가상현실 기반의 직업교육이 발달장애 학생의 학습전이에 미치는 영향

Abstract

가상현실 기술을 통한 교육이 미래의 새로운 교육 방법으로 떠오르고 있다. 가상현실 기술은 우리 사회의 여러 분야에서 다양하게 활용되고 있으며, 교육 현장에서도 시대적 상황의 변화에 따라 적극적으로 도입을 시도하고 있다. 가상현실 기술은 학습자들에게 다양한 경험과 체험의 기회를 제공하여 보다 효과적인 교육 방법으로 활용될 수 있다. 가상현실은 안전의 문제, 실습 기회의 부족으로 인하여 효과적으로 진행되기 어려운 현장중심의 직업교육에 대안이 될 수 있다. 가상현실은 컴퓨터 시스템이 구현해 낸 가상공간에서의 상호작용을 통해 인간의 오감으로 높은 몰입감을 느끼고 실제의 현장에 있는 것과 같은 현장감을 제공하는 융합기술을 말한다. 사용자는 HMD, 컨트롤러와 같은 조작 장치를 사용하여 가상현실 속에 구현된 가상세계와 상호작용을 함으로써 실제 맥락에서의 연습 기회를 제공받는다. 이와 같은 가상현실 매체는 학습에 효과적이며, 인지적 결함으로 인하여 주의, 기억, 모방, 일반화 등 학습을 하는데 어려움을 겪는 발달장애 학생의 학습 태도와 학업 성취에 긍정적인 영향을 준다는 선행 연구결과가 있다(김연표, 이태수, 2017, 김효정, 2019; 하창완, 2019, 이규영, 김희진, 2020; 최섭, 김희백, 2020). 그러나 학습자가 학습한 내용에 대하여 구체적인 습득의 정도와 학습 전이의 효과성을 연구한 결과는 부족하였다. 게다가 직업교육에서의 학습 전이는 매우 중요한 의의를 가짐에도 전이 측정 방법으로는 대부분 자기보고식으로 이루어지고 있어 동일방법편의에 문제를 갖기 때문에 본 연구에서는 연구 참여자들이 가상현실 기반의 직업교육에 참여한 뒤 직무의 습득과 전이를 확인하는 방법으로 행동의 변화를 관찰하여 학습 전이에 대한 효과를 보다 실증적으로 분석하고자 하였다. 따라서 이 연구의 목적은 다양한 특성을 가진 발달장애 학생들이 제한된 특수교육 환경에서 공간과 시간을 초월한 다양한 경험을 제공 받고, 개별화된 상호작용을 하면서 더욱 효과적으로 직무를 습득하고 유지하는 데 있다. 이 연구를 통하여 몰입형 가상현실 매체가 갖는 교육적 효과와 특수교육의 현장 적용 가능성을 확인하고, 실제적 체험 기회 부족으로 어려움을 겪고 있는 발달장애 학생의 직업교육 현장에 대안적인 교육 방법을 제시하고자 한다. 본 연구의 문제는 다음과 같다. 1. 가상현실 기반의 직업교육이 발달장애 학생의 바리스타 직무 관련 지식의 습득과 전이에 어떠한 영향을 미치는가? 2. 가상현실 기반의 직업교육이 발달장애 학생의 바리스타 직무 관련 기술의 습득과 전이에 어떠한 영향을 미치는가? 3. 가상현실 기반의 직업교육이 발달장애 학생의 바리스타 직무 관련 태도의 습득과 전이에 어떠한 영향을 미치는가? 본 연구는 I특수학교 전공과 특수교육대상자 중 발달장애 학생 3명을 선정하여, 단일대상연구(Single subject research) 중 대상자간 중다간헐기초선설계(multiple baseline design across subjects)를 사용하여 기초선, 중재, 전이 단계로 약 4개월 간 실시하였다. 연구 참여자가 가상현실 기반의 직업교육 중재에 참여한 뒤 실제 환경에서 직무 수행의 변화를 관찰하여 관련 직무의 지식, 기술, 태도의 습득과 전이를 알아보았다. 이를 통하여 얻은 결과를 요약하면 다음과 같다. 첫째, 가상현실 기반의 직업교육이 직무 관련 지식 습득과 전이에 미치는 영향을 살펴본 결과 연구 참여자 모두 초기 지식수준의 습득에 차이가 있었음에도 중재가 거듭될수록 직무 관련 지식의 습득이 향상되어 가상현실 기반의 직업교육이 직무 관련 지식의 습득에 긍정적인 영향을 미치는 것으로 나타났다. 또한, 중재 독립변인에 영향을 미치고 결과적으로 종속변인의 변화를 가져다주는 처치(treatment)를 의미한다(국립특수교육원, 2018). 가 종료되고 3주, 6주, 9주, 12주 후 연구 참여자의 직무 수행률을 측정한 결과 직무 관련 지식의 10문항 중 모든 전이 구간에서 10문항 모두 유지되어 학습 전이에도 효과가 있는 것으로 나타났다. 다만 중재자의 언어적 촉진 언어적 촉진(verbal prompt) 말로 설명을 하는 가장 일반적인 형태의 촉진을 의미하며 표적행동을 수행할 수 있도록 하는 언어적 자극이다(국립특수교육원, 2018). 과 피드백이 소거되는 시점인 5회기에는 지식 습득에서 일시적으로 낮은 수행률을 보였는데 이는 가상현실 중재에서 중재자의 언어적 촉진이 학습자가 관련 직무의 지식을 습득하는데 주요한 영향을 주기 때문인 것으로 나타났다. 둘째, 가상현실 기반의 직업교육이 직무 관련 기술 습득과 전이에 미치는 영향을 살펴 본 결과 연구 참여자 모두 중재 2회기까지는 기술의 변화가 크게 나타나지 않다가 3회기부터 습득의 향상이 나타났다. 중재자의 언어적 촉진과 피드백이 소거되는 시점인 5회기에는 지식 습득 양상과 동일하게 기술 습득에서도 일시적으로 그래프가 내려갔다. 이는 가상현실 기반의 직업교육에 있어서 언어적 촉진과 피드백이 학습자가 관련 직무의 지식, 기술을 습득하는데 주요한 영향을 주기 때문인 것으로 확인하였다. 중재가 종료되고 3주, 6주, 9주, 12주 후 연구 참여자의 직무 수행률을 측정한 결과 직무 관련 기술의 30문항 중 모든 전이 구간에서 연구 참여자별 최소 28개에서 30개 문항까지 직무 관련 기술의 전이되는 것을 확인할 수 있었다. 셋째, 가상현실 기반의 직업교육이 직무 관련 태도 습득과 전이에 미치는 영향을 살펴 본 결과 연구 참여자 세 명 모두에게 동일한 중재를 제공하였음에도 바리스타 직무 관련 태도의 습득은 지식, 기술의 습득과 달리 다소 불안정한 그래프를 보여주었다. 그럼에도 가상현실 기반 중재의 횟수가 거듭될수록 연구 참여자의 직무 관련 태도의 습득이 향상되는 것을 확인할 수 있었다. 이는 가상현실 매체가 학습자들의 학습 흥미와 동기, 수업의 만족감에 긍정적인 영향을 주어 직무 관련 태도의 습득에까지 영향을 준 것으로 볼 수 있다. 본 연구의 결과를 통하여 얻은 시사점은 다음과 같다. 첫째, 가상현실 직업교육은 직무의 지식, 기술, 태도의 전이에 긍정적인 영향을 주었다. 특히 가상현실에서 학습한 내용을 실제 맥락에서 실습할 기회를 제공하였기 때문에 학습 전이 효과를 볼 수 있는데 실제 맥락에서 전이를 측정할 때 실제 카페의 상황 및 외부 요소를 완벽하게 통제하지 못하는 아쉬움이 있었다. 이는 앞으로 가상현실 기반의 직업교육 프로그램을 개발함에 있어서 실제 맥락에서 보편적으로 일어날 수 있는 상황이나 사건에 대처 하는 방법이 학습 가능하도록 프로그램 내용에 포함되어야 함을 시사한다. 둘째, 가상현실은 현장 체험이 강조되고 있는 직업교육에서 효과적인 교육방법으로 활용 될 수 있다. COVID-19로 인해 교실 중심의 수업에서 인터넷을 활용한 원격교육으로 변화를 맞이하면서 교육 현장은 ‘비대면’이라는 제한된 상황에서도 효과적으로 교육할 수 있도록 그 방법을 더욱 집중적으로 모색하고 있다. 특히 현장 실습이 중요한 직업교육의 경우 가상현실이 시간, 공간, 비용 또는 위험성 등의 한계를 극복하여 직업교육에서 더욱 현장감 있는 교육을 실시하는 대안이 될 수 있음을 시사한다. 셋째, 현재의 가상현실 기술을 교육현장에서 보다 효과적으로 활용하기 위하여 교사의 역할이 더욱 중요함을 확인하였다. 본 연구의 결과를 통하여 가상현실 기반의 직업교육이 교사의 언어적 촉진과 함께 명시적인 교수 방법이 함께 제공될 때 발달장애 학생에게 더욱 더 효과적임을 알 수 있었다. 이는 지식 정보화 사회에서 매체가 교사의 역할을 단순히 대체 하는 것이 아니라 오히려 교사에게 더욱 중요한 역할이 부여되었음을 시사한다. 따라서 교사는 진보하는 기술들에 대한 이해를 바탕으로 적극적으로 교육을 시도하고자 하는 노력이 필요하며 이를 위해 교사들에게 새로운 기술을 현장에 적용할 수 있는 교사 역량 강화 연수가 필요함을 시사한다. 넷째, 가상현실 기반 직업교육 구성은 대부분 절차적 기술을 습득할 수 있는 직무 내용에 편향되어 있었다. 본 연구에서 사용한 가상현실 프로그램의 경우에 지식은 10문항, 기술은 30문항, 태도는 10문항으로 기술이 가장 많은 문항을 차지했는데 바리스타 직무 기술 절차와 과정을 반복 연습하는 데에 머물러 기술의 정확성과 정도를 학습할 수 있는 내용은 부족하였다. ‘스팀 우유의 온도는 어느 정도가 적절한지’, ‘포타필터에 담는 원두의 양은 얼마인지’, ‘카푸치노에 시나몬 가루는 얼마나 뿌려야 하는지’, ‘정리정돈은 얼마나 깨끗하게 해야 하는지’와 같은 기술의 정도를 학습할 수 있는 경험이 제공되지 않아 아쉬웠다. 이는 가상현실 기반의 직업교육 프로그램을 개발함에 있어서 직무 수행의 과정과 절차를 단순히 반복하는 것이 아닌 직무 수행의 질을 높일 수 있는 내용이 포함되어야 함을 시사한다. 다섯째, 본 연구에서 사용한 가상현실 프로그램을 분석한 결과 기술과 태도의 직무를 학습할 수 있는 내용에 반해 지식을 습득할 수 있는 내용이 매우 부족하였다. 직무의 지식습득에 따라 직무숙련도에 차이를 보인다는 선행연구(조철환, 엄재근, 2018; 이상철, 이웅, 2012)의 결과처럼 직무 수행에 있어서는 직무 지식이 함께 습득되는 것이 더욱 효과적이라는 것을 본 연구에서도 확인할 수 있었다. 따라서 앞으로 직업교육과 관련된 가상현실 콘텐츠를 개발함에 있어서 직무의 기술과 태도의 내용과 더불어 직무 지식을 다루는 내용이 충분히 포함되어야 함을 시사한다. 본 연구의 제한점을 통한 후속연구를 위한 제언은 다음과 같다. 첫째, 본 연구는 가상현실 기반의 직업교육이 발달장애 학생의 학습 전이에 미치는 효과를 세 명의 발달장애인 학생을 대상으로 연구를 하였으므로, 연구 결과를 모든 발달장애 학생에게 일반화하여 해석하는 것에는 한계가 있다. 따라서 적용 대상을 확대하여 가상현실 기반 중재의 효과성을 확인하는 후속연구가 필요하다. 둘째, 본 연구는 바리스타 직무를 NCS 식음료접객직무, 바리스타 실기시험 내용, 가상현실 프로그램에서의 직무 내용에서 공통요소를 추출하여 정의하고 있으므로 다른 내용의 바리스타 직무 수행을 요구 하였을 때 학습 전이 효과를 예측하는 것에는 어려움이 있을 수 있다. 따라서 바리스타 직무의 범위를 확대하여 가상현실 기반의 교육효과를 확인하는 후속연구가 필요하다. 더불어 바리스타 이외에 가상현실 기반 직업교육의 다양한 직무를 개발・적용하는 후속연구가 필요하다. 셋째, 바리스타 관련 직무 중 태도문항의 경우 관찰 가능한 행동으로 조작적 정의를 하였기 때문에 연구 내에서 바리스타 관련 직무 태도는 지식, 기술 영역과 관련이 있을 수 있다. 태도는 학습자의 정의적이고 심리적인 영역이므로 이를 측정하는 문항에 대한 타당성이 부족하다는 제한점을 갖는다. 따라서 직무 태도와 관련된 수행을 측정할 수 있는 도구 개발을 위한 후속연구가 필요하며, 가상현실 직업교육이 연구 참여자들의 정의적이고 심리적인 태도에 어떠한 영향을 미치는지에 대한 후속연구가 필요하다. 넷째, 본 연구는 가상현실 기반의 직업교육의 학습 전이를 측정하기 위하여 중재가 종료된 3주, 6주, 9주, 12주 후에 학습전이를 측정하였다. 실험 기간을 보다 확대하여 학습 전이를 측정하는 후속연구가 필요하며, 본 연구에서 사용한 카페 영업장 이외의 카페에서도 습득한 직무의 유지를 측정하는 원전이의 효과를 측정하는 후속연구가 필요하다.;Education through virtual reality technology is emerging as a new way of education in the future. Virtual reality technology is being used in various fields of our society, and we are actively trying to introduce it in accordance with the changing situation of the times in the field of education. Virtual reality technology can be used as a more effective teaching method by providing learners with a variety of experience and experience opportunities. Virtual reality can be an alternative to field-oriented vocational education, which is difficult to proceed effectively due to safety issues and lack of practical opportunities. Virtual reality refers to a convergence technology that provides a high sense of immersion through interactions in virtual spaces implemented by computer systems and provides the same sense of reality as in real life. Users are given practice opportunities in the real world by interacting with virtual worlds implemented in virtual reality using manipulators such as HMD and controllers. These virtual reality media are effective in learning and have a positive impact on learning attitudes and academic achievements of students with developmental disabilities who have difficulty learning, such as attention, memory, imitation, generalization, etc. due to cognitive defects (Kim Yeon-pyo, Lee Tae-soo, 2017, Kim Hyo-jung, 2019; Ha Chang-wan, 2019; Lee Kyu-young, Kim Hee-baek, 2020). However, the results of studying the specific degree of acquisition and the effectiveness of the transfer of learning for the learner were insufficient. Moreover, since the transition transfer in vocational education is mostly self-reporting method even though it has a very important significance, and thus has problems with the same method, in this study, participants in the study wanted to observe changes in behavior by checking the acquisition and transfer of tasks after participating in virtual reality-based vocational education. Therefore, the purpose of this study is for students with developmental disabilities with various characteristics to receive diverse experiences that transcend space and time in a limited special education environment, and to acquire and maintain their jobs more effectively while having individualized interactions. Through this study, we will check the educational effects of immersive virtual reality media and the possibility of applying special education to the field, and suggest alternative education methods to vocational education sites for students with developmental disabilities who are suffering from a lack of hands-on opportunities. The problems of this study are as follows. 1. How does virtual reality-based vocational education affect the acquisition and transfer of barista-related knowledge of students with developmental disabilities? 2. How does virtual reality-based vocational education affect the acquisition and transfer of barista-related skills for students with developmental disabilities? 3. How does virtual reality-based vocational education affect the acquisition and transfer of barista-related attitudes of students with developmental disabilities? This study selected three students with developmental disabilities among I Special School majors and special education subjects, and conducted it for about four months in the basic line, arbitration, and transition stages using the design of the multiple baseline design across subjects. After participating in the virtual reality-based vocational education arbitration, the study participants observed changes in job performance in the actual environment to find out the acquisition and transfer of knowledge, skills and attitudes of related tasks. The results obtained from this study are summarized as follows. First, the effect of virtual reality-based vocational education on the acquisition and transfer of job-related knowledge was found to have a positive effect on the acquisition of job-related knowledge as the arbitration continued, even though there were differences in the acquisition of job-related knowledge. In addition, the study participants' job performance rate was measured 3 weeks, 6 weeks, 9 weeks and 12 weeks after the termination of arbitration, and all 10 questions of job-related knowledge were maintained in all 10 transition sections, which were effective before learning. However, in the fifth session, when the language demand and feedback of the arbitrator were eliminated, the performance rate was temporarily low in acquiring knowledge, as the language demand of the arbitrator in the virtual reality arbitration showed a major impact on the learner's acquisition of knowledge of related tasks. Second, as a result of examining the effects of virtual reality-based vocational education on job-related skills acquisition and transfer, all participants in the research did not show much change in technology until the second arbitration period, but from the third session, the improvement of acquisition was shown. In the fifth session, when the language urging and feedback of the arbitrator was eliminated, the graph temporarily went down in the same way as in the knowledge acquisition pattern. It was confirmed that verbal urges and feedback in virtual reality-based vocational education have a major impact on learners' knowledge and skills in related tasks. After three, six, nine, and twelve weeks after the termination of arbitration, a measure of job performance by study participants showed that job-related skills were transferred from at least 28 to 30 questions per study participant in all 30 transition sections of job-related skills. Third, the effects of virtual reality-based vocational education on job-related attitude acquisition and transfer showed that the acquisition of barista job-related attitudes, unlike the acquisition of knowledge and skills, was somewhat unstable, even though the research participants provided the same arbitration. Nevertheless, as the number of virtual-reality-based interventions continues, it has been confirmed that the study participants' learning of job-related attitudes has improved. This can be seen as the virtual reality media having a positive influence on learners' interest in learning, motivation, and satisfaction in class, even affecting the acquisition of job-related attitudes. The implications of this study are as follows. First, virtual reality vocational education has had a positive effect on the transfer of knowledge, skill and attitude of the job. In particular, it provided an opportunity to practice what was learned in virtual reality, so it was possible to see the transition effect, and it was regrettable that the actual situation and external elements of the cafe could not be completely controlled when measuring the transition in the real context. This suggests that in developing virtual reality-based vocational education programs in the future, methods for coping with situations or events that can occur universally in the real context should be included in the program's content so that they can be learned. Second, virtual reality can be used as an effective method of education in vocational education where field experience is emphasized. As the COVID-19 changes from classroom-oriented classes to remote education using the Internet, the education site is seeking more intensive ways to effectively educate itself in the limited situation of 'non-face-to-face'. Especially for vocational education where on-site practice is important, it suggests that virtual reality can be an alternative to providing more realistic education in vocational education by overcoming limitations such as time, space, cost, or risk. Third, the role of teachers was confirmed to be more important in order to make more effective use of current virtual reality technologies at educational sites. The results of this study showed that virtual reality-based vocational education is more effective for students with developmental disabilities when explicit teaching methods are provided with verbal urging from teachers. This suggests that in a knowledge-information society, the media has not simply replaced the role of teachers, but rather given a more important role to teachers. Therefore, teachers need to make efforts to actively attempt education based on their understanding of advanced technologies, suggesting that teachers need to train their ability to apply new skills to the field. Fourth, the composition of virtual reality-based vocational education was mostly biased toward the content of tasks that could acquire procedural skills. For the virtual reality program used in this study, the technology accounted for the most questions, with 10 questions knowledge, 30 questions technology, and 10 questions attitude, but there was a lack of information to learn the accuracy and extent of the technology by staying in repetitive practice of barista job skill procedures and processes. It was regrettable that there was no experience in learning the degree of technology such as "how much steam milk is appropriate," "how much coffee beans are put in the potafilter," "how much cinnamon powder should be sprayed on cappuccino," and "how clean the mess should be." This suggests that developing a virtual reality-based vocational education program should include content that can improve the quality of job performance rather than simply repeating the process and procedures of job performance. Fifth, as a result of analyzing the virtual reality program used in this study, there was a very insufficient content to acquire knowledge in contrast to the content of learning the tasks of skills and attitudes. Like the results of a prior study (Cho Chul-hwan, Eom Jae-geun 2018; Lee Sang-chul, Lee Woong, 2012) that shows differences in job proficiency according to the knowledge acquisition of the job, this study also confirmed that it is more effective for job knowledge to be acquired together. Therefore, it suggests that the development of virtual reality content related to vocational education in the future should include fully the content of job skills and attitudes as well as the content of job knowledge. The limitations and suggestions of the study are as follows. First, since this study studied the effects of virtual reality-based vocational education on the learning transition of students with developmental disabilities on three students with developmental disabilities, there is a limit to generalizing and interpreting the results of the study to all students with developmental disabilities. Therefore, a follow-up study is needed to confirm the effectiveness of virtual reality-based arbitration by expanding its coverage. Second, since this study defines barista tasks by extracting common elements from NCS food and beverage service, barista practical test content, and tasks in virtual reality programs, it may be difficult to predict the effects of learning transfer when other content is required to perform barista tasks. Therefore, a follow-up study is needed to expand the scope of barista duties to confirm the effectiveness of education based on virtual reality. In addition to baristas, follow-up research is needed to develop and apply various duties of virtual reality-based vocational education. Third, since attitude questions among barista-related duties have been manipulated by observable actions, the barista-related job attitude within the study may be related to knowledge and skill areas. Attitude is a defining and psychological area of the learner, so there is a limitation to the lack of validity of the questions to measure it. Therefore, a follow-up study is needed for the development of tools to measure performance related to job attitudes, and a follow-up study is needed on how virtual reality vocational education affects the defined and psychological attitudes of study participants. Fourth, this study measured the learning transition in virtual reality-based vocational education after three, six, nine and twelve weeks after the termination of arbitration. A follow-up study is needed to measure learning transition by extending the experimental period further, and a follow-up study is needed to measure the effect of nuclear transfer, which measures the retention of acquired tasks in cafes other than cafes used in this study.