[논문 리뷰] Cultivating Visualization Literacy for Children Through Curiosity and Play

S. Sandra Bae, Rishi Vanukuru외 5명|arXiv (Cornell University)|2022. 08. 09.

Innovative Human-Technology Interaction인용 수 4

한 줄 요약

이 논문은 일상적인 소재를 사용하여 어린이(6–11세)가 손으로 제작하고 호기심에 기반한 탐색을 통해 물리적 시각화도구(막대, 선, 원 그래프)를 만드는 데 도움을 주는 구성주의적이고 놀이 기반의 툴킷인 Data is Yours를 소개한다. 연구 결과, 이 툴킷은 어린이가 데이터와 창의적이고 개인적인 방식으로 관여할 수 있도록 하여 시각화 리터러시를 향상시키며, 이전 경험을 가진 어린이들은 저작 동기를 높이고, 초보자들은 기초적인 자신감과 관심을 기를 수 있었다.

ABSTRACT

Fostering data visualization literacy (DVL) as part of childhood education could lead to a more data literate society. However, most work in DVL for children relies on a more formal educational context (i.e., a teacher-led approach) that limits children's engagement with data to classroom-based environments and, consequently, children's ability to ask questions about and explore data on topics they find personally meaningful. We explore how a curiosity-driven, child-led approach can provide more agency to children when they are authoring data visualizations. This paper explores how informal learning with crafting physicalizations through play and curiosity may foster increased literacy and engagement with data. Employing a constructionist approach, we designed a do-it-yourself toolkit made out of everyday materials (e.g., paper, cardboard, mirrors) that enables children to create, customize, and personalize three different interactive visualizations (bar, line, pie). We used the toolkit as a design probe in a series of in-person workshops with 5 children (6 to 11-year-olds) and interviews with 5 educators. Our observations reveal that the toolkit helped children creatively engage and interact with visualizations. Children with prior knowledge of data visualization reported the toolkit serving as more of an authoring tool that they envision using in their daily lives, while children with little to no experience found the toolkit as an engaging introduction to data visualization. Our study demonstrates the potential of using the constructionist approach to cultivate children's DVL through curiosity and play.

연구 동기 및 목표

• 비공식적인 교실 외부 환경에서 어린이의 데이터 시각화 리터러시(DVL)를 향상시키기 위해 호기심에 기반한, 어린이 주도의 접근 방식이 어떻게 작용할 수 있는지 조사하기.
• 물리적 제작과 몸으로 배우는 방식이 데이터 인코딩, 척도, 구조 등의 시각화 구성 요소를 이해하는 데 어떻게 기여하는지 탐색하기.
• 일상적인 소재로 만든 DIY 툴킷이 다양한 어린이들이 개인화된 시각화도구를 제작하는 데 어떻게 지원하는지 평가하기.
• 물리적 시각화가 어린이들이 장기적인 DVL을 기르는 데 있어 낮은 출발점이자 높은 참여도를 유도하는 진입점으로서의 잠재력을 평가하기.

제안 방법

• 연구진은 종이, 판지, 거울 등의 일반적인 소재를 사용하여 막대, 선, 원 그래프의 세 가지 상호작용형 차트 유형을 제작할 수 있는 물리적 툴킷을 설계했다.
• 어린이들은 툴킷을 조립하고 개인 데이터를 수집하며 종이 템플릿을 만들고, 스마트폰을 통해 컴퓨터 비전 기술로 실시간 디지털 렌더링을 활용해 물리적 차트 패널을 제작했다.
• 현장 워크숍을 통해 다섯 명의 어린이(6–11세)와 다섯 명의 교사의 인터뷰를 실시하여 참여도와 학습을 관찰했다.
• 디자인 과정은 구성주의와 몸으로 배우는 인지 이론에 기반하여 학습자 주도성, 창의성, 데이터와의 촉각적 상호작용을 강조했다.
• 스마트폰을 통한 디지털 렌더링은 동적 시각화 업데이트와 저장된 출력물을 가능하게 하여 물리적 창작과 디지털 지속성 간의 다리를 놓았다.
• 이 접근 방식은 툴킷을 설계 프로브로 삼아 어린이의 자연스러운 호기심과 데이터에 대한 개인적 관심을 탐색하는 데 사용되었다.

Figure 1: (a) Diagram of inner workings of Data is Yours . (b) Fiducial markers (FM) behind chart panels face the phone’s rear-facing camera. Detected FM (outlined in pink) require a high-contrast background. FM are detected based on their (c) orientation and (d) position.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 일상적인 소재를 사용하여 어린이가 호기심에 기반한, 어린이 주도의 방식으로 물리적 시각화를 제작할 때 어떻게 반응하는가?
• RQ2 시각화 도구를 손으로 제작함으로써 어린이들이 시각화 구성 요소와 데이터 추론 능력을 어떻게 이해하는가?
• RQ3 이전에 데이터 시각화 경험이 있었는지 여부가 어린이들의 참여도와 툴킷을 저작 도구로 인식하는 데 어떤 영향을 미치는가?
• RQ4 개인화와 놀이가 어린이의 시각화에 대한 편안함과 관심을 높이는 데 어떤 역할을 하는가?
• RQ5 물리적이고 손으로 만드는 창작 활동이 장기적인 데이터 시각화 리터러시를 기르는 데 어떻게 기초가 될 수 있는가?

주요 결과

• 이전에 데이터 시각화 경험이 있었던 어린이들은 툴킷을 일상생활에서 활용할 수 있는 실용적인 저작 도구로 인식하여 워크숍 외부에서도 활용 가능성을 느꼈다.
• 이전 경험이 거의 없거나 전혀 없는 어린이들은 툴킷을 흥미롭고 접근하기 쉬운 시각화 리터러시의 진입점으로 느꼈으며, 호기심과 자신감을 느꼈다.
• 물리적으로 시각화도구를 조립하고 커스터마이징하는 과정을 통해 어린이들은 색상, 형태, 척도 등의 시각적 인코딩을 구체적이고 지침이 없는 방식으로 추론할 수 있었다.
• 어린이들은 지시 없이도 자연스럽게 협업하고 동료의 시각화도구에 피드백을 제공했으며, 이는 툴킷이 사회적이고 비판적인 참여를 촉진한다는 것을 시사한다.
• 툴킷은 성공적으로 낮은 출발점(low floor)을 제공하여, 어린이들조차도 두 시간 이내에 기초적인 시각화도구를 제작하고 해석할 수 있도록 했다.
• 교사들과 어린이들은 향후 가정 및 비공식적 환경(예: 키 측정, 뉴스 시각화 재현 등)으로의 확장 가능성을 제안하여 장기적이고 종단적인 사용 잠재력을 보여주었다.

Figure 2: (a) Formative prototype. (b) A child from formative study is moving cardboard sliders to author a bar chart. His paper template consists a mix of words and icons and is reflected on the smartphone display (indicated by dotted outlines). See subsubsection 3.2.2 for more details.