[논문 리뷰] Using technology of augmented reality in a mobile-based learning environment of the higher educational institution

Yevhenii O. Modlo, Yuliia V. Yechkalo외 2명|arXiv (Cornell University)|2018. 07. 23.

Augmented Reality Applications참고 문헌 4인용 수 3

한 줄 요약

이 논문은 고등교육, 특히 물리학 분야에서 경험적이고 인지적 참여를 향상시키기 위해 증강현실(AR) 기반 모바일 학습 시스템을 제안한다. 모바일 기기에 AR 오브제를 통합함으로써, 가상의 물리 시스템을 실시간으로 상호작용하면서 실험할 수 있도록 하여 현실감, 정서적 참여도, 정확한 정보 전달 능력을 향상시킨다.

ABSTRACT

The definition of the augmented reality concept is based on the analysis of scientific publications. It is noted that online experiments with augmented reality provide students with the opportunity to observe and describe the operation with real systems by changing their parameters, and also partially replace experimental installations with objects of augmented reality. The scheme for realizing the augmented reality is considered. The possibilities of working with augmented reality objects in teaching physics is highlighted. It is indicated that the use of the augmented reality tools allows to increase the realness of the research; provides emotional and cognitive experience, helps attract students to systematic training; provides correct information about the installation in the process of experimentation; creates new ways of representing real objects in the learning process.

연구 동기 및 목표

• 고등교육 분야의 모바일 기반 학습 환경에 증강현실(AR)을 통합하는 방식을 조사하기 위해.
• 기존 물리 실험실의 한계를 보완하고, 가상 시스템을 실시간으로 상호작용하면서 실험할 수 있도록 하기 위해.
• 몰입형이고 정서적으로 공명하며 인지적으로 자극적인 학습 경험을 통해 학생의 참여도와 이해도를 향상시키기 위해.
• AR가 교육 현장에서 물리 실험 장비를 대체하거나 보완할 잠재력을 평가하기 위해.
• 가상 실험 중 정확하고 동적인 피드백을 제공하는 물리 수업에서 AR 도구를 구현하기 위한 프레임워크를 개발하기 위해.

제안 방법

• 연구는 기존의 과학 문헌을 분석하여 교육적 맥락에서 증강현실의 핵심 개념을 정의한다.
• 실시간으로 가상의 물리 시스템과 상호작용할 수 있도록 모바일 학습 환경에서 AR를 구현하기 위한 개념적 프레임워크를 수립한다.
• 시스템은 사용자가 모바일 기기로 가상 오브제를 조작할 수 있도록 하여 실제 실험 조건을 시뮬레이션한다.
• AR 오브제는 실제 물리적 행동과 성질을 반영하도록 설계되어 학생들이 매개변수를 동적으로 관찰하고 수정할 수 있다.
• 실시간 피드백을 지원함으로써, 가상 실험 중 물리 법칙이 정확하게 표현되도록 보장한다.
• 모바일 AR 인터페이스를 통해 실제 실험 상황을 모의함으로써 정서적 및 인지적 참여도를 강조한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 어떻게 증강현실을 고등교육 분야의 모바일 기반 학습 환경에 효과적으로 통합할 수 있는가?
• RQ2 AR는 교육 현장에서 물리 실험의 현실감과 참여도를 어느 정도 향상시키는가?
• RQ3 AR 기반 시뮬레이션은 대학 수준의 물리 수업에서 기존의 물리 실험 장비를 대체하거나 보완할 수 있는가?
• RQ4 전통적인 방법과 비교할 때 AR를 물리 개념을 가르치는 데 사용할 경우 주요 교육적 이점은 무엇인가?
• RQ5 AR는 모바일 학습 환경에서 가상 실험 중 정확하고 실시간 정보 전달을 어떻게 지원하는가?

주요 결과

• AR 기반 모바일 학습은 가상의 물리 시스템을 동적으로 조작할 수 있도록 함으로써 실험 경험의 현실감을 향상시킨다.
• 학생들은 실제 실험실 작업을 모방하는 상호작용적이고 몰입형 시뮬레이션을 통해 정서적 및 인지적 참여도를 향상시킨다.
• 시스템은 실험 설정에 대한 정확하고 실시간 피드백을 제공하여 오류를 줄이고 개념적 이해도를 향상시킨다.
• AR 도구를 통해 물리 실험 장비의 일부를 가상의 대체물로 대체할 수 있어 자원 의존도를 낮춘다.
• 이 방법은 교육적 맥락에서 물리적 오브제와 과정을 더 직관적인 방식으로 표현할 수 있는 새로운 방법을 창출한다.
• 프레임워크는 실험 중 일관되고 정확한 정보를 유지함으로써 체계적인 훈련을 지원하며, 신뢰할 수 있는 학습 결과를 촉진한다.