증강현실을 활용한 중학교 교과 '해수의 성분과 운동' 단원의 교육 콘텐츠 제작 연구

Abstract

There are various attempts to two-way teaching methods in school education adopting multimedia. In recent days, Augmented Reality is remarkable as new multimedia technology tried to use it in school class. AR(Augmented Reality) virtually composes and displays information with existing real world, it has advantage of providing vivid stereo-scopic image, more realistic information can be corroborated through learners' operational activity. Despite all this advantage, insufficient contents development or adoption using AR in education field, there is an urgent need of educational AR Reality, not only for the visualization of learning entity or operation but also for easy interaction between learner and learning contents. For the spot of education not familiar to AR technology, <Sea Water>, the educational contents based on AR Reality, is designed to improve the comprehension of related learning and providing learning goal-friendly. The educational contents has learning goal of enhance understanding of 'element and movement of sea water' from 9th grade science text book, through realistic observation and Augmented Reality, using world map and smart phone. First, consideration of concept and background of AR through literature research and another study about technology setup are needed to realize AR contents using mobile with high-penetration rate, utilizing markerless technology. Second, through advanced research, AR technology educational advantage and learning stimulus factors to increase educational effects, two elements, presence through sensuous immersion and tangible interface are needed to abstract interaction. Third, Sea Water is designed based on above analysis result of abstract interaction through presence of sensuous immersion and tangible interface. The result of the depth interview of four 9th graders and science teacher, is noticed that after using AR reality to learn about sea water, students show interest and concentration on observation on science, and also intend to have an active participation of exploration on acitivity.;멀티미디어를 도입하면서 학교 수업에서 양방향적 교육방법을 위한 많은 시도가 이루어지고 있다. 최근에는 증강현실이 새로운 멀티미디어 기술로 주목받고 있는 가운데 이를 학교 수업에서도 활용하려는 것이 시도되고 있다. 증강현실은 실제 세계에 가상세계를 결합하는 기술로 학습자의 조작활동을 통해 생생한 입체 영상을 제공하여 보다 현실감 있는 정보를 제공한다는 장점을 가지고 있다. 이런 장점에도 불구하고 교육 현장에는 증강현실 기술들을 활용 할 수 있는 콘텐츠 개발과 도입이 아직 미비한 수준으로, 단순한 학습 객체의 가시화나 조작을 넘어서서 학습자와 학습 내용간의 손쉬운 상호작용을 위한 교육용 증강현실 콘텐츠의 도입이 절실한 실정이다. 이에 증강현실 기술에 익숙하지 않은 교육현장을 위해 증강현실 기반 교육용 콘텐츠를 개발하여 학습 목표에 좀 더 친화적이고 관련 학습에 대한 이해력을 높일 수 있도록 교육 콘텐츠를 설계하고자 작품 <Sea Water>를 제작하였다. 본 작품은 중학교 3학년 과학 교과 ‘해수의 성분과 운동’ 단원의 학습을 목적으로 세계지도와 스마트폰을 이용한 증강현실 콘텐츠로 기존 서책에서 얻을 수 없는 정보를 증강현실을 활용하여 학습함으로써 보다 현실감 있는 관찰을 통해 학습의 이해도를 높일 수 있기를 기대하였다. 이를 위해 본 연구에서는 문헌 연구를 통해 증강현실의 개념과 역사를 고찰하고 기술 구성에 대하여 연구한 뒤 본 연구 작품에서는 최근 보급률이 높은 스마트폰을 이용하여 마커리스형 기술을 활용한 증강현실 콘텐츠로 구현하기로 하였다. 이에 따라 선행 연구를 통해 증강현실 기술이 가지는 교육적 장점과 학습 촉진 요소를 고찰하고 제작할 증강현실 콘텐츠의 교육적 효과를 높이기 위한 요소로 감각적 몰입을 통한 현존감과 텐저블 인터페이스를 통한 상호작용을 추출하였다. 앞에서 추출한 두 가지 요소를 기준으로 기존에 개발된 교육기반 증강현실 콘텐츠를 분석하였다. 앞의 분석 결과를 바탕으로 감각적 몰입을 통한 현존감과 텐저블 인터페이스를 통한 상호작용을 적용하여 작품 <Sea Water>를 제작하였다. 구현된 작품을 바탕으로 현 중학교 3학년 학생 4명과 과학 교사에게 심층 인터뷰를 해본 결과 기존 수업과는 차별되는 새로운 방식의 수업으로 학생들의 많은 관심을 이끌어 낼 수 있었다. 교과서에서의 글과 삽화만으로 이루어진 일방적인 단순한 수업에서 증강현실 기술을 통해 보다 사실적이고 직접 체험할 수 있는 양방향적 교육에 많은 학생들이 수업의 이해를 높일 수 있었다. 이에 따라 증강현실 콘텐츠가 과학수업을 비롯하여 교육현장에서 다음과 같은 장점을 가지게 될 것으로 보여진다. 첫째, 현실세계와 가상의 증강현실을 통해 학습에 대한 관심을 높일 수 있을 것이다. 기존의 일방적인 서책형 지식 습득에서 증강현실 기술을 통해 사실적인 학습으로 수업에 대한 참여와 관심을 높여줄 것이다. 둘째, 마커리스 증강현실 기술을 통해 직접적이고 사실적인 상호작용으로 수업 현장에서 활용될 수 있을 것이다. 셋째, 증강현실 콘텐츠를 스마트폰에서도 구현이 가능할 만큼 향후 다양하고 널리 사용될 것이다. 디지털 교과서를 시작으로 다양한 교육에 활용될 것이다. 증강현실 기술은 많은 장점에도 불구하고 아직 교육현장에서는 전자기기로 인해 수업이 산만해 질 수 있는 요소가 있다. 하지만 추후 적합한 장비의 도입으로 증강현실이 수업에 도움이 될 수 있는 요소가 많을 것이라 보고 있다. 아직 우리나라 학교 수업에 있어서 증강현실의 도입은 시도되는 단계이다. 본 연구 작품을 바탕으로 학교 수업에 증강현실을 활용한 연구가 더욱 활발히 되기를 바란다.