본문 바로가기
KERD
논문KCI 등재

AR 및 VR 관련 과학교육 문헌 연구

A Literature Review on Augmented Reality and Virtual Reality in Science Education

박정우|변태진
한국초등과학교육학회 (The Korean Elementary Science Education Society)|2023.05|초등과학교육 (Journal of Korean Elementary Science Education)|제42권 제2호|pp. 227-244

0

조회

0

다운로드

4

인용

0

참고문헌

키워드

에듀테크가상현실증강현실Literature study문헌 연구EdutechAugmented Reality (AR)과학교육Virtual Reality (VR)
주제분류교육학

초록

본 연구에서는 과학교육 관련 AR 및 VR 연구의 전반적인 연구 동향과 시기에 따른 연구 동향의 변화를 분석하고자 하였다. 키워드 검색 및 초록 검토를 통해 65개의 대상 논문을 선정하였으며, 전반적인연구 동향 파악을 위해 장비 영역, 교과 영역, 연구 대상, 연구 방법, 측정 변인을 분석하였고 시기에따른 연구 동향의 변화를 파악하기 위해 장비 영역과 구현 장치의 시기에 따른 변화를 분석하였다. 연구결과, 장비 영역에서는 VR, 교과 영역에서는 지구과학과 생물, 연구 대상에서는 초등학생과 중학생, 연구 방법은 양적 연구와 자료개발 연구, 측정 변인은 인지적 변인과 정의적 변인에 대한 연구가 많이수행된 것을 알 수 있었다. 물리와 화학 영역의 연구는 상대적으로 적었으며, 질적 연구의 비중이 적었고, 특수 학습 학생에 대한 연구는 유형화 할 수 있을 정도로 다수 수행되었으며, 뇌전도나 현존감, 어지러움, 등 AR 및 VR 관련 특징 변인들에 대한 연구가 다수 수행되었음을 알 수 있었다. 시기에 따른 연구동향의 변화는 2001년과 2008년에 각각 VR, AR 관련 연구가 시작되었으며, AR과 VR 연구 모두 2018년이후 폭증하였으며, 2000년대 초반 PC를 기반으로 했던 연구가 최근 스마트기기와 HMD를 사용한 연구로 대체되어 가고 있음을 확인할 수 있었다. 본 연구 결과 최근 과학교육에서 AR 및 VR의 중요성이더욱 강조되고 있으며, 특히 스마트기기와 HMD의 중요성은 더욱 강조되고 있음을 확인할 수 있었다. 본 연구의 분석 결과는 AR 및 VR 관련 연구가 활발히 진행된 영역과 그렇지 못한 부분을 조망하였다. 본 연구의 결과에 기반하여 AR 및 VR 관련 연구가 활발히 진행되는 부분과 그렇지 못한 부분의 원인, 장단점과 한계 등에 대한 추후 연구가 요구된다.

Abstract

This study analyzed the overall research trend and the change in the research trend according to the time of augmented reality (AR) and virtual reality (VR) researches related to science education. Sixty-five articles were selected through keyword search and abstract review. The equipment, subject, participant, research method, and measurement variable areas were analyzed to understand the overall research trend, and the changes according to the time of the equipment area and implementation device were analyzed to understand the changes in research trends according to the time. The results showed that VR in the equipment area, earth science and biology in the subject area, elementary and middle school students in the participant area, quantitative research and material development research in the research method area, and cognitive and affective variables in the measurement variable area were mainly conducted. Additionally, this study found that several studies on AR- and VR-related characteristic variables, such as electroencephalography, presence, and dizziness, were conducted. Research in the physical and chemistry fields was relatively small, the proportion of qualitative research was small, and the research on special learning students was large enough to be categorized. As a result of analyzing the change in research trends, VR- and AR-related researches started in 2001 and 2008, respectively, and both researches increased rapidly after 2018. Moreover, recently, research conducted based on personal computers in the early 2000s has been replaced by research using smart devices and head-mounted displays (HMDs). The results also showed that the importance of AR and VR is being emphasized more recently in science education, particularly that of smart devices and HMDs. The study analysis included the areas where AR- and VR-related researches were actively conducted and the areas where they did not. Based on the results of this study, further research is required on the causes, strengths, and limitations of AR- and VR-related research areas and areas that are not actively conducted.

참고문헌 (65)

  1. 강현숙, "창의성과 인지적, 정의적, 환경적 변인의 관계에 관한 메타분석", 교육심리연구, 28(2), pp.371~404 (2014), 한국교육심리학회
  2. 계보경, "증강현실 기반 학습에서 매체특성, 현존감, 학습몰입, 학습효과의 관계 규명", 교육공학연구, 24(4), pp.193~223 (2008), 한국교육공학회
  3. 교육부, "2015 개정 교육과정에 따른 초⋅중등학교디지털교과서 국⋅검정 구분(안)", 교육부, ~ (2016)
  4. "교육부", 교육부, ~ (2020)
  5. 권승혁, "생명과학 VR 콘텐츠 활용에서 학습자에게 영향을 미치는 구성 요소 분석", 학습자중심교과교육연구, 18(6), pp.585~605 (2018), 학습자중심교과교육학회[DOI]
  6. 김건우, "플래시 파노라마를 활용한 웹-기반 가상야외지질답사 개발 및 활용 방안 탐색: 제주도 화산 지형을 중심으로", 한국지구과학회지, 32(2), pp.212~224 (2011), 한국지구과학회
  7. 김경현, "초등학교 과학수업에서 AR 콘텐츠 활용이 학습 활동에 미치는 효과", 컴퓨터교육학회 논문지, 12(5), pp.75~85 (2009), 한국컴퓨터교육학회[DOI]
  8. 김연정, "포물선 운동을 중심으로 한 가상현실 기반 물리 실험 교육 시뮬레이터 개발", 정보처리학회 논문지, 10(1), pp.19~28 (2021), 한국정보처리학회[DOI]
  9. 김우겸, "가상현실 기술을 활용한 학습이 학습 동기에 미치는 영향", 과학교육연구지, 43(3), pp.271~283 (2019), 과학교육연구소[DOI]
  10. 김종오, "스마트 기기를 위한 3D기반 동역학 가상실험과 2D기반 전자문서의 하이브리드-앱 물리 전자교과서", 새물리, 63(6), pp.620~626 (2013), 한국물리학회
  11. 김준우, "멀티 터치스크린과 실감형 인터페이스를 적용한 과학 실험 학습 시스템", 한국콘텐츠학회 논문지, 10(8), pp.461~471 (2010), 한국콘텐츠학회
  12. 김한중, "사회과 디베이트 수업이 중학생의 인지적, 정의적, 기능적 특성 변화에 미치는 효과", 공공사회연구, 9(3), pp.35~66 (2019), 한국공공사회학회[DOI]
  13. 김혜나, "증강현실기반 교육 연구 동향: 국내 연구에 대한 체계적 문헌고찰을 통하여", 정보교육학회논문지, 22(3), pp.397~407 (2018), 한국정보교육학회[DOI]
  14. 김호정, "체계적 문헌 고찰을 통한 한국어 교육과정 연구 동향 분석", 한국언어문화학, 14(1), pp.75~110 (2017), 국제한국언어문화학회[DOI]
  15. 김호정, "역감 제시 장치를 이용한 가상 과학 체험 공간 개발", 정보과학회논문지 : 소프트웨어 및 응용, 30(12), pp.1044~1053 (2003), 한국정보과학회
  16. 김희수, "적벽강 지역의 가상 야외지질답사 자료 개발 및 적용", 현장과학교육, 8(3), pp.205~215 (2014), 한국현장과학교육학회[DOI]
  17. 나지연, "증강현실을 활용한 국내․외 과학교육 연구 동향 분석- 초등과학교육 연구를 위한 시사점을 중심으로 -", 초등과학교육, 40(1), pp.22~35 (2021), 한국초등과학교육학회
  18. 노정현, "안경 착용자가 HMD 착용시 VR 멀미에 미치는 원인 분석", 한국 HCI학회 학술대회, pp.81~86 (2019)
  19. 박순희, "중도장애학생의 시선을 활용한 과학 체험 활동 가상현실 콘텐츠 개발 및 적용가능성 탐색", 지체.중복.건강장애연구, 64(1), pp.61~77 (2021), 한국지체·중복·건강장애교육학회[DOI]
  20. 박용남, "가상현실 스포츠실 활용 체육수업의 효과 및 한계점", 한국스포츠교육학회지, 27(4), pp.81~96 (2020), 한국스포츠교육학회[DOI]
  21. 코로나 19, 언택트 사회를 가속화하다, "배영임", 1~26, pp.이슈 & 진단, 416 (2020)
  22. 변태진, "과학과 미디어 기반 학습 관련 문헌 연구", 한국과학교육학회지, 37(3), pp.417~427 (2017), 한국과학교육학회[DOI]
  23. "공지사항" (2022), 사이언스레벨업[URL]
  24. "삼성 기어 VR (블랙) SM-R 320" (2022), 삼성전자[URL]
  25. "기어 VR Innovator Edition for S6" (2022), 삼성전자[URL]
  26. "기어 VR (2016)" (2022), 삼성전자[URL]
  27. "기어 VR w ith Controller" (2022), 삼성전자[URL]
  28. 서희전, "증강현실기반 학습 환경에서 학습자의 현존감, 학습 몰입감, 사용성에 대한 태도, 학업성취도의 관계 연구", 교육정보미디어연구, 14(3), pp.137~166 (2008), 한국교육정보미디어학회
  29. 설가영, "생명과학 학습에서 가상현실(VR) 콘텐츠의 사용에 의한 두뇌 연결성의 변화 연구", 생물교육, 47(2), pp.187~196 (2019), 한국생물교육학회[DOI]
  30. 소요환, "웹 3D와 가상현실 시뮬레이션 학습의 사용성 평가 비교분석", 한국콘텐츠학회 논문지, 16(10), pp.719~729 (2016), 한국콘텐츠학회[DOI]
  31. 송은지, "홀로렌즈를 활용한 혼합현실 교육 콘텐츠 제작 방법", 한국정보통신학회논문지, 24(3), pp.391~397 (2020), 한국정보통신학회[DOI]
  32. 원용태, "3D 실감 체험학습을 위한 증강현실 저작도구 및 해양생물 문화콘텐츠", 한국콘텐츠학회 논문지, 12(5), pp.70~80 (2012), 한국콘텐츠학회[DOI]
  33. 유정민, "사회문제기반 과학-예술 융합교육을 위한 실감형 콘텐츠 개발", 디지털콘텐츠학회논문지, 22(12), pp.1959~1967 (2021), 한국디지털콘텐츠학회[DOI]
  34. 이영희, "미래교육 관련 연구 메타분석을 통한 미래교육의 방향", 교육문화연구, 24(5), pp.127~153 (2018), 교육연구소[DOI]
  35. 이용수, "혼합현실 정의의 문제점과 대안, 그리고 가상", 증강현실의 작용관계, 2015, pp.(34), 193~202[DOI]
  36. 이원곤, "영상기계와 예술" (1996), 현대미학사
  37. 이재인, "증강현실 기반의 초등과학교육 콘텐츠 제작", 한국콘텐츠학회 논문지, 11(11), pp.514~520 (2011), 한국콘텐츠학회
  38. 이현지, "가상현실 기술 융합 기반의 국내 교육 사례 분석 및 콘텐츠 유형 분류 - 중학 교육을 중심으로 -", 한국과학예술융합학회, 38(3), pp.237~252 (2020), 한국전시산업융합연구원[DOI]
  39. 이형주, "협동학습 및 또래교수 프로그램이 수학학습부진학생의 인지적·정의적 영역에 미치는 효과 메타분석", 수학교육학연구, 25(1), pp.113~137 (2015), 대한수학교육학회
  40. 이혜선, "텍스트 마이닝 기법을 활용한 국내 가상현실(VR) 연구와 교육적 활용 동향 분석", 학습자중심교과교육연구, 19(18), pp.311~338 (2019), 학습자중심교과교육학회[DOI]
  41. 임재원, "과학적 탐구학습을 지원하는 가상현실 시스템 개발에 관한 연구", 정보처리학회 논문지, 15(2), pp.95~102 (2008), 한국정보처리학회
  42. 임희주, "교양영어수업에서 가상현실(VR) 앱 활용에 대한 연구", 교양교육연구, 13(5), pp.349~369 (2019), 한국교양교육학회
  43. 장은희, "사이버멀미 통합 모델: 가상현실 사용자의 불편감 현상 연구", 정보과학회논문지, 45(3), pp.251~279 (2018), 한국정보과학회[DOI]
  44. 장진아, "초등학교 과학 디지털교과서에 제시된 테크놀로지를 활용한 탐구 활동의 특징 - 가상실험, 가상현실, 증강현실 활용 사례들을 중심으로 -", 초등과학교육, 38(2), pp.275~286 (2019), 한국초등과학교육학회[DOI]
  45. 정광조, "국내 통합교육 효과 연구에 대한 메타 분석", 특수아동교육연구, 17(3), pp.203~231 (2015), 한국특수아동학회[DOI]
  46. 채창훈, "증강현실에서 몰입감 증대를 위한물리시뮬레이션의 적용", 한국멀티미디어학회, 13(3), pp.21~33 (2009)
  47. 최섭, "가상현실 특성을 반영한 VR 프로그램 기반 수업 적용 및 효과", 한국과학교육학회지, 40(2), pp.203~216 (2020), 한국과학교육학회[DOI]
  48. 한송이, "국내 증강현실(AR) 기반 교육 연구동향 분석: 2008년~2019년을 중심으로", 교육공학연구, 36(3), pp.505~528 (2020), 한국교육공학회[DOI]
  49. 한형종, "가상현실(Virtual Reality)의 교육적 활용에 대한 예비교사 인식 분석", 컴퓨터교육학회 논문지, 23(5), pp.61~70 (2020), 한국컴퓨터교육학회[DOI]
  50. 한호성, "가상 현실 게임에 의한 요추 골절 - 증례 보고 -", 대한척추외과학회지, 27(4), pp.147~151 (2020), 대한척추외과학회
  51. 허준혁, "고등학교 지구과학 수업에서 플래시 파노라마 기반 가상 야외 답사의 활용이 학생들의 공간 시각화 능력 및 화산 개념 이해에 미치는 영향", 한국지구과학회지, 34(4), pp.345~355 (2013), 한국지구과학회
  52. 홍옥수, "지능형 과학실의 개념과 특징", 한국과학교육학회지, 42(2), pp.177~184 (2022), 한국과학교육학회
  53. 홍춘표, "가상현실 실험이 학업 성취도와 과학 관련 태도 및 창의성에 미치는 효과: 10학년 과학 교과-물질 단원을 중심으로", 현장과학교육, 4(2), pp.80~90 (2010), 한국현장과학교육학회[DOI]
  54. Arici, F., "Research trends in the use of augmented reality in science education : Content and bibliometric mapping analysis", Computers & Education, 142, pp.103647~ (2019)
  55. Durukan, A., "Virtual Reality in Science Education : A Descriptive Review", Journal of Science Learning, 3(3), pp.132~142 (2020)
  56. "Google I/O 2014 -Cardboard: VR for Android" (2022)[URL]
  57. Share & Trends Analysis Report By Solution, By Technology (Deep Learning, Machine Learning, Natural Language Processing, Machine Vision), By End Use, By Region, And Segment Forecasts, 2021-2028, "Grand View Research", Grand View Research, ~ (2021)
  58. "IFA 2014: Samsung Galaxy Note 4, Note Edge, Gear VR and Gear S hands-on" (2022)[URL]
  59. The benefits of virtual reality in education-A comparision Study, "Hussein, M.", Software Engineering and Management, University of Gothenburg, ~ (2015)
  60. Krueger, M. W., "Artificial reality" (1991), Reading, Addison-Wesley
  61. Lanier, J., "Dawn of the new everything: A journey through virtual reality" (2017), Random House
  62. Maas, M. J., "Virtual, augmented and mixed reality in K–12 education: A review of the literature", Technology, Pedagogy and Education, 29(2), pp.231~249 (2020)
  63. Milgram, P., "A taxonomy of mixed reality visual displays", IEICE TRANSACTIONS on Information and Systems, 77(12), pp.1321~1329 (1994)
  64. Saidin, N. F., "A review of research on augmented reality in education : Advantages and applications", International Education Studies, 8(13), pp.1~8 (2015)
  65. "EdTech Industry Analysis &Trends" (2022)[URL]

관련 논문AI추천

증강현실을 활용한 국내․외 과학교육 연구 동향 분석- 초등과학교육 연구를 위한 시사점을 중심으로 -나지연, 윤회정한국초등과학교육학회 · 초등과학교육2021 · 제40권 제1호국내 증강현실(AR) 기반 교육 연구동향 분석: 2008년~2019년을 중심으로임철일, 한송이한국교육공학회 · 교육공학연구2020 · 제36권 제3호증강현실기반 교육 연구 동향: 국내 연구에 대한 체계적 문헌고찰을 통하여김혜나한국정보교육학회 · 정보교육학회논문지2018 · 제22권 제3호초등학교 과학 디지털교과서에 제시된 테크놀로지를 활용한 탐구 활동의 특징 - 가상실험, 가상현실, 증강현실 활용 사례들을 중심으로 -박준형, 송진웅, 장진아한국초등과학교육학회 · 초등과학교육2019 · 제38권 제2호국내 초등학생 VR 활용 교육 연구동향(2020–2025): 체계적 문헌분석과 토픽모델링김영지, 이정민, 하석영한국정보교육학회 · 정보교육학회논문지2025 · 제29권 제5호메타버스 활용 교육의 국내 경험적 연구 동향 분석노수빈, 민태호, 박선영, 허선영한국열린교육학회 · 열린교육연구2023 · 제31권 제1호

이 간행물의 다른 논문 (10건)

초등 예비교사의 과학 탐구 교수 지향 - 과학 실험 결과 불일치 상황을 중심으로 -윤혜경, 최취임, 조은진pp. 211-226초등과학교육 학술지 논문의 연구방법 유형에 따른 서론 구조 분석김동렬pp. 245-259영재교육종합데이터베이스(GED)의 초등 과학영재교육 프로그램에 포함된 인포그래픽의 특성 분석황지현, 강훈식, 유지연pp. 260-273초등 과학영재 학생의 과학 학업 열정 향상을 위한 학습 경험 탐색강훈식, 유지연, 고예영pp. 274-286초등학생의 과학핵심역량 측정을 위한 컴퓨터 기반 평가도구(TCSC) 개발채희인, 노석구pp. 287-310
원문 보기