문제해결력 향상을 위한 가상세계 활용 게임 기반 교수 설계 모형 개발 = A Development of Game-Based Instructional Design Model Using Virtual Worlds to Enhance Problem-solving Skills
저자
발행사항
서울 : 서울대학교 대학원, 2024
학위논문사항
학위논문(석사)-- 서울대학교 대학원 : 교육학과(교육공학전공) 2024. 2
발행연도
2024
작성언어
한국어
주제어
DDC
371.3078
발행국(도시)
서울
형태사항
ix, 218 ; 26 cm
일반주기명
지도교수: 임철일
UCI식별코드
I804:11032-000000183376
DOI식별코드
소장기관
While the past emphasized the ability to solve a given problem by memorizing a large amount of knowledge, the present requires the ability to solve complex, real-world problems. Problem-solving skills are needed to identify key factors in a problem situation and explore new alternatives to find effective solutions.
Games have been gaining attention as learning environments where learners are presented with problems and engage in design and problem-solving activities. Games provide opportunities to present challenging, experientially unavailable, cost-prohibitive, and highly hazardous problem situations in various forms. They also offer visual representations and demonstrations of abstract concepts such as physics and mathematics. Furthermore, games are effective in motivating learners, enhancing immersion and interest, and providing opportunities for interaction and feedback.
Instructors can observe students' problem-solving processes using digital games and provide feedback. Leveraging data from the digital learning environment, instructors can gain insights into students' problem-solving processes, interactions among learners, and apply appropriate pedagogical interventions.
However, the mere use of technology does not guarantee meaningful learning for problem-solving, and educational games developed for educational purposes tend to be relatively simple, leading learners to quickly lose interest. Consequently, there is growing interest in utilizing virtual worlds for learners or instructors to select, modify, or even create games according to educational objectives. Nonetheless, research on instructional design models for game-based learning using virtual worlds remains insufficient despite the need for practical instructional design models for instructors when planning lessons.
Therefore, this research aims to develop practical instructional design models and principles for utilizing virtual worlds in designing and implementing game-based learning for instructors. The research was conducted using a model research method within the design and development research method.
Initially, based on a comprehensive review of previous literature and interviews with experts, an initial instructional design model and principles were developed. Subsequently, two rounds of expert validation were conducted with three educational technology experts and two teachers with experience in game-based learning to review the internal validity of the initial instructional design model and principles. Based on the results of expert validation, the instructional design model and principles were revised and improved. They were then applied to a class at a middle school in Seoul, involving an instructor and 18 learners. Data were collected, analyzed, and used to further modify the model and strategies, resulting in the final instructional design model and principles.
The research yielded the following conclusions. First, the instructor's role is crucial in game-based learning using virtual worlds, where learners experience the problem-solving process. Second, the instructional design model and principles for game-based lessons using virtual worlds provided learners with practical problem-solving experiences and collaborative learning opportunities. In particular, finely designed Non-Playable Characters (NPCs) can support learners' problem-solving processes. Third, establishing appropriate technological infrastructure and support systems is essential for the successful implementation of game-based lessons using virtual worlds.
The significance of this research lies in the development of instructional design models and principles that instructors can refer to for game-based lessons using virtual worlds. Additionally, the research provides guidelines for effective teaching and learning, as the internal and external validity of the instructional design model and principles were reviewed.
과거에는 많은 지식을 기억하여 주어진 문제를 푸는 능력을 강조하였지만, 현재는 복잡하고 실제적인 문제를 해결할 수 있는 역량이 요구된다. 문제 상황의 핵심요인을 파악하고 새로운 대안을 모색함으로써 효과적인 해결책을 발견하기 위한 문제해결력이 필요한 것이다.
학습자에게 문제를 제시하고 학습자가 설계 및 문제해결 활동을 하는 학습 공간으로서 게임이 오래 전부터 주목받고 있다. 게임을 통해 학습자에게 실제 교육 환경에서는 제공하기 어려운 고위험, 체험 불가, 고대가성, 고비용이 요구되는 문제 상황을 게임을 통해 다양한 형태로 제공할 수 있으며, 물리, 수학과 같은 추상적인 개념의 시각적 표현과 시연을 게임으로 제공할 수 있다. 이 외에도게임은 학습자의 동기를 부여하고, 몰입과 흥미를 증진시키는 데에 효과적이며 상호작용의 기회와 피드백 제공에도 큰 이점을 가져다준다.
교수자는 디지털 게임을 활용한 학생의 문제 해결 과정을 관찰하여 이에 대한 피드백을 제공할 수 있다. 교수자는 디지털 환경에서 남는 학습 과정에 대한 데이터를 활용하여 교수자는 학습자의 문제해결 과정, 학습자간 상호작용 등을 파악하고 적절한 교수적 처치를 가할 수 있다.
하지만 테크놀로지를 활용한다고해서 문제해결을 위한 유의미 학습이 보장되지 않으며 교육적 목적으로 개발된 교육용 게임은 비교적 단순하게 구성될 수밖에 없고, 학습자는 금방 싫증을 느끼며 학습에 흥미를 쉽게 잃게 된다. 이에 따라 가상세계를 활용하여 학습자 또는 교수자가 직접 교육적 목적에 따라 게임을 선택하고 변형하거나 심지어 직접 제작하는 것에 관심이 커지고 있다. 하지만 교수자가 수업을 설계할 때 참고하기 위한 실질적인 교수 설계 모형이 필요함에도 불구하고 가상세계를 활용한 게임 기반 수업을 위한 교수 설계 모형에 대한 연구는 부족하다.
따라서 본 연구는 교수자가 가상세계를 활용하여 게임 기반의 수업을 설계 및 실행할 때 실질적으로 활용할 수 있는 가상세계 활용 게임 기반 교수 설계 모형과 원리를 개발하고 이에 대한 타당성을 확인하고자 한다.
본 연구는 설계·개발 연구방법 중 모형 연구 방법에 따라 다음과 같은 절차로 진행되었다. 먼저 선행문헌을 종합적으로 검토한 결과와 관련 전문가와의 면담 결과를 바탕으로 초기 교수 설계모형과 원리를 개발하였다. 다음으로 초기 교수 설계 모형 및 교수 설계 원리의 내적 타당성을 검토하기 위하여 교육공학 전문가 3인과 게임 기반 학습 경험이 있는 교사 2인을 대상으로 총 두 차례의 전문가 타당화를 실시하였고, 전문가 타당화 결과를 바탕으로 교수 설계 모형과 교수 설계 원리를 수정 및 보완하였다. 이를 서울 소재 C 중학교의 수업에 적용해봄으로써 교수자 1인과 학습자 18인의 반응과 의견을 확인하였다. 이후 수집된 자료를 분석한 뒤 이를 바탕으로 모형과 전략을 한 번 더 수정하여 최종적으로 가상세계 활용 게임 기반 교수 설계 모형 및 원리를 도출하였다.
연구 결과 가상세계 활용 게임 설계, 게임 기반 수업 설계, 수업 안내, 가상세계 활용 게임 활동, 문제해결 과정, 디브리핑, 평가를 절차로 하는 교수 설계 모형을 도출하였으며 가상세계 내 자율성 촉진의 원리, 학습-게임 통합 목표의 원리, 몰입 강화의 원리, 게임 내 문제 해결 지원의 원리, 게임 진행에 따른 단계별 학습의 원리, 게임 환경 적응의 원리, 게임 데이터 기반 피드백의 원리, 성찰 촉진의 원리와 같은 8개 교수 설계 원리와 총 28개의 상세지침을 도출하였다.
본 연구를 통해 내린 결론은 다음과 같다. 첫째, 가상세계를 활용한 게임 기반 수업에서 문제해결 과정을 경험하는 학습자에게 교수자의 역할이 중요하다. 둘째, 가상세계를 활용한 게임 기반 교수 설계 모형과 원리는 학습자에게 실제적인 문제 해결 경험과 협력적 학습 기회를 제공할 수 있었다. 특히, NPC를 정교하게 설계하여 학습자의 문제해결 과정을 지원할 수 있다. 셋째, 가상세계 활용 게임 기반 수업을 성공적으로 실행하기 위해서는 적절한 기술적 인프라와 지원 시스템의 구축이 필수적이다.
이러한 연구 결과와 결론을 바탕으로 본 연구의 의의를 살펴보면 가상세계 활용 게임 기반 교수 설계를 위하여 교수자가 참고할 수 있는 교수 설계 모형과 교수 설계 원리를 개발한 점과 교수 설계 모형과 원리의 내적 타당성과 외적 타당성을 검토하여 본 교수 설계 모형과 원리가 효과적인 교수학습을 이끌어내는데 유용한 지침을 제공한다는 점에서 의의가 있다고 할 수 있다.
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