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증강현실 기반 교육은 증강현실 기술을 활용하여 증강현실이 가지고 있는 독특한 특성을 수업에 적용하거나 활용하는 것을 의미한다. 특히, 증강현실 콘텐츠의 유형 측면에서 살펴보면 크게 체험형, 실습형, 협동형, 소통형으로 구분할 수 있다[6]. 먼저, 체험형은 모바일과 같은 기술이나 도구를 활용하여 특정 환경이나 장소를 재구현하여 가상의 정보를 제공하는 형태로 실재감, 현장감, 몰입감이 높다. 실습형은 반복적인 실습이 요구되는 분야나 실제 현장에서 연습하기에는 위험 수준이 높거나 고비용 문제로 실습이 어려운 분야에서 사용되는 형태이다. 지속적인 연습 혹은 훈련이 필요한 실습환경을 강조한 유형이다. 주로 반복적인 실습이 필요한 의과대학(해부학, 외과, 성형외과), 직무교육 등에서의 시뮬레이션 교육에서 사용된다. 협동형은 여러 학습자가 협업하여 과제나 문제를 해결하는 콘텐츠이다. 마지막으로 소통형은 주로 학습자와 콘텐츠 간의 상호작용이 이루어져 학습자의 적극적인 참여를 유도하는 방식으로 언어 교과목 등에서 활용된다.

특히, 최근 국내의 경우 HMD를 활용한 증강현실 콘텐츠의 개발이 일부 사례를 통해 이루어지고 있다. 서울 소재의 ‘K’ 대학은 마이크로소프트사의 홀로 렌즈 2를 활용하여 교내 교수자의 교수역량 강화를 위한 콘텐츠를 개발하였다. 이를 통해 시공간의 물리적인 제약을 넘어, 실제 수업 현장을 통한 실재감 및 현장감을 확보하고자 하였다. ‘K’ 대학이 개발한 콘텐츠는 질문기반 수업 콘텐츠와 팀 기반 수업 콘텐츠이다. 반복적인 체험을 통한 맞춤형 (전공별, 영역별, 교수 상황별) 콘텐츠를 개발하며, 미래 교육 혁신 사례에 관한 인프라 및 시스템을 구축하고자 하였다. 경북의 ‘P’ 대학은 가상현실 기기인 오큘러스 퀘스트2를 활용하여 교수님들의 요구가 반영된 콘텐츠를 동영상으로 개발한 후 홀로 렌즈2를 활용하여 학생들이 실제 체험을 할 수 있도록 하고 있다.

증강현실의 다양한 장점에도 불구하고 실제 대학을 포함한 고등교육 수업 현장에서 증강현실 기반 수업을 한 사례는 다양하지 않다. 증강현실 기반 수업을 하려면 체험할 콘텐츠가 있어야 하는데 현재 시중에 나와 있는 콘텐츠는 고등교육기관과 같이 전문적인 기관에서 활용하기에는 부족하다. 설사 콘텐츠가 이미 준비가 되어있더라도 모바일을 통한 체험은 비교적 기기 접근성이 높지만 홀로 렌즈와 같은 HMD를 통한 체험은 높은 가격대 때문에 기기의 접근성이 상대적으로 어렵다. 하지만 증강현실 기반 교육은 다른 디지털 새로운 기술과 비교했을 때 현실 세계를 활용할 수 있다는 장점 때문에 다양한 전문가와 산업체의 관심을 받고 있다.

증강된 정보를 통해 특정 사물이나 물체 등을 보다 입체적으로 확인할 수 있는 증강현실 기반 교육은 현재 초· 중등교육에서의 과학이나 미술 교과목 등에서 다양하게 활용되고 있다. 대학을 포함한 고등교육 분야에서는 일부 적용되고 있다. 대학교육에 있어서 증강현실을 활용한 교육은 학업 성취도, 흥미 유발뿐만 아니라 교육에 대한 긍정적인 인식 함양에 도움을 줄 수 있다. 예컨대, 이기호(2015)는 미술 및 디자인 교육에 있어서 운영되는 실습의 한계점을 제시하면서 보다 실제적인 체험이 가능한 접근으로서 증강현실 기반의 실습 교육을 운영하였다[19]. ‘Junaio’ 증강현실 애플리케이션을 활용하여 수업을 운영한 결과, 학습자의 학습 흥미를 보다 유발한 것으로 나타났다. 현장 체험이 필요한 사회과학 분야에서 GPS 기반의 증강현실 도구를 활용한 Bursztyn과 동료들(2017)의 연구에서도 유사한 결과가 나타났다[20]. 주변 현상에 대한 특성을 다양한 측면에서 확인해야 하는 지리 교과목에서 모바일 도구 기반의 증강현실을 활용한 결과, 일반적인 오프라인 수업이 이루어진 비교 집단보다 학업 성취도가 향상되고 학습에 대한 인지 부하는 낮아진 것으로 나타났다[21]. Akçayır와 동료들(2016)은 대학의 물리나 화학 등 공학교육에서의 실험 교과목에서 증강현실의 활용이 학습자의 기술과 태도에 어떠한 영향을 미치는지를 분석한 결과, 증강현실을 활용한 교육은 대학 학습자의 물리 실험에 대한 긍정적인 태도를 형성하도록 도움을 주었음을 나타냈다[22]. 싱가포르 국립 대학교(National University of Singapore)는 홀로렌즈와 마네킹을 연결한 복부검진 교육 AR 인체 시뮬레이터인 메디심(Medisim)을 개발하였다. 이는 신체 장기에 관한 정보를 세부적으로 확인 가능하게 했을 뿐만 아니라, 심폐소생술 모형과 실시간 쌍방향 대화가 가능하도록 하였다[14]. 이 외, 한송이(2019)는 의과대학 맥락에서 홀로렌즈 1을 활용한 수업을 설계하였고 이를 통해 학습자의 흥미와 적극적인 활동이 이루어졌음을 확인하였다[6].

한편, 증강현실을 활용한 교육의 인식 측면에서는 주로 학습자를 대상으로 연구가 이루어지고 있다. 특히, 대학교육에 있어서 증강현실의 활용은 사용 의도를 포함한 유용성, 학습의 즐거움 등 측면에서 긍정적으로 인식하고 있다[23][24]. 모바일과 마커(maker) 등을 활용한 증강현실 도구를 통해 학습자들은 3차원으로 증강된 특정 물체나 대상 등이 지닌 구조를 다양한 측면에서 살펴볼 수 있기 때문이다. 대학의 신입생 등 초심자(novice)를 대상으로 한 프로그래밍 언어 학습에서 증강현실 시스템의 활용에 대한 학습자 인식을 분석한 Teng, Chen과 Chen(2017)의 연구에서도 유사한 결과가 나타났다[25]. 증강현실 시스템의 교육적 활용은 학습자들이 프로그래밍 언어를 학습하는 데 도움을 줄 뿐만 아니라 증강현실 시스템이 지닌 유용성에 대해 긍정적인 인식을 주었다. 반면, 실제 물체와 비교하여 볼 때, 증강현실은 이미지 형태로 정보를 제공하기 때문에 현실성에 있어서 한계를 지닌다는 문제를 인식하고 있기도 하다[26].

효과성에 대한 검토나 학습자의 인식에 관한 연구를 통해 다양한 대학교육의 맥락에서 증강현실의 활용에 대한 긍정적인 가능성과 문제점을 확인해 볼 수 있다. 물론 이 점도 증강현실의 대학교육 활용에 있어서 필요성이나 고려 요소로서 의미를 지닌다. 하지만 최적화된 활용이 이루어지기 위해서는 교육 운영의 주체자인 대학의 교수자들이 증강현실 기반 교육에 대해 어떻게 인식하는지를 확인할 필요가 있다. 효과적인 비대면 교육을 위한 다양한 기술들을 대학교육에서 활용하고자 하는 노력이 이루어지고 있는 현 상황에서 대학교육의 특성을 고려한 교수자들이 어떠한 인식을 지니는지를 알 수 있다면 이를 고려한 최적화된 방안이 모색될 수 있기 때문이다.

연구 목적을 달성하기 위해 본 연구에서는 혼합연구 방법(mixed research method)을 활용하였다. 이는 양적 연구와 질적 연구를 모두 활용하여 연구결과에 대한 종합적인 분석과 해석을 하는 목적을 지니며 자료의 활용 방법에 따라 세부적인 접근이 이루어질 수 있다[27]. 그 중, 본 연구에서는 설명적 순차 혼합방법 설계(explanatory sequential mixed method design)를 활용하였다. 이는 설문 등의 양적 자료의 수집과 분석을 실시한 후 구체적인 의미, 맥락적 내용을 질적 자료의 분석을 통해 확인하는 목적을 지닌다. 따라서 본 연구에서는 설문을 통해 연구 대상자의 인식을 일차적으로 확인한 후 반 구조화된 질문지를 활용한 면담을 통해 내용이나 이유 등을 자세하게 확인하는 과정이 이루어졌다.

증강현실 활용 교육에 대한 대학 교수자의 인식을 종합적으로 확인하기 위해 설문을 활용하였다. 유목적 표집 방법을 활용하여 서울 소재 ‘A’ 대학에 재직 중인 전임교원 10명을 대상으로 이루어졌다. ‘A’ 대학은 에듀테크를 활용한 콘텐츠 개발 및 사업을 진행하였으며 개발된 프로토타입 형태의 증강현실 콘텐츠를 체험하는 과정을 진행하였다. 설문 대상자들은 본 과정에 참여한 교수자로 연구 주제에 대한 맥락적 이해를 충분히 숙지하고 있는 특성을 지닌다. 연구 참여자의 연령대는 30대 4명(40.0%), 40대 2명(20.0%), 50대 4명(40.0%)이었으며 평균 교육 경력은 7.8년이다. 증강현실 기반 교육을 운영해 본 경험이 있는 대상자가 3명(30.0%)이었으며 그렇지 않은 대상자는 7명(70.0%)이다.

설문은 테크놀로지 활용 교육 등의 선행연구에서 활용된 문항과 교육에서의 증강현실 활용과 관련된 구성요소 등의 자료[28][29]를 참고하여 본 연구에 맞게 수정하였다. 증강현실 관련 연구 수행 경험이 있는 3인의 교육공학 박사의 검토를 통해 보완이 이루어졌다. 크게 응답자 인적 사항, 증강현실 기반 교육에 대한 요구, 증강현실 기반 교육의 효과, 수업 설계 시 고려 요소 총 네 가지 영역으로 구성하였다. 설문지 구성 항목 및 내용은 다음 <표 1>과 같으며 빈도 분석이 이루어졌다.

증강현실 기반 교육에 대해 대학 교수자가 인식하는 요구로서 필요요소 및 어려움을 살펴보았다. 증강현실 기반 교육의 필요성에 대해서는 6명(60.0%)이 ‘매우 그렇다’라고 응답하였으며, 4명(40.0%)은 ‘그렇다’로 응답하였다. 향후 증강현실 기반 교육을 운영할 의향에 대해서는 ‘매우 그렇다’ 5명(50.0%), ‘그렇다’ 5명(50.0%)으로 응답하였다. 이는 증강현실 기반 교육에 대해 긍정적인 인식을 지니고 있음을 제시한다고 볼 수 있다.

증강현실 기반 교육이 필요한 이유에 대한 대표적인 의견과 설문 응답의 결과를 정리하여 제시하면 다음 <표 3>과 같다.

“담당 과목이 수의과학으로 실제 동물을 해부하는 실습을 하는데, 학생이 직접 실제로 연습하는 기회는 그렇게 많지 않습니다. 증강현실로 동물 해부 콘텐츠를 만들어서 언제든지 연습할 수 있다면 도움이 많이 될 것 같습니다.”

“최근에는 코로나로 인해 매 학기 하던 모든 체험 실습도 취소된 상태인데…최신 기술을 통해 항공기 설계부터 제작, 테스트, 교육 훈련까지 지원되면 좋겠고, 직접 활용해보니 가능성이 충분해 보입니다.”

증강현실 기반 교육의 효과적인 운영을 위해 필요한 전제 조건에 대한 의견은 <표 4>와 같다.

응답자들은 증강현실 기반 교육의 효과적인 운영을 위해서 증강현실 프로그램, 이를 활용하기 위한 도구 등의 다양한 기자재가 지원되어야 하며, 강의실 등에서 증강현실 기기를 활용하기 위한 수업환경이 구성되어야 한다고 응답하였다. 또한, 증강현실을 활용하기 위한 교수자의 역량 향상을 위한 워크숍이나 교수지원 프로그램 등을 통한 지원과 교수자의 의지가 필요하다고 인식하고 있었다.

“증강현실 기기가 얼마죠? (600만원이요) 비싸네요. 망가질까 봐 학생들에게 손쉽게 착용하라고 못 하겠네요. 우선 기자재가 충분해야 할 것 같습니다. 학습자 모두에게 지원할 수는 없지만, 최소 기기 지원은 필수적일 것 같습니다”

“증강현실을 체험할 수 있는 공간 지원 및 환경지원이 중요할 것 같습니다. 아무리 현실이 보인다고 해도 일반 교실은 증강현실을 체험하기에는 위험요소가 많은 것 같습니다. 지금과 같은 넓은 공간에서 체험이 이루어져야 할 것 같고, 너무 밝은 공간은 콘텐츠가 또렷하게 안 보이는 것 같네요. 이러한 수업환경 지원 및 설계원리와 같은 교육적 지원이 필요합니다.

“교수자의 의지가 가장 중요한 것 같아요. 본인 수업에서 마주하고 있는 문제점을 증강현실 기술이 해결해 줄 수 있다면 증강현실을 선택해서 사용하면 됩니다만 그게 아니라면 굳이 증강현실을 사용할 필요가 있나 싶네요. 생각보다 수업 준비 시간이 오래 걸릴 것 같고, 새로운 기술에 대한 열린 마음 및 역량이 필요할 것 같아요 ”

특히, 교수자가 필요한 역량이 무엇인지에 대한 의견은 다음 <표 5>와 같다.

필요한 교수자 역량에 대해서는 무엇보다 증강현실 콘텐츠를 활용하기 위한 소프트웨어 활용 역량과 이를 수업에 활용할 때 필요한 교수 설계 역량이 필요하다고 인식하였다. 예컨대, 증강현실을 활용한 수업 운영에 있어 팀별 활동을 어떻게 계획하고 운영해야 하는지 등이 중요한 역량으로 나타났다. 또한, 도구 사용 자체와 관련된 하드웨어 측면에서의 역량과 환경 조성 역량도 필요함을 확인해 볼 수 있었다. 대표적인 의견은 다음과 같다.

“증강현실 기기 사용법이 어렵네요. 저는 콘텐츠를 시작하는 것이 오래 걸렸고, 제스처와 같은 비언어적인 적응도 오래 걸렸어요. 효과적인 증강현실 기반 수업을 위해서라면 교수자가 하드웨어와 소프트웨어를 자유롭게 사용할 수 있는 역량이 가장 중요할 것 같고, 또한 문제가 생겼을 때 해결할 수 있도록 기본적인 기술을 익히고 있어야 할 것 같아요. 기술과 친숙해진 이후, 증강현실을 어떻게 수업에 접목할 수 있는지, 수업설계는 어떻게 하는 것이 좋은지, 팀 활동을 몇 명씩 어떻게 시킬 건지에 대해 전반적으로 컨설팅을 받거나 교육을 받아야 할 것 같습니다.”

“생각보다 수업 설계가 어려울 것 같습니다. 저는 개발된 콘텐츠와 관련 기술만 익히면 수업을 효과적으로 운영할 수 있다고 생각했는데 수업 전-중-후를 모두 새롭게 전략을 계획해야 할 것 같습니다.”

증강현실을 교육에 활용할 때, 예상되는 어려움에 대해서는 다양한 의견이 제시되었다. 이를 정리하면 다음 <표 6>과 같다. 무엇보다 증강현실 도구나 기기가 고가임으로 학습자의 수 등을 고려하여 장비를 마련하기에는 어려워 한정적인 체험이 이루어질 수 있다고 인식하였다. 또한, 앞서 필요한 역량과 마찬가지로 증강현실을 활용한 수업을 어떻게 운영할지에 대한 설계 측면에서 어려움 등을 직면할 수 있다고 예상하였다.

“교수자만 체험하거나 혹은 학습자 몇 명만 참여하면 안 되잖아요? 수업을 계획하기 전에 증강현실 기기의 충분한 확보가 우선시 되어야 할 것 같아요. 이후 수업 설계 부분에 대한 고민이 필요해 보입니다.”

“30분이나 일찍 왔는데, 증강현실 기기가 갑자기 에러가 생겨서 재부팅하고, 인터넷과 연결하고 미러링 하는데 시간을 다 허비했어요. 오늘은 다행히 도와주시는 분들이 계셔서 문제가 없었지만, 제가 혼자 수업을 진행하는데 이런 기술적 오류 상황이 생긴다면 해결하기가 어려울 것 같습니다.”

“기기 사용법이 생각보다 어려운 것 같아요. 손으로 버튼을 누르려고 하니 잘 안되는 경우가 많아서 저는 음성으로 인식하도록 했는데, ‘yes’라고 말했는데 콘텐츠가 넘어가질 않아서 당황스러웠습니다.”

먼저, 증강현실 기반 교육을 운영했을 때, 학습자에게 어떠한 효과를 줄 수 있을지에 대한 기대효과에 대한 의견을 정리하면 다음 <표 7>과 같다. 증강현실 기반 교육의 기대 효과에 대해서는 지리 학습, 역사 체험 등 교육 현장에서 실제로 구현하기 어려운 실습 경험의 제공과 실험동물 실습이나 인체 구조 확인 등 현실에서 고위험이나 고비용으로 인하여 접근하기 어려운 다양한 학습을 제공할 수 있다는 점이 기대된다고 인식하고 있었다. 또한, 학습자의 체험을 통해 능동적인 학습이 가능하다는 점 등이 증강현실을 활용한 교육이 학습에 긍정적인 영향을 줄 수 있다고 응답하였다.

“텍스트북과 달리 구조물을 입체적으로 관찰할 수 있다는 점이 매우 흥미로웠습니다. 실제로 해부학적으로 확인하기 어려운 부분이나 주변 구조물들의 관계를 쉽게 이해할 수 없는 구조물들이 많습니다. 하지만 증강현실을 활용하여 실제로 눈앞에 있는 것처럼 확인이 되고, 스스로 3차원적인 배열을 확인하여 수술 연습을 할 수 있다는 점이 매우 도움이 될 것 같습니다.”

“저는 항공기 정비를 해보았는데, 가상의 도구를 활용해서 실제적 문제를 해결할 수 있다는 점에 놀라웠습니다. 그리고 어느 한 곳을 수리한 이후, 미처 제가 생각하지 못한 문제가 또 발생해서 가상의 설계도를 보고 수리하는 과정을 계속 반복하였습니다.”

수업 설계에서의 고려 요소 측면에서는 크게 수업 활용을 위해 개발이 필요한 콘텐츠의 유형, 적절한 단계와 시간을 확인하였다. 그 중, 수업 활용을 위해 개발이 이루어져야 할 필요가 있는 콘텐츠의 유형에 대한 의견을 정리하면 다음 <표 8>과 같다.

개발이 필요한 증강현실 콘텐츠 유형에 대해서는 학습자와 콘텐츠 간의 상호작용을 통해 참여가 이루어지는 형태보다 협동형과 실습형이 개발될 필요가 있음을 인식하고 있었다. 예컨대, 공학교육 등에서 도구나 기구의 작동법이나 의학교육에서 인체의 구조를 해부하는 경우 등 주로 실습이 필요한 분야에서 반복적인 접근이 이루어질 수 있는 콘텐츠, 특정 현상에 대해 동료 학습자와 토론이나 논의, 협업 등을 통해 문제를 파악하고 이를 해결하는 형태의 콘텐츠가 이에 포함된다. 즉, 증강현실 기반 수업은 학습자 혼자 체험하며 학습을 하는 것보다는 실제로 다른 학습자와 협동을 하여 실습을 하는 콘텐츠 유형이 필요하다고 인식하고 있었다.

다음으로 증강현실의 교육적 활용에 있어 적절한 단계와 시간에 대한 의견은 다음 <표9>, <표 10>과 같다.

증강현실의 활용에 있어 적합한 단계는 수업 전-중-후 모두 필요하다고 인식하고 있었다. 특히, 수업 시간 내 실습이나 문제 해결 등에 있어서 활용하는 것이 적합하다고 응답한 교수자가 가장 많았다. 이에 대한 대표적인 의견은 다음과 같다.

“학생 수에 맞춰서 홀로렌즈와 같은 증강현실 기기를 마련하는 것은 현실적으로 어려울 것 같으니, 시간대별로 배운 내용을 바탕으로 학생들이 체험하는 시간을 스스로 가지면 좋겠습니다.”

교육적 활용에 있어서 적합한 단계로는 수업 시간 내 실습이나 문제 해결 등에 가장 적합한 것으로 나타났으며 수업 시간은 1차시 기준으로 50분 중 15분에서 20분 정도로 활용하는 것이 적합하다고 가장 많은 응답자가 의견을 제시하였다.

“1차시를 50분 수업으로 가정했을 때, 15분 정도가 적당할 것 같습니다. 너무 짧은 체험은 풍부한 체험이 어려울 것 같고, 반대로 30분 이상 체험하면 실제로 제가 전달하고자 하는 수업의 목표라든지 지식을 전달하기 어려울 것 같습니다.”

“15분~20분 체험이 좋을 것 같아요. 하지만 이는 콘텐츠의 성격이나 기기의 수에 따라 적합한 시간이 상이할 것 같아요. 예를 들어서 오늘 제가 체험한 콘텐츠는 뇌혈관이었는데, 콘텐츠 안에 있는 모든 활동을 하려면 50분 이상 걸릴 것 같습니다. 그래서 사전에 교수자가 미리 콘텐츠를 체험해보고, 학습자에게 꼭 필요한 부분만 부분적으로 선택하여 15분 정도 체험을 하고, 이후에는 강의식 강의 혹은 지식 위주의 전달 수업과 같은 전통적인 방식의 수업으로 구성되면 좋겠습니다.”