실감가상현실을 활용한 경험학습 게임 콘텐츠의 개발 및 평가에 대한 연구

Abstract

경험학습은 학습 맥락과 관련된 상황 및 장소 등에서 직접적인 경험을 통해 학습하는 것을 의미한다. 따라서 현실과 동떨어지고 피상적인 지식의 습득이 아니라 경험을 통해 체화된 진정한 교육이 될 수 있다. 그러나 현실적으로는 경험을 통해 학습하는 것이 불가능한 경우가 대부분이다. 학교 교과 과정에서 교육하는 내용들 중 많은 부분들이 물리적으로 직접 가볼 수 없는 먼 거리에 있거나, 시간적으로 도달할 수 없는 다른 시간대와 관련된 내용들인데, 이와 같은 시간적, 공간적 한계로 인해 그동안 학교 현장에서 경험학습을 구현한다는 것은 사실상 불가능하였다. 그러나 최근 급속도로 발전하고 있는 가상환경 기술들은 새로운 경험학습의 가능성을 제시하고 있다. 가상의 물체를 실시간으로 디스플레이 할 수 있는 하드웨어 장치와 컴퓨터 그래픽 기술은 실제 현실과 같이 생생한 가상의 환경을 구현하는 것을 가능하게 하며, 가상의 공간 안에서 실제 걸음걸이를 통해 직접 이동하고 가상의 물체를 직접 손으로 잡을 수 있는 기술들은 사람들이 가상의 공간 안을 자유롭게 탐험하는 것을 가능하게 한다. 이처럼 생생함과 상호작용을 중심으로 발전 및 대중화 되고 있는 가상환경 기술들은 사람들이 가상의 경험을 실제 현실의 경험처럼 느끼는 것을 가능하게 하며, 그 결과 가상의 공간을 활용한 경험학습이라는 새로운 가능성을 제시해 주고 있다. 따라서 본 연구에서는 이러한 가능성을 바탕으로 학습현장에서 가상환경 기술을 활용하여 경험학습을 구현하는 것이 가능한지 알아보고자 하였다. 가상환경 안에서 경험학습이 가능한지 알아보기 위해 실제 공간에서의 경험학습과 가상의 공간에서의 모사된 경험학습을 비교하여 경험의 인식에 대한 정도와 학습 효과를 비교하는 방법이 있다. 하지만 앞서 언급한 바와 같이 학교 교과 과정에 대해 실제 공간에서의 경험학습을 구현하는 것이 현실적으로 불가능하다. 따라서 가상환경 기술이 발전할수록 가상환경 안에서의 경험이 현실의 경험에 가까워지는지 그리고 그 결과 학습효과가 향상되는지 알아보는 방법으로 연구를 진행하였다. 연구 절차는 선행연구 고찰, 가상환경기술의 재분류, 콘텐츠 제작, 연구 문제 설정, 실험, 결과 분석의 과정을 거쳐 진행하였다. 먼저 가상환경의 기술을 현전감을 기준으로 재분류 하였다. 선행 연구에 대한 고찰을 통해 가상현실에서 실제현실 방향으로 현전감이 향상될수록 점차 현실과 같은 경험이 가능해 지게 되며, 현전감이 무한히 향상되다 보면 궁극적으로 가상의 경험이 현실의 경험과 동일하게 느껴진 다고 분석하였다. 이와 같이 현전감을 기준으로 한 분석을 바탕으로 가상현실과 실제현실을 구분하고 가상현실과 실제 현실의 사이에 기존의 가상현실에 비해 현전감이 향상되는 유동적 개념인 실감가상현실을 제시하였다. 그리고 현점감의 강화 방향에 따라 실감가상현실이 가상현실에 비해 향상된 직접 경험을 제공할 것으로 가정하였으며, 실감가상현실 학습 콘텐츠와 가상현실 학습 콘텐츠를 구현한 후 실감가상현실의 직접 경험에 대한 인식과 학습효과가 가상현실에 비해 향상되는지 비교 실험 하였다. 실감가상현실과 가상현실의 경험에 대한 인식을 비교하기 위해 이론적 분석을 통해 경험적 특성을 도출하였다. 선행연구 분석 결과 실감가상현실 및 가상현실의 경험적 특성으로 현전감, 재미, 몰입이 도출되었는데, 현전감에 영향을 미치는 하위 요인으로는 기술적 측면인 생생함, 접촉에 이한 상호작용, 이동에 의한 상호작용, 시뮬레이션 멀미가 도출되었으며 재미에 영향을 미치는 하위요인으로는 콘텐츠적 측면인 도전적 요소와 환상적 요소가 도출되었다. 또한 경험학습의 관점에서 보면 경험의 단계가 경험학습의 평가에 대한 중요한 기준이 될 수 있으므로, 실감가상현실과 가상현실의 학습 경험 단계를 측정하기 위한 경험성에 대해서도 이론적으로 검토하였다. 실험에 활용될 실감가상현실 콘텐츠와 가상현실 콘텐츠는 이러한 모든 특성을 반영하여 어드벤처학습게임의 형태로 구현되었다. 연구문제는 실감가상현실을 활용한 학습에서의 경험이 가상현실을 활용한 학습에서의 경험보다 더 실제 현실과 같이 인식되고 학습 효과도 향상된다면 현전감이 강화될수록 경험학습의 효과가 향상되는 것이 가능하다는 가정을 중심으로 설계 하였으며, 궁극적으로 가상의 환경을 통한 경험학습이 가능할 것이라고 가정하였다. 실험 단계에서는 실감가상현실과 가상현실의 경험에 대한 인식과 학습효과에 대해 비교 실험하였다. 사람들이 가상현실에서의 경험에 비해 실감가상현실에서 경험을 더 실제 현실과 같이 인식하는 지 측정하기 위해 실감가상현실 및 가상현실의 경험적 특성인 현전감, 재미, 몰입 그리고 현전감과 재미에 영향을 미치는 하위요인인 생생함, 접촉에 이한 상호작용, 이동에 의한 상호작용, 시뮬레이션 멀미, 도전적 요소, 환상적 요소를 측정 변인으로 사용하였으며, 경험성 척도를 사용하여 실감가상현실과 가상현실의 학습 경험 단계를 측정하였다. 학습 효과가 향상되는지 알아보기 위해서는 정의적 측면인 만족도와 인지적 측면인 학업 성취도를 측정하였다. 실감가상현실을 활용한 학습과 가상현실을 활용한 학습의 학업 성취도가 일반적인 학습에 비해 향상되는지 살펴보기 위해 일반 학습 참가자들에 대해서는 학업성취도를 측정하였다. 실험은 총 2회에 걸쳐 실시하였다. 1차 실험에서는 시스템 불안정성, 시스템 디자인 문제, 시스템 버튼 오작동, 개방된 주변 환경과 같이 실감가상현실에 부정적인 영향을 미치는 방해 요인이 발견되었는데, HMD를 활용하는 몰입형 가상현실에서는 방해요인의 영향이 적을 것이라는 선행연구의 주장과 달리 이러한 방해요인들이 실감가상현실에서 현전감과 몰입을 저하시키는 것으로 나타났다. 방해요인을 제거하고 실시한 2차 실험에 대한 분석 결과 경험 인식에 대한 측면에서는 실감가상현실을 활용한 학습의 경험이 가상현실을 활용한 학습의 경험에 비해 보다 강하게 직접적인 경험으로 인식되는 것을 알 수 있었다. 시청각적 생생함을 중심으로 한 가상현실의 경험이 실제 사물을 보는 것과 같은 단계의 경험이라면, 생생함과 상호작용이 향상된 실감가상현실의 경험은 실제로 공간을 돌아다니고 사물을 만지는 것 같은 한 차원 높은 단계의 경험에 가깝다는 사실을 알 수 있었다. 따라서 경험의 측면에서 보면 생생함과 상호작용의 향상을 바탕으로 가상환경의 현전감이 향상될수록 현실과 같은 경험학습이 가능하다고 볼 수 있었다. 학습 효과의 측면에서 보면 실감가상현실과 가상현실 모두 경험학습의 측면이 존재하므로 일반적인 학습 보다는 학업 성취도가 향상되었음을 알 수 있었으며, 실감가상현실이 가상현실에 비해 훨씬 고차원적인 학습에 적합하다는 사실을 알 수 있었다. 따라서 가상환경 기술의 생생함과 상호작용이 계속 발전하여 현전감과 경험성이 꾸준히 향상되게 되면 궁극적으로 가상의 공간 안에서 실제와 똑같은 경험을 통해 학습을 하는 것이 가능하다고 판단하였다.