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문제 정의
- 이에 따라 ‘우리 몸’ 단원에 대한 융합인재교육(STEAM)을 적용한 과학수업, 스토리텔링 활용 STEAM 프로그램 개발 등 다양한 시도가 있었다(박혜원과 신영준, 2012; 이명숙과 신영준, 2015). 이 연구에서는 증강현실에 익숙하지 않은 수업 현장을 고려하여 이해력과 흥미를 높일 수 있는 증강현실 콘텐츠를 개발하고, 개발된 콘텐츠를 시범 적용하여 교사와 학생들은 증 강현실 학습 콘텐츠를 어떻게 인식하는지를 살펴봄으로써 증강현실 콘텐츠의 현장 활용 가능성을 알아보고자 하였다.
- 증강현실은 학습자에게 다양한 학습 기회와 경험을 제공하고, 긍정적이고 적극적인 학습 분위기를 유도할 수 있는 장점이 있어 교육에 활용 가능성이 높은 분야이다. 이에 증강현실을 활용하여 5차시 분량의 학습 콘텐츠를 제작하고, 현장에 시범 적용하여 활용 가능성을 살펴보았다.
제안 방법
- 3D 오브젝트가 증강되면 학생은 증강된 오브젝트를 입체적으로 관찰할 수 있으며, 사방에서 둘러볼 수 있어 입체적인 구조의 장점을 활용하면서 학습할 수 있다. 3D 오브젝트를 관찰한 후 오브젝트를 누르면 기관에 해당하는 설명이 나타나고, 다시 설명을 누르면 다른 기관을 관찰할 수 있도록 구성하였다(Table 3 및 Table 4).
- 5차시의 증강현실 수업 콘텐츠로 수업을 진행한 A교사를 상대로 20분간 수업자 면담을 진행하였다. A교사는 증강현실을 연수에서 들어서 알고 있었지만 실제로 사용해 보는 것은 처음이었다.
- 증강현실 수업 콘텐츠를 사용한 수업의 인식에 대하여 정보를 얻고자 수업을 받은 학생 2명과 수업을 한 교사 1명을 대상으로 면담을 실시하였다. 면담 대상자는 5차시 수업을 모두 참석한 학생 중에서 자신의 경험과 생각에 대하여 자유롭게 이야기를 주고받는 형식으로 진행하였다. 수업진행자 면담은 수업을 모두 진행했던 담임교사를 대상으로 증강현실 수업의 활용 가능성에 대하여 20분간 진행하였다.
- 설문조사는 증강현실을 이용한 수업에 대한 학생들의 인식을 조사하기 위하여 선행연구의 설문조사(하윤희, 2008)를 변형하여 제작하였다. 각 문항은 5점 만점 리커트 척도이며, 매우 그렇다 5점, 전혀 아니다 1점으로 배점하였다.
- 설문지는 증강현실을 이 용한 수업의 효과와 참여도에 관하여 5문항, 앞으로 과학 수업에 활용가능성에 대한 의견 1문항이며, 증강현실을 이용한 수업에 대한 수업 참여자의 의견을 알아보기 위하여 좋았던 점과 어렵거나 아쉬웠던 점을 기술하는 서술형 2문항으로 구성되어 있 다(Table 1). 설문지는 개발된 증강현실 콘텐츠를 적용한 단원이 종료된 후 학생들에게 배포하여 응답토록 하였다.
- 각 문항은 5점 만점 리커트 척도이며, 매우 그렇다 5점, 전혀 아니다 1점으로 배점하였다. 설문지는 증강현실을 이 용한 수업의 효과와 참여도에 관하여 5문항, 앞으로 과학 수업에 활용가능성에 대한 의견 1문항이며, 증강현실을 이용한 수업에 대한 수업 참여자의 의견을 알아보기 위하여 좋았던 점과 어렵거나 아쉬웠던 점을 기술하는 서술형 2문항으로 구성되어 있 다(Table 1). 설문지는 개발된 증강현실 콘텐츠를 적용한 단원이 종료된 후 학생들에게 배포하여 응답토록 하였다.
- 면담 대상자는 5차시 수업을 모두 참석한 학생 중에서 자신의 경험과 생각에 대하여 자유롭게 이야기를 주고받는 형식으로 진행하였다. 수업진행자 면담은 수업을 모두 진행했던 담임교사를 대상으로 증강현실 수업의 활용 가능성에 대하여 20분간 진행하였다.
- 실험이 끝난 후 활발하고 적극적인 성격을 지니고 꼼꼼한 성격을 가진 과학에 흥미를 가진 남학생 2명과 증강현실의 수업 도입에 대한 구체적인 의견을 듣고자 면담을 실시하였다. 면담에 참가한 두 학생은 요즘 이슈가 되고 있는 포켓몬GO라는 게임으로 인해 증강현실을 들어보았지만 아직 증강현실을 체험해 본적은 없었다.
- 증강현실 학습콘텐츠 개발은 초등학교 5학년 과학교과서 내용 중 ‘우리 몸’단원을 대상으로 하였다. 이 단원은 총 11차시로 구성되어 있으며, 소화기관, 순환기관, 호흡기관, 배설기관, 감각기관 등 인체의 주요 기관에 대한 학습이 이루어지는 주요 5개 차시에 대하여 증강현실 콘텐츠로 구현하였다. 개발 과정은 Fig.
- 증강현실 학습 콘텐츠 구현은 뷰포리아 퀄컴에서 배포하는 증강현실 소프트웨어 개발 키트(SDK)인 QCAR(QualComm’s Augmented Reality)와 유니티 3D(Unity 3D) 프로그램을 사용하였다. 이미지 트래킹은 평면 이미지, 육면체, 원기둥을 실시간으로 인식하고 움직임을 트래킹할 수 있도록 뷰포리아의 QCAR을 사용하여 구현하였는데, 본 콘텐츠에서는 총 17개 오브젝트에서 증강현실이 구현되도록 마커로 사용될 이미지 17개를 뷰포리아 사이트에 등록하였으며, 등록이 완료된 마커를 Unity Editor용으로 다운로드해 Unity 3D에서 실행하였다.
- 증강현실 학습 콘텐츠는 ‘우리 몸’ 단원 11차시 중 ‘소화’, ‘순환’, ‘호흡’, ‘배설’, ‘감각’의 5개 차시를 대상으로 뷰포리아 퀄컴에서 배포하는 증강현실 소프트웨어 개발 키트(SDK)인 QCAR(QualComm’s Augmented Reality)과 유니티 3D(Unity 3D) 프로그램을 사용하여 총 17개 콘텐츠를 개발하였다. 증강 현실 학습 콘텐츠는 문자표(마커)를 태블릿 PC나 스마트폰으로 비추면 해당되는 기관이 증강되고, 이를 3D로 관찰할 수 있도록 제작하였으며, 증강된 기관을 누르면 기관에 대한 설명이 적힌 말풍선이 팝업되도록 구성하였다.
- 증강현실 수업 콘텐츠를 사용한 수업의 인식에 대하여 정보를 얻고자 수업을 받은 학생 2명과 수업을 한 교사 1명을 대상으로 면담을 실시하였다. 면담 대상자는 5차시 수업을 모두 참석한 학생 중에서 자신의 경험과 생각에 대하여 자유롭게 이야기를 주고받는 형식으로 진행하였다.
- 증강현실 콘텐츠의 효과 및 활용 가능성은 학습 기반이 갖추어진 춘천시 소재 S초등학교 1개 학급에 증강현실 콘텐츠를 시범적용한 후 학생과 교사를 대상으로 설문조사와 면담을 통하여 살펴보았다. 그 결과, 수업 내용에 대한 개념이해, 관찰, 흥미, 학습 참여도, 새로운 학습경험, 증강현실을 이용하여 수업을 진행하는 것 등에 대한 질문에서 74.
- 증강현실 학습 콘텐츠는 ‘우리 몸’ 단원 11차시 중 ‘소화’, ‘순환’, ‘호흡’, ‘배설’, ‘감각’의 5개 차시를 대상으로 뷰포리아 퀄컴에서 배포하는 증강현실 소프트웨어 개발 키트(SDK)인 QCAR(QualComm’s Augmented Reality)과 유니티 3D(Unity 3D) 프로그램을 사용하여 총 17개 콘텐츠를 개발하였다.
- ‘우리 몸’ 단원의 내용 중 소화기관, 순환기관, 호흡기관, 배설기관, 감각기관 등 인체의 주요 기관에 대한 학습이 이루어지는 주요 5개 차시에 대하여 증강현실 콘텐츠로 구현하였다(Table 2). 콘텐츠는 차시별 학습 내용에 따라 증강현실로 안드로이드 태블릿 PC나 스마트폰을 이용해 관찰할 수 있도록 제작하였다.
대상 데이터
- 개발된 각 기관별 증강현실 콘텐츠는 소화기관 6개, 순환기관 3개, 호흡기관 4개, 배설기관 3개, 감각기관 1개 등 총 17개이며, 모든 콘텐츠는 설명글인 말풍선이 포함되어 있다. 각 기관별 콘텐츠의 세부 내용은 Table 5와 같다.
- 1과 같으며, 각 차시는 3차시, 4차시, 5차시, 6차시, 7차시이다. 개발이 완료된 증강현실 콘텐츠는 강원도 C시에 소재한 S초등학교 5학년 1개 학급을 대상으로 2016년에 시범 적용하였다. 연구에 참여한 학생은 24명이며, 남학생과 여학생은 각각 12명이었다
- 마커는 17개 모두 5 mm × 5 mm 사이즈로 제작하였으며, 각 기관별로 색을 다르게 하여 쉽게 알아 볼 수 있도록 제작했다.
- 개발이 완료된 증강현실 콘텐츠는 강원도 C시에 소재한 S초등학교 5학년 1개 학급을 대상으로 2016년에 시범 적용하였다. 연구에 참여한 학생은 24명이며, 남학생과 여학생은 각각 12명이었다
- 증강현실 학습콘텐츠 개발은 초등학교 5학년 과학교과서 내용 중 ‘우리 몸’단원을 대상으로 하였다.
이론/모형
- 소화기관은 6개의 남색(R: 6, G:12, U:38) 마커, 순환기관은 3개의 빨강색(R: 254, G:0, U:0) 마커, 호흡기관은 4개의 연두색(R:32, G:235, U:29) 마커, 배설기관은 3개의 노란색(R:223, G:210, U:44) 마커, 감각기관은 1개의 하늘색(R:74, G:239, U:235) 마커로 이루어진다. 증강 오브젝트의 제어와 애니메이션, 어플리케이션 제작은 Unity 3D를 사용하여 구현하였다. 개발된 수업 콘텐츠는 연구자와 교육전문가 2인이 내용을 검토한 후 보완하여 최종 완성하였다.
- 증강현실 학습 콘텐츠 구현은 뷰포리아 퀄컴에서 배포하는 증강현실 소프트웨어 개발 키트(SDK)인 QCAR(QualComm’s Augmented Reality)와 유니티 3D(Unity 3D) 프로그램을 사용하였다.
성능/효과
- 04로 나타나 긍정적으로 평가하였다. 각 항목별로 보면 증강현실을 이용한 수업이 개념 이해에 도움이 되었다고 응답한 비율이 4.04이었고, 증강현실을 이용한 수업 시 자신의 수업 참여도는 어떠했는지에 대하여는 3.83으로 비교적 낮게 나타났다. 반면, 증강현실을 이용한 수업 시 수업에 대한 흥미정도는 4.
- 증강 오브젝트의 제어와 애니메이션, 어플리케이션 제작은 Unity 3D를 사용하여 구현하였다. 개발된 수업 콘텐츠는 연구자와 교육전문가 2인이 내용을 검토한 후 보완하여 최종 완성하였다.
- 개발한 증강현실 수업자료를 수업에 이용하는 것에 대한 학생들의 인식을 조사한 결과, 매우 긍정적인 학생이 32.5%, 긍정적인 학생이 41.7%로, 74.2%의 학생들이 증강현실 콘텐츠의 수업 활용에 대하여 긍정적으로 생각하는 것으로 나타났다. 세부항목 중 증강현실을 이용한 수업의 효과와 참여도에서는 74.
- 증강현실 콘텐츠의 효과 및 활용 가능성은 학습 기반이 갖추어진 춘천시 소재 S초등학교 1개 학급에 증강현실 콘텐츠를 시범적용한 후 학생과 교사를 대상으로 설문조사와 면담을 통하여 살펴보았다. 그 결과, 수업 내용에 대한 개념이해, 관찰, 흥미, 학습 참여도, 새로운 학습경험, 증강현실을 이용하여 수업을 진행하는 것 등에 대한 질문에서 74.18 %의 학생들이 긍정적으로 답변하였다. 또한 학생과 교사와의 면담에서도 증강현실 콘텐츠 사용과 적용에 긍정적인 반응으로 답변하여 매체의 특성과 부합된 증강현실 콘텐츠가 지속적으로 개발될 필요성이 있음을 확인할 수 있었다.
- 개발 추천 과목과 내용으로는 사회과목의 역사, 과학과목의 우주, 수학과목의 도형 등 다양하였다. 보완사항으로는 하나의 마커를 통해 여러 개 또는 다양한 효과를 증강시킬 수 있는 콘텐츠를 개발 필요성과 증강 현실 매체의 특징을 잘 부각하기 위한 태블릿 PC의 성능 등 증강현실 수업 콘텐츠를 사용할 수 있는 여건 조성이 있었다.
- 2%의 학생들이 증강현실 콘텐츠의 수업 활용에 대하여 긍정적으로 생각하는 것으로 나타났다. 세부항목 중 증강현실을 이용한 수업의 효과와 참여도에서는 74.0%의 학생들이 증강현실을 이용한 수업이 도움이 되는 것으로 답하였고, 앞으로의 과학 수업에 대한 생각에서는 75.0%의 학생이 앞으로 과학 수업 시 증강현실을 이용한 수업을 실시하는 것에 긍정 적으로 답하였다(Fig. 2)
- 증강현실을 이용한 수업의 효과와 참여도에 대한 학생들의 생각은 평균 4.04로 나타나 긍정적으로 평가하였다. 각 항목별로 보면 증강현실을 이용한 수업이 개념 이해에 도움이 되었다고 응답한 비율이 4.
- 증강현실을 이용한 수업이 평소의 수업과 어떤 면에서 차이를 보였는지에 대하여 28.6%가 더 쉽게 이해할 수 있었다고 대답하였고, 28.6%의 학생들은 스스로 조작할 수 있는 점이 좋다고 대답하였다. 23.
후속연구
- 하지만 여선민(2009)의 연구에서는 증강 현실 기반 콘텐츠를 활용한 집단은 전통적 집단에 비해 언어적 능동성의 측면에서는 참여도가 높게 나타났으나, 행동적 능동성의 측면에서는 횟수는 높지만 통계적으로 유의미하지는 않은 것으로 나타났다. 도형영역에 증강현실을 적용했던 이상윤과 김갑수(2012)의 연구에서도 수업 만족도와 학업 성취도가 높게 나타난 바 있어 증강현실을 이용한 수업의 수업 참여도 효과성에 대한 측면에서는 더 추가적인 연구가 필요하다는 것을 알 수 있다.
- 18 %의 학생들이 긍정적으로 답변하였다. 또한 학생과 교사와의 면담에서도 증강현실 콘텐츠 사용과 적용에 긍정적인 반응으로 답변하여 매체의 특성과 부합된 증강현실 콘텐츠가 지속적으로 개발될 필요성이 있음을 확인할 수 있었다. 개발 추천 과목과 내용으로는 사회과목의 역사, 과학과목의 우주, 수학과목의 도형 등 다양하였다.
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