증강현실을 활용한 소집단 학습에서 도구 공유 정도에 따른 현존감, 몰입, 상황흥미의 차이

서울특별시에 소재한 남녀공학 중학교 한 곳에 재학 중인 2학년 학생 84명이 연구에 참여하였다. 과학교사의 협조를 통해 연구자가 직접 학생들에게 연구 내용을 소개한 다음, 연구 참여에 자발적으로 동의한 학생을 참여자로 선정하였다. 소집단 편성에는 과학교사가 직전 학기 성적을 바탕으로 학생들의 과학 성취 수준을 상위(25%), 중위(25~75%), 하위(75~100%)의 세 단계로 구분한 다음 임의의 코드를 부여하여 익명화한 자료를 활용하였다. 연구자는 상·하위 성취 수준에서 각 1명, 중위 성취 수준에서 2명의 학생을 무작위로 선정하여 학업 성취도 측면에서 이질적인 4명의 학생으로 구성된 소집단 21개를 편성하고, 다시 7개의 소집단을 무작위로 선정하여 3개의 반을 편성하였다.

증강현실을 활용한 소집단 학습에 적용할 세 가지 도구 사용 환경을 도구 공유 정도에 따라 다음과 같이 구성하였다. 첫째는 공유 환경으로, 한 소집단에 한 세트의 마커와 한 대의 스마트폰을 제공하여 모둠원 전체가 마커와 스마트폰을 함께 사용하는 환경이다. 둘째는 혼합 환경으로, 한 소집단에 한 세트의 마커와 네 대의 스마트폰을 제공하여 학생들이 각자 스마트폰을 가지되 한 세트의 마커를 함께 사용하는 환경이다. 셋째는 개별 환경으로, 한 소집단에 네 세트의 마커와 네 대의 스마트폰을 제공하여 모든 학생들이 각자의 마커와 스마트폰을 사용하는 환경이다.

모든 수업은 과학교사 한 명이 전담하였다. 교사의 반복 수업에 의한 숙련도 향상 효과를 통제하고자 각 반에 세 가지 도구 사용 환경이 고루 포함되도록 하였다(Table 1). 예를 들어, A반은 공유 환경으로 수업에 참여하는 학생 12명(소집단 3개), 혼합 환경으로 수업에 참여하는 학생 8명(소집단 2개), 개별 환경으로 수업에 참여하는 학생 8명(소집단 2개)으로 구성하였다. 모든 수업은 학생들이 목표 개념을 학습하기 약 2주 전에 방과 후 과학실에서 정규 수업과 유사한 방식으로 이루어졌다. 사후검사에서 과반의 문항에 무응답한 학생 5명을 제외한 79명의 응답을 분석하였다.

증강현실을 활용한 소집단 학습에 필요한 증강현실 콘텐츠는 선행연구⁴에서 개발한 스마트폰 기반의 증강현실 애플리케이션을 수정·보완하여 활용하였다. 이 애플리케이션은 중학교 2학년 과학 교과의 ‘물질의 특성’ 단원에서 다루는 순물질과 혼합물, 순물질의 녹는점, 끓는점, 밀도, 용해도를 목표 개념으로 개발되었다. 가상 객체는 컴퓨터 그래픽으로 제작한 구형의 입자 모형이며, 물질의 상에 따라 액체, 기체, 수용액 상태의 입자는 삼차원 방향으로 무작위 운동하는 상태로, 고체 상태의 입자는 정지한 상태로 나타난다. 마커는 목표 개념과 관련한 실제 실험 사진이다. 예를 들어, 용해도 개념의 경우 설탕의 용해 실험에 관한 사진이 제공되는데 구체적으로 비커에 담긴 물과 고체 상태의 설탕 사진, 물에 설탕을 넣은 직후 설탕이 녹지 않고 가라앉아 있는 사진, 설탕이 완전히 용해되어 있는 투명한 설탕물의 사진이 마커로 활용된다. 학생들이 스마트폰의 카메라로 사진을 비추면 스마트폰의 화면에 물과 설탕 입자가 증강되어 나타난다. 이러한 방식으로 용해도에서는 고체와 액체 상태 입자, 순물질과 혼합물에서는 액체 상태 입자, 끓는점에서는 액체와 기체 상태 입자를 탐색할 수 있다.

수업 담당 교사는 증강현실 애플리케이션을 검토하고 피드백을 제공한 교사 중 한 명이었다. 연구자는 수업 담당 교사가 증강현실의 활용 및 수업 방법을 충분히 숙지하도록 수업 전 증강현실 애플리케이션이 설치된 스마트 폰, 교수학습 지도안, 수업용 PPT와 활동지 등 교수학습 자료 일체를 미리 안내하였다. 1차시 수업 전 연구자가 직접 오리엔테이션을 실시하였다. 오리엔테이션에서는 먼저 증강현실의 기본적인 개념과 여러 가지 활용 사례를 소개하였다. 다음으로 실습을 통해 학생들이 직접 스마트 폰으로 빈 접시 사진을 비추면 접시 위에 피자 사진이 증강되는 것을 경험하도록 함으로써 모든 학생이 증강현실 애플리케이션 사용법에 익숙해지도록 하였다. 오리엔테이션에는 약 20분이 소요되었다.

본수업은 순물질과 혼합물, 끓는점, 용해도를 목표 개념으로 각각 한 차시(45분)씩 총 3차시에 걸쳐 진행하였다. 각 차시별 구체적인 교수학습 활동은 POE 수업모형을 기반으로 구성하였다. 즉, 교사가 해당 차시의 목표 개념을 도입한 뒤 학생들은 목표 개념과 관련한 여러 실험 상황에서 미시적 입자가 어떤 형태로 존재하고 있을지 ‘예상(prediction)’하며 활동지를 작성하였다. 이후 학생들은 증강현실을 통해 자유롭게 가상 객체와 마커를 탐색하면서 입자의 개수, 분포와 움직임 등을 ‘관찰(observation)’하였고, 예상했던 내용과 관찰 결과를 비교한 후 공통점과 차이점을 ‘설명(explanation)’하였다. POE 수업모형은 증강현실을 활용한 소집단 학습의 효과를 높이기 위한 방안으로, 예상 단계에서는 학생들에게 증강현실에서 탐색 할 내용을 사전에 충분히 이해할 기회를 제공함으로써 학생들이 증강현실을 활용할 때 과도한 인지적 부담을 느끼지 않도록 하였다. 관찰 단계에서는 학생들이 자유롭게 증강현실을 활용하도록 장려하고, 설명 단계에서는 필요 시 증강현실을 활용하되 학생들이 증강현실 콘텐츠 탐색에만 지나치게 몰두하지 않도록 관찰 단계에서 탐색한 내용을 목표 개념과 연결지어 설명하는 활동에 집중하는데 주안점을 두었다.

교사는 학생들이 증강현실을 활용할 때 개방적인 분위기를 조성하고 교실을 순회하며 스마트폰의 사용에 어려움을 겪는 일부 학생들에게 도움을 주었으나 학생들의 증강현실 활용 및 소집단 활동 방식에는 관여하지 않았다. 연구자는 모든 수업을 참관하며 도구 사용 환경에 따른 학생들의 증강현실 활용 방식을 관찰 노트에 작성하였고, 과학실 앞뒤에 세 대의 캠코더를 설치하여 모든 수업을 녹화하였다.

3차시 수업 직후, 사후검사로 현존감, 몰입, 상황흥미 검사와 증강현실을 활용한 소집단 학습에 대한 인식 조사를 실시하였다. 현존감 검사는 Schubert et al. (2001)³³의 Igroup Presence Questionnaires 14문항을 사용하였다. 증강현실에서 현존감은 실제 환경 속에 가상 객체가 실존한다고 느끼는 감각으로 정의되므로,²⁹ 검사지의 지문을 증강현실 활용 상황에 맞게 일부 수정하여 사용하였다.³⁴ 몰입 검사는 Csikszentmihalyi (1990)³⁵의 몰입 이론에 근거하여 Jackson & Marsh (1996)³⁶가 개발한 36문항의 Flow State Scale을 서희전(2008)³⁴이 각 요인마다 유사한 문항을 2개씩 삭제하여 총 18문항으로 재구성하고 타당화한 검사지를 사용하였다. 상황흥미 검사는 Chen et al. (2001)³⁷의 Situational Interest Scales 24문항을 사용하였다. 상황흥미는 변칙적 상황에 의해 일시적으로 유발되는 흥미를 의미하므로 검사지의 지문을 학생이 접한 상황에 맞게 수정하여 사용할 필요가 있다.³⁸ 이 연구에서는 증강현실을 활용한 소집단 학습 상황을 제시하였으므로, 이를 학생 수준에 맞게 ‘증강현실을 활용한 과학 수업’으로 번안하여 검사지의 지문을 ‘나는 증강현실을 활용한 과학 수업이 흥미로웠다.’와 같이 수정하였다.

현존감, 몰입, 상황흥미에 관한 검사지는 모두 5단계 리커트 척도로 구성되어 있으며, 국문 번역 및 연구 맥락에 맞게 수정 후 과학교육 전문가 1인 및 현직 중등교사 3인으로부터 내용 타당도를 검증받았다. 한편, 인식 조사에서는 증강현실을 활용한 소집단 학습 및 과학 수업에서 증강현실 활용에 대한 학생들의 인식을 조사하고자 이번 수업에 대한 전반적인 평과 좋았던 점, 개선이 필요하다고 생각한 점, 앞으로 과학 수업에 증강현실을 활용하면 좋거나 좋지 않을 것으로 기대되는 점을 자유롭게 기술하도록 하였다. 사후검사에는 약 30분이 소요되었다.

활동이 끝난 후 연구자가 관찰 노트와 수업 담당 교사의 의견을 참고하여 모든 모둠원이 적극적으로 수업에 참여한 소집단을 각 도구 사용 환경별로 3개씩 총 9개를 선정하였다. 각 소집단의 학생들 중 면담 참여에 자발적으로 동의한 학생을 한 명씩 선정하여 총 9명을 대상으로 반구조화된 면담을 실시하였다. 면담자는 학생에게 자신의 소집단을 대표하는 입장에서 활동이 어떻게 이루어졌는지 수업의 흐름에 따라 자세히 묘사하도록 하였다. 학생들은 자신이 작성한 활동지를 보면서 본인과 모둠원들이 어떤 활동 또는 역할을 하였는지, 마커와 스마트폰의 활용 방식은 어떠하였는지 등을 설명하였다. 이 과정에서 학생이 현존감, 몰입, 흥미와 관련된 진술을 하였다고 판단되는 경우 면담자는 해당 활동이나 상황에 대해 더 자세히 설명 또는 묘사하도록 요청하였고, 그러한 내용이 증강현실의 어떤 특성과 연관되어 있다고 생각하는지 질문하였다. 이후 면담자는 소집단에 제공된 도구 사용 환경에 대한 평가 및 증강현실을 활용한 과학 수업의 학습 효과를 높이려면 어떤 도구 사용 환경을 제공하는 것이 좋다고 생각하는지 질문하였고, 마지막으로 증강현실을 활용한 수업의 장단점과 개선 의견, 교육 요구에 대해 질문하였다. 전체 면담 과정에서 면담자는 질문 내용이 학생의 응답에 영향을 미치지 않도록 학생에게 현실감, 몰입, 흥미와 같은 관련 키워드를 직접 언급하지 않도록 주의하였다. 면담은 개인별로 약 30~40분이 소요되었으며, 모든 면담 내용은 녹음하여 전사본을 작성하였다.

설명적 혼합연구 방법²⁸을 활용하고자 현존감, 몰입, 상황흥미 검사 및 학생들의 인식 조사에 대한 통계적 분석을 먼저 실시한 후 결과를 해석하였다. 이후 정량적 분석만으로 충분히 드러나기 어려운 증강현실을 활용한 소집단 학습의 특징을 구체화하기 위하여 학생 면담 및 연구자의 수업 관찰 자료를 분석하였다.

정량 분석에서는 각 변인에 대한 정상성과 동변량성 등 기본 가정을 점검한 후, 세 가지 도구 사용 환경을 독립 변인으로 하고 도구 사용 환경별 현존감, 몰입, 상황흥미의 검사 결과를 각각 종속 변인으로 하는 일원 분산 분석(one-way ANOVA)을 시행하였다. 이때 한 가지 검사지에만 무응답한 학생들을 해당 변인의 분석 대상에서만 제외하여 현존감에서 79명, 몰입에서 77명, 상황흥미에서 76명의 응답을 분석하였다. 각 종속 변인별 하위요소 분석에서는 종속 변인들 사이의 상호관련성을 고려하여 다변량 분산 분석(MANOVA)을 통해 도구 사용 환경에 따른 차이 여부를 분석하였다. 일원 분산 분석 및 다변량 분산 분석 결과 집단 사이에 유의한 차이가 나타난 경우에는 LSD를 이용하여 사후 검정을 시행하였다. 인식 조사 결과는 학생들의 응답을 범주화한 후 기술통계 수준에서 분석하였다. 모든 통계 분석에는 SPSS statistics 25 프로그램을 사용하였다.

정성 분석에서는 1인의 연구자가 모든 면담 전사본을 반복해서 읽으며 면담자의 질문에 대한 학생들의 응답을 범주화하고 도구 사용 환경에 따른 공통점과 차이점 및 특징을 일차적으로 도출하였다. 이후 해석의 타당성을 확보하기 위해 삼각측정법(triangulation)을 활용하여 수업 영상을 반복해서 시청하고 관찰 노트를 분석하며 면담 분석 결과 나타난 특징이 각 자료에서 뒷받침되는지 검토하였다. 마지막으로 정량 및 정성 분석 결과를 종합하여 통계 분석 결과를 설명, 해석 또는 상세화하였다. 연구의 전 과정에 걸쳐 과학교육 전문가 1인과 현직 과학교사 4인 등으로 구성된 집단 세미나를 수차례 개최하여 연구 방법과 결과 해석 및 결론의 타당성을 점검하였다.

증강현실을 활용한 소집단 학습에서 도구 사용 환경에 따른 현존감에 대한 일원 분산 분석 결과는 Table 2와 같다.

분석 결과, 도구 사용 환경에 따른 현존감에 유의한 차이가 나타났다. LSD를 이용한 사후 검정 결과, 공유 환경과 혼합 환경의 집단 사이에 유의한 차이가 있었다(p=.007). 이는 각자 스마트폰을 가지고 마커를 함께 활용한 소집단의 학생들이 마커와 스마트폰을 모두 함께 사용한 소집단의 학생들보다 증강현실을 통해 더 높은 현존감을 느꼈음을 의미한다.

Schubert et al. (2001)³³은 현존감의 하위요소로 증강된 가상 객체가 현실 공간에 실존하는 것처럼 느끼는 주관적인 감각을 의미하는 공간적 현존감(spatial presence), 학생들이 현실보다 증강된 가상 객체에 더 집중하는 행동 또는 심리를 의미하는 몰두(involvement), 현실과 가상 객체의 조화가 자연스럽다고 느끼는 정도를 의미하는 실제성(realness)을 제시하였다. 현존감의 하위요소별 다변량 분산 분석 결과는 Table 3과 같다.

분석 결과, 공간적 현존감과 몰두 측면에서는 유의한 차이가 나타나지 않았지만 실제성 측면에서는 유의한 차이가 있었다. LSD를 이용한 사후 검정 결과, 공유 환경과 혼합 환경의 학생 사이에 유의한 차이가 있었다(p=.009). 따라서 학생들이 느꼈던 현존감의 차이는 주로 실제성에 의한 것으로 나타났다.

실제성은 일차적으로 가상 객체의 완성도와 같은 기술적 특성에 영향을 받지만, 도구 사용 환경과 같은 외적 요인에 따라서도 학생이 느끼는 실제성의 정도는 달라질 수 있다.³⁴ 이 연구에서도 같은 증강현실 콘텐츠에 대해 학생들이 느낀 실제성은 공유, 개별, 혼합 환경에서 각각 2.66, 2.79, 3.05로 다르게 나타났다. 이에 학생들의 증강현실 활용 방식을 살펴보면, 공유 환경의 경우 처음에는 학생들이 마커를 가운데 놓고 한 학생이 스마트폰을 조작하는 상태에서 가상 객체를 함께 탐색하기 시작하였다. 하지만 한 대의 스마트폰을 4명이 함께 사용하는 상황에 많은 학생이 불편함을 느꼈고, 머지않아 순서를 정해 스마트폰을 돌려가며 사용하는 방향으로 증강현실 활용 방식이 자연스럽게 바뀌는 것을 관찰할 수 있었다.

한편, 개별 환경의 학생들은 처음부터 자리를 이동하거나 마커를 공유할 필요가 없었다. 그 결과 가상 객체를 탐색하는 과정에서는 각 학생이 자신의 스마트폰에 집중하였고, 학생 사이의 상호작용은 탐색 결과를 공유하고 활동지를 작성할 때 활발히 일어나는 경향이 있었다.

혼합 환경의 경우에는 학생들이 마커를 가운데 놓고 각자의 자리에서 혹은 자리를 이동하여 가상 객체를 함께 탐색하였다. 두 개의 마커를 동시에 활용하여 같은 방향에 앉은 두 명이 짝을 지어 가상 객체를 탐색한 후 마커를 교환하는 소집단도 있었다. 증강현실 활용 후반에 일부 학생이 개별적으로 추가 탐색을 할 때를 제외하면 공유 및 개별 환경에서와 같이 학생 한 명이 혼자 증강현실을 탐색하는 경우는 거의 나타나지 않았다. 또한, 가상 객체를 함께 탐색하는 과정에서 다른 학생에게 해당 마커에 더 탐색할 것이 남아있는지, 다른 마커로 이동하기 전에 현재 마커를 더 탐색하고 싶은지 물어보는 모습을 관찰할 수 있었다.

도구 사용 환경에 따른 학생들의 증강현실 활용 방식을 요약하면 개별 환경의 학생들은 처음부터 각자 가상 객체를 탐색하였고, 공유 환경의 학생들도 초반에는 가상 객체를 함께 탐색하였으나 얼마 지나지 않아 개별적으로 가상 객체를 탐색한 경향이 있었다. 반면 혼합 환경에서는 2명 또는 4명의 학생이 계속해서 함께 가상 객체를 탐색하였다. 이와 관련하여 몰입형 가상현실에서 현존감과 상호작용 사이의 관계를 분석한 선행연구³⁹에서는 사용자들이 소통과 협업에 필요한 정보를 교환할 때 자신의 생각이나 감정을 드러내는 과정에서 현존감이 높아지며, 컴퓨터와 1:1로 상호작용할 때보다 다른 사람들과 함께 컴퓨터와 상호작용할 때 불확실성이 증가하므로 긴장감과 몰입이 유지되어 현존감이 높아지는 것으로 보고하였다. 따라서 혼합 환경 학생들의 현존감이 가장 높았던 것은 개별 및 공유 환경의 경우 학생과 스마트폰이 1:1로 상호작용하는 환경에 가까웠으나, 혼합 환경은 상대적으로 학생들이 서로 상호작용하는 가운데 스마트폰을 사용하는 환경에 가까웠기 때문이라고 볼 수 있다. 이때 통계적으로 유의한 차이가 혼합 및 공유 환경 사이에서만 나타난 것은 공유 환경의 학생들이 증강현실을 활용하며 현존감을 느낄 수 있는 시간이 개별 환경의 학생들보다 상대적으로 더 짧은 것과 관련이 있어 보인다.

한편, 공간적 현존감은 전체 평균(2.97)이 현존감의 하위요소 중 가장 높게 나타났고 집단 사이에 유의한 차이가 나타나지 않았다. 공간적 현존감을 느낀 학생은 가상 객체가 현실에 실존하는 것처럼 이를 손으로 잡아보려고 허공을 휘젓는 것과 같은 행동을 할 수 있다.^30,34 연구자는 수업에서 많은 학생들이 증강현실을 활용할 때 스마트폰과 마커 사이에 손을 넣어 가상 객체를 잡아보려고 행동하는 것을 쉽게 관찰할 수 있었고, 면담에서도 공유 환경의 학생 B는 증강현실의 활용 과정을 묘사할 때 이러한 행동을 재현하기도 하였다.

따라서 공간적 현존감에서 유의한 차이가 나타나지 않은 것은 모든 도구 사용 환경의 학생 대부분이 증강현실을 통해 충분한 공간적 현존감을 느꼈기 때문으로 보인다.

몰두는 현존감의 하위요소 중 전체 평균(2.82)이 가장 낮게 나타났고 집단 사이에 유의한 차이도 나타나지 않았다. 몰두는 학생들이 실제 환경보다 가상 객체에 더 집중하는 정도를 의미하는데 학생들은 증강현실에서 실제 환경보다 가상 객체에 과도하게 집중하는 경향이 있으므로,⁴⁰ 교육적 맥락에서 증강현실을 활용할 때는 오히려 이를 주의할 필요가 있다. 따라서 몰두에서 나타난 결과는 수업 중 학생들이 단순히 가상 객체에만 집중하는 것을 지양하고 증강현실을 통해 물질의 특성과 관련한 실험 상황에서 일어나는 현상을 이해하도록 하는데 주안점을 두었기 때문으로 해석할 수 있다.

증강현실을 활용한 소집단 학습에서 도구 사용 환경에 따른 몰입에 대한 일원 분산 분석 결과는 Table 4와 같다.

분석 결과, 증강현실을 활용한 소집단 학습에서 도구 사용 환경에 따라 학생이 느끼는 몰입에 유의한 차이가 나타났다. LSD를 이용한 사후 검정 결과, 공유 환경과 개별 환경의 집단 사이에 유의한 차이가 있었다(p=.009). 즉, 마커와 스마트폰을 각자 가진 환경에서 학습한 학생이 마커와 스마트폰을 모두 함께 사용하는 환경에서 학습한 학생보다 수업에 더욱 몰입한 것으로 나타났다.

Flow State Scale의 이론적 기반인 Csikszentmihalyi (1990)³⁵의 몰입 요소는 몰입을 유발하기 위한 수업이나 과제의 조건을 의미하는 선행요소(antecedents), 몰입한 상태에 있는 동안 경험하는 요소인 경험요소(experiences), 몰입을 경험한 후 느끼는 내재적 보상 경험을 의미하는 효과요소(effects)로 구분된다.⁴¹ 이에 Flow State Scale의 하위요소별로 실시한 다변량 분산 분석 결과를 Table 5에 제시하였다.

분석 결과, 몰입의 효과요소에서는 집단 사이에 유의한 차이가 나타나지 않았으나 몰입의 선행요소와 경험요소에서는 유의한 차이가 나타났다. LSD를 이용한 사후 검정 결과, 선행요소와 경험요소 모두 공유 환경과 개별 환경 사이에 유의한 차이가 있었다(선행요소 p=.009, 경험요소 p=.003).

몰입의 선행요소에는 명확한 목표 제공, 과제 관련 지식 또는 정보에 관한 즉각적인 피드백 제공, 적절한 도전감이 있는 과제 제시 등이 있고, 경험요소에는 과제에 대한 고도의 집중감과 통제감, 인식과 행동이 통합되어 자신의 행위를 의식하지 않고 몰두하는 경험을 들 수 있다.³⁵ 이 중 면담과 수업 관찰에서 도구 사용 환경에 따른 차이가 잘 드러난 요소는 선행요소의 즉각적인 피드백 제공과 경험요소의 고도의 집중감이었다. 특히 개별 환경의 학생 G는 증강현실 활용에서 긍정적이었던 부분으로 입자 모형을 가까이에서 개별적으로 보는 도구 사용 환경뿐 아니라 기술적 측면에 해당하는 스마트폰의 빠른 마커 인식을 언급하였는데, 이는 모두 학생의 몰입을 유발할 수 있는 즉각적인 피드백과 관련된 요소로 볼 수 있다.

또한, 개별 환경의 학생 I는 증강현실 활용을 묘사하는 과정에서 자신과 조원들이 느꼈던 고도의 집중감을 다음과 같이 언급하였다.

반면, 공유 환경의 경우 조원들이 함께 가상 객체를 탐색할 때는 스마트폰을 조작하는 학생 외에는 가상 객체를 직접 탐색하기 어려운 문제가 있었다. 이후 순서를 정해 스마트폰을 돌려가며 사용할 때는 각자 가상 객체를 탐색할 수 있었으나 이때도 자신의 차례를 기다려야 하거나 다음 학생이 기다리고 있었기 때문에 충분히 탐색하기는 어려운 상황이었다. 이는 개별 환경과 비교하면 학생이 필요로 하는 과제에 대한 즉각적인 피드백이나 고도의 집중감을 느끼기에 상대적으로 어려운 환경으로 볼 수 있다. 이에 공유 환경의 학생들은 향후 어떤 도구 사용 환경을 제공하는 것이 좋을지에 대한 질문에 개별 또는 혼합 환경에 해당하는 응답을 하였다.

혼합 환경의 경우에는 정량적 분석에서 개별 환경과 공유 환경의 평균에 가까운 결과가 나타났고, 면담에서도 개별 환경과 공유 환경의 중간에 가까운 특성이 나타났다. 즉, 혼합 환경의 학생들은 마커를 공유하고 다른 학생과 함께 가상 객체를 탐색하였기 때문에 개별 환경의 학생들만큼 즉각적인 피드백을 받거나 고도의 집중감을 느끼는 데는 일부 한계가 있었다. 그러나 학생들은 각자 스마트폰을 가지고 있었기 때문에 이에 대한 불편함은 거의 느끼지 못하였고, 공유 환경에서와 달리 앞으로도 이와 같은 도구 사용 환경을 제공해도 좋을 것 같다고 응답하였다.

한편, 몰입의 선행요소 중 적절한 도전감이 있는 과제 제시에 관해서도 도구 사용 환경에 따른 차이를 일부 확인할 수 있었다. 도전감은 과제의 난도와 학생의 능력 사이의 상대적 관계에 따라 결정되는데, 학생의 능력에 비해 과제의 난도가 너무 높으면 학생은 두려움을 느끼고 반대의 경우에는 지루함을 느끼게 되며, 과제의 난도와 학생의 능력 사이의 균형이 이루어질 때 학생들은 과제에 도전감을 느낄 수 있다.⁴² 연구 참여자들은 스마트폰 기반 증강현실을 여러 번 경험한 학생부터 증강현실이라는 단어를 처음 듣는 학생까지 증강현실의 친숙도에 대한 편차가 큰 편이었다. 연구자도 수업 관찰에서 학생마다 증강현실을 활용하는 시간에 큰 차이가 있음을 확인할 수 있었는데, 이때 개별 환경의 학생들은 각자 자신의 능력에 맞게 증강현실에 적응하고 활용하는 시간을 가질 수 있었으나 공유 환경의 학생들은 학생 A와 같이 충분한 탐색 시간을 갖지 못한 경우도 있었다. 이러한 요인들로 인하여 몰입의 선행요소와 경험요소에서 공유 및 개별 환경 학생들 사이에 유의한 차이가 나타난 것으로 보인다.

한편, 몰입의 효과요소에는 자기 자신을 인지하지 못하는 자의식 상실, 시간이 매우 빠르게 지나간 것처럼 느끼는 시간 왜곡 감각, 다른 목적이나 보상 없이 학습 자체를 즐거웠던 것으로 느끼는 자기 목적적 경험 등이 있다.³⁵ 몰입의 효과요소에서는 유의한 차이가 나타나지 않았는데, 상대적으로 증강현실을 가장 많이 활용하였을 개별 환경의 학생들도 면담에서 아쉬웠던 점으로 증강현실을 활용하는 시간이 다소 짧았던 점을 주로 응답하였다.

통계적으로도 개별 환경 학생들이 느낀 몰입의 효과요소(3.89)는 선행요소와 과정요소에 비해 다소 낮았다. 이 연구에서는 차시마다 POE 수업모형을 적용하여 예상 단계에서는 증강현실을 활용하지 않았고, 관찰 및 설명 단계에서만 증강현실을 활용하였다. 따라서 학생들이 자의식 상실이나 시간 왜곡 감각 등을 충분히 느낄 정도로 긴 시간 동안 증강현실을 활용하지 않았기 때문에 몰입의 효과요소에서는 유의한 차이가 나타나지 않은 것으로 보인다.

증강현실을 활용한 소집단 학습에서 도구 사용 환경에 따른 상황흥미에 대한 일원 분산 분석 결과를 Table 6에 제시하였다.

분석 결과, 증강현실을 활용한 소집단 학습에서 도구 사용 환경에 따라 학생이 느끼는 상황흥미에 유의한 차이가 나타났다. LSD를 이용한 사후 검정 결과, 공유 및 혼합 환경의 집단 사이(p=.019)와 공유 및 개별 환경의 집단 사이(p=.003)에 각각 유의한 차이가 있었다. 혼합 및 개별 환경의 집단 사이에서는 유의한 차이가 나타나지 않았다. 즉, 각자 스마트폰을 가지고 학습하였던 두 집단의 학생들이 한 대의 스마트폰을 함께 사용한 학생들보다 더 높은 상황흥미를 느낀 것으로 나타났다.

Chen et al. (2001)³⁷은 상황흥미를 탐구 의도, 순간적 즐거움, 새로움, 주의집중 요구, 도전, 전체 흥미의 여섯 가지 하위요소로 구분하였다. 이 중 전체 흥미(total interest)는 제시된 상황에 의하여 유발된 상황흥미의 전체적인 척도를 나타내고, 이를 제외한 다섯 가지 요소는 상황흥미를 유발하는 요인으로 작용한다.⁴³ 증강현실의 맥락에서 각 하위요소를 정의하면 탐구 의도(exploration intention)는 증강현실의 활용 방법이나 작동 원리를 탐색하려는 마음, 순간적 즐거움(instant enjoyment)은 증강현실에 의해 유발된 일시적인 즐거움, 새로움(novelty)은 증강현실이 새롭게 느껴지는 정도, 주의집중 요구(attention demand)는 학생이 증강현실에 주의를 집중하는 정도, 도전(challenge)은 학생이 증강현실에 대하여 느낀 어려움의 정도를 의미한다. 상황흥미의 하위요소별 다변량 분석 결과를 Table 7에 제시하였다.

분석 결과, 하위요소 중 탐구 의도, 주의집중 요구, 도전에서는 유의한 차이가 나타나지 않았으나 순간적 즐거움, 새로움, 전체 흥미에서는 유의한 차이가 나타났다. LSD를 이용한 사후 검정 결과, 순간적 즐거움은 공유 및 혼합 환경 사이(p=.015)와 공유 및 개별 환경 사이(p=.001)에 각각 유의한 차이가 나타났다. 새로움에서는 공유 및 혼합 환경 사이(p=.019)에 유의한 차이가 나타났고, 전체 흥미에서는 공유 및 개별 환경 사이(p=.010)에 유의한 차이가 나타났다. 즉, 공유 환경과 비교하여 혼합 환경은 순간적 즐거움과 새로움이 더 높았고, 개별 환경은 순간적 즐거움과 전체 흥미가 더 높았다. 따라서 증강현실을 활용한 소집단 학습에서 다른 도구 사용 환경보다 공유 환경 학생들의 상황흥미가 더 낮았던 공통 요인은 순간적 즐거움이었다고 할 수 있다.

면담에서 순간적 즐거움이나 새로움과 관련된 진술은 대체로 수업에서 좋았던 점에 대한 질문에 응답하는 과정에서 나타났는데, 정량 분석 결과와 달리 도구 사용 환경과 무관하게 학생 대부분이 증강현실을 활용한 수업이 재미있었거나 증강현실이 신기했다고 응답하였다.

모든 연구 참여자를 대상으로 한 인식 조사에서도 면담에서와 유사한 결과가 나타났다. 79명의 학생 중 72명(91.1%)이 증강현실을 활용한 소집단 학습이 좋았거나 재미, 신기함, 흥미 등을 느꼈다고 긍정적으로 응답하였다. 그 이유로는 증강현실을 활용한 과학 수업이나 증강현실 자체가 재미있거나 신기했다고 응답한 학생이 21명(26.6%)으로 가장 많았고, 눈에 보이지 않는 입자를 직접 볼 수 있었던 점(16명, 20.3%), 과학 개념의 이해에 도움이 되었던 점(16명, 20.3%), 현실과 가상 객체를 함께 볼 수 있었던 점(15명, 19.0%) 등의 응답이 있었다. 학생 대부분이 긍정적인 응답을 하였기 때문에 도구 사용 환경에 따른 차이나 경향성은 거의 나타나지 않았다.

설문지의 정량적 분석에서 통계적으로 유의한 차이가 나타났으나 면담과 인식 조사에서 학생 대부분이 긍정적으로 응답한 것은 각 조사의 목적과 방법 차이에 기인한 것으로 볼 수 있다. 즉, 면담과 인식 조사는 증강현실을 활용한 수업이 좋았다고 생각하는지 여부와 그 이유 파악에 주안점을 두었기 때문에 증강현실 활용 과정에서 조금이라도 흥미나 즐거움을 느꼈던 학생들은 긍정적으로 응답하였다. 하지만 설문지에서는 학생들이 순간적 즐거움이나 새로움을 느낀 정도를 5단계 리커트 척도로 조사하였기 때문에 도구 사용 환경에 따른 차이가 나타난 것으로 해석할 수 있다. 이때 학생들의 상황흥미가 공유 환경에서 더 낮게 나타난 것은 현존감 및 몰입 분석에서 나타난 것과 같이 공유 환경 학생들이 한 대의 스마트폰을 공유하거나 순서대로 번갈아 가며 사용하는 과정에서 가상 객체의 탐색에 불편함을 느꼈고 탐색 시간도 비교적 짧았던 것 등이 전체적으로 영향을 미친 것으로 보인다.

한편, 인식 조사에서 개선이 필요하거나 아쉬웠던 점에 대해서는 47명(59.5%)이 없다고 응답하거나 무응답 하였다. 응답한 학생 중에서는 가상 객체에 입자의 이름이나 이동 속도 등 더 많은 정보가 제공되거나 증강현실을 활용한 활동이 더욱 다양하고 긴 시간동안 제공되기를 바라는 응답이 13명(16.5%)으로 가장 많았다. 다음으로 기술적 측면의 개선 의견(8명, 10.1%), 증강현실을 활용하기 위해 스마트폰을 계속 들고 있어야 했었던 점(5명, 6.3%) 등의 응답이 있었다. 이 연구에서 학생들이 가상 객체를 탐색하면서 했던 활동은 입자 모형을 확대·축소, 회전, 이동시키며 크기와 종류, 개수, 이동 방향 등을 탐색하는 것이었다. 면담에서 이러한 활동에 어려움을 느꼈다고 응답한 학생은 없었고, 수업 관찰에서도 대부분의 학생이 큰 어려움 없이 이를 직관적으로 수행하였다. 특히 상황흥미의 하위 요소 중 학생이 느낀 어려움의 정도를 의미하는 도전의 평균(2.17)이 다른 하위 요소보다 크게 낮은 것을 볼 때 탐구 의도, 주의집중 요구, 도전에서 유의한 차이가 나타나지 않은 것은 이 연구에서 활용한 증강현실이 학생들이 가상 객체를 탐색할 때 어떤 어려움을 겪거나 특별히 주의를 집중하여 작동 원리를 파악해야 할 정도로 어렵지 않았기 때문으로 볼 수 있다. 따라서 증강현실을 활용한 소집단 학습에서 학생의 상황흥미를 높이기 위해서는 혼합 및 개별 환경과 같이 스마트폰을 개별적으로 지급하는 도구 사용 환경을 제공하고, 콘텐츠 측면에서도 학생의 수준을 고려하여 가상 객체를 더 깊이 탐색할 수 있는 요소를 제공하는 것이 효과적일 것이다.