[논문 리뷰] Viability of Robot-supported Flipped Classes in English for Medical Use Reading Comprehension

Amin Rezasoltani, Ehsa Saffari외 1명|arXiv (Cornell University)|2022. 08. 15.

E-Learning and COVID-19인용 수 8

한 줄 요약

이 연구는 대학 수준의 의료영어(EMP) 독해 수업에서 로봇 지원 플립드 클래스의 타당성을 조사한다. 자체 제작한 로봇(Safir)을 활용해 16회 수업 동안 444명의 학생을 대상으로 상용 로봇 활동과 자가 생성 로봇 활동을 비교한 결과, 자가 생성 활동이 독해력과 작업장 성과에서 상용 활동 대비 +17.6% 높은 성과를 보였으며, 학생의 참여도와 역할이 핵심 조절 변수로 작용했다.

ABSTRACT

This study delved into the viability of Robot-supported flipped classes in English for Medical Purposes reading comprehension. In a 16-session course, the reading comprehension and then workspace performance of 444 students, with Commercially-Off-The-Shelf and Self-Generated robot flipped classes were compared. The results indicated that the flipped classes brought about a good instructional-learning ambience in postsecondary education for English for Medical Purposes (EMP) reading comprehension and adopting proactive approach for workspace performance. In tandem, the Mixed Effect Model revealed that student participation in the self-generated robot-supported flipped classes yielded a larger effect size (+17.6%) than Commercially-Off-The-Shelf robot-supported flipped classes. Analyses produced five contributing moderators of EMP reading comprehension and workspace performance: reading proficiency, attitude, manner of practicing, as well as student and teacher role.

연구 동기 및 목표

• 대학 수준의 의료영어(EMP) 독해 수업에서 로봇 지원 플립드 수업의 타당성을 평가하기 위해.
• 상용 로봇 시스템과 자가 생성 로봇 활동이 EMP 독해력 및 작업장 성과 향상에 미치는 효과를 비교하기 위해.
• 의료교육 환경에서 로봇 지원 플립드 학습의 성공을 좌우하는 핵심 조절 변수를 특정하기 위해.
• 학생 및 교사의 역할, 독해 수준, 태도, 연습 방법이 EMP 수업의 학습 성과에 미치는 영향을 탐색하기 위해.
• 로봇 보조 플립드 모델이 의료학생들을 위한 진정성 있고 맥락 기반의 학습 환경을 조성하는 데의 잠재력을 평가하기 위해.

제안 방법

• 1미터 키의 인간형 로봇(Safir)을 설계 및 제작하였으며, 이는 이동 기반, 고개 끄덕임 동작, 3D 프린팅된 손가락 움직임 포함 10개의 자유도(DoF)를 갖추었다.
• Safir에 라즈베리 파이 프로세서, LCD 얼굴 디스플레이, loudspeaker를 장착하고, 독해 과제 중에 입모양과 제스처를 사전 녹음된 음성과 동기화할 수 있도록 소프트웨어를 구축하였다.
• 학생의 독해 수준을 평가하기 위해 토픈티플(TOEFL) 유사 30문항 독해 시험을 시행하였으며, Cronbach’s alpha = .79로 신뢰도를 확보하였다. 이를 바탕으로 참가자를 그룹에 배정하였다.
• 의료학과, 간호학과, 약학과, 헬스인포메이션기술(HIT), 영양학, 의학도서관 전공의 444명의 의료학생을 무작위로 네 조건으로 배정: 상용 로봇(n=340) 및 자가 생성 로봇(n=104), 개인 및 집단 연습 그룹으로 나누어 시행하였다.
• 자기 생성 활동은 전문 분야 및 다학문적 그룹에서 64개의 템플릿을 활용하였으며, 교사 및 전공 분야 전문가의 감독 하에 진행되었다.
• 학생의 인식, 참여도, 독해력, 실제 작업장과 유사한 과제 수행 능력에 관한 정량적 및 정성적 자료를 수집하고 분석하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 대학 수준의 의료영어(EMP) 수업에서 로봇 지원 플립드 수업이 독해력 및 작업장 성과에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ2 상용 로봇 시스템과 자가 생성 로봇 활동이 EMP 독해 수업에서 비교적 얼마나 효과적인가?
• RQ3 독해 수준, 태도, 연습 방법, 학생/교사 역할 등의 요인이 로봇 지원 플립드 학습의 성공에 미치는 조절 효과는 어떠한가?
• RQ4 자기 생성 로봇 활동이 인지적 참여도, 독해력 향상 및 실제 의료 현장으로의 적용 능력 향상에 얼마나 기여하는가?
• RQ5 학생의 인식과 교사의 공동 수업 실천 방식은 의료교육에서 로봇 지원 플립드 모델의 도입 및 효과성에 어떤 영향을 미치는가?

주요 결과

• 자기 생성 로봇 지원 플립드 수업은 상용 로봇 시스템 대비 독해력 및 작업장 성과에서 통계적으로 유의미한 +17.6% 효과 크기를 기록하였다.
• 자기 생성 로봇 그룹에 속한 학생들은 더 높은 참여도와 인식된 가치를 보였으며, 특히 맞춤형으로 설계된 맥락 기반 학습 자료 개발에 기여함을 강조하였다.
• 독해 수준, 학생의 태도, 연습 방식(개인 대 기업), 학생/교사 역할이 학습 성과에 영향을 미치는 핵심 조절 변수로 확인되었다.
• 혼합 효과 모델(Mixed Effects Model)은 자기 생성 활동에의 참여가 상용 로봇 콘텐츠에 대한 수동적 노출보다 더 강력한 긍정적 영향을 미친다는 것을 확인하였다.
• 학생들은 온라인 및 하이브리드 환경에서 교사의 훈련 및 공동 수업의 중요성을 강조하였으며, 로봇 도구 외에도 교육적 지원이 필수적임을 시사하였다.
• 자기 생성 활동은 시각화, 인지 부하 관리, 다학문적 학습을 향상시켜 의료교육에서 맥락 기반 및 진정성 있는 학습 모델을 지원하였다.