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연구과제 상세정보

21세기형 창의적 융합인재 육성을 위한 보급형 첨단 디지털 플레이 그라운드 구축에 관한 연구-Embodied learning을 중심으로.
A Study on the Development of Low Cost Digital Learning Playground for the STEAM Education , intending to develope Children with Interdisciplinary Abilities: the Case of Embodied learning and play
  • 연구자가 한국연구재단 연구지원시스템에 직접 입력한 정보입니다.
사업명 학제간융합연구사업 [지원년도 신청 요강 보기 지원년도 신청요강 한글파일 지원년도 신청요강 PDF파일 ]
연구과제번호 2013S1A5B6043996
선정년도 2013 년
연구기간 1 년 (2013년 09월 01일 ~ 2014년 08월 31일)
연구책임자 김나영
연구수행기관 홍익대학교& #40;세종캠퍼스& #41;
과제진행현황 종료
공동연구원 현황 김혜영(홍익대학교)
이현진(홍익대학교)
김혜선(이화여자대학교)
박화진(숙명여자대학교)
김종덕(홍익대학교)
과제신청시 연구개요
  • 연구목표
  • 본 연구는 온몸을 사용한 광범위 자극 플레이 경험(embodied play)을 유발하는 첨단 테크놀로지 기반의 학습 형 놀이 공간 인터페이스를 제작하고, 제안한 플랫폼 기반으로 하여 아동교과와 연계시켜 아동의 창의적 감성 및 사회성 그리고 신체발달 증진을 장려하는 융합학습 모형으로 개발하는 것을 목표로 하고 있다. 먼저 기존의 스마폰과 PC의 개인화되고 제안된 학습 환경에서 커뮤니티 중심의 보다 확장된 환경인 공공시설 기반의 사용자 중심으로 디자인 된, 첨단 디지털 놀이 학습 환경 제공하는 플랫폼을 지향하여 설계 및 구현 할 예정이다. 이 플랫폼은 온몸으로 인지하는 경험을 통해 배우는 “embodies learning”의 놀이형 학습 환경을 제공을 목표로 한다. 그리고 디지털화 된 창의적인 놀이를 통해 협동과정과 신체활동 과정에서 성취와 재미를 유발하는 효과적인 융합학습 모형을 연구할 예정이다. 학습 모형 의 영역은 STEAM(Science, Technology, Engineering, Art and Mathematics)을 적용시키고, 신체를 사용한 상황적 체감, 여러명이 함께 탐색 및 성찰이 가능한 협력적 구성, 그리고 창의 감성발달을 위해 개발된 이미지와 영상, 캐릭터 등의 그래픽 자료를 통해 보편적 인지를 유발 시키는 학습모형을 개발하고자 한다. 그리하여 아동신체발달에 필요한 동작유발 하고 그룹이 협동적으로 플레이하여 사회성 발달을 증진시키는 데 중점을 둔 21세기형 첨단 디지털플레이 그라운드를 제공 하고자 한다. 본 연구에서는 주변 공공시설 및 박물관 학교기관에서 제공하는 현 아동들의 놀이 및 학습 환경, 장소 등을 고려해서 설치 및 구현이 가능한 보급형 플랫폼 개발에 대해 연구하고, 파일럿 테스트의 프로토타입 콘텐츠로 제작된 프로그램을 사용자 평가를 기준으로 평가하고, 보급화 및 일반화 가능한 모델에 대하여 연구한다. 먼저 융합학습 교육을 위한 시스템 모형의 표준 모델 연구는 1단계에서 각 분야 학자들로 구성된 연구팀이 초등학교 교과과정을 연계한 embodied play 기반 학습모형의 틀을 정의한다. 다음으로는 아동의 신체발달에 필요한 동작과 운동유발을 증진시키는 교육 모형을 정의 된 구조에 접목시킨다. 최종적으로 디지털 플레이그라운드 맞춤형 융합학습 모형을 제안한다. 2단계에서는 공학분야 연구팀이 HCI 사용성에 기준으로 한 설치가 쉽고 사용이 편리한 보급형 디지털 플레이 그라운드 플랫폼 설계 및 개발한다. 플랫폼의 컴퓨터기술 기반의 협동학습을 장려하고, 신체 온 몸을 사용하여 플레이 가능하도록 설계한다. 융합콘텐츠 개발 단계에서는 게이미피케이션(Gamification) 방법론을 적용하여 아동의 동기유발 및 몰입을 유도하도록 시스템을 설계한다. 3단계에서는 예술 디자인 분야 연구팀이 과학체험놀이 프로그램과 연동한 창의적이고, 심미적이며 감성적인 이미지와 디지털 미디어 그래픽 체험 환경을 제공하는 공간 인터페이스 설계한다. 4단계에서는 인터페이스 사용성을 평가한다. 사회과학 연구진이 아동의 발달 단계에 적합한 평가 결과를 측정하고 평가 결과의 효율적인 활용 방안을 제안한다. 씨앗형 사업수행을 통해 장기적인 융합 연구를 위한 기초 연구의 기틀을 마련하고 이를 바탕으로 초등학교 및 아동박물관과 같이 아동을 위한 공공시설에 보급 및 활성 가능하도록 완성도를 높인다. 이렇게 보급형 21세기형 디지털플레이그라운드 표준모델을 정립시키고 새싹형 연구에서는 미래형 교실지원을 위한 학교단위 시스템 모형으로 활용을 위한 로드맵을 마련할 예정이다.
  • 기대효과
  • 1) 학문적․사회적 기여도 가. 세 분야 학제 간 연구를 통한 융합 교육의 실현가능한 실질적인 방법론 연구 및 제시 나. 지역 박물관과 공공시설 보급. 과학관 및 잡월드, 지역별 아동공공 시설기관에 디지털 플레이그라운드 보급형 모델 배포 및 지역특성에 맞는 전국 중소규모 공사립 과학관의 지속적인 콘텐츠 제공 통해 활성화 기여. 프로그램 개발 지원하여 지역거점 과학문화시설로 육성 및 발전시키도록 기여. 다. 저소득층 커뮤니티 및 해외 개발 도산국 아동을 위한 첨단과학체험 기회제공 법 모색. 라. PC, 스마트폰으로 인해 발생하는 사회적 문제 대안책 제시. 2) 인력양성 방안 및 산업발전 기여 가. 과학기술의 순방향적인 역할 기여 및 활성화. 기능성 게임분야 활성화시키고 창의적 과학문화체험에 대한 인식확대 및 시장 활성화를 주도한다. 3) 교육과의 연계 활용 방안 가. 아동 및 청소년들에게 과학기술문화 체험기회 제공 놀이를 토한 아동의 과학문화 체험 기회를 제공하고자하여 융합적 상상력과 사고력을 길러주고 고품질 과학문화 체험기회를 제공한다. 나. 보급형 첨단 미래교실 표준화 모형 배포 및 활성화. 씨앗형 연구에서 개발된 ‘21세기형 디지털 플레이그러운드’ 플랫폼을 중심으로 표준화 모델을 설정하고 완성도를 높여 보급 가능한 제품화 단계에 들어간다. 첨단 미래교실구축의 일환으로 교과과정 연계 한 대한민국형 맞춤식 프로그램을 개발하여 실험하고, 미래형교실 활성화를 위한 실질적인 솔루션 및 활용방안을 국내외 학회 및 세미나 참석을 통해 발표한다.
  • 연구요약
  • 본 연구는 4단계별로 나누어 ‘21세기형 디지털 플레이그라운드’ 를 구축하고 융합학습교육을 위한 학습모형 연구를 진행하고자 한다. 1단계 사회과학자중심의 창의학습모형 개발: STEAM(Science, Technology, Engineering, Art and Mathematics)을학습 모형 의 영역으로 한 아동의 창의적인 성취수준을 설정. 아동의 사회성 발달 정도를 고려한 창의 융합학습 모형 제안 및 중점 평가 영역 설정 및 사회성 발달 정도 평가 도구 구안한다. 사회과학분야에서 제시한 학습모형 모델을 중심으로 한 대상 사용자분석 및 사전조사를 진행한다. 감성 공간 인터페이스 사전 설계 단계에서 컴퓨터공학 학자들과 협동연구를 진행하면서 플렛폼의 프레임워크를 구축한다. 대상사용자 관찰을 통해 대상자들의 요구들(Identified Needs)를 분석 및 정의한다. 사전 연구된 자료를 바탕으로 하여 신체 전체를 활용한 광범위 자극 플레이에 적합한 모델의 아이디어를 스케치하고 설정별 세분화된 가상 시나리오로 발전시킨다. 2단계 디자인, 컴퓨터공학자중심의 Embodied Learning 플랫폼 개발: 1단계에서 준비된 디자인 스케치를 바탕으로 준비한 페이퍼 프로토타입을 구현하고 파일럿테스트를 실행한다. 사용자 설문과 관찰을 통해 문제점을 분석하고 예측 가능한 모델 도출 후 구현 모델에 대한 세부 심화 작업 들어가 인터렉션 경험의 디테일한 부분들까지 집중한다. 이 단계의 사용자 경험 중심의 공간 인터페이스 디자인에 대한 심화 작업은 컴퓨터 공학자들과 협업하여 실험결과를 공유하고 지속적인 이터레이션 작업을 통해 (Rapid Interation) 분석하여 두 분야 전문가가 함께 감성 정보 패턴을 사용성, 간편성, 효율성으로 정하고, 이러한 감성 정보 패턴에 최적화된 사용자의 경험 중심의 감성 공간 인터페이스를 설계한다. 구현된 플랫폼의 사용성테스트는 인간-컴퓨터 상호작(Human-ComputerInteraction; HCI 측정 표준으로 효과성(effectiveness), 효율성(efficiency) 및 만족도(satisfaction)를 준거한 설치가 쉽고, 사용이 편리한 보급형 디지털 플레이 그라운드 플랫폼 개발하고 플랫폼에 최적화 시킨 주변 악세사리로서 디지털 토이 개발한다. 3단계 디자인, 컴퓨터공학자 중심의 융합형 프로토타입 개발 : 1단계의 융합 학습 모형을 바탕으로 한 융합학습 콘텐츠 프로토타입 개발한다. 콘텐츠 제작 단계에서는 1단계의 융합학습 모형의 표준화에 맞춘 경험디자인을 기획하고 시각화한다. 시각화 작업은 애니메이션, 영상, 미디어 퍼포먼스, 인터렉티브 미디어 아트, 게임 아트, Tangible media 분야의 시각화 방법론을 콘텐츠의 모형에 맞추어 적용시킬 수 있게 방법론을 연구한다. 특히, 신체 전체의 넓은 자극 수용기관을 충족시킬 수 있는 온몸을 사용하도록 시청각적 동기부여와 오감을 즐겁게 하는 보상을 제공하여 아동의 전인적인 발달에 기여하는 콘텐츠 프로토타입을 개발한다. 4단계 아동의 사회성 발달 정도 평가 및 분석, 평가 결과를 바탕으로 한 효율적인 활용방안을 제시, 21세기형 디지털 플레이그라운드 표준모델 제안한다.지속적인 파일롯 프로그램 의 평가영역 설정하고 분석을 통해 아동의 학업 성취도와 협동적인 학습을 위한 융합학습 모델에 대한 실질적인 방법론을 제시한다.
결과보고시 연구요약문
  • 국문
  • 본 연구의 목적은 게임분야 및 교육, 공학 분야 전공 전문가들이 융합하여 아동의 사회, 인지, 정의를 향상시킬 수 있는 21세기 놀이형 학습 환경을 만들고자 하는데 있다. 본 연구를 위해 UX와 Agile 통합 개발 프로세스를 도입하여 초등교과 학습과정과 연계 시킨 역사수업 게임을 개발 하였다. 학교 교실을 게임과 같은 통한 놀이학습이 이루어지는 장소로, 학생과 교사는 최종 사용자와 의사 결정자라는 고객으로 접근하고, 의사 결정권자인 선생님들이 게임을 학습의 도구로 쉽고 효율적으로 사용할 수 있도록 게임의 플랫폼부터 각 분야 전문가들이 협업하여 플랫폼을 설계·개발하였다. 최종사용자인 아동의 학습 진행을 원활하게 진행 하게하고 교사가 진행한 방향으로 학습시키도록 유도하여 교육 효과를 높이고자 하였다. 서울 A초등학교 대상으로 본 연구에서 개발한 게임을 적용하여 학습을 실행한 결과, 제시한 놀이형 학습 환경은 학습자의 학업성취도, 교과 흥미도를 높여 주는 것으로 나타났다. 이러한 연구 의 성과는 원활한 의사소통을 통한 융합연구의 성공 가능성을 기대하게 했으며 온몸을 사용하여 플레이하는 게임형 놀이 학습 환경을 이용한 아동의 교육 가능성을 열어주었다고 평가할 수 있다. 추후 후속 연구를 통하여 이 경험과 성과를 지속시켜야 할 것으로 사료된다.
  • 영문
  • This research aims to study 21 century play-based learning environment which enhance children’s social, cognitive, and justice skills with collaboration of scholars from diverse backgrounds. We use UX and Agile design process to develop educational history game and its platform. Our first approach was to define game as an educational learning tool jut like other medias and mediating platform such as smart phones. We regard a user as a player, students as an end user and decision makers. We use CI design method for our development process. We try to make a game platform that is suitable for class room teaching tool which is easy and effective to use, and directly controllable. We provide 5-week game lesson at an elementary school in Seoul, and conduct a survey after game lesson is finished. Our survey result indicates that the game lesson help children to raise their academic achievement and interest in school studies. This result shows that suggested play-based learning environment, and game can open up new educational opportunity for learning.n’s social, cognitive, and justice skills with collaboration of scholars from diverse backgrounds. We use UX and Agile design process to develop educational history game and its platform. Our first approach was to define game as an educational learning tool jut like other medias and mediating platform such as smart phones. We regard a user as a player, students as an end user and decision makers. We use CI design method for our development process. We try to make a game platform that is suitable for class room teaching tool which is easy and effective to use, and directly controllable. We provide 5-week game lesson at an elementary school in Seoul, and conduct a survey after game lesson is finished. Our survey result indicates that the game lesson help children to raise their academic achievement and interest in school studies. This result shows that suggested play-based learning environment, and game can open up new educational opportunity for learning Thus, we should continue our research approaches while keep maintaining and enhancing the result.
연구결과보고서
  • 초록
  • 본 연구는 온몸을 사용한 광범위 자극 플레이 경험(embodied play)을 유발하는 첨단 테크놀로지 기반의 학습 형 놀이 공간 인터페이스를 제작하고, 온몸으로 인지하는 경험을 통해 배우는 “embodied learning”의 놀이형 학습 환경을 제공을 목표로 한다. 그리고 디지털화 된 창의적인 놀이를 통해 협동과정과 신체활동 과정에서 성취와 재미를 유발하는 효과적인 융합학습 모형을 연구할 예정으로 시작되었다.당초 계획한 연구방법의 단계별로 사회과학자 중심의 학습모형 개발, 디자인, 컴퓨터공학자중심의 Embodied Learning 플랫폼 개발, 디자인, 컴퓨터공학자 중심의 융합형 프로토타입 개발, 프로토타입 평가 및 효율적인 활용방안 제시 별로 연구하였다. 초기 제안서의 사회과학 분야 연구자는 사회학자로 사회학 맥락의 연구가 계획되었다면 추후 교육공학자가 사회과학자 역할로 합류함으로써 교육 현장에의 적용과 성과에 중점을 두는 연구 맥락으로 전환되었다. 놀이와 학습에 대한 분리가 상대적으로 적은 초등학생을 대상으로 수업을 실행하고 그 효과성을 검증하는 실증 연구를 수행하였다.이에 따른 연구성과는 다음과 같다. 첫째 사회과학자 중심의 학습모형 개발에서는 먼저 학습목표를 21세기 핵심역량의 향상으로 보고 사회, 인지, 정의 역량으로 구분하였다. 21세기 핵심역량의 향상을 위한 embodied game를 활용한 학습모델을 구성하기 위하여 참여연구원과 교사를 대상으로 한 집중 심층 면접을 통하여 요구사항과 가능성을 도출해내었다. 그 결과 신체를 활용한 게임(embodied game)은 게임의 몰입을 유도하는 구성요소와 신체활동을 통하여 학습자의 학습 몰입을 촉진함으로써 21세기 역량의 다양한 영역(사회, 인지, 정의)을 향상시킬 수 있는 교육방법으로 가능성이 있고 이를 촉진하기 위한 방법으로 적용 가능한 것으로 결론지었다. 적용함에 있어 중요한 요구사항은 인성 향상을 함께 도모할 수 있는 협력적 활동이 포함되어야 하며, 게임 과몰입 방지 였다. 게임 과몰입 방지를 위하여 교사의 지도하에 게임을 참여하도록 하였고 협력적 활동이 충분히 포함되도록 설계하기로 하였다. 그 결과 사회, 인지, 정의적 영역을 모두 향상시킬 수 있도록 교육과정을 구성하고 이를 위해 게임을 교사의 지도하에 학습과정의 협력적 신체활동을 촉진시키는 도구로 사용하는 학습모델을 설정하였다. 두 번째 단계에서 디자인, 컴퓨터공학자중심의 Embodied Learning 플랫폼 개발 과정을 실시하였는데 Contexual Inquiry 프로세스를 활용한 UX/HCI기반 연구로 신체 움직임을 통한 입력 및 그에 따른 게임 화면을 최적화를, 애자일(Agile) 게임 개발 프로세스를 통하여 오류가 적으며 빠른 개발을 도모하였다. 두 방법을 통합한 개발과정을 통하여 게임의 플레이 요소들은 학습자, 교육공학자, 현장 교사들의 피드백을 받아 수정하고, 교실환경의 적합성검사까지 수행하여 게임 개발의 완성도를 향상시켰다. 세 번째 단계에서는 융합형 프로토타입 개발을 수행하였다. 앞서 언급한 대로 교사주도의 학습과정에서 게임이 접목되었기 때문에 개발 게임은 교사가 유연(flexibility)하게 활용할 수 있도록 작은 단위의 여러 게임(그림자 터치, O/X 게임, 웹캠을 이용한 증강현실, 보드게임)을 활용하였다. 처치 수업인 역사수업(삼국시대와 가야)의 학습내용을 포함시켰고 그 내용이 스토리라인과 연관되도록 필요한 경우 게임을 수정하기도 하였다. 이를 위하여 학습을 위한 게임의 구성 요소(Rule, Goal, Conflict/Challenge, Fantasy, Surprise 등)와 협력적 활동 요소(긍정적인 상호작용, 개인의 책무성, 동등한 참여, 동시다발적 상호작용 등)를 포함시켜 게임과 교육과정에 포함시켰다. 마지막 프로토타입 평가 및 효율적인 활용방안 제시 단계에서는 단기간(5주)의 실행 연구로는 전반적인 21세기 핵심역량의 향상을 변화에 대한 기대는 무리라고 판단하여, 역량과 관련한 보다 구체적인 변인- 사회(대인지능, 사회적 실재감), 인지(학업성취도), 정의(교과흥미도, 몰입)-을 조사하여 연구하였다.
  • 연구결과 및 활용방안
  • 연구 결과 신체를 이용한 게임을 활용한 학습은 활용하지 않은 학습자들에 비하여 사회(사회적 실재감), 인지(학업성취도), 정의(교과흥미도, 몰입) 측면에서 향상도가 유의미하게 높은 것으로 나타났고, 사회 변인인 대인지능의 향상은 나타나지 않은 것으로 나타났다. 이러한 연구 프로젝트의 성과는 원활한 의사소통을 통한 융합연구의 성공가능성을 기대하게 했으며 초등학생의 주요 여가문화 활동인 게임의 매력성을 이용한 교육방법의 가능성을 모색할 수 있음을 기대케한다. 이 프로젝트를 통하여 석사 1인 배출, 석사과정 1인과 박사과정 1인의 학위논문 프로포절을 통과함으로써 융합연구 인력양성에 기여하였다. 또한 다수의 국내외 학회의 발표를 통하여 연구 내용의 확산을 도모할 수 있었다. 추후 후속 연구를 통하여 이 경험과 성과를 지속시켜야 할 것으로 기대하고 있다.
  • 색인어
  • 기능성게임, 게임기반 학습, 교육용 게임, 에듀테인먼트, 몰입, 사회적 실재감, 교과 흥미도, 재사용 의도, 대인지능, 역사 수업, 성취도, 협력 학습
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