예비교사를 위한 HMD기반의 수업 시뮬레이션의 개발: 시나리오 유용성 및 가상실재감 지각의 차이

유승범 ( Seungbeom Yu ),류지헌 ( Jeeheon Ryu ) 부산대학교 과학교육연구소 2017 교사교육연구 Vol.56 No.3

이 연구는 수업 중 문제행동 대처를 위해 가상현실을 적용한 수업 시뮬레이션 개발에 대한 것이다. 현행 교원양성과정에는 수업 중 학생의 문제행동에 대해 어떻게 대처해야하는지 가르치는 내용이 미흡하다. 이러한 문제점을 보완하기 위한 하나의 방법으로써 학생문제행동 대처를 위한 수업 시뮬레이션을 개발하였다. 이 연구는 수업 시뮬레이션의 설계, 개발, 사용성 평가의 세 단계로 구성되었다. 수업 시뮬레이션의 설계 단계는 세 단계로 구분하였다. 1) 학생의 문제행동을 분류하고, 2) 수업 시나리오를 구성하였으며, 3) 교실환경과 전체 시스템의 구성이 이루어졌다. 개발 단계에서는 학생문제행동을 심각도 수준에 따라 1) 수업을 방해하는 행동, 2) 교사의 권위에 도전하는 행동, 3) 공격적 행동의 세 가지로 구분하였다. 학생 아바타의 형상과 제스처를 모델링하기 위하여 CrazyTalk8과 iClone6라는 저작 소프트웨어를 사용해서 개발하였다. 상호작용 인터페이스를 구현하기 위하여 Unity3D 게임엔진을 적용하고, Oculus Rift CV1을 활용하여 몰입형 가상현실 시스템을 개발하였다. 마지막으로 수업 시뮬레이션이 사용자에게 사실적으로 지각되는 수준과 시나리오 자체의 유용성 정도를 확인하기 위하여 사용성 평가를 실시하였다. 24명의 대학생이 사용성 평가에 참여했으며, 세 가지 수업시나리오에 대하여 반복측정을 실시했다. 평가결과에 따르면 수업 시뮬레이션의 시나리오 유용성에 대해 긍정적으로 사용자들이 지각하고 있었다. 학생아바타의 문제행동유발에 대한 지각에서도 긍정적으로 인식하고 있었다. 이 연구에서는 교실환경의 구성, 학생 아바타의 제스처와 나레이션, 상호작용 인터페이스의 적용을 통해 높은 사실성 수준으로 수업 시뮬레이션을 구현하였다. 따라서 개발된 수업 시뮬레이션이 예비교사가 현행 교원양성과정에서 획득하기에 부족한 학생문제행동 대처 경험을 간접적으로 가능하게 할 수 있다는 점에서 그 의의를 가진다. 이러한 수업 시뮬레이션의 개발은 예비교사를 대상으로 학생의 수업 중 문제행동을 경험할 수 있도록 하여 예비교사의 수업관리 능력의 향상에 긍정적으로 작용할 수 있을 것이다. 또한 수업시뮬레이션은 경력교사에 비해 수업경험이 부족한 초임교사 혹은 예비교사의 수업관리 역량강화를 위한 교원연수 프로그램의 보완재로서의 역할을 수행할 수 있을 것이다. The purpose of this study was to develop a teaching simulation for teacher training. Specifically, this study set out to identify how the simulation impacts the users’perception on the usefulness of scenarios and virtual reality presence. This study consisted of three parts: 1) simulation design, 2) simulation development, and 3) usability test. The simulation was designed to include different scenarios including student classroom behavior, virtual classroom, virtual student avatars, and a simulation system. In the development phase, students’behavior was divided into three scenarios depending upon the degrees of problem: 1) a minor scenario, 2) a serious scenario, and 3) avery serious scenario. The minor scenario was based on student’s behavior distracting instruction by asking irrelevant questions. The serious scenario was based on student’s behavior using very rude behavior towards the teacher. Finally, the very serious scenario was based on representing student’s behavior showing emotional aggressiveness in the middle of instruction. The simulation was developed by applying Unity3D to HMD and virtual simulation. CrazyTalk8 and iClone6 were used to make a 3D model for the student avatars. The teaching simulation of this study was developed with HMD to increase the immersive perception. For the usability test, 24 college students participated. The result showed that the serious and very serious scenarios showed significantly higher perception of usefulness comparing to the minor scenario. For the virtual presence, the study revealed that the virtual presence significantly increased as the scenarios progressed from the minor scenario to the very serious scenario. Among the factors of virtual presence, the immersiveness was the highest perception factor to the spatial perception and realness of the virtual presence.

가상현실 기반 수업 시뮬레이션의 시나리오 내용이 예비교사의 교사효능감과 가상실재감에 미치는 효과

류지헌 ( Jeeheon Ryu ),유승범 ( Seungbeom Yu ) 한국교육정보미디어학회(구 한국교육정보방송학회) 2016 교육정보미디어연구 Vol.22 No.3

이 연구의 목적은 예비교사들을 위해서 적용한 수업 시뮬레이션에서 시나리오의 내용에 따라서 교사효능감과 가상실재감 지각에 미치는 효과를 분석하기 위한 것이다. 시뮬레이션은 안전한 학습환경을 제공할 수 있을 뿐만 아니라 실제적인 학습경험을 제공해준다는 장점을 갖고 있다. 이런 장점을 활용해서 수업기술을 증진시키기 위한 방법으로 수업 시뮬레이션이 활용되어 왔다. 이 연구에서는 수업 시뮬레이션의 장점을 활용하기 위해서 시나리오 내용에 따라서 예비교사들의 지각이 어떻게 달라 지는가를 확인하기 위한 실험이 진행되었다. 44명의 예비교사들이 실험에 참여했으며 내용 시나리오와 태도 시나리오의 두 가지 수업 시나리오가 적용되었다. 교사효능감은 학생참여효능감, 수업전략효능감, 학급운영효능감으로 구분되었다. 가상실재감은 공간실재감, 몰입감, 사실성 변수로 구분되었다. 실험결과에 따르면 내용 시나리오가 제시되었을 때 학습자의 교사 효능감이 낮아지는 경향이 나타났으며, 시나리오의 내용과 교사효능감 사이에서 유의미한 상호작용이 나타났다. 또한 가상실재감과 시나리오의 내용과의 관계에서는 태도 시나리오가 제시될 때, 예비교사들의 가상실재감이 높아지는 경향을 보였다. The purpose of this study was to examine that different types of scenario can effect on participants`` teacher efficacy and virtual presence in the virtual reality based immersive teaching simulation. Teaching simulation has been used for pre-service teachers to provide authentic learning experience. The benefits of simulation are to provide safe learning environment and continuous practice to master a learning task. Forty-four college students participated into this research, and a teaching scenario was given to simulate a classroom teaching. Teacher efficacy and virtual presences were measured. Teacher efficacy was consisted of three variables: student engagement efficacy, instructional strategy efficacy, and classroom management efficacy. Two scenarios were applied for this study: 1) attitude scenario and 2) content scenario. The attitude scenario is to emulate students`` misbehavior during a classroom teaching. The content scenario is to emulate when a student asks a difficultto- handle content driven question. The result indicated that a student with content scenario perceived his/her teacher efficacy lower with attitude scenario. There was a significant interaction between scenario types and teacher efficacy. For the virtual presence, there was a significant main effect by types of scenario.

Head Mounted Display와 트레드밀을 사용한 실감형 가상현실 학습환경이 사용자의 사이버멀미에 미치는 영향

류지헌 ( Ryu Jeeheon ),유승범 ( Yu Seungbeom ) 안암교육학회 2016 한국교육학연구 Vol.22 No.3

이 연구는 HMD와 보행이 가능한 내비게이션을 조합한 실감형 가상현실 체제에서 사용자가 지각하는 사이버멀미와 사용자 경험을 분석한 것이다. HMD는 입체지각이 가능할 뿐만 아니라 사용자의 몰입감을 높일 수 있기 때문에 가상실재감을 형성하는데 중요한 역할을 한다. 그러나 사이버멀미를 유발하는 부정적인 요인을 갖고 있다. 트레드밀을 사용한 실감형 가상현실에서는 사용자가 직접적인 보행을 할 수 있다는 점에서 환경과의 상호작용을 높일 수있다는 장점을 갖고 있다. 19명의 대학생이 연구에 참여했으며, 사용자의 사이버멀미를 측정하기 위해서 시뮬레이터 멀미 측정도구(simulator sickness questionnaire: SSQ)를 적용했다 (메스꺼움, 안구운동불안, 방향감각 상실, 총점의 네 요인으로 구성). 또한 실험참가자 중에서 6명을 대상으로 심층면담을 실시했다. 연구결과에 따르면 내비게이션 방법은 유의미한 영향을 미치지 않았으나, HMD를 사용하면 사이버멀미가 나타났다. 또한 사이버멀미의 요인과 HMD 사이에는 유의미한 상호작용이 있는 것으로 나타났다. HMD를 사용하는 것이 사용자에게 실감형 경험을 제공하는데 가장 효과적이라는 결론을 내릴 수 있었다. 그러나 착용감등에 의한 부정적인 요인이 발생한다는 점을 확인할 수 있었다. 보행기반의 내비게이션이 성공적이기 위해서는 적절한 반응속도, 자연스러운 보행자세, 화면에 제시되는 화면자극과의 공조가 중요하다는 점을 알 수 있었다. 비록 HMD가 가상현실의 몰입감을 높이는데 효과적 이지만 교육에 맞도록 적용하는 것은 쉽지 않을 수 있다. The purpose of this study was to explore user experience in a virtual reality based environment with head mounted display (HMD) and treadmill based gait navigation. HMD has been regarded as a key display for users to provide depth perception as well as to increase immersive experience. However, HMD is also known to cause a cyber sickness. Treadmill can provide embodied interaction to simulate gait pattern by emulating walking to navigate virtual reality environment. In order to measure the cyber sickness Simulator Sickness Questionnaire (SSQ) was applied to 19 college students. Among the participants six participants were selected for an in-depth interview to analyze how the cyber sickness was formed in experiencing the immersive virtual reality. In general HMD can create immersive perception for facilitating real-like experience as if users are involved in a certain situation. However, HMD was not comfortable for various reasons.

가상 캐릭터의 몸짓과 얼굴표정의 일치가 감성지각에 미치는 영향

류지헌(Jeeheon Ryu),유승범(Seungbeom Yu) 한국콘텐츠학회 2016 한국콘텐츠학회논문지 Vol.16 No.5

디지털 콘텐츠에서 구현되는 가상 캐릭터를 효과적으로 개발하기 위해서는 감성 상태(기쁨, 슬픔, 공포, 화남)가 제대로 전달되도록 하는 것이 중요하다. 이 연구에서는 가상 캐릭터의 얼굴표정과 몸짓이 표현하는 감성 상태의 일치여부에 따라서 사용자가 가상 캐릭터의 감성 상태를 어떻게 지각하며, 가상 캐릭터의 몸짓을 어떻게 평가하는가를 검증하였다. 이를 위하여 몸짓과 얼굴표정의 감성표현을 동일하게 구성한 일치조건, 정반대의 감성표현으로 구성된 불일치조건, 그리고 무표정한 얼굴표정으로 구현된 통제집단을 구성했다. 연구결과에 따르면 슬픔 조건에서 의도된 감성 상태가 제대로 전달되지 않았을 뿐만 아니라 오히려 화난 것으로 지각되었다. 그러나 나머지 감성 상태에서는 몸짓과 얼굴표정의 일치여부는 의도된 감성 전달에 영향을 미치지 않았다. 감성 상태의 표현에 대한 가상 캐릭터의 전체적인 몸짓에 대한 평가에서는 기쁨을 표현한 몸짓이 불일치 조건의 얼굴표정을 갖게 될 때, 평가 점수가 낮았다. 가상 캐릭터의 감성을 표현할 때는 얼굴표정도 중요하지만 몸짓 자체의 감성표현이 전반적으로 결정적인 역할을 수행하고 있음을 확인할 수 있었다. 가상 캐릭터의 성별이나 연령과 같은 사회적 단서에 대한 연구의 필요성을 설명했다. In the design and develop a virtual character, it is important to correctly deliver target emotions generated by the combination of facial expression and gesture. The purpose of this study is to examine the effect of congruent/incongruent between gesture and facial expression on target emotion. In this study four emotions, joy, sadness, fear, and anger, are applied. The results of study showed that sadness emotion were incorrectly perceived. Moreover, it was perceived as anger instead of sadness. Sadness can be easily confused when facial expression and gestures were simultaneously presented. However, in the other emotional status, the intended emotional expressions were correctly perceived. The overall evaluation of virtual character’s emotional expression was significantly low when joy gesture was combined with sad facial expression. The results of this study suggested that emotional gesture is more influential correctly to deliver target emotions to users. This study suggested that social cues like gender or age of virtual character should be further studied.