ARUI 디자인 기반 STEAM교육의 미취학 아동 참여도가 몰입경험에 미치는 영향 = The Impact of Engagement in ARUI Design-Based STEAM Education on Preschool Children's Flow Experience

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

The rapid advancement of digital technology has accelerated the transformation of educational paradigms. Among emerging educational technologies, Augmented Reality (AR) offers new opportunities to enhance learners’ engagement and immersion. In particular, the Augmented Reality User Interface (ARUI) integrates physical and digital environments, allowing learners to interact intuitively with educational content. Such ARUI-based learning environments stimulate children’s curiosity and exploratory motivation, supporting the core objectives of STEAM education—namely, the development of convergent thinking, creativity, and problem-solving abilities. Despite these advantages, empirical studies examining the relationship between engagement and flow experience in ARUI-based STEAM education for preschool children remain limited.
The purpose of this study is to investigate how preschool children’s engagement in ARUI-based STEAM education influences their flow experience. Furthermore, this research aims to present design strategies for developing age-appropriate interfaces and educational content tailored to preschool learners. By identifying how ARUI’s interactive and sensory feedback features affect the quality of engagement and flow, the study seeks to provide a theoretical foundation for future-oriented educational design.
Based on a comprehensive review of previous studies, core design elements of ARUI-based STEAM education were identified. An ARUI-based learning program was then developed and implemented for preschool children aged three to six. This study combined experimental application with behavioral observation, interviews, and questionnaires to measure children’s engagement and flow from both quantitative and qualitative perspectives. Data were analyzed using statistical methods (correlation and regression analysis) and content analysis to explore structural relationships between the key variables.
The results demonstrated that children’s engagement had a significant positive effect on their flow experience. Specifically, gesture-based manipulation, real-time visual and auditory feedback, and interactive elements were found to be key factors that sustained children’s attention and emotional immersion. Furthermore, the interaction between cognitive and emotional dimensions of flow positively influenced children’s motivation for continued learning. These findings suggest that ARUI design serves as an effective pedagogical strategy to enhance engagement and create immersive learning experiences for preschoolers within STEAM education.
The study has certain limitations, including a geographically limited sample and a short-term experimental design, which may restrict the generalizability of its findings. Additionally, external variables such as home environment, individual temperament, and teacher–child interaction were not fully controlled. Future research should conduct longitudinal and cross-cultural studies to validate the sustained effects of ARUI-based learning. Moreover, further investigation is needed into the roles of parental and teacher participation, the integration of emotional design principles, and the potential for AI-enhanced learning interfaces.

국문 초록 (Abstract)

디지털 기술의 발전은 교육 패러다임의 변화를 가속화시키고 있으며, 그중 증강현실(Augmented Reality, AR) 기술은 학습자의 몰입과 참여를 증진시키는 새로운 교육적 가능성을 제시하고 있다. 특히 증강현실 사용자 인터페이스(ARUI, Augmented Reality User Interface)는 물리적 환경과 디지털 환경을 통합하여 학습자가 직관적으로 상호작용할 수 있는 학습 경험을 제공한다. 이러한 ARUI 기반 학습 환경은 아동의 흥미와 탐구 의욕을 자극함으로써, STEAM(과학, 기술, 공학, 예술, 수학) 교육의 핵심 목표인 융합적 사고력과 창의적 문제 해결 능력의 발달을 지원할 수 있다. 그러나 미취학 아동을 대상으로 한 ARUI 기반 STEAM교육에서 참여도와 몰입경험 간의 상관관계를 실증적으로 규명한 연구는 여전히 부족한 실정이다.
본 연구의 목적은 ARUI 디자인 기반 STEAM교육에서 미취학 아동의 참여도가 몰입경험에 미치는 영향을 분석하고, 이를 통해 아동 발달 단계에 적합한 인터페이스 설계 및 교육 콘텐츠 개발의 방향성을 제시하는 데 있다. 또한, ARUI의 상호작용적 특성과 감각적 피드백이 학습 참여와 몰입의 질적 수준에 어떠한 영향을 미치는지를 규명함으로써, 미래 지향적 교육 디자인의 이론적 근거를 마련하고자 한다.
먼저 선행연구를 분석하여 ARUI 기반 STEAM교육의 디자인 요소를 도출하고, 이를 기반으로 3세에서 6세 미취학 아동을 대상으로 한 ARUI 교육에 대한 연구를 진행하였습니다. 본 연구는 실험적 적용과 관찰, 행동 분석, 인터뷰 및 설문 조사를 병행하여 실시되었으며, 참여도와 몰입경험은 양적 지표와 질적 관찰을 통해 다면적으로 측정하였다. 수집된 데이터는 통계 분석(상관 분석 및 회귀분석)과 내용 분석을 통해 변수 간 관계를 설명하였다.
연구 결과, ARUI 기반 교육에서 아동의 참여도는 몰입경험에 유의미한 정(+)의 영향을 미치는 것으로 나타났다. 특히 제스처 기반 조작, 실시간 시각·청각적 피드백, 상호작용적 요소는 아동의 집중 유지와 감정적 몰입을 유도하는 핵심 요인으로 작용하였다. 또한 인지적 몰입과 정서적 반응의 상호작용이 학습 지속 의향에 긍정적인 영향을 미치는 것으로 확인되었다. 이러한 결과는 ARUI 디자인이 미취학 아동의 학습 참여 구조를 강화하고, 몰입 중심의 학습 경험을 설계하는 데 효과적인 전략임을 시사한다.
본 연구의 한계는 특정 지역의 제한된 표본과 단기 실험 설계로 인해 결과의 일반화 가능성이 제한된다는 점이다. 또한 가정환경, 아동의 개인적 성향, 교사와의 상호작용 등 외적 요인을 완전히 통제하지 못하였다. 향후 연구에서는 다양한 문화권과 연령대를 포함한 장기적 관찰 연구를 통해 ARUI 기반 학습의 지속적 효과를 검증할 필요가 있다. 더불어, 부모 및 교사의 참여 형태, 감성 디자인 요소, 그리고 인공지능(AI)과의 융합을 통한 학습 인터페이스 확장 가능성에 대한 심층적 탐구가 요구된다.

목차 (Table of Contents)

• ABSTRACTVIII
• 1. 서 론2
• 1.1. 연구 배경2
• 1.1.1. 사회적 배경2
• 1.1.2. 교육적 배경8
• 1.1.3. 디자인 배경17
• 1.1.4. 이론적 배경23
• 1.2. 연구 필요성31
• 1.2.1. 사회적 필요성31
• 1.2.2. 교육적 필요성31
• 1.2.3. 디자인 필요성32
• 1.2.4. 이론적 필요성32
• 1.3. 연구 목적33
• 1.4. 연구 대상34
• 1.5. 연구 범위35
• 1.6. 연구 방법36
• 2. 이론 연구39
• 2.1. 이론적 기초39
• 2.1.1. STEAM교육39
• 2.1.2. ARUI 디자인41
• 2.1.3. 참여도 (Engagement)47
• 2.1.4. 몰입 (Flow)49
• 2.2. 디자인 관련 이론51
• 2.2.1. 사용자 중심 디자인（User-Centered Design, UCD）51
• 2.2.2. 색채 심리학 이론（Color Psychology Theory）51
• 2.2.3. 감성 디자인（Emotional Design）53
• 2.2.4. 소결55
• 2.3. 미취학 아동 관한 이론55
• 2.3.1. 구성주의 학습 이론（Constructivism Learning Theory）55
• 2.3.2. 아동 발달 행동 이론（Behavioral Child Development Theory）56
• 2.3.3. 인지 발달 이론（Cognitive Developmental Theory）58
• 2.3.4. 소결59
• 2.4. 사회 발전에 관한 이론59
• 2.4.1. 애착 이론（Attachment Theory）59
• 2.4.2. 사회 학습 이론（Social Learning Theory）60
• 2.4.3. 사회문화 발전 이론（Sociocultural Development Theory）61
• 2.4.4. 소결62
• 3. 선행 연구64
• 3.1. 선행 연구 164
• 3.1.1. 연구의 과정 및 방법64
• 3.1.2. 참여도 요소 추출65
• 3.1.3. 탐색적 요인 분석69
• 3.1.4. 신뢰도 분석74
• 3.1.5. 확인적 요인분석76
• 3.2. 선행 연구 280
• 3.2.1. 연구의 과정 및 방법80
• 3.2.2. 몰입경험 요소 추출81
• 3.2.3. 탐색적 요인 분석85
• 3.2.4. 신뢰도 분석91
• 3.2.5. 확인적 요인분석93
• 3.3. 연구 모형97
• 3.4. 연구 가설98
• 4. 실증 연구100
• 4.1. 설문 조사101
• 4.1.1. 참여도 요소의 측정방법101
• 4.1.2. 몰입경험 요소의 측정방법102
• 4.2. 결과 분석 104
• 4.2.1. 기술 통계 분석104
• 4.2.2. 신뢰도 분석106
• 4.2.3. 상관관계 분석107
• 4.2.4. 회귀 분석109
• 5. 결론122
• 5.1. 연구 결과 122
• 5.2. 연구 의의124
• 5.2.1. STEAM교육에서 Arts의 디자인적 의미와 중요성124
• 5.2.2. 예술적 감성과 창의적 문제 해결의 결합125
• 5.2.3. 학문적 의미126
• 5.2.4. 실천적 의미127
• 5.3. 연구결론 및 제안128
• 5.3.1. 참여도가 몰입경험에 미치는 영향128
• 5.3.2. 미취학 아동의 ARUI 디자인 분야에 대한 연구제언143
• 5.3.3. 미취학 아동의 STEAM교육 분야에 대한 연구제언144
• 5.3.4. 디자이너에 대한 연구제언145
• 6. 연구한계 및 향후연구149
• 6.1 연구 한계149
• 6.2 향후 연구150
• 6.2.1. 미취학 아동의 ARUI 디자인 분야에 대한 향후 연구150
• 6.2.2. 미취학 아동의 STEAM교육 분야에 대한 향후 연구152
• 6.2.3. 디자이너에 대한 향후 연구153
• 참고 문헌156
• 설 문 지 (1차 설문) 164
• 설 문 지 (2차 설문) 172