시뮬레이션게임 기반 학습이 학업정서와 학업성취도에 미치는 영향

Abstract

There have been many efforts to create more effective, efficient, and engaging learning environment by adopting educational technology. However there is still a gap between the learning design and the students called digital native who prefers self-directed, enjoyable, and socially-connected experience. In order to reduce this gap, researchers paid attention to a simulation game-based learning as an alternative teaching method. Many early researches have focused on a game-based learning because of its attractive and entertaining attributes, and situated learning theory has insisted that simulation can make learning more meaningful. Simulation game-based learning is defined as a kind of instructional form using the critical elements of both simulation and game, such as goal-oriented activities and competitive experiences for teaching and learning(Baek, 2006). Previous research on simulation game has reported that there was a significant effect on learners' achievement and attitude toward learning. However, there are some exceptions according to the types of games and instructional context, which requires further investigation on simulation game. In this particular study, academic emotion has been selected as a major variable, since students in Korea have been struggling with academic stress due to highly competitive environment. According to Kim (2009), academic emotion is an emotional state caused by specific subject of stimulation composed of enjoyment, pride, angry, anxiety, and boredom. Many researchers who studies emotions claimed that academic emotions have important function to affect student's motivation and learning strategy use to construct knowledge. Especially in the domain of game-based learning, researchers theoretically insisted that simulation game tends to increase positive emotions such as enjoyment and pride, while reducing negative emotions such as angry, anxiety, and boredom. Based on this theoretical approach, it is necessary to perform empirical study on academic emotion and simulation game-based learning. Therefore, this study aimed to examine the effects of a simulation game-based learning on academic emotions and achievements. Specifically, the use of simulation game-based learning was the independent variable (experimental group: simulation game-based; comparison group: lecture-oriented), while academic emotion (positive, negative) and achievement (factual, conceptual, procedural knowledge) were dependent variables. Eventually, the study results will provide practical implications for designing simulation game-based learning as well as theoretical justifications for game and academic emotions. By reflecting such study objectives, detailed study questions to be answered in this study are as follows, 1. Are there any differences in academic emotions (positive, negative) between simulation game-based learning group and traditional lecture-oriented learning group? 2. Are there any differences in achievement (factual, conceptual, procedural knowledge) between simulation game-based learning group and traditional lecture-oriented learning group? To figure out these questions, researcher conducted an experiment. Sixty-three learners(comparison group: 31, experimental group: 32) from a high school located in seoul, Korea were chosen through convenient sampling. Prior to the intervention, researchers confirmed the homogeneity of the two groups in terms of prior level of academic emotions as well as prior knowledge, meaning that there were no significant differences in both dependent variables between experimental and comparison groups (pre-positive academic emotion: t= .057, p> .05; pre-negative emotion: t= -1.481, p> .05; prior knowledge: t= -1.735, p> .05). Then, all the participants were provided with a 30-min orientation session for the research. After that, each group participated in the intervention for 7 days, respectively. Basically, the content and the instructor were identical for both groups. The only difference was the practice session: simulation game-based group used simulation game, while lecture-oriented group used paper-pencil-based exercise. The simulation game called 'Mock stock investment simulation game' made by Bank of Korea. This game allowed students to virtually buy and sell stocks for 40 companies. Every single stock price was reflected by real stock trading market, and the return on investment made by game players was calculated and announced every midnight. In this study, there are three measurement instruments. First, in order to measure academic emotions, Academic Emotion Questionnaire developed by Pekrun et al.(2011b) was adopted. Positive academic emotions consisted of items relevant to enjoyment and pride, and negative academic emotions consisted of items relevant to anger, anxiety, and boredom. Second, prior knowledge test used for checking the homogeneity of the two groups was developed by two subject matter experts. Third, measurement instruments for the achievement for factual, conceptual, and procedural knowledge acquisition were also developed by two subject matter experts. Prior knowledge test and achievement test items were validated by another subject matter expert. After the treatments completed, participants responded to the academic emotion questionnaire and achievement test. The data were anlyzed using independent sample t-test and MANOVA. The results of this study were as follows: First, there is a significant difference between the comparison group and the experimental group in both positive(F=10.162, p<.05) and negative academic emotion(F=9.134, p<.05). Second, there is no significant difference between the comparison group and the experimental group in factual(F=.172, p >.05). conceptual(F=.095, p>.05), and procedural knowledge(F=.585, p >.05). In conclusion, the findings show that simulation game-based learning brings more positive emotion and less negative emotion during learning compared to the instructor-led lectures, although there were no significant effects on achievement. These results can be interpreted in some ways. In terms of academic emotions, similar to the previous studies, the results indicated that the simulation game-based learning tends to bring more task values and more sense of control for students, which are relevant to the positive emotions. In other words, there is a possibility that simulation game increased learners’ perception on task values because of its reality, and also provided a sense of control because of its participant-oriented procedures (e.g. entering orders of selling and buying stocks). The results implied that these attributes enabled by the simulation game are likely to create positive emotional environment. In terms of achievement, there is a possibility that students had a cognitive overload because of its large amount of information to invest stocks. In order to generate meaningful learning with simulation game, it is required for learners more time for constructing knowledge. Although there was no significant effect on achievement, it still means that simulation game-based learning is surely more effective in the emotional aspect. Several research issues that are deserved to be investigated in the future are suggested: First, participants for this study were sixty-three high school students, in Seoul, Korea, which requires caution for generalizing the results. Second, follow-up studies need to further explore specific emotions such as pleasure, pride, anxiety, and boredom as separated dependent variables, instead of using positive and negative categories. Third, achievement test format could be more proper for lecture- oriented group. So, follow-up studies need to consider other dependent variables, such as learning transfer, problem solving skills, and follow up test. Fourth, it is necessary to consider other key independent variables such as context of instruction and collaboration during simulation game-based learning.;지금까지 정보통신기술의 교육적 활용에 대한 많은 노력이 있어왔지만, 여전히 학교현장에서는 디지털네이티브(digital native) 학습자가 요구하는 형태의 교육이 이루어지지 않고 있는 실정이다(한국교육학술정보원, 2007a; Prensky, 2001). 이에 본 연구에서는 새로운 학습자의 요구에 맞는 교수설계방안 중 하나로 시뮬레이션게임 기반 학습을 선정하고 이러한 교수법이 학습자의 인지적, 정의적 영역에 미치는 영향을 실증적으로 검증해보고자 하였다. 시뮬레이션게임 기반 학습이라는 교수설계유형을 선택한 이유는 첫째, 정의적 측면에서 게임이 갖는 재미와 놀이 요소를 학습에 적용시켜보자는 사회적 관심에 근거한다(김사훈, 2012; 백영균, 2006; 한국교육학술정보원, 2011; Garris, Ahlers, & Driskell, 2006). 현재 우리나라 학생들은 입시 위주의 경직된 학습 분위기에서 짜증, 지루함, 좌절감과 같은 부정적 학업정서를 높게 경험하고 있는 실정이다(김은진, 양명희, 2011). 따라서 게임 기반 학습과 같은 긍정적인 학업정서를 제공할 수 있는 새로운 교수ㆍ학습방안을 고려할 필요가 있다. 둘째, 인지적 측면에서 실제 데이터를 활용하는 시뮬레이션 속성이 유의미학습을 촉진시킨다는 상황학습의 주장에 기반한다(Howland, Jonassen, & Marra, 2012; Lainema, 2008). 이에 시뮬레이션게임 기반 학습은 정의적 측면뿐만 아닌 인지적 측면에서도 긍정적인 효과를 나타낼 것으로 예상되었다. 시뮬레이션게임 기반 학습에 관한 선행연구에 따르면, 정의적 측면에서 시뮬레이션게임 기반 학습이 학습 태도를 증진시킨다는 연구결과(Akinsola, 2007) 외에, 긍정적인 학업정서를 유발할 것이라는 이론적 논의(Anolli, Mantovani, Confalonieri, Ascolese, & Peveri, 2010; Astleitner & Leutner, 2000)들이 있었다. 동기, 태도, 흥미와 같은 단일 차원의 정서 변인과 달리 즐거움, 불안, 지루함과 같은 학업정서 변인을 사용하게 되면, 학습자가 학습과정에서 어떠한 감정과 정서를 갖게 되는지를 보다 구체적으로 알 수 있게 된다. 이에 본 연구에서는 과거 이론적인 주장으로만 제기되던 시뮬레이션게임 기반 학습의 학업정서 효과를 실증적으로 검증하고자 하였다. 인지적 측면에서 시뮬레이션게임 기반 학습은 대체적으로 긍정적인 학업성취도가 보고되고 있으나(Akinsola, 2007; Sowunmi & Aladejana, 2013) 게임의 특징과 교수적 맥락에 따라 효과가 다르게 나타나는 경우도 있었다(Sitzmann, 2011). 따라서 본 연구는 이러한 이론적 배경에 근거하여 시뮬레이션게임 기반 학습이 학업정서 및 학업성취도에 어떠한 영향을 미치는지를 연구함으로써, 향후 시뮬레이션게임 기반 학습을 설계하고 활용하는데 있어 구체적인 도움을 제공하고자 하였다. 이와 같은 연구 목적을 반영하여 본 연구에서 살펴보고자 하는 구체적인 연구문제는 다음과 같다. 연구 문제 1. 시뮬레이션게임 기반 학습을 실시한 실험집단과 전통적인 강의식 수업을 받은 비교집단은 학업정서(긍정적 학업정서, 부정적 학업정서)에 있어서 유의미한 차이를 보이는가? 연구 문제 2. 시뮬레이션게임 기반 학습을 실시한 실험집단과 전통적인 강의식 수업을 받은 비교집단은 학업성취도(사실적 지식, 개념적 지식, 절차적 지식)에 있어서 유의미한 차이를 보이는가? 이러한 연구문제를 검증하기 위하여 본 연구에서는 독립변인으로 시뮬레이션게임 기반 학습과 강의식 수업으로 분류되는 교수법을 선정하고, 종속변인으로 학업정서(긍정적, 부정적)와 학업성취도(사실적 지식, 개념적 지식, 절차적 지식)를 선정한 뒤 실험을 진행하였다. 실험집단의 처치인 시뮬레이션게임 기반 학습은 현실세계를 대변하는 가상의 교수·학습 환경에서 학습자들이 목적을 달성하기 위해 전략을 구상하고 의사결정을 하며 동료 학습자 혹은 컴퓨터와 경쟁하는 과정에서 재미와 즐거움을 느끼는 일련의 활동들로 정의되었다(예경희, 2004; Gredler, 2004; Sitzmann, 2011). 그리고 정의에 따라 본 연구의 실험도구로 한국은행에서 청소년용으로 개발한 ‘모의투자 게임’이 선정되었다. 이 게임은 실제 코스피(KOSPI) 시장에 상장된 기업의 주가가 매일 게임에 반영되며, 수익률 증가와 같은 게임의 목표가 존재하고, 이를 위하여 학습자가 전략적인 의사결정을 하고, 동료 학습자와 순위 경쟁을 한다는 시뮬레이션게임 기반 학습의 핵심 속성이 모두 포함되어 있다. 비교집단의 처치인 강의식 수업은 동일 교사가 동일한 학습내용을 칠판과 강의, 서술형 지필 과제를 활용하여 수업을 하는 형태로 설계되었다. 또한 본 연구에서 종속변인인 긍정적 학업정서는 수업활동 중·후에 수업을 받는 것이 즐겁고 자부심을 느끼는 정도, 부정적 학업정서는 수업활동 중·후에 불안과 화, 지루함을 느끼는 정도로 정의되었다. 이를 위하여 Pekrun, Goetz, Frenzel, & Perry (2011b)가 개발한 AEQ(Academic Emotion Questionnire: AEQ) 설문지를 측정도구로 활용하였다. 또 다른 종속변인인 학업성취도는 Bloom의 신교육목표분류 기준에 따라 사실적 지식, 개념적 지식, 절차적 지식 영역으로 나뉘어 정의되고 평가되었다(Krathwohl, 2002). 여기서 사실적 지식(factual knowledge)은 학생들이 반드시 알아야하는 기본적인 정보단위에 대한 지식을, 개념적 지식(conceptual knowledge)은 다소 복잡하고 조직화된 지식을, 절차적 지식(procedural knowledge)은 어떤 것을 수행하는 방법에 관한 지식을 의미한다. 이러한 분류에 근거하여 본 연구에서 학업성취도는 주식투자 학습내용 영역에서 학습자가 사실적 지식 10문항, 개념적 지식 10문항, 절차적 지식 5문항의 검사지에서 획득한 점수로 정의되었다. 구체적인 연구절차는 다음과 같다. 서울의 M고등학교 63명(실험집단: 32명, 비교집단: 31명)을 대상으로 9일간 실험을 실시하고, 학업정서와 학업성취도 자료를 수집하였다. 처치에 앞서, 사전 학업정서와 사전지식 검사의 두 독립표본 t검정을 통해 집단 간 동질성을 확인하였다. 또한 두 집단 모두 30분간 실험에 관한 오리엔테이션을 진행하였다. 이후 처치에 있어, 실험집단에는 한국은행에서 개발한 모의투자 게임을 사용하여 시뮬레이션게임 기반 학습을 처치하고, 비교집단에는 동일한 교사가 주식 투자라는 동일한 학습 내용을 전달하는 강의식 수업을 처치하였다. 구체적으로 실험집단은 컴퓨터실에서 교사와 함께 80분씩 2차시에 걸쳐 시뮬레이션게임 기반 학습을 진행하였으며, 3회에 걸쳐 시뮬레이션게임을 숙제로 각자 진행하였다. 동시에 비교집단은 일반 교실에서 교사와 함께 80분씩 2차시에 걸쳐 강의식 수업을 진행하였으며, 3회에 걸쳐 주식투자에 관한 서술형 지필 문제를 푸는 숙제를 각자 진행하였다. 7일간의 처치 이후. 사후 학업정서(긍정적 학업정서, 부정적 학업정서)와 학업성취도(사실적 지식, 개념적 지식, 절차적 지식) 검사 도구를 활용하여 수집된 자료의 다변량분산분석(MANOVA)을 시행하였다. 연구문제에 의한 연구결과는 다음과 같다. 첫째, 게임 기반 학습을 실시한 실험집단과 전통적 강의식 형태로 수업을 진행한 비교집단의 학업정서 차이를 알아보기 위해 다변량분산분석(MANOVA)을 실시한 결과, 모형의 F 통계량은 6.599, 유의확률은 .003으로 유의수준 .05 수준에서 통계적으로 유의미하다는 결과가 나왔다. 교수법에 따른 집단 간 차이를 개별 종속변인별로 분석한 결과, 긍정적 학업정서(F = 10.162, p<.05)와 부정적 학업정서(F=9.134, p<.05)에서 모두 통계적으로 유의미한 차이가 있는 것으로 나타났다. 즉, 시뮬레이션게임 기반 학습을 실시한 집단과 강의식 수업을 받은 집단은 학업정서에 있어서 유의미한 차이가 있었다. 사후 긍정적, 부정적 학업정서의 평균으로 비교해보았을 때, 시뮬레이션게임 기반 학습은 강의식 수업보다 높은 긍정적 학업정서(게임식: 4.09, 강의식: 3.48)와 낮은 부정적 학업정서(게임식: 2.27, 강의식: 2.75)를 유발하는 것으로 나타났다. 둘째, 게임 기반 학습을 실시한 실험집단과 전통적 강의식 형태로 수업을 진행한 비교집단의 학업성취도 차이를 알아보기 위해 다변량분산분석(MANOVA)을 실시한 결과, 모형의 F 통계량은 .464, 유의확률은 .709로 유의수준 .05 수준에서 통계적으로 유의미하지 않다는 결과가 나왔다. 즉, 시뮬레이션게임 기반 학습을 실시한 집단과 강의식 수업을 받은 집단은 학업성취도(사실적 지식, 개념적 지식, 절차적 지식)에 있어서 유의미한 차이가 없었다. 이러한 연구 결과를 종합하면, 시뮬레이션게임 기반 학습은 강의식 수업과 동일한 학업성취도 효과가 있으면서 보다 높은 긍정적 학업정서와 보다 낮은 부정적 학업정서를 가져온다고 볼 수 있다. 이러한 결과가 발생하게 된 원인은 세 가지 측면에서 살펴볼 수 있는데, 첫째, Zhang, Li & Li(2012)의 게임의 세부요소와 학업정서 간 상관분석에 의하면 모의투자 게임에서 학습자가 자신의 주식 거래에 ‘집중’하고, 보다 나은 수익률을 달성하기 위해 ‘도전’하는 과정에서 긍정적 학업정서(즐거움, 자부심)가 유발되고 부정적 학업정서(불안, 화, 지루함)는 감소했을 것이라고 추론해볼 수 있다. 또한 실험 후 학생들은 수익률 달성이라는 ‘목표’ 요소와 순위 변동이라는 ‘경쟁’ 요소에서 즐거움을 느꼈다고 응답하였는데, 이를 참고하면 시뮬레이션게임 기반 학습이 갖는 집중, 도전, 목표, 경쟁적 요소가 긍정적 학업정서를 유발하였다고 정리할 수 있다. 둘째, Pekrun(2006)의 가치-통제 이론에 의하면 시뮬레이션게임 기반 학습 집단이 실제 현실이 반영된 시뮬레이션게임을 통해 높은 과제가치를 느꼈고, 스스로 데이터를 입력하고 그 결과를 확인하는 과정에서 높은 통제감이 발생하여 긍정적 학업정서(즐거움, 자부심)을 경험하였다고 해석할 수 있다. 셋째, 본 연구에서는 학업성취도에 유의한 차이가 나타나지 않았는데, 그 원인으로 방대하고 복잡한 데이터를 수집, 분석해야하는 시뮬레이션게임의 특성상 인지과부하가 발생하였거나 절차적으로 변형된 시뮬레이션 프로그램으로 인하여 오개념이 형성됐을 가능성이 있다. 요컨대 본 연구 결과는 학업정서 측면에서 시뮬레이션게임 기반 학습이 갖는 핵심 요소인 목표, 경쟁과 같은 게임 요소와 현실의 반영, 전략적 의사결정, 선택과 결과와 같은 시뮬레이션 요소가 즐거움과 자부심과 같은 긍정적인 정서를 유발하였다고 정리할 수 있다. 비록 학업성취도 효과는 두 집단 간 유의미한 차이가 나타나지 않았지만 시뮬레이션게임 기반 학습이 보다 높은 긍정적 학업정서와 보다 낮은 부정적 학업정서를 가져왔다는 사실은 여전히 주목할 만하다. 이러한 연구결과는 시뮬레이션게임 기반 학습이 보다 즐겁고, 능동적인 미래 학습자의 특성에 부합하는 새로운 교수ㆍ학습방안이 될 수 있다는 함의를 갖는다. 이상의 연구결과를 바탕으로 시뮬레이션게임 기반 학습 연구 분야에서 본 연구가 갖는 제한점 및 후속 연구를 위한 제언을 서술하면 다음과 같다. 첫째, 본 연구의 대상은 서울에 위치한 M고등학교 2학년에 재학 중인 남녀 63명이었다. 따라서 본 연구의 결과를 일반화하여 적용하기에는 제한이 있을 수 있다. 둘째, 본 연구에서는 종속변인을 긍정적 학업정서와 부정적 학업정서로만 보았다는 한계를 갖는다. 추후연구에서는 즐거움, 자부심, 불안, 화, 지루함 등의 하위 변인 자체를 종속변인으로 선정하여 진행할 필요가 있다. 셋째, 추후연구에서는 인지적 효과 측정에 있어 문제해결능력이나 학습내용 전이와 같은 다른 종속변인을 고려해보거나, 보다 긴 시간에 걸쳐 연구가 수행될 필요가 있다. 넷째, 본 연구에서 사용한 모의투자 게임은 주식 거래가 실시간으로 반영될 수 있는 프로그램 개선이 요구된다. 또한 추후연구에서는 시뮬레이션게임 기반 학습에서 학업성취도에 유의미한 영향을 줄 수 있는 기타 교수적 지원(예: 협동적 구조, 경쟁적 구조, 맥락적 요소)을 독립변인으로 두어 인지적 측면의 효과를 검증해볼 필요가 있다.