본문 바로가기
KERD
논문KCI 등재

수업시뮬레이션에서 증강현실의 상호작용 방식과 시나리오가 가상실재감에 미치는 영향

The Effects of Augmented Reality based Interaction and Scenarios on Virtual Presence in Teaching Simulation

류지헌|김국현|김채연
과학교육연구소 (Science Education Research Institute)|2020.12|교사교육연구 (Teacher Education Research)|제59권 제4호|pp. 615-630|DOI 10.15812/ter.59.4.202012.615

0

조회

0

다운로드

7

인용

0

참고문헌

키워드

증강현실interaction시나리오scenarioaugmented realityvirtual presence수업시뮬레이션상호작용 방식가상실재감teaching simulation

초록

이 연구의 목적은 수업시뮬레이션과 같이 상황맥락적인 의사결정을 해야 하는 상황에서 증강현실 기반의 상호작용적인 인터페이스가 가상실재감에 미치는 영향을 검증하기 위한 것이다. 증강현실은 학습자료에 대한 부가정보를 즉각적으로 제공해서 학습내용에 대한 접근성을 높이는 기술이다. 증강현실의 이러한 상호작용적인 특징은 사용자의 흥미와 적극적인 참여를 이끌어낼 수 있으며 가상실재감을 증진시킬 수 있다. 가상실재감은 수업시뮬레이션의 주요 설계 요인 중 하나로, 높은 가상실재감은 학습자의 흥미를 자극하고, 학습 과정에 참여하도록 유도하기 때문에 효과적인 훈련을 할 수 있도록 한다. 수업시뮬레이션에서 주어지는 교실 상황의 정서적인 갈등 수준도 학습자의 가상실재감에 영향을 미치는 핵심 요인이다. 학습자가 가상의 교실 상황에 대해서 높은 스트레스나 위협을 느낄수록 더 많이 몰입하고 상황이 실제적이라고 느낄 수 있다. 이 연구에서는 증강현실 기술을 적용한 모바일 수업시뮬레이션을 개발하고, 시뮬레이션이 제공하는 상호작용 방식과 시나리오에 따라 학습자의 가상실재감이 어떻게 달라지는지를 확인해보았다. 연구대상은 성인 46명(여=27명, 남=19명)으로 평균 나이 25.56세였다. 연구대상자는 증강현실 애플리케이션을 통해 가상학생과 상호작용하는 처치집단(n=23)과 상호작용 과정을 동영상으로 시청하는 통제집단(n=23)으로 무선 할당되어 수업시뮬레이션을 경험하였다. 수업시뮬레이션은 2가지 학생 문제행동 시나리오(수업방해, 학교폭력)로 구성되었다. 수업방해 시나리오는 학생이 책상을 두드려 소음을 내거나 수업과 관련 없는 질문을 하는 등 불필요한 행동으로 수업진행을 방해하는 상황이다. 학교폭력 시나리오는 학생이 협동학습에 참여하기를 거부하며 동료 학생들에 대한 욕설을 하는 등 공격적인 행동을 보이는 상황이다. 학교폭력 시나리오는 수업방해 시나리오보다 상대적으로 높은 수준의 갈등 상황으로 구현하였다. 연구대상자는 각 시나리오를 진행할 때마다 가상실재감(공간실재감, 몰입감, 사실성) 설문에 응답하였다. 분석방법으로는 반복측정 다변량 분산분석이 실시되었으며, 상호작용 방식(상호작용적 증강현실 조건 vs 동영상 제시조건)을 집단 간 변수로, 시나리오(수업방해 vs 학교폭력)를 집단 내 변수로 설정하여 효과 검정을 실시하였다. 그 결과 다변량 검정에서 시나리오에 따른 가상실재감의 유의한 차이가 있었다. 또한 상호작용 방식에 따른 개체 간 효과 검정 결과 증강현실 집단이 동영상 집단보다 유의미하게 높은 몰입감을 지각했다. 시나리오에 따른 개체 내 효과 검정에서는 학교폭력 시나리오가 수업방해 시나리오보다 3가지 가상실재감 하위 변인 모두에서 유의미하게 높게 지각되었다. 이 연구는 모바일 기반의 증강현실 수업시뮬레이션을 개발하고, 증강현실을 적용한 시뮬레이션의 효과적인 설계원리에 대한 논의를 제시했다는 데에 의의가 있다.

Abstract

The purpose of this study was to identify the effects of using an augmented based interactional interface application and video clips on virtual presence in complex decision-making situation like teaching simulations. Augmented reality is one way to increase the accessibility of learning material by providing immediate additional information. This interactional feature increases the sense of virtual presence and learner’s engagement and interest. This study analyzed the between-subject effects in the control group who simply watched video clips and the intervention group who interacted with virtual avatars in an augmented reality. Forty-six participants (male=19, female=27) were randomly assigned to the control group (n=23) and the intervention group (n=23). Two teaching scenarios used in the simulations were learning interruption (lower emotional interaction) and peer bullying (high emotional interaction). Repeated measures using ANOVA were conducted to analyze virtual presence between-subject effect (video clip vs AR simulation) and within-subject effect (learning interruption vs peer bullying). The result in the within-subject effect (scenarios) shows that the peer bullying scenario had a significantly higher virtual presence than the learning interruption scenario. In addition, in between-subject effect (interaction types), the AR application interaction group shows significantly higher on only immersion variable in virtual presence than video clip group. In the within-subject effect (scenarios), the peer bullying scenario was perceived significantly higher in all three sub-variables of the virtual presence than the learning interruption scenario. The significance of this study is to develop augmented reality based teaching simulation and to present a discussion on the effective design principles of augmented reality-based simulation.

참고문헌 (52)

  1. 김정수, "몰입형 가상현실 기반 모의학습 프로그램이 지적장애학생의 의사소통 능력과 학습태도에 미치는 효과: 편의점을 중심으로", 한국콘텐츠학회 논문지, 20(1), pp.553~561 (2020), 한국콘텐츠학회[DOI]
  2. 남선혜, "국내 증강현실활용교육의 효과에 대한 메타분석", 교육정보미디어연구, 26(1), pp.129~156 (2020), 한국교육정보미디어학회[DOI]
  3. 류지헌, "가상현실 수업시뮬레이션에서 가상학생과의 정서적 상호작용이 사용자의 시선응시 및 가상실재감에 미치는 영향", 한국콘텐츠학회 논문지, 20(2), pp.581~593 (2020), 한국콘텐츠학회[DOI]
  4. 류지헌, "가상현실 기반 수업 시뮬레이션의 시나리오 내용이 예비교사의 교사효능감과 가상실재감에 미치는 효과", 교육정보미디어연구, 22(3), pp.661~680 (2016), 한국교육정보미디어학회[DOI]
  5. 증강현실 기반 차세대 체험형 학습모형 연구, "류지헌", 한국교육학술정보원, ~, pp.CR2006-18 (2006)
  6. 박경옥, "증강현실(Augmented Reality) 적용 기대감과 실재감(Presence) 대한 예비 특수교사의 인식", 특수교육저널:이론과 실천, 17(1), pp.189~207 (2016), 한국특수교육문제연구소[DOI]
  7. 박새록, "국내 증강현실 활용 교육 연구 동향: 2015년부터 2019년을 중심으로", 학습자중심교과교육연구, 20(11), pp.1~23 (2020), 학습자중심교과교육학회[DOI]
  8. 방현실, "보육교사의 증강현실 인식 및 교사교육 요구도 분석", 한국유아교육연구, 21(1), pp.75~99 (2019), 유아교육연구소[DOI]
  9. 신석진, "고등학생의 증강현실을 활용한 협력적 과학 개념학습에서 나타나는 언어적⋅물리적 상호작용", 한국과학교육학회지, 40(2), pp.191~201 (2020), 한국과학교육학회[DOI]
  10. 양은별, "예비교사를 위한 수업시뮬레이션에서 시나리오 유형과 수행 안내 방법에 따른 가상실재감과 사용성 지각의 차이", 미래교육학연구, 32(1), pp.99~118 (2019), 교육연구소[DOI]
  11. 유승범, "예비교사를 위한 HMD기반의 수업 시뮬레이션의 개발: 시나리오 유용성 및 가상실재감 지각의 차이", 교사교육연구, 56(3), pp.309~323 (2017), 과학교육연구소[DOI]
  12. 윤정현, "스마트 기기를 활용한 소집단 과학 학습에서 학생의 언어적 상호작용 분석", 대한화학회지, 61(3), pp.104~111 (2017), 대한화학회[DOI]
  13. 이상철, "학생의 학급생활 문제행동에 대한 예비교사의 인식 연구 : 심각도와 준비도를 중심으로", 교육행정학연구, 31(1), pp.85~108 (2013), 한국교육행정학회
  14. 장미순, "중학교 학생의 문제행동에 대한 교사 인식 연구", 정서·행동장애연구, 30(4), pp.213~236 (2014), 한국정서행동장애학회
  15. 조희경, "증강현실 어플리케이션 사용자의 참여와 몰입도 증진을 위한 콘텐츠 디자인 연구", 한국디자인문화학회지, 23(4), pp.733~742 (2017), 한국디자인문화학회
  16. 한송이, "국내 증강현실(AR) 기반 교육 연구동향 분석: 2008년~2019년을 중심으로", 교육공학연구, 36(3), pp.505~528 (2020), 한국교육공학회[DOI]
  17. 허종렬, "교사의 학교폭력 대처 능력과 교원양성대학의 과제-법교육의 관점을 포함하여-", 법과인권교육연구, 5(2), pp.109~127 (2012), 한국 법과인권교육학회
  18. Akçayır, M., "Advantages and challenges associated with augmented reality for education : A systematic review of the literature", Educational Research Review, 20, pp.1~11 (2017)
  19. Baños, R. M., "Immersion and emotion : their impact on the sense of presence", Cyberpsychology & Behavior, 7(6), pp.734~741 (2004)
  20. Baños, R. M., "Presence and emotions in virtual environments : The influence of stereoscopy", CyberPsychology & Behavior, 11(1), pp.1~8 (2008)
  21. Baños, R. M., "Positive mood induction procedures for virtual environments designed for elderly people", Interacting with Computers, 24(3), pp.131~138 (2012)
  22. Colvin, G., "Managing the cycle of acting-out behavior in the classroom" (2014), Corwin Press
  23. De Leo, G., "Measuring sense of presence and user characteristics to predict effective training in an online simulated virtual environment", Simulation in Healthcare, 9(1), pp.1~6 (2014)
  24. Dieker, L. A., "The potential of simulated environments in teacher education : Current and future possibilities", Teacher Education and Special Education, 37(1), pp.21~33 (2014)
  25. Diemer, J., "The impact of perception and presence on emotional reactions : a review of research in virtual reality", Frontiers in Psychology, 6, pp.26~ (2015)
  26. Freeman, J., "When presence and emotion are related, and when they are not", Proceedings of the 8th annual international workshop on presence (PRESENCE 2005), pp.213~219 (2005), International Society for Presence Research
  27. Garzón, J., "How do pedagogical approaches affect the impact of augmented reality on education? A meta-analysis and research synthesis", Educational Research Review, pp.100334~ (2020)
  28. Gromer, D., "Causal interactive links between presence and fear in virtual reality height exposure", Frontiers in Psychology, 10, pp.141~ (2019)
  29. Gibson, D., "Assessing teaching skills with a mobile simulation", Journal of Digital Learning in Teacher Education, 30(1), pp.4~10 (2013)
  30. Gilmour, A. F., "The coverage of classroom management in teacher evaluation rubrics", Teacher Education and Special Education, 42(2), pp.161~174 (2019)
  31. Han, I., "Immersive virtual field trips in education : A mixed‐methods study on elementary students' presence and perceived learning", British Journal of Educational Technology, 51(2), pp.420~435 (2020)
  32. Huang, K. T., "Augmented versus virtual reality in education: an exploratory study examining science knowledge retention when using augmented reality", virtual reality mobile applications, 2019, pp.22(2), 105~110
  33. Kaufman, D., "Enhancing teacher education with simulations", TechTrends, 60(3), pp.260~267 (2016)
  34. Lee, E. A. L., "How does desktop virtual reality enhance learning outcomes? A structural equation modeling approach", Computers & Education, 55(4), pp.1424~1442 (2010)
  35. Matcha, W., "Exploratory study on collaborative interaction through the use of augmented reality in science learning", Procedia Computer Science, 25, pp.144~153 (2013)
  36. Moreno, R., "Learning science in virtual reality multimedia environments : Role of methods and media", Journal of Educational Psychology, 94(3), pp.598~ (2002)
  37. Park, S., "Virtual avatar as an emotional scaffolding strategy to promote interest in online learning environment", pp.201~224 (2015), Academic Press
  38. Park, S., "Teachers’Perceptions and Willingness to Use Augmented Reality in the Classroom", The Journal of Educational Research, 41(2), pp.105~121 (2019)
  39. Park, S., "Exploring preservice teachers’ emotional experiences in an immersive virtual teaching simulation through facial expression recognition", International Journal of Human–Computer Interaction, 35(6), pp.521~533 (2019)
  40. Peperkorn, H. M., "The impact of different perceptual cues on fear and presence in virtual reality", Annual Review of Cybertherapy and Telemedicine, 2013, pp.75~ (2013)
  41. Richey, S., "Utilizing Presence in Augmented‐Reality Applications to Improve Learning Outcomes", Performance Improvement, 57(4), pp.10~18 (2018)
  42. Riva, G., "Affective interactions using virtual reality : the link between presence and emotions", Cyber Psychology & Behavior, 10(1), pp.45~56 (2007)
  43. Roettl, J., "The same video game in 2D, 3D or virtual reality–How does technology impact game evaluation and brand placements?", PloS one, 13(7), pp.e0200724~ (2018)
  44. Sáez-López, J. M., "Augmented reality in higher education : An evaluation program in initial teacher training", Education Sciences, 10(2), pp.26~ (2020)
  45. Schultze, U., "An interactional view of social presence : Making the virtual other"real"", Information Systems Journal, 29(3), pp.707~737 (2019)
  46. Selzer, M. N., "Effects of virtual presence and learning outcome using low-end virtual reality systems", Displays, 59, pp.9~15 (2019)
  47. Smink, A. R., "Shopping in augmented reality : The effects of spatial presence, personalization and intrusiveness on app and brand responses", Journal of Business Research, 118, pp.474~485 (2020)
  48. Stavroulia, K., "Using simulations as a tool to enhance classroom management practice", Proceedings of the International Conference on Information Communication Technologies in Education (2014)
  49. Sun, H. M., "The effect of user's perceived presence and promotion focus on usability for interacting in virtual environments", Applied Ergonomics, 50, pp.126~132 (2015)
  50. Weber, K. E., "Promoting pre-service teachers'professional vision of classroom management during practical school training : Effects of a structured online-and video-based self-reflection and feedback intervention", Teaching and Teacher Education, 76, pp.39~49 (2018)
  51. Williams, K. D., "The effects of dissociation, game controllers, and 3D versus 2D on presence and enjoyment", Computers in Human Behavior, 38, pp.142~150 (2014)
  52. Wubbels, T., "An international perspective on classroom management: What should prospective teachers learn?", Teaching Education, 22(2), pp.113~131 (2011)

관련 논문AI추천

가상현실 기반 수업 시뮬레이션의 시나리오 내용이 예비교사의 교사효능감과 가상실재감에 미치는 효과류지헌, 유승범한국교육정보미디어학회 · 교육정보미디어연구2016 · 제22권 제3호Scenario Usefulness and Avatar Realism in an Augmented Reality-based Classroom Simulation for Preservice Teacher Training김국현, 류지헌, 박상훈, 임태형한국교육공학회 · Educational Technology International2023 · 제24권 제1호예비교사를 위한 HMD기반의 수업 시뮬레이션의 개발: 시나리오 유용성 및 가상실재감 지각의 차이류지헌, 유승범과학교육연구소 · 교사교육연구2017 · 제56권 제3호수업시뮬레이션에서 현직교사와 예비교사의 시나리오 유용성, 가상실재감, 흥미발달에 대한 비교 연구김국현, 류지헌, 양은별한국교육정보미디어학회 · 교육정보미디어연구2021 · 제27권 제3호증강현실 기반 학습에서 매체특성, 현존감, 학습몰입, 학습효과의 관계 규명계보경, 김영수한국교육공학회 · 교육공학연구2008 · 제24권 제4호증강현실을 활용한 소집단 학습에서 도구 공유 정도에 따른 현존감, 몰입, 상황흥미의 차이노태희, 이재원대한화학회 · 대한화학회지2024 · 제68권 제2호

이 간행물의 다른 논문 (14건)

수학교사의 교수관점(TP)과 수업 사이의 관계 분석: 중학교 수학교사를 대상으로 한 사례 분석황인아, 김인경pp. 497-508소프트 스킬을 이용한 소프트웨어 관련 단원의 평가 및 예측 모형 탐색류청산pp. 509-526중등예비교사가 지각한 교사핵심역량이 학습컨설팅역량에 영향을 미치는가?: 그릿의 매개효과소연희pp. 527-540혁신학교가 초등학교 교사의 소진에 미치는 영향김동선, 홍창남pp. 541-554예비유아교사의 모의 수업 개선을 위한 실행연구: 유치원 현장전문가 연계를 중심으로장은주, 조혜선pp. 555-572
원문 보기