3D 가상현실 STEM경험에서의 체화된 학습 효과

Platform Is Not Destiny: Embodied Learning Effects Comparing 2D Desktop to 3D Virtual Reality STEM Experiences

 

apa : Johnson‐Glenberg, Mina C., Hannah Bartolomea, and Elena Kalina. "Platform Is Not Destiny: Embodied Learning Effects Comparing 2D Desktop to 3D Virtual Reality STEM Experiences." Journal of Computer Assisted Learning 37.5 (2021): 1263-284. Web.

 

 

논문 요약

3D 가상 현실(VR)에서 몰입도가 높은 경험을 할 수 있기 때문에 VR에서 학습하는 것이 항상 더 효과적이라고 생각할 수 있습니다. 이 연구는 무작위 대조군 연구를 통해 자연선택에 대한 학습에서 3D VR 환경에서의 학습이 2D 모니터(PC)를 통한 학습보다 항상 우월한 것인지를 알아보았습니다. 이 연구는 2x2x3 디자인으로 진행되었습니다. 첫 번째 요소는 플랫폼 몰입도(낮음 = 2D PC, 높음 = 3D VR), 두 번째 요소는 구현 수준(낮음 = 동영상 시청, 높음 = 마우스/컨트롤러를 사용하여 콘텐츠를 적극적으로 조작), 세 번째 요소는 시험 시간(사전 테스트, 사후 테스트, 추적 조사)입니다.

 

구현 수준에서 유의한 차이가 있었으며, 높은 수준의 구현과 적극적인 조작을 한 그룹이 가장 많이 배웠습니다. 그러나 플랫폼 요소에서는 주요 효과가 없었으며, 이는 낮은 수준의 구현 VR 그룹이 다른 세 그룹보다 현저하게 낮은 성적을 거두었기 때문입니다. 그러나 높은 수준의 구현 VR 그룹은 가장 많은 지식을 습득하고 유지했습니다. 경로 분석을 통해 플랫폼의 효과가 존재감, 주체성, 참여도에 의해 유의하게 매개되었음을 밝혀냈습니다.

 

낮은 수준의 구현 VR 조건에서의 학습 효과가 떨어지는 것은 참가자들이 몰입된 VR 경험에 대해 콘텐츠의 통제와 조작에 대한 기대를 갖고 있으며, 이러한 기대가 충족되지 않았을 때 학습에 악영향을 미친다는 것을 시사합니다. 조작 가능한 가상 콘텐츠의 적극적이고 상호 작용적인 통제를 더 강조할 것을 권장합니다. 디자인이 중요하며, 플랫폼이 운명을 결정하지는 않습니다.

 

배경 : 가상현실에서의 어포던스

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

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

 

가상 현실에서의 어포던스는 크게 두 가지로 구분할 수 있습니다.

 

1. 존재감과 몰입도

존재감은 가상 환경에서 "그곳에 있는" 느낌을 말하며, 몰입도는 사용자가 가상 환경에 얼마나 깊게 빠져들 수 있는지를 나타냅니다. 존재감이 높은 가상 세계에서는 동시에 현실 세계에서의 존재감이 낮아집니다. 몰입도가 높은 환경에서는 사용자가 시간 감각을 잃기도 합니다.

 

2. 구현과 주체성

구현은 학습자가 가상 환경에서 몸을 움직이며 콘텐츠와 상호 작용하는 것을 의미합니다. 3D에서 콘텐츠를 조작하게 되면 학습자는 학습 환경을 더 개인적으로 통제할 수 있습니다. 이러한 구현은 인지 과정과 몸의 세계와의 상호 작용이 밀접하게 연결되어 있다는 개념에 기반합니다. 높은 수준의 구현에 참여하는 학습자들은 내용을 더 빠르고 깊게 배울 수 있으며, 센서-운동 코드를 활성화함으로써 기억을 강화할 수 있습니다.

 

학습 콘텐츠가 더 구현되면, 학습자는 더 많은 주체성을 경험할 것입니다. 주체성은 목표를 설정하고 달성하는 데 관련된 개인적인 권한을 의미하며, 자기 조절을 함축합니다. 가상 환경에서 사용자가 더 많은 주체성을 가질수록 구현도 높아지고, 학습 효과도 커질 것으로 예상됩니다.

 

가상 현실을 통한 교육에서는 이러한 어포던스를 고려하여 콘텐츠를 설계해야 합니다. 가상 현실에서의 존재감과 몰입도를 최대한 활용하면서도 학습자를 압도하지 않도록 주의해야 하며, 구현과 주체성을 통해 학습자가 더 적극적으로 콘텐츠를 다룰 수 있도록 해야 합니다. 이를 통해 가상 현실에서의 교육이 더 효과적인 결과를 가져올 수 있을 것입니다.

 

참고 : 어포던스란?

어포던스(affordance)란 객체나 환경이 제공하는 행동이나 기능적 사용 가능성을 말합니다. 이 용어는 미국의 인지심리학자 제임스 제롬 깁슨(James Jerome Gibson)이 고안한 개념으로, 주변 환경에서 인지 주체가 사용할 수 있는 기회나 가능성을 의미합니다.

 

예를 들어, 의자의 어포던스는 그 위에 앉을 수 있다는 것이고, 문 손잡이의 어포던스는 손으로 잡고 당겨 문을 열 수 있다는 것입니다. 이처럼 어포던스는 인지 주체가 환경이나 객체와 상호작용할 수 있는 방법들을 제공하며, 이러한 상호작용이 사용자 경험(UX) 및 인터페이스 설계에 중요한 역할을 합니다.

 

가상 현실에서의 어포던스는 해당 환경이 사용자에게 제공하는 존재감, 몰입도, 구현 및 주체성 등의 상호작용 가능성을 포함합니다. 이러한 어포던스를 통해 사용자는 가상 현실 환경에서 다양한 행동을 취하고, 콘텐츠를 조작하며, 교육적 목표를 달성할 수 있습니다.

 

체화된 학습은, 가상현실에서 가장 핵심적인 교육원리입니다.

핵심 내용

이 연구에서는 4개의 그룹이 모두 전후 테스트에서 학습 성과를 보였고, 'Catch a Mimic' 게임이 교육적으로 효과적인 것으로 추정되었습니다. 연구의 주요 질문은 플랫폼과 활동적 구현이 모방에 대한 학습에 어떻게 영향을 미치는지에 대한 것이었습니다. 결과는 다음과 같습니다:

 

1. 즉각적 학습 (RQ1)

- 플랫폼에 대한 주 효과는 없었습니다.

- 활동적 구현에 대한 통계적으로 유의미한 주 효과가 있었습니다. 활동적이고 의지적인 그룹이 더 낮은 구현 그룹보다 더 많이 배웠습니다.

- 플랫폼과 구현 간의 상호작용이 학습에 대해 유의미한 영향을 미쳤습니다.

 

2. 기억력 (RQ2)

- 1주일 후에도 고 구현 VR 그룹이 가장 높은 순위를 유지했고, 두 PC 조건이 중간에 위치했으며, 저 구현 VR 그룹이 가장 적은 정보를 기억했습니다.

 

3. 참여와 존재감 (RQ3)

- 참여와 존재감은 서로 상관관계가 있었습니다.

- 참여는 예상보다 큰 영향을 미치지 않았지만, 존재감은 플랫폼과 구현 수준에 따라 유의미한 차이를 보였습니다.

 

4. 과정 중, 내재된 평가와 의지 (RQ4)

- 과정 중에 수행한 인터랙티브 막대 그래프는 처음에는 예측 가능했지만, 두 번째 시도에서는 학습을 예측하는데 더 이상 유의미하지 않았습니다.

- 의지와 관련하여, 더 활동적이고 구현된 그룹이 더 나은 성과를 보였습니다.

- 결론적으로, 활동적 구현과 참여, 존재감이 학습에 중요한 요소로 작용하며, 이를 통해 교육 게임 및 가상 현실 환경에서의 학습 경험을 개선할 수 있습니다.

 

핵심 정리

1. 'Catch a Mimic' 게임은 교육적으로 효과적이라고 추정됨.

2. 활동적 구현이 즉각적 학습에 긍정적인 영향을 미침.

3. 고 구현 VR 그룹이 정보를 가장 잘 기억함.

4. 참여와 존재감은 서로 상관관계가 있음.

5. 과정 중 평가에서 처음에는 예측 가능했지만, 두 번째 시도에서는 학습을 예측하는데 더 이상 유의미하지 않았음.

6. 더 활동적이고 구현된 그룹이 더 나은 성과를 보임.