[논문]수업 참여 활성화를 위한 챗봇과 슬라이드 위젯 기반 교실응답시스템

손의성

doi:10.9717/kmms.2019.22.8.940

수업 참여 활성화를 위한 챗봇과 슬라이드 위젯 기반 교실응답시스템
Chatbot and Slide Widget-based Classroom Response System to Promote Classroom Participation 원문보기

멀티미디어학회논문지 = Journal of Korea Multimedia Society, v.22 no.8, 2019년, pp.940 - 949

손의성 (University College, Yonsei University)

Abstract ▼ AI-Helper

Classroom response systems (CRS) have been proven to have positive educational effects on student engagement and participation by allowing immediate feedback to both students and instructors. We explore the use of a chatbot and slide widget-based CRS to overcome some of the challenges of existing mobile-based CRSs while retaining their advantages. Our system uses widely available instant messaging services and operates web-based slide widgets that can be seamlessly integrated into instructors' slides to visualize student feedback in various formats. The student survey results indicate that our system is as effective as conventional CRSs in promoting student engagement and participation.

주제어

표/그림 (9)

그림 Fig. 1. The system overview.
표 Table 1. A comparison table of mobile based CRS apps with the proposed system
그림 Fig. 2. An example lecture slide embedding an instant messaging widget.
그림 Fig. 3. An example lecture slide embedding a chart widget.
그림 Fig. 4. An example lecture slide embedding a word cloud widget.
그림 Fig. 5. An example slide with a competition widget.
그림 Fig. 6. A screenshot of Slack chatbot replying the exam result.
그림 Fig. 7. An example process of inserting a slide widget,
표 Table 2. Student survey results

AI 본문요약
AI-Helper

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문제 정의

본 연구에서는 기존 모바일기반 CRS의 긍정적인 교육적인 효과를 그대로 유지하면서 확장성과 참여용이성, 그리고 교육자료와의 연동성을 개선하기 위해 챗봇과 슬라이드 위젯을 도입한 CRS를 제안하였다. 제안 시스템은 이미 많은 사용자층이 확보되어 있는 인스턴트 메세징 서비스를 기반하여 학생들의 참여가 보다 더 용이하도록 하였으며 기존의 고정된 질문과 답변 인터페이스가 아닌 텍스트 인터페이스를 통해 다양한 방식의 참여 형식을 가능하게 하는 확장성에서 유리한 방식이다.
본 연구에서는 인스턴트 메세징 서비스에서 제공하는 챗봇 인터페이스를 기반으로 하는 CRS 방식을 제안한다. 인스턴트 메세징 서비스는 이미 많은 사용자층을 보유하고 있으며 다양한 기기와 환경을 지원 한다는 측면에서 학생들에게 보다 나은 접근성을 제공하는 장점이 있다.
본 연구에서는 챗봇과 슬라이드 위젯을 기반으로 하는 CRS를 제안한다. 제안 시스템은 인스턴트 메세징 서비스 기반으로 학생들의 메시지를 받아들이는 챗봇 인터페이스와 실시간으로 수업 슬라이드의 내용에 통합되어 인스턴스 메세징(instant messaging), 차트(chart), 워드 클라우드(word clouds), 컴페티션(competition)과 같은 다양한 형태로 응답을 표현할 수 있는 슬라이드 위젯으로 구성되어 있다.

제안 방법

본 논문에서 제안하는 시스템은 Fig. 1과 같이 서버에서 동작하는 챗봇 모듈과 클라이언트에서 동작 하는 슬라이드 위젯 모듈 두 가지로 구분 할 수 있다.
Telegram 챗봇의 경우 학생들이 철저한 익명성을 가지고 수업에 참여할 수 있다는 면에서는 장점이 있으나 그룹을 관리하는 면에서는 제약이 있다. 이를 위해 추가적으로 팀 중심의 인스턴트 메세징 서비스인 Slack 기반의 챗봇을 추가하였다. Slack 챗봇은 필요에 따라 익명성을 선택적으로 활성화할 수 있고 또 분반별 그룹을 도입하여 학생들을 관리하는 기능을 지원한다.
입력한 메시지는 순서대로 누적되며 말풍선의 형태로 보여지기 때문에 수업 도중에 교수자에게 질문하거나 학생들 서로간의 토론의 형태에 활용하기에 적합하다. 인스턴트 메세징 위젯은 메시지를 두 가지로 구분하여 표현하는데 질문 메세지는 왼쪽에 나타나는 회색 말풍선으로 표현하고 답변 메시지는 오른쪽에 나타나는 파란색 말풍선으로 표현하여 마치 단체 대화방에 참여하여 대화하는 것과 유사한 경험을 제공하도록 하였다.
제안 시스템은 서울의 한 대학 교양 프로그래밍 수업에서 학기당 4개 분반의 학생들을 대상으로 하는 수업에서 두 학기 동안 사용되며 시스템의 유용성을 평가하였다. 제안 시스템을 활용하지 않았던 분반의 수업에서는 학생들의 참여 빈도가 수업 당 평균약 2.
본 연구에서는 챗봇과 슬라이드 위젯을 기반으로 하는 CRS를 제안한다. 제안 시스템은 인스턴트 메세징 서비스 기반으로 학생들의 메시지를 받아들이는 챗봇 인터페이스와 실시간으로 수업 슬라이드의 내용에 통합되어 인스턴스 메세징(instant messaging), 차트(chart), 워드 클라우드(word clouds), 컴페티션(competition)과 같은 다양한 형태로 응답을 표현할 수 있는 슬라이드 위젯으로 구성되어 있다. 챗봇 인터페이스는 기존에 널리 사용되고 있는 인스턴트 메세징 서비스인 텔레그램(Telegram)과 슬랙(slack)을 기반으로하며 학생들은 챗봇에게 텍스트 메시지를 보내는 방식으로 간단하게 응답을 보낼 수 있어 참여가 용이한 장점이 있다.
챗봇 서버에 저장된 메시지들을 불러와서 적절한 형태로 가공하여 표현하기 위해서 제안 시스템은 슬라이드 위젯을 도입하였다. 슬라이드 위젯은 반응형 웹페이지이며 주기적으로 서버와 통신하며 불러온 정보로 내용을 갱신하게 된다.

대상 데이터

제안 시스템의 챗봇 모듈을 구현하기 위한 플랫폼은 챗봇에 대한 지원이 풍부하고 사용자 층이 많은 Telegram을 선택하였다. Telegram은 2015년부터 챗봇 서비스를 다운받을 수 있는 봇 스토어(Bot store)를 운영하고 있을 정도로 챗봇 제작 지원에 선도적인 역할을 하고 있다[19].

이론/모형

교수자의 슬라이드는 강의 내용과 함께 동적인 정보를 표현할 수 있기 위해 브라우저 기반의 웹 프레젠테이션 서비스인 Slides.com을 사용한다. Slides.

성능/효과

총 118명의 학생이 설문에 응답한 결과는 Table 2에 제시되어 있다. 각 문항에 대한 답변의 평균은 3.83으로, 문항별 평균분포는 2.95에서 4.285로 대체적으로 높게 나타났으며 크론바흐 알파(Cronbach Alpha) 신뢰도는 0.69로 신뢰할 수 있는 적정 범위에 있음을 알 수 있다. 문항 중에서는 수업에 참여하는데 도움이 되는지, 제안 시스템을 통해 수업시간의 집중도가 증가하였는지, 설문 결과를 통해 수업 내용에 대한 흥미가 증가하였는지에 대한 답변이 비교적 높게 나타나 제안 시스템의 방식이 학생들의 수업 참여도를 높이는데 있어 긍정적인 효과가 있음을 알 수 있다.
제안 시스템은 이미 많은 사용자층이 확보되어 있는 인스턴트 메세징 서비스를 기반하여 학생들의 참여가 보다 더 용이하도록 하였으며 기존의 고정된 질문과 답변 인터페이스가 아닌 텍스트 인터페이스를 통해 다양한 방식의 참여 형식을 가능하게 하는 확장성에서 유리한 방식이다. 또한 제안된 슬라이드 위젯 방식은 교수자의 슬라이드에 통합되어 추가적인 전용 프로그램이나 애드인 설치과정 없이 다수의 청중들에게 라이브 피드백을 공유할 수 있는 장점이 있다.
69로 신뢰할 수 있는 적정 범위에 있음을 알 수 있다. 문항 중에서는 수업에 참여하는데 도움이 되는지, 제안 시스템을 통해 수업시간의 집중도가 증가하였는지, 설문 결과를 통해 수업 내용에 대한 흥미가 증가하였는지에 대한 답변이 비교적 높게 나타나 제안 시스템의 방식이 학생들의 수업 참여도를 높이는데 있어 긍정적인 효과가 있음을 알 수 있다. 이는 익명성으로 인한 심적 부담을 줄이는 것이 수업의 참여에 도움이 된다는 기존 CRS 관련 연구들의 결과와 일치하고 있음을 나타낸다.
초기 CRS의 방식은 수업에 참여하는 모든 학생수 만큼 충분한 송신기를 구입해야하는 고비용의 문제와 기기의 관리에 따르는 어려움, 이용훈련의 복잡성 등에 대한 문제점들이 제기되었다. 이를 위해 제안된 모바일 기반의 CRS는 학생들에게 배포되는 송신기 대신 각자의 모바일기기에서 설치된 전용 앱을 사용하여 응답을 전송하는 방식으로 비용적인 면에서 큰 절감을 가능하게 하였다. 모바일 기반 CRS가 강의에서 학생들의 인식, 참여와 학습에 미치는 영향을 조사한 연구들에서는 모바일 기반 CRS가 학생들의 수업참여 빈도, 수업 중 활동을 증가시키며 수업에 집중하도록 하는데 있어 전통적인 CRS 방식과 유사하게 긍정적인 효과가 나타난다는 결과를 보였다[13-15].
본 연구에서는 기존 모바일기반 CRS의 긍정적인 교육적인 효과를 그대로 유지하면서 확장성과 참여용이성, 그리고 교육자료와의 연동성을 개선하기 위해 챗봇과 슬라이드 위젯을 도입한 CRS를 제안하였다. 제안 시스템은 이미 많은 사용자층이 확보되어 있는 인스턴트 메세징 서비스를 기반하여 학생들의 참여가 보다 더 용이하도록 하였으며 기존의 고정된 질문과 답변 인터페이스가 아닌 텍스트 인터페이스를 통해 다양한 방식의 참여 형식을 가능하게 하는 확장성에서 유리한 방식이다. 또한 제안된 슬라이드 위젯 방식은 교수자의 슬라이드에 통합되어 추가적인 전용 프로그램이나 애드인 설치과정 없이 다수의 청중들에게 라이브 피드백을 공유할 수 있는 장점이 있다.
제안 시스템을 교양 프로그래밍 수업에서 활용하며 학생들의 참여 빈도와 만족도를 평가한 결과 향상된 익명성과 접근성으로 인해 학생들이 참여도가 활성화되고 수업과 수업내용에 대한 학생들의 호감도가 증가하는 등 학생들의 긍정적인 인식에 있어 기존 모바일기반 CRS들과 유사한 정도의 효과를 유지하면서 동시에 기존 모바일기반 CRS의 제한점들을 개선하는 방식임을 확인할 수 있었다.
제안 시스템을 대학 교양 프로그래밍 수업에 활용하여 두 학기동안 진행한 후 실시한 온라인 설문조사에서는 대다수의 학습자들에게서 교과목의 내용에 대한 관심도와 만족도가 상승하고 학습과정에 참여하는 빈도가 늘어나는 등 제안 시스템이 기존 모바일 기반 CRS가 가진 긍정적인 교육효과를 유지하면서 실제 교육현장에서의 활용성을 개선하는데 효과적인 방식임을 확인할 수 있었다.
제안 시스템의 챗봇은 오프라인 수업시간의 참여에 활용되는 용도에 주안점을 두고 있으나 이 외에도 온라인으로 수업관리 시스템을 보조하는 부가적인 기능에도 장점이 있는 방식이다. 제안 시스템을 실제 수업에 활용하는 과정에서 학생들이 평가결과를 확인하는 용도로도 챗봇을 사용할 수 있도록 기능을 부여하였다. Fig.
제안 시스템은 서울의 한 대학 교양 프로그래밍 수업에서 학기당 4개 분반의 학생들을 대상으로 하는 수업에서 두 학기 동안 사용되며 시스템의 유용성을 평가하였다. 제안 시스템을 활용하지 않았던 분반의 수업에서는 학생들의 참여 빈도가 수업 당 평균약 2.3회에 그쳤지만 제안 시스템을 활용한 분반의 수업에서는 학생들의 참여 빈도가 수업 당 평균 17.1회로 질문의 빈도가 확연히 증가하는 효과를 확인할수 있었다. 또한 학기말에 제안 시스템을 활용한 만족도를 평가하는 설문에서는 제안 시스템이 수업 진행에 도움이 되었는지, 수업에 대한 흥미가 증가하였는지 등 다섯가지의 질문에 대해 1∼5의 점수로 답변 하도록 하였다.

후속연구

학생들이 익명으로 질문을 올리면 교수자는 이를 슬라이드에서 바로 확인하고 답변하면서 수업을 진행 할 수 있다. 모든 질문들이 인스턴트 메세징 위젯에 남아있기 때문에 교수자가 질문들을 놓치지 않고 답변하는데 도움을 얻을 수 있고 또한 수업의 흐름을 끊지 않으면서 답변의 시점을 선택하는 방식으로 유연하게 수업에 활용할 수 있다. 인스턴트 메세징 위젯에 등록된 질문은 지정된 시간 후에 사라지도록 하거나 교수자가 클릭하면 사라지도록 하는 방식을 제공하며 다음 슬라이드로 넘어갈 때 내용이 초기화 되거나 계속 남아있도록 하는 방식을 선택적으로 적용할 수 있다.
향후 연구로는 프로그래밍 교육에 있어 필요한 다양한 방식의 상호작용을 분석하고 이를 위한 다양한 슬라이드 위젯 방식을 개발하는 것과 제안 시스템의 교육적 효과에 대한 검증을 위한 심도 깊은 사용자 평가를 수행하는 것이 제안된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	초기 CRS의 방식은 어떤 문제점들이 제기되었는가?	초기 CRS의 방식은 수업에 참여하는 모든 학생수 만큼 충분한 송신기를 구입해야하는 고비용의 문제와 기기의 관리에 따르는 어려움, 이용훈련의 복잡성 등에 대한 문제점들이 제기되었다. 이를 위해 제안된 모바일 기반의 CRS는 학생들에게 배포되는 송신기 대신 각자의 모바일기기에서 설치된 전용 앱을 사용하여 응답을 전송하는 방식으로 비용적인 면에서 큰 절감을 가능하게 하였다.
	클리커는 어떤 방식으로 그래프가 출력되는가?	클리커(Clicker)는 이와 같은 문제를 해결하기 위한 교실응답시스템(Classroom response system, CRS)이다[6]. 학생들은 수업시간에 교수자의 질문에 대해 소형 리모컨 장치를 통해 익명으로 응답할 수 있고 라디오 주파수(RadioFrequency)를 통해 리모컨의 응답 신호를 받아들여 모아진 결과가 그래프로 가공되어 출력되는 방식이다. 클리커의 사용을 통해 학생들에게 긍정적인 학습효과를 제공한다는 사실은 여러 연구를 통하여 확인되었다[7-9].
	교실응답시스템(Classroom response systems, CRS)는 무엇인가?	교실응답시스템(Classroom response systems, CRS)은 학생들의 응답을 모아 교수자에게 실시간으로 전송해주는 송수신 시스템을 말한다. 교실응답시스템은 개인응답시스템(Personal Response Sys-tems), 청중응답시스템(Audience Response Sys-tems), 전자응답시스템(Electronic Response Sys-tems) 등으로도 알려져 있다.

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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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