중등 과학교육에서 증강현실의 활용 및 발전방안 탐색

An Exploratory Study on Educational Use and Improvement of Augmented Reality in Secondary School Science

본 연구의 목적은 과학교육에서 증강현실이 도입된 연구사례를 체계적으로 고찰하고, ‘중등’ 과학교육에서 증강현실의 새로운 발전방안을 논의하는 것이다. 이에 본 연구에서는 과학교육 영역에서 증강현실의 활용사례를 수집하고 범주화한 다음, 도출된 범주로부터 중등 과학교육에서 증강현실의 발전방안을 모색하였다. 연구 결과, 수집된 문헌들은 ‘모델 체험’, ‘탐구활동 안내’, ‘현장 체험학습 지원’, ‘체화된 인지학습 지원’, ‘인지적 도구 지원’과 같이 5가지 용례로 범주화되었다. 이들 범주와 관련하여 제안된 발전방안의 내용은 다음과 같다. 후속 개발될 증강현실은, 첫째, 모델 제시에 있어 실패경험을 비롯한 다양한 조작 경험을 제공하는 방향으로 설계되어야 하며, 또한, 실물과 연관 지어 모델을 맥락적으로 보여주어야 한다. 둘째, 탐구활동 안내에 있어 실험실 태도를 비롯한 태도적 영역에 대한 안내를 보편적으로 포함해야 하며, 이때, 감성적 피드백을 제공하는 가상적 튜터의 도입도 함께 고려될 수 있다. 셋째, 현장 체험학습 지원에 있어 협력적 과제수행을 지원하기 위해, 감성 인식, 영상통화 기술, 음성인식 기술을 수용해야 한다. 넷째, 체화된 인지를 고려하여, 육체적 행위로부터 효과적인 학습을 이끄는 전략이 반영되어야 한다. 끝으로, 개념도를 비롯한 다채로운 인지적 도구와의 융합이 고려되어야 한다. 본 연구는 증강현실이 국내 중등 과학교육에 특화되어 활용될 수 있음을 알리는 데 기여할 것으로 전망된다.

The purpose of this study is to review articles on augmented reality in science education systematically and to discuss the improvement of augmented reality for secondary school science. In this regard, we collected and categorized the articles, followed by seeking the improvement of augmented reality for secondary school science. Consequently, the collected articles were grouped into five types: ‘model experience,’ ‘inquiry activity guidance,’ ‘field experiential learning support,’ ‘embedded cognitive learning support,’ and ‘cognitive support.’ The proposed improvements from these categories are as follows. First, the augmented reality to be developed should be designed to provide various manipulation experiences including failure experiences in the model presentation, and also to show contextually the model in relation to real things. Second, it should include universal guidance on such laboratory attitudes in the inquiry activity, and an introduction of a virtual tutor that provides emotional feedback can be considered at the same time. Third, it should embrace emotional recognition, video call, and speech recognition technology to support collaborative task in field experience learning. Fourth, it should reflect strategies that lead to effective learning from physical behavior, taking embodied cognitive theory into consideration. Finally, it should consider a convergence with a variety of cognitive tools including concept maps. This study is expected to contribute to informing that the augmented reality can be used specifically in secondary science education of Korea.