Journal of Korean Elementary Science Education (한국초등과학교육학회지:초등과학교육)

The Korean Elementary Science Education Society (한국초등과학교육학회)
권호 표지
DOI QR코드

DOI QR Code

Analysis of Elementary School Teachers' Experiences with Using the Unity Physics Engine to Develop Augmented Reality Science Educational Materials

초등학교 교사의 유니티 물리엔진을 활용한 증강현실 과학교육 자료개발 경험 분석

  • Received : 2024.03.19
  • Accepted : 2024.05.17
  • Published : 2024.07.31
Download PDF
⟨ Previous Next ⟩

Abstract

This study presents a step-by-step analysis of the experiences and discussions of five elementary school teachers while developing the Augmented Reality (AR) science educational materials, using the Unity Physics Engine. In the preparation phase to develop the AR materials, the teachers explored the features of the AR technology and decided to create AR materials for experiments related to magnetic fields in the magnetism unit, based on discussions about the unit selection. In addition, they complained about difficulties arising out of the lack of background knowledge about the C# programming language in the preparation phase. During the material development stage, there were difficulties in operating the unfamiliar interface and other functions of the software. However, this was overcome through knowledge sharing and collaborative communication among the teachers. The final materials developed were marker-type AR materials to perform experimental activities by changing the position of the magnet and the compass markers. Based on the developed materials, the teachers discussed their smooth utilization during the classroom activities.

본 연구는 초등학교 교사 5인이 유니티 물리엔진을 활용하여 AR 과학교육 자료를 개발하고 그 과정에서 겪을 수 있는 경험과 논의한 사항에 대하여 단계별로 정리한 것이다. 교사들은 AR 자료개발을 위한 준비 단계에서 AR 기술의 특징을 탐색하였으며, 단원 선정에 대한 논의를 바탕으로 자기 단원에 자기장 관련 실험을 AR 자료로 제작하기로 하였다. 또한 C# 프로그래밍 언어에 대한 배경지식 부족으로 인한 어려움을 준비 단계에서 호소하였다. 자료개발의 단계에서는 유니티 프로그램의 생소한 인터페이스와 기능 조작에 대한 어려움이 있었으나 이는 교사들의 지식 공유와 협력적 의사소통으로 극복하는 모습을 보였다. 최종 개발한 자료는 마커 유형의 AR 자료이며 자석과 나침반 마커의 위치를 변화시키면서 실험 활동을 수행하는 자료였다. 개발한 자료를 바탕으로 교사들은 수업 활동에서의 원활한 활용 방안에 대하여 논의하였다.

Keywords

References

  1. 김현경(2022). 스마트 기기를 활용한 과학 수업이 중학교 영재 학생의 인식 및 과학적 태도에 미치는 영향. 대한화학회지, 66(4), 323-332. https://doi.org/10.5012/JKCS.2022.66.4.323
  2. 나지연(2023). 초등 예비교사가 제작한 과학교육용 앱의 특징과 앱 제작 교육에 대한 초등교사의 생각. 초등과학교육, 42(1), 17-33.
  3. 나지연, 송진웅(2014). 테크놀로지 도입에 대한 과학교육학 연구동향의 분석 및 과학교사의 테크놀로지 활용 교수내용지식(TPCK)을 위한 시사점. 교사교육연구, 53(3), 511-524. https://doi.org/10.15812/TER.53.3.201409.511
  4. 나지연, 윤회정(2021). 증강현실을 활용한 국내.외 과학교육연구동향분석: 초등과학교육 연구를 위한 시사점을 중심으로. 초등과학교육, 40(1), 22-35.
  5. 문공주, 문지영, 김세미, 김성원(2016). 예비과학교사를 위한 프로그래밍 교육과정의 적용 및 예비과학교사의 프로그래밍 학습에 대한 인식 조사. 학습자중심교과교육연구, 16(10), 825-842.
  6. 변태진, 박정우(2024). HMD(Head Mounted Display) 관련 국내 문헌 연구. 새물리, 74(1), 69-83.
  7. 유영미, 조성환(2018). 증강현실(AR) 영상인식 기술을 적용한 디지털 교과서 디자인 기획: 중학교 과학1 디지털교과서 중심으로. 한국콘텐츠학회논문지, 18(6), 353-363. https://doi.org/10.5392/JKCA.2018.18.06.353
  8. 이경석(2019). 유니티 물리 엔진을 활용한 거미줄 그물망 연구. 현장과학교육, 13(3), 261-270. https://doi.org/10.15737/SSJ.13.3.201908.261
  9. 이세연, 이봉우(2019). 물리 탐구 지도 능력 신장을 위한 과학 교사 연수 프로그램 개발. 새물리, 69(4), 401-409.
  10. 이세연, 이봉우(2020). 고등학교 물리학 교과서 전자기 단원의 내용과 탐구의 비교 분석. 새물리, 70(5), 432-442.
  11. 이원준(2018). 4차 산업혁명의 논의와 경영 및 마케팅 관리의 변화. Korea Business Review, 22(1), 177-193.
  12. 이재인, 최종수(2011). 증강현실 기반의 초등과학교육 콘텐츠 제작. 한국콘텐츠학회논문지, 11(11), 514-520. https://doi.org/10.5392/JKCA.2011.11.11.514
  13. 이창윤, 박철규, 홍훈기(2019). 중등 과학교육에서 증강현실의 활용 및 발전방안 탐색. 학습자중심교과교육연구, 19(2), 265-292.
  14. 장진아, 나지연(2022). 증강현실 기반의 안내된 과학탐구 프로그램 개발에서 초등 예비교사들은 무엇에 중점을 두고, 어떤 어려움을 겪는가?. 초등과학교육, 41(4), 725-739.
  15. 장혜숙, 오원근(2009). 초.중.고 학생들의 자기장 및 자성체 관련 오개념 비교. 새물리, 58(6), 629-637.
  16. 채희인, 노석구(2023). 초등학교 교사의 2015 개정 과학과 검정교과서 선정 경험 분석. 초등과학교육, 42(1), 194-209.
  17. 하상우, 조헌국(2017). 초융합, 초연결, 초지능의 개념을 통해 살펴본 4차 산업혁명 시대의 물리교육. 새물리, 72(4), 319-328.
  18. 한송이, 임철일(2020). 국내 증강현실(AR) 기반 교육 연구 동향 분석: 2008년-2019년을 중심으로. 교육공학연구, 36(3), 505-528.
  19. 황혜정, 유선아(2024). 소프트웨어를 활용한 과학 교육의 국내 연구 동향 분석. 학습자중심교과교육연구, 24(2), 775-794.
  20. Azuma, R. T. (1997). A survey of augmented reality. Presence: Teleoperators and Virtual Environments, 6(4), 355-385. https://doi.org/10.1162/pres.1997.6.4.355
  21. Bressler, D. M., & Bodzin, A. M. (2013). A mixed methods assessment of students' flow experiences during a mobile reality science game. Journal of Computer Assisted Learning, 29(6), 505-517. https://doi.org/10.1111/jcal.12008
  22. Chiang, T. H. C., Yang, S. J. H., & Hwang, G. J. (2014). Students' online interactive patterns in augmented reality-based inquiry activities. Computers & Education, 78, 97-108. https://doi.org/10.1016/j.compedu.2014.05.006
  23. Diana, L., & Ling, H. (2013). Chemistry on the go: Review of chemistry apps on smartphones. Journal of Chemical Education, 90(3), 320-325.
  24. Liu, P., & Tsai, M. (2013). Using augmented-reality-based mobile learning material in EFL English composition: An exploratory case study. British Journal of Educational Technology, 44(1), E1-E4.
  25. Martin-Gutierrez, J., Mora, C. E., Anore-Diaz, B., & Gonzalez-Marrero, A. (2017). Virtual technologies trends in education. Eurasia Journal of Mathematics Science and Technology Education, 13(2), 469-486.
  26. Merriam, S. B. (2009). Qualitative research: A guide to design and implementation. San Francisco, CA: Jossey Bass.
  27. Nielsen, B. L., Brandt, H., & Swensen, H. (2016). Augmented reality in science education: Affordances for student learning. Nordic Studies in Science Education, 12(2), 157-174. https://doi.org/10.5617/nordina.2399
  28. Nieveen, N., & Folmer, E. (2010). Formative evaluation in educational design research. In T. Plomp, & N. Nieveen (Eds.), Educational design research (pp. 152-169). Enschede, The Netherlands: SLO - Netherlands Institute for Curriculum Development.
  29. Noortje, J., Miriam, K., & Ard, W. (2019) Technological and pedagogical support for pre-service teachers' lesson planning. Technology, Pedagogy and Education, 28(1), 115-128. https://doi.org/10.1080/1475939X.2019.1569554
  30. Owston, R. (2007). Contextual factors that sustain innovative pedagogical practice using technology: An international study. Journal of Educational Change, 8, 61-77. https://doi.org/10.1007/s10833-006-9006-6
  31. Saidin, N., Halim, N., & Yahaya, N. (2015) A review of research on augmented reality in education: Advantages and applications. International Education Studies, 8(13), 1-8.
  32. Schwab, K. (2017). The fourth industrial revolution. New York, NY: Crown Publishing Group.
  33. Sortiriou, S., & Bogner, F. X. (2008). Visualizing the invisible: Augmented reality as an innovative science education scheme. Advanced Science Letters, 1(1), 114-129. https://doi.org/10.1166/asl.2008.012
  34. Squire, K., & Klopfer, E. (2007). Augmented reality simulations on handheld computers. The Journal of the Learning Sciences, 16(3), 371-413. https://doi.org/10.1080/10508400701413435
  35. Volman, M. (2005). A variety of roles for a new type of teacher educational technology and the teaching profession. Teaching and Teacher Education, 21(1), 15-31. https://doi.org/10.1016/j.tate.2004.11.003
  36. Wellin, C. (2007). Narrative interviewing. Gerontology & Geriatrics Education, 28(1), 79-99. https://doi.org/10.1300/J021v28n01_06
  37. Yilmaz, O. (2021). Augmented reality in science education: An application in higher education. International Journal of Education, 9(3), 136-148.