imskorea_logo_1교육과정의 주제 및 성취기준과 VR/MR 학습자원 연계 카탈로그 정보모델
표준번호IMS KR 1015
발행일2017년 12월 1일
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1 서론

혼합현실과 가상현실 기술을 활용한 콘텐츠들을 교육 분야에 효과적으로 활용하기 위해서는 해당 콘텐츠들을 교육과정의 관련 주제와 학습자가 성취해야 할 역량기준 정보와 연결할 필요가 있다. 또한 학습 또는 수업 중에 필요한 콘텐츠를 빠르게 직관적으로 검색 및 선택하기 위해서는 교육과정의 내용체계(주제)와 성취기준이 기계적 해석을 할 수 있도록 메타데이터 형태로 공개되어 있어야 하며, 교육과정의 각 주제는 콘텐츠와 의미적으로 연결되어야 한다. 이 문서에서는 교육과정의 주제 및 성취기준을 기반으로 가상현실과 혼합현실 콘텐츠 및 학습자원을 효과적으로 검색 및 활용할 수 있는 절차, 방법, 메타데이터 요소를 제시하고자 한다.  

2 적용범위

이 문서에서는 교육용 가상·혼합현실 콘텐츠의 효과적 탐색과 활용을 위해 VR/MR 학습자원을 교육과정의 주제 및 성취기준 정보를 기반으로 연계한 카탈로그 모델을 제시한다.  

3 용어 정의

3.1 교육과정

교육과정(敎育課程) 또는 커리큘럼(curriculum)은 일정한 교육의 목적에 맞추고, 교육 내용과 정해진 수업의 교육 및 학습을 종합적으로 계획한 것을 말한다(위키피디아). 이 문서는 교육부가 고시한 7차 교육과정의 개정 교육과정인 2015 개정 교육과정(2015년 9월 23일 총론 및 각론 고시)을 기반으로 한다.  

3.2 교육과정 주제(내용 체계)

교육과정의 주제(내용체계)는 교육과정의 내용을 고려하여 설계되었고, 교육 내용을 구조적으로 보여주는 틀(fram)이다. 교육과정 주제는 영역, 핵심개념, 일반화된 지식, 내용요소, 기능으로 구성된다.  

3.3 교육과정 성취기준

교육과정 성취기준이란 국가 교육과정에 진술된 성취기준을 의미하며, 학생들이 교과를 통해 배워야 할 지식과 기능, 수업 후 학생들이 할 수 있어야 할, 또는 할 수 있기를 기대하는 능력을 나타내는 결과 중심의 도달점, 교과의 내용(지식)을 적용하고 문제해결을 하는 수행 능력을 의미한다(2015 개정 교육과정의 ‘일러두기’).  

3.4 가상현실(Virtual Reality, VR)

가상현실은 가공된 세계를 마치 실존하는 것처럼 만든 것으로, 자신(객체)과 배경, 환경 모두 현실이 아닌 가상의 이미지로 구현된다. 현실 세계를 차단한 100% 가상의 세계를 사용자에게 보여준다는 점에서 혼합현실과 차이가 있으며 혼합현실에 비해 몰입감이 뛰어나다. 콘텐츠 재생에는 주로 See-Closed 방식의 HMD를 사용한다.  

3.5 혼합현실(Mixed Reality, MR)

혼합현실은 가상현실과 증강현실을 아우르는 용어로 쓰이기도 하고, 가상현실의 몰입감과 증강현실의 현실감을 결합한 또 다른 영역을 지칭하기도 한다. 이 문서에서 말하는 혼합현실은 현실의 이미지나 배경에 3차원 가상 이미지를 겹쳐 하나의 영상으로 보여주는 기술을 의미하며, 증강현실은 포함하지만 가상현실은 포함하지 않는다고 정의한다. 혼합현실은 가상현실에 비해 현실감이 뛰어나다는 특성이 있다.  

3.6 메타데이터

메타데이터는 데이터에 관한 구조화된 데이터로, 다른 데이터를 설명해주는 데이터를 의미한다. 정보를 효율적으로 찾아내서 이용하기 위해 일정한 규칙에 따라 콘텐츠에 대하여 부여하는 데이터이다(위키피디아). 국제적으로 디지털 자원을 설명하는데 사용되는 메타데이터 표준으로는 Dublin Core, Learning Resource Metadata Initiative (LRMI), Learning Object Metadata (LOM, IEEE 1484.12.1), Metadata for Learning Resources (MLR, ISO/IEC 19788 / KS X 7001) 등이 있다.  

3.7 카탈로그 정보모델

교육과정의 내용체계(주제)와 성취기준의 기계적 해석을 위해 메타데이터 형태를 활용할 수 있으며, 이러한 메타데이터에 학습자원(가상현실과 혼합현실 콘텐츠)의 특성을 카탈로그 형태로 추가한 세트를 카탈로그 정보모델로 정의한다.  

4 카탈로그 정보모델

여기서는 교육과정과 성취기준을 근거로 가상·혼합현실 콘텐츠를 활용했을 때 효과가 클 것으로 기대되는 부분들을 발취하여 공개하기 위한 카탈로그 모델을 제시한다. 지금까지 디지털 자원과 콘텐츠를 중심으로 제공하던 학습 지원 시스템과 검색환경을 관점을 바꾸어 성취기준을 중심으로 교수학습을 지원할 수 있는 시스템으로 전환하는 방법을 제시한다.

[표 1]과 같이 교육과정에 대한 메타데이터로 ID, 내용, 성취기준을 활용하고 학습자원(가상·혼합현실 콘텐츠)에 대한 메타데이터로 유형, 비용, 콘텐츠명, 링크, 실행환경 안내 및 뷰어 설치 URI를 활용할 수 있다. 각 데이터는 링크드 데이터 형식으로 표현될 수 있으며, 내용과 내용, 내용과 자원, 자원과 자원 간 관계를 구조적, 의미적으로 표현 할 수 있다. 모든 데이터는 고유한 식별체계(URI: Uniform Resource Identifier)를 부여한 링크드 데이터로 발행한다.

[표 1] 교육과정의 주제 및 성취기준과 VR/MR 학습자원 연계 카탈로그 정보모델 예시

 
교육과정 ID 교육과정 내용 교육과정 성취기준 콘텐츠 유형 콘텐츠 비용 콘텐츠명 콘텐츠 링크 실행환경안내
뷰어 설치 URI
4과 화산 활동 [4과11-01] 화산 활동으로 나오는 여러 가지 물질을 설명할 수 있다. MR 유료 모래와 MR로 화산 폭발 만들기 http://download.con/content/P1 이 콘텐츠는 운영체제 X 버전x.0, Y 버전 y.0. Z 버전 z.0에서 실행될 수 있고, 파일형식 *.abc를 지원하는 앱에서 활용할 수 있음
9,000원 http://install.content.net/...../V1
VR 무료360도 VR로 체험하는 화산 폭발 과정 http://download.con/content/P2 이 콘텐츠 는 디바이스 A, B, C에서 실행할 수 있으며, 파일형식 *.abc를 지원하는 앱이 설치되어 있어야 함
http://install.content.net/...../V2
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4.1 교육과정에 대한 메타데이터

학습 또는 수업 중에 필요한 콘텐츠를 빠르게 직관적으로 검색·탐색하기 위해서는 교육과정의 내용체계(주제)와 성취기준이 메타데이터 형태로 공개되어 있어야 기계적 해석이 가능하다.   교육과정 ID 학년, 과목 등을 기반으로 각 교육과정에 ID를 부여할 수 있다. [그림1]과 같이 “교과과정 성취기준”에 부여된 코드에서 “학년군”과 “과목” 부분을 발췌하여 교육과정 ID로 사용할 수 있다. 예를 들어 초등학교 5~6학년 체육교육과정은 “6체”, 초등학교 3~4학년 과학교육과정은 “4과”, 고등학교 1학년 통합과학 교육과정은 “10통과”등으로 나타낼 수 있다.  

[그림 1]교과과정 성취기준에 대한 코드 부여 방법(2015 개정 초등학교 교육과정의 이해, 김용옥)

교육과정 내용 교육과정에 명시된 내용요소를 따른다.

성취기준 성취기준은 교육과정에 종속된 데이터이면서 동시에 교과와 과목 간 위계에 따라 성취기준 간 상호 수직적인 관계의 데이터로 표현될 수 있다. 성취기준을 링크드 데이터로 발생하기 위해 먼저 데이터 구조를 설계해야 하는데, 핵심성취기준이 정의되지 않은 교과와 과목들은 교육과정 문서에 일반 성취기준이 기술되어 있기 때문에 논리적으로 엔티티는 교육과정과 성취기준 두 가지로 분리해서 접근할 수 있다. 성취기준은 수직적인 위계와 수평적인 전후 관계로 간결하게 표현할 수 있다.  

[그림 2]교육과정과 성취기준에 대한 내용을 링크드 데이터 또는 데이터베이스 형태로 저장하고 표현하기 위한 정보모델의 도식화

  [그림 2]와 같이 성취기준 링크드 데이터의 확장성을 고려해서 <derivedFrom>과 <crossSubjectReference>같은 속성은 데이터 구조 설계에 미리 반영했는데, <derivedFrom> 속성은 교과서 출판사가 성취기준을 좀 더 세부적으로 발전시킬 때 사용할 수 있으며, <crossSubjectReference> 속성은 과목 간 주제의 연관관계를 설명할 필요가 있을 때 활용할 수 있다.  

4.2 학습자원(가상혼합현실 콘텐츠)에 대한 메타데이터

유형 콘텐츠가 가상현실(VR)을 기반으로 하는 것인지, 혼합현실(MR)을 기반으로 하는 것인지를 명시하는 항목이다. 여기서는 혼합현실이 증강현실을 포함하는 개념으로 본다.   비용 콘텐츠가 무료인지 유료인지를 나타내는 항목이다. 유료인 경우 비용을 함께 표시할 수 있다.   콘텐츠명 콘텐츠를 식별할 수 있는 콘텐츠에 대한 명치을 나타낸다.   링크 콘텐츠에 대한 링크를 표시한다.   실행환경 안내 뷰어 설치 URI 실행환경은 콘텐츠 재생에 필요한 환경을 의미한다. 재생을 위해 필요한 기기(모바일기기나 노트북컴퓨터, HMD 등)나, 지원하는 앱에 대한 정보에 대한 기재가 필요하다. 뷰어가 필요한 경우, 뷰어를 설치할 수 있는 고유한 식별체계(URI: Uniform Resource Identifier)를 명시한다.  

4.3 성취기준과 학습자원의 의미관계

성취기준과 학습자원을 연결할 때 [그림 3]과 같이 다섯 가지 유형의 의미관계를 찾을 수 있다.

[그림 3] 주제 및 성취기준과 학습자원을 연결할 때의 의미관계

[그림 3]의 가장 상단에 있는 유형은 Major Correlation 속성의 예시로, 성취기준과 학습자원이 넓게 겹친 교집합 관계를 의미한다. 두 번째 위치의 유형은 Minor Correlation 속성의 예시로 성취기준과 학습자원이 조금 겹친 교집합 형태를 뜻한다. 세 번째 위치는 Exact Correlation 속성인 일례로 “성취기준 = 학습자원”인 경우다. 즉, 성취기준과 학습자원이 동일하다고 판단할 수 있을 때를 의미한다. 네 번째 위치는 Narrow Correlation 속성의 일례로서 “성취기준<학습자원”인 경우다. 학습자원이 성취기준과 관련된 개념 뿐 아니라 다른 개념도 포함하는 경우를 의미한다. 마지막 부분은 Broad Correlation 속성의 일례로 “성취기준>학습자원”인 관계로서, 학습자원이 성취기준의 일부만을 포함하는 경우를 나타내고 있다. [그림 3]처럼 성취기준을 정확하고 체계적으로 표현하고 학습자원과 연결시키기 위해서는 성취기준의 일부 속성은 통제된 어휘(controled vocabulary)를 사용할 필요가 있다. 예를 들어, 학교급 및 학년 정보, 교과 및 과목명, 문서의 상태, 성취수준 유형 등과 같은 데이터는 통제된 어휘를 사용할 때 입력과 관리 측면에서 효과적이며, 활용 시에도 정확도를 높일 수 있다.  

4.4 활용

과목, 학년, 학기, 교육과정 주제 ID를 파라미터로 활용해서, 학습 또는 수업 중에 필요한 콘텐츠를 빠르게 직관적으로 검색·탐색하는 데 활용할 수 있다.  

참고 문서

  • 교육부(2015). 초․중등학교 교육과정 총론. 교육부 고시 제2015-80호 [별책 1]

  • 교육부(2015). 초등학교 교육과정. 교육부 고시 제2015-80호 [별책 2]

  • 교육부(2016). 2015 개정 교육과정 총론 해설 –초등학교

  • 교육부(2015). 과학과 교육과정. 교육부 고시 제2015-74호 [별책 9]

  • 2015 개정 교육과정에 따른 평가기준 – 초등학교 3~4학년

  • 교육부. 과학 2015 개정 교육과정 연수자료 - 중학교