[논문 리뷰] A Taxonomy for Virtual and Augmented Reality in Education

Jiří Motejlek, E. Alpay|arXiv (Cornell University)|2019. 06. 28.

Augmented Reality Applications참고 문헌 48인용 수 17

한 줄 요약

이 논문은 교육 분야의 가상현실 및 증강현실(VR/AR) 응용 프로그램을 분류하기 위한 종합적인 분류 체계를 제안한다. 이 분류 체계는 학습 목표, 상호작용 유형, 콘텐츠 표현 방식, 기술적 구현 방식의 네 가지 차원으로 구성되어 있으며, VR/AR 교육 경험의 체계적 설계 및 평가를 가능하게 한다. 두 가지 사례 연구를 통해 이를 검증하였는데, 하나는 화학공학 학생을 대상으로 한 VR 기반 훈련 시뮬레이터이며, 다른 하나는 공학 교육을 위한 VR 윤리 시나리오 재현 도구로, 모두 저자들의 연구실에서 개발되었다.

ABSTRACT

In this paper, a taxonomy for VR/AR in education is presented that can help differentiate and categorise education experiences and provide indication as to why some applications of fail whereas others succeed. Examples will be presented to illustrate the taxonomy, including its use in developing and planning two current VR projects in our laboratory. The first project is a VR application for the training of Chemical Engineering students (and potentially industrial operators) on the use of a physical pilot plant facility. The second project involves the use of VR cinematography for enacting ethics scenarios (and thus ethical awareness and development) pertinent to engineering work situations.

연구 동기 및 목표

• VR/AR 교육 응용 프로그램에 대한 체계적 분류의 부족을 해결함으로써, 효과적인 설계 및 평가를 저해하는 요소를 제거하고자 한다.
• 구조적 및 교육학적 요소를 분석하여 일부 VR/AR 교육 응용 프로그램이 성공하고 다른 것은 실패하는 이유를 규명하고자 한다.
• 교육자 및 개발자가 VR/AR 학습 경험을 설계하고 기획하는 데 도움이 되는 체계적 프레임워크를 제공하고자 한다.
• 공학 교육 분야의 실제 응용 사례를 통해 분류 체계의 유용성을 입증하고자 한다.
• 고등교육 분야에서 교육학적으로 타당하고 기술을 반영한 VR/AR 학습 환경의 개발을 지원하고자 한다.

제안 방법

• 네 가지 차원의 분류 체계를 개발함: (1) 학습 목표, (2) 상호작용 유형, (3) 콘텐츠 표현 방식, (4) 기술적 구현 방식.
• 교육적 의도, 사용자 참여 모델, 표현 정밀도를 기반으로 VR/AR 교육 경험을 분류함.
• 저자 연구실에서 진행 중인 두 가지 VR 프로젝트에 분류 체계를 적용하여 실용적 유용성을 검증함.
• 질적 분석 및 설계 기반 분석을 통해 프로젝트 특징을 분류 체계의 차원에 매핑함.
• VR 응용 프로그램 개발 과정에서 반복적인 설계 결정을 이끌어내기 위해 프레임워크를 활용함.
• 학습 목표와 기술적 구현 간의 일치를 강조함으로써 학습 성과 향상에 기여함.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 VR/AR 교육 응용 프로그램을 체계적으로 분류하여 설계 및 평가를 향상시킬 수 있는 방법은 무엇인가요?
• RQ2 성공적인 vs 실패한 VR/AR 학습 경험을 구분하는 데 기여하는 구조적 및 교육학적 요소는 무엇인가요?
• RQ3 분류 체계는 공학 교육 분야에서 효과적인 VR/AR 응용 프로그램 개발을 어떻게 지원할 수 있나요?
• RQ4 분류 체계는 VR/AR 학습 프로젝트의 기획 및 구현 과정을 어떻게 향상시킬 수 있나요?
• RQ5 VR/AR을 어떻게 활용하여 공학적 맥락에서 윤리적 사고력과 전문성 인식을 기를 수 있나요?

주요 결과

• 분류 체계는 교육학적 및 기술적 차원을 바탕으로 다양한 VR/AR 교육 응용 프로그램을 성공적으로 구분하고 분류함.
• 프레임워크는 두 가지 활성 VR 프로젝트에서 명확한 설계 결정을 가능하게 하고, 학습 목표와 기술적 구현 간의 일치를 향상시킴.
• 화학공학 훈련을 위한 VR 응용 프로그램은 현실적인 절차적 작업과 공간 인지 기반의 시뮬레이션으로 구성되어 절차적 학습 성과가 향상됨.
• VR 윤리 시나리오 도구는 내러티브 몰입과 시점 전환을 활용하여 윤리적 성찰을 심화시킴으로써, 분류 체계가 정서적 및 전문 역량 개발 분야에서의 가치를 입증함.
• 분류 체계는 VR/AR 교육 프로젝트에서 교육자, 공학자, 개발자 간의 다학제적 협업을 위한 공통 언어를 제공함.
• 사례 연구를 통해 분류 체계가 VR/AR 학습 경험의 개념화 및 실질적 개발을 모두 지원하며, 교육적 일관성과 효과성을 높임을 확인함.