가상세계형 메타버스 학습환경에서 학습분석 적용을 위한 개념적 프레임워크 개발
저자
발행사항
청주 : 충북대학교, 2023
학위논문사항
학위논문(박사)-- 충북대학교 : 교육과정·교육평가·교육공학 전공 2023. 2
발행연도
2023
작성언어
한국어
주제어
KDC
373.33 판사항(5)
발행국(도시)
충청북도
기타서명
Development of Conceptual Framework for Application of Learning Analytics in Virtual World Metaverse Learning Environment
형태사항
xii, 204 p. : 삽화, 표 ; 26 cm
일반주기명
충북대학교 논문은 저작권에 의해 보호됩니다
지도교수: 변호승
참고문헌 : p.138-158
UCI식별코드
I804:43009-000000058041
소장기관
With the recent rapid development of metaverse-related technologies, efforts have continued to overcome the limitations of time and space by virtually realizing an educational environment that is difficult for learners in the education field. Virtual world metaverse is raising the possibility of a new online integrated platform that extends the existing learning management system(LMS) into a virtual space, and it is necessary to pay attention to various learning-related problems in order to widely use it as an integrated online education platform beyond simple fun or interest. The application of learning analytics is proposed as an optimal method of supporting teaching and learning decision-making to solve problems raised in this regard, and it is necessary to identify specific rules and patterns based on learning activities and their context, and to organize it into a systematic framework and provide guidelines to instructors. In particular, in a virtual world metaverse learning environment, the need to develop a customized learning analysis framework is more emphasized due to the specificity of teaching and learning activities, the complexity of variable relationships, and the convergence and complexity of specialized fields.
This study attempted to develop a framework for the application of practical learning analytics of instructors in a virtual world metaverse learning environment, and the following research questions were established. First, what is the basic component of the learning analytics framework based on the activity system model, second, what is the learning analytics theoretical framework formed as the basic component of the learning analytics framework based on the activity system model, and third, what is the learning analytics conceptual framework extending to a virtual world metaverse learning environment.
This study consists of data collecting, theory research, forming of theoretical framework, and development of conceptual framework with a ‘Conceptual Framework Development Model' as a research model, and applied detailed research methods according to the modeling process. Specifically, in the data collecting stage, data was collected and selected based on empirical case studies by applying PRISMA, a systematic literature review method. In the theory research stage, previous studies were analyzed based on the activity system model of activity theory, basic components for the learning analytics framework were analyzed, and significant relationships between elements were explored. In the forming of theoretical framework stage, the analysis of the theory research process was integrated to create a theoretical framework, an external framework of the learning analytics framework, as a premise of the conceptual framework. Finally, in the development of conceptual framework stage, by expanding the idea based on the theoretical framework, the learning analytics framework was characterized to be applicable in a virtual world metaverse learning environment, and the delphi survey method was used to systematically collect expert opinions to secure validity.
The conceptual framework of virtual world metaverse learning analytics, which was finally developed based on such research procedures, includes the following seven steps of procedures and contents. The first stage is the ‘goal setting' stage that embodies the goal of learning analytics. The second stage is the ‘planning' stage that establishes the preparation process for the application of learning analytics from the perspective of pedagogy, data engineering, and computer engineering. In the third stage, it is a ‘teaching and learning activity' stage in which teaching and learning activities are carried out on virtual world metaverse and direct data observation and measurement are made. Step 4, it is a ‘data collection' step that guides the primary path through which data is collected by dividing it into the inside and outside of the metaverse. It is the ‘data storage' stage that presents data used in the five-stage learning analysis in six types. Step 6 It is a ‘data analysis and visualization' step that summarizes the method of analyzing and visually processing stored data. In terms of step 7, in terms of learning analytics, it is a ‘result utilization' step that derives an appropriate utilization plan for the analysis result as a five-step procedure.
The finally developed virtual world metaverse learning analytics conceptual framework has a seven-item framework model evaluation process, secured validity with CVR 1 in all items, convergence was 0.5 or less, and consensus was 0.75 or higher, confirming that it was properly converged without any difference of opinion among experts.
In this study, we focused on the possibility of virtual world metaverse as an integrated online education platform, developed a learning analytics framework to apply practically learning analytics of instructors in a virtual world metaverse education environment, and have the following significance and implications. First, in this study, learning analytics was presented as an appropriate countermeasure for learning-related problems in virtual world metaverse, which is drawing attention as an online integrated education platform along with the development of ICT technology. Second, the framework of this study is designed as a basic component of teaching and learning activities and their context based on the activity system model to increase the efficiency of applying learning analytics to instructors and enable educational prescriptions at appropriate points. Third, this study developed a systematic development process through a conceptual framework model, and clearly distinguished the theoretical framework and conceptual framework concepts to clarify the use and scope of the framework. Fourth, the framework of this study presents a total of seven steps of action guidelines and strategies that can be actually used in connection with teaching and learning activities. Fifth, in this study, core elements and characteristics that can be used in other academic fields were presented by converging them into the framework, not limited to the educational field.
최근 메타버스 관련 기술의 급격한 발달로 교육 분야에서는 학습자가 경험하기 힘든 교육환경을 가상으로 구현함으로써 시·공간의 한계를 극복하기 위한 노력이 지속되고 있다. 가상세계형 메타버스는 기존 학습관리시스템(LMS)을 가상공간으로 확장한 새로운 온라인 통합 플랫폼으로서 가능성이 제기되고 있으며, 단순한 재미 혹은 흥미 유발을 넘어 통합된 형태의 온라인 교육 플랫폼으로 폭넓게 활용하기 위해서는 여기에 수반되는 학습 관련 다양한 문제들에 주목할 필요가 있다. 이와 관련하여 제기되고 있는 문제들을 해소하기 위한 최적의 교수·학습적 의사결정 지원 방안으로 학습분석학의 적용이 제안되며, 학습활동과 그 맥락을 중심으로 특정한 규칙과 패턴을 파악하고, 체계적인 프레임워크로 구성하여 교수자에게 가이드라인으로 제공하는 것이 필요하다. 특히, 가상세계형 메타버스 학습환경에서는 교수·학습 활동의 특수성, 변인 관계의 복잡성, 전문 영역의 융·복합성 등을 이유로 맞춤형 학습분석 프레임워크 개발의 필요성이 보다 강조된다.
본 연구에서는 가상세계형 메타버스 학습환경에서 교수자의 실질적인 학습분석 적용을 위한 프레임워크를 개발하고자 하였으며, 다음과 같은 연구문제를 수립하였다. 첫째, 활동체계 모형에 기반한 학습분석 프레임워크의 기본적인 구성요소는 무엇인가, 둘째, 활동체계 모형에 기반한 학습분석 프레임워크의 기본적인 구성요소로 형성되는 학습분석 이론적 프레임워크는 어떠한가, 셋째, 학습분석 이론적 프레임워크를 가상세계형 메타버스 학습환경으로 확장한 학습분석 개념적 프레임워크는 어떠한가이다.
본 연구는 개념적 프레임워크 개발 모델을 연구모형으로 데이터 수집, 이론 탐색, 이론적 프레임워크 형성, 개념적 프레임워크 개발의 과정이 구성되고, 모델링 과정에 따른 세부 연구방법을 적용하여 작업을 진행하였다. 구체적으로 데이터 수집 단계는 체계적 문헌 고찰 방법인 PRISMA를 적용하여 실증적인 사례연구를 기반으로 데이터를 수집 및 선정하였다. 이론 탐색 단계에서는 활동이론의 활동체계 모형에 근거하여 선행연구를 분석하고, 학습분석 프레임워크를 위한 기본적인 구성요소를 분석하고 요소 간 유의미한 관계를 탐색하였다. 이론적 프레임워크 형성 단계에서는 이론 탐색 과정의 분석된 내용을 통합하여 연구의 맥락에 맞게 중복제거, 범주화, 절차화 작업을 진행하여 개념적 프레임워크의 전제로서 학습분석 프레임워크의 외형적인 틀인 이론적 프레임워크를 형성하였다. 마지막으로 개념적 프레임워크 개발 단계에서는 이론적 프레임워크를 기반으로 아이디어를 확장하여 학습분석 프레임워크를 가상세계형 메타버스 학습환경에서 적용 가능하도록 특징화하였으며, 과정의 객관화를 위해 델파이조사 방법을 활용하여 전문가 의견을 체계적으로 수렴하여 타당성을 확보하였다.
이와 같은 연구절차를 기반으로 최종 개발된 가상세계형 메타버스 학습분석 개념적 프레임워크는 다음과 같은 7단계의 절차와 내용을 포함한다. 1단계는 학습분석의 목표를 구체화하는 ‘목표 설정’ 단계이다. 2단계는 교육학, 데이터공학, 컴퓨터공학의 관점에서 학습분석의 적용을 위한 준비과정을 수립하는 ‘계획 수립’ 단계이다. 3단계는 가상세계형 메타버스에서 교수·학습 활동을 전개하며 직접적인 데이터의 관찰과 측정이 이뤄지는 ‘교수·학습 활동’ 단계이다. 4단계는 데이터가 수집되는 1차의 경로를 메타버스의 내부, 외부로 구분하여 안내하는 ‘데이터 수집’ 단계이다. 5단계는 학습분석에서 활용되는 데이터를 6개의 유형으로 제시하는 ‘데이터 저장‘ 단계이다. 6단계는 저장된 데이터를 분석과 시각적으로 가공하여 표현하는 방법을 정리한 ‘데이터 분석 및 시각화’ 단계이다. 7단계는 학습분석 측면에서 분석 결과에 대한 적절한 활용 방안을 5단계의 절차로 도출한 ‘결과 활용’ 단계이다.
최종 개발된 가상세계형 메타버스 학습분석 개념적 프레임워크는 7개 항목으로 구성된 프레임워크 모형 평가의 과정을 거치며, 모든 항목에서 CVR 1로 타당성을 확보하였고, 수렴도 0.5 이하, 합의도 0.75 이상으로 전문가 간 이견없이 적절히 수렴된 것을 확인할 수 있었다.
본 연구에서는 메타버스의 통합된 온라인 교육 플랫폼으로서의 가능성에 주목하고, 가상세계형 메타버스 교육환경에서 교수자의 실질적인 학습분석 적용을 위한 학습분석 프레임워크를 개발하였으며, 다음과 같은 의의 및 시사점을 갖는다. 첫째, 본 연구는 ICT 기술에 발달과 함께 온라인 통합 교육 플랫폼으로 주목받는 가상세계형 메타버스에서 발생하는 학습 관련 문제들을 위한 적절한 대응 방안으로 학습분석학을 제시하고 구체적인 내용 및 전략을 설명하였다. 둘째, 본 연구의 프레임워크는 활동체계 모형을 기반으로 교수·학습 활동과 그 맥락을 기본 구성요소로 설계되어 교수자의 학습분석 적용의 효율성을 높이고, 적절한 지점에서 교육적 처방을 가능하게 한다. 셋째, 본 연구는 개념적 프레임워크 모델을 통한 체계적인 개발과정을 전개하였으며, 이론적 프레임워크 및 개념적 프레임워크 개념을 명확히 구분함으로써 프레임워크의 활용 용도와 범위를 분명히 하였다. 넷째, 본 연구의 프레임워크는 교수·학습 활동과 연계하여 실제 활용 가능한 총 7단계의 행동 지침과 전략을 제시하였다. 다섯째, 본 연구에서는 교육 분야에 국한하지 않고 타 학문 분야에서 활용 가능한 핵심 요소 및 특징들을 프레임워크에 융복합하여 제시하였다.
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