가상 교육

게임과 오락 그 이상에 활용 가능한 시뮬레이션 기술

Martin Koppe
8 June 2014

기술자나 엔지니어를 위한 교육은 비용이 많이 들고 도구들이 부서지기 쉬우며 때로는 위험한 장비가 사용되기도 한다.그러나 가상 교실에서는 완벽한 디지털 학습 도구가 제공된다.이를 통해 학습자와 교사는 물리적 세계의 제약을 극복하고 안전하게 교육을 진행할 수 있다.

인터넷은 개방형 온라인 대중 강좌,원격 교육, 플립트 교육을 통해 교 육에 혁명을 일으켰다. 이러한 온라 인 학습 도구의 효과는 이미 입증되었지만 여전히 일부 기술에는 실제 현장 교육이 필 요하다. 원자력발전소에서 업무를 배우거나 석유 시추 장치 다루는 법을 배울 경우, 오 류 상황을 설정한 가상 교실에서 실제 폭발 없이 안전하게 현장 교육을 진행할 수 있다.

3D 시뮬레이션을 통해 학습자는 실제 기기 처럼 작동하는 디지털 장비와 상호 교감한 다. 이러한 장비들은 유연성을 갖추고 있어 서 실제 연습을 통해 이해도를 높일 수 있 다. 20년 전만해도 꿈에 불과했던 이러한 개 념은 컴퓨터 집약적 프로그램을 운영할 만 큼 강력한 컴퓨팅 도구의 등장으로 구체화 되고 있다.

비용 절감 솔루션

프랑스 노장-쉬르-마른(Nogent-sur-Marne)에 위치한 루이아르망고등학교의 기계 엔지니어링 교사 프레데릭 세리(Frédéric Xerri)는 "실체적 시스템은 탁월한 교육 도구 입니다. 그러나 모든 학생들이 동시에 그 도 구를 이용하려면 도구의 숫자가 학생 수만 큼 많아야 합니다. 산업 제품 설계 수업을 현장 으로 진행하려면 첨단 장비를 사 용해야 합니다. 실체적 모델은 적게는 10,000유로에서 많게는 15,000유로의 비용이들어갑니다. 이를 실현하기에는 재정적 한계가 있습니다. 학생들을 소규모 그룹을 나누어 수업을 해도 마찬가지입니다. 가상 교실 덕분에 학생들은 컴퓨터 상에 있는 실제 도 구 모델로 실험해볼 수 있습니다. 그 후 실 제 시스템 활용법을 익히게 됩니다. 이 '사이 버-물리'의 조합은 실제 시연에 소요되는 시 간을 최적화하고 더 많은 학습 경험을 제공 합니다"라고 설명했다.

“ 물리적 시스템은 탁월한 교육 도구입니다. 그러나 모든 학생이 동시에 그 도구를 이용하려면 도구의 숫자가 학생수 만큼 많아야 합니다.”

프레데릭 세리(Frédéric Xerri)
프랑스 루이아르망고등학교 기계 엔지니어링 교사

또한 학습자들은 가상 세계에서 결과에 대 한 부담감을 가지지 않고 실수를 저지를 수 도 있으므로 까다로운 물리적 장비를 다루 기 전에 충분히 준비할 수 있다.

로봇 애플리케이션

가상 엔지니어링을 전문 분야 중 하나로 내 세우고 있는 애틀랜타의 조지아공대는 고등 학생들을 위한 여름 워크숍 기회를 마련하 고 있다. 이 워크숍에 참여하는 10대들은 프 로그래밍 및 로봇용 입문 키트로 대중화된 LEGO Mindstorms NXT2를 이용해 가상으 로 현장 학습을 수행한다.

연구 엔지니어로서 학생들을 감독하는 스루 얄 파텔(Srujal Patel)은 "학생들은 장애물을 넘을 수 있는 로봇을 제작해야 합니다. 하지 만 레고 만으로는 그런 일을 할 수 없습니다. 빠진 부분이 있을 경우 스스로 설계해야 합니다"라고 말했다. 학생들은 컴퓨터상에서 모든 것을 테스트할 수 있지만 가상 실험이끝난 후에야 3D 프린터를 이용해 로봇을 제 작할 수 있다. 각기 다른 위치에 있는 학생 들도 동시에 디지털 모델을 이용해 작업을 공유할 수 있다

학생들은 동일한 컴퓨터를 사용할 필요 없이모델을 이리저리 조작해볼 수 있으므로 제작 전에 최적화된 로봇이 탄생하는 것이다.

가상 교육의 이점 및팀 작업

열정적인 교사들은 가상 교육의 성공 가능 성을 크게 의심하지 않는다. 세리 교사는 "특히나 디지털 시대에 태어난 학생들에게 는 모든 것을 가상화하려는 시도가 매력적 으로 느껴질 것입니다. 다행히도 교사들은 학생들의 학업을 확인하고 구체적으로 조언 해 주는 역할을 이어나갈 수 있습니다. 또한 생각만 하던 것이 실제로 이루어질 때의 성 취감만큼 뿌듯한 일은 없을 것입니다"라고 말했다.

가상 교육이 가지는 또 다른 이점은 부주의 한 학생이 물리적 모델을 잘못 다루는 바람 에 손상을 입히거나 그로 인한 사고의 가능 성이 사라진다는 점이다. 교육 훈련 장비 제조 업체들은 이러한 디지 털 장비 사업의 긍정적인 측면들을 검토하 고 있다. 자이로스코프, 헬리콥터, 로봇 팔, 추를 비롯한 교육장비를 공급하는 캐나다 의 교육 장비 제조 업체 퀀서( Quanser)의 교육 담당 이사 톰 리 박사( Dr. Tom Lee)는"당사는 고품질 장비를 공급합니다. 해당 장 비에 대한 투자 수익도 고려합니다. 학생 일
인당 비용을 절감하려면 CAD 전문가와 손 잡고 당사의 도구와 그에 상응하는 가상의 도구를 제공해야 합니다. 이를 통해 과거에 는 접근할 수 없었던 시장에도 진입할 수있습니다"라고 설명했다.가상 교육의 개척자들은 다른 많은 교육자 들이 따르고 싶어할 새로운 길을 열고 있다. 특히 교육에 대한 접근성이 제한적이거나 불가능한 국가에서는 가상 교육이 꼭 필요 한 지식과 기회의 문을 열어주는 도구가될것이다. ◆

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