The Effect of Science Class Using Smart Devices on the Perceptions and Scientific Attitude of Middle School Gifted Students

The purpose of this study is to investigate the effects of science classes using smart devices that combine augmented reality (AR) and virtual reality (VR) on the scientific attitude of middle school gifted students. In addition, it is intended to find out the perception of science classes using these smart devices. In addition to actual experiments, a science class program that allows students to experience science experiments virtually using AR and VR was applied to 15 middle school gifted students. Before and after the application of the program, the questionnaire is to investigate the interest in scientific classes, the attitude toward science exploration, and the professional interest in science, and the recognition of classes that combine AR and VR. In addition, through in-depth interviews, the perceptions of gifted students was accurately investigated. As a result of this study, the content of science classes and instructors showed high class satisfaction, but the smart devices and applications used during the science classes showed lower class satisfaction than others. As a result of comparing and analyzing the pre-post of gifted students, interest in science class, attitude toward science inquiry, and professional interest in science increased significantly among the sub-areas of the scientific attitude test. As a result of analyzing free responses and indepth interviews, gifted students responded with the advantage that classes using smart devices that combine AR and VR can be tested quickly and safely for a short time compared to actual experiments. On the other hand, they responded with low completeness of the application and dizziness when operating virtual reality. Based on this, implications for the development of applications and instructional programs using advanced technologies that can experience realistically limited scientific experiments such as experimental preparation, class time, and risk factors were obtained.

스마트 기기를 활용한 과학 수업이 중학교 영재 학생의 인식 및 과학적 태도에 미치는 영향

본 연구에서는 증강 현실(AR)과 가상 현실(VR)을 접목시킨 스마트 기기를 활용한 과학 수업이 중학교 영재 학생의 과학적 태도에 미치는 영향을 알아보는데 목적이 있다. 또한 이러한 스마트 기기를 활용한 과학 수업에 대한 인식을 알아보고자 한다. 실제 실험뿐 아니라 AR과 VR을 활용하여 과학 실험을 가상에서 체험할 수 있는 과학 수업 프로그램을 중학교 영재 학생 15명을 대상으로 적용하였다. 프로그램 적용 전후 영재 학생들의 수업 만족도, 과학적 태도 검사의 하위 영역 중에서 과학 수업에 대한 흥미, 과학 탐구에 대한 태도, 과학에 대한 직업적 관심 및 AR과 VR을 접목시킨 수업에 대한 인식을 조사하기 위하여 설문을 실시하였다. 또한 심층 면담을 통해 영재 학생들의 인식을 정밀하게 조사하였다. 연구 결과, 과학 수업 내용과 교수자에 대해서는 높은 수업 만족도를 보였지만 과학 수업 중 활용된 스마트 기기 및 애플리케이션에 대해서는 다른 것에 비해 낮은 수업 만족도를 보였다. 영재 학생들의 사전 사후를 비교 분석한 결과, 과학적 태도 검사의 하위 영역 중 과학 수업에 대한 흥미와 과학 탐구에 대한 태도, 과학에 대한 직업적 관심이 유의미하게 증가하였다. 자유 응답 및 심층 면담을 분석한 결과, 영재 학생들은 실제 실험에 비해 AR과 VR을 접목시킨 스마트 기기를 활용한 수업이 짧은 시간동안 빠르고 안전하게 실험할 수 있다는 점을 장점으로 응답하였다. 반면, 애플리케이션의 낮은 완성도와 가상현실 작동 시 어지러움을 단점으로 응답하였다. 이를 바탕으로 실험 준비와 수업 시간, 위험 요소 등 현실적으로 제한이 많은 과학 실험을 체험할 수 있는 애플리케이션 및 첨단 기술을 활용한 수업 프로그램의 개발에 대한 시사점을 얻었다.