Development of a Design Model for Virtual Reality Based Educational Simulation

학위논문(박사)--서울대학교 대학원 :사범대학 교육학과(교육공학전공),2019. 8. 임철일.The need for educational methods that better reflect reality is critical in meeting the anticipated demands of the future. Various innovations are being investigated, but the context and reality must be taken into account. One possible approach is through educational simulations. Educational simulation employs computers or web-based learning environments to simulate real situations that allow direct interactions by the user. However, current educational simulation consists of texts and pictures on a screen that limits fidelity to reality. Furthermore, it is difficult to explore and analyze situations from different angles. In short, this method restricts dynamic executions of activities by the user in a variety of specific contexts. The use of virtual reality (VR) may help overcome the above limitations. VR is an interactive three-dimensional (3D) environment that is simulated from real-world scenarios. Using these 3D reconstructions of real-world scenes in VR educational simulations allows the user to immerse more fully. Dynamic exploration and realistic training of educational scenarios or problems that are hard to implement in field can be executed. In particular, it is possible to extend the user 's learning experience in various contexts where education or training is required but not due to risks or constraints of reality. Despite these advantages of implementing VR in educational simulations, there is a lack of research on a comprehensive guide and prescriptions. Educational simulation based on VR should take into account a variety of design factors and complexities. The purpose of this study was to develop the design principles and procedural model for optimized design of educational simulation based on VR. Also, the actual responses of designers, instructors, and learners for a prototype were investigated. Initial components, design principles including guidelines, and the procedural model were derived using design and development research method including literature review, case analysis, expert interview, etc. The initial results were revised and supplemented by the responses of the experts (researchers in the fields of VR as well as those specializing in the design of educational simulation, developers, and instructional designers). Three components were derived: 'contextual scenario', 'affordance in the simulation', and 'user activity and response'. Based on these components, twelve design principles were developed: 1) principle of matching authentic problems in reality, 2) principle of judgement that is suitable for VR technology, 3) principle of similarity to real environment, 4) principle of structural planning, 5) principle of implementing the professional approach, 6) principle of conceptualizing deployment of simulation activity, 7) principle of simple to complex process, 8) principle of virtual recognition, 9) principle of the same operation and selection as reality, 10) principle of providing information, 11) principle of promoting critical thinking, 12) principle of reflection on the whole simulation. Each principle was elaborated with concrete design guidelines. The procedural design model was composed of a 'general design model' which shows the general characteristics of the design and a 'specified design model' that contains concrete steps and contents. The general steps of the model were as follows: 1) exploration, 2) analysis and judgement, 3) step-by-step design, 4) implementation and testing, and 5) maintenance and management. The exploration stage includes the detailed process of exploring the situation and event, and identifying the purpose of the simulation activity. The analysis and judgement step includes analysis of event cause, analysis of user characteristics, deduction of the initial level of design overview based on the previous two analyses, identification of the suitability of educational simulation based on VR, and analyses of the real environment and objects. The step-by-step design phase consists of deriving the structure in the macro-scale level, designing behaviors of users and response, scenarios and simulation storyboard design for activity at the meso-scale level, and supporting functions and strategies for simulation activities at the micro-scale level. In the phase of implementation and testing is the actual implementation in the form of VR-based development of a conceptual storyboard as well as checking out the errors. Finally, in maintenance and management, continuous quality assurance is performed for revising and supplementing contents. This studys significance lies in synthesizing the key principles for optimizing the design of VR-based educational simulation, and outlining the procedures for the implementation of such model. Furthermore, this study marks the introduction of the novel VR technology and its effective utilization in education which expands the scope of the field of instructional design.미래 사회에서 요구하는 역량을 보다 효과적으로 향상시키기 위해 현장성을 반영한 교육 필요성이 강조되고 있다. 다양한 혁신적 노력과 시도가 이루어지고 있지만 무엇보다 맥락과 실제를 반영한 접근이 이루어져야 한다. 이에 대한 한 가지 접근 방안으로 교육용 시뮬레이션을 고려해 볼 수 있다. 교육용 시뮬레이션은 컴퓨터 혹은 웹 기반 학습 환경에서 활용하는 콘텐츠로 실제와 유사하게 구현한 컴퓨터 환경에서 학습자의 직접적인 작동이 가능하다. 하지만 기존 교육용 시뮬레이션은 텍스트, 그림 등을 2차원적으로 표상하여 현실성을 반영하는 데 한계를 지닌다. 또한, 다양한 시점에서 사건과 상황에 대한 탐색 및 분석적 활동을 수행하는 데 어려움을 지닌다. 현실에서의 특정 맥락과 상황 속에서 사용자의 역동적인 활동을 효과적으로 구현하는 데 제한점이 있는 것이다. 이상의 한계점을 극복할 수 있는 방안으로 가상현실에 대한 활용 가능성이 모색되고 있다. 가상현실은 실제 환경을 기반으로 구현된 상호작용이 가능한 3차원 환경 혹은 기술이다. 가상현실 기반의 교육용 시뮬레이션은 실제 현장을 3차원으로 구현하기 때문에 보다 현실적인 학습 경험을 제공하여 몰입이 이루어질 수 있다. 현장에서 접근하기 어려운 교육적 문제나 상황에 대한 역동적인 탐구와 실천 기회를 제공하므로 실재감 높은 훈련이 가능하다. 특히, 교육이나 훈련이 필요하지만 위험성이나 현실의 제약조건으로 이루어지지 못한 다양한 맥락에서 사용자의 학습 경험을 확장 시켜줄 수 있다. 하지만 가상현실이 지닌 특성과 요소를 고려하여 보다 효과적인 교육용 시뮬레이션이 구현될 수 있음에도 불구하고 이에 대한 종합적인 안내와 처방을 제시한 연구는 미흡하다. 가상현실 기반 교육용 시뮬레이션의 최적화된 설계를 위해 다양한 설계 요소들을 총체적으로 고려해야 한다. 따라서 본 연구에서는 설계·개발 연구 방법론을 활용하여 가상현실 기반 교육용 시뮬레이션의 최적화된 설계를 위한 설계원리와 절차 모형을 개발하였다. 또한, 설계모형의 적용을 통해 프로토타입을 개발하여 설계자, 교수자, 학습자 대상의 실제적인 반응을 확인하였다. 모형 개발을 위해 본 연구에서는 선행 연구 분석, 사례 분석, 전문가 면담, 관련 주요 이론 검토를 포함하여 다양한 측면에서 자료 수집 및 분석을 실시하였다. 이를 통해 초기 구성요소와 설계원리 및 지침, 절차 모형을 도출하였다. 도출된 초기 결과에 대해 해당 분야의 연구 경험이나 연구 실적을 지닌 연구자, 실제 가상현실 기반 교육용 시뮬레이션 설계 및 개발자, 교수설계자 대상의 전문가 타당화를 실시하여 수정 및 보완이 이루어졌다. 연구 결과, 맥락적 시나리오 ,시뮬레이션 행위 유발성, 실제적 활동 및 반응 총 세 가지의 구성요소를 도출하였다. 이상의 구성요소를 기반으로 1) 현실 문제 부합성의 원리, 2) 가상현실 기술 적합성의 원리, 3) 현실 환경 유사성의 원리, 4) 구조 계획의 원리, 5) 전문가 접근 구현의 원리, 6) 활동 전개의 구성 원리, 7) 단순-복잡의 진행 원리, 8) 가상 인식의 원리, 9) 조작 및 선택의 현실성 원리, 10) 정보 제공의 원리, 11) 사고 촉진의 원리, 12) 반성적 성찰의 원리 총 열 두개의 설계원리를 개발하였다. 각 설계원리별 구체적인 설계 지침이 포함된다. 최종적으로 개발한 설계모형은 크게 두 가지로 설계의 일반적 특성을 함축적으로 나타내는 일반적 절차 모형, 세부적인 측면에서 효과적인 설계가 이루어질 수 있도록 구체적 단계와 내용이 포함된 상세화된 구체적 절차 모형이다. 모형의 일반적 단계는 ① 탐색 ② 분석 및 선정 ③ 점진적 설계, ④ 구현 및 검증, ⑤ 유지 및 관리로 이루어진다. 탐색 단계는 현실에서 발생하는 문제에 대한 탐색, 시뮬레이션 활동 목적 확인의 세부 단계가 포함된다. 분석 및 선정 단계는 사건 원인 분석, 사용자 특성 분석, 교육용 시뮬레이션 유형 선정, 설계 개요도 작성과 적합성 확인, 현실 환경 및 객체 분석이 이루어진다. 점진적 설계 단계는 거시적 측면(Macro)에서의 구조에 해당하는 시나리오 및 구조도 설계, 중간(Meso) 수준의 활동 측면에서 예상 활동 및 반응, 시뮬레이션 스토리보드 설계, 미시적 측면(Micro)에서는 지원 요소 및 전략에 해당하는 정보 및 안내, 조작 및 활동, 가상 결과 및 피드백 기능 설계가 포함된다. 구현 및 검증 단계는 개발된 개념적 수준의 스토리보드를 기반으로 교육용 시뮬레이션의 가상현실 구현, 점검 및 확인을 통한 오류 추적이 이루어진다. 마지막으로 유지 및 관리에서는 주기적 점검을 통한 질적 관리 등이 실시된다. 본 연구는 가상현실을 기반으로 한 교육용 시뮬레이션의 최적화된 설계를 위한 원리를 종합적으로 탐색하고 이를 안내하는 절차 모형 개발을 통해 처방을 하였다는 점에서 의의를 지닌다. 또한 가상현실이라는 새로운 테크놀로지를 기반으로 한 교육용 시뮬레이션 콘텐츠의 개발을 위해 교수설계의 영역을 가상현실 분야로 확장하는 개척연구가 이루어졌다는 점에서 의미가 있다.Ⅰ. 서론 1 1. 연구의 필요성 및 목적 1 2. 연구 문제 9 3. 연구의 의의 10 4. 용어의 정의 13 Ⅱ. 선행문헌 고찰 16 1. 교육에서의 시뮬레이션 16 가. 시뮬레이션 개념 및 특성 16 나. 시뮬레이션 유형 21 다. 시뮬레이션의 교육적 효과 25 라. 교육용 시뮬레이션 설계 28 2. 가상현실 기반 시뮬레이션의 교육적 활용 34 가. 가상현실의 개념 및 특성 34 나. 가상현실의 교육적 활용 가능성 42 다. 가상현실 기반 교육용 시뮬레이션의 중요성과 효과 44 3. 가상현실 기반 교육용 시뮬레이션 설계 49 가. 가상현실 기반 교육용 시뮬레이션의 이론적 기저 49 나. 가상현실 기반 교육용 시뮬레이션 설계 요소 54 다. 가상현실 기반 교육용 시뮬레이션 설계모형 63 Ⅲ. 연구 방법 66 1. 가상현실 기반 교육용 시뮬레이션 설계원리 및 모형 개발 71 가. 선행문헌 고찰 74 나. 전문가 면담 77 다. 사례 분석 78 2. 가상현실 기반 교육용 시뮬레이션 설계원리 및 모형 타당화 80 가. 내적 타당화 검토 80 나. 외적 타당화 검토 93 Ⅳ. 연구 결과 98 1. 초기 설계원리 및 모형 개발 98 가. 초기 개념적 구성요소 도출 98 나. 초기 설계원리 및 지침 개발 105 다. 초기 절차 모형 개발 133 2. 설계원리 및 모형의 내적 타당화 결과 139 가. 1차 전문가 타당화 결과 및 검토 의견 139 나. 2차 전문가 타당화 결과 및 검토 의견 165 다. 3차 전문가 타당화 결과 및 검토 의견 191 라. 설계원리 및 모형 적용을 통한 프로토타입 개발 220 마. 프로토타입 개발에 대한 설계자 반응 262 3. 외적 타당화 결과 272 가. 프로토타입에 대한 교수자 반응 272 나. 프로토타입에 대한 학습자 반응 278 4. 최종 설계원리 및 모형 290 가. 개념적 구성요소 290 나. 설계원리 및 지침 293 다. 설계 절차 모형 316 Ⅴ. 논의 및 결론 334 1. 논의 334 가. 가상현실 기반 교육용 시뮬레이션의 핵심 어포던스와 원리 334 나. 설계원리와 교육용 시뮬레이션 유형 339 다. 교수설계 측면에서의 가상현실 기반 교육용 시뮬레이션 모형 341 라. 학습 측면에서의 가상현실 기반 교육용 시뮬레이션 모형 344 마. 가상현실 기반 교육용 시뮬레이션 설계를 위한 실천 전략 348 2. 결론 및 제언 352 가. 요약 및 결론 352 나. 연구의 한계 및 제언 354 참 고 문 헌 357 부 록 386 Abstract 436Docto

Instructional Strategies for Integrating Online and Offline Modes of Flipped Learning in a Collegiate Course

학위논문 (석사)-- 서울대학교 대학원 : 교육학과, 2015. 2. 임철일.최근 전통적인 수업의 한계점을 극복하기 위해 대안적 교수학습방법으로 역전학습(flipped learning)이 적용되고 있다. 역전학습은 일반적으로 강의실 밖에서 온라인 및 디지털 콘텐츠를 활용하여 학습자가 개별적으로 강의를 듣고, 강의실에서는 과제를 포함한 다양한 학습활동을 수행하는 교수학습 방법이다. 대학 맥락에서 역전학습 연구들은 교과목차원에서 다양한 강좌에 적용되어 연구가 이루어지고 있으며, 학습자의 학업 성취도와 만족도에 효과가 있다는 연구 결과가 주로 도출되고 있다. 하지만 이와 동시에 문제점에 대한 지적도 이루어지고 있다. 문제점 중 하나는 온라인과 오프라인의 연계성이 낮다는 것이다. 역전학습에 대한 이러한 문제점이 제기되고 있음에도 불구하고, 이를 해결하기 위한 구체적인 전략 연구는 미비한 상황이다. 이는 대학에서 역전학습이 효과적으로 운영되기 위해서는 온라인 학습 내용과 오프라인의 활동이 유기적으로 연계될 수 있는 방안이나 전략이 필요하다는 것을 시사한다. 본 연구는 대학교육에서 역전학습이 효과적으로 운영되기 위한 온라인 학습과 오프라인 활동의 유기적인 연계를 가능하게 하는 전략을 탐색해보고자 했다. 또한 이에 대한 학습자 반응을 통해 본 전략의 강점과 약점, 그리고 최적의 개선 방안을 분석하여 전략에 대한 최적화를 추구하고자 했다. 이러한 연구 목적을 달성하기 위해 본 연구는 초기 실행 단계에서의 사용성 평가와 주 실행 단계에서의 형성적 연구 방법론을 적용하여 크게 다섯 단계의 과정을 거쳐 이루어졌다. 첫째, 역전학습 및 교수학습 방법의 연계의 측면과 관련된 선행연구를 통해 초기 설계 전략을 도출하였다. 둘째, 이러한 초기 설계 전략에 대한 초기 실행 단계를 통해 학습자들의 의견을 수집 및 분석하였으며 이와 동시에 교육공학 전문가의 타당화를 통해 이를 수정 및 보완한 설계전략을 도출하였다. 셋째, 수정된 설계전략에 대해 수정사항이 반영되었는지를 전문가에게 검토 받았으며, 실제 역전학습을 운영한 교수자, 그리고 관련 논문이나 발표실적이 있는 연구자를 대상으로 전문가 타당화를 받은 후 이를 반영하여 최종 설계전략을 개발하였다. 넷째, 최종적으로 도출된 설계 전략을 본 연구가 진행된 서울 소재 S 대학교의 교육공학 강좌에 적용함으로써 학습자들의 반응을 강점, 약점, 개선점의 측면에서 분석하였다. 다섯 째, 학습자 반응을 토대로 개선된 연계 설계 전략을 도출하였다. 도출된 최종 설계 전략은 크게 두 가지 구성요소를 바탕으로 총 아홉 개의 일반 설계 전략과 스물 한 개의 상세설계 지침으로 구성되었다. 개념 및 탐색 적용 측면에서는 1) 역전학습의 연계를 위한 강의계획서 개발, 2) 사례를 통한 수업 설계, 3) 오류를 포함한 학습 자료 개발 및 오류찾기 활동, 4) 다음 차시의 연계성 안내가 포함되며, 의미 구성 측면에서는 5) 학습자 질문을 통한 연계, 6) 시각화 활동을 통한 온라인과 오프라인 연계, 7) 성찰일지를 통한 학습 종합, 8) 온라인 학습 여부 및 수준을 파악할 수 있는 활동 설계, 9) 학습자 의견 기반의 보충 및 심화 학습 자료 제공이 포함된다. 이러한 전략은 적용 방식에 따라 강좌 운영 전, 온라인 콘텐츠 기반의 오프라인 연계, 오프라인 수업 기반의 온라인 콘텐츠 연계로 구분하여 제시하였다. 각각의 전략에 대해 학습자 반응을 분석한 결과, 다양한 전략을 통해 학습 내용과 활동 간의 연계가 이루어진 것을 확인할 수 있었으며, 이를 통해 효과적이고 유의미한 학습이 이루어지는 것에 도움이 되는 것으로 나타났다. 또한 본 전략을 통해 학습 내용을 회상하고 이를 적용 및 구조화에 있어서 긍정적인 영향을 미친다는 의견이 제시되었다. 특히 역전학습의 온라인과 오프라인 혹은 오프라인과 온라인을 연계함에 있어서 교수자의 피드백, 시각적인 자료 제시 및 시각화 활동, 학습자들의 의견이나 요구를 반영하는 것이 중요한 것으로 나타났다. 하지만 본 전략 중 연계를 안내하는 전략에 있어서 시각적으로 이를 나타내는 것이 연계를 함에 있어서 도움이 될 것이라는 의견과 연계를 안내하는 것 이외에 학습내용과 활동과 관련된 전략은 한 차시에 복합적으로 두 개 이상 적용되는 경우 학습자들은 학습과 연계성에 있어서 부담을 느끼며 학습에 대한 시간과 노력이 많이 소요된다는 의견 등을 제시하였다. 본 연구는 대학 맥락에서 역전학습의 온라인 학습과 오프라인 수업을 연계할 수 있는 설계 전략을 제시하였다. 따라서 실제 대학 교육에서 역전학습을 설계 및 운영하기 위한 교수자 혹은 교수설계자에게 관련 지침을 제공하여 수업 설계를 안내하는 처방을 하였다는 점에서 실질적인 의미를 지닌다.Ⅰ. 서 론 1 1. 연구의 필요성과 목적 1 2. 연구문제 4 3. 용어의 정의 5 Ⅱ. 이론적 배경 6 1. 역전학습 개념과 특징 6 가. 역전학습 등장 배경 6 나. 역전학습 개념 8 다. 역전학습 특징 8 라. 역전학습 구성 요소 10 마. 전통적인 교수학습 방법, 블렌디드 러닝, 역전학습 11 2. 대학에서의 역전학습 13 가. 대학에서의 역전학습 선호도 13 나. 대학에서의 역전학습 수업 설계 및 교육적 효과 15 다. 대학에서의 역전학습 문제점 21 3. 대학 역전학습 온·오프라인 연계 전략 22 Ⅲ . 연구 방법 24 1. 연구 절차 25 2. 연구 대상자 및 도구 27 가. 연구 대상 27 나. 연구 도구 27 3. 자료 수집 29 가. 문헌 검색 29 나. 초기 실행 30 다. 설계전략에 대한 1차 전문가 타당화 30 라. 설계전략에 대한 2차 전문가 타당화 32 마. 주 실행 33 4. 자료 분석 35 Ⅳ . 연구 결과 및 논의 36 1. 초기 설계 전략 36 2. 학습자 및 전문가 의견 분석 42 가. 초기 실행에서의 학습자 의견 42 나. 1차 전문가 검토 결과 및 수정 방향 44 다. 2차 전문가 검토 결과 및 수정 방향 52 3. 최종 설계 전략 56 가. 강좌 운영 전 59 나. 온라인 콘텐츠 기반의 오프라인 연계 60 다. 오프라인 수업 기반의 온라인 콘텐츠 연계 66 4. 학습자 반응 69 가. 온·오프라인 연계 설계 전략 전반에 대한 의견 69 나. 연계 설계 전략의 강점 72 다. 연계 설계 전략의 약점 82 라. 연계 설계 전략의 개선점 86 5. 논의 90 가. 대학 역전학습 온·오프라인 연계 전략 91 나. 연계 전략에 대한 학습자 반응 92 다. 의견을 반영한 개선된 연계 설계 전략 95 Ⅴ . 결론 및 제언 99 1. 결론 99 2. 제언 101 참고 문헌 103 부 록 117 Abstract 129Maste

Exploration of the College Learners Competency Model for Creative Problem Solving and Needs Analysis

본 연구는 창의적 문제해결을 위해 대학 학습자가 지녀야 하는 역량이 무엇인지를 종합하는 역량 모델을 탐색하는 목적을 지닌다. 또한, 역량 모델에 대해 현재 대학의 학습자가 인식한 수준과 어떠한 역량을 우선적으로 고려해야 하는지를 확인하고자 하였다. 대학 교육을 통해 달성해야 하는 핵심 역량으로서 창의적 문제해결에 대한 중요성이 강조되고 있다. 창의적 문제해결의 향상이 보다 체계적으로 이루어지기 위해서는 우선적으로 학습자들이 어떠한 지식이나 기술, 태도를 지녀야 하는지를 고려해야 한다. 하지만 학습자들이 창의적 문제해결을 위해 지녀야 할 구체적인 역량이 무엇인지를 종합하는 접근은 미흡하다. 이를 위해 본 연구에서는 선행문헌 고찰을 통한 초기 역량 모델의 도출, 두 차례 델파이 조사 분석을 통한 정교화를 통해 수정한 역량 모델을 도출하였다. 대학의 학습자가 인식한 창의적 문제해결 역량의 수준과 어떠한 측면에서 우선적으로 접근이 필요한지를 확인하기 위해 중요도와 수행도의 차이 분석, Borich의 요구도 분석, The Locus for Focus 모델을 활용한 요구도 분석이 이루어졌다. 연구 결과, 지식이나 구체적인 기술이나 태도가 무엇인지를 기초․영역 지식 및 기술, 문제 확인 및 재정의, 사고 활동, 창의적 해결안 도출, 창의적 해결안의 적용 가능성 확인, 창의적 문제해결 과정 및 산출물 평가의 주 역량에 포함되는 스물 다섯 개의 세부 역량으로 구성된 역량 모델을 도출하였다. 학습자가 인식한 중요도와 수행도의 차이를 분석하기 위해 대응표본 t검증을 실시한 결과, 역량 전반에 있어서 대학의 학습자들은 창의적 문제해결 역량 전반에 대한 중요성은 높게 인식한 반면 실제 대학의 교과목에서 다루는 문제를 창의적으로 해결하려는 수행 수준은 낮은 것으로 나타났다. 문제 확인과 재정의에 있어서 다각적 검토, 실패에 대한 두려움 극복, 다양한 정보 탐색 및 종합, 실제 영역에의 적용 활동에 대한 우선적인 요구가 있음을 확인하였다. The purpose of this study is to explore a competency model that synthesizes the knowledge, skill, and attitude that college learners must possess for creative problem solving. Also, it is to identify the current level and what competencies need to consider first. The importance of creative problem solving is being emphasized as a core competency that must be achieved through university education. In order to improve creative problem solving more systematically, first of all, what kind of knowledge, skills, and attitudes learners have should be considered. However, the approach to synthesize competencies that learners must have for creative problem solving is insufficient. Using literature review and Delphi method, the competency model was deduced. To identify the level of creative problem solving competencies recognized by learners and which competencies need to be considered first, analysis of the difference between importance and performance, Borich's needs, and The Locus for Focus model were done. There were the six key competencies including twenty-five detail competencies as follows: Basic and domain knowledge & skill, Problem identification and redefinition, Thinking activity, Deduction of creative solutions, Confirming applicability of creative solutions, Evaluating creative problem solving process and product. In terms of the competency model, university learners recognized the importance of overall creative problem solving competencies highly, whereas the level of performance in trying to creatively solve the problem was low. Multilateral examination for problem identification and re-definition, overcoming the fear of failure, searching and synthesizing of various information, and application to the actual field should be considered as priority.N

A Developmental Study on Design Principles for Virtual Reality Based Educational Simulation

본 연구는 가상현실 기반 교육용 시뮬레이션을 최적의 상태로 구현하기 위한 설계원리를 도출하고 이를 검증하는 목적을 지닌다. 미래 사회에서 요구하는 역량을 보다 효과적으로 향상시키기 위해 현장성을 반영한 교육 필요성이 강조되고 있다. 교육이나 훈련이 필요하지만 위험이나 제약 없이 다양한 맥락에서 사용자의 학습 경험을 확장할 수 있는 방안으로 가상현실을 고려해 볼 수 있다. 하지만 가상현실이 지닌 특성과 요소를 고려하여 보다 효과적인 교육용 시뮬레이션이 구현될 수 있음에도 불구하고 이에 대한 종합적인 안내와 처방을 제시한 연구는 미흡하다. 본 연구 목적을 달성하기 위하여 선행연구 검토, 전문가 면담, 전문가 타당화, 프로토타입의 개발과 이에 대한 사용자 반응을 분석하는 설계․개발 연구 방법을 활용하였다. 연구 결과, 맥락적 시나리오, 시뮬레이션 행위 유발성, 실제적 활동 및 반응 총 세 가지의 구성요소를 기반으로 현실 문제 부합성의 원리, 가상현실 기술 적합성의 원리, 현실 환경 유사성의 원리, 구조 계획의 원리, 전문가 접근 구현의 원리, 활동 전개의 구성 원리, 단순-복잡의 진행 원리, 가상 인식의 원리, 조작 및 선택의 현실성 원리, 정보 제공의 원리, 사고 촉진의 원리, 반성적 성찰의 원리 총 열두 개의 설계원리를 도출하였다. 이를 적용한 프로토타입을 개발하고 사용자 반응을 분석한 결과, 주요 강점으로는 사전 훈련 혹은 연습 기회 제공을 통한 내용 체화 촉진, 현실에서 발생하는 상황이나 반응 등의 반영으로 현실과 유사한 경험으로 인식, 시뮬레이션 활동과 제스쳐로 인한 실제적 역동성 등이 제시되었다. 약점을 고려한 개선점 측면에서는 제스쳐의 다양화와 표정 변화 반영, 현장에서 발생하는 환경적 소리 반영 등이 제안되었다. The purpose of this study was to develop the design principles for optimized design of virtual reality based educational simulation. The educational approaches considering authentic context need to more effectively improve the competency for the future. Virtual reality can be considered as a way to extend the users learning experience in various contexts where education or training is required but no risks or little constraints. Although educational simulation can be implemented more effectively in consideration of the characteristics of virtual reality, there is a lack of research on comprehensive prescriptions. Using design and development research method including literature review, analysis of experts opinions, and experts review, this study derived design principles. After that, a prototype was developed and the responses of five users were analyzed. As a result, the components of contextual scenario, affordance in the simulation, and user activity and response were derived. Based on these components, twelve design principles were as follows: matching authentic problems in reality; judgement suitable for VR technology; similarity to real environment; structural planning; implementing the professional approach; conceptualizing deployment of simulation activity; simple to complex process; virtual recognition; the same operation and selection as reality; providing information; promoting thinking of simulation activity; reflection on the whole simulation. The main strengths were promoting the embodiment, recognizing the reality-like experience by reflecting the situation or reaction, increasing the perception of dynamics. For major improvement, diversification of gestures, reflection of facial expressions and applying ambient sound in the field were suggested.N

Application of Smart Support System for Creative Problem Solving : Case Study of Art and Design Courses

본 연구의 목적은 창의적 문제해결을 위한 스마트 지원시스템(Smart Support System for Creative Problem Solving, S3CPS)의 대학 수업 적용 가능성을 탐색하는 것이다. S3CPS는 Treffinger와 그의 동료들(2000)이 제안한 CPS 모형을 기반으로 모형의 매 단계마다 발산적 사고와 수렴적 사고를 지원하는 여러 가지 사고 도구를 제공함으로써, 학습자의 창의적 문제해결에 도움을 주기 위해 개발된 온라인 시스템이다. 본 연구에서는 S3CPS를 S대학교 미술대학의 통합개발 스튜디오와 디자인 스튜디오 강좌의 수업에 각각 적용하는 과정에서 S3CPS를 활용한 수업설계 전략을 도출함과 동시에 해당 시스템의 개선사항을 확인하였다. 연구결과, 수업계획 단계와 수업실행 단계에서의 교수자의 역할 및 시스템의 사용방법, 팀 빌딩 방법, 시스템 사용 시 주의해야할 사항 등이 도출되었다. 또한 학습자의 반응을 토대로 해당 시스템의 강점과 약점, 개선사항을 확인하였다. 후속 연구로는 본 연구에서 제안된 개선점을 토대로 시스템을 수정하고 다양한 수업 맥락에 적용함으로써 시스템의 수업 적용가능성을 계속적으로 확인할 필요가 있다.The purpose of this research is to explore applicability of the S3CPS(Smart Support System for Creative Problem Solving) into offline classroom activities. S3CPS is an online system developed to support students creative problem solving skills by using the CPS model which was developed by Treffinger, Isaksen, & Dorval(2000) to provide various reasoning tools that support both divergent and convergent thinking in each major step of the model. In this research, cases were analyzed as S3CPS was applied to courses such as the Integrated Development Studio and the Design Studio at the College of Arts at S University in Korea. The results of the study derived the role of the instructor in class planning and class implementation phase, the method of using the system, a team building method, and cautions when using the system. In addition, responses and feedback given by students shed light on strengths and the weaknesses of the system as well as areas requiring enhancement. Successive research is needed to continuously verify the applicability of the system to actual classes, and to establish a foundational method that can be applied to various class contexts. This research expects to aid in implementation of S3CPS to support creative problem solving for possible use as an online system.이 논문은 2013년 정부(교육부)의 재원으로 한국연구재단의 지원을 받아 수행된 연구임(NRF-2013S1A3A2055007

Development of a Competence Model for Elementary School Teachers’ Education Using Mobile Technology and Analysis on Needs

본 연구는 모바일 테크놀로지의 효과적인 활용을 통해 최적화된 교육을 가능하게 하는 초등교사의 역량이 무엇인지를 종합하는 역량 모델을 개발하는 목적을 지닌다. 또한, 도출된 역량 중 우선적으로 무엇을 고려해야 하는지를 확인하고자 하였다. 모바일 학습은 학습자의 활동 촉진, 정보 탐색의 용이성 제공 등을 통해 유의미한 학습을 도모할 수 있다. 보다 효과적인 모바일 테크놀로지 활용 교육이 이루어지기 위해서 초등교사들은 모바일 테크놀로지의 교육적 활용을 가능하게 하는 역량을 지녀야 한다. 하지만 이상의 중요성에도 불구하고 초등교사들이 지녀야 하는 역량이 무엇인지에 대한 종합적 접근은 미흡하다. 연구 목적을 달성하기 위해 선행연구 검토, 행동사건 면담, 두 차례의 델파이 분석을 통해 역량 모델을 개발하였다. 이를 모바일 테크놀로지를 수업에 활용해 본 경험이 있는 총 45명의 현직 초등학교 교사를 대상으로 설문을 실시한 후 Borich의 요구도 분석과 The Locus for Focus 모델 분석을 실시하여 공통적으로 우선순위를 지니는 세부 역량이 무엇인지를 확인하였다. 연구 결과, ‘모바일 어플리케이션 및 기술 활용’, ‘모바일 테크놀로지 활용 교수학습’, ‘학습활동 촉진’, ‘모바일 학습 평가’, ‘수업 및 활동 관리’, ‘모바일 정보 및 자원 관리’ 총 여섯 가지의 주 역량에 포함되는 20개의 세부 역량을 개발하였다. 요구도 분석 결과 모바일 도구 활용을 위한 기술적 환경 점검 및 준비, 모바일 도구 활용을 위한 교수학습 방법 탐색, 학습자 통제를 통한 주의 분산 방지, 활용 사례 공유 및 교류, 윤리 및 정보 소양 안내의 세부 역량에 대한 접근이 우선적으로 이루어질 필요가 있음을 확인하였다.N

The Influence of Smart Education and Strategies for Mitigating Side Effects in Higher Education

대학에서 스마트 폰, 태블릿 PC 등의 스마트 기기 활용에 대한 관심이 높아지면서 대학 내 스마트 교육의 적용 가능성과 함께 부작용에 대한 우려가 제기되고 있다. 본 연구는 대학에서의 스마트 교육이 일반 교육 및 주요 영역에 가져올 긍정적 영향과 부작용을 분석하고, 부작용을 최소화할 수 있는 방안을 탐색하였다. 이를 위해 스마트 교육 관련 선행 연구 검토, 두 차례의 전문가 포럼, 교육공학 전문가 대상 설문조사 등을 통하여 관련 자료에 대한 수집 및 분석이 이루어졌다. 연구결과, 대학 내 스마트 교육의 긍정적 효과는 교육, 기술 및 산업, 사회의 세 가지 영역에서 확인되었다. 스마트 교육이 야기할 수 있는 부작용은 인지적 영역, 정의적 영역, 건강, 사회적 측면, 기술 총 다섯 가지 영역에서 확인되었다. 이상의 각 영역에서 부작용을 확인하고 이를 최소화하기 위한 방안을 도출하였다. 대학 내 스마트 교육의 긍정적 영향과 부작용에 대해 교육공학 전문가를 대상으로 설문조사를 실시한 결과, 긍정적 영향에 대해서는 전반적인 동의가 이루어진 반면, 부작용에 대해서는 전문가 간 상의한 의견이 나타난 영역도 있어 스마트 교육의 부작용을 객관적으로 증명하는 실증적 연구가 요구됨을 확인할 수 있었다.While the interest in the utilization of smart devices such as smart phones and Tablet PCs has been increasing in universities, concerns have been raised over the applicability and side effects of smart education. In this study, the potential positive influences and side effects of smart education have been analyzed respectively in the context of higher education and the strategies mitigates its side effects have been investigated. For this, literature review related to smart learning, expert forums and survey with experts in educational technology were conducted. The results of analyses indicate that smart education in higher education can positively influence three aspects; education, technology and industry, and society. On the other hand, its side effects are classified into five aspects. It might cause divided attention and cognitive overload related to cognitive domain, and smart phone syndrome in terms of affective domain. As for health domain, it might have side effects on not only physical health like leading smart phone syndrome, but also on psychological health. Also, it might lead moral laxity in society domain, and high cost in technical domain. This study also suggests strategies to mitigate these potential side effects. The survey conducted with educational technology experts showed that it was generally agreed with the positive influences of smart education. However, the survey also revealed that not all experts agreed with its side effects, and that some reservations appeared on them, which require for more empirical research that objectively verify the side effects of smart education

Design Principles for Improving Creative Thinking Competency in Corporate Education

본 연구는 기업 교육에 있어서 창의적 사고 역량 향상을 위한 설계원리를 개발하는 목적을 지닌다. 또한, 이를 국내 A 기업 프로그램에 적용하여 학습자의 반응을 분석하고자 하였다. 창의적 사고는 기업 맥락에서 새로운 아이디어의 도출과 가치 창출, 기업의 경쟁력 확보에 필수적인 요소로 이의 효과적인 향상이 이루어지기 위해서는 무엇보다 체계적인 교육 및 훈련이 이루어져야 한다. 특히, 기존 교육 프로그램에서의 직무 특성을 고려함과 동시에 창의적 사고의 효과적 향상을 가능하게 하는 통합적 접근이 필요하다. 하지만 이를 가능하게 하는 설계원리에 대한 개발은 미흡하다. 본 연구의 목적을 달성하고자 선행연구 고찰 및 사례 분석을 통한 초기 설계원리 도출, 시범 적용을 통한 사용성 평가 및 전문가 검토 기반의 수정 및 보완을 통해 최종 설계원리를 개발하였다. 이를 교육 프로그램에 적용하여 운영한 후 이에 대한 학습자 반응을 분석하는 설계․개발 연구 방법론을 활용하였다. 연구 결과, 문제 제기 및 재정의, 생각 연결 및 축적, 사고 과정에 대한 성찰, 팀 활동, 사고 촉진 도구 활용, 코칭 및 퍼실리테이션, 물리적 환경 및 공간, 사고 증진 및 전이 평가 총 여덟 개의 구성요소와 이에 포함되는 스물 네 개의 설계원리를 개발하였다. 이를 국내 A 기업 교육 프로그램에 적용하고 학습자 반응을 분석한 결과, 생각의 유기적 연결 도모, 문제 재정의 과정 등을 통한 새로운 관점의 형성 등이 주요 강점으로 나타났다. 주요 약점을 고려한 개선점으로는 중복된 과제로 인해 나타난 사고 확장의 제한을 극복하기 위해 다양한 사례를 기반으로 한 과제 설계가 이루어져야 한다는 점, 온라인 환경에서의 사고 도구 활용이 보다 강조되어야 한다는 점을 확인해 볼 수 있었다.N