Virtual Reality as a Pedagogical Tool

Abstract

Artificial intelligence (AI) technology significantly impacted educational institutions, and AI application in education brought new perspectives to develop improved technology-enhanced learning systems. Recently, novel approaches in technology-enabled learning utilizing virtual reality (VR) instead of traditional multimedia materials, digital learning games, and educational software. The use of VR technologies in language education improves creativity, interactivity, collaboration, problem-solving, and active knowledge building. Therefore, this study examined which constructs affect students continuous use of VR by applying the Technology Acceptance Theory (TAM) theory and explored whether and how VR can improve students abilities to learn English compared to voice-video-based oral communications. The results have academic and practical implications, as they provide guidance for a rigorous aspect of technology-enhanced learning and demonstrate strong evidence that VR is more effective than traditional education methods. This could assist teachers and academics in the design of VR materials and activities. This study emphasized the advantages and potentials of VR in language education.

우리는 지금 4차 산업혁명 시대를 살아가고 있다. 4차 산업혁명은 경제와 산업, 직업 분야뿐 아니라 교육 분야에도 큰 영향을 미치고 있다. 사물인터넷과 빅데이터, 인공지능, 가상현실(VR/AR), 메타버스 등 4차 산업혁명 기술들은 교육 현장 및 교수 학습법에도 빠르게 적용되고 있다. 이에 따라 국내에서도 이러한 기법들이 도입되면서 교육계에 큰 변화와 혁신을 몰고 올 것으로 기대한다. 그러나 이러한 기술의 도입은 아직 매우 한정된 특정 분야에만 적용되고 있을 뿐 기술의 학습 효과를 증명해 주는 관련 기준이 현실적으로 모호한 것도 사실이다. 이를 보다 구체적으로 살펴보면, 과학기술 분야에서 우수인재 확보를 위한 소위 스템(STEM:Science, Technology, Engineering, Math) 과목에만 인공지능 기법을 활용하는 경향이 뚜렷하다. 반면 인문사회 과목에는 아직까지 이러한 기법을 활용하는 시도를 찾기란 쉽지 않다. 뿐만 아니라, 4차 산업혁명 기술을 활용한 교육의 유용성을 확보하기 위한 실질적인 기술 이론의 기반 마련에도 어려움을 겪고 있다. 기술의 사용 유무로 교육의 효과를 비교하는 일부 연구들조차 조사 결과의 신뢰도에 문제점이 드러나고 있다. 일례로 조사 대상자 수가 미미하다거나 조사 방식에 있어서도 두 세대의 기기만으로 이뤄져 그 실제적인 효과를 측정하기가 어렵다. 이에 따라 본 연구는 이 같은 조사의 한계점을 극복하기 위한 실험적 연구를 진행하였다. 스템(STEM) 과목이 아니라 세계에서 가장 많이 또한 보편적으로 사용되고 있는 언어인 영어 교육에 4차 산업혁명의 핵심 기술인 VR을 활용해 초등학교 2,3학년 학생들을 가르쳤을 때 이뤄지는 학습의 효용성을 알아보고자 하였다. 이를 위해 두 가지 실험을 진행하였다. 첫 번째 실험은 120명의 초등학교 저학년 학생을 대상으로 기술 수용 이론 3(TAM3: Technology Acceptance Model 3)을 기반으로 VR 기술 사용 의도를 알아보고자 하였다. 두 번째 실험은 VR기술의 학습 효과를 보다 정확하게 알아내기 위한 목적으로 초등학교 저학년 학생 300명을 두 그룹으로 나눠 동일한 내용의 교육을 같은 시간 동안 다른 방식으로 학습시켰다. 우선 한 집단은 전통적인 기법인 교재, 칠판, 오디오, 비디오 등을 활용해 가르쳤다. 또 다른 한 집단은 VR 기법인 360도 스크린 HMD를 활용해 가르쳤다. 첫 번째 실험 결과는 다음과 같다. 기술 수용 이론 3을 기반으로 우선 Image와 Result Demonstrability가 Perceived Usefulness에 미치는 영향 관계를 살펴보았다. 다음엔 Computer Anxiety, Computer Playfulness, Perceived Enjoyment가 Perceived Ease of Use에 미치는 영향 관계를 따져 보았다. 그런 이후 Perceived Ease of Use가 Perceived Usefulness에 미치는 영향 관계를 살펴보았고 Perceived Usefulness와 Perceived Ease of Use가 Behavioral Intention에 미치는 영향관계를 알아내기 위한 분석을 진행하였다. 조사 결과, 모든 가설은 채택이 되었는데 단 하나 Image(β=-0.042)가 Perceived Usefulness에 긍정적인 영향을 미친다는 것은 기각되었다. 두 번째 실험에서는 학습의 효용을 알기 위해 경찰서를 주제로 영어 수업을 20분 정도 각각 진행한 후 관련된 영어 문제를 풀어 그 학습이 얼마나 효과가 있었는지를 측정하였다. 두 집단의 비교 분석을 통해 각 학년별로 전체 집단을 하나로 합쳐 세 차례에 걸쳐 조사를 했는데 세 번 모두 전통적인 방식과 VR 방식에 따라 시험의 점수 차이가 날 뿐만 아니라 VR 방식이 전통방식 보다 점수가 더 높음을 확인할 수 있었다. 위의 연구가 시사하는 바는 다음과 같다. 첫 번째 실험에서 하나의 가설이 기각된 것을 보면, VR 자체를 활용하여 교육을 받는 것이 학생들에게 굉장한 자랑거리가 되지는 않는다는 것이다. 그 근거는 그들이 어려서부터 새로운 기기들을 접한 얼리어답터 MZ 세대로 기기 사용에 대한 수용성이 다른 세대보다 높기 때문이다. 그러나 아무리 기기 활용이 친근한 세대이어도 VR 사용법 자체가 너무 복잡하거나 어려우면 그들은 계속 VR 기술을 사용하는 것을 거부한다는 사실을 발견하게 되었다. 무엇보다도, 이론을 근거로 교육에서의 VR의 효용을 설명했다는 점은 연구로서 의의가 남다르다고 본다. 두 번째 실험에서는 저학년들에게는 VR을 활용한 영어수업은 학습 효과가 매우 탁월하다는 결론을 도출했다. 따라서 스템 과목뿐만 아니라 영어 더 나아가 언어 교육에 VR을 활용한다면 학습 능률이 한층 올라갈 것으로 관측된다. 이번 연구의 시사점은 제한된 실험 참여자와 한두 대의 VR 기기를 활용하여 실험을 진행한 것이 아니라 300명 이상의 많은 실험 대상자와 최신의 여러 장비로 실험을 진행해 신뢰도 높은 결과를 도출해 냈다는 점이다. 그러나 앞으로 경찰서가 아닌 다른 영어 주제, 다른 과목, 다른 학년 학생들을 상대로 실험을 진행할 경우 더욱 의미 있는 연구가 될 것으로 기대한다. 이번 연구를 통해 Offline과 VR 교육 방식에 극명한 차이점이 있음을 발견했고 VR 방식이 Offline 방식 보다 더 효용성이 높음을 확인할 수 있었다.