타임라인

로봇학회논문지 = The journal of Korea Robotics Society, v.9 no.3, 2014년, pp.185 - 195

김영애 (Korea Education and Research Information Service) , 채경화 (Korea Education and Research Information Service) , 손영준 (Korea Education and Research Information Service) , 양재명 (Korea Education and Research Information Service) , 구찬동 (Korea Education and Research Information Service)

Abstract ▼ AI-Helper

This study aims to look into students' and teachers' recognition about learning with a humanoid robot and seek for a policy implication for the direction of education using humanoid robot. To achieve this goal, a survey with elementary school students and teachers was used as the method of analysis. The main results are as follows: There was a difference in the recognition of the teachers and the students regarding the most effective subject through the use of humanoid robot. While the students consider Physical Education as the major subject, the teachers consider Science as the one. The students recognize that the use of humanoid is most effective in helping their learning while the teachers recognize that it is most effective in helping their teaching. As an expected positive effect, both of them choose an increase in interest in learning as the main effect of the use of humanoid robot, but the students, unlike the teachers, consider the improvement of their academic achievement as its main effect as well. These results show differences in the recognition of the use of humanoid between the teachers and the students, and in addition, confirm the difference between them depending on their background.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

본 연구는 휴머노이드 활용 로봇 교육에 관한 기존 연구를 참조하여 로봇 활용 인식 조사에 적용할 수 있는 일반적인 문항으로 구성하였다. 교사와 학생에 대해서는 공통적으로 휴머노이드 로봇의 역할, 특성, 수업에서의 효과적인 부분, 효과적인 교과, 긍정적 기대 효과, 수업시간 이외의 역할 필요성에 대해 조사하였다. 그리고 교사 대상으로는 로봇 활용을 위한 전제 조건, 정책적 지원 방안, 학생 대상으로는 로봇의 모습과 기능에 대해 인식 조사가 이루어졌다.
로봇을 활용한 교수∙학습에 대해서는 ‘로봇 교육’, ‘로봇 활용 교육’ 등의 용어가 사용되고 있다. 기존 연구에서 정의되고 있는 로봇 활용 교육에 대해 검토해보기로 한다.
로봇 활용 교육에 대한 의미와 휴머노이드 로봇의 개발 현황 및 연구에 대해 간략히 살펴보기로 한다.
본 연구는 휴머노이드 로봇 활용 교육에 대한 초등학교 학생과 교사의 인식을 알아보고 휴머노이드 로봇의 교육적 활용 방안을 위한 정책적 함의를 탐색하기 위해 다음의 내용을 연구하고자 한다.
본 연구는 휴머노이드 활용 로봇 교육에 관한 기존 연구를 참조하여 로봇 활용 인식 조사에 적용할 수 있는 일반적인 문항으로 구성하였다. 교사와 학생에 대해서는 공통적으로 휴머노이드 로봇의 역할, 특성, 수업에서의 효과적인 부분, 효과적인 교과, 긍정적 기대 효과, 수업시간 이외의 역할 필요성에 대해 조사하였다.

제안 방법

둘째, 로봇 활용 교육에 대한 초등학교 학생과 교사간 인식 차이, 또 학생과 교사의 배경 차이에 따른 인식 차이가 있는지를 알아보고 휴머노이드 로봇의 교육적 활용 방안을 모색하기로 한다.
본 연구에서는 실수요자들, 전국 초․중학교 학생 및 학부모, 교사들을 대상으로 설문조사를 실시하여 로봇의 교육적 활용에 대한 인식과 요구 수준을 분석하였다.
본 연구에서는 실수요자들, 전국 초․중학교 학생 및 학부모, 교사들을 대상으로 설문조사를 실시하여 로봇의 교육적 활용에 대한 인식과 요구 수준을 분석하였다. 인식 조사로는 로봇의 교육적 활용에 대한 일반적 인식, 로봇을 교육에 활용할 경우 학습 효과성에 관한 인식 수준을 조사하였다. 요구조사로는 지능형 로봇의 교육적 활용을 위해 요구되는 로봇의 일반 기능과 교육적 기능을 조사하였다.
첫째, 교육에서 휴머노이드 로봇의 활용 유형, 기능, 역할, 특성, 효과, 기대 등에 대한 초등학교 학생과 교사의 인식을 살펴본다. 둘째, 로봇 활용 교육에 대한 초등학교 학생과 교사간 인식 차이, 또 학생과 교사의 배경 차이에 따른 인식 차이가 있는지를 알아보고 휴머노이드 로봇의 교육적 활용 방안을 모색하기로 한다.
[7]의 연구에서는 휴머노이드 로봇 외형 중 얼굴에 대한 선호도를 분석하였다. 휴머노이드형 로봇 얼굴을 4개 그룹으로 분류하여, 한국인 및 필리핀 대학생을 대상으로 선호도 설문조사를 실시하였다. 그 결과 인간과 가장 유사한 로봇 디자인을 가장 싫어하는 것으로 밝혀졌다.

대상 데이터

그리고 교사 대상으로는 로봇 활용을 위한 전제 조건, 정책적 지원 방안, 학생 대상으로는 로봇의 모습과 기능에 대해 인식 조사가 이루어졌다.
휴머노이드 로봇 활용 교육에 대한 인식 조사는 무작위로 선정된 초등학교 교사 및 학생을 대상으로 한 온라인 설문조사가 2014년 4월에 진행되었다. 무응답과 불성실한 응답자를 제외한 197명을 최종 분석 자료로 사용하였다. 분석 방법은 일반적 배경 분석을 위한 빈도분석, 교차분석과 일원분산분석(ANOVA)을 실시하였다.
본 연구는 초등학교 교사 79명, 초등학교 학생 118명 등 총 197명을 대상으로 온라인 설문조사를 실시하였다. 설문 응답자의 특성을 살펴보면 다음과 같다.
휴머노이드 로봇 활용 교육에 대한 인식 조사는 무작위로 선정된 초등학교 교사 및 학생을 대상으로 한 온라인 설문조사가 2014년 4월에 진행되었다. 무응답과 불성실한 응답자를 제외한 197명을 최종 분석 자료로 사용하였다.

데이터처리

분석 방법은 일반적 배경 분석을 위한 빈도분석, 교차분석과 일원분산분석(ANOVA)을 실시하였다. 또한 교사와 학생간 차이를 알아보기 위해 t검증을 이용하였다.
무응답과 불성실한 응답자를 제외한 197명을 최종 분석 자료로 사용하였다. 분석 방법은 일반적 배경 분석을 위한 빈도분석, 교차분석과 일원분산분석(ANOVA)을 실시하였다. 또한 교사와 학생간 차이를 알아보기 위해 t검증을 이용하였다.

성능/효과

휴머노이드형 로봇 얼굴을 4개 그룹으로 분류하여, 한국인 및 필리핀 대학생을 대상으로 선호도 설문조사를 실시하였다. 그 결과 인간과 가장 유사한 로봇 디자인을 가장 싫어하는 것으로 밝혀졌다. 즉 이는 인간과 유사한 외형의 친숙함과 선호도 사이에는 차이가 있다는 것을 의미한다고 한다.
그 결과 휴머노이드 로봇교구를 활용하여 교육 받은 아동이 일반 로봇교구를 활용하여 교육 받은 아동보다 인지적 공감능력이 높은 것으로 나타났다.
그리고 로봇 얼굴에서 아동의 선호도에 큰 영향을 미치는 부분은 얼굴형과 눈으로 동글 넙적한 얼굴과 큰 눈, 작은 입을 선호한 반면, 비대칭과 긴 타원형 얼굴을 싫어하는 것으로 나타났다.
[13]은 아동 교육용 로봇과 홈 로봇의 얼굴 설계 가이드 제시를 위해 로봇 얼굴을 대상으로 아동의 인지 분포와 로봇 얼굴 계량 수치를 분석하였다. 분석 결과 아동은 로봇 얼굴의 색에 영향을 받는 것으로 나타났다. 그리고 로봇 얼굴에서 아동의 선호도에 큰 영향을 미치는 부분은 얼굴형과 눈으로 동글 넙적한 얼굴과 큰 눈, 작은 입을 선호한 반면, 비대칭과 긴 타원형 얼굴을 싫어하는 것으로 나타났다.
요구조사로는 지능형 로봇의 교육적 활용을 위해 요구되는 로봇의 일반 기능과 교육적 기능을 조사하였다. 분석 결과 인식 조사에서는 대체로 긍정적인 응답이었으나 로봇의 교사 역할에 대해서는 부정적인 시각이 높았으며, 교사가 학생에 비해 부정적인 견해가 높았다. 요구 조사에서는 인간과 유사한 휴머노이드형 로봇을 선호하고 있으며, 안전성 및 감정 인식 기능에 대한 요구가 높았다.
분석 결과 인식 조사에서는 대체로 긍정적인 응답이었으나 로봇의 교사 역할에 대해서는 부정적인 시각이 높았으며, 교사가 학생에 비해 부정적인 견해가 높았다. 요구 조사에서는 인간과 유사한 휴머노이드형 로봇을 선호하고 있으며, 안전성 및 감정 인식 기능에 대한 요구가 높았다.

후속연구

따라서 향후 기술 발전에 따라 교육에 활용하기 위해서는 적용 가능성과 기대 효과 등에 대한 인식조사가 필요함을 보여 준다.
따라서 향후 기술개발에 따라 휴머노이드 로봇의 교육적 활용에 대비하기 위해 교육 현장에서의 로봇 활용의 유형, 기능, 역할, 특성, 효과, 기대 등에 대한 인식 조사가 이루어질 필요가 있다.

참고문헌 (17)
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Bum-Jae You, Yonghwan Oh and Youngjin Choi, "Survey on Humanoid Researches", Journal of the Korean Society of Precision Engineering, vol. 21, no.7, pp. 15-21, 2004

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이후 AIST 연구소 주도의 HRP-2, 동경대의 H6, H7, 독일 TUN(Technical University of Munich)에서 개발한 Johnnie, 중국 북경대의 BHR(Beijing humanoid robot), 소니의 SDR(Sony Dream Robot) 등이 개발되었다[1,12].
Cho, Seong-Hwan, "The Effect of Robots in Education based on STEAM", Journal of Korea Robotics Society, vol. 8, no. 1, pp. 58-65, 2013

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로봇 활용 교육의 궁극적 목적은 특정 교육 목표, 학습 목표를 달성하기 위한 것인데, 로봇을 활용한 교육의 효과에 대해서는 창의성, 논리적 사고력, 문제해결력, 상호작용성, 융합적 사고 등을 향상시키고, 흥미, 사회성, 협동심, 과학적 태도와 같은 긍정적 요소를 신장시킨다는 다수의 연구가 있다^{[15,16][2][4]}.
Gwangryeol Park, "A Review of Current Status and Direction of Education of Robot and Educational Materials in Elementary Schools", Journal of Korean Practical Arts Education, vol. , 24, no. 3, pp. 323-343, 2008

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[3]은 로봇 교육을 로봇공학과 관련된 기술과 시스템에 대한 교육 내용을 학습자에게 전달하는 활동으로 보는 로봇 소양 교육과 로봇을 학습 도구나 자료로 이용하여 요구하는 학습 성취기준을 달성하도록 가르치는 활동인 로봇 활용 교육으로 나누고 있다.
Han, Soo-jeong, "The Study of an Analysis on Early Childhood Teachers' Awareness about R-learning", Journal of Korea Robotics Society, vol. 7, no. 2, pp. 129-141, 2012

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로봇 활용 교육의 궁극적 목적은 특정 교육 목표, 학습 목표를 달성하기 위한 것인데, 로봇을 활용한 교육의 효과에 대해서는 창의성, 논리적 사고력, 문제해결력, 상호작용성, 융합적 사고 등을 향상시키고, 흥미, 사회성, 협동심, 과학적 태도와 같은 긍정적 요소를 신장시킨다는 다수의 연구가 있다^{[15,16][2][4]}.
Hee-Seon So, Kwang-Myung Oh, Mi-Sun Hwang, and Myung-Suk Kim, "A Study on Design Classification System for Humanoid Robot Development", Proceedings of the Korean Society of Design Science Conference, 2004

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휴머노이드 로봇에 대한 기존 연구는 대다수 로봇 개발 자체에 집중되어 있으며, 일부 휴머노이드 디자인^[13,7,5], 학생의 행동 개선에 관한 연구가 이루어지고 있다^[10].

[5]는 로봇을 디자인 관점에서 생활 영역별(Home, Work, Public), 역할별(Entertainment, Information, Help, Security, Chores)로 분류하여 로봇 성격을 규정하고, 향후 휴머노이드 로봇 디자인 방향을 제시하고 있다.
Hye-Kyung Cho, Kang-Bak Park, Jeong-Hye Han, Deokgi Min and Kuk Won Ko, "Education+Robots: the Vision and the Action Plans", Communications of the Korean Institute of Information Scientists and Engineers, vol. 26, no. 4, pp. 55-64, 2008

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[6]은 로봇 활용 교육을 로봇 자체에 관한 기술보다는 특정교과 또는 범교과적 교육 목표를 효과적으로 달성하기 위해 체험활동의 하나로 간단한 로봇을 만들거나, 이야기 소재로 다루거나, 예쁘게 꾸미거나 특별한 움직임을 만들어 내거나, 실험 도구로 활용하는 등의 폭넓은 활동으로 정의한다.
Jeong, Seong-Won and Lee, Kum-Pyo, "A Study on the Human Perception of Faces of Humanoid Robots", Journal of Korean Society of Design Science, vol. 21, no.1, pp. 83-94, 2008

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휴머노이드 로봇에 대한 기존 연구는 대다수 로봇 개발 자체에 집중되어 있으며, 일부 휴머노이드 디자인^[13,7,5], 학생의 행동 개선에 관한 연구가 이루어지고 있다^[10].

[7]의 연구에서는 휴머노이드 로봇 외형 중 얼굴에 대한 선호도를 분석하였다.
Kim, Chul, "The Effects of the Lab Practices Using Robot on Science Precess Skills in the Elementary", Journal of the Korean Association of Information Education, vol. 15, no. 4, pp. 625-634, 2011

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로봇이 학습과정에서 가지는 역할에 따라 로봇 소양 교육을 의미하는 ‘학습목표로서의 로보틱스’(Robotics as learning object)와 로봇 활용 교육을 의미하는 ‘학습도구로서의 로보틱스’(Robotics as learning tool)로 구분되기도 한다[8].
Kim, Chul, "A Study on systematic Review of Learning with a Robot". Journal of the Korean Association of Information Education, vol. 17, no. 2, pp. 199-209, 2013
Kwon, Hyuck Joo, The Effect of the Education of Using a Humanoid Robot on Children Empathy Ability, master's thesis, Kwangwoon University, 2012

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휴머노이드 로봇에 대한 기존 연구는 대다수 로봇 개발 자체에 집중되어 있으며, 일부 휴머노이드 디자인^[13,7,5], 학생의 행동 개선에 관한 연구가 이루어지고 있다^[10].

[10]은 휴머노이드로봇교구를 활용하여 교육이 아동의 공감능력에 미치는 영향을 분석하기 위해 휴머노이드 로봇과 일반 로봇교구를 활용한 아동을 비교․분석하였다.
Malec, J., Some thoughts on robotics for education. A paper presented at the 2001 AAAI Spring symposium on Robotics and Education, Stanford University, 2001

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[11]에서는 대학에서 로봇 공학을 가르치기 위해 로봇 플랫폼을 이용하는 경우(Robotics in Education), 관련 교과목에서 학생들의 동기와 관심을 불러일으키기 위한 로봇을 이용하는 경우(Robotics for Education)로 구분한다[14].
Oh, Jun Ho, "A Study of the Current states and Development Direction of Humanoid Robot", Journal of the KSME, vol. 44, no. 4, pp. 44-52, 2004

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이러한 휴머노이드 로봇 개발을 위한 연구는 크게 2족 보행을 위한 연구와 센서 기반 인공지능 연구로 진행되어 왔다[12].

이후 AIST 연구소 주도의 HRP-2, 동경대의 H6, H7, 독일 TUN(Technical University of Munich)에서 개발한 Johnnie, 중국 북경대의 BHR(Beijing humanoid robot), 소니의 SDR(Sony Dream Robot) 등이 개발되었다[1,12].
Ok-Jin Kim and Jeong-Hye Han, "Quantitative Analysis on Children's Perception for Designing Tutoring Robots' Heads", Journal of the Korean Association of Information Education, vol. 10, no. 1, pp. 769-775, 2006

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휴머노이드 로봇에 대한 기존 연구는 대다수 로봇 개발 자체에 집중되어 있으며, 일부 휴머노이드 디자인^[13,7,5], 학생의 행동 개선에 관한 연구가 이루어지고 있다^[10].

[13]은 아동 교육용 로봇과 홈 로봇의 얼굴 설계 가이드 제시를 위해 로봇 얼굴을 대상으로 아동의 인지 분포와 로봇 얼굴 계량 수치를 분석하였다.
Shin, Namin and Sanga Kim, "What do robots have to do with student learning?", The Journal of Educational Information and Media, vol. 13, no. 3, pp. 79-99, 2007

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[11]에서는 대학에서 로봇 공학을 가르치기 위해 로봇 플랫폼을 이용하는 경우(Robotics in Education), 관련 교과목에서 학생들의 동기와 관심을 불러일으키기 위한 로봇을 이용하는 경우(Robotics for Education)로 구분한다[14].
Young Ae Kim, Kyung-Hyun Kim, Je-Eun Baek, Du-Gyu Kim, Hyung Joo Kim and Kyoung Hwa Chae, A Study on Effect of Instruction Using Robot in 2011, Korea Education and Research Information Service, 2011

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로봇을 활용한 교육은 즐거우면서도 학습 효과가 있는 교육으로서 다음과 같은 장점을 지니고 있다[15,16].

로봇 활용 교육의 궁극적 목적은 특정 교육 목표, 학습 목표를 달성하기 위한 것인데, 로봇을 활용한 교육의 효과에 대해서는 창의성, 논리적 사고력, 문제해결력, 상호작용성, 융합적 사고 등을 향상시키고, 흥미, 사회성, 협동심, 과학적 태도와 같은 긍정적 요소를 신장시킨다는 다수의 연구가 있다^{[15,16][2][4]}.
Young Ae Kim, Kyung-Hyun Kim, Je-Eun Baek, Yoo Jin Jang, Du-Gyu Kim, Gyun Heo and Kyoung Hwa Chae, A Study on Effect of Instruction Using Robot in 2012. Korea Education and Research Information Service, 2013

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로봇을 활용한 교육은 즐거우면서도 학습 효과가 있는 교육으로서 다음과 같은 장점을 지니고 있다[15,16].

로봇 활용 교육의 궁극적 목적은 특정 교육 목표, 학습 목표를 달성하기 위한 것인데, 로봇을 활용한 교육의 효과에 대해서는 창의성, 논리적 사고력, 문제해결력, 상호작용성, 융합적 사고 등을 향상시키고, 흥미, 사회성, 협동심, 과학적 태도와 같은 긍정적 요소를 신장시킨다는 다수의 연구가 있다^{[15,16][2][4]}.
YoungJun Lee, Kyoung Kim, HeonChang Yu, Woong Lim, Bokyoung Kye and BeonSeock Ko, A Study on the Educational Application of Intelligent Robots and Appropriate Functionalities of Educational Robots, Korea Education and Research Information Service, 2007

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[17]은 휴머노이드 로봇에 대한 명시적인 연구는 아니지만 교육 현장에서의 지능형 로봇 활용 가능성과 구체적 활용 방안을 제시하고 있다는 점에서 참고할만 하다.

먼저 로봇 활용 교육을 위한 로봇 특성의 중요성에 대해 교사들은 기존 연구결과[17]와 마찬가지로 로봇 안전성(4.76)을 가장 중요하게 생각하고 있다.

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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