향상된 학습 성과를 위한 증강 현실(AIR): 정량적 평가
Augmented Immersive Reality (AIR) for Improved Learning Performance: A Quantitative Evaluation
apa : Ling Cen; Dymitr Ruta; Lamees Mahmoud Mohd Said Al Qassem; Jason Ng(2020). Augmented Immersive Reality (AIR) for Improved Learning Performance: A Quantitative Evaluation. Journals & Magazines IEEE Transactions on Learning Volume: 13 Issue: 2
혹시 게임 포켓몬고를 해보셨나요? 포켓몬고는 AR이라는 증강현실 기술을 토대로 만든 게임입니다. 이런 포켓몬고 게임처럼, 교육에서도 AR이 활발하게 사용되고 있습니다. 본 논문에서는 AR, Augumented Reality라는 용어 대신 Augmented Imemersive Reality, 몰입형 증강 현실이라는 AIR이라는 용어를 쓰고 있습니다. 우선 배경 지식에 대해 알아볼까요?
배경 : AR이란?
AR(Augmented Reality)은 증강 현실 기술로, 현실 세계에 가상적인 객체나 정보를 추가하여 새로운 환경을 만들어내는 기술입니다. 이를 통해 사용자는 현실 세계에 가상적인 콘텐츠를 겹쳐 보거나 상호작용할 수 있게 됩니다.
AR 기술은 대개 스마트폰, 태블릿, AR 헤드셋 등의 기기를 통해 사용됩니다. 이를 통해 기기를 통해 촬영한 실제 환경 이미지를 분석하고, 그 위에 가상의 콘텐츠를 추가하는 방식으로 작동합니다.
AR은 게임, 광고, 교육, 의료 등의 분야에서 활용되고 있으며, 기존의 현실 세계에 가상적인 정보를 추가하는 방식으로 다양한 새로운 경험을 제공합니다. 또한, AR 기술은 VR(Virtual Reality)과 비교하여 물리적인 제약이 적고, 보다 현실감 있는 경험을 제공할 수 있다는 장점이 있습니다.
미래의 기술 : 증강현실(AR, AIR) 소개를 참고하시면 더욱 좋습니다.
증강현실(Augmented Reality, AR / Augmented Immersive Reality, AIR)
AR은 우리 일상에 놀라운 경험을 선사하는 기술 중 하나입니다. 포켓몬고를 해보셨다면, 아마도 그 경험에 대해 잘 알고 계실 것입니다. AR을 활용한 교육도 마찬가지입니다. 기존의 단조로운 교
cryycrypto.tistory.com
배경 : 교육에서의 AR의 활용
앞서 말씀드린 포켓몬고처럼, 교육에서 AR을 활용한다면 어떤 모습으로 활용할 수 있을까요? 실제 AR기기를 활용하여 교육을 한 모습을 소개해드리겠습니다. 유튜브에서 찾은 내용인데, 화학 수업에서 분자를 AR로 구현한 동영상입니다.
https://www.youtube.com/watch?v=Qi3h18wJJiI
(출처 : VirQ Tech 유튜브)
이처럼 교육에서 사용되는 AR(Augmented Reality)은 증강 현실 기술을 이용하여 학생들의 학습 경험을 향상시키는 방식입니다. 위 동영상처럼 화학 분자를 보여줄 수도 있고, 문학 작품을 실감나게 표현하는데 사용할 수도 있을 겁니다. 나아가 수학에서 3차원의 도형을 보여준다면 어떨까요? 초등학교 때 쌓여있는 나무조각의 모습을 보고 갯수를 맞추는 문제가 기억 나시나요? 이를 AR을 통해 구현한다면, 학생들이 더 이해하기 쉬울 겁니다. 이처럼 AR은 현실 세계에 가상적인 객체나 정보를 추가하여 혼합 현실(Mixed Reality) 환경을 만들어내며, 이를 통해 학생들은 시각적으로 더욱 재미있고 흥미로운 학습 경험을 할 수 있습니다.
교육에서 사용되는 AR의 예시로는 다음과 같은 것들이 있습니다.
1. 교과서나 학습자료 등의 이미지나 도면 위에 AR 기술을 이용하여 부가적인 정보를 제공하는 학습자료
2. 3D 모델을 활용하여 학생들이 실제로 조작하고 체험할 수 있는 시뮬레이션
3. AR 기술을 이용한 게임을 통해 학생들이 문제 해결력과 협업 능력 등을 향상시키는 게임 기반 학습
AR은 학생들이 추상적인 개념을 더욱 쉽게 이해하고, 시각화된 학습 경험을 통해 더욱 몰입하여 지식을 습득하는 데 큰 도움이 됩니다.
논문 요약
기존 교실 학습 방법의 개선을 목표로하는 교육 커뮤니티에서 기술을 활용한 학습(Technology-enhanced learning)이 점점 더 관심을 받고 있습니다. 증강 현실(Augmented immersive reality, AIR) 기술은 오디오, 비디오, 2/3D 그래픽, GPS 데이터 등의 컴퓨터 생성 요소를 통해 현실에 부가적인 요소를 부여함으로써 사용자의 현실 지각을 향상시키는 기술입니다. AIR은 학습 경험의 새로운 차원을 제공하여 학생들의 주의력, 집중력, 그리고 흥미를 높여 학습 동기와 성취를 증진시킵니다. 이 연구는 AIR-EDUTECH라는 코드 이름의 수상 경력이 있는 AIR 기반 교육용 모바일 시스템을 소개합니다. 이 시스템은 고등학교 학생들이 화학을 학습하는 데 도움을 주도록 개발되었습니다. AIR-EDUTECH은 분자 화학의 기본 개념을 이해하고 학습하는 데 도움을 주기 위해 새로운 AIR 기능을 제공합니다. 이 시스템은 몰입형 3D 시각화와 검토된 구조물과 시각적 상호작용을 제공하여 더 넓고 기억에 남는 지식을 제공하며 기본 화학 반응 형성에 대한 직관력을 향상시킵니다. 이 시스템은 11학년 화학 수업의 45명 학생들을 대상으로한 현장 연구에서 소개되고 시험 이후에 설문조사를 통해 평가되었습니다. 수집된 데이터는 공식 평가 퀴즈 및 시험 이후의 피드백으로부터 얻어진 것으로, 다중 모달 양적 분석을 거쳐 AIR-EDUTECH가 가르친 내용의 이해력 및 기억력을 크게 향상시켰음을 밝혀냈습니다. 또한 이는 학생들의 지식 격차를 확대시킬 수 있는 중요한 지식의 보존을 강화할 수 있는 AIR 기술의 역할을 강조했습니다.
논문 내용
증강 현실은 실제 세계에 가상적인 요소를 추가하여 현실 세계의 환경을 증강시키는 기술입니다. 가상 현실과 달리 증강 현실은 실제 세계를 보강하기 위해 가상적인 요소를 덧붙이는 방식으로 작동합니다. 즉, 가상적인 콘텐츠를 실제 세계에 겹쳐 보여주는 것입니다. 증강 현실 기술은 가상적인 콘텐츠를 현실 세계와 함께 자연스럽게 결합하여 사용자에게 상호작용성이 높은 환경을 제공하고, 디지털로 조작된 가상/실제 정보를 제공하여 현실 세계의 인식을 향상시킵니다. 증강적 감각현실 (AIR)은 증강 현실과 실제 세계 사이에 위치하며, 인공적인 요소를 추가하거나 혼합하여 현실성 있는 경험을 제공합니다.
AR 기술은 학생들의 학습 동기를 높이고 학습 경험의 질을 향상시키는 데 도움이 될 수 있다는 것이 밝혀졌습니다. AR을 교육에 활용하는 데 대한 연구 결과는 다음과 같은 형태로 나타납니다.
1. 학습 성과와 보존이 향상됨
2. 학습 동기와 흥미
3. 학생들의 긍정적인 태도와 인식이 증가함
4. 증강된 정보를 제공하여 학습 경험을 향상시킴
5. 학생들의 참여를 높여 탐구와 상호작용을 장려함
6. 학습 비용을 절감함
7. 학습 경험을 개선함
8. 학생 중심적인 환경을 제공함
9. 학습 과정에서 협업을 높여줌
10. 창의성을 증대시킴
11. 학습의 신뢰성과 실제성을 높여줌
이 연구는 분자화학 교육의 특정 시나리오에서 AIR 기술의 사용을 조사하고, 학습 성과에 미치는 영향을 파악하는 것을 목적으로 합니다. 이 연구의 주요 기여는 다음과 같습니다.
분자 구조를 이해하고 화학 반응 형성의 문맥에서 상호작용을 더 잘 이해할 수 있도록 상호작용적인 AIR 환경을 도입하는 새로운 AIR-EDUTECH 교육 모바일 시스템을 제시합니다.
11 학년 고등학교 화학 과목 수업을 듣는 45 명의 학생들을 대상으로 한 현장 연구를 통해 AIR-EDUTECH의 지원을 받은 그룹과 전통적인 화학 수업을 듣는 그룹으로 나누어 실험을 실시하고, 이후 양 집단에서 시행한 평가 퀴즈 및 설문조사의 양적 분석 결과를 보고합니다.
분자화학 분야에서 AIR-EDUTECH가 학습 성과에 미치는 영향을 깊이 있는 양적 분석을 통해 파악하고, 이러한 영향을 결정하는 주요 요소를 식별합니다. 많은 다른 연구들과 달리 이 연구는 주로 정성적인 연구가 아닌 현장 연구에서 수집된 실제 데이터를 기반으로 한 포괄적인 양적 분석 결과를 제시합니다.
이 연구에서 달성한 긍정적인 결과는 AIR 기술의 이점을 다른 교육 과정에도 확대 적용할 수 있는 가능성을 제시하며, 성공적이고 기억에 남는 지식 전달이 필요한 경우 유사한 노력을 촉진하기 위한 참고 자료로 활용될 수 있습니다.
핵심내용
이 논문은 AR/AIR 기술이 교육에서 학습 성과를 향상시키는 가능성이 있는지를 확인하고 특히 분자 화학을 학습하는 고등학교 학생들을 대상으로 AIR-EDUTECH 교육 모바일 시스템을 소개하고 이 시스템이 학습 성과에 미치는 영향을 수량적으로 평가하였다.
학습 성과는 기존 교육 방법과 AIR-EDUTECH를 이용한 교육 방법을 비교하여 평가되었다. 퀴즈를 통해 학습 성과를 직접 측정하였고, 결과적으로 AIR-EDUTECH를 이용한 학생들은 전통적인 학습 방법을 사용한 학생들보다 높은 점수를 얻었다. 학습 성과를 분석하기 위해 데이터 분석 기술을 활용하여 적합한 가설 검증, 분석 및 연관 규칙 마이닝을 수행하였다.
학습 성과 향상 이외에도, AIR-EDUTECH는 학생들의 학습 동기부여, 흥미 유발, 즐거움 제공, 학습 환경 개선, 협력적 학습 방법 촉진 등의 긍정적 영향을 미치는 것으로 나타났다.
더 넓은 범위의 학생들과 다양한 교육 과목을 대상으로 한 실험을 통해 AIR 기술이 교육에서 학습 성과를 향상시키는 데 긍정적인 영향을 미치는지 더욱 자세히 밝혀야 한다. 이를 통해 AIR 기술이 학습 성과 개선에 긍정적인 영향을 미친다는 것을 정량적으로 입증할 수 있을 것으로 기대된다.
핵심정리
1. 이 논문은 AR/AIR 기술이 교육에서 학습 성과를 향상시키는 가능성을 확인하기 위해 AIR-EDUTECH 교육 모바일 시스템을 소개하고 학습 성과에 미치는 영향을 수량적으로 평가하였다.
2. AIR-EDUTECH는 고등학교 분자 화학 수업을 대상으로 학생들이 분자 구조를 이해하고 화학 반응 형성에 대한 개념을 더 잘 이해할 수 있도록 3D 가상 모델과 다양한 멀티미디어 콘텐츠를 결합하여 개발되었다.
3. 학습 성과는 기존 교육 방법과 AIR-EDUTECH를 이용한 교육 방법을 비교하여 평가되었다. 결과적으로 AIR-EDUTECH를 이용한 학생들은 전통적인 학습 방법을 사용한 학생들보다 높은 점수를 얻었다.
4. AIR-EDUTECH는 학생들의 학습 동기부여, 흥미 유발, 즐거움 제공, 학습 환경 개선, 협력적 학습 방법 촉진 등의 긍정적 영향을 미치는 것으로 나타났다.
5. 이 연구는 AIR-EDUTECH가 교육에서의 AIR 기술이 학습 성과를 향상시키는 데 긍정적인 영향을 미친다는 것을 입증하였다.