[논문]가상현실교육게임의 장기기억효과

이대영; 이승제; 정의준

doi:10.7583/jkgs.2018.18.2.69

가상현실교육게임의 장기기억효과
The Long Term Memory Effects of Virtual Reality Edutainment with HMD 원문보기

한국게임학회 논문지 = Journal of Korea Game Society, v.18 no.2, 2018년, pp.69 - 76

이대영 (건국대학교 문화콘텐츠학과) , 이승제 (건국대학교 문화콘텐츠학과) , 정의준 (건국대학교 문화콘텐츠학과)

초록
AI-Helper

HMD의 대중적 도입으로 인해 가상현실에 대한 관심이 커지고 있다. 이런 가상현실에서의 활동은 현실과는 다른 효과들 가져올 것으로 예상되어 가상현실과 현실 간 비교 효과연구가 필요하다. 특히 가상현실에서의 교육적 효용성은 여러 연구에서 입증하고 있으나, 아직 특수교육의 경험적 맥락에 그치고 있다. 이 연구는 가상현실의 환경 안에서 교육게임콘텐츠의 기억 습득이 이루어 질 때 나타나는 장기기억효과에 대한 실증적 연구를 실시하였다. 가상현실이 아닌 e-러닝 조건과 가상현실조건 e-러닝 두 조건 내에서 학습기억실험을 실시하여 장기기억 감소율의 차이에 대한 평균차이를 검증한 결과 가상현실그룹에서 보다 낮은 기억감소율이 나타났다. 또한 배경의 유무에 따라 차이를 확인한 결과 가상환경배경이 제시된 경우에만 유의미한 차이가 나타나 가상현실의 가상환경이 장기기억의 중요한 요인임을 확인하였다.

Abstract ▼ AI-Helper

HMD makes big issues about virtual reality in these days. Experience of virtual reality may cause different effects with experience of real world, so this is the reason why comparison studies are needed. There are many works about usefulness of virtual reality education but most of studies were considered as special training. This study was started for the long term memory effect of virtual reality education game. Difference study of memory between real world education game and virtual reality education game shows virtual reality system has smaller diminution of memory than real world. And environment existence was defined as a main effect of long term memory through the test.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

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문제 정의

결국 본 연구는 가상현실의 환경적 요인이 장기기억에 미치는 영향을 처음으로 확인한 것으로 의의가 있으며 비교실험분석을 통해 실질적인 가상현실이 현실에서의 교육대비 가지는 장점에 대해 실험적 증명을 하고 있는 것이다.
본고에서 입증하고자 하는 가상현실의 요인으로 가상현실연구사례에서 구분된 가상현실의 사물/공간특성을 특정하였으며 특히 가상환경시스템이 일반 멀티미디어 환경제시에 비해 학습기억에 미치는영향의 차이를 확인할 것이다. 이를 통해 가상현실의 기능적 요인이 학습기억향상에 긍정적 기능을할 수 있다는 전망을 실험을 통해 증명하고자 한다.

가설 설정

가설 1: 가상현실학습콘텐츠의 학습기억은 비가상현실학습콘텐츠와 비교하여 높은 장기기억유지율을 보일 것이다.
가설 2-1: 배경이 있는 가상현실학습콘텐츠의 학습기억은 배경이 있는 비가상현실학습콘텐츠와 비교하여 높은 장기기억유지율을 보일 것이다.
가설 2-2: 배경이 없는 가상현실학습콘텐츠의 학습기억은 배경이 없는 비가상현실학습콘텐츠와 비교하여 장기기억유지율의 차이가 나타나지 않을것이다.
이러한 요인들을 통해 세운 가설은 다음과 같다. 첫 번째로 가상현실학습콘텐츠의 효용성 유무이다.

제안 방법

5가지 이상의 정보(이름, 색, 특징 등)를 제시하여 기억하게 하였으며, 두 번 반복이 끝나는 즉시 5개의 주관식으로 제시된 퀴즈에 답하도록 하였다.
본 연구를 위해 구축한 실험 시스템은 Unity Technologies사의 유니티3D엔진을 사용해 자체적으로 구축하였다. 가상현실조건에서 사용된 디스플레이는 Oculus사의 HMD인 Oculus Lift DK2를 사용하였으며 비가상현실조건에서 사용된 디스플레이는 일반 65인치 LCD TV를 사용하여 화면 크기로 인한 학습능력 차이를 줄이고자 하였다.
실험내용은 대중적이면서도 사전에 알기 어려운 내용을 위주로 구성하였으며 2가지 장르를 2개씩 배치하여 총 4개 문제를 풀도록 하였다. 각 콘텐츠는 공간 한 가운데 제시된 객체의 정보를 음성으로 제시하였고, 시각적 객체와 음성 간 최소한의 연결고리를 위해 사물 위에 이름을 배치해 두었다.
장기기억으로 전환하였는지를 검증하기 위해 하루가 지난 후 배경을 제거한 학습사물의 이미지만을 제시하고 그와 관련된 내용을 묻는 질문을 실시하였다. 그 후 일주일이 될 때에 2차 검증 질문을 실시하여 학습내용의 실질적인 장기기억정도를 확인하였다. 그 결과는 [Table 2]와 같다.
시스템의 구조는 간단하게 주변을 둘러싼 대형구체에 배경이미지를 기록하여 360도 사방을 둘러보았을 때 배경을 관측할 수 있도록 하였다. 그리고 그 가운데 3D그래픽 툴로 제작된 사물을 배치하고 VR상황에서 이를 관찰하도록 하였다. 비가상현실상황에서는 동일한 콘텐츠를 볼 수 있도록 하였으며 두 상황 모두 따로 콘트롤을 시스템에 탑재하지 않았다.
두 번째로는 배경의 조건을 제시하였다. 이는 사물객체를 제외한 이용자의 주변을 둘러싼 가상환경의 영향력을 확인하기 위한 것으로 배경을 간접적인 기억의 트리거가 될 수 있는 사진들로 구성하여 장기기억의 조건으로 삼는다.
본 연구를 위해 구축한 실험 시스템은 Unity Technologies사의 유니티3D엔진을 사용해 자체적으로 구축하였다. 가상현실조건에서 사용된 디스플레이는 Oculus사의 HMD인 Oculus Lift DK2를 사용하였으며 비가상현실조건에서 사용된 디스플레이는 일반 65인치 LCD TV를 사용하여 화면 크기로 인한 학습능력 차이를 줄이고자 하였다.
시스템의 구조는 간단하게 주변을 둘러싼 대형구체에 배경이미지를 기록하여 360도 사방을 둘러보았을 때 배경을 관측할 수 있도록 하였다. 그리고 그 가운데 3D그래픽 툴로 제작된 사물을 배치하고 VR상황에서 이를 관찰하도록 하였다.
교육콘텐츠의 경우 관찰과 퀴즈를 반복하는 게임콘텐츠를 기본으로 삼았다. 실험내용은 대중적이면서도 사전에 알기 어려운 내용을 위주로 구성하였으며 2가지 장르를 2개씩 배치하여 총 4개 문제를 풀도록 하였다. 각 콘텐츠는 공간 한 가운데 제시된 객체의 정보를 음성으로 제시하였고, 시각적 객체와 음성 간 최소한의 연결고리를 위해 사물 위에 이름을 배치해 두었다.
장기기억으로 전환하였는지를 검증하기 위해 하루가 지난 후 배경을 제거한 학습사물의 이미지만을 제시하고 그와 관련된 내용을 묻는 질문을 실시하였다. 그 후 일주일이 될 때에 2차 검증 질문을 실시하여 학습내용의 실질적인 장기기억정도를 확인하였다.
Wadee는HMD시스템과 CSS(방 내부에 프로젝션 투사방식), 그리고 VR이 아닌 그룹을 나누어 학습효과를 연구하였다. 천문학, 네트워크와 같은 몇몇 토픽의 제시와 가상현실 객체 혹은 배경을 각각 5분간 제시하였으며 각각 퀴즈를 바로 풀게 만들어 수업의 이해도를 점검하였다. 그 결과 HMD의 결과가 가장 뛰어난 것으로 확인되었다[5].
학습기억대상으로 기억해야할 객체를 제시한 후 이 객체정보를 음성을 통해 게임 안에서 제공하고,이를 얼마나 오래 기억하는지 퀴즈를 통해 측정한다. 사후검사에서 일정 시간이 지난 뒤 장기기억으로의 전환을 확인하기 위해 객체의 이미지를 다시 제시함으로 연관정보를 불러오게 한다.

대상 데이터

실험내용은 개별로 치러져 서로의 학습장면을 볼 수 없었으며 각 참가자는 5,000원에 해당하는 사례비를 지급받았다. 남성 11명, 여성 14명 총 25명이 파일럿 테스트에 참여하였으며 각 조건별 분배는 다음과 같다.
본 실험은 실험장소의 제약으로 인해 서울의 모대학 내 성인 남녀 20대와 30대를 대상으로 실시하였으며 각 조건에 적절한 비율로 나누어 실시하였다. 실험내용은 개별로 치러져 서로의 학습장면을 볼 수 없었으며 각 참가자는 5,000원에 해당하는 사례비를 지급받았다.
본 실험은 실험장소의 제약으로 인해 서울의 모대학 내 성인 남녀 20대와 30대를 대상으로 실시하였으며 각 조건에 적절한 비율로 나누어 실시하였다. 실험내용은 개별로 치러져 서로의 학습장면을 볼 수 없었으며 각 참가자는 5,000원에 해당하는 사례비를 지급받았다. 남성 11명, 여성 14명 총 25명이 파일럿 테스트에 참여하였으며 각 조건별 분배는 다음과 같다.

데이터처리

또한 배경 유무에 따른 차이를 확인하기 위해 배경유무에 다른 그룹별 T-test를 실시하였다.

성능/효과

가상현실교육콘텐츠는 장기기억의 검증을 통해 교육콘텐츠로의 기본적인 학습요건을 만족하고 있는 것으로 나타났으며 단순암기가 아닌 게임콘텐츠 경험을 보다 효율적으로 전달하는 매개체임이 비교 분석을 통해 확인이 되었다.
배경 유무에 따른 감소율의 차이비교는 표3과 같다. 배경이 있는 경우 가상현실그룹과 비가상현실그룹간의 차이는 유의미하게 나타나 가상현실그룹이 보다 낮은 감소율을 보였다.(t=-3.
본 실험결과 가상현실게임콘텐츠기억 감소율이 비가상현실게임콘텐츠기억의 감소율보다 낮게 나타나 장기기억유지에 효과가 있음이 나타났다. 특히가상현실에서의 배경환경의 존재가 있음이 기억감소를 방지하는 중요한 요인임을 확인할 수 있었다.
본고에서 입증하고자 하는 가상현실의 요인으로 가상현실연구사례에서 구분된 가상현실의 사물/공간특성을 특정하였으며 특히 가상환경시스템이 일반 멀티미디어 환경제시에 비해 학습기억에 미치는영향의 차이를 확인할 것이다. 이를 통해 가상현실의 기능적 요인이 학습기억향상에 긍정적 기능을할 수 있다는 전망을 실험을 통해 증명하고자 한다.
특히가상현실에서의 배경환경의 존재가 있음이 기억감소를 방지하는 중요한 요인임을 확인할 수 있었다.시각환경적 요인에 있어 가상현실이 제공하는 환경 이미지가 부호화를 통해 장기기억으로 공고화 되는 것을 돕는 것을 알 수 있었다.
이는 가상환경을 특징으로 하는 가상현실만이가진 특징을 잘 설명하는 것으로 교육콘텐츠 자체를 하나의 기재로 받아들이며 공고화의 과정인 사물-환경의 연결을 제시함과 동시에 현재 주위의 환경이 아닌 콘텐츠로의 환경이 제공가능한 점을통해 앞으로의 가상현실교육콘텐츠가 가진 가능성을 확인할 수 있었다.
장기기억 감소율의 차이에 대한 평균차이를 검증한 결과 위와 같이 유의미한 차이가 나타나 가상현실그룹에서 보다 낮은 기억감소율(t=-3.067,p<.01)을 보였다.
본 실험결과 가상현실게임콘텐츠기억 감소율이 비가상현실게임콘텐츠기억의 감소율보다 낮게 나타나 장기기억유지에 효과가 있음이 나타났다. 특히가상현실에서의 배경환경의 존재가 있음이 기억감소를 방지하는 중요한 요인임을 확인할 수 있었다.시각환경적 요인에 있어 가상현실이 제공하는 환경 이미지가 부호화를 통해 장기기억으로 공고화 되는 것을 돕는 것을 알 수 있었다.

후속연구

그러므로 차세대 가상현실 교육콘텐츠의 가능성을 확인하기 위해서는 제 1의 특징인 가상환경을 접했을 때, 학습자로 하여금 얼마나 효과적으로 학습할 수 있었는가가 중요하며, 이런 공간의 제공 조건에 따라 어떤 차이가 있는지 명확하게 밝히는 연구가 필요하다.
다만 한계로는 본 실험에서 배경이 있는 가상현실의 평균점수가 낮고 파편화가 큰 점으로, 이는본 가상현실게임을 처음 접하는 참여자가 배경을 둘러보는데 많은 시간을 할애한 것이 문제가 되었었다. 또한 가상현실체험 경험자가 적기에 이용이 익숙해진 대상에 대한 검증이 실질적으로 어려운점도 한계로 나타났다.
먼저 가상현실의기능적 특징인 배경의 통제를 통해, 두 가지 조건을 부여할 수 있다. 배경이 없는 상황, 배경 있는 상황 두 가지를 조건으로 부여하여 각각의 조건이 기억력에 미치는 영향을 확인할 것이며 특히 이 조건을 통해 가상현실의 환경적 특징의 유무를 확인할 수 있을 것이다.
앞으로 가상현실교육 관련 연구를 통해 다양한가상현실교육 콘텐츠의 기법과 효능이 검증되어 실물교육이 어려운 오지의 학생들과 장애인 대상의 교육이 촉발되고, 또한 보다 대중적인 교육의 효능을 강화하는 일반화된 교육시스템으로써 가상현실교육콘텐츠가 널리 활성화되기를 기대한다.
장기기억조건을 최대한 충족시키기 위해 학습객체의 제시와 객체에 대한 암기정보를 음성으로 제시할 것이다. 이를 통해 단순 반복 암기가 아닌 경험을 통한 장기기억으로 넘어가는 정보를 측정할 수 있을 것이다. 이러한 요인들을 통해 세운 가설은 다음과 같다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	가상현실은 어떠한 특성을 가지는가?	가상현실(virtual reality, 혹은 VR)은 데이터를 시각화함과 조작, 그리고 데이터와의 상호작용할 수 있는 상태와 방법을 의미한다[1]. 이는 주로 컴퓨터를 통하여 구현되며 인간의 오감에 설정된 자극을 전달하는 특성을 가지는데, 시각에 가상의 이미지를 전달하여 하나의 가정된 상황을 제시하는 경우가 많다. HMD의 발달과 대중화가 가까워져 많은 이들이 가상현실의 활용을 다시금 고민하게 하고 있다.
	가상현실이란 무엇인가?	가상현실(virtual reality, 혹은 VR)은 데이터를 시각화함과 조작, 그리고 데이터와의 상호작용할 수 있는 상태와 방법을 의미한다[1]. 이는 주로 컴퓨터를 통하여 구현되며 인간의 오감에 설정된 자극을 전달하는 특성을 가지는데, 시각에 가상의 이미지를 전달하여 하나의 가정된 상황을 제시하는 경우가 많다.
	기존 VR연구로는 어떠한 연구가 많았는가?	기존 VR연구의 경우 VR의 특징적 연구보다는 현실학습을 대체하여 사용할 수 있는가에 중점을 둔 연구가 많았다. 또한 가상현실교육의 용도는 주로 의료, 군사, 건강, 건축, 심리치료, 응급훈련 등에 대한 연구들이 주를 이루고 있었다.

참고문헌 (13)

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Carlin, Albert S., Hunter G. Hoffman, and Suzanne Weghorst. "Behaviour Research and Therapy Virtual Reality and Tactile Augmentation in the Treatment of Spider Phobia" A Case Report, 1997.
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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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