A Study on Utilization of Humanoid for Students with Emotional Disorder in the Elementary School

March 2014, pp. 45-56

초등학교 정서장애 학생의 행동 개선을 위한 휴머노이드 활용 연구

1)

신용수^*․김동호^**

청주교육대학교 교육대학원 로봇교육전공^*, 청주교육대학교 컴퓨터교육과^**

요 약

초등학교 교육현장에서 최근 대두되고 있는 문제 가운데 과잉행동장애나 주의력 결핍 등 학생들의 심리・정 서적 장애에서 비롯된 다양한 문제들이 발생하고 있다. 본 논문에서는 특수학교나 특수학급이 아닌 초등학교 일 반학급에 속해 있는 아동들 가운데 심리ㆍ정서적인 장애나 그에 준하는 문제 해동을 보이는 아동들을 대상으로 휴머노이드 로봇 프로그램을 개발하여 아동들이 갖고 있는 장애와 문제 상황을 로봇과의 상호작용을 통해 돌아 보게 함으로써 자신의 문제를 스스로 극복할 수 있는 방안을 연구하였다.

본 연구의 결과, 연구 대상들의 변화된 모습으로는 주의력결핍성, 과잉ㆍ충동성 및 폭력적 성향, 반항적 행동 의 감소와 교사의 지시에 불복하거나 수업에 참여하지 않는 등의 품행 장애적 행동에 대한 감소를 보였다. 또한 로봇과의 상호작용을 통해 선택적 함묵증 아동의 사회성 향상에 도움이 된 것으로 검증되었다.

키워드 : 정서장애, 휴머노이드, 상호작용, 행동 개선

A Study on Utilization of Humanoid for Students with Emotional Disorder in the Elementary School

Youngsu Shin^*․Dongho Kim^**

Major in Robot Education, Graduate School of Education Cheongju University^*, Dep. of Computer Education, Cheongju National University of Education^**

ABSTRACT

Recently, the Department of Education has indicated that the biggest problem in elementary school is Attention Deficit/Hyperactivity Disorder(ADHD). This paper studied children who have psychological and emotional disorder in elementary school classes, not special but normal classes. This paper studied for children to overcome their disorder problems applying humanoid robot programs.

Attention deficit, impulsive and violative characteristic, deficient attitude disobeying to teacher’s instructions and not attending to the classes were decreased. co-activity of children and robot was approved to help children’s sociality.

Keywords : Emotional disorder, Humanoid, interaction, ADHD

교신저자 : 김동호(청주교육대학교 컴퓨터교육과) 논문투고 : 2014-01-17

논문심사 : 2014-01-18

심사완료 : 2014-03-18

1. 서론

“ADHD 어린이, 청소년 3년 새 23% 증가…” 뉴스 와 신문지상에서 쉽게 접할 수 있는 소식이다[18]. 이 기사에 따르면 2012년에 ADHD로 병원에 입원하거나 의료 진료를 받은 어린이와 청소년은 8만 8천여 명, 어린이와 청소년 우울증 환자 또한 같은 기간에 3만 2천여 명으로 크게 증가했다고 한다. 학교의 규모나 소재지에 따라 다른 양상을 보이기는 하나 연구자가 근무하는 학교나 그 밖의 학교현장에서 찾아 볼 수 있는 정서장애 학생들이 실제로 큰 증가추이를 보이 고 있다. 이러한 현실을 감안 할 때 학교 현장에서의 지도 대책이 필요한 것이다.

연구자가 근무하는 경기도 A시의 초등학교에는 이 러한 정서장애 판정 또는 그에 준하는 소견을 보이는 아동들이 전 학년에 걸쳐 상당수 재학하고 있다. 그러 나 특수교육 대상자로 지정되어 특수학급에 배치된 학생은 단 한명도 없고 모두 일반학급에서 공부하고 있는 실정이다. 이는 특수학급에 배치되는 학생들은 대부분 지체장애와 지적장애와 같이 보호자가 특수교 육의 필요성을 자각하는 경우라고 볼 수 있으나, 정서 장애의 경우에는 학생 내면의 심리적 상황에 따라 표 출되고 보호자가 자신의 자녀 문제를 장애로 인식하 기까지는 상당한 시일이 소요되기 때문이다.

연구자가 2012학년도에 담임으로 맡았던 아동의 경 우 부모의 동의하에 소아정신과에서 실시한 검사결과 언어영역에 대한 학습장애 판정을 받았음에도 불구하 고 보호자가 특수학급 배치에 동의하지 않아 일반 학 급으로 돌아간 사례가 있으며 다른 학교에서의 경우 보호자로부터 심한 항의와 민원을 받는 경우까지 발 생하고 있다.

산업, 의료, 군사, 가정 등 다양한 방향에서 사용되 고 있는 로봇은 현재의 우리 생활과 매우 밀접한 연 관을 지어가며 공존하고 있다. 특히 교육과학기술부 (2009)의 「유아교육 선진화 추진계획」[11]에 의거하 여 교사도우미 로봇을 이용한 로봇 기반 교육 R-Learning이 도입되어 이제는 로봇이 교육의 영역으 로까지 확대되고 있는 실정이다. 특히, 과학예술융합 교육(Science, Technology, Engineering, Art, Mathematics : STEAM)의 시작으로 인해 융합기술인

로봇기술을 기반으로 한 교육적 연구와 활용이 한층 가속화 되고 있다.

학교현장에서의 수업장면을 분석해 보면 학생과 교 사, 학생과 학생 사이의 상호작용이 교육과정이라는 매개를 통해 상호 교류가 되고 있는 것을 알 수 있다.

의사소통 또는 의견 교류는 비단 학교뿐만이 아니라 인간관계에 있어서 전달하고자 하는 내용을 의사소통 수단을 활용하여 전하는 상황에서 필수불가결한 과정 이 아닐 수 없다. 이러한 견지에서 로봇 기반 교육을 살펴보면 인간과 로봇의 상호작용(Human-Robot Interaction : HRI)이 얼마나 중요한 요소인지 가늠할 수 있다.

이러한 배경에서 본 논문은 초등학교 현장의 일반 학급 내에 배치된 정서장애 학생들에게 HRI를 구현 하여 정서장애 학생들이 갖고 있는 반사회적 문제 행 동을 개선할 수 있는 프로그램을 개발, 적용, 분석하 였다.

2. 이론적 배경 및 시사점

2.1 선행연구

Kahn(2011)과 Turkle(1984, 2003, 2007, 2011)은 HRI는 “로봇 공학, 예술, 교육학, 디자인, 철학, 심리 학, 교육학 등을 융합하는 대표적인 연구 분야이다.

인간과 로봇의 관계 연구에서 초점이 되는 것은 인간 이 로봇에게 형성하는 친밀성과 그것이 인간 심리와 발달에 미치는 영향”이라고 하였다[7, 17, 14, 15, 16].

또한 Kozima & Nakagawa(2007)의 자폐증 유아와 로봇의 상호작용을 조사한 3년간의 종단연구에서는 자폐증 유아의 상호작용 빈도가 높아짐에 따라 유아 들이 적극적으로 로봇과 접촉하고 보살피고자 하는 사회적 행동을 보였다고 보고하였다[9].

이밖에도 7∼15세 아동들을 대상으로 일본의 Sony

사에서 개발한 로봇 애완동물(Robotic Pets) Aibo와

살아있는 개를 아동들과 각각 놀게 한 후 인터뷰를

진행한 결과 60%이상의 아동들이 Abio가 정신적 특

징, 사회성, 도덕적 위치를 갖고 있다고 답하였고,

Abio도 살아있는 개처럼 상호작용함을 보여주었으며,

캐나다에서 이루어진 연구에서는 로봇 연구센터에 방

문 198명의 5∼16세까지의 아동을 대상으로 하여 진 행되었다. 아동들은 생물체와 닮지 않은, 꽤 자유롭게 움직이는(5관절) 팔로 블록 쌓기를 보여주는 로봇을 한 번 관찰하고 그것의 인지적, 정서적, 행동적인 속 성을 묻는 6개의 질문에 답하였다. 그 결과 과반수의 아동이 로봇에게 인지적, 정서적 행동적 특성을 부여 하는 경향이 있음을 보여주었다[1].아동과 홈 로봇의 심리적・교육적 상호작용 분석에 관한 연구에서 HRI 의 중요성과 아동의 불안감을 해소시키고 정서적, 교 육적 상호작용 도구로서 긍정적 의미가 있는 것으로 나타났다[3].

또한 교구로봇활용을 통한 행동문제 개선 효과를 분석한 연구에서는 연구대상이 교구로봇 활용 교육을 통해 수업태도가 좋아지고 집중력과 프로젝트 수행 능력이 향상되었으며 공격적 성향이 줄어들고 양보하 는 모습이 관찰되는 등 행동의 개선이 있었다고 하였 다[2].

2.2 선행연구의 시사점

인간과 로봇의 상호작용에 대한 연구에서는 매우 긍정적인 결과가 있었던 것으로 파악되었다. 일단, 로 봇이라는 존재 자체가 아동들에게 흥미와 호기심의 대상이고 로봇과의 상호작용 이후 로봇에 대한 아동 들의 인식이 마치 살아있는 생물체나 감정을 지닌 대 상으로 자각하는 효과를 거둘 수 있었던 것으로 파악 되었다.

더불어 로봇과의 교육적 상호작용을 통해 주의집중 력, 학업성취도, 자아 존중감, 수업참여도 등이 개선되 는 효과를 거두었고, 폭력성, 주의력 결핍, 공격성 등 이 감소하는 등 반사회적 성향이 줄어든 것으로 파악 되었다.

결론적으로, 인간과 로봇의 상호작용을 통하여 정 서장애 학생의 반사회적 문제 행동을 긍정적인 방향 으로 개선할 수 있는 여지가 있음을 시사 받을 수 있 었다.

3. 연구 방법

3.1 연구 대상 및 설계

3.1.1 연구 대상

정서적 장애 혹은 정서적 장애에 준하는 아동들의 실태를 조사하기 위하여 연구자가 근무하고 있는 초 등학교 3학년부터 6학년까지 63명을 대상으로 초등학 생용 정서ㆍ행동발달 특성검사(CPSQ)와 주의력결핍 과잉행동장애 평가척도(K-ARS)를 실시한 결과, 총 12명이 정서ㆍ행동 특성에 문제가 있는 것으로 나타 났다.

이들 가운데 CPSQ와 K-ARS에서 나타난 각각의 특성을 분석하여 본 연구에 대한 참여 동의를 구하는 서면 동의서를 제출한 4명을 선정하였고, 그 외에 2012년 6월에 부모동의하에 소아정신과의 정신상태 검사에서 학습장애, 경계선 지적장애 판정과 2차적 학 습장애 의심 진단을 받았으나 부모의 거부로 특수학 급에 배정받지 못한 채 현재 일반 학급에서 학습중인 아동 1명을 추가하여 다음의 <Table 1>과 같이 총 5 명의 대상을 선정하였다.

검사

도구 하위척도 C1 C2 C3 C4 C5

정서행동 발달검사 CPSQ, K-ARS

ㆍ내재화 문제 ○

ㆍ외현화 문제 1. ADHD 2. ODD 3. CD

○ ○ ○ ○

ㆍ인지적 문제 ○ ○ ○ ○

ㆍ오남용척도 ○ ○ ㆍ정신 신체화

문제 ○ ○

주의력결핍과잉행동

(K-ARS) ○ ○ ○ ○

선택적 함묵장애

평정척도(SMCL) ○

<Table 1> subject of study

위의 <Table 1>에 나타난 C5의 경우 “밥 먹었니?”

와 같은 간단한 질문에 머뭇거리며 대답을 하지 못하

거나 못들은 것 같은 반응을 보이고 주위의 다른 또

래가 대신 대답해 줄 때까지 기다리는 경우가 자주

관찰되었다. 자신의 꿈을 묻는 물음에는 대답하지 않

았으나 종이에 “로봇 박사”라는 말을 서툴게 적어 제 출한 점으로 로봇에 많은 관심과 흥미를 가지고 있음 을 파악할 수 있었다.

3.1.2 연구 설계

이 연구에서는 단일 집단 사전ㆍ사후 검사 설계를 연구 설계로 택하여 선별된 대상자에게 인간-로봇의 상호작용(HRI)을 할 수 있는 프로그램을 투입하여 변 화된 정도를 사후검사를 통해 검증을 실시하였다.

사전검사에서 밝혀진 장애유형별 공통적 요인을 찾 아 성찰적 HRI(Reflectional HRI)와 교수 학습적 HRI(Teaching and Learning HRI)를 통해 문제행동이 개선되도록 로봇의 동작과 TTS를 개발하였다. 전체 적인 연구의 개념은 다음 (Fig. 1)과 같다.

분노표출형

과잉행동형

선택적함묵증

주의력결핍

학습부진

Behavior Improvement Reflectional

HRI

Teaching and Learning

HRI HRI

(Fig. 1) Concept of this study

3.2 연구 도구

3.2.1 휴머노이드 프로그램 설계

본 연구에 사용한 로봇은 미니로봇사의 휴머노이드 형태의 로봇으로 MR-C3024FX컨트롤러가 탑재되어 있으며, 로봇전용 MRS-D2009SP 서보모터 16개로 구 성되어 있다. Robo BASIC을 이용하여 PC에서 쉽게 모션을 제어하고 개발 할 수 있으며 스크립트와 리모 컨으로도 제어가 가능하며 적외선, 블루투스, 지그비,

RC 통신을 지원하며 다음 (Fig. 2)와 같다.

또한 robo BASIC은 구조화된 형태를 갖고 있으며 BASIC과 매우 유사한 문법적 구조를 갖고 있어 프로 그래밍 언어에 대한 전문적 지식이나 경험이 비교적 적은 초등학교 현장의 교사들이 비교적 쉽게 접근할 수 있는 장점이 있다.

325㎜

180㎜

(Fig. 2) Metal-fighter of Minirobot Corp.

프로그램의 시작부분에 변수선언, 모터방향 설정, 모터 동시제어 설정, 모터 사용 설정, 초기 자세 설정, 리모트 설정 등과 같은 초기 준비 작업을 거쳐 각각의 동작과 TTS를 연결하기 위하여 GOSUB- RETURN 의 구조를 활용한 주-부프로그램의 형태로 아래의 (Fig. 3)과 같이 설계하였다.

(Fig. 3) Structure of program

3.2.2 측정도구

본 연구에서는 CPSQ와 K-ARS를 실시하여 1차적 으로 대상을 선정하여 그 가운데 보호자의 동의를 구 한 12명의 아동을 대상으로 담임교사에 의한 CPSQ와 K-ARS를 재 실시하여 최종 4명을 선정하였고, 로봇 에 대한 큰 관심과 흥미를 보이고 있으나 선택적 함 묵증 증상을 갖고 있으며 경계성 지적장애(2012년 소 아정신과 진단)를 갖고 있는 아동 1명을 추가하여 선 정하였다.

선정된 5명의 아동들 가운데 선택적 함묵증을 제외 한 4명의 아동에 대해서는 CPSQ, K-ARS검사 이외 에도 담임의 정의적 기술 내용, 반사회적 행동 빈도 측정[3] 결과를 실험 사전 데이터로 삼았다. 아동의 정서ㆍ행동 문제 자기 보고형 평정척도(ADD-H)의 경우에는 대상 아동이 자신의 상황, 즉 행동 항목들에 대한 척도를 객관적으로 평가할 수 있다는 보장과 각 항목들에 대한 올바른 이해를 했다는 보장이 없으므 로 신뢰성이 확보되기 어렵다고 판단하여 배제하였다 [8, 9]. 또한 추가 선정한 1명에 대해서는 Christiansen 의 교사 관찰 검목표와 DSM-IV의 선택적 함묵증 진 단 기준을 평가도구로 이용하였다[5].

ADHD유형의 검사는 교육부에서 실시하는 학생 정 서ㆍ행동 발달 선별검사 및 관리 매뉴얼에 나타난 검 사도구로서 소아ㆍ청소년기 정신건강검진 체계 개발 연구에 의해 서울대학교 산학협력단 소아ㆍ청소년분 과와 보건복지부에서 공동으로 실시한 정책연구보고 를 근간으로 하고 있다[12, 8, 4, 5].

3.3. 연구 절차

3.3.1 대상 분석

연구대상으로 선정된 아동들의 사전검사 결과 및 담임교사의 상담과 인터뷰를 통한 기록을 종합하여 분석하였다. 먼저 Case1의 아동은 자신의 욕구가 충 족되지 않거나, 주위의 제재가 가해지면 심한 폭력적 성향을 보이며 기물을 파손하거나 대상을 가리지 않 고 심한 욕설을 퍼붓거나 울부짖는 행동을 보이며, 매 우 심한 비강 출혈과 먹은 것을 토해내는 반추행동을

보였다. 지역 교육지원청의 상담순회교사 제도로 10개 월간 상담치료 및 미술치료를 받았으며, 가족치유센터 와 연계하여 상담치료를 권유하였으나 단 1회도 받지 않았다.

컴퓨터 게임과 스마트폰 중독 성향이 매우 강하여 컴퓨터 실습실 잠금장치를 부수고 들어가서 게임을 하거나 담임교사용 컴퓨터를 무단으로 사용하기도 하 며, 수업시간에도 스마트폰으로 게임을 하는 등 수업 을 방해하는 일이 자주 발생하였다. 담임교사가 제지 를 할 경우 심한 욕설과 함께 난동을 일으켜 수업을 진행하기 어려운 사례이며 다음의 <Table 2>와 같다.

<Table 2> Analysis of Case 1

<Table 3> Analysis of Case 2

Case 2의 아동 역시 <Table 3>과 같이 심한 폭력

성을 보이며 자신의 분노를 주체하지 못하고 대상의

가림 없이 발길질과 주먹질을 일삼고 담임교사에게

조차 신체적 위해를 가할 만큼 거친 행동을 보이는 사례이다. 급식시간 줄서기와 같은 간단한 기다림도 견디지 못하고 난동을 부리며 교사의 제재에 흥분하 며 폭력적 행동을 보였다. 심한 경우 무단으로 학교를 이탈하여 집으로 돌아가거나 학교 밖을 배회하며 마 구 소리를 지르는 경우가 관찰되었다.

Case 3의 아동은 CPSQ검사 결과와 담임교사의 관 찰 결과를 토대로 학부모에게 심층검사를 권유하였으 나 학부모가 거부한 사례로 Case 1, 2와 비슷한 양상 을 보이고 있으며, 학급내의 모둠활동을 방해하는 행 동이 자주 관찰되는 아동이다.

급우들과 대화를 진행하다가도 자신의 관심사가 다 른 곳으로 이동하면 다른 사람의 이야기를 마저 듣지 않고 자리를 이탈하거나, 갑자기 밀치고 당기는 행동 등이 관찰되고, 급우들의 사소한 장난에도 끝까지 따 라가서 앙갚음하는 폭력성도 발견되었으며 구체적 분 석 내용은 아래의 <Table 4>와 같다.

<Table 4> Analysis of Case 3

Case 4의 아동은 <Table 5>에서 보이는 바와 같이 현재 연구자의 학급에 있는 아동으로서 한글 발음이 매우 부정확하여 한 가지 물음에 대한 대답을 듣기 위해서는 재차 물어야 대답을 들을 수 있고, 끊임없이 손발을 움직이며 연필, 지우개와 같은 학용품을 이용 하여 책상이나 필통을 두드려서 소리를 내거나 교실 바닥으로 떨어뜨리는 행동이 자주 관찰되었다.

글씨체가 매우 어지럽고 필기를 무척 싫어하여 자 신의 옷을 잡아당기며 짜증 섞인 끙끙거리는 소리를 내거나 본인이나 급우의 책과 공책에 낙서를 하여 말 썽의 원인을 제공하기도 하고, 주의를 주면 5분을 채

넘기지 못하고 반복적인 움직임을 보였다.

충동적으로 벌떡 벌떡 일어나거나 갑자기 뒤돌아 움직이는 등의 행동으로 다른 사람과 부딪히는 일이 자주 발생하여 주의를 받으나 그때뿐이고 지속되거나 행동의 변화가 나타나지 않았다.

<Table 5> Analysis of Case 4

<Table 6> Analysis of Case 5

<Table 6>에 나타난 Case 5의 아동은 또래들과의

대화는 어느 정도 있었으나 담임교사와의 대화나 수

업에서의 질문에 대한 대답은 전혀 나타나지 않았고,

일상적인 물음이나 소리 내어 책 읽기 등과 같은 대

화나 여러 사람 앞에서 이야기하는 상황에서는 아무

런 소리도 내지 않거나 몹시 불편한 듯 눈을 깜빡거

리는 행동을 보였다. 서툴게 글씨는 쓸 줄 알지만 쓰

기 싫어하며 손이나 옷을 잡아당기는 등 비언어적인

의사소통을 하려는 시도가 관찰되었고 소아정신과에

서 경계성 지적장애 판정을 받았다.

지속적인 독서활동을 권장하여 독서 장면을 관찰한 결과 만화책을 주로 보며 Fig.위주의 책 읽기가 주를 이루었고 우습게 그려진 장면을 보며 재미있다는 비 언어적 표현을 할 뿐 사고의 과정이 극히 적었으며 자신의 생각을 표현하지 못했다.

수업시간에는 앞의 Case 1∼4의 경우와는 달리 매 우 차분하게 앉아서 교사의 수업을 집중하는 듯이 보 였으나 질문에는 아무런 대답을 하지 않았고, 학습 형 성평가에서는 수업 내용을 거의 이해하지 못한 것으 로 나타났다.

3.3.2 프로그램의 개발

Case 1∼5의 아동들을 대상으로 크게 ADHD유형 과 선택적 함묵증 유형으로 분류하여 ADHD유형의 경우에는 공통적으로 나타나는 외현화 문제 가운데 공격성과 반사회적 행동에 대한 Reflectional HRI를 구현하고, 선택적 함묵증의 사례는 작문과 독서활동의 기회를 확대시키고 많은 질문을 유발하는 Teaching and learning HRI를 구현하였다.

유형별 각 7차시 분량의 로봇 동작과 TTS를 작성 하여 프로그램을 설계하였으며, 각 유형별 소개 단계 에서는 연구자가 직접 로봇의 하드웨어적인 부분과 로봇의 움직임에 대한 소개 및 시연을 통해 아동의 관심과 흥미를 고취시킬 수 있도록 구성하였다.

도입부분에서는 로봇과 친해지는 시간으로 로봇과 의 유대감과 라포를 형성할 수 있도록 구성하였다. 아 동이 직접적으로 로봇에 접촉하는 기회이자 TTS를 통해 로봇이 처음으로 아동의 이름을 불러지는 시간 이라는 점에서 아동들에게 뜻 깊은 시간이 될 수 있 도록 설계하였다.

개별화 단계에서는 대상 아동이 지니고 있는 문제 점, 즉 ADHD의 경우 과잉 행동 및 산만함, 폭력성과 같은 반사회적 행동들과 선택적 함묵증에서 나타나는 소심함과 함묵 증상에 대해 로봇이 직접적으로 보여 주며 아동에게 TTS를 통해 도움을 요청하도록 설계 하였다.

이 과정에서 아동들은 로봇에게 자기 자신과 같은 문제가 있음을 자각하고 로봇에게 더 큰 관심과 애정

을 갖고 상호 작용을 할 수 있는 계기가 되도록 구성 하였다. 또한 직접적인 반사회적 행동을 로봇이 직접 보여줌으로서 적극적인 상호작용이 발생할 수 있도록 접근하였다.

정리 및 심화단계에서는 개별화 단계의 상호작용을 토대로 자신의 반사회적 행동에 대한 재발방지와 바 른 행동으로의 교정이 일어날 수 있는 다짐과 확인적 인 활동이 될 수 있도록 구성하였으며, 선택적 함묵증 에 수반되는 소심함과 지나친 수줍음 등을 다양한 움 직임 놀이학습을 통해 해소할 수 있는 기회를 확대시 킬 수 있도록 구성하였다.

각 유형의 단계별 차시 구성 목표와 평가 방법은 다음의 <Table 7>과 같다.

<Table 7> Goal and evaluation method

3.3.3 대상의 적용

ADHD유형은 <Table 8>과 같이 전체적으로 TTS

보다는 로봇의 동작에 초점을 두고 개발하였으며, 선택

적 함묵증은 <Table 9>에서처럼 아동의 대답을 유도 하기 위해 보다 많은 TTS의 개발에 초점을 두었다.

<Table 8> Program of types of ADHD

<Table 9> Program of types of selective mutism

4. 연구 결과

4.1 연구 결과의 분석

각 유형의 단계별 차시가 끝날 때 마다 <Table

10>과 같이 차시별 목표에 대한 평가방법에 따라 관 찰, 인터뷰, 기록 등의 방법으로 아동의 반응과 변화 를 기록하였다.

<Table 10> Results of application of programs

각 차시별로 설정된 목표에 대한 정의적 평가 기술

을 살펴보면 아동들의 행동변화가 각 차시가 진행될

수록 긍정적으로 나타나는 것을 알 수 있었다. 로봇에

게 “얘”라는 표현이 나타난 점이나 “아프다.”라는 표

현이 나타나는 점으로 보아 로봇을 하나의 개체 또는

자신의 문제점과 동일한 문제를 지닌 또 다른 자아의

개념으로 접근하는 경향도 관찰되었다. 다만, 선택적

함묵증의 경우 어휘력의 부족과 언어적 미숙으로 인

하여 정확한 대답은 하지 못했으나 로봇에게 무엇인

가 대답을 한다는 점에서 큰 개선점이 관찰되었다고

판단된다. 또한 로봇에게 본인의 자발적 의사에 따라

Fig.을 그려 주고 싶다는 표현과 함께 공들여 Fig.을 그리는 행위에서 큰 개선이 있었음을 알 수 있었다.

다음 (Fig. 4∼7)은 각 차시별 아동들의 활동과 활 동에 따른 기록물이고, (Fig. 8)은 연구대상들 가운데 ADHD유형에 투입된 4차시에 해당하는 로봇의 동작 이다. 이 동작은 ADHD유형의 반사회적 행동 가운데 무례한 행동을 로봇이 직접적으로 보여줌으로 인해 연구 대상이 평소에 하던 무례한 행동을 자기 스스로 자신의 행동을 돌아보는 계기가 되고, 화를 내는 동작 을 통해 자신이 로봇을 달래는 직접적인 상호작용을 촉발할 수 있도록 구현한 내용이다.

이 차시를 마치고 작성한 로봇일지에서는 화가 난 로봇을 자신이 달래서 ‘로봇이 침착해졌다. 착해졌다.’

는 등의 반응이 (Fig. 9)와 같이 나타났다.

(Fig. 4) Friendship with robot (Fig. 5) Dancing with robot

(Fig. 6) Drawing with robot (Fig. 7) Greeting with robot

(Fig. 8) Impulsive action of robot

(Fig. 9) Diary on Robot

4.2 사전ㆍ사후 비교

Case 1∼4까지의 연구 대상 아동은 ADHD유형의 아동으로서, 상당히 심한 폭력적ㆍ반항적 행동을 보이 던 아동들이었다. CPSQ의 전체적인 변화 정도를 살 펴보면 다음의 (Fig. 10)과 같이 주의력결핍과잉행동 장애와 반항적 행동장애에 대한 감소가 가장 크다고 할 수 있다.

(Fig. 10) Comparison of before and after of CPSQ

또한 (Fig. 11)과 같이 주의력결핍 또는 과잉ㆍ충동 성 장애를 갖고 있는 아동들이 로봇과의 상호작용을 통해 주의력결핍 및 과잉ㆍ충동성 경향이 감소한 것 으로 분석되었다. 특히 과잉ㆍ충동성 경향이 큰 폭으 로 감소한 결과를 얻을 수 있었다.

이는 로봇과의 상호작용을 통해 로봇이 보여주는

버릇없고 무례한 행동들을 통해 자신의 모습을 반성

하는 성찰적 상호작용이 있었음을 알 수 있게 해주는

결과라고 판단된다.

(Fig. 11) Comparison of before and after of K-ARS

(Fig. 12) Comparison of before and after of frequency of problematic action

(Fig. 13) Comparison of before and after of selective mutism

아울러, (Fig. 12)와 같이 프로그램을 마친 후 학교 생활에 있어서 고함과 장난을 비롯한 수업시간 중 다 른 짓을 하거나 수업에 참여하지 않는 등의 부적절한 신체활동에 대한 감소가 나타났고 교사의 지시에 불

복, 수업불참, 과제 미 이행과 같은 항목의 감소가 눈 에 띄는 변화로 관찰되었다.

선택적 함묵증의 경우에는 증상의 정도를 측정하기 위한 도구가 아닌 판별과 특성을 파악하기 위한 도구 와 선택적 함묵증의 진단기준 도구를 사용하였으므로 프로그램 투입 전과 후의 특성적 비교를 통해 (Fig.

13)과 같이 변화정도를 분석하였다.

Case 5의 가장 큰 변화로는 학교에서도 일정부분 말을 시작했다는 점, 집단 활동과 같은 모둠형태의 협 동학습에서 간단하게나마 참여하게 되었다는 점, 다른 학생들의 소란에 때때로 동참한다는 점, 간단한 단답 식 문항을 읽고 정답은 맞추지 못하지만 친구들 앞에 서 대답할 수 있다는 점 등이다.

더불어 점심 급식시간에 담임교사에게 앉을 자리를 묻거나 간단한 질문을 먼저 하는 등의 변화된 모습이 관찰되었고, 연구자와의 활동 중에 로봇 경주를 통해 밝게 웃고 즐거워하는 모습이 관찰되었다.

또한 로봇에게 Fig. 그려주기나 편지, 책읽기 등을 통해 무엇인가를 베풀어주려는 심리적 변화를 보여주 었고, 책이 아닌 자신이 알고 있는 이야기를 해 주려 는 노력이 관찰되었다.

5. 결론

본 연구는 과잉행동, 주의력결핍, 반사회적 행동, 품 행 등에 문제를 가지고 있는 아동들을 대상으로 휴머 노이드를 활용한 프로그램을 통해 그들의 문제 행동 을 개선하고자 하였다. 본 연구는 경기도 A시의 초등 학교에 재학하고 있는 아동들 중에서 정서ㆍ행동적으 로 문제가 있는 12명을 선발하여 참가를 희망한 5명 을 최종 연구대상으로 하여 프로그램을 실시하였으며, 연구 대상 중에는 정서ㆍ행동장애의 대표적인 증상인 과잉행동ㆍ주의력결핍(ADHD) 장애를 비롯하여 선택 적 함묵증을 보이는 아동이 포함되어 있었다. 이 아동 들을 대상으로 과잉행동ㆍ주의력결핍 유형, 선택적 함 묵증 유형으로 분류하여 각각 7차시에 해당하는 휴머 노이드 프로그램을 개발하여 적용하였다.

본 연구의 효과를 유형별로 나누어 살펴보면 다음 과 같다.

ADHD유형의 경우 휴머노이드 프로그램을 활용하

여 주의력결핍, 과잉ㆍ충동성 성향이 감소되었다. 특 히 상대가 누구든지 가리지 않고 덤비며, 부수고, 대 들던 폭력적 성향과 같은 반항적 행동이 크게 감소되 었다.

아울러 교사의 지시에 불복하고 수업에 참여하지 않고 다른 행동을 하는 등의 품행 장애에 대한 감소 로 연구 대상자의 심리ㆍ정서적인 변화와 학급내의 또래 집단 학습에 방해요소가 줄어들었다.

선택적 함묵증의 경우에는 담임교사에게 간단한 질 문을 하기 시작했고 수업시간에 급우들 앞에서 간단 한 지문을 소리 내어 읽거나 대답을 하기 시작했다.

또한 또래집단 내에서 공식적, 비공식적으로 함께 참 여하여 놀이와 학습을 시작했다는 점과 타인과의 접 촉을 시도하기 시작했다는 점에서 효과를 거두었다고 사료된다.

이 연구를 통해 휴머노이드를 활용한 교육적 효과 를 살펴보면

첫째, 로봇은 이미 그 자체만으로도 우수한 교육적 소재라는 점이다. 로봇 특히, 인간과 닮은 휴머노이드 형의 로봇은 아이들에게 있어서 심리적으로 동경의 대 상이고 그러한 로봇과의 상호작용은 아동들에게 있어 서 자신이 특별한 존재임을 새삼 부각시켜주는 중요한 요소가 된다. 본 연구의 Case 5의 경우에 로봇이 자신 에게 비밀 이야기를 해 주어서 매우 기쁘다는 인터뷰 결과를 보면 로봇이 아동에게 보여주는 반응을 아동은 매우 깊고 크게 받아들이고 있음을 알 수 있다.

둘째, 아동들이 쉽고 재미있게 다가갈 수 있다. 로 봇에 대한 흥미와 관심은 아동들에게 자연스럽고 강 한 동기유발을 불러일으킨다. 아무리 훌륭한 스승이라 하더라도 배우려는 동기가 없는 대상에게는 마음의 문을 여는데 많은 노력과 시간이 필요할 것이다. 그러 나 로봇은 아동의 내면 깊숙한 곳에 자리 잡고 있는 훌륭한 동기 요소를 촉발하는 매개의 역할이 된다.

셋째, 인지적, 심리적 접근이 가능하다. TTS를 활 용하여 로봇이 아동의 이름을 부르거나 특정한 행위 를 요구하거나 부탁할 경우 아동들의 인식 정도는 교 사나 부모의 요구나 부탁보다 더욱 중요한 요소로 작 용한다고 판단된다. 본 연구의 Case2의 경우 교사의 몸에 상처를 입혔을 정도로 자신의 분을 주체하지 못 하였으나, 자신과 동일한 문제를 갖고 있는 로봇이 자

신의 문제를 고백하고 도움을 요청하는 과정에서 아 동이 자신을 돌아봄으로써 행동의 개선을 시도했다는 점에 큰 효과가 있는 것을 알 수 있다.

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[19] http://www.minirobot.co.kr/

저 자 소 개

김 동 호

1999 서울대학교 전산학과 (이학박사)

1990∼현재 청주교육대학교 교수 관심분야: 컴퓨터교육, 로봇교육 e-mail: [email protected]

신 용 수

2014 청주교육대학교 교육대학원 졸업(초등교육 석사) 2014∼현재 안성시 보체초등학교

근무 관심분야: 컴퓨터교육,

로봇활용교육

e-mail: [email protected]