가상현실 기법을 활용한 중등학교 물리 및 지구과학 분야의 수준별 사이버 학습 프로그램 개발 및 시스템 구축 연구

국문 초록 (Abstract)

뉴밀레니엄 시대에 적합한 과학교육을 위해서는 세계화에 부응하는 과학교육정보 환경 개발, 신지식 기반사회에 맞는 새로운 교수설계 연구, 3차원 입체 영상시대에 따른 3D 가상현실 멀티미디어 학습 자료에 대한 연구, 현실과 가상현실이 공존하는 학습 환경의 연구, 개인의 능력과 창의성이 중요시되는 개별화된 수준별 교수-학습에 대한 연구, 사이버 시대의 인성교육에 대한 연구 등이 중점적으로 연구ㆍ개발되어야 할 것이다. 정부도 이러한 변화의 필요성을 인식하고 제 7 차 수준별 교육과정의 조기 실시를 통해 교육개혁을 선도하고 있다. 이러한 수준별 과학과 학습은 실제 상황 속에서 실험을 수행하면서 실시하는 것이 효과적이지만 장비문제, 공간 문제, 실험 표본의 보유문제, 학생의 이동 문제 등의 여러 가지 어려운 점들이 많다. 이러한 문제점에 대한 하나의 대안이 3차원 가상현실 학습 방법이라고 보아진다. 즉 가상공간에서 이미 구축되어 있는 데이터베이스에서 자료를 활용하고, 멀리에 설치되어 있는 실험 기기를 원격제어를 통하여 활용하며, 가상공간에서 현실감을 최대한으로 부여한 가상현실 3차원 프로그램을 활용한다면, 한 차원 높은 사이버 학습을 진행할 수 있을 것으로 판단된다. 이런 점에서 본 연구의 목적은 21세기형 수준별 교육과정에 맞도록 중등학교 물리 및 지구과학 분야의 학습내용을 면밀히 분석한 다음, 이를 적용하기 위한 수업 설계를 하고, 설계된 자료를 바탕으로 이를 가상의 공간과 현실의 교실 상황을 함께 공유하면서 학습할 수 있는 가상현실 교육용 프로그램으로 제작하고자 한다.
2 단계의 목표는 고등학교의 물리 및 지구과학 전 영역에 대한 수준별 교수 설계, 가상현실 기법을 활용한 인터넷용 학습 프로그램의 개발 , 원격 실험기기 제어를 위한 프로토타입 개발, 게임 기법을 학습 프로그램에 적용하기 위한 기초연구 등을 수행하고자 한다. 그리하여 학습자가 현실과 가상의 공간을 함께 공유하면서 자기의 수준과 능력에 따라 자기 주도적으로 흥미 있게 학습할 수 있도록 하고자 하는 것이다. 또한 원격교육에서의 과학교육 평가 기법을 개발하고 이를 현장에 적용시킴으로서 원격교육에서의 과학교육 평가 방법에 대한 모델을 제시하고자 한다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

With increasing number of studies on misconception, theories on the process of the development of misconception and many strategies for correcting misconception have been carried out (Abdullah & Scaife, 1997; Hestenes, Wells, & Swackhamer, 1992; Kearney & Treagust, 2001; White & Gunstone, 1992). Even if such strategies are effective in correcting misconception, it is difficult for them to be applied to school education as they are because they take too much time compared to traditional teaching-learning methods and are not helpful to those who do not have misconception. Thus it is necessary to establish a teaching strategy, which is highly applicable to school education curricula and effective in correcting misconception, and in which most students are interested.
On the other hand, virtual reality as a means for improving students' learning provides learners the sense of being immersed in natural phenomena and intuitive experiences in how nature works, so is regarded as potential compensation for various approaches of learners' knowledge building (Salzman, Dede, & Loftin, 1996). There are many cases that corrected misconception using virtual reality simulation (Barnett, Keating, Barab, & Hay,2000; Byrne, 1996; Johnson, Moher, Ohlsson, & Leigh,2001; Salzman, Dede, & Loftin, 1996). The investigation of these cases shows that they are mostly focused on idealizing and experimenting things in nature that are too difficult or complex to test (too large or too small, risky, take too long or short time, etc.) and developed virtual reality simulations are operated according to scientific rules.
This study developed an unrealistic simulation program that is executed by students' concept and applied it to classes, and investigated how the program affects students' cognitive conflict and conceptual change. Based on the results of the investigation, it proposed a class model, which applies the virtual reality technique to classes.

국문 초록 (Abstract)

1. 중간발표 보고서
2. 연구결과 개요보고서
3. 연구비 집행 정산 내역
4. 연구요약문