이 연구에서는 가상현실 기술을 활용하여 지구과학 교과의 지질 단원 수업에 적용하였을 때 학생들의 학습 동기에 미치는 영향을 알아보고자 하였다. 이를 위해 D소재 과학고등학교 1학년 91명을 대상으로 우리나라의 지질학습장 일부에 대하여 제작된 가상현실 학습 자료로 15차시의 수업을 진행하였다. 이때 학습 동기 전략 ARCS를 사용하였다. 수업을 진행하기 전 사전검사를 한 다음 수업 진행 후 사후 검사를 실시하고 면담을 진행하였다. 그 결과는 다음과 같다. 첫째, 지구과학 교과 지질단원의 핵심 개념 요소가 포함된 우리나라의 지질학습장을 선택하여 가상현실 학습 자료를 개발하여 수업에 적용함으로서 야외답사의 단점인 시간, 거리, 비용 문제를 해결할 수 있다. 둘째, 지구과학 교과 수업에 가상현실 기술의 활용은 학습자의 학습 동기 요소 중 주의집중, 만족감, 자신감에 긍정적인 효과가 있으며, 학생들은 학습 활동에 대한 흥미와 몰입, 주의집중 향상에 도움이 된다.
이 연구에서는 가상현실 기술을 활용하여 지구과학 교과의 지질 단원 수업에 적용하였을 때 학생들의 학습 동기에 미치는 영향을 알아보고자 하였다. 이를 위해 D소재 과학고등학교 1학년 91명을 대상으로 우리나라의 지질학습장 일부에 대하여 제작된 가상현실 학습 자료로 15차시의 수업을 진행하였다. 이때 학습 동기 전략 ARCS를 사용하였다. 수업을 진행하기 전 사전검사를 한 다음 수업 진행 후 사후 검사를 실시하고 면담을 진행하였다. 그 결과는 다음과 같다. 첫째, 지구과학 교과 지질단원의 핵심 개념 요소가 포함된 우리나라의 지질학습장을 선택하여 가상현실 학습 자료를 개발하여 수업에 적용함으로서 야외답사의 단점인 시간, 거리, 비용 문제를 해결할 수 있다. 둘째, 지구과학 교과 수업에 가상현실 기술의 활용은 학습자의 학습 동기 요소 중 주의집중, 만족감, 자신감에 긍정적인 효과가 있으며, 학생들은 학습 활동에 대한 흥미와 몰입, 주의집중 향상에 도움이 된다.
This study examines the effects of virtual reality learning materials on the learners' learning motivation. For this study, we developed a virtual reality learning material for geological learning that allows observation of the characteristics of rocks in Korean topography that is closely related to...
This study examines the effects of virtual reality learning materials on the learners' learning motivation. For this study, we developed a virtual reality learning material for geological learning that allows observation of the characteristics of rocks in Korean topography that is closely related to learning contents. A 15-hour class was conducted with 91 students using virtual reality learning materials developed for first-year science high school students in D city. ARCS learning motivation strategy was used. Pre-test was conducted before the start of the classes and post-test was conducted after the classes. Statistical processing was analyzed using R-3.5.1 version program. As a result, the utilization of virtual reality learning materials has significant effects on attention concentration, satisfaction, and confidence in the learner's motivation factors. Using virtual reality in geological classes, students' interest in learning activities improve their immersion and concentration, which helps them understand the learning contents better.
This study examines the effects of virtual reality learning materials on the learners' learning motivation. For this study, we developed a virtual reality learning material for geological learning that allows observation of the characteristics of rocks in Korean topography that is closely related to learning contents. A 15-hour class was conducted with 91 students using virtual reality learning materials developed for first-year science high school students in D city. ARCS learning motivation strategy was used. Pre-test was conducted before the start of the classes and post-test was conducted after the classes. Statistical processing was analyzed using R-3.5.1 version program. As a result, the utilization of virtual reality learning materials has significant effects on attention concentration, satisfaction, and confidence in the learner's motivation factors. Using virtual reality in geological classes, students' interest in learning activities improve their immersion and concentration, which helps them understand the learning contents better.
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문제 정의
본 연구는 과학고등학교 1학년 지구과학 교과 수업에 적용할 가상현실 학습 자료를 개발하고 이를 수업에 적용하여 가상현실 기술의 활용이 학생들의 학습 동기에 미치는 영향을 알아보는데 목적이 있다. 이에 대한 결론은 다음과 같다.
이에 본 연구에서는 2015 개정 교육과정의 지구과학 교과 지질 단원에서 학습해야하는 핵심 개념 요소가 포함된 우리나라의 지질학습장을 선택하여 3D파노라마 가상현실 학습 자료를 제작하고, 이를 지구과학 교과 수업에 활용하였을 때 학생들의 정의적 측면인 학습 동기에 어떤 영향을 주는지를 알아보고자 한다.
가설 설정
S2: 교재 속 사진을 통해 설명을 듣는 것보다 가상현실을 통해 설명을 들으니 더 실감나고 자세하게 알 수 있었어요.
S3: 실제로 보는 것 것처럼 현장감이 있어 그 지형의 모습을 관찰하고 특징을 이해하는데 도움이 되었어요.
S4: 가상현실이라는 새로운 환경으로 학습하니 재미있었고, 더 집중해서 학습할 수 있었어요.
제안 방법
360° 모든 방향을 촬영한 영상에 대하여 편집 프로그램인 PTGUI를 이용하여 stiching 작업 후 파노라마 이미지를 제작하였다.
3D 파노라마 가상현실을 활용한 ARCS 수업에서 학습자의 학습 동기 및 흥미와 능동적인 수업참여가 될 수 있도록 분위기를 조성하였다. 도입 단계에서는 퀴즈를 통한 선수 학습 내용을 확인하였고, 탐색 단계에서는 학습 내용에 대한 동기 유발 자료인 각 지형의 위치와 지질경관 자료 및 여행안내 자료를 제시하여 흥미를 가지고 수업에 참여할 수 있도록 유도하였으며, 각 지형의 3D 파노라마 가상현실 학습 자료를 관찰한 후 그 지형의 특징에 대하여 토론과 학습지 해결을 통해 학습 내용에 대해 흥미를 가지고 탐색하도록 하였다.
가상현실 학습 자료를 활용하여 수업을 한 후 학생들의 학습 동기 측면에 어떤 변화가 있었는지를 학생들에게 면담과 질문을 통해 조사하였다. 학생들은 가상현실이라는 새로운 매체와 실제로 보는 것 같은 현장감 있는 학습 환경으로 인해 학습에 대한 흥미와 몰입도가 높아졌고, 학습에 대한 집중이 잘 되어 학습 내용을 이해하는데 도움이 되었다고 설명하였다(Table 8).
본 연구의 교수학습 과정안은 Keller가 제시한 ARCS 학습 동기유발 전략 요소를 반영하여 Table 5와 같이 개발하였다. 각 단계별로 주의집중(A), 관련성(R), 자신감(C), 만족감(S) 요소를 적용하였다. 하나의 학습 주제에 대하여 실제 수업에서는 3시간 블록타임으로 3차시를 진행하였으며, 다섯 주제에 대하여 총 15차시가 이루어졌다.
본 연구에서는 Table 1과 같이 설계를 하고, 단일 집단 사전-사후 검사를 통해 연구를 수행하였다. 학습 동기에 대한 사전 검사를 실시하고, 2015 과학과 개정 교육과정의 지구과학 교과 지질 단원 중 핵심 개념 요소가 포함된 실제 지질 학습장의 일부를 3D파노라마 가상현실 학습 자료로 제작하여 ARCS 학습 동기 전략으로 총 15 차시의 수업을 진행 한 후 사후 검사를 실시하였다.
360° 모든 방향을 촬영한 영상에 대하여 편집 프로그램인 PTGUI를 이용하여 stiching 작업 후 파노라마 이미지를 제작하였다. 제작된 파노라마 이미지는 Krpano 프로그램으로 3D 가상현실 VTOUR 영상을 제작하였다(Figure 4, Figure 5, Figure 6).
각 단계별로 주의집중(A), 관련성(R), 자신감(C), 만족감(S) 요소를 적용하였다. 하나의 학습 주제에 대하여 실제 수업에서는 3시간 블록타임으로 3차시를 진행하였으며, 다섯 주제에 대하여 총 15차시가 이루어졌다. Table 5의 교수학습 과정안은 하나의 주제 3시간 중 2시간 수업에 해당한다.
본 연구에서는 Table 1과 같이 설계를 하고, 단일 집단 사전-사후 검사를 통해 연구를 수행하였다. 학습 동기에 대한 사전 검사를 실시하고, 2015 과학과 개정 교육과정의 지구과학 교과 지질 단원 중 핵심 개념 요소가 포함된 실제 지질 학습장의 일부를 3D파노라마 가상현실 학습 자료로 제작하여 ARCS 학습 동기 전략으로 총 15 차시의 수업을 진행 한 후 사후 검사를 실시하였다.
대상 데이터
이 연구는 D광역시에 소재하고 있는 과학고등학교 1 학년 학생 91명을 대상으로 실시하였고, 남학생 84명, 여학생 7명으로 한 개 반당 14~15 명씩 총 6개 반으로 구성되어 있다.
이 연구에 적용한 3D 파노라마 가상현실 학습 자료 개발을 위한 지역은 Table 4와 같이 무등산, 마이산, 채석강, 적벽강, 소황 사구이다. 이들 지역은 우리나라의 화성암과 퇴적암의 지형들 중 하나로 3D 파노라마 가상현실로 학습 자료를 제작한 후 수업에 적용하여 화성암과 퇴적암 지형의 특징을 학습할 수 있도록 하였다.
데이터처리
ARCS 학습 동기 전략을 사용하여 가상현실 활용 수업 전과 후 학생들의 학습 동기 사전-사후 검사를 실시하였고, 통계 처리는 R프로그램 3.5.1버전으로 분석하였다.
이론/모형
본 연구의 교수학습 과정안은 Keller가 제시한 ARCS 학습 동기유발 전략 요소를 반영하여 Table 5와 같이 개발하였다. 각 단계별로 주의집중(A), 관련성(R), 자신감(C), 만족감(S) 요소를 적용하였다.
학습 동기에 대한 변화를 알아보기 위한 사전 사후 검사 도구로 Keller(1987)가 제작하고 Song(1999)이 번역한 CIS(The Course Interest Survey) 검사지를 사용하였다. 검사 문항은 ‘주의집중’, ‘관련성’, ‘자신감’, ‘만족감’의 네 가지 범주 영역 아래 총 34문항으로 구성되어 있다.
성능/효과
둘째, 지구과학 교과 수업에 가상현실 기술을 활용한 결과 학습 동기 요소 중 주의집중, 만족감, 자신감 요소에 유의미한 효과(p < .05)가 있는 것으로 나타났다.
첫째, 과학고등학교 1학년 지구과학 교과 단원 중 지질 단원에서 학습해야할 교육과정에 포함된 핵심 개념 요소가 반영된 우리나라의 지질학습장을 선택하여 가상현실 학습 자료를 개발하고 이를 수업에 적용함으로서 야외답사의 단점인 안전, 시간, 비용 문제를 해결하는데 도움이 될 수 있음을 보여 주었다.
후속연구
본 연구는 특정 지역의 과학고등학교 학생들을 대상으로 적용하였고, 지구과학 교과의 지질학습 단원에 있는 모든 지질학습장을 대상으로 가상현실 학습 자료를 제공하지 않았기 때문에 일반화 하기에는 제한점이 있다. 이에 후속 연구로 다양한 지역의 지질학습장에 대한 가상현실 학습 자료를 개발하여 다양한 학교급에 따른 수업 적용 을 통해 학습 동기에 대한 변화를 알아보고 분석 한다면 좀 더 일반화된 경향을 찾을 수 있을 것이다.
이에 후속 연구로 다양한 지역의 지질학습장에 대한 가상현실 학습 자료를 개발하여 다양한 학교급에 따른 수업 적용 을 통해 학습 동기에 대한 변화를 알아보고 분석 한다면 좀 더 일반화된 경향을 찾을 수 있을 것이다. 아울러 가상현실 활용 교육과 실제 야외지질학습이 병행된다면 학습 효과가 더 클 것으로 기대한다.
본 연구는 특정 지역의 과학고등학교 학생들을 대상으로 적용하였고, 지구과학 교과의 지질학습 단원에 있는 모든 지질학습장을 대상으로 가상현실 학습 자료를 제공하지 않았기 때문에 일반화 하기에는 제한점이 있다. 이에 후속 연구로 다양한 지역의 지질학습장에 대한 가상현실 학습 자료를 개발하여 다양한 학교급에 따른 수업 적용 을 통해 학습 동기에 대한 변화를 알아보고 분석 한다면 좀 더 일반화된 경향을 찾을 수 있을 것이다. 아울러 가상현실 활용 교육과 실제 야외지질학습이 병행된다면 학습 효과가 더 클 것으로 기대한다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
2015 개정 교육과정에서 추구하는 핵심 역량 및 목표를 달성하기 위해 무엇이 제공되어야 하는가?
또한 과학교육의 목표 중 하나는 자연 현상에 대한 호기심과 흥미를 갖고 문제를 과학적으로 해결하려는 태도와 과학 학습의 즐거움 및 과학의 유용성을 인식하는데 있으며 이는 학교 교육에서 정의적인 측면의 중요성을 강조하고 있다. 이러한 교육과정의 핵심 역량과 목표를 달성하기 위해서는 학습 과정 속에서 학생들이 학습 과제에 흥미와 필요성을 인식하고 계속 학습하고자 하는 학습 동기가 제공이 되어야 한다(Kim & Le, 2015). 특히, 과학 과목은 개념과 원리 이해를 요구하는바 높은 학습 동기 유발이 일어나지 않으면 지속적인 학습과 다음 단계로의 학습 진행이 어려우며, 최근 학교 현장에서 학생들의 학습 동기가 점점 낮아져 무동기 학생들이 늘고 있는 추세로(Park, 2019) 학생들의 학습 동기를 촉진시키기 위해서는 동기적 측면을 고려한 학습 전략들을 제공하여야 하며 이로 인해 촉진된 학습 동기는 학습 효과를 높이도록 해준다(Le, 2012).
4차 산업혁명의 시대는 어떤 시대인가?
한편 미래 사회는 4차 산업혁명의 시대라고 명명하고 있으며, 인공지능, 가상현실, 빅데이터 활용 등의 5G 서비스 환경이 주도하는 시대가 될 것이다(Park & Kim, 2015; Kely, McCain, & Jukes, 209; Lim, Ryu, & Kim, 2017). 이러한 변화에 맞추어 학교 교육도 학생들이 융합적 사고와 창의성 등의 미래 역량을 함양할 수 있도록 바꾸어야한다(Oh, 2018).
2015 개정 교육과정의 핵심 역량 중 하나는 무엇인가?
2015 개정 교육과정의 핵심 역량 중 하나는 일상생활 속 문제 해결에 있어서 기본 개념에 대한 통합적인 이해를 바탕으로 다양한 영역의 정보와 자료를 수집 및 처리하여 활용하고 새로운 것을 만들어 낼 수 있는 창의 융합적 사고를 함양하는데 있다(MOE, 2015). 이는 학교 교육에서 학습자의 능력 중 교육정보화의 중요성을 강조하고 있다.
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