본 연구의 목적은 치의학 임상실습 장면에서 활용이 가능한 가상현실 기반의 치아발치 교육콘텐츠를 개발하는 것이다. 이러한 목적을 달성하기 위해 '학습내용 분석-설계모형 도출-개발-타당도 검증-수정 및 콘텐츠 완성'의 단계를 거쳐 치아발치 실습용 교육콘텐츠를 개발하였다. 연구결과, 3D모델링을 적용하여 환자의 안면해부학적 모델을 구축하고, 치아발치 수술과정 시나리오를 바탕으로 가상현실 기술을 적용한 단계별 수술장면을 에니메이션으로 구축하였다. 개발된 콘텐츠에 대한 전문가 평가를 실시하였으며, 인터페이스 타당도(M: 4.81, SD: 0.72)와 내용타당도(M:4.66, SD: 0.71)를 검증한 결과 타당하게 설계된 것으로 분석되었다. 따라서 개발된 치아발치 실습용 교육콘텐츠는 치의학 전공생의 임상수행 능력을 향상시키는데 적절한 도구로 판단된다. 본 연구를 토대로 의료 분야의 다양한 실습장면을 지원할 수 있는 가상현실 기술 기반의 교육용 콘텐츠 개발 연구가 활성화되기를 기대한다.
본 연구의 목적은 치의학 임상실습 장면에서 활용이 가능한 가상현실 기반의 치아발치 교육콘텐츠를 개발하는 것이다. 이러한 목적을 달성하기 위해 '학습내용 분석-설계모형 도출-개발-타당도 검증-수정 및 콘텐츠 완성'의 단계를 거쳐 치아발치 실습용 교육콘텐츠를 개발하였다. 연구결과, 3D모델링을 적용하여 환자의 안면해부학적 모델을 구축하고, 치아발치 수술과정 시나리오를 바탕으로 가상현실 기술을 적용한 단계별 수술장면을 에니메이션으로 구축하였다. 개발된 콘텐츠에 대한 전문가 평가를 실시하였으며, 인터페이스 타당도(M: 4.81, SD: 0.72)와 내용타당도(M:4.66, SD: 0.71)를 검증한 결과 타당하게 설계된 것으로 분석되었다. 따라서 개발된 치아발치 실습용 교육콘텐츠는 치의학 전공생의 임상수행 능력을 향상시키는데 적절한 도구로 판단된다. 본 연구를 토대로 의료 분야의 다양한 실습장면을 지원할 수 있는 가상현실 기술 기반의 교육용 콘텐츠 개발 연구가 활성화되기를 기대한다.
The purpose of this study was to present a educational content developed for training of dental extraction skill in a virtual environment. The development of the content consists of five steps: learning content analysis, draw a design model, development, test of validity, rectification and complete ...
The purpose of this study was to present a educational content developed for training of dental extraction skill in a virtual environment. The development of the content consists of five steps: learning content analysis, draw a design model, development, test of validity, rectification and complete of the content. We developed the virtual reality (VR) simulator with producing an animation of surgical stages on the 3D models of human face for simulating dental extraction procedure. The results of validity tests for the content were mean 4.81 (SD, 0.72) for interface validity and mean 4.66 (SD, 0.71) for content validity, which represents strong evidence for the validity of the content. The data of the study indicates that the educational content developed for training of dental extraction skill using VR technology can be suitable to improve surgical skill of dental extraction in clinical field. We expect that further development of the education contents based on the VR technology to improve various surgical skills in clinical field will be addressed in the future.
The purpose of this study was to present a educational content developed for training of dental extraction skill in a virtual environment. The development of the content consists of five steps: learning content analysis, draw a design model, development, test of validity, rectification and complete of the content. We developed the virtual reality (VR) simulator with producing an animation of surgical stages on the 3D models of human face for simulating dental extraction procedure. The results of validity tests for the content were mean 4.81 (SD, 0.72) for interface validity and mean 4.66 (SD, 0.71) for content validity, which represents strong evidence for the validity of the content. The data of the study indicates that the educational content developed for training of dental extraction skill using VR technology can be suitable to improve surgical skill of dental extraction in clinical field. We expect that further development of the education contents based on the VR technology to improve various surgical skills in clinical field will be addressed in the future.
* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.
문제 정의
이연구들은 기존의 임상장면의 한계점을 극복하기 위한대안으로 가상현실 기술을 활용한 교육콘텐츠를 개발하여 학습자의 임상수행능력 향상에 기여했다는데 의의가 있다. 그러나 광범위한 치의학 교육내용을 고려하고 치아발치 실습에 치의학 전공생이 겪고 있는 임상실습의 한계점을 극복하는 하나의 대안으로 치아발치 수기훈련을 위한 교육콘텐츠를 개발하고자 한다.
따라서 본 연구의 목적은 치의학 학생들의 치아 발치수술과정을 이해하고 임상수행 능력을 향상시키기 위하여 가상현실 기술을 적용한 치아발치 실습용 콘텐츠를 개발하는 것이다.
상대적으로 임상실습 장면에 활용이 가능한 교육콘텐츠개발의 필요성은 여전히 필요한 실정이다. 따라서 이 연구는 임상실습 장면의 어려움을 극복할 수 있는 교수학습방법의 대안으로 가상현실을 적용한 임상실습 교육콘텐츠를 개발하고자 한다.
본 연구는 치아발치 실습교육을 위한 VR기반의 교육용 콘텐츠를 개발하고 사용성 평가를 통해 타당도 검증을 하였다. 연구결과, VR기반의 치아발치 교육용 콘텐츠는 술전과정-수술과정-수술후 과정으로 제작하였으며, 수술과정은 실제 환자의 수술과정 촬영본을 바탕으로 시나리오를 작성하였다.
이 연구는 가상현실 기술을 활용한 치아발치 실습지원 도구를 개발하는 것이다. 이를 위하여 가상현실 기반의 치아발치 수기훈련을 위한 교육콘텐츠를 개발하고 전문가 협의회를 통해 타당성을 검증하였다.
또한, 치아발치 전체 수술과정에 대해 가상현실로 수술환경을 제작하고 HMD &모션컨트롤러 기반의 인터렉션 기초 동작을 구현하여 에니메이션을 구동할 수 있도록 하였다. 이 연구는 치의학 교육에서 치아발치 실습교육의 한계점을 극복할 수 있는 가상수술 환경을 구축하여 교수자와 학습자의 필요에 따라 교육 및 학습이 가능하다는 측면에서 의의를 갖는다. 또한 전반적인 치아발치 수술에 관한 학습과정을 연결하는 교육콘텐츠로 수술전-수술과정-수술후 과정에 요구되어 지는 치아발치 관련 지식습득과 실습이 연계되는 교육콘텐츠를 개발하고 타당성을 검증하였다는데 의의를 지닌다.
치아발치 전체 수술과정(구강내외 소독~지혈 및 봉합)에 대해 가상현실로 수술환경을 제작하였다. 치과수술 특성상 입안에서 이루어지는 수술을 참관하는데 불편함을 겪을 수 있는데 가상현실 에니메이션으로 구축하여 학습자가 원하는 방향에서 수술장면의 관찰이 가능하도록 하였다.
제안 방법
1차 타당성평가 결과 ‘학습자 기초에 따른 매체 선정의 가능성’, ‘학습자 특성과 수준에 맞는 옵션 선택가능성’, ‘평가방법의 제시 및 활용여부’, ‘학습목표, 내용, 평가의 유기적 연결성’의 항목에서 평균 3점미만으로 다소 낮은 것으로 이러한 부분을 수정·보완하였다.
문성용, 최봉두, 문영래[4]는 실제 환자 모델을 바탕으로 가상현실 기반의 수술환경을 제작하는 방법을 고찰하고 치과 임플란트 수술 술기를 배울 수 있는 가상현실을 활용한 수술 모델에 대한 평가를 실시하였다. 3D모델링을 통해 해부학적 구조물을 표현하고 Unity3D를 활용해 단계별 시나리오를 게임으로 구성하였다. 단계별로 중요한 수술 과정의 효과적인 습들을 위해 HMD(Head Mount Display) 및 Leap motion과 연동하여 수술행위를 재현해볼 수 있게 구현하였다.
3D해부학 모델과 시나리오를 바탕으로 가상현실을제작하기 위해 Entaniya 220°각도를 갖춘 3개의 GoPro Hero5 Black(4K, 30fps) 카메라를 사용하여 360° VR형식으로 환자 및 치과위생사를 포함한 전체 진료실을 촬영하였다.
설계모형을 도출하기 위하여 분석단계의 자료를 토대로 치아발치과정에 대한 시나리오를 작성하였다. 개발단계는 환자의 안면해부학적 모델을 구축하기 위해 3D 모델링를 하였으며, 설계한 교육 콘텐츠를 가상현실 기술을 적용한 에니메이션을 구현하였다. 3D 모델링을 적용하여 안면 해부학적 모델을 구축하기 및 에니메이션 구현을 위해 Autodesk 3Ds Max(2017)과 Autodesk Mudbox(2017)를 활용하여 모델링하였다.
교수설계영역의 타당성은 ‘교수설계 전략’, ‘학습자주도성’, ‘이해가능성’, ‘평가’와 관련된 항목을 평가하였다.
3D해부학 모델과 시나리오를 바탕으로 가상현실을제작하기 위해 Entaniya 220°각도를 갖춘 3개의 GoPro Hero5 Black(4K, 30fps) 카메라를 사용하여 360° VR형식으로 환자 및 치과위생사를 포함한 전체 진료실을 촬영하였다. 구강 내 근접 촬영 이미지를 획득위하여 3D카메라(4096*2160,30fps)를 사용하였으며, VR이미징 단점을 보완하기 위해 3D카메라를 술자의 머리에 장착하여 입체영상을 시청자 시선과 같은 방향으로 획득하였다. 촬영한 영상데이터는 KOLOR사의 Autopano Giga/VideoPro Tool을 사용하여 인코딩작업 및 영상편집을 하였다.
내용타당도와 인터페이스 타당도는 5점 리커트 척도로 ‘매우 그렇지 않다’부터 ‘매우 타당하다’로 전문가의 판단을 통해서 평가하였다 1차 평가 결과 평균값이 3점미만(매우 그렇지 않다~그렇지 않다)으로 낮은 타당도를 보인다고 평가한 문항과 개방형 질문을 통해 수합한 전문가 의견을 반영하여 수정·보완하는 절차를 거쳤다.
내용타당도의 항목은 내용 분석의 충실성, 교수전략의 타당성, 교육적 유용성 및 활용성의 타당성을 기준으로 분석하였다. 1차 평가 결과 ‘그림, 표, 에니메이션과 학습내용의 적절성’, ‘수술 술기 교육도구의 유용성’, ‘교수학습의 효과성’, ‘학습내용의 최신정보의 포함여구’, ‘VR영상의전문성’, ‘VR영상의 현실성’ 문항의 평균이 3점미만으로 다소 낮은 것으로 나타나 이와 관련된 사항을 수정·보완하는 절차를 거쳤다.
3D모델링을 통해 해부학적 구조물을 표현하고 Unity3D를 활용해 단계별 시나리오를 게임으로 구성하였다. 단계별로 중요한 수술 과정의 효과적인 습들을 위해 HMD(Head Mount Display) 및 Leap motion과 연동하여 수술행위를 재현해볼 수 있게 구현하였다.
또한 HMD & 모션컨트롤러 기반의 인터렉션 기초 동작을 구연하여 에니메이션을 구동할 수 있도록 하였다.
3D 모델링을 적용하여 안면 해부학적 모델을 구축하기 및 에니메이션 구현을 위해 Autodesk 3Ds Max(2017)과 Autodesk Mudbox(2017)를 활용하여 모델링하였다. 또한 실사 기반 텍스처와 쉐이더를 적용하여 Realistic 렌더링 기법을 적용하였고, 3D엔진에 고품질 텍스처 처리를 위해 Renderto Texture 기술로 최적의 폴린곤 상태를 생성하여 제작하였다. 마지막으로 개발된 콘텐츠의 타당도 검증을 실시하고 이를 토대로 수정·보완 절차를 개발단계를 마무리 하였다.
또한, ‘텍스트의 경우 이미지에 비해 해상도가 낮은 문제’, ‘동영상과 에니메이션의 공간의 일치성 고려’, ‘학습목표와 VR 에니메이션 학습자료의 구연 가능성’ 등의 전문가 의견을 고려하여 수정·보완하는 절차를 거쳤다.
또한, ‘환자가 말하는 내용을 차트가 아닌 말풍선이나 음성추가 등을 고려하여 내용 전달력 향상’, ‘가시성 확보를 통한 텍스트의 크기 수정’, ‘control 버튼의 시각적 요소 점검’, 등의 전문가 의견을 반영하여 수정·보완하였다.
1차 평가 결과 ‘그림, 표, 에니메이션과 학습내용의 적절성’, ‘수술 술기 교육도구의 유용성’, ‘교수학습의 효과성’, ‘학습내용의 최신정보의 포함여구’, ‘VR영상의전문성’, ‘VR영상의 현실성’ 문항의 평균이 3점미만으로 다소 낮은 것으로 나타나 이와 관련된 사항을 수정·보완하는 절차를 거쳤다. 또한, 발치와 관련된 VR에니메이션 제작에서 골삭제 부위, 치아 분할 부위에 대한정교성 부족, 발치과정 이후 환자의 위치의 부적절성, 임상동영상과 VR에니메이션의 치아 종류의 불일치 등의 전문가 의견을 반영하여 수정하였다. 2차 평가 결과내용타당도의 평균은 4.
또한, 치아발치 전체 수술과정에 대해 가상현실로 수술환경을 제작하고 HMD &모션컨트롤러 기반의 인터렉션 기초 동작을 구현하여 에니메이션을 구동할 수 있도록 하였다.
마지막으로 개발된 콘텐츠의 타당도 검증을 실시하고 이를 토대로 수정·보완 절차를 개발단계를 마무리 하였다.
분석단계에서는 가상현실 및 3D모델링 적용을 위한 문헌연구, 치의학 교육 및 실습의 사례분석, ‘구강악안면성형외과학 실습’ 담당교수의 실제 수업운영 사례 분석 및 인터뷰, 학생대상의 실습지원 요구도 파악을 위한인터뷰 및 개방형 설문 등을 실시하였다.
분석단계에서는 가상현실 및 3D모델링 적용을 위한 문헌연구, 치의학 교육 및 실습의 사례분석, ‘구강악안면성형외과학 실습’ 담당교수의 실제 수업운영 사례 분석 및 인터뷰, 학생대상의 실습지원 요구도 파악을 위한인터뷰 및 개방형 설문 등을 실시하였다. 설계모형을 도출하기 위하여 분석단계의 자료를 토대로 치아발치과정에 대한 시나리오를 작성하였다. 개발단계는 환자의 안면해부학적 모델을 구축하기 위해 3D 모델링를 하였으며, 설계한 교육 콘텐츠를 가상현실 기술을 적용한 에니메이션을 구현하였다.
치아발치 수술전, 수술과정, 수술후 과정 모두를 포함한 각 단계에 시나리오를 제작하였다. 수술과정은 실제 환자의 수술과정을 비디오로 촬영하고 이에 대한 각 단계별 주요 술기를 시나리오로 제작하였으며 수술과정을 단계별로 구분하고 단계별 중요한 술기, 주의해야 할 점, 사용도구 등의 정확성 등의 전문성을 확보하기 위해 수술을 집도한 의사가 시나리오를 작성하였다.
실제 수술과 동일하게 구현하기 위해 치아 발치 자료조사가 이루어졌으며, 자료조사를 통해 환자의 안면 해부학 및 수술환경 등을 3D로 모델링 하였다. 환자의 안면 해부학 3D 모델링은 인물묘사가 뛰어난 Mudbox(Autodesk.
본 연구는 치아발치 실습교육을 위한 VR기반의 교육용 콘텐츠를 개발하고 사용성 평가를 통해 타당도 검증을 하였다. 연구결과, VR기반의 치아발치 교육용 콘텐츠는 술전과정-수술과정-수술후 과정으로 제작하였으며, 수술과정은 실제 환자의 수술과정 촬영본을 바탕으로 시나리오를 작성하였다. 또한, 치아발치 전체 수술과정에 대해 가상현실로 수술환경을 제작하고 HMD &모션컨트롤러 기반의 인터렉션 기초 동작을 구현하여 에니메이션을 구동할 수 있도록 하였다.
박형욱, 김명수, 박형준[5]은 식립보조도구를 이용한 치아 임플란트 시술 시뮬레이션을 위한 3D 가상환경구축 방안을 수립하기 위하여 햅틱 장치를 가상환경에 도입하였으며, 치아 임플란트 시술용 식립 보조도구를 제작할 수 있는 체계적인 방안을 제시하였다. 의료영상으로부터 턱뼈, 치아, 신경관 3D 모델을 획득하고 치아임플란트 3D모델을 획득하였으며, 3D모델을 이용한 식립 보조 도구 정보 생성과 시술 정보에 대한 시각화 시스템, 감각형 인터페이스 장치인 햅틱 장치의 적용 방안에 대해 제시하였다. 또한 시스템 내용의 적절성, 사용성 평가 결과 임플란트 교육 환경에 비하여 가상환경 시뮬레이션 시스템에서 더 좋은 점수를 얻은 반면, 드릴의 위치 파악과 임플란트 시술에 관한 정보제공 여부에 대한 질의에 대해서는 가상시뮬레이션 시스템이 더 낮은 점수를 보여 보다 자연스럽고 용이한 감각형 인터페이스 장치 조작 방안에 대한 개발이 요구된다고 제안하고 있다.
이 연구는 가상현실 기술을 활용한 치아발치 실습지원 도구를 개발하는 것이다. 이를 위하여 가상현실 기반의 치아발치 수기훈련을 위한 교육콘텐츠를 개발하고 전문가 협의회를 통해 타당성을 검증하였다.
인터페이스 타당도는 ‘내용제시의 적절성’, ‘내용구성의 타당성’, ‘교수설계 영역의 타당성’ 3가지 영역에 대한 타당도를 평가하였다.
인터페이스의 타당도 평가지는 교육용 웹 사이트 평가 준거도구[23][24], 어포던스를 고려한 모바일 증강현실 설문지[25]를 참고하여 VR적용한 교육콘텐츠 개발연구에 적합하게 수정·보완하여 개발하였다.
수술 후 과정은 1) 주의사항 고지, 2) 약처방, 3) 예약 및 귀가 3단계로 이루어져 있다. 치아발치 수술전, 수술과정, 수술후 과정 모두를 포함한 각 단계에 시나리오를 제작하였다. 수술과정은 실제 환자의 수술과정을 비디오로 촬영하고 이에 대한 각 단계별 주요 술기를 시나리오로 제작하였으며 수술과정을 단계별로 구분하고 단계별 중요한 술기, 주의해야 할 점, 사용도구 등의 정확성 등의 전문성을 확보하기 위해 수술을 집도한 의사가 시나리오를 작성하였다.
치아발치 전체 수술과정(구강내외 소독~지혈 및 봉합)에 대해 가상현실로 수술환경을 제작하였다. 치과수술 특성상 입안에서 이루어지는 수술을 참관하는데 불편함을 겪을 수 있는데 가상현실 에니메이션으로 구축하여 학습자가 원하는 방향에서 수술장면의 관찰이 가능하도록 하였다.
타당도 검증을 위하여 치의학 전공자 3명과 교육학전공자 5명을 전문가 협의회로 구성하고 프로그램에 대한 평가를 실시하였다. 전문가 협의회는 총 3차 이루어 졌으며 내용 및 인터페이스에 대한 전문가의 의견을 반영하여 수정·보완하는 절차를 통해 콘텐츠를 완성하였다.
환자의 안면 해부학 3D 모델링은 인물묘사가 뛰어난 Mudbox(Autodesk. USA. 2017) 프로그램을 사용하였으며, 구조 및 디자인을 정밀하게 할 수 있는 3Ds Max(Autodesk. USA. 2017) 프로그램을 이용하여 수술실환경 및 수술 도구를 실제 동일하게 구현하였다.
대상 데이터
전문가 협의회는 총 3차 이루어 졌으며 내용 및 인터페이스에 대한 전문가의 의견을 반영하여 수정·보완하는 절차를 통해 콘텐츠를 완성하였다. 내용타당도는 치의학 교수 3인과 인터페이스 타당도 검토는 교육공학 전공 교수 및 3D, VR 콘텐츠 제작 전문가 총 5명을 대상으로 실시하였다.
구강 내 근접 촬영 이미지를 획득위하여 3D카메라(4096*2160,30fps)를 사용하였으며, VR이미징 단점을 보완하기 위해 3D카메라를 술자의 머리에 장착하여 입체영상을 시청자 시선과 같은 방향으로 획득하였다. 촬영한 영상데이터는 KOLOR사의 Autopano Giga/VideoPro Tool을 사용하여 인코딩작업 및 영상편집을 하였다.
이론/모형
개발단계는 환자의 안면해부학적 모델을 구축하기 위해 3D 모델링를 하였으며, 설계한 교육 콘텐츠를 가상현실 기술을 적용한 에니메이션을 구현하였다. 3D 모델링을 적용하여 안면 해부학적 모델을 구축하기 및 에니메이션 구현을 위해 Autodesk 3Ds Max(2017)과 Autodesk Mudbox(2017)를 활용하여 모델링하였다. 또한 실사 기반 텍스처와 쉐이더를 적용하여 Realistic 렌더링 기법을 적용하였고, 3D엔진에 고품질 텍스처 처리를 위해 Renderto Texture 기술로 최적의 폴린곤 상태를 생성하여 제작하였다.
이들은 햅틱장치와 동영상을 사용하여 치아 preparation절차를 가상현실 시뮬레이터를 적용하여 시뮬레이션하였다. 또한, 시뮬레이터의 다양한 정보를 수집하여 결합하는 Markov모형(HMMs)를 사용하여 프로그램의 수행을 평가하였다. 연구결과, 치과의사는 햅틱과 그래픽수준이 적절하다고 평가하였으며, HMMs를 사용하여 프로그램의 수행을 평가한 결과 정확성이 100%로 높은 것으로 나타났다.
성능/효과
1차 평가 결과 ‘그림, 표, 에니메이션과 학습내용의 적절성’, ‘수술 술기 교육도구의 유용성’, ‘교수학습의 효과성’, ‘학습내용의 최신정보의 포함여구’, ‘VR영상의전문성’, ‘VR영상의 현실성’ 문항의 평균이 3점미만으로 다소 낮은 것으로 나타나 이와 관련된 사항을 수정·보완하는 절차를 거쳤다.
1차 평가결과 ‘학습진행을 위한 도움말의 적절성’, ‘학습목표에 적합한 핵심적인 학습내용 선정여부’ 항목이 평균 3점미만으로 다소 낮은 것으로 나타났으며, ‘학습진행을 위한 도움말의 적절성’, ‘의료영상의 움직임의 선명도’, ‘의료영상의 수술기구 및 부위의 선명도’ 등의 항목은 다른 항목보다 상대적으로 낮은 평균값을 보여 이들 항목을 수정·보완하였다.
또한, ‘텍스트의 경우 이미지에 비해 해상도가 낮은 문제’, ‘동영상과 에니메이션의 공간의 일치성 고려’, ‘학습목표와 VR 에니메이션 학습자료의 구연 가능성’ 등의 전문가 의견을 고려하여 수정·보완하는 절차를 거쳤다. 2차 타당도 평가 결과 내용구성의 타당성 항목의 평균이 4.57~5.00으로 학습내용에 대한 안내가 적절하게 이루어지고 있으며, 학습내용에 집중할 수 있도록 단순하고 매력성을 지니는 내용으로 구성되어 있음을 알 수 있다. 또한, 의료영상 및 에니메이션 구현이 정확성을 지니고 학습목표에 적합한 핵심적인 학습내용이 선정되어 사용자에게 적합한 것으로 여겨진다.
또한, 제시되는 내용의 난이도 및 형태와 VR에니메이션구현의 적합성‘, ’학습모듈 및 화면 간 이동의 편리성‘, ’기능별 조작버튼의 차별성을 지니도록 구성‘ 등의 전문가 의견을 수렴하여 수정·보완절차를 거쳤다. 2차 타당성 평가 결과 모든 항목이 4.29~4.86으로 대체로 타당하게 설계된 것으로 분석되었다. 그러나 학습자특성과 수준에 맞는 옵션 선택가능성, 학습정도의 평가 및 활용과 관련된 부분이 다른 항목에 비하여 상대적으로 낮은 평균값으로 나타났다.
2차 평가 결과내용타당도의 평균은 4.25~5점으로 치아발치 절차에 대한 설명이 오류 없이 잘 제시된 것으로 분석되었으며, 치아발치 과정에 대한 교수·실습방식이 적절하며 교육적으로 유용성과 활용성이 높은 것으로 분석되었다.
또한, ‘환자가 말하는 내용을 차트가 아닌 말풍선이나 음성추가 등을 고려하여 내용 전달력 향상’, ‘가시성 확보를 통한 텍스트의 크기 수정’, ‘control 버튼의 시각적 요소 점검’, 등의 전문가 의견을 반영하여 수정·보완하였다. 2차 평가의 결과 인터페이스의 편의성, 심미성, 멀티미디어의 적절성과 관련된 항목의 평균이4.57~5.00점으로 가상현실의 내용의 제시가 학습자가 작동하기 용이하고 적절한 매체를 이용하여 내용이 제시되었다고 분석되었다.
86으로 대체로 타당하게 설계된 것으로 분석되었다. 그러나 학습자특성과 수준에 맞는 옵션 선택가능성, 학습정도의 평가 및 활용과 관련된 부분이 다른 항목에 비하여 상대적으로 낮은 평균값으로 나타났다.
내용제시의 적절성과 관련항 타당도 평가결과를 살펴보면 1차 평가결과 ‘적절한 교육매체 활용도’, ‘학습내용과 관련된 멀티미디어의 적절성’ 항목이 평균 3점미만으로 다소 낮은 것으로 나타났으며, ‘객체의 확대나 축소 기능 추가’, ‘치료 장면의 동영상 교체’, ‘메뉴, 버튼, 아이콘의 편의성’ 등의 항목의 다른 항목보다 상대적으로 낮은 것으로 나타나 수정·보완하는 절차를 거쳤다.
이러한 실습환경은 전반적인 치아발치 과정에 대한 경험을 할 수 없으며 일부 간단한 직접시술을 접해볼 수 있는 한정된 실습기회를 갖게 된다. 둘째, 임상실습 환경에 있어 학습자는 시공간, 물리적 제약을 겪게 되며 환자의 안전에 대한 의식 증가 및 윤리적 문제 등이 대두되면서 임상실습의기회도 충분히 제공되지 못하고 있다. 따라서 시간과공간의 제약 없이 학습자의 요구에 따라 치아발치 과정중 특정단계를 선택하고 이와 관련한 학습 및 실습을 할 수 있는 교육환경을 제공해주는 것이 필요하다.
내용타당도와 인터페이스 타당도는 5점 리커트 척도로 ‘매우 그렇지 않다’부터 ‘매우 타당하다’로 전문가의 판단을 통해서 평가하였다 1차 평가 결과 평균값이 3점미만(매우 그렇지 않다~그렇지 않다)으로 낮은 타당도를 보인다고 평가한 문항과 개방형 질문을 통해 수합한 전문가 의견을 반영하여 수정·보완하는 절차를 거쳤다. 또한, 본 논문에서는 선행연구[8]의 사용성 평가 기준에 따라 각 항목에 대해 전문가가 타당도가 높다고 평가한 평균값이 4점 이상인 경우 높은 타당도를 지니는 것으로 판단하였다.
또한, 제시되는 내용의 난이도 및 형태와 VR에니메이션구현의 적합성‘, ’학습모듈 및 화면 간 이동의 편리성‘, ’기능별 조작버튼의 차별성을 지니도록 구성‘ 등의 전문가 의견을 수렴하여 수정·보완절차를 거쳤다.
또한, 시뮬레이터의 다양한 정보를 수집하여 결합하는 Markov모형(HMMs)를 사용하여 프로그램의 수행을 평가하였다. 연구결과, 치과의사는 햅틱과 그래픽수준이 적절하다고 평가하였으며, HMMs를 사용하여 프로그램의 수행을 평가한 결과 정확성이 100%로 높은 것으로 나타났다.
박종태, 박사범, 이정은[8]은 치아 카빙 단계에 대한3D 모델링 정보를 제공하는 튜토리얼 방식의 모바일 실습지원도구를 개발하였다. 연구결과, 치아카빙 실습모형은 치아형태학 강의 및 실습을 포함하는 강의실 활동과 학습자의 실습과 일상적 학습을 모바일 실습지원도구로 연계하는 모바일 심리스러닝 형태로 도출하였으며, 모바일 실습지원도구는 치아형태학 사전, 치아카빙 실습 튜토리얼, 3D 치아 모델링으로 구현되었다. 개발된 콘텐츠의 사용성 평가 결과, 내용타당도와 인터페이스 타당도는 비교적 타당하게 설계된 것으로 분석되었다고 보고하고 있다.
후속연구
그러나 치의학 분야에 이와 같은 가상현실 기술을 적용한 실습지원 콘텐츠의 장점에도 불구하고 학습자에 따라 새로운 매체로 인한 인지부화를 경험하거나, 학습을 수행하는 동안 어지러움증 등에 대한 불편을 호소하는 경우가 보고되고 있다[20]. 따라서 향후 연구에서는 실제 사용자를 대상으로 학습과정을 관찰하고 사용성에 대한 인식 및 의견을 수렴하는 과정을 거쳐야 하며, 향후 이러한 가상현실 기반 콘텐츠가 학습자의 학습효과 및 만족도에 어떠한 영향을 미치는지에 대해 살펴볼 필요가 있다.
의료영상으로부터 턱뼈, 치아, 신경관 3D 모델을 획득하고 치아임플란트 3D모델을 획득하였으며, 3D모델을 이용한 식립 보조 도구 정보 생성과 시술 정보에 대한 시각화 시스템, 감각형 인터페이스 장치인 햅틱 장치의 적용 방안에 대해 제시하였다. 또한 시스템 내용의 적절성, 사용성 평가 결과 임플란트 교육 환경에 비하여 가상환경 시뮬레이션 시스템에서 더 좋은 점수를 얻은 반면, 드릴의 위치 파악과 임플란트 시술에 관한 정보제공 여부에 대한 질의에 대해서는 가상시뮬레이션 시스템이 더 낮은 점수를 보여 보다 자연스럽고 용이한 감각형 인터페이스 장치 조작 방안에 대한 개발이 요구된다고 제안하고 있다.
치의학 교육에서 방대한 학습내용과 연계성을 갖는 임상실습이 이루어지기 위해서는 가상현실 기반의 실습용 교육콘텐츠 개발이 도움이 될 것으로 보인다. 또한, 다양한 환자를 치료한 사례를 기반으로 3D 모델링으로 구현하고 가상현실 기반의 에니메이션을 구축한다면 학습자는 다양한 환자케이스에 대한 임상실습경혐을 통해 치의학 분야의 임상수행 능력향상에 도움이 될 것으로 보인다.
본 연구를 기반으로 의료분야에서 3D 모델링과 가상현실 기술을 적용한 시뮬레이터를 개발하여 학생들의 임상실습을 지원하는 콘텐츠 개발 연구가 활발히 이루어지기를 기대한다. 치의학 교육에서 방대한 학습내용과 연계성을 갖는 임상실습이 이루어지기 위해서는 가상현실 기반의 실습용 교육콘텐츠 개발이 도움이 될 것으로 보인다.
또한, 임상실기 이후에 평가는 전통적인 지식수준의 검증을 위한 필기시험이 주를 이루고 있어 임상술기가 학습되었는지를 평가하기 어려운 실정이다. 이에 치아발치 실습을 위한 가상현실 시뮬레이션이 구축된다면 학생들에게 충분한 연습의 기회를 제공해 줄 수 있으며 이후 실제 환자를 진료할 수 있는데 평가 기준으로 활용이 가능할 것으로 보인다. 따라서 현실에서 수술에 직접 참여하고 경험을 쌓을 수 있는 기회가 부족한 학습자에게 가상현실을 통한 수술 훈련 시스템이 필요할 것으로 보인다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
교육장면에서 가상현실 기술의 장점은 무엇인가?
교육장면에서 가상현실 기술은 교육콘텐츠를 개발하는데 활용되었으며 동영상을 기반으로 지식을 전달하는 온라인교육에서 경험위주의 가상현실 교육은 좀 더 생생한 경험을 전달할 수 있는 효과적인 기술로 대두되고 있으며 이에 관련한 기술은 이미 신산업으로 자리잡아가고 있다[16]. 가상현실 기술을 적용한 교육콘텐츠들이 개발됨에 따라 이러한 교수·학습매체가 학습자의흥미, 성취, 몰입 등에 어떠한 영향을 미치는지를 검증하는 연구들도 함께 수행되어져 왔다.
가상현실이란 무엇인가?
가상현실(VR: Virtual Reality)은 실제 환경을 유사하게 제작한 컴퓨터 모델 속에서 시각, 청각, 촉각 같은 감각들을 이용하여 그 안에서 정의된 세계를 경험하고 정보와 의사소통하는 것이라 하였다[11]. 가상현실에 관한 초기 연구들은 대부분 새로운 기술의적용을 중심으로 이루어져 왔으며 이에 적용에 있어 미디어, 의료분야, 군사, 교육장면 등에서 적용가능성을 탐색하는 연구들이 대부분이었다[4][11-13][15].
현재 환자 대상 임상수행단계에서 나타나는 문제점은?
특히 환자 대상 임상수행단계에서는 보통 환자의 장단기 임상증례를 관찰하거나 보조하면서 일부 간단한 직접 시술 등이 이루어진다. 그러나 대부분의 치과대학에서 시설과 인력부족, 실습환자부족 등으로 학생들에게 임상시술 기회를 제공하지 못하는 실정이다[1]. 그로인해 임상 실습에 필요한 환자는 학생들의 개인적인 친구나 친인척을 환자로 데려오는 실정이며[2], 실제 과거에 비해 원내생 진로센터의 환자가 줄어들고 졸업생의 환자 대상 임상수행 진료량이 줄어든 것으로 보고되고 있다[3]. 이러한 임상실습장면의 한계로 인한 학생들의 임상수행 경험의 부족함을 극복하기 위해서는 실제 임상장면을 간접적으로 경험이 가능하도록 시스템을 구축하는 것이 하나의 대안으로 여겨질 수 있을 것이다.
박미정, 치의학대학원 학생의 교육과정에서 임상 수행능력 평가를 위한 세부항목 추출, 서울대학교 대학원, 박사학위논문, 2014.
문성용, 최봉두, 문영래, "가상현실을 이용한 치과 임플란트 수술 교육," 전자공학회논문지, 제53권, 제12호, pp.169-174, 2016.
박형욱, 김명수, 박형준, "3D 모델 기반 기하처리를 이용한 치아 임플란트 식립 계획 방안," 한국CDE 학회 학술발표회 논문집, pp.955-959, 2011.
A. D. Steinberg, P. G. Bashook, J. Drummond, S. Ashrafi, and M. Zefran, "Assessment of faculty perception of content validity of Periosim $^{(C)}$ , a haptic-3D virtual reality dental training simulator," Journal of Dental Education, Vol.71, No.12, pp.1574-1582, 2007.
P. Rhienmora, P. Haddawy, P. Khanal, S. Suebnukarn, and M. N. Dailey, "A virtual reality simulator for teaching and evaluating dental procedures," Methods of information in medicine, Vol.49, No.04, pp.396-405, 2010.
심규철, 류수정, 김현섭, 김희수, 박영철, "가상현실 기법의 활용이 지식 향상에 미치는 효과-눈의 구조와 기능 내용을 중심으로," 한국과학교육학회지, 제23권, 제1호, pp.1-8, 2013.
A. Antonietti and M. Cantoia, "To see a painting versus to walk in a painting: an experiment on sense-making through virtual reality," Computers & Education, Vol.34, No.3-4, pp.213-223, 2000.
AI-Helper
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.