XR 시뮬레이션 CPR 교육이 고등학생의 수행능력 및 인지부하, 자기효능감에 미치는 영향 = Effects of an XR-Based CPR Simulation Education on High School Students’ CPR Performance, Cognitive Load, and Self-Efficacy

국문 초록 (Abstract)

이 연구의 목적은 확장현실(XR, Extended Reality) 시뮬레이션 기반 심폐소 생술(CPR) 교육이 고등학생의 CPR 수행능력, 인지부하, 사후 CPR 자기효능감 에 미치는 영향을 분석하고, 이러한 효과가 학습자의 사전 CPR 자기효능감 수준 (낮음/높음)에 따라 어떠한 차이를 보이는지를 검증하는 데 있다. CPR 교육에서 XR 환경은 실제 상황과 유사한 시나리오, 시각·청각 기반 피드백, 반복 실습이 결합된 몰입형 학습 경험을 제공한다는 점에서 전통적인 마네킨 실습과 구별되 지만, 수행능력뿐 아니라 학습자의 심리적·인지적 요인에 미치는 영향에 대해서 는 검증이 충분하지 않다. 따라서 이 연구에서는 XR CPR 교육의 교육학적 효과 를 실증적으로 규명하고, 교육방법과 사전 자기효능감 수준의 상호작용을 함께 고려하여 학습자 특성에 따른 효과의 차이를 탐색하고자 하였다. 연구 대상은 전라남도 Y시 소재 남자고등학교 학생 52명이며, 무작위 배정을 통해 실험군(26명)과 대조군(26명)으로 구분하였다. 실험 과정에서 중도 탈락한 2명을 제외한 50명의 자료가 최종 분석에 활용되었다. 실험군은 HoloLens 2 기 반 XR 시뮬레이션을 활용한 CPR 실습을 진행하였으며, 대조군은 전통적 마네킨 실습 방식으로 교육을 받았다. 연구 설계는 교육방법(전통/XR)과 사전 CPR 자기 효능감 수준(낮음/높음)을 집단 간 요인으로 설정하고, 수행능력의 경우 시기(사 전·실습 중·사후)를 반복 측정 요인으로 포함한 2×2 혼합 실험설계이다. 측정 도 구로는 CPR 자기효능감 척도(14문항), 인지부하 척도(16문항), Laerdal사의 QCPR 마네킨 측정을 활용한 수행능력 점수를 사용하였다. 자료 분석에는 반복 측정 분산분석, 다변량분산분석, 2요인 분산분석이 활용되었고, 교육 종료 6주 후 XR 집단 학생 10명을 대상으로 반구조화 면담을 실시하여 질적 자료를 병행 분석하였다. 연구 결과는 다음과 같다. 첫째, CPR 수행능력에서 시기와 교육방법의 상호작 용이 통계적으로 유의하게 나타났다(p<.001). 둘째, 인지부하에서는 교육방법의 주효과와 교육방법×사전 CPR 자기효능감 수준 상호작용이 유의하지 않았으나, 사전 CPR 자기효능감 수준의 주효과는 유의하였다. 셋째, 사후 CPR 자기효능감 에서는 교육방법의 주효과가 유의하지 않았으나, 사전 CPR 자기효능감 수준의 주효과와 교육방법×수준 상호작용이 모두 유의하였다(p=.050). 넷째, 질적 면담 분석에서는 XR 환경이 실제 수행 상황과 유사한 경험을 제공함으로써 학생들의 심리적 준비도와 행동 의지를 강화하는 데 기여했음이 확인되었다. 종합하면, XR 시뮬레이션 기반 CPR 교육은 고등학생의 객관적 CPR 수행능력 향상에는 전통적 교육보다 뚜렷한 효과를 보였으나, 사후 CPR 자기효능감과 인 지부하에서는 교육방법 자체보다 사전 CPR 자기효능감 수준이라는 학습자 요인 이 더 중요한 설명 변인으로 작용하였다. 양적·질적 분석 결과를 종합하면, XR 교육은 가슴압박 수행능력을 높이는 동시에 객관적 능력과 주관적 인식 간의 간 극을 조정하여 “실제 능력에 비례하는 적절한 자신감”을 형성하도록 돕는 장치 로 기능할 수 있으며, 기존 CPR 교육에서 자주 나타나던 ‘실제 상황에서의 수행 에 대한 두려움’을 완화할 수 있는 가능성을 보여주었다. 따라서 XR 기반 CPR 교육은 단일 매체 효과로 이해되기보다는, 학습자의 사전 자기효능감 수준을 고 려한 수업 설계와 체계적인 디브리핑 및 개별 피드백이 결합될 때 교육적 효과 가 극대화되는 교수·학습 환경으로 보는 것이 타당하며, 이 연구는 그러한 목적 기반 XR 설계의 방향과 학교 CPR 교육에서 XR 활용의 실천적 가능성을 제시했 다는 점에서 의의를 갖는다. 주요어: 확장현실(XR), 심폐소생술(CPR) , 심폐소생술 수행능력, 심폐소생술 자기효능감, 인지부하

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

This study examined the effects of an Extended Reality (XR) simulation–based cardiopulmonary resuscitation (CPR) education program on high school students’ CPR performance, cognitive load, and post-training CPR self-efficacy. The study also investigated whether these effects differed depending on students’ pre-training CPR self-efficacy levels (low vs. high). XR-based CPR education provides an immersive learning environment that integrates scenario-based practice, real-time visual and auditory feedback, and iterative performance correction. However, empirical evidence on its effects on both performance and psychological
outcomes remains limited. Accordingly, this study aimed to empirically verify the pedagogical effects of XR CPR training and explore interaction patterns between instructional method and learners’ initial self-efficacy. Participants were 52 male students (grades 10–12) who voluntarily agreed to participate from a boys’ high school in Y-city, Jeollanam-do, South Korea. After excluding two dropouts during the intervention, data from 50 students were included in the final analysis. Students were randomly assigned to either the XR simulation group or the traditional CPR training group. The study employed a 2×2 mixed experimental design with instructional method (traditional vs. XR) and pre-training CPR self-efficacy level (low vs. high) as between-group factors, and time (pre, mid-practice, and post) as a within-group factor for CPR performance. Measures included a 14-item CPR self-efficacy scale, a 16-item cognitive load scale with four sub-factors (task burden, mental effort, task difficulty, and self-evaluation), and CPR performance scores collected using Laerdal’s QCPR manikin system. Quantitative data were analyzed using repeated-measures ANOVA, MANOVA, and two-way ANOVA. Additionally, semi-structured interviews were conducted with 10 students from the XR group six weeks after training to obtain qualitative data. The results were as follows. First, a statistically significant interaction between time and instructional method was found for CPR performance (p<.001), indicating that the XR group showed continuous improvement over time, whereas the traditional group showed a declining trend.
Second, for cognitive load, neither the main effect of instructional method nor its interaction with prior self-efficacy was significant, while the main effect of prior self-efficacy was significant. Third, for post-CPR self-efficacy, although the main effect of instructional method was not significant, both the main effect of prior self-efficacy and its interaction with instructional method were significant (p=.050). Fourth, qualitative findings revealed that XR environments enhanced students’ psychological readiness and willingness to perform CPR in real-life situations by providing realistic contextual experiences and immediate performance feedback. In conclusion, XR simulation–based CPR education demonstrated a clear advantage in improving objective CPR performance. Meanwhile, cognitive and psychological learning outcomes were influenced more strongly by learners’ pre-training CPR self-efficacy than by instructional method alone. These results suggest that XR CPR education functions not only as a tool for strengthening CPR skills but also as a mechanism for aligning learners’ subjective confidence with their actual capabilities, thereby fostering “appropriate confidence commensurate with actual performance.” Furthermore, XR experiences showed potential to reduce the common fear of performing CPR in real emergencies. Therefore, XR CPR instruction should be designed with structured debriefing and tailored
feedback that consider learners’ initial self-efficacy levels to maximize educational effects. This study contributes practical and theoretical implications for the purposeful integration of XR into school-based CPR education.
Keywords: extended reality(XR), cardiopulmonary resuscitation(CPR), CPR performance, CPR self-efficacy, cognitive load

목차 (Table of Contents)

• 국문초록 ⅷ
• Ⅰ. 서론 1
• 1. 연구의 필요성 1
• 2. 연구 목적 및 문제 6
• 3. 용어 정의 8
• 가. 심폐소생술 8
• 나. 확장현실 시뮬레이션 8
• 다. 확장현실 시뮬레이션 심폐소생술 교육 9
• 라. 심폐소생술 수행 능력 10
• 마. 심폐소생술 자기효능감 10
• 바. 심폐소생술 과제 수행에 대한 인지부하 11
• Ⅱ. 이론적 배경 13
• 1. 시뮬레이션 기반 확장현실 교육의 이론적 토대 13
• 가. 시뮬레이션 기반 학습 이론 13
• 나. 확장현실 기술의 정의 및 학습적 특성 18
• 다. 확장현실 기반 보건의료 시뮬레이션 교육 연구 동향 22
• 라. 확장현실 심폐소생술 교육의 학습효과: 수행능력 중심 24
• 2. 자기효능감 이론과 확장현실 교육 27
• 가. 자기효능감 개념과 형성요인 27
• 나. 자기효능감과 수행능력의 관계 31
• 다. 확장현실 심폐소생술 교육에서의 자기효능감 변화 연구 34
• 3. 인지부하 이론과 확장현실 교육 37
• 가. 인지부하 이론 37
• 나. 확장현실 심폐소생술 교육에서의 인지부하 영향 39
• 4. 연구의 차별성 및 이론적 모형 43
• 가. 기존 교육방식과의 비교 43
• 나. 세 변수 간 이론적 경로 및 연구모형 46
• 5. 연구가설 49
• Ⅲ. 연구방법 51
• 1. 연구 대상 51
• 2. 실험 도구 52
• 3. 측정 도구 56
• 가. 일반적 특성 56
• 나. 심폐소생술 자기효능감 측정 도구 56
• 다. 심폐소생술 과제 수행에 대한 인지부하 측정 도구 58
• 라. 심폐소생술 수행 능력 측정 도구 59
• 마. 반구조화 면담 질문지 60
• 4. 연구 설계 62
• 5. 자료 수집 방법 및 절차 64
• 가. 양적 자료 수집 절차 64
• 나. 반구조화 면담 진행 66
• 다. 교육 프로그램 적용 절차 및 실험 환경 67
• 6. 윤리적 고려 71
• 가. 청소년 대상자 설명 및 동의 71
• 나. 개인정보 보호 및 보상 기준 71
• 7. 자료 분석 방법 73
• 가. 가설 검증 방법 73
• 나. 면담 분석 74
• Ⅳ. 연구 결과 75
• 1. 연구 대상자의 일반적 특성 75
• 2. 사전 동질성 검정 77
• 3. 가설 검증 결과 79
• 가. 심폐소생술 수행능력에 미치는 영향 79
• 나. 인지부하 수준에 미치는 영향 85
• 다. 사후 심폐소생술 자기효능감에 미치는 영향 89
• 4. 양적 결과에 대한 보완적 면담 자료 분석 결과 93
• 가. 자기효능감에 대한 면담 결과 93
• 나. 수행 능력에 대한 면담 결과 94
• 다. 확장현실 프로그램에 대한 피드백 95
• Ⅴ. 논의 및 결론 97
• 1. 결론 97
• 2. 시사점 103
• 3. 제한점 107
• 4. 제언 109
• 참고문헌 111
• 영문초록 124
• 부록 127
• 부록 1 : 연구 대상자 설명문 및 동의서
• 부록 2 : 실험 참가자 모집 공고문
• 부록 3 : XR 시뮬레이션 CPR 교육 프로그램 학습자 화면
• 부록 4 : XR 시뮬레이션 CPR 교육 프로그램 단계별 평가기준
• 부록 5 : 통제집단 교육자료
• 부록 6 : 심폐소생술 자기효능감 측정 도구
• 부록 7 : 심폐소생술 과제 수행에 대한 인지부하 측정 도구
• 부록 8 : 반구조화 면담 질문지
• 부록 9 : 연구도구 사용 및 수정·보완 허가서