[논문]혼합현실(MR)기반 스토리텔링형 융합 코딩교육에 관한 연구

이병권; 정두용

doi:10.20465/kiots.2019.5.2.027

혼합현실(MR)기반 스토리텔링형 융합 코딩교육에 관한 연구
A Study on the Mixed Reality (MR) Based Storytelling Convergence Coding Education 원문보기

한국사물인터넷학회 논문지 = Journal of the Korea Internet of Things Society, v.5 no.2, 2019년, pp.27 - 32

이병권 (동국대학교 융합교육원) , 정두용 (한국영상대학교 광고영상디자인과)

초록
AI-Helper

최근 2018년 초중고 소프트웨어 교육 필수 과정 도입에 따른 교육 솔루션이 대두되고 단순 코딩이 아닌 소프트웨어 교육에 필요한 디지털 콘텐츠 필요성이 요구된다. 또한, 현재 코딩교육의 경우 대상이 초중고생으로 흥미 유발하는 방법에 관한 연구가 필요한 실정이다. 본 연구에서는 혼합현실(Mixed Reality)을 적용한 상호 대화형(UX/UI)기능을 포함해 및 코딩 교육에 대한 흥미를 유발하고, 주입식 교육이 아닌 스토리텔링 코딩을 적용한 논리적 사고를 배양할수 있는 방법을 제안했다. 연구결과로 초.중.고 누구나 쉽게 혼합현실(MR) 기술을 이용한 기존의 주입식 교육 방식을 벗어난 논리적 사고방식의 교육 제시했고, 학원 및 학교에서 진행하는 방식의 문제점인 주입식 코딩교육을 탈피할 수 있을 것이다.

Abstract ▼ AI-Helper

Recently, the introduction of the elementary and middle school software education essential courses in 2018, the emergence of educational solutions, and the need for digital content for software education rather than simple coding. In addition, in the case of current coding education, it is necessary to study how to induce interest in elementary, middle and high school students. In this study, we included the interactive (UX / UI) function using MR(Mixed Reality) and induced interest in coding education, and it was possible to cultivate logical thinking by applying storytelling coding rather than injection education. Suggested way. As a result of research, elementary, middle, and high school students easily proposed logical thinking education beyond the existing injection education method using mixed reality(MR) technology, and will break away from the injection coding education which is a problem of the school and school.

주제어

표/그림 (13)

그림 [Fig. 1] Primary and Secondary SW Education Level
그림 [Fig. 2] Overseas SW Training
그림 [Fig. 3] Mixed Reality Category
그림 [Fig. 4] Market size of augmented, virtual and mixed reality
표 SW Training Solution Analysis
표 Scenario-based Grammar Design
그림 [Fig. 5] Scenario Based Spatial Content (AR)
그림 [Fig. 6] 3D coding training simulator
그림 [Fig. 7] Storytelling based coding education
표 Storytelling based coding
그림 [Fig. 8] Augmented Reality Technology
그림 [Fig. 9] Network configuration for mixed reality
그림 [Fig. 10] Mixed reality application composition

AI 본문요약
AI-Helper

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문제 정의

혼합현실을 적용을 위한 자율형 모듈과 연동을 통하여 기존 시장에 출시된 제품과의 혼합현실(MR) 모듈 연동 했다. 또한, 표준화 제품에 대한 표준화 혼합현실 인터페스를 펌웨어 및 MR 표준 OpenAPI 활용한 신뢰성을 높이도록 개발했다.
본 연구에서는 기존의 소프트웨어 솔루션을 스토리텔링코딩이 논리적 사고 과정을 포함한 혼합현실 기술을 적용해 보다 직관적이고 효율적인 코딩 교육이 되도록 방법을 제안했다. 이로써, 재미와 흥미 유발하도록 실시계와 연동 솔루션을 적용했다.

제안 방법

스토리기반의 단계별 및 단계별 학습 과정 구성으로 교육자의 수준에 맞도록 목표를 제시하고 문제를 해결하는 방식의 콘텐츠 제공할 수 있도록 개발했다. 개발범위는 학교가기, 심부름하기, 수영하기, 제주도가기, 경주하기하고 개발엔딩 요소를 다변화를 통한 참여 유도를 했다.
중.고 학생이 쉽게 이해할 수 있도록 UI/UX 기반의 반응형 개발으로 사용자가 만든 코드에 따라 다양한 결과를 제공하여 재활용 가능 제공한다.
제안한 스토리텔링 기반 논리적 개념과 구조도 설계 및 구성해 혼합협실(VR+AR) 접목한 스토리텔링형 구조 제안했다. 기존의 주입식 코딩교육을 탈피한 논리적 학습 커리큘럼 구성했고, 스마트기기 및 하드웨어 연동 IOT 교육 진행(스마트폰, 태블릿, TV) 시나리오기반의 공통 논리 구성을 바탕으로 한 교육 솔루션(ex, for문, if 문, while문, switch문, goto문, etc) 및 하드웨어용 교육솔루션과 통신 가능한 표준화(블루투스) 통신 플랫폼의 학습자 단계별 및 수준별 학습 시나리오구성을(상중 하, 기초,중급,고급)했다. 본 연구로 독창성 신규성은 타사의 주입식 교육을 벗어나 스마트기기를 활용한 혼합현실 솔루션이 논리적 사고를 그대로 코딩으로 구현하는 방법 제안했다.
또한, 표준화된 플랫폼 기반의 다양한 콘텐츠 제작 지원한다. 기존의 하드웨어 기반의 소프트웨어 솔루션 공통사용을 위한 표준화 플랫폼지원(SDK,API 제공 솔루션 기반: SPHERO솔루션)이 되도록 했다. 이로써 정해진 결과를 찾아 가는 방식이 아닌 직접 다양한 결과 시나리오 방식(스토리텔링기반)의 코딩 교육 콘텐츠 제공한다.
기존의 주입식 코딩교육을 탈피한 논리적 학습 커리큘럼 구성했고, 스마트기기 및 하드웨어 연동 IOT 교육 진행(스마트폰, 태블릿, TV) 시나리오기반의 공통 논리 구성을 바탕으로 한 교육 솔루션(ex, for문, if 문, while문, switch문, goto문, etc) 및 하드웨어용 교육솔루션과 통신 가능한 표준화(블루투스) 통신 플랫폼의 학습자 단계별 및 수준별 학습 시나리오구성을(상중 하, 기초,중급,고급)했다. 본 연구로 독창성 신규성은 타사의 주입식 교육을 벗어나 스마트기기를 활용한 혼합현실 솔루션이 논리적 사고를 그대로 코딩으로 구현하는 방법 제안했다. 한 예로 샌드위치 만들기, 학교가기, 요리 하기 등과 같은 실생활에서 활용 가능한 코딩교육 제시 했다.
스토리기반의 단계별 및 단계별 학습 과정 구성으로 교육자의 수준에 맞도록 목표를 제시하고 문제를 해결하는 방식의 콘텐츠 제공할 수 있도록 개발했다. 개발범위는 학교가기, 심부름하기, 수영하기, 제주도가기, 경주하기하고 개발엔딩 요소를 다변화를 통한 참여 유도를 했다.
시나리오 기반 프로그램 언어의 공동 논리 구조 분석 및 설계를 통한 조건문과 반복문, 함수와 연계된 학습 설계했다. [Table 2]는 SW 코딩교육의 기본적인 조건문 및 반복문에 대한 설계 예이다.
요리 만들기와 같은 절차적 언어로 표현하고, 기존의 결과 위주의 기반을 벋어난 사용자 의지 기반의 코딩교육으로 요리하기, 학교가기, 심부름하기, 씻기, 옷입기 제작으로 진행했다. 코딩 문법과 화면 UI/UX를 동시 지원함으로써 코딩 교육의 기본을 익히고 사용자 체감형 교육을 진행할 수 있도록 개발했다.
본 연구에서는 기존의 소프트웨어 솔루션을 스토리텔링코딩이 논리적 사고 과정을 포함한 혼합현실 기술을 적용해 보다 직관적이고 효율적인 코딩 교육이 되도록 방법을 제안했다. 이로써, 재미와 흥미 유발하도록 실시계와 연동 솔루션을 적용했다.
제안한 스토리텔링 기반 논리적 개념과 구조도 설계 및 구성해 혼합협실(VR+AR) 접목한 스토리텔링형 구조 제안했다. 기존의 주입식 코딩교육을 탈피한 논리적 학습 커리큘럼 구성했고, 스마트기기 및 하드웨어 연동 IOT 교육 진행(스마트폰, 태블릿, TV) 시나리오기반의 공통 논리 구성을 바탕으로 한 교육 솔루션(ex, for문, if 문, while문, switch문, goto문, etc) 및 하드웨어용 교육솔루션과 통신 가능한 표준화(블루투스) 통신 플랫폼의 학습자 단계별 및 수준별 학습 시나리오구성을(상중 하, 기초,중급,고급)했다.
제안된 혼합현실을 적용한 SW교육 구성은 [Fig 9]과 같다. 최하위에 장치유형 계층(각종 Iot 기반 장치)과 네트워크 계층(무선데이터통신이 가능한 기술 모듈(블루투스, WiFi)) 및 운용방법에 스마트기기 기반 앱 개발을 진행했다. [Fig 10]은 혼합현실적용 구성으로 실제 환경과 오버랩으로 AR과의 연동으로 간단한 제어문 및 반복문을 에뮬레이션해볼 수 있다.
요리 만들기와 같은 절차적 언어로 표현하고, 기존의 결과 위주의 기반을 벋어난 사용자 의지 기반의 코딩교육으로 요리하기, 학교가기, 심부름하기, 씻기, 옷입기 제작으로 진행했다. 코딩 문법과 화면 UI/UX를 동시 지원함으로써 코딩 교육의 기본을 익히고 사용자 체감형 교육을 진행할 수 있도록 개발했다.
혼합현실을 적용을 위한 자율형 모듈과 연동을 통하여 기존 시장에 출시된 제품과의 혼합현실(MR) 모듈 연동 했다. 또한, 표준화 제품에 대한 표준화 혼합현실 인터페스를 펌웨어 및 MR 표준 OpenAPI 활용한 신뢰성을 높이도록 개발했다.

후속연구

이로써 정해진 결과를 찾아 가는 방식이 아닌 직접 다양한 결과 시나리오 방식(스토리텔링기반)의 코딩 교육 콘텐츠 제공한다. 향후 연구과제로 지능기술을 적용한 개인 맞춤형 소프트웨어 코딩교육을 진행할 수 있는 기술을 적용하면 보다 효율적으로 코딩학습을 진행할 것으로 사료된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	스토리텔링 기반의 논리코딩의 장점은?	스토리텔링 기반의 논리코딩은 초.중.고 학생이 쉽게 이해할 수 있도록 UI/UX 기반의 반응형 개발으로 사용자가 만든 코드에 따라 다양한 결과를 제공하여 재활용 가능 제공한다.
	주입식 교육 및 외국 교육솔루션의 문제점은?	하지만, 현재의 교육과정은 대학교육의 일부를 채용해 주입식 교육 및 외국 교육솔루션(스크래치)등을 도입해서 교육을 진행하고 있다[1]. 또한 이러한 교육은 문제점은 접근성과 직관성에서 떨어져서 이해가 부족한 학생 입장 에서 정보전달력 떨어진다. 2018년부터 중,고교 교과과정에 SW 교과가 필수적으로 도입되며 2019년부터는 초등학교 교과에서도 SW 교과가 필수적으로 도입됐다.
	MR 기술이란?	MR 기술은 VR(Virtual Reality)과 AR(Augmented Reality) 기술의 융합이며, 또는 기존의 VR 기술들에 추가적인 경험을 접목시키는 기술로 정의된다. 또한 표시 기술로 디스플레이 장치에 출력될 콘텐츠 제작 기술과 MR 시스템 기술[6][7], MR 모션 플랫폼 기술 그리고 사용자의 오감에 의한 동작 인식과 상호작용을 가능하게 하는 인터랙션 기술[8][9], MR 콘텐츠와 사용자 데이터를 송수신하기 위한 네트워크 등도 중요한 세부 기술에 해당한다[15].

참고문헌 (15)

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S.H.Kim "A Study on the Design Direction of Virtual Reality in the Fourth Industrial Revolution", Fundamental Sculpture Studies, Vol6, pp.79-90, 2017.
H.N.Moon, H.I.Cho and Y.M.Han "Mixed Reality Technology Trends and Future Prospects", The J ournal of the Convergence on Culture Technology (JCCT), Vol.3, No.3, pp.21-25, 2017.
H.J.Cho, "What's a mixed reality that has evolved over virtual and augmented reality?", JoongAng Ilbo, news.jons.com, 2018.
J.H.Kim, "The Effect of Physical Computing Education to Improve the Convergence Capability of Secondary Mathematics-Science Gifted Students". The Korean. association of computer, Vo.19, No.2, pp.87-98. 2016.
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Y.W.Kim, "The Effects of Physical Computing Based Software Applications Using Arduino on Logical Thinking of Elementary School Students ", The Korean journal of thinking & problem solving, Vol.12, No.2, pp.47-72. 2016.
P.J.Song, "A Study on VR Curriculum ", Journal of The Korea Internet of Things Society Vol.2, No.4, pp.21-25, 2016.

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H.T.Yang, "A Study on Health Check Solution using Indoor Air Purifier ", Journal of The Korea Internet of Things Society, Vol.3, No.1, pp.25-31, 2017.

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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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