개체 이동 또는 사용자 이동: 가상현실에서 상호작용 기법이 구현된 학습에 미치는 역할

Move The Object or Move The User: The Role of Interaction Techniques on Embodied Learning in VR

 

출처 : Mahda M. Bagher, Pejman Sajjadi, Jan Oliver,Wallgrun, Peter C. La Femina and Alexander Klippel(2021). Move The Object or Move The User: The Role of Interaction Techniques on Embodied Learning in VR. ORIGINAL RESEARCH article Front. Virtual Real., 25 October 2021 Sec. Virtual Reality and Human Behaviour Volume 2 - 2021

 

 가상현실에서 구현된 학습은 여러 논문에서 소개해드렸습니다. 하지만 같은 가상현실이더라도, 연구자가 어떤 이론을 적용하고 어떤 효과를 볼지에 따라 가상현실 내에서 일어나는 학습의 형태가 천차만별로 달라질 수 있습니다. 가령 가네의 9가지 수업의 사태를 가상현실에서 구현하면 어떻게 될까요? 가네가 그리는 모습대로 교수설계가 이루어지고, 학습 모형이 만들어질 것입니다. 교수설계모형이 아니라 세부적인 이론은 어떨까요? 행동주의, 구성주의 등 교수자가 적용하고자 하는 이론에 따라 연구도 달라질 것입니다. 본 논문에서는 가상현실, 확장현실에 체화된 학습(embodied Learning)을 적용하려고 합니다. 어떻게 적용되었는지 한 번 살펴볼까요?

 

배경 : 체화된 학습과 가상현실

체화된 학습 이론은 인지과학의 체화된 기반에서 교육에 체화된 인지의 적용을 확장하려는 교수법입니다. 체화란 우리의 몸을 통해 세상을 경험하고 상호 작용하는 것으로, 마음과 몸이 연결되어 있다는 것을 의미합니다. 따라서 전통적인 인지 과학과는 대조적으로, 체화된 인지는 몸과 환경이 인지 과정과 어떻게 관련되어 있는지 설명합니다. 최근에는 체화된 인터페이스의 설계, 포함하여 몰입형 경험을 통해 체화된 학습을 개선하려는 다양한 분야의 연구자들의 관심을 끌고 있습니다.

가상현실에서 체화된 학습을 이해하려면, 체화된 정신 표상에 기반한 존재감(SOE)이 어떻게 구성되는지 정의해야 합니다. SOE는 공간에 위치한 자신과 다른 객체와의 관계에 대한 심리적 반응입니다. 가상 인터페이스는 인간을 가상 환경에 연결하는 인간 감각의 연장선이 될 수 있습니다. 다시 말해, VR에서의 SOE는 기술적으로 확장된 몸과 우리의 감각이 통합되는 것으로 정의할 수 있습니다.

 

체화된 학습과 가상현실을 결합하여 설명하기 위해서는, 가상현실에서 체화된 인터페이스를 설계하는 것이 중요합니다. 가상환경에서 사용자의 존재감을 높이기 위해 몸을 사용하는 방법과 상호 작용을 통해 학습 경험을 개선하려는 연구가 있습니다. 체화된 학습에서는 사용자가 몸짓, 객체 조작 및 공간 이동과 같은 상호 작용 기법을 통해 학습 콘텐츠와 의미있게 상호 작용하게 됩니다.

 

논문에서는 웹 기반 데스크톱 VR에서 객체 조작과 사용자 공간 이동이라는 두 가지 상호 작용 기법의 역할을 검토하였습니다. 객체 조작은 3차원 환경에서 객체에 대한 통제와 행동력의 감각을 만들어내며, 사용자 공간 이동은 체화된 이동 감각을 만들어 사용자가 시점을 회전시키거나 자세히 살펴보기 위해 3D 객체에 가까워지거나 멀어지는 방식으로 공간을 조작할 수 있는 능력을 제공합니다. 이러한 상호 작용 기법들은 몸짓과 객체 조작, 공간 이동을 통한 체화된 학습에 기여할 것으로 예상됩니다.

움직임을 통한(체화된) 학습은 과연 효과적일까요?

논문요약

이 논문은 몰입형 기술을 교육 과정의 일부로 통합하기 위해, 학생들의 학습 경험과 성과를 향상시키는 구체적 상호작용 가상 학습 환경(VLE) 설계에서 중요한 두 가지 요소를 조사하고자 합니다. 1) VR 시스템의 주관적 요소로서의 존재감과 2) 신체적 참여로서의 구현되는 요소와 상호 작용 기법을 통해 생성되는 행동력이 3차원 학습 객체와 관련됩니다. 서로 다른 상호작용 설계의 영향을 조사하고 이들이 행동력, 학습 경험, 성과에 어떻게 영향을 미치는지 알아보기 위해, 지구과학 교육에서 중요한 3D 작업인 규모와 깊이의 지진 단면을 이해하는 데 도움이 되는 세계 각지의 전복 지역을 배경으로한 두 가지 VLE를 설계하였습니다. 두 VLE 모두 웹 기반 데스크톱 VR 어플리케이션으로, 참가자들이 일반 스크린을 사용하여 자신의 컴퓨터에서 원격으로 실행할 수 있는 3D 데이터가 포함되어 있습니다.

 

드래그 및 스크롤 조건에서는 객체 조작을 통한 신체적 참여를 촉진하였으며, 1인칭 조건에서는 사용자가 공간에서 움직일 수 있는 기능을 제공하였습니다. 즉, 객체를 움직이거나 사용자를 공간에서 움직이는 상호 작용 방식을 비교하였습니다. 학생들은 드래그 및 스크롤 조건에서 더 나은 학습 경험을 가졌지만, 두 조건 간의 존재감에서 유의한 차이를 찾지 못했습니다. 학습 성과와 관련하여, 두 조건에서 모두 행동력과 지식 습득 간의 긍정적인 상관관계를 발견하였습니다. 분야에 대한 사전 지식이 적은 학생들의 경우, 두 조건에서의 VR 경험에 노출되면 지식 습득이 크게 개선되었습니다. 개인차를 고려하여, 낮은 관통 사고 능력을 가진 학생들의 지식 습득을 조사하였습니다. 이러한 학생들은 1인칭 조건에서의 신체적 참여 유형에서 이득을 보았으며, 다른 조건에 비해 지식 습득이 크게 향상되었습니다. 우리의 결과는 VR에서의 실체화된 학습에 대한 깊이 있는 연구를 장려하며, 보다 효과적인 실체화된 가상 학습 환경을 설계하는 데 도움이 됩니다.

 

요약하면, 이 연구는 몰입형 기술을 교육 과정에 통합하기 위해 가상 학습 환경 설계의 두 가지 중요한 요소를 조사하였습니다. 두 가지 VLE를 설계하여 서로 다른 상호작용 방식을 비교한 결과, 드래그 및 스크롤 조건에서 학생들이 더 나은 학습 경험을 가졌습니다. 그러나 두 조건 간의 존재감에서는 유의한 차이를 발견하지 못했습니다. 행동력과 지식 습득 간에 긍정적인 상관관계를 발견했으며, 분야에 대한 사전 지식이 적은 학생들은 두 조건에서 모두 VR 경험에 노출되어 지식 습득이 개선되었습니다. 낮은 관통 사고 능력을 가진 학생들은 1인칭 조건에서의 신체적 참여로 인해 지식 습득이 더 크게 향상되었습니다. 이 연구 결과는 보다 효과적인 실체화된 가상 학습 환경 설계를 위한 깊이 있는 연구를 장려합니다.

 

핵심 내용

이 연구는 지구과학 교육에서 중요한 3D 과제인 지진의 깊이와 지오메트리에 대한 단면 이해에 있어 신체적 참여가 학습 경험과 성과에 미치는 영향을 조사했습니다. 두 조건에서는 신체적 참여의 정도가 다르지 않았으며, 이러한 차이가 학습 경험과 성과에 영향을 미치는 것으로 나타났습니다.

 

신체적 참여가 학습 경험에 미치는 영향을 평가하기 위해 자가보고 측정법을 사용했습니다. 결과적으로 학생들은 드래그 앤 스크롤 조건에서 더 만족도가 높았으며, 이 조건이 사용하기 더 쉽고 조작하기 더 빠르다고 평가했습니다. 그러나 학습 성과에 있어서는 두 가지 방식 모두 학습자의 지식 획득에 기여했습니다.

 

우리는 학생들의 공간적 사고 능력에 따라 지식 획득의 차이가 있을 것이라고 가정했습니다. 이를 검증하기 위해 지오헬름 블록 단면 시험을 사용하여 학생들의 공간적 사고 능력을 평가했습니다. 결과적으로 공간적 사고 능력이 높은 학생들은 더 높은 지식 획득을 보였으며, 낮은 공간적 사고 능력을 가진 학생들은 드래그 앤 스크롤 조건보다 1인칭 조건에서 더 큰 지식 획득을 이루었습니다.

 

결론적으로, 체화된 학습은 학생들의 학습 경험과 성과를 향상시킬 수 있으며, 공간적 사고 능력에 따라 적합한 교육 방식이 달라질 수 있습니다. 한편, 이 연구의 제한점으로는 참여자들의 성별 구성이 주로 남성이었던 점, 그리고 코로나19로 인해 다양한 매체 간의 비교가 어려웠던 점 등이 있습니다. 향후 연구에서는 이러한 제한점을 해결하고, 다른 과정에서 신체적 참여의 역할을 조사할 계획입니다.

과학 교과에 적용할 수 있는 VR 학습은 무엇이 있을까요?

핵심정리

1. 이 연구는 지구과학 교육에서 지진의 깊이와 지오메트리에 대한 단면 이해와 같은 3D 과제에서 신체적 참여가 학습 경험과 성과에 미치는 영향을 조사하였습니다.

 

2. 두 가지 학습 조건(드래그 앤 스크롤, 1인칭)에서 학습 경험과 성과에 관한 차이가 관찰되었습니다.

 

3. 드래그 앤 스크롤 조건에서 학생들의 만족도가 더 높았으며, 사용하기 더 쉽고 조작하기 더 빠르다고 평가되었습니다.

두 가지 방식 모두 학습자의 지식 획득에 기여하였습니다.

 

4. 학생들의 공간적 사고 능력에 따라 지식 획득의 차이가 관찰되었습니다. 낮은 공간적 사고 능력을 가진 학생들은 1인칭 조건에서 더 큰 지식 획득을 이루었습니다.

 

5. 체화된 학습은 학생들의 학습 경험과 성과를 향상시킬 수 있으며, 공간적 사고 능력에 따라 적합한 교육 방식이 달라질 수 있습니다.

 

6. 이 연구의 제한점으로는 주로 남성 참여자들이 참여했던 점과 코로나19로 인해 다양한 매체 간의 비교가 어려웠던 점 등이 있습니다.

 

 

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