인지학습을 위한 가상환경 구성요인에 대한 탐색적 연구 - 초등학생 인지학습을 중심으로 -

이양숙; 최익서

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자료유형: 학술저널

저자정보: 이양숙 (비트윈랩) 최익서 (홍익대학교)

저널정보: 한국공간디자인학회 한국공간디자인학회 논문집 한국공간디자인학회 논문집 제17권 제5호

발행연도: 2022.8

수록면: 247 - 256 (10page)

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(연구배경 및 목적) 코로나 19 팬데믹이 장기화되면서 미래세대인 어린이의 교육 문제가 심각해지고 있다. 코로나 사태 발발 이후 출생한 영유아의 인지능력 측정 점수가 이전과 대비해 현저히 낮아졌으며, 사회적 발달이 활발해지는 학령기 어린이에게서도 학력 저하가 광범위하게 나타나고 있다. 기초학력 신장을 위한 제도가 시행 중이지만 전담교사제에 의존하기에는 중하위권 학생 비율이 크게 늘어난 상황이다. 따라서 공교육에서 기초학력에 이르기 위한 조건으로서 인지학습 역량 제고가 필요하다. 이러한 배경에서 공교육 영역의 초등학생을 위한 인지학습 프로그램으로서 가상환경의 활용 방향을 모색하고자 한다. (연구방법) 연구를 위하여 인지학습의 개념, 인지학습 프로그램의 구성 내용에 대해 고찰하고 게임기반의 인지학습과 인지학습을 위한 교육 플랫폼을 분석한다. 이후 초등과정의 인지학습을 위한 가상환경에 대하여 메타버스 유형별 사례를 검토한 후, 인지학습 프로그램으로서 가상환경 구축을 위한 전제 조건 및 방향성을 제시한다. (결과) 거울세계, 라이프로깅 세계, 가상세계, 증강현실 세계의 메타버스 유형에서의 인지학습 환경 조건들을 탐색하였다. 이후, 어린이들을 위한 가상환경 활용의 이점과 문제점을 종합적으로 고려하여 가상환경 체험 기반 학습 프로그램 조건을 제시하였다. 첫째, 기존 인지학습 DB를 공간화하여 현실세계의 확장, 또는 가상세계에서의 연습을 통해 입체적이고 반복적인 학습이 가능하도록 한다. 둘째, 이 3차원 공간을 바탕으로 상호작용 가능한 게임형식의 프로그램 설계가 필요하다. 셋째, AI 기반의 진단 및 데이터 분석으로 사용자 맞춤형 개별학습을 제공해야 한다. 넷째, 범용성 높은 메타버스 플랫폼 활용으로 공교육 영역에서 인지학습 추진이 용이하게 해야 한다. 다섯째, 교사 참여를 통한 모니터링과 학습가이드로 원활한 학습 운영이 가능하도록 해야한다. 마지막으로, 다양한 학생들의 접근성을 고려해 사용에 있어 유니버설 디자인 측면의 고려가 필요하다. (결론 및 제언) 연구를 통한 결론 및 제언은 첫째, 공공영역의 각 인지학습 영역 및 수준별 DB를 체험 가능한 가상환경으로 전환하고 게임화해야 한다. 둘째, 진단, 평가, 피드백, 수업 유형에 이르기까지 다수 학생 맞춤형 수업을 위한 AI 프로그래밍이 필요하다. 셋째, 공교육 영역에서 장기적이고 반복적 학습을 운용하기 위하여 전담인력, 프로그램 활용 가이드라인 개발도 함께 필요하다. 마지막으로, 인지학습 학생들의 접근성을 고려해 범용 플랫폼 및 기기를 활용한 접근이 선행되어야 하며 몰임형 기술 특성에 따른 단계적 활용계획이 필요하다. 본 연구는 공교육에서 학령기 어린이들의 인지학습 역량 제고를 위한 기반이 될 수 있을것으로 기대한다.

(Background and Purpose) Since COVID-19 has been ongoing for a long time, the problem of the education of children, the future generation, is becoming increasingly serious. The cognitive ability measurement score of infants and young children born after the outbreak of the pandemic has significantly decreased, and the decline in education attainment has become widespread in school-age children who are undergoing social development. Therefore, it is necessary to improve their cognitive learning capabilities as a condition for achieving basic education under the public education system. Against this background, this study aims to seek the direction of using virtual environments as a cognitive learning platform for elementary school students in public education. (Method) The concept of cognitive learning and the contents of the cognitive learning program are considered in this study, and the educational platform for game-based cognitive learning and cognitive learning is analyzed. After examining the cases of each metaverse type for the virtual environment for cognitive learning in elementary school, the prerequisites and directions for establishing the cognitive learning program in a virtual environment are presented. (Results) After exploring the cognitive learning environment conditions in the four metaverse types, the virtual environment experience-based learning program conditions were presented with a consideration of the advantages and problems for children in using a virtual environment. First, three-dimensional and repetitive learning through the spatialization of existing cognitive learning DB, second, interactive game-type program design based on this three-dimensional space, third, customized individual learning through AI-based diagnosis and data analysis, fourth, promotion of cognitive learning in public education by utilizing the highly versatile metaverse platform, fifth, smooth learning operation using monitoring and learning guides through teacher participation, and lastly, the universal design aspect of the platform by accounting for the accessibility level of each student are necessary to consider (Conclusions) Conclusions and suggestions through the research are first. The DB for each cognitive learning area and level in the public domain should be converted into a virtual environment that can be experienced and made into a game. Second, there is a need for AI programming for many student-tailored classes, ranging from diagnosis and evaluation to feedback and class types. Third, to operate long-term and repetitive learning in public education, it is also necessary to develop dedicated manpower and program utilization guidelines. Finally, in consideration of the accessibility of cognitive learning students, an approach using a general-purpose platform and device should be preceded, and a step-by-step application plan according to the characteristics of the immersive technology is required. This study is expected to serve as a reference for improving the cognitive learning capabilities of school-age children in public education.

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