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문제 정의
- 다만 이들의 연구는 Mohsin, Hassan, Ariff[24]등이 제시한 바와 같이 Dale의 경험의 원추와 Bloom의 학습 목표를 고려한 가상학습 환경으로 온라인 매체를 이용한 학습활동이나 실제적 과제 수행을 안내하도록 제안하였다는 데 의의가 있다. 따라서 본 연구에서는 치아 형태에 대한 이해와 치아카빙 절차 및 중간 산출물에 대한 지원을 위한 3D방식의 모델링 정보를 제공하는 지원도구를 개발하고자 한다.
- 따라서 본 연구의 목적은 치의학에 입문한 학생들이 치아형태를 이해하고 치아카빙 능력을 키우기 위하여 학습은 강의실 수업과 실습을 연계한 형태의 수업 모형을 제안하고, 모바일 실습지원도구를 3D모델링 기술을 활용한 모바일 튜토리얼 방식으로 개발하여 실습 과정을 안내하고 학습으로 연결하도록 개발하는 것이다.
- 본 연구는 치아형태 이해 및 카빙실습을 연계한 수업모형을 개발하고, 이를 지원하는 모바일 실습지원도구를 개발하는 것이다. 이를 위하여 3D모델링 기술을 활용한 모바일 튜토리얼 방식의 치아카빙 실습지원도구를 개발하고 타당성을 검증하였다.
- 치아형태학 사전은 치아구성조직, 치아형태학에 대한 주요 개념에 대한 정의와 정보를 제시하는 방향으로 개발하였다. 수업시간에 치아 구성에 대한 설명을 제공하고, 서책형 교재를 활용하지만 학생들이 필요한 경우 수시로 검색하여 볼 수 있도록 하는 것이 주요 목적이었다. 치아구성조직에 대한 정보는 치아를 이루는 구성조직과 주변 조직 중 10가지에 대한 정보를 제공하고, 치아카빙 시 주의사항을 설명하였다.
- 최근의 발달된 모바일 기기와 3D모델링 등의 프로그램을 적용하면, 학습자에게 치아형태에 대한 3D모델링을 제공하고 실습과정을 안내하는 모바일 심리스 학습환경을 구현할 수 있다. 이에 본 연구는 치아카빙 실습의 모바일 심리스 러닝 모형을 제안하고, 3D모델링 기술을 활용한 모바일 튜토리얼 방식 모바일 실습지원도구를 개발하였다.
- 모바일 학습지원도구를 통해서 교실수업과 학습, 개인의 학습내용간의 연결활동을 촉진 하는 전략은 다음과 같다. 첫째, 발견, 게임 및 시뮬레이션 등의 활동을 통해서 학습자들에게 정보, 지식, 그리고 기술을 적용해볼 수 있는 학습경험을 제공하는 것이다. 주로 가상 실험실, 사례 연구, 게임, 역할극 등을 포함한다.
제안 방법
- 치아 카빙 실습 튜토리얼은 카빙절차에 대해 6단계로 나누어 각 단계별로 해야 할 과정을 요약, 설명하였다. 1단계로 왁스모형의 각 면을 조각하고, 2단계로 그린 치아의 바깥부분을 깎는 법, 3단계로 치아의 바깥 부분을 경교하게 깎는 법, 4단계로 설면부 및 교두의 수를 고려한 다듬기, 5단계로 곡선형으로 다듬기, 마지막 6단계로 치경선, 융선, 결정 등 치아의 특징 표시하기로 구성하였다. 치아카빙 실습 단계에서는 3D 치아 모델링 정보로 바로 이동할 수 있는 링크를 제공하였다.
- 3D 치아 모델링은 각 치아 유형(incisors, canine, premolars, molars)을 선택하면 1-6단계의 카빙 절차에 따른 결과물을 3차원으로 조망할 수 있는 3D모델링 으로 개발하였다. 학습자의 관찰 편의를 위하여 학습자가 모델링 방식을 통제하는 옵션을 제공하였다.
- 개발 단계는 설계한 콘텐츠를 모바일 앱으로 구현하는 과정과 3D모델링 데이터를 생성하는 과정을 병행하여 진행하였다. 3D모델링 데이터를 생성하는 데에는 3Ds Max(Autodesk/USA)과 Zbrush(Pixologic/USA)을 활용하였다. 모바일 앱의 인터페이스 프로그래밍에는 Unity Engine(Unity Technologies/USA)과 Visual Studio(Microsoft/USA)를 활용하였다.
- 치아모형을 돌릴 때 터치방향으로 방향 전환이 조금씩 되는데 자유자재로 부드럽게 돌아가면 좋을 것 같다는 의견이 제시되었다. 3D모델링은 자유자재로 방향 전환이 가능하도록 개발되었으므로 사용자가 인터페이스의 인식에 어려움을 겪은 것으로 분석되어 인터페이스 설계의 개선 요구사항으로 분석하였다.
- 치아형태에 대한 정보로 영구치 상․하악 16개, 유치 상․하악 10개의 치아버튼을 선택하면 치아정보를 확인할 수 있도록 하였다. 각 치아의 맹출 및 근 완성시기, 맹출 순서, 표기법 및 특징을 제시하였다.
- 설계단계는 치아카빙 실습의 모바일 심리스 러닝의 구성요소를 개발하고 다음 [그림 2]와 같이 세부 페이지의 기능에 대한 스토리보드 작성을 하였다. 개발 단계는 설계한 콘텐츠를 모바일 앱으로 구현하는 과정과 3D모델링 데이터를 생성하는 과정을 병행하여 진행하였다. 3D모델링 데이터를 생성하는 데에는 3Ds Max(Autodesk/USA)과 Zbrush(Pixologic/USA)을 활용하였다.
- 내용 타당도의 항목은 내용의 정확도와 교수전략의 타당성을 기준으로 분석하였다. 평가결과 전체평균은 5.
- 내용타당도의 평가도구는 ADEA(American Dental Education Association)의 교육용 소프트웨어 설계 지침을 참고하여 개발하였다. 주로 학습활동의 타당성과 언어 및 문법의 적절성 등의 항목을 평가하도록 하였다.
- 첫째, 카빙의 단계를 6단계로 나누어 각 단계를 학습자가 선택하여 볼 수 있도록 하였다. 둘째, 3차원 모델을 관찰하는 시점은 3가지 옵션을 제공하였다. 화면을 드래그 하는 방식의 자유로운 이동, 각 단계의 최종 산출물을 6개의 치아면(Labial Buccal, Mesial, Distal, Lingual, Incisal Occlusal)을 터치해서 각 면을 확인하는 방법, 좌우로 15도씩 회전하는 방식을 선택할 수 있다.
- 치아형태학 강의 및 실습을 포함하는 강의실 활동과 학습자의 실습과 일상적 학습을 이 모바일 실습지원도구로 이음새 없이 자연스럽게 연결되도록 지원하는 모형이다. 또한 모바일 실습지원도구는 3D모델 정보를 제공하는 튜토리얼 방식으로 학습자의 카빙 실습과정에 필요한 정보를 제공하였다.
- 화면을 드래그 하는 방식의 자유로운 이동, 각 단계의 최종 산출물을 6개의 치아면(Labial Buccal, Mesial, Distal, Lingual, Incisal Occlusal)을 터치해서 각 면을 확인하는 방법, 좌우로 15도씩 회전하는 방식을 선택할 수 있다. 마지막으로, 왁스 1단계 그리드를 기준으로 차이 확인하기, 왁스 색(4가지) 선택하기 등 선택옵션을 제공하였다.
- 또한 각 메뉴를 터치할 경우 해당페이지로 이동하도록 하였다. 메인 메뉴는 학습자의 사용 빈도에 따라서 치아구성조직(Tooth Anatomy), 치아형태학(Tooth Information), 치아 카빙실습(Tooth Carving)의 세 가지 메뉴로 개발하였다. 치아구성조직과 치아형태학은 치아형태학 사전 기능으로 치아구성조직과 치아형태학으로 구분하여 치아형태학 정보를 빠르게 검색할 수 있도록 하였다.
- 치아카빙 실습지원 튜토리얼은 치아형태학 사전 기능과 카빙 튜토리얼로 구분하여 개발하였다. 메인페이지에 치아형태학에 대한 선택메뉴를 이미지 형태로 제시하였다.
- 모바일 실습지원도구는 치아형태학 사전, 실습절차에 대한 튜토리얼, 치아형태에 대한 3D모델링 정보 제공의 세 가지 기능을 포함하는 3D모델링 기술을 활용한 모바일 튜토리얼 방식으로 개발하였다.
- 모바일 심리스 러닝의 사례는 과학수업에 개인용 모바일 기기로 교실 밖에서 일어나는 탐구 주제를 공유하고 성과를 평가하는 등의 학습활동을 연계한 것이 대표적이다[17]. 모바일 콘텐츠를 활용하여 학습활동을 가이드 함으로써 교사와 학습자가 각자 생산적인 활동을 하도록 유도하였으며, 참여자와 학습시스템간의 상호작용이 오케스트라처럼 조화를 이루도록 지휘하였다. 그 결과 학습자의 삶과 학습 간의 간격이 좁혀지고 학습내용을 업무, 추후학습, 그리고 일상에서 부딪히는 상황에 응용하는 효과를 거두었다.
- 치아카빙 실습모형과 모바일 실습지원도구를 개발하기 위하여 분석, 설계, 개발, 타당성 검토의 과정을 거쳤다. 분석단계는 모바일 심리스 러닝의 설계원리 도출을 위한 문헌연구와 치의학교육 사례분석, 과목운영 담당 교수의 수업운영 사례 분석 및 인터뷰 등을 실시하였다. 설계단계는 치아카빙 실습의 모바일 심리스 러닝의 구성요소를 개발하고 다음 [그림 2]와 같이 세부 페이지의 기능에 대한 스토리보드 작성을 하였다.
- 분석단계는 모바일 심리스 러닝의 설계원리 도출을 위한 문헌연구와 치의학교육 사례분석, 과목운영 담당 교수의 수업운영 사례 분석 및 인터뷰 등을 실시하였다. 설계단계는 치아카빙 실습의 모바일 심리스 러닝의 구성요소를 개발하고 다음 [그림 2]와 같이 세부 페이지의 기능에 대한 스토리보드 작성을 하였다. 개발 단계는 설계한 콘텐츠를 모바일 앱으로 구현하는 과정과 3D모델링 데이터를 생성하는 과정을 병행하여 진행하였다.
- 본 연구는 치아형태 이해 및 카빙실습을 연계한 수업모형을 개발하고, 이를 지원하는 모바일 실습지원도구를 개발하는 것이다. 이를 위하여 3D모델링 기술을 활용한 모바일 튜토리얼 방식의 치아카빙 실습지원도구를 개발하고 타당성을 검증하였다.
- 인터페이스 및 상호작용 설계의 타당도는 모바일 학습지원프로그램의 효과성 평가 기준[19]과 모바일 학습용 앱의 평가도구[27]를 기반으로 개발하였다. 주로 정보, 제시방식, 상호작용, 진행방식 등의 효과성과 사용성등을 평가하도록 하였다.
- 인터페이스의 타당도는 내용 제시의 적절성, 내용 구성의 타당성, 상호작용의 적절성을 기준으로 분석하였다.
- 타당도를 검토하기 위하여 전문가 평가를 실시하였다. 전문가 평가는 내용타당성 검토와 인터페이스 설계 검토로 구분하여 실시하였다. 내용 타당도는 치의학 교육을 담당하는 교수 2인에게 실시하였다.
- 학습자의 관찰 편의를 위하여 학습자가 모델링 방식을 통제하는 옵션을 제공하였다. 첫째, 카빙의 단계를 6단계로 나누어 각 단계를 학습자가 선택하여 볼 수 있도록 하였다. 둘째, 3차원 모델을 관찰하는 시점은 3가지 옵션을 제공하였다.
- 주로 학습활동의 타당성과 언어 및 문법의 적절성 등의 항목을 평가하도록 하였다. 최종으로 개발된 도구는 내용분석의 충실성과 교수전략의 타당도에 대한 6문항과 자유의견 제시를 포함하였다.
- 주로 정보, 제시방식, 상호작용, 진행방식 등의 효과성과 사용성등을 평가하도록 하였다. 최종으로 개발된 도구는 내용제시의 적절성, 내용 구성의 타당성, 상호작용성의 14문항으로 각 영역별 자유의견제시를 포함하였다.
- 치아구성조직과 치아형태학은 치아형태학 사전 기능으로 치아구성조직과 치아형태학으로 구분하여 치아형태학 정보를 빠르게 검색할 수 있도록 하였다. 치아 카빙실습은 카빙 튜토리얼 및 3D모델을 함께 확인할 수 있도록 묶어서 제시하였다.
- 메인 메뉴는 학습자의 사용 빈도에 따라서 치아구성조직(Tooth Anatomy), 치아형태학(Tooth Information), 치아 카빙실습(Tooth Carving)의 세 가지 메뉴로 개발하였다. 치아구성조직과 치아형태학은 치아형태학 사전 기능으로 치아구성조직과 치아형태학으로 구분하여 치아형태학 정보를 빠르게 검색할 수 있도록 하였다. 치아 카빙실습은 카빙 튜토리얼 및 3D모델을 함께 확인할 수 있도록 묶어서 제시하였다.
- 수업시간에 치아 구성에 대한 설명을 제공하고, 서책형 교재를 활용하지만 학생들이 필요한 경우 수시로 검색하여 볼 수 있도록 하는 것이 주요 목적이었다. 치아구성조직에 대한 정보는 치아를 이루는 구성조직과 주변 조직 중 10가지에 대한 정보를 제공하고, 치아카빙 시 주의사항을 설명하였다. 치아형태에 대한 정보로 영구치 상․하악 16개, 유치 상․하악 10개의 치아버튼을 선택하면 치아정보를 확인할 수 있도록 하였다.
- 치아카빙 실습모형과 모바일 실습지원도구를 개발하기 위하여 분석, 설계, 개발, 타당성 검토의 과정을 거쳤다. 분석단계는 모바일 심리스 러닝의 설계원리 도출을 위한 문헌연구와 치의학교육 사례분석, 과목운영 담당 교수의 수업운영 사례 분석 및 인터뷰 등을 실시하였다.
- 치아카빙 실습지원 튜토리얼은 치아형태학 사전 기능과 카빙 튜토리얼로 구분하여 개발하였다. 메인페이지에 치아형태학에 대한 선택메뉴를 이미지 형태로 제시하였다.
- 치아구성조직에 대한 정보는 치아를 이루는 구성조직과 주변 조직 중 10가지에 대한 정보를 제공하고, 치아카빙 시 주의사항을 설명하였다. 치아형태에 대한 정보로 영구치 상․하악 16개, 유치 상․하악 10개의 치아버튼을 선택하면 치아정보를 확인할 수 있도록 하였다. 각 치아의 맹출 및 근 완성시기, 맹출 순서, 표기법 및 특징을 제시하였다.
- 타당도를 검토하기 위하여 전문가 평가를 실시하였다. 전문가 평가는 내용타당성 검토와 인터페이스 설계 검토로 구분하여 실시하였다.
- 모바일 앱의 인터페이스 프로그래밍에는 Unity Engine(Unity Technologies/USA)과 Visual Studio(Microsoft/USA)를 활용하였다. 평가단계는 프로그램의 오류 여부에 대한 평가와 타당도 평가를 실시하였다.
- 둘째, 3차원 모델을 관찰하는 시점은 3가지 옵션을 제공하였다. 화면을 드래그 하는 방식의 자유로운 이동, 각 단계의 최종 산출물을 6개의 치아면(Labial Buccal, Mesial, Distal, Lingual, Incisal Occlusal)을 터치해서 각 면을 확인하는 방법, 좌우로 15도씩 회전하는 방식을 선택할 수 있다. 마지막으로, 왁스 1단계 그리드를 기준으로 차이 확인하기, 왁스 색(4가지) 선택하기 등 선택옵션을 제공하였다.
이론/모형
- 3D모델링 데이터를 생성하는 데에는 3Ds Max(Autodesk/USA)과 Zbrush(Pixologic/USA)을 활용하였다. 모바일 앱의 인터페이스 프로그래밍에는 Unity Engine(Unity Technologies/USA)과 Visual Studio(Microsoft/USA)를 활용하였다. 평가단계는 프로그램의 오류 여부에 대한 평가와 타당도 평가를 실시하였다.
성능/효과
- 모바일 콘텐츠를 활용하여 학습활동을 가이드 함으로써 교사와 학습자가 각자 생산적인 활동을 하도록 유도하였으며, 참여자와 학습시스템간의 상호작용이 오케스트라처럼 조화를 이루도록 지휘하였다. 그 결과 학습자의 삶과 학습 간의 간격이 좁혀지고 학습내용을 업무, 추후학습, 그리고 일상에서 부딪히는 상황에 응용하는 효과를 거두었다. 권성호와 이정은[11]의 연구도 영어수업에 핸드폰 기반 보조자료를 활용하여 교실수업을 연계하는 수업 전, 중, 후의 개인학습을 이끌어낸 바 있다.
- 내용의 정확도는 치아형태학의 설명, 카빙 절차 및 형식에 오류가 없이 잘 제시 된 것으로 분석되었다. 다만, 3D모델링의 1단계에서 전치부의 루트(Root)가 면표기를 위한 단상에 가려져 생략되었는데, 제시해 줄 필요가 있다는 의견이 있었다.
- 화면사이즈와 인지부하를 고려할 때 다른 화면으로 구성할 수밖에 없다면 음성설명 등을 함께 제시하는 등의 대안마련이 필요하다고 지적하였다. 둘째, 3D모델링에서 모델을 제시하는 영역과 모델링의 방향을 선택하는 영역, 모델링 단계를 선택하는 영역의 구분이 필요하다는 점이 지적되었다. 치아카빙의 6단계와 치아면(6면)의 선택을 병렬 배치하여 모델링 관찰 측면을 설정하는 옵션을 인지하기 어렵다는 점도 함께 지적되었다.
- 첫째, 치의학 교육에 모바일 심리스 러닝 모형을 적용하여 강의실 수업과 개인의 실습활동을 연계성을 만들고, 지식과 기술의 연계, 지식 및 이해를 활용한 적용 및 창조활동으로 연결하는 교수-학습 방안을 제시하였다는 것이다. 둘째, 치아형태 이해 및 카빙 과정에 대한 학습과정을 연결하는 모바일 실습지원도구로 치아형태학사전, 치아 카빙실습 튜토리얼, 3D치아모델링의 세 가지 기능을 포함한 3D모델 정보를 제공하는 튜토리얼을 개발하여 타당성을 검증하였다는 것이다.
- 또한 치의학 수업을 진행하는 국내 치의예과, 치기공학과, 치위생과 교수를 대상으로 인터뷰를 실시한 결과 현재의 치아카빙 실습 관련 수업모형과 지원이 부족한 것으로 나타났다. 수업에 제공하는 자료는 2차원인 사진이나 삽화 정보, 치아 모형을 등인데, 3차원 치아곡면을 이해하는데 충분한 정보를 제공하지 못하고 있다고 인식하였다.
- 연구 결과, 치아카빙 실습의 교수학습모형은 모바일 심리스 러닝의 개념을 바탕으로 치아형태의 학습과 치아카빙 실습을 연계하는 형태로 개발되었다. 치아형태학 강의 및 실습을 포함하는 강의실 활동과 학습자의 실습과 일상적 학습을 이 모바일 실습지원도구로 이음새 없이 자연스럽게 연결되도록 지원하는 모형이다.
- 이상을 바탕으로 모바일 학습지원도구의 설계원리는 (1) 튜토리얼 방식으로 정보제시, (2) 직관적인 정보 검색 기능 제공, (3) 3차원 방식으로 학습자가 원하는 모든 방향에서 모델링 정보 관찰 가능, (4) 실습과정에 대한 절차적인 지식 제공 등의 요소가 도출되었다.
- 전체 평균은 4.53으로 대체로 타당하게 설계된 것으로 분석되었다. 그러나 진행 도움말의 제시(4.
- 본 연구의 성과는 다음과 같은 의의를 갖는다. 첫째, 치의학 교육에 모바일 심리스 러닝 모형을 적용하여 강의실 수업과 개인의 실습활동을 연계성을 만들고, 지식과 기술의 연계, 지식 및 이해를 활용한 적용 및 창조활동으로 연결하는 교수-학습 방안을 제시하였다는 것이다. 둘째, 치아형태 이해 및 카빙 과정에 대한 학습과정을 연결하는 모바일 실습지원도구로 치아형태학사전, 치아 카빙실습 튜토리얼, 3D치아모델링의 세 가지 기능을 포함한 3D모델 정보를 제공하는 튜토리얼을 개발하여 타당성을 검증하였다는 것이다.
- 내용 타당도의 항목은 내용의 정확도와 교수전략의 타당성을 기준으로 분석하였다. 평가결과 전체평균은 5.0으로 모든 항목에 대해서 타당하게 설계된 것으로 분석되었다.
후속연구
- 이러한 상반된 전문가의 관점은 사용성에 대한 후속 연구의 필요성을 제기한다. 따라서 향후 연구에서는 실제 사용자를 대상으로 학습과정을 관찰하고 사용성에 대한 인식을 조사하는 방식으로 효과를 분석하는 학습자 대상 사용성 평가가 진행될 필요가 있다.
- 또한 치아카빙 실습의 모바일 심리스러닝 모형의 타당화 및 3D모델링 기술을 활용한 모바일 튜토리얼 방식의 치아카빙 실습지원도구의 효과 검증을 위한 현장 적용 등의 실증적 연구도 필요하다. 그 외에도 학습자의 공간지각력 등에 대한 개인적 특성과 학습과제의 처리 방식에 대한 인지적 특성에 따른 효과 등에 대한 규명으로도 발전시킬 필요가 있다.
- 마지막으로 본 연구 결과를 보다 의미 있게 현장에 활용하기 위해서는 교수 및 학습자에게 강의실 내 학습과 학습자의 실습과정이 연결되는 것임을 인지시키고, 자기주도적인 학습 문화 구축과 병행하여야 함을 제안하는 바이다.
- 본 연구를 기반으로 치의학 분야에 ICT를 활용하는 수업모형과 지원도구인 모바일 콘텐츠 개발 연구가 촉진되기를 기대한다. 치의학 분야는 학습내용이 방대하고, 실습영역이 많기 때문에 모바일 심리스 학습모델의 적용가능성이 높다.
- 학습자의 실습과정의 중간산출물에 대한 사진자료 저장 및 모델과의 비교를 해주는 시뮬레이션 프로그램, 그리고 질의 응답을 공유하는 학습공동체 기능을 추가 개발할 필요가 있다. 뿐만 아니라 그동안 진료과정에서 축적한 3D데이터를 활용한다면 다양한 치아형태 및 치아질병 현황에 대한 모델링 정보를 구축할 수 있어 치아형태 이해뿐만 아니라 질병의 진단 및 치료를 포함하는 시뮬레이션 형태로의 발전도 기대할 수 있을 것이다.
- 치의학 분야의 학습자의 특성과 복잡한 학습내용의 구조상 인터페이스를 간단하게 설계할 필요가 있다는 의견도 함께 제시되기도 하였다. 이러한 상반된 전문가의 관점은 사용성에 대한 후속 연구의 필요성을 제기한다. 따라서 향후 연구에서는 실제 사용자를 대상으로 학습과정을 관찰하고 사용성에 대한 인식을 조사하는 방식으로 효과를 분석하는 학습자 대상 사용성 평가가 진행될 필요가 있다.
- 치의학 분야는 학습내용이 방대하고, 실습영역이 많기 때문에 모바일 심리스 학습모델의 적용가능성이 높다. 학습자의 실습과정의 중간산출물에 대한 사진자료 저장 및 모델과의 비교를 해주는 시뮬레이션 프로그램, 그리고 질의 응답을 공유하는 학습공동체 기능을 추가 개발할 필요가 있다. 뿐만 아니라 그동안 진료과정에서 축적한 3D데이터를 활용한다면 다양한 치아형태 및 치아질병 현황에 대한 모델링 정보를 구축할 수 있어 치아형태 이해뿐만 아니라 질병의 진단 및 치료를 포함하는 시뮬레이션 형태로의 발전도 기대할 수 있을 것이다.
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