Development and Effects of Virtual Geological Field Trip Program using 360° 3D Panorama Technique
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(2) 194. 김희수. 대로 야외실습을 수행해야 실제적인 자연의 지질학 적 상황을 보다 깊이 있게 이해하면서 종합적인 지 질학 수행 능력이 키워질 것이다. 과학교사가 학교 안에서 이루이지는 지질교육의 부족한 부분을 보완 하기 위해 야외지질답사를 하려고 해도 어느 지역 에 어떤 암석과 지질구조가 보이는지 잘 모르는 경 우가 많다(Woo et al., 1993). 이런 점을 보완해나기 기 위해 그 동안 국내 여러 지역별로 여러 지질학습 장 개발을 수행하여왔다(Woo et al, 1994; Ahn, 2001; Park, 2001; Lee, 2005; Yu, 2008). 이와 같이 지역에 따라 부분적으로 지질학습장이 개발되어 있어도 시 간과 비용 그리고 안전성 등의 문제 때문에 야외지 질학습은 소홀하게 다루어지고 있는 것이 현실이다 (Kim and Lee, 2011). 이러한 사항은 외국의 경우도 비슷한 바, Allison 과 Cuffey(2012)에 따르면 거리 와 시간, 비용, 안전성, 준비물 준비하기, 활동의 어 려움 등의 요인 때문으로 보고하기도 하였다. 이를 극복할 수 있는 하나의 방안이 최근의 컴퓨 터와 인터넷 속도의 향상에 따른 3차원 파노라마 가 상 지질학습(VFT: Vitual Field Trip)이다(Spicer and Stratford, 2001; Onur, 2011; Heo and Lee, 2013; Kim, 2014). 3차원 파노라마를 적용한 VFT는 최소의 비 용과 간단한 기술로 많은 가상 야외지질답사 코스 를 쉽게 제작이 가능하고, 학습자 입장에서는 마치 야외지질답사 현장에 직접 가있는 것과 유사한 경 험을 할 수 있다. 특히 VFT에 Stereo 기법까지 추가 하면 스마트폰으로 3차원 공간상에서 거리감까지 느낄 수 있고 학습자들에게는 흥미와 몰입감을 줄 수 있다(Hurst, 1998; Weili and Tom, 2002; Shane et al., 2012).. 이에 본 연구에서는 화성암, 퇴적암, 변성암 등 초·중등학교의 지질학 분야의 야외실습 자료가 비교 적 풍부하게 나타나고 공주보, 곰나루, 연미산, 공주 산성공원, 구석기 박물관, 산림박물관 등 관광지로 도 유명한 공주지역(Woo et al., 1994)을 중심으로 3 차원 가상 지질답사 자료를 개발·적용하여 그 효과 를 알아보려고 한다. 궁극적으로는 개발된 3차원 가 상지질학습 자료를 인터넷상에 무료로 제공하여 누 구든지 언제 어디서든지 신나는 지질학 학습을 하 는데 기여하고자 한다.. Ⅱ. 연구 방법 1. VFT 개발지역 및 교육과정 분석 1) VFT 개발지역 본 연구에서 VFT로 개발한 지역은 Fig. 1과 같이 공주시 지역의 금강을 따라 동쪽부터 산림박물관, 청벽, 구석기박물관, 공주산성, 곰나루, 연미산, 부엉 산 그리고 공주보 등 7개 코스이다. 공주지역은 주 로 선캠브리아기의 변성암류와 이를 관입한 안산암 및 반암류 등으로 구성되어있다(Woo et al., 1994). 변성암류는 호상편마암과 운모편암으로 구분되며 규암과 대리암이 소규모로 나타나기도 한다. 화강암 류는 주로 흑운모 화강암과 편마상화강암이며 홍색 장석화강암도 분포한다. 이러한 암석들을 피복한 백 악기의 퇴적암류는 대부분 적색을 띠는 쇄설성 퇴 적암으로서 셰일, 사암, 역암 등이 상호 호층을 이루 고 있다. 안산암질 암석은 암록색으로 퇴적암류를 관입하였다.. Fig. 1. VFT area.
(3) 360° 3D 파노라마 기술을 적용한 VFT 개발 및 효과. 반암류는 암맥군을 이루며 대규모로 나타나기도 한다. 이와 같은 공주 지역을 7개(산림박물관, 청벽, 구석기 박물관, 공주산성, 곰나루, 연미산, 공주보 와 곰나루)로 나누어 현장 답사하였다. 7개 답사지 역을 선정할 때, 공주지역 주요 관광지와 비교적 아름다운 지형을 보이는 곳을 적극적으로 포함시 켜 자연에 대한 심미안뿐만 아니라 융합교육에도 도움이 되도록 계획하였다.. 195. 2) 교육과정과의 관련성 2009 개정 과학과 교육과정(Ministry of Education, Science and Technology, 2011)을 근거로 하여 개발 된 중학교 과학교과서(Lee et al., 2014)에 제시된 중 학교 지질학 관련 내용과 공주지역에서 보여줄 수 있는 지질학과 관련된 내용은 Table 1과 같다. 본 연구는 2013년 5월부터 10월까지 방학기간을 제외하고 22주간 실시한 환경 관련 체험학습, 환 경소양 측정, 과학적 태도 측정으로 이루어졌다.. Table 1. Geology-related main contents of Gongju area for middle school science Unit. chapter. contents grain size of igneous rocks mineral size forming igneous rocks. Forestry Museum side: Rhyolite. colors of igneous rocks. kinds of igneous rocks. Matter and Its Changes of the Earth Crust. rock. classification of igneous rocks. observation of sedimentary rocks kinds of sedimentary rocks classification of sedimentary rocks observation of metamorphic rocks kinds of metamorphic rocks utilization of rocks changing the Earth’s surface. VFT area Forestry Museum and Institute: rhyolite Forestry Museum’s rock tunnel : many rocks Paleolithic Museum: porphyry. weathering Flattening the Earth’s surface soil. Forestry Museum side hiking trail:Rhyolite Forestry Museum’s rock tunnel : many rocks Chungbyuk’s peak: andesite Paleolithic Museum’s entrance: porphyry Yunmi mountain; andesite Gomnaru rock wall: basalt Sansung park’s manharu: rhyolite Forestry Museum and Institute: volcanic rocks Forestry Museum’s rock tunnel : many rocks Yunmi mountain; andesite Gomnaru rock wall: basalt Forestry Museum’s rock tunnel : many rocks Gomnaru rock wall: basalt Gongjubo-bridge lower side : various igneous Buung mountain: conglomerate Yunmi mountain entrance; psephite Sansung park Gmsuru upper: conglomerate Sansung park’s east gate: sandstone Buung mountain’s river side: sedimentary rocks Buung mountain’s road side: sandstone Yunmi mountain entrance; psephite Sansung park’s east gate: sandstone Chungbyuk’s bridge lower side: quartzite and marble Gomnaru ungjindong: gneiss Sansung park’s silkworm eggs refrigerator: quartzite Gomnaru ungjindong: gneiss Chungbyuk’s bridge lower side: quartzite and marble Paleolithic Museum: stone ax) Sansung park: tombstone, rampart Yunmi mountain entrance: rock art Gomnaru: top and art Sansung park entrance: phytogenic weathering Sansung park’s imryugak side: physical weathering Yunmi mountain: weathering by moss Gold river: curved river, sedimentary island Sansung park’s imryugak side: physical weathering.
(4) 196. 김희수. 2. 360。VFT 개발 1) 사이버 지질답사 모형 선정 본 연구에서 활용할 VFT 개발모형은 Martin et al.(1997)의 모형과 Orion과 Hofstein(1994) 모형 그리 고 Lee(2005)가 제시한 야외지질답사 단계 등을 참 고하여 정리한 Fig. 2와 같은 Kim(2014)의 사이버 지 질답사 3단계 틀을 활용하였다. 준비학습 단계에서 는 학습자가 VFT 학습을 하기 전에 미리 알아두어 야 사전지식과 탐구방법 등을 화면 하단 영역에 파 일로 제공하였다. 사이버 지질답사 단계에서는 실제 로 가상 지질답사를 하는 단계로서 답사 지역의 심 미적인 측면을 고려하여 가능하면 아름답게 구성했 으며, 역사적 유적지 등이 있는 곳은 그에 대한 설 명을 들을 수 있도록 구성하여 융합교육이 이루어 질 수 있도록 하였다. 정리 단계에서는 가상 지질답 사 결과를 정리하는 단계이다. 이 단계에서는 학생 탐구활동지를 파일로 제공하여 학습자들이 탐구결 과를 체계적으로 정리할 수 있도록 하였다.. Pre-Learning - VFT Learning - Arrange Learning Fig. 2. Leaning procedure of VFT. 2) 촬영 360° VFT은 크게 두 가지 방법 정도로 제작할 수 있다. 즉 일반 스마트폰 카메라나 디지털 카메라를 활용한 원통형 파노라마(cylinderical panorama)와 광 각 또는 어안렌즈를 활용한 구형 파노라마(spherical panorama)이다. 본 연구에서는 천정(zenith)과 바닥 (nadir)까지 모두 한 장의 사진으로 얻을 수 있는 360°×180° 3D panorama를 제작하였다(Kim, 2014). 이러한 구형 파노라마는 관찰자가 서있는 곳에서 볼 수 있는 모든 방향을 한 장의 사진으로 얻을 수 있기 때문에 보다 자연스러운 3차원 관찰 상황을 구 현할 수 있다. 이를 위한 촬영장면은 Fig. 3과 같다.. Fig. 3. Shooting spherical panorama. 좋은 촬영 결과를 얻기 위해서는 먼저 튼튼한 삼 각대를 안정하게 잘 세우고 삼각대 위에 볼헤드를 연결한다. 볼헤드는 카메라나 로테이터 방향을 빠르 고 쉽게 돌리거나 수평을 빠르게 맞출 때 유용하다. 볼헤드 위에는 로테이터가 연결되어있다. 로테이터 는 촬영의 중심점(no parallax point)을 정확히 맞추 어 카메라를 쉽게 회전시킬 수 있도록 제작된 도구 이다. 로테이터 위에는 카메라(Nikon D700)가 연결 되어있다. 이때 카메라는 세로 방향으로 연결한다. 그래야 상-하의 넓은 범위가 사각에 들어오기 때문 이다. 본 연구에서 8mm 어안렌즈가 장착된 카메라 를 활용하여 어떤 한 지점에서 동, 서, 남, 북, 하늘, 바닥 방향을 서로서로 겹치게 하여 6장 촬영하였다. 촬영시 셔터를 누를 때, 카메라 흔들림을 방지하기 위해 무선릴리즈 송신기와 수신기를 활용하였다. 촬 영조건은 수동 모드에서 ISO 200, 조리개 11, 초점 거리 1m, 영상형식 Raw, 화이트발란스는 태양 기준 으로 설정한 다음, 적정노출을 주어 촬영을 하였다. 촬영지역은 앞서 설명한 바와 같이 공주 7개 지역이 며, 촬영 포인트 수는 79곳이다.. 3) 촬영결과의 처리 본 연구에서는 공주시 부근 7개 지역 79 포인트 촬영결과를 360° VFT로 제작하기 위해 다음과 같은 전처리, 연결하기 그리고 편집하기 과정을 수행하였 다(Kim, 2014). ① 전처리 전처리는 관찰지점별로 촬영한 결과가 노출, 화이.
(5) 360° 3D 파노라마 기술을 적용한 VFT 개발 및 효과. 197. 트발란스, 콘트라스트 등이 잘 맞았는지 눈으로 보 아가면서 좋은 영상 모습으로 처리하는 과정이다. 이때 활용한 소프트웨어는 Capture One이다. 이 소 프트웨어는 많은 수의 raw 파일을 tif나 jpg 형식으 로 바꾸어주면서 먼지 등에 의한 고스트 보정작업 등도 쉽게 할 수 있도록 구성되어있다.. 본 관찰(Object Virtual Reality), 관련사진 연결 등 다 양한 학습요소가 포함된다. 본 연구에서는 이를 위 해 활용한 소프트웨어는 PanoTourPro2.3이다. 이 소 프트웨어는 3D panorama 가상투어 제작 전문 프로 그램으로서 전문적인 지식이 없어도 쉽게 사이버 투어 프로그램 제작이 가능하다.. ② 연결하기(Stitching) 본 연구에서는 어떤 한 지점에서 6개 방향을 6장 으로 촬영하여 360° 구형파노라마로 얻었다. 이때 활용한 소프트웨어는 PTGui이다. 이 소프트웨어는 구형 및 원통형 파노라마 제작 전문 프로그램으로 서 촬영결과를 이 프로그램에 입력하면 아주 빠르 고 간단하게 360° 파노라마를 만들어준다.. 3. 개발 결과 및 활용. ③ 편집하기 편집하기는 여러 관찰 포인트에서 얻어낸 360° 파 노라마들을 서로 연결하여 로드뷰(road-view)를 하 듯이 사이버 투어를 할 수 있도록 구성하여 완성된 VFT로 얻어내는 마지막 활동이다. 최종적으로 얻어 낸 VFT는 3차원 가상의 공간 속에서 사이버 투어를 하면서 가상 지질탐사 활동을 해야하기 때문에 사 전학습, 학습과제, 정리학습, 컴파스, 각도기, 3D 표. 본 연구에서 개발한 360° VFT는 일반 PC나 모든 스마트폰으로 활용이 가능하며 시작화면은 Fig. 4 와 같다. 이와 같은 360° 관찰지점 별 영상들을 서로 연결하여 사이버 투어를 할 수 있도록 구성하였다. 여기서 화면의 중간 아래를 보면 준비학습, 학습과 제, 정리학습 버튼들이 있다. 이 버튼들은 Orion과 Hofstein(1994)의 야외 지질답사 모형에 따른 학습의 과정을 반영한 것으로서 준비학습은 지질답사 전에 미리 알아두어야 할 내용들을 제공하며, 학습과제는 주어진 관찰지점에서 관찰을 통해 성취해야할 탐구 주제를 안내하였다. 그리고 정리학습에서는 종합적 인 사이버 관찰학습 결과를 정리할 수 있도록 보고 서 형식을 제공하였다.. Fig. 4. Components of VFT learning scene.
(6) 198. 김희수. 화면의 중간 상단에는 7곳의 지질답사 지역을 메 뉴 방식으로 제공하였다. 여기서는 특정 답사지역을 누르면 해당 답사지역의 여러 관찰 포인트들이 작 은 그림 리스트로 보인다. 그때 직접적으로 이동하 여 관찰하려는 지점을 클릭하면 바로 이동된다. 화 면의 우측 상단에는 7개 지역 각 관찰지점을 리스트 로 제공하여 이동의 편의성을 제공하였다. 화면의 좌측 상단에는 컴파스가 있어서 관찰지점의 방향이 나 지층 등의 방향을 알 수 있도록 하였다. 또 좌측 하단에는 작은 각도기 그림을 두어 이것을 클릭하 면 화면 중간에 각도기가 크게 나타나 지층의 각도 나 관찰지점의 경사 등을 측정할 수 있도록 하였다. 우측 하단의 제어버튼에는 화면의 확대, 축소, 상 하좌우로의 이동, 배경 음악이나 전문가 설명 등의 가동 유무, 화면의 자동 회전의 유무, 화면 확대 토 글, 화면에 나타난 링크나 제어 버튼들 감추기 유무. 등을 할 수 있도록 구성하였다. 특히 지도 모양의 제어 버튼을 누르면 화면 좌측에 관찰 지점들이 Google map 상에 표시되어 나타난다. 이때 Google map 상에 표시된 특정 관찰지점을 클릭하면 직접 해당 관찰지점으로 이동되도록 구성하였다. 화면 중 간 부근에는 화살표 버튼이 보인다. 이러한 버튼을 각 관찰지점에 표시하여 관찰지점을 서로 연결하여 자연스럽고 연속적인 사이버 투어를 통한 지질탐사 학습이 되도록 구성하였다. 한편 관찰지점 별로 지질탐사를 해나가면서 특정 관찰 지점에 대한 표본을 보다 자세히 관찰할 필요 성이 경우, 그 표본에 * 버튼을 투어 이를 클릭하면 Fig. 5와 같이 보다 자세한 보습을 관찰할 수 있도록 구성했다. 관찰활동이 끝난 후 해당 사진 영상을 클 릭하면 사라진다.. Fig. 5. Viewing details of observational specimen. 또 실제 야외답사 과정에서 어떤 표본을 손에 들 고 돌려보면서 루페 등으로 확대하여 관찰활동을 하는 경우가 많다. 이러한 활동을 유사하게 구현하 기 위하여 3차원적으로 돌려보고 확대해가면서 관 찰할 필요가 있다고 판단되는 표본은 해당 표본 위 치에 ▷ 버튼을 두어 이를 클릭하면 Fig. 6.처럼 화 면 중간에 작은 창이 열려 그 표본이 나타난다. 이. 때 마우스를 드래그 하거나 클릭하면서 돌려보고 확대해보면서 세부적인 관찰활동을 할 수 있도록 구성하였다. 관찰활동이 끝난 후 작은 창 바탕을 클 릭하면 사라진다. 경우에 따라 관찰지역이나 표본들에 대한 안내를 목소리로 설명해야 하는 때도 있다. 그러한 경우 해 당 위치에 사운드 버튼을 두어 그곳에 마우스를 위.
(7) 360° 3D 파노라마 기술을 적용한 VFT 개발 및 효과. 치시키면 Fig. 7처럼 ‘공산성 해설’이라는 글이 보이 게 되고 이를 클릭하면 나래이션으로 해당 지역에 대한 해설이 나오게 된다. 본 연구에서 제공하는 가 상 야외 지질답사 지역에는 공주산성, 곰나루, 산림 박물관, 구석기박물관과 같이 여러 관광지를 포함하. 199. 고 있다. 이에 가상 지질답사를 수행할 때 가상 관 광도 자연스럽게 수행할 수 있도록 하였다(Kim et al., 2013). 공주산성처럼 백제 역사와 직접적으로 관 련된 주요 지점에서는 해설 나래이션을 제공하여 융합교육에도 도움이 될 수 있도록 구성하였다.. Fig. 6. Observation of 3D specimen. Fig. 7. Narration of key observational points.
(8) 200. 김희수. 한편 각 관찰지점에 대한 관찰활동을 해나가면서 관찰지역 주변에 대한 거리감까지 느끼면서 360° 모 든 방향에 대한 관찰활동이 필요한 경우에는 Fig. 8 과 같이 Cardboard와 같은 HMD(Head Mount Display)를 머리에 쓰고 관찰활동을 실시한다. 이를 위해서는 관찰 지역의 360° 파노라마 영상을 스마트 폰에 옮겨주어야 한다. 그리고 스마트폰에는 Cardboard Demo나 Tao360Enjoy와 같은 응용프로그 램(Application program)을 다운받아 설치하여 앞서 옮겨두었던 360° 파노라마 영상을 보면 Fig. 8과 같 은 side by side 입체 영상 형태로 스마트폰에 좌우 에 보이게 된다. 사실 Fig. 8의 side by side 영상은. 거의 같은 모습이 둘로 나뉘어 보이는데 이 두 영상 중, 왼쪽 영상은 사람의 왼쪽 눈으로 본 모습이고 오른쪽 영상은 오른 쪽 눈으로 본 모습이다. 이와 같이 왼쪽 눈으로 본 모습과 오른쪽 눈으로 본 모습 을 HMD를 이용하여 보면 하나의 영상으로 보이며, 두 눈에 의한 시차효과가 반영되어 입체영상으로 보이게 되는 원리이다. 학습자는 Fig. 8과 같은 각 관찰지점에 대한 side by side 입체영상을 Fig. 9와 같이 Cardboard와 같은 HMD로 보면 마치 실세계에서 우리가 자연을 보는 것처럼 거리가 느껴지는 Stereo 360° 3D 파노라마를 감상할 수 있다.. Fig. 8. Side by side 3D stereo panorama. Fig. 9. 3D stereo panorama observation using cardboard.
(9) 360° 3D 파노라마 기술을 적용한 VFT 개발 및 효과. III. 적용 및 논의 1. 적용 대상 및 기간 본 연구에서 개발한 VFT의 적용 효과를 알아보 기 위해 충청남도와 대전광역시에 소재한 중학교 과학영재반 학생 35명에게 두 달 동안 사이버 학습 으로 적용하였다.. 2. 적용 본 연구에서 개발한 VFT를 학습자들에게 적용하 기 위해 컴퓨터실에서 첫 수업을 실시하였다. 이때 VFT 사이트 주소를 알려주고 이에 대한 학습 프로 그램이 PC에 보였을 때 화면의 구성, 학습 주제를 찾아 사이버 지질답사 방법 그리고 지질답사 정리 방법 등을 알려주었다. 또 PC 뿐만 아니라 스마트 폰으로도 본 VFT 학습을 할 수 있음을 실제 활동 을 통해 알려주었다. 그런 다음 자유스럽게 사이버 지질답사 활동을 하면서 그 결과를 정리하도록 하 였다. 즉 수업의 시작은 오프라인 수업, 학습의 과 정은 2달 동안 온라인 학습 그리고 마무리는 오프 라인 수업으로 정리하였다. 다음은 수업 시작시 학습자들에게 안내한 본 VFT 활용 방법이다. 학생들이 본 연구에서 개발한 VFT를 활용하기 위해서는 PC나 스마트폰을 이용 하여 먼저 http://astro.kongju.ac.kr/panorama/kongju/gongju.html 로 들어간다. 그러면 공주시 동쪽 지역인 산림박물관 주요 관찰지점에 대한 360° 3D 파노라마가 음악과 함께 돌아간다. 학습자는 화면에 보이는 3D 영상을 상하좌우 여러 방향으로 돌려가면서 관찰 활동을 수행해나가게 된다. 이때 학습자는 먼저 화면 하단 의 ‘준비학습’ 버튼을 눌러 미리 알아두어야 할 내 용을 미리 숙지한다. 준비학습을 잘 해두어야 해당 지질탐사 지역에 대한 이해가 빠르기 때문이다 (Orion and Hofstein, 1994). 준비학습은 다양한 암석 들과 여러 지질구조 등에 대한 내용이 포함되어 있 어서 학습의 시작시에 먼저 활용되지만 본시학습 중에 발견된 궁금한 암석들을 확인하여 맞추어 볼 때도 참고할 수 있도록 다양한 암석들과 지질구조 들을 포함시켰다. 준비학습을 하고난 후, 관찰하려는 지점에서 관 찰을 통한 지질탐사 활동을 할 때 ‘학습과제’ 버튼. 201. 을 눌러 탐구 주제를 확인하여 그 내용 중심으로 관찰활동을 수행한다. 이때 관찰할 내용은 Kemp(1992)의 주장처럼 가능하면 해당 관찰지역에 서 주요 관심사가 될 수 있는 내용을 구체적으로 제시하였다. 다른 지점으로 이동하려면 화면상에 제시된 →표를 눌러 이동하여 해당 지점에 대한 탐사활동을 연속적으로 수행한다. 또 비순차적으로 임의 지역에 대한 지질탐사 활동을 하려면 화면 상 단에 보이는 지질답사 코스를 지정하거나 상단 우 측의 관찰지점 리스트에서 지정하여 이동한다. 학 습자는 360° 파노라마를 통한 관찰활동과 아울러 Cardboard와 같은 HMD를 활용하여 각 관찰지점에 대한 입체영상을 통해 보다 현장감있고 거리감까 지 느껴지는 관찰활동을 수행해나간다. 이와 같이 각 주요 지질답사 지점에서 관찰활동 을 수행해나가면서 ‘정리학습’ 버튼을 눌러 탐구활 동지를 완성해나간다. 본 연구에서는 VFT 탐구활 동지에 학습자들이 활동해야할 주요 탐구문제와 탐구해야할 내용들을 포함시켜(Ahn, 2001) 학습자 들이 각 지점별로 관찰활동을 통하여 탐구문제를 해결해나갈 수 있도록 구성하였다. Fig. 10은 본 연 구에 참여한 학생들이 가상지질답사를 수행한 후 작성한 VFT 탐구활동지 예이다. 본 VFT 탐구활동 지를 제공한 이유는 학습자들이 중학생 수준인 바, 정리 틀을 줄 필요가 있었으며 VFT 답사 지역별로 체계적인 정리가 용이했기 때문이었다..
(10) 202. 김희수. Fig. 10. VFT inquiry sheet. 3. 결과 분석 및 논의 본 연구에서 적용한 VFT를 35명의 중학생들에게 적용한 후 그 효과를 알아보기 위해 Orion과 Hofstein(1991)의 지질학적 태도 검사지를 수정하여 활용한 Table 2와 같은 Kim(2014)의 VFT 검사지를 활용하였다. 이 검사지에는 VFT의 효과성의 알아 보기 위한 12개의 항목으로 구성되어있다. Table 2의 응답 영역에 표시된 숫자는 각 응답점 수에 체크한 빈도수이다. 또 긍정비율은 응답빈도 수를 응답점수에 반영하여 비율(%)로 나타낸 것이 다. 각 항목별로 분석해보면 다음과 같다. 먼저 ‘이 해’ 영역에서 90%의 긍정적인 반응을 보였는데 이 는 교과서에 제시된 지질학 학습이 전형적인 표본 중심 또는 모형 중심인 것에서 벗어나 실제 자연에 서 보여주는 지질학적 상황이나 내용은 애매모호 하거나 중간적인 모습이라는 것을 이해하는 기회 가 된 것으로 판단된다(Orion and Hofsteion, 1994; Park et al., 2008). ‘기억’ 영역에서는 87%의 긍정비 율을 보였다. 이는 Uricchio(2011)의 연구결과처럼 아름다운 장소 중심으로 최대한 학습내용과 연계 시켜 VFT로 제공한 결과로 판단된다. 학습방법 영. 역에서는 90%의 긍정반응을 나타내었다. 이러한 결과는 본 연구에서 제공한 VFT를 제공한 간접적 상황학습에 대한 긍정적인 반응을 보인 것으로, 실 제 야외지질학습은 학습자들이 야외로 직접 나가 서 학습을 하는 상황학습이 이상적이지만 여건이 되지 않을 때에는 Stephen(1998)나 Dykes et al.(1999)의 주장처럼 간접적인 상황학습이 필요하 다는 주장과 일치한 결과로 생각된다. 또 Park et al.(2008)의 주장처럼 가상학습방법을 통한 가상학 습의 확대 필요성과도 같은 맥을 같이 한다. ‘흥미’ 와 ‘학습시간’ 영역에서는 91%의 긍정적인 반응을 보였다. 이러한 결과는 전통적인 학습에서 벗어나 학습자들이 좋아하는 PC나 스마트폰을 활용하여 현장감있게 상호작용을 하면서 지질답사지역을 자 유스럽게 순차적 또는 비순차적으로 하면서 학습 해나간 결과로 생각된다. 또 학습이 흥미있을 때 주의집중이 잘 되어 학습목표를 잘 달성할 수 있다 는 점에서 Caliskan(2011)가 강조한 VFT 학습의 잠 재력을 가늠해볼 수 있는 장면이다. ‘유사성’ 영역 에서는 86% 정도가 유사하다고 응답하였다. 이는 지질답사현장을 360° 3D 형태로 그대로 보여준 결 과로 판단되며 ‘VFT를 활용한 가상 야외지질답사 가 실제 지질답사를 대체할 수 있는가?’라는 Spicer 와 Stratford(2001)의 연구에서 긍정적인 결과를 얻 어낸 것과 일치한다. ‘비용과 안전성’ 항목에서는 95%의 긍정적인 반응을 보였다. 사실 학교현장에 서 직접적인 야외학습의 필요성을 절감하면서도 실시하기 어려운 이유는 비용과 안전사고문제가 핵심이다. 이러한 문제를 해결할 수 있는 하나의 방안이 VFT라고 강조하고 있다(Spicer and Stratford, 2001; Onur, 2011; Allison and Cuffey, 2012; Heo and Lee, 2013; Kim, 2014)점과 맥을 같이 한다. ‘편의성, 자기주도성, 반복학습’ 측면에서도 91% 이상의 긍정적인 반응을 보였다. 이는 아무 때 나 언제 어디서나 스마트폰 등으로 자기주도적으 로 학습할 수 있고 반복학습까지 할 수 있다는 점 을 나타낸 결과로 보여진다. ‘상호작용’ 영역에서 94%의 긍정적인 반응을 보였다. 이는 본 VFT 학습 을 할 때 특정 관찰 지점이나 표본을 돌려보고 확 대해보면서 관찰해나가는 활동을 할 수 있는 점과 각도기나 나침반 등을 이용하여 경사나 방향 등을 측정하는 등 상호작용을 수행할 수 있도록 구성한.
(11) 360° 3D 파노라마 기술을 적용한 VFT 개발 및 효과. 결과로 판단된다. ‘심미안’ 영역에서는 90% 정도가 긍정적인 반응을 보였는데 자연을 얼마나 아름답 게 보는가?와 관련된 내용이다. 이러한 결과는 VFT 를 적용후 자연을 아름답게 볼 수 있는 심미안을 키우는데 도움이 되었다는 Uricchio(2011)와 Allison 과 Kurt(2012) 그리고 Kim et al.(2013)의 연구결과 와도 일치한다. 따라서 향후 보다 나은 야외지질답. 203. 사용 VFT를 개발할 때, 정의적이고 심미적인 관점 에서 의미있는 장소를 선택하여 과학교육의 목표 와 융합교육의 목표를 함께 달성할 수 있는 VFT를 개발할 필요가 있다. 전체적으로 보아 긍정비율이 90% 이상으로 본 VFT 학습에 대한 반응은 긍정적 이었다.. Table 2. Response results of virtual field trip item. response. question content. 1. 2. 3. 4. 5. ratio (%). comprehension. This VFT was helpful to understand geological knowledges.. 3. 11. 21. 90. memory. The contents learned in the VFT will be long memorized.. 5. 13. 17. 87. usefullness. The VFT is a good method to learn geology. So I want to paticipate in another VFT.. 2. 13. 20. 90. ineteresting. This VFT is interesting.. 2. 11. 22. 91. I want to increase the VFT learning time.. 2. 16. 17. 91. learning time. similarity for reality This VFT is similar to real environment. cost and safety easy of use self-directed learning. 5. 15. 15. 86. VFT learning is effective in time, cost and safety aspect. This VFT is easy to use.. 1 2. 6 8. 28 25. 95 93. I alone can learn the contents of VFT.. 2. 10. 23. 92. 1 2. 9 8. 25 25. 94 91. 3. 11. 21. 90. interaction This VFT is interactive. repetition learning VFT learning is possible to repeat. sense of beauty for I could feel the beauty of nature through the VFT. nature ( 1. strongly disagree 2. disagree 3. neutral. IV. 결론 및 제언 본 연구에서 얻은 결론 및 제언은 다음과 같다. 첫째, 공주 7개 지역에 대한 가상지질답사(VFT) 학습자료를 개발하여 중학생들에게 적용한 결과 90% 이상이 긍정적인 반응을 보여 간접적 상황학 습 자료로 활용할 수 있음이 확인되었다. 따라서 학교 현장에서 비용과 시간 등의 문제 때문에 직접 적인 야외지질답사가 어려울 때 본 VFT 학습자료 를 활용하면 간접적인 상황학습을 수행할 수 있을 것으로 판단된다. 둘째, 학교 현장에서 실제로 야외답사를 수행할 때도 미리 본 VFT를 활용한 가상지질답사를 수행. 4. agree 5. strongly agree). 하여 답사지역에 대한 많은 정보를 갖고 오프라인 답사를 한다면 보다 짧은 시간에 효과적인 야외지 질답사 결과를 얻을 수 있을 것이다. 셋째, 학교에서 교육과정에 맞추어 지질학 수업 을 수행할 때, 교과서에 제시된 내용은 전형적인 모형과 표본 중심인 바, 본 VFT 학습자료를 함께 활용하면 보충·심화학습에 도움이 될 것이다. 넷째, VFT 360° 학습자료는 지질공원이나 관광 명소처럼 지형적으로나 지질학적으로 비교적 아름 다운 장소를 선택하여 개발하는 경우가 많다. 따라 서 아름다운 자연을 아름답게 볼 수 있는 심미안 키우기 교육에도 도움이 될 수 있을 것이다. 또 VFT 공간에는 융합적인 교육요소가 많기 때문에 간학문적 교육요소를 활용하면 학습자들의 보다.
(12) 204. 김희수. 폭넓은 인성교육에도 도움이 될 수 있을 것이다. 다섯째, 향후에는 가상 지질답사 현장을 스마트 폰 버전의 360° Stereo 3D 파노라마 응용 (Application) 프로그램 형태로 개발하여 현장감, 거 리감 그리고 몰입감을 극대화할 수 있도록 제공하 고자 한다.. References Ahn, Sun-Keun (2011). The Development of field study place in Yeunchun area, Kyyunggi-do For the elementary school geological field education. Master thesis. Korea National University of Education Graduate School of Education. Allison K., & Cuffey, K. (2012). Virtual Field Trip for Introductory Geoscience Classes. The California Geograhper, 52, 1-18. Caliskan, O. (2011). Virtual field trips in education of earth and environmental sciences. Procedia Social and Behavioral Sciences, 15, 3239-3243. Dykes, J., Moore, K., & Wood, J. (1999). Virtual environments for student fieldwork using networked components. International Journal of Geographical Information Science, 13(4), 397-416. Heo, Jun-Hyuk & Lee, Kee-Young (2013). The effects of flash panorama-based virtual field trips on students' spatial visualization ability and their understanding of volcanic concept in high school earth science class. Journal of the Korean Earth Science Society. 34(4), 345-355. Hurst S. (1998). Use of "virtual" field trips in teaching introductory geology. Computer & Geosciences, 24(7), 653-658. Kemp K. (1992). Walking Tours of Building Stones for Introductory Geology Courses. Journal of Geological Education, 40, 188-193. Kim, Gun-Woo & Lee, Kee-Young (2011). Development web-based virtual geological field trip by using flash panorama and exploring the ways of utilization: a case of jeju island in Korea. Journal of the Korean Earth Science Society. 32(2),. 212-224. Kim, Hee-Soo (2014). Development and Application of Virtual Geological Field Trip Program in Jeokbyeokgang. The Korean Society for School Science. 8(3), 205-215. Kim, Hwa-Sung, Ham, Ho-Shik, Lee & Moon-Won (2013). Development and Application of geological field study in the area of Igneous rocks. Journal of the Korean Earth Science Society. 34(3), 274-285. Lee, Jae-Woo (2005). The development of the field study site for geology using the olympic parks and the changes of the students' attitudes through its application. Master thesis. Korea National University of Education Graduate School of Education. Lee, J.Y., No, S.H., Bak, J.M., Nam, G.S., Lee, B.Y., Gang, D.H., Kim, J.S., Lee, Y.C., Hwang, I.S., Im, T.H., Go, H.D., & Shin, M.Y (2014). Middle School Science 1, Bisang Education, 151-188. Martin K., David D., & Chris O. (1997). Journal of Geograhpy in Higher Education. 21(3), 313-332. Ministry of Education, Science and Technology (2011). Science curriculum. Ministry of Education Notice 2011-361, Supplement 9, 8p. Onur, C. (2011). Virtual field trips in education of earth and environmental sciences. Procedia Social and Behavioral Sciences 15, 3239-3243. Orion, N. & Hofstein, A. (1991). The Measurement of Students' Attitudes Towards Scientific Field Trips. Science Education, 75(5), 513-523. Orion, N. & Hofstein, A. (1994). Factors that influence learning during a scientfic field trip in a natural environment. Journal of Research in science Teaching, 31(10), 1097-1119. Park, J., Carter, G., Butler, S., Slykhuis, D., & Reidgriffin, A. (2008). Re-Dimensional Thinking in Earth Science: Form 3-D Virtual Reality Panoramas to 2-D Contour Maps. Journal of interactive Learning Research, 19(1), 75-90. Park, Jin-Hong (2001). An Analysis of high school students’ identification processes of the rocks and.
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