[논문]인지 심리적 모형을 기반으로 한 초등 수학 교육용 기능성게임 디자인 설계전략

최은영

doi:10.7230/koscas.2016.45.299

인지 심리적 모형을 기반으로 한 초등 수학 교육용 기능성게임 디자인 설계전략
Design Framework for Math Educational Serious game Based on Cognitive Psychology 원문보기

만화애니메이션 연구= Cartoon and animation studies, no.45, 2016년, pp.299 - 320

초록
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교육 패러다임의 변화에 따라 기능성게임을 이용한 교육방법에 대한 관심이 증가하고 있다. 하지만 교육용 기능성게임의 학습효과에 중점을 둔 결과 지향적 게임 디자인 설계는 게임의 재미적인 요소와 몰입감을 간과한 경우가 많으며, 지속적 학습참여와 같은 내재적 요인들을 반영하지 못했다. 교육용 기능성게임의 지속적인 사용 및 확장과 학습 효과를 높여주기 위하여 학습자의 학습 성향 및 인지확장에 대한 변화를 반영한 게임디자인 설계가 필요하다. 본 연구에서는 인지심리학 모형을 바탕으로 한 게임디자인 설계전략을 문헌 리뷰를 통하여 분석 및 제시하고자 한다. 이는 학습자 및 학습효과에 질적 양적측면에서 긍정적 영향을 미칠 것으로 판단된다.

Abstract ▼ AI-Helper

The interests of education methods using Serious games have been increasing recently. But resu,lt-oriented game design framework have not been reflected intrinsic motivation. To increase usage of educational serious game as resource, it is needed game design framework for providing the immersion and collaborative active learning that cognitive Psychologic theories recommend. By outlining the background of the serious game design framework and exemplifying its use, a constructive structure to examine purposed based games is introduced.

주제어

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문제 정의

본 연구는 초등 수학교육용기능성게임 디자인설계를 위하여 인지심리학적 접근에서 살펴보았다. 교육용 기능성게임은 교육과 재미를 동시에 제공하고 있어 그 활용도가 높은 반면 지금까지는 주로 외재적 학습효과에만 의존한 교육설계로 인하여 지속적 활용이 아쉬운 상황이다.
이에 본 연구에서는 게임에 대한 선호도가 높은 초등학생들을 대상으로 ICT의 특성이 반영된 인지정보처리이론과 학습자의 내재적 동기부여를 고려한 인지심리학적 요인을 접목한 수학 교육용기능성게임 디자인 프레임 워크전략을 제시하고자 한다. 이는 수학교과의 학습적 효과를 높이기 위한 디자인 설계전략 이외에 학생들이 수학을 대하는 태도, 일상생활과의 연계, 자기 주도적 사고, 지속적 학습활동에 대한 동기부여 등에 긍정적 영향을 끼칠 수 있는 디자인 설계전략을 포함하고 있다.

가설 설정

세 번째 디자인 설계 시 내용 구성의 계열성을 고려해야 한다. 계열성은 어떠한 순서와 크기로 학습내용을 제시하는 것이 논리적이고 학습자에게 재미를 줄 수 있는지, 인지적 갈등을 최소로 할 수 있는지에 대한 내용으로 인지 설계 시 기본이 되는 분야이다.

제안 방법

교육용 기능성게임은 교육과 재미를 동시에 제공하고 있어 그 활용도가 높은 반면 지금까지는 주로 외재적 학습효과에만 의존한 교육설계로 인하여 지속적 활용이 아쉬운 상황이다. 이를 위하여 교수학습이론 중 인지심리학 기반 인지정보처리를 바탕으로 교육용기능성게임 디자인 설계 시 중점을 주어야 하는 요소에 대하여 문헌조사를 통하여 그림 5와 같이 제시하였다. 각 단계에서는 교육학적 요구사항, 기술 테스트를 위한 발전단계, 지속적 발전을 위한 마지막 단계 등을 포함하고 있다.
이는 수학교과의 학습적 효과를 높이기 위한 디자인 설계전략 이외에 학생들이 수학을 대하는 태도, 일상생활과의 연계, 자기 주도적 사고, 지속적 학습활동에 대한 동기부여 등에 긍정적 영향을 끼칠 수 있는 디자인 설계전략을 포함하고 있다. 이를 위해 문헌고찰, 선행연구 등 다양한 연구 방법을 적용하여 내재적 동기를 강화시키는 디자인 프레임워크를 제시하고자 한다.
¹⁶⁾그러므로 게임디자인 전략 시 학습자가 게임을 하면서 게임 구성요소들을 통한 지각과 인지과정의 자극을 통해 최적의 경험에 해당되는 ‘재미’를 인지할 수 있도록 하는 것이 중요하다. 이에 인지심리학을 바탕으로 수학 교육용 게임을 설계하기 위해서 SGDA를 바탕으로 아래 그림 5와 같은 게임 디자인 프레임워크와 같은 설계전략을 제시한다.

성능/효과

다섯 번째, 그래픽과 같이 시청각적 작업은 사용자 수준에 따라 인터페이스를 적용할 수 있어야하며, 가능한 한 간결하고 명확하며, 흥미를 끌 수 있는 디자인이 제공되어야 한다. 시각이나 청각과 같은 지각과정을 자극하는 요소들은 자극이나 인지과정을 통해 재미를 느끼게 만들 수 있으며, 이러한 영상적 장치들은 감각기관으로 인식되어 장기 기억을 가능하게 한다.
학습자의 지속적인 학습 전략, 의욕, 참여 등에 영향을 미치는 것으로 나타나는 내재적 학습 동기는 학습이론에서 중요한 요인 중 하나로 특히 자기주도형 학습이 강조되고 있는 현 교육환경에서는 굉장히 중요한 영역이다. 또한 내재적 동기가 높은 학습자는 수업참여에 긍정적 영향을 미치며, 좀 더 적극적인 학습전략을 사용하여 학업 성취에도 긍정적 영향을 미친다고 나타났다.³⁾
Stodolosky et al은 초등학생 대상으로 수학교과에 부정적으로 느끼는 주요 원인을 설문한 결과 교과, 난이도로 인하여 실패할 두려움, 이로 이한 좌절감이 주요 원인이라고 밝혔다. 문제풀이 성공에 대한 불확신, 난이도에 대한 불확신, 자기 확신에 대한 불확신과 같은 자기 효능감이 수학교과에 대한 부정적인 감정에 주된 영향을 미치는 것으로 나타났다. 오히려 수학 내용 및 용어와 같은 학습 내용적 부분은 교과목 선호도에 미치는 영향력은 작았으며, 수학을 좋아하는 학생들 경우 주로 문제풀이를 어려워하지 않거나 쉽고 재미있다고 생각하는 학생들이 많은 부분을 차지한다고 밝혔다.
셋째, 동기유발효과가 높다. 게임 기반학습(Game based learning)의 특징을 가지고 있어 학습자들에게 단순 지식 습득을 통한 교육 확장이외에도 높은 학습동기 부여, 지식 적용, 피드백, 평가 등의 과정을 동시에 제공한다.
여섯 번째, 스토리텔링이 들어가 있지 않는 단순계산법 문제 풀기나 학습자들 수준에 비하여 어려운 용어 사용 등은 지양하며 용어의 통일성이 반영된 내용전개가 이루어져야한다. 연산단원의 경우 새로운 스테이지로 변환될 때마다 용어에 대한 개념적 정의가 정확히 이루어져야하며, 추론적 문제제시의 경우 과정의 단계가 강조되어 제시되어야한다.
첫 번째, 상호작용성이 높은 특징을 가지고 있다. 단순 반복 주입식으로 콘텐츠를 제공하는 것이 아니라, 제시되는 상황에 따라 학습자가 문제해결 방안을 수립하고 직접적인 학습자 반응을 실시간으로 반영이 가능하다.
수학적 개념에 대한 설명 시 텍스트 위주 설명이 아니라, 시각정보와 청각정보의 적절한 결합으로 학습 이해도를 높여줄 뿐만 아니라, 단편적 상황 정보제시가 아닌 스토리텔링 기법으로 상황과 관련시켜 정보를 제공할 수 있어 학습자가 정보를 효율적으로 기억할 수 있도록 한다. 특히 초등학생들일수록 단편적 정보 제공시 습득하는 양보다도 일상생활이나 본인과 관계가 깊어질수록 학습 이해가 높아지고 일상 상황의 문제를 제시할 경우 상황에 대한 인지와 흥미를 유발할 수 있어 문제풀이 결과와 학습효과가 높은 것으로 나타났다. 또한 저학년과 같이 읽기 능력이 떨어지거나 수준별 차이 범위가 넓은 학년인 경우 음성 또는 그래픽을 활용하면 쉽게 이해할 수 있으며 이해도 범위 차이를 줄여줄 수 있다.

후속연구

이에 교육용 기능성게임 디자인 설계 시 학습에 대한 ‘재미’와 ‘동기부여’, ‘자신감’이 우선적으로 제공될 수 있어야 한다. 게임디자인 프레임워크 시 학습자 성향과 특성을 바탕으로 각 단계에 반영될 경우, 학습자의 자기 효능감을 높여줄 뿐만 아니라 학습동기를 높여주게 되어 지속적인 학습과 수준별 단계별 학습을 가능할 것으로 기대한다.
이에 수학교육에서는 중도 포기자가 생기지 않도록 자기 효능감을 높일 수 있는 교육설계가 필요하며, 각각의 단계에서 수학적 컨셉을 이해하고 생활에 스스로 응용할 수 있는 통합적 사고를 할 수 있도록 안내하는 것이 중요하다. 또한 개념 및 이론의 이해를 시작으로 구체적인 단계로 내려가는 탑-다운(top-down)방식의 지금까지의 교육설계에서 특정한 수학내용을 모델로 삼고 이를 바탕으로 전체적인 구조를 밝혀나가는 바틈-업 (bottom- up) 방식이 주를 이루고 있는 정보처리이론을 학습 설계에 응용한다면 효과적인 학습효과를 만들어 낼 수 있을 것이다.
이에 추후 연구에서 프레임워크 모형을 적용하여 제작된 게임에 대한 실증적 분석이 요구된다. 또한 게임의 내재적 동기 강화, 지속적 사용, 자신감 회복 등의 요인들이 교육용 기능성게임 사용에 긍정적 영향을 미치는지에 대한 실증적 추가 검증을 통하여 확인해 볼 필요가 있다.
본 연구는 인지 심리적 모형을 기반으로 한 모형설계를 통하여 여러 가지 시사점을 제동해주고 있지만, 문헌리뷰를 통한 제안이라는 한계점을 가지고 있다. 이에 추후 연구에서 프레임워크 모형을 적용하여 제작된 게임에 대한 실증적 분석이 요구된다.
본 연구는 인지 심리적 모형을 기반으로 한 모형설계를 통하여 여러 가지 시사점을 제동해주고 있지만, 문헌리뷰를 통한 제안이라는 한계점을 가지고 있다. 이에 추후 연구에서 프레임워크 모형을 적용하여 제작된 게임에 대한 실증적 분석이 요구된다. 또한 게임의 내재적 동기 강화, 지속적 사용, 자신감 회복 등의 요인들이 교육용 기능성게임 사용에 긍정적 영향을 미치는지에 대한 실증적 추가 검증을 통하여 확인해 볼 필요가 있다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	지향적 디자인 설계의 장단점은 무엇인가?	하지만 기존 개발된 많은 교육용 기능성게임들은 주로 게임이 가지는 ‘재미’와 ‘흥미 유발’이라는 요인들보다는 ‘학습효과’에 목적을 두고 개발 되어졌으며, 학습자의 성향이나 만족도가 고려되기보다는 주로 단위시간당 학습량, 게임전후의 학습자 지식 변화등과 같은 ‘교육적 효과’의 결과 지향적 게임디자인 설계가 주를 이루었다. 이러한 결과 지향적 디자인 설계는 단기적으로 학습자의 성취감이나 만족감과 같은 외재적 요인에는 긍정적 영향을 미쳤지만, 장기적으로 학습자의 행동방향, 지속성 등에 영향을 미치는 내재적 요인에는 한계성을 보여, 지속적인 활용 및 교육용 기능성게임 활성화에 긍정적 영향을 미치지는 못하였다. 학습자의 지속적인 학습 전략, 의욕, 참여 등에 영향을 미치는 것으로 나타나는 내재적 학습 동기는 학습이론에서 중요한 요인 중 하나로 특히 자기주도형 학습이 강조되고 있는 현 교육환경에서는 굉장히 중요한 영역이다.
	게임디자인의 요소 중 하나인 목적은 어떻게 드러나는가?	기능성게임은 이러한 목적이 분명히 드러나는 특징을 가지고 있으며, 만약 학습자에게 목표가 분명히 전달되지 않을 경우 학습자는 집중하지 못하게 되면서 플로우 상태로 빠져 들 수 있으므로 명확한 목적과 의도를 제시하여 주어야 한다. 또한 목적은 디자인에 직접적으로 노출되기 보다는 디자인의 다양한 요소와 장치들을 통하여 드러나는 경우가 많다.
	인지 심리학의 구성요소는 무엇인가?	인지심리학은 인간의 외부적 반응보다는 내부 매커니즘에 따라 어떠한 과정을 거쳐서 정보를 처리하는지에 대한 과정이 주된 연구 분야로 학습과정의 개념화를 중요시하고, 교수설계 시 학습자 인지구조와 학습자 집단특성이 고려되어야한다는 점을 강조한다. 인지 심리학의 핵심적 구성요소는 내용과 구조(Architecture)를 담당하는 기억과 자동 정보처리(Automatic information)와 연합(Chunking)을 담당하는 정보처리로 나눌 수 있다.4)

참고문헌 (15)

한국콘텐츠진흥원, 기능성게임 현황 및 활성화방안 연구, 2013
김동식, Computer based instruction 설계, 개발의 논리, 원미사, 1996
권충훈, 멀티미디어 교수-학습콘텐츠의 인지심리학적 효과, 한국콘텐츠학회논문지, 제 5권 제 5호 (2005), pp.273-280

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김계원, 초등수학과 게임의 효과적인 접목을 위한 연구, 만화애니메이션연구,(2014), pp.393-411
김영환, 학습용 멀티미디어 디자인과 인지심리학, 한국심리학회, 제1권 (1998),pp.71-95
김청택, 인지과정에 대한 인지심리학 모형, 정보과학지,(2012), pp.19-25
박경미, 인지심리학적 정보처리이론의 관점에서 본 수학교육, 수학교육학연구, 제3권(1993), pp.117-126
이수연, 김재웅, 로제 카이의 놀이 유형에 근거한 유아용 한글 기능성 모바일 게임연구, 만화애니메이션 연구 (2014), pp.291-312
이춘호, 장규식, 김태용, 동기 부여 중심의 교육용 게임 설계, 한국컴퓨터 게임학회 논문지, 제21권, (2010),pp.47-56
조은순, 초등수학교의 게임형 콘텐츠 설계 및 개발사례, 한국콘텐츠학회,(2006),pp. 35-38
조은순, 김인숙, 중학교 수학교과의 온라인 게임형 콘텐츠 개발, 한국콘텐츠학회논문, 제7권 ,(2007), pp. 248-256
최동성, 김호영, 김진우, 인간의 인지 및 감성을 고려한 게임 디자인 전략, 경영정보학연구, 제10권, (2000), pp.291-312
Lyula Husain, Getting Serious about Math : Serious Game Design Framework & an Example of Math Educational Game, 2011
Konstatin Mitgutsch, Narda Alvarado, "A Serious Game Desing Assesment Framework", MIT, 2013
Stodolosky, S.S Salk,S &Glaessner, B. Student Views about learning Math, Social Studies, American Educational Research Journal 28(1), 1991

저자의 다른 논문 :

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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