본 연구과제는 모바일기술을 접목한 현장체험학습이 어떻게 효율적으로 이루어질 수 있는지 우리나라 세계유산지역을 대상으로 현장체험학습 프로그램을 개발하고, 현장체험학습을 지원할 수 있는 모바일 현장체험학습 시스템의 프레임웤을 개발하며, 현장체험학습을 체 ...

본 연구과제는 모바일기술을 접목한 현장체험학습이 어떻게 효율적으로 이루어질 수 있는지 우리나라 세계유산지역을 대상으로 현장체험학습 프로그램을 개발하고, 현장체험학습을 지원할 수 있는 모바일 현장체험학습 시스템의 프레임웤을 개발하며, 현장체험학습을 체계적으로 평가할 수 있는 평가틀을 개발하고자 하였다. 본 연구의 연구성과는 다음과 같이 요약할 수 있다.

1. 세계유산지역의 모바일 기반 현장체험학습 프로그램 발굴
세계문화유산은 인류 보편의 탁월한 가치가 되고 국제적으로 공인된 유적인 만큼 교육적 가치의 잠재성이나 확장성 역시 매우 크다. 1단계 연구를 통해 창덕궁, 경주 양동마을에 대한 현장체험학습 프로그램을 개발하였고, 2단계에서는 세계문화유산인 수원 화성, 덕수궁 등에서 새로운 학습주제와 그에 적합한 활동을 개발하고, 적용하였다. 이와 함께 세계문화유산 한 장소에서 다양한 교과의 현장체험학습이 통합적으로 이뤄질 수 있을지 통합적 관점에서 프로그램을 개발하고 적용해 보기 위해 덕수궁을 대상으로 “덕수궁 근대역사 탐구프로그램, 덕수궁에서의 스마트기기 활용 과학 측정 활동 프로그램, 스마트폰을 활용한 덕수궁 경관 조사 활동, 스토리텔링에 기반한 덕수궁 식물 탐색 프로그램”을 개발하고, 이를 융합적으로 적용하였다.


2. 현장체험학습 프로그램 평가 연구
현장체험학습이 이뤄진 후 이에 대한 체계적 평가가 필요하다. 현장체험학습을 위해 개발된 프로그램에 대해서는 두가지 방법에 의한 평가를 하였다. 첫째는 질적 방법론에 의거한 현장학습 프로그램 평가로 조별로 이루어지는 활동 중 이루어지는 대화를 통해 활동 참여 태도, 앱 활용 양상, 융합 지식 이해 정도 등을 파악하도록 하였다. 이와 함께 본 연구에서는 모바일 기기에 쌓인 로그데이타를 이용하여 학습자의 활동특성, 학습효과 등을 평가하는 방안을 모색하고, 실제 데이터를 기반으로 학생활동 특성을 분석하였다.

3. 모바일 현장학습 저작 지원 SW 프레임워크 연구
현장학습 저작도구의 프레임워크를 도출하기 위해 현장학습활동의 저작환경 구축과 관련된 ICT기술 유형 및 사례 등에 대한 문헌분석을 실시하고, 문헌분석, FGI(Focus group interview), 소프트웨어 분석 결과를 종합하여 현장학습용 저작도구의 기능 요구명세를 파악하였다. 모바일 학습 저작의 기존 SW 사례 분석에 나타난 장단점과 사용자 요구 분석 결과를 바탕으로 핵심적 요구 기능을 도출하고, 핵심 기능 간 연동관계를 설계하여 현장체험학습시스템(MoFAS)의 프로토타입을 개발하였고, 현장체험 전과정에 걸쳐 현장체험학습 시스템을 적용하고, 개발된 시스템의 활용성 증대를 위해 웹사이트의 개편, 사용 매뉴얼 작성을 추가하였다.

4. 모바일 기반 현장체험학습 시스템에 축적되는 데이터의 분석 및 시각화
모바일 기기를 활용한 현장체험활동 후 수집된 로그데이터에는 학습자의 위치, 이동패턴, 탐구활동 수행패턴이 기록되며, 개개인별 기록뿐 아니라 그룹별 데이터도 기록된다. 이러한 로그데이터를 다양하게 시각화하고 의미를 분석하는 연구를 수행하였다. 미가공 데이터(raw data)로부터 의미 있는 유사 패턴/군집을 파악하기 위한 시간/공간 및 다중 속성간 관계들에 대한 데이터 군집(클러스터링) 분석을 수행하였다. 또한, 모바일 기반 현장체험학습 시스템에 수집된 다양한 형태의 비정형 학습자 데이터를 수집하고 빅데이터와 머신러닝을 활용한 데이터분석 및 시각화를 통해 학습자 및 학습데이타 자동 이해 가능성을 탐색하고 전체적인 학습활동을 평가할 수 있는 모델개발에 활용하였다.

This research project aims to develop first field experience learning program for Korea's World Heritage site, and secondly, mobile field experience learning system to support field experience learning. Third, we tried to develop an evaluation framewo ...

This research project aims to develop first field experience learning program for Korea's World Heritage site, and secondly, mobile field experience learning system to support field experience learning. Third, we tried to develop an evaluation framework to systematically evaluate field experience learning. The results of this study can be summarized as follows.

1. Discovery of mobile-based field experience learning program in World Heritage area
  World cultural heritage is an outstanding value of universal humanity, and the potential and expandability of educational value is very large as it is internationally recognized. Through the first stage research, field experience learning programs were developed for Changdeokgung Palace and Yangdong Village in Gyeongju. In the second stage, new learning topics and activities appropriate for the World Cultural Heritage Suwon Hwaseong and Deoksugung Palace were developed and applied. In addition, to develop and apply the program from the perspective of various subjects in a place of world cultural heritage, In order to check whether field trips of various subjects can be integrated in one place of World Heritage, the convergence program was developed and applied to Deoksugung Palace.

2. Evaluation of field experience learning program
  After filed experience learning has been carried out, a systematic evaluation is required. The program developed for the field trip was evaluated by two methods. First, the field learning program evaluation based on the qualitative methodology was used to identify students’attitudes participating in activities, the pattern of using app, and the degree of understanding of convergence knowledge through dialogues among groups. In addition, this study explored how to evaluate learner's activity characteristics and learning effects using log data accumulated in mobile devices, and analyzed students’activity characteristics based on actual data.

3. Research on Software Framework for Mobile Field Experience Learning Support Software
In order to derive a framework for mobile field study support software, we conduct literature analysis on the types and cases of ICT technologies related to the authoring environment of field study activities. The functional requirements of field study authoring tools were identified.Based on the strengths and weaknesses of the existing SW case analysis of mobile learning authoring and the results of user demand analysis, we derive the core requirement functions, design the interworking relationships among the core functions, and develop prototypes of field experience learning system (MoFAS). Throughout the entire process, the field experience learning system was applied, and the website was revamped and user manuals were added to increase the usability of the developed system.
4. Analysis and visualization of data accumulated in mobile based field experience learning system
In the log data collected after the field experience using the mobile device, the learner's location, movement pattern, and exploration activity performance pattern are recorded. In addition to individual records, group data is also recorded. Various visualizations and analysis of these log data were conducted. Clustering analysis was performed on relationships between time-spatial and multiple attributes to identify meaningful similar patterns(clusters) from raw data. In addition, we collected various types of atypical learner data collected in the mobile-based field experience learning system and explored the autonomic understanding of learners and learning data through data analysis and visualization using big data and machine learning. The model was used to develop a model for evaluating overall learning activities.

야외 체험활동에 대한 사회적, 교육적 관심이 지속적으로 높아지고 있다. 학교 밖에서는 문화체험, 문화유산답사, 체험교실, 탐방프로젝트, 캠프 등 학생들의 체험을 강조한 야외학습 프로그램들이 빠른 속도로 증가하고 있으며, 새로운 사교육의 트렌드로 자리잡고 있다 ...

야외 체험활동에 대한 사회적, 교육적 관심이 지속적으로 높아지고 있다. 학교 밖에서는 문화체험, 문화유산답사, 체험교실, 탐방프로젝트, 캠프 등 학생들의 체험을 강조한 야외학습 프로그램들이 빠른 속도로 증가하고 있으며, 새로운 사교육의 트렌드로 자리잡고 있다. 점수 위주의 학교교육이 영어, 수학 등 입시과목에 대비한 사교육을 유발했다면, 창의성을 강조하는 사회 분위기, 다양한 경험과 스펙을 중시하는 새로운 입시 유형은 체험, 답사, 탐방이라는 새로운 유형의 교육을 견인하고 있다. 특히 스마트폰을 필두로 하는 정보통신의 비약적인 발전으로 스마트기기를 야외 체험활동에 활용하는 것이 가능해졌으며, 이를 수용하여 현재 다수의 현장체험학습 관련 앱들이 출시되어 있다. 이러한 앱들은 현장학습에서 활용 가능한 다양한 기능을 제공하고 있으나, 이들은 개인적 현장학습에 초점을 두고 만든 것으로 학교현장에서 사용되기에는 적합하지 않다. 또한, 학교에서의 바람직한 현장체험학습은 사전학습, 현장학습, 사후학습의 3단계로 이루어진 교수학습단계를 가지는데, 기 개발된 앱들은 현장활동만을 지원하고 있다. 따라서, 교육적 측면을 고려한 모바일 기반의 현장체험학습 지원 프로그램이 필요하다. 또한 현재는 이러한 모바일 기반의 현장체험학습이 실제 교육효과를 가지는지, 어떠한 활동이 학습효과를 유발하는지 등 교육적 효과 면에서의 체계적 평가가 이루어지고 있지 않은데 이에 대한 연구도 필요하다.
이러한 필요성을 기반으로 본 연구에서 얻고자 하는 최종 목표는 첫째, 현장 중심의 교수학습 모델 개발, 둘째, 모바일 현장학습 저작 지원 S/W 프레임워크 도출, 셋째, 모바일 기반 현장학습의 평가 틀을 개발하고자 하였다. 위와 같은 연구목표를 달성하기 위해 본 연구에서는 5년에 걸쳐 세계유산지역 현장체험학습 프로그램을 개발하고, 모바일기반 현장체험학습 프로그램 진행을 보다 유연하게 적용하기 위해 모바일 현장학습 저작 소프트웨어 (MoFAS)를 개발하였다. MoFAS는 사전 문제저작, 현장체험활동지원, 그리고 사후에 현장에서 축적된 데이터의 재활용이 가능한 시스템으로 프레임웤을 잡았으며, 실제 현장체험학습에 적용되었다. 현장체험학습도 일종의 학습활동이기 때문에 이를 체계적으로 평가할 수 있는 평가틀이 필요한데 현장체험학습 프로그램의 평가와 관련하여서는 질적 방법론에 의한 평가와 함께 시스템에 쌓이는 로그데이타를 기반으로 하는 평가틀을 만들었다.

1) 연구결과
창덕궁, 경주 양동마을, 수원화성, 덕수궁 등의 세계문화유산에 대한 모바일 기반 현장체험학습 프로그램을 개발하고 이를 융합적으로 적용했으며 현장체험이 이뤄진 후의 체계적인 평가를 위해 질적 방법론과 로그데이터를 기반으로 학생활동 특성을 분석하 ...

1) 연구결과
창덕궁, 경주 양동마을, 수원화성, 덕수궁 등의 세계문화유산에 대한 모바일 기반 현장체험학습 프로그램을 개발하고 이를 융합적으로 적용했으며 현장체험이 이뤄진 후의 체계적인 평가를 위해 질적 방법론과 로그데이터를 기반으로 학생활동 특성을 분석하였다. 또한 현장체험학습시스템(MoFAS)를 개발하여 문제의 저작-현장활동-사후단계를 지원할 수 있게 하였고 지속적으로 UI/UX 개선 및 보완을 함과 동시에 유튜브에 시스템 사용방법을 업로드하여 확산을 위해 노력하였다. 모바일 기기를 활용한 현장체험학습활동을 통해 수집된 로그데이터를 이용하여 다양하게 시각화 및 분석하는 연구를 진행하여 시공간분석 및 학습자 자율그룹화 분석을 수행하였다. 마지막으로 최근 인공지능 기술의 발달하고 있고 모바일 기술을 접목한 교육분야에도 적용이 가능할 것으로 판단하여 현장체험활동시 수집된 데이터의 딥러닝 기술을 적용하여 지구과학 교과서에서 다루는 암석의 분류기, 초중등 교과서의 나무 분류 시스템을 개발하고 온라인 데이터 자동 스크레이핑과 자동 질의 응답 생성기법 등을 연구하였다.

2) 연구결과 활용방안
본 연구에서 개발된 창덕궁, 경주, 수원화성, 덕수궁 프로그램은 초, 중, 고등학교의 현장체험학습에 사용되는 것을 목표로 하며, 현장체험학습뿐 아니라 교실내 교육에서도 해당지역에 대해 개발된 콘텐츠와 다른 학생들의 체험활동을 공유함으로써 간접적인 체험을 할 수 있는 효과를 가질 수 있다. 또한 교육적으로는 현장체험학습의 단계로 볼 때 사전준비단계에서 해당지역의 학습, 현장학습단계에서 다양한 활동의 수행, 그리고 사후에 학생들의 활동에 대한 평가의 각 단계에 활용되도록 개발됨으로서 교육에 있어 다양하게 활용될 수 있을 것으로 예견된다.

모바일 기반의 현장학습을 수행하는 경우 스마트기기에는 사용자의 활동과 관련된 많은 종류의 센서데이터가 발생한다. 현장 활동에서 발생한 센서데이터는 학생활동을 분석하고 보다 나은 현장학습 프로그램을 설계할 때 활용될 수 있는 좋은 자료임에도 불구하고 이에 대한 체계적이고 학습맥락을 고려한 연구는 매우 드문 실정이다. 본 연구에서 제안하는 스마트 로깅 기술에 의한 학습 데이터 수집 및 분석은 궁극적으로 학습 데이터를 수집하고 계량화하는 것 뿐 아니라 학습맥락 및 학습모델과 연계하여 관련 데이터가 활용될 수 있도록 하는 기반을 마련하였다.