Wednesday, April 20, 2022

2022년 4월 20일 제 1회 학습과학 초청강연

  선생님들 안녕하세요~! 조영환 교수님과 함윤희 선생님의 싱가포르 NIE 학습과학센터 방문과 사범대 산하의 학습과학센터 설립으로 학습과학과 관련된 다양한 주제와 연구의 발판이 마련되어 가고 있는데요, 관련하여 2022년 4월 20일 제 1회 학습과학 초청 강연이 진행되었습니다 :) 이번 강연은 한국에너지공과대학교 교수로 재직중이신 김경 교수님께서 '다중양식분석과 학교교실 적용 사례'라는 주제로 진행해주셨습니다.


  김경 교수님께서는 현재 학습자들의 지식 구조를 시각화하고 분석하여 적절한 스캐폴딩을 제공하기 위한 연구를 수행 중이신데요, 학습자의 지식 구조를 네트워킹하기 위해 활용하시는 Graphical Interface of Knowledge Structure(GIKS) 도구에 대해서 소개해주셨습니다.


  GIKS에는 텍스트, 말(발화), 눈의 움직임을 지식 구조 네트워크로 전환하는 GIKS-Text, GIKS-Speaking, GIKS-EYE 기술과 지식 구조 네트워크를 점자로 전환하는 GIKS-Blind 기술 등이 있고, 이번 강연에서는 그 중 GIKS-Text와 GIKS-Speaking 도구를 활용한 연구들이 다루어졌습니다.

  GIKS-Text는 학습자들이 작성한 텍스트 안에 내재된 학습자들의 지식 구조를 캡쳐해 시각화하는 툴로, 텍스트 마이닝 툴과 네트워크 사이언스 투을 결합하여 만들어진 알고리즘입니다.


  김경 교수님의 연구에 따르면 GIKS-Text 도구가 인과 관계, 문제-해결, 논증 등의 서로 다른 과학적 텍스트의 구조를 포착할 수 있으며, 나라와 문화에 따른 지식 구조의 공통점과 차이점 또한 포착 가능한 것으로 드러났습니다. 따라서 이를 활용하여 학습자들이 작성한 리포트를 분석하고, 그 내용을 전문가와 비교하여 학습자들이 놓치고 있는 개념이나 잘못 형성된 오개념에 대해 피드백을 제공하는 등의 교육적 처치가 가능하다고 합니다.

  GIKS-Text를 확장한 도구가 바로 GIKS-Speaking인데요, GIKS-Speaking 도구는 학생들의 말을 텍스트로 전환한 후, GIKS-Text와 동일한 원리로 그 안에 내재된 지식 구조를 분석하는 툴입니다.


  GIKS-Speaking을 통해 협력적 문제 해결 과정을 분석하여 학습자들의 지식 구조가 시간에 따라 어떻게 변화해 가는지 포착하거나, 구성원들 간의 상호작용을 분석하는 연구 수행이 가능합니다.











  또한, 학습자들을 두 그룹으로 나누어 한 그룹에는 서로 간에 전혀 다른 정보를 제공(interdependence group)하고, 다른 한 그룹에는 동일한 정보를 제공(independence group)하여 협력 양상이 어떻게 다른지를 분석한 연구에 대해서도 소개해 주셨습니다. 해당 연구 결과에 따르면 서로 전혀 다른 정보를 제공받은 그룹은 문제 해결을 위해 적극적으로 소통할 수밖에 없고, 그 과정에서 다양한 관점의 해결책을 찾는 양상을 보인 반면, 서로가 동일한 정보를 제공받은 그룹은 문제 해결과 관련이 있는 정보들로만 상호작용하여 하나의 수렴된 결과를 도출하는 양상을 보였다고 합니다.

  김강 교수님께서는 현재 이러한 분석 도구와 기기를 갖춘 ALC 학습분석 교실을 설계하고 발전시켜 나가고 계십니다.


  ALC 학습분석 시스템은 학습자들의 인지적, 감정적, 행동적 학습 데이터를 수집하여 인공지능 기반 학습모델을 만들고 이에 기반한 맞춤형 학습 피드백을 전달하고자 하는 체계로, 미래에는 이러한 분석 시스템의 적극적인 도입을 통해 더욱 효과적인 교육 지원 시스템이 구축되지 않을까 생각해봅니다.


  즉, 학습자들은 실시간으로 스스로의 상태나 의견을 적극적으로 교수자에게 전달할 수 있고, 교수자는 이 피드백을 바탕으로 학습자에게 적절한 도움을 제공하거나 스스로의 교수 행위를 점검 및 성찰하여 발전시킬 수 있게 될 것입니다.

  지금까지 교육은 대부분 학습 결과에 대한 평가에 초점을 맞추어 왔습니다. 하지만 학습자가 성공적으로 학습했다면 왜 성공한 것인지, 실패했다면 왜 실패한 것인지 그 원인을 알아내는 것이 어쩌면 교육적으로 더 의미 있는 통찰을 가능하게 할 것입니다. 교육 현장의 학습자들은 다양한 이유로 실패하기도 하는데요, 교수자가 그리고 학습자 스스로가 실패의 이유와 원인에 대해 인지하고 보다 성공적으로 학습이 이루어질 수 있도록 하기 위해 함께 노력해야 할 것입니다. 이러한 교육의 변화를 가능하게 한다는 측면에서 학습과학과, 학습과학 연구가 큰 의의를 가진다는 김경 교수님의 말씀이 인상 깊게 다가오네요! 앞으로 TELD 연구실에서 진행하게 될 학습과학 연구들에 대한 기대와 설렘을 가지고 이만 줄여봅니다.

감사합니다 :)

Saturday, April 16, 2022

싱가포르 NIE 학습과학센터 방문

 안녕하세요~ TELD 박사과정 함윤희입니다. 

이번 4월 4일부터 5일까지 조영환 교수님, 정대홍 교수님과 함께 싱가포르 NIE의 학습과학센터를 방문하였습니다. 서울대 내에 학습과학연구소를 만들기 위해 NIE 내에 있는 여러 연구자들에게 자문을 받고 현지 시설을 탐방하였는데 그 내용을 블로그에 공유하려고 합니다. 



첫째날 일정은 아래와 같았습니다. NIE 측에서 아침부터 저녁까지 디테일한 일정을 준비해주었습니다.  




먼저 SoLEC을 방문하여 시설과 장비를 확인하고 SoLEC 위원회와 회의를 하였습니다. 



SoLEC은 EEG 장비 Emotiv, E4 손목밴드 등을 활용해 데이터를 수집할 수 있는 실험 공간, 실제적인 수업 환경에서 데이터를 수집할 수 있는 관찰실을 두어 연구에 활용하고 있었습니다. 

SoLEC 위원회와의 회의를 통해 SoLEC의 연구주제들도 엿볼 수 있었는데요, 사회정서학습과 멀티모달 데이터, EEG와 교육연구에 대해 연구를 하고 있었습니다. 

점심식사 후에는 NIE에서 운영하고 있는 학습과학 석사 과정 프로그램에 대해 듣고 LSI(Learning Sciences  & Innovation)에서 진행 중인 고등학생의 Life2Well 프로젝트 발표를 들었습니다. 그리고 마지막으로 AIEC(Artificial Intelligence for Education Collaboratory)에서 진행 중인  AI-기반 분석적 협업 연구 발표를 들었습니다. 이렇게 오후에는 NIE 내에서 진행 중인 학습과학 관련 연구들에 대한 발표를 듣고 질의응답을 하였는데요, 흥미로운 연구들이 많았습니다. 



예를 들어 왼쪽은 Teo Chew Lee 박사님의 'Multimodal Learning Analytics and Knowledge Building'이라는 연구인데요, 학습자들이 지식구축을 위한 학습활동을 할 때 로그데이터, 비디오 데이터, 생리심리데이터, 텍스트 데이터, 얼굴 표정 데이터를 수집하여 학습의 과정을 다면적으로 분석하고자 하였습니다. 향후에는 이를 바탕으로 대시보드를 구축할 계획이라고 하는데 많이 기대가 됩니다. 


둘째날은 NIE와 협력 중인 New Town Primary School과 CRCD(Centre for Research in Child Development) 연구센터를 방문하였습니다. 둘째날 일정입니다. 



New Town Primary School에서는 학교의 비전과 학교에서 진행 중인 프로젝트에 대해 소개해주었습니다. 학교에서는 아이들을 잘 가르치고, 학부모와 원활히 소통하고, 학교의 교사와 연구자를 연결하기 위해 CTLE(Center for Teaching and Learning Excellence)라는 센터를 운영하고 있었습니다. 학교 교장 선생님께서 싱가포르의 유일한 자원은 사람이고, 사람들의 웰빙을 위한 교육이 중요하다고 강조하셨는데 교육을 위해 실제로 많이 고민하고 노력하신다는 느낌이 들었습니다. 



또한 학교에서는 교사의 직업적 웰빙을 증진시키기 위한 프로젝트, 학교 현장에 뇌기반 원리를 적용하기 위한 프로젝트를 진행하고 있었습니다. 좌측 이미지는 학생들의 Brain Breathing 활동입니다. 학습을 위한 최적의 뇌 상태를 만들어주기 위해 학교에서는 학생들을 위한 다양한 노력을 하고 있었습니다. 

오후에는 CRCD 연구소의 시설과 장비를 확인하고 CRCD에서 진행 중인 연구에 대해 발표를 들었습니다. CRCD는 학습과학 중에서도 아이들의 인지발달, 정서발달과 관련된 내용에 초점을 맞추어 연구를 진행하고 있었습니다. 




그리고 마지막으로 SNU와 NIE 간의 연구 협력에 대해 논의하는 시간을 가졌습니다. 조영환 교수님께서 NIE의 Research Scientist로 일하셨던만큼 NIE와는 연구 관심사도 맞고 연구 협력을 하기도 좋을것 같은데요, 향후 다양한 방법으로 협력할 수 있으면 좋겠습니다. 

제 포스팅은 여기까지입니다! 


Friday, April 15, 2022

학습과학센터

날씨가 따뜻해지고 벚꽃이 활짝 피었다가 꽃잎이 바람에 흩날리는 것을 보니 봄이 왔다는 것을 실감할 수 있습니다. 서울대학교에 교수로 오고 10번째 맞이하는 봄이네요. 

연구실 블로그를 다시 보니 매년 새로운 화두가 있었던 것 같습니다. 문제해결과 협력학습을 중심으로 시작했던 연구들이 인공지능과 학습분석을 만나면서 더 풍부해지는 것 같습니다. 

올해 주요한 이슈는 "학습과학(Science of Learning)"입니다. 4월 초에 정대홍 교수님, 함윤희 선생님과 같이 싱가포르에 있는 Science of Learning in Education Centre에 다녀왔고, 이번 주에는 사범대 산하에 학습과학센터를 설립했습니다. 아직은 임시센터이지만 학습과학연구를 시작할 수 있는 좋은 계기가 마련되었습니다. 

학습과학은 데이터사이언스와 인공지능에 기반하여 학습에 대한 심도깊은 이해와 다양한 분야의 교육문제를 해결하고 맞춤형 교육을 실현하는 데 목적을 두고 있습니다. 학습 연구와 실천을 융복합적으로 접근하여 새로운 시각에서 학습 현상을 설명하고 교육의 난제에 대한 창의적인 해결안을 찾고자 합니다. 

앞으로 서울대학교 학습과학센터는 다음의 세 가지 주제에 초점을 두고자 합니다. 

  1. 교육현장 중심의 멀티모달 학습 연구: 다양한 교육현장에서 멀티모달 데이터(비디오, 오디오, 텍스트, 생리심리 데이터 등)를 수집하여 학습자 모델을 만들고 역동적인 수업 현상을 체계적으로 탐구함  
  2. 뇌과학 중심의 실험실 연구: 뇌과학에 기반하여 학습자의 인지적, 정서적 발달을 연구하고 데이터에 기반하여 학습 문제를 진단하고 처방할 수 있는 과학적인 방법을 탐구함  
  3. AI 기반 맞춤형 교육 시스템 개발: 학습 데이터와 AI 기술을 활용하여 개별 학습자의 필요를 반영한 맞춤형 교육 시스템을 개발하고 그 효과를 검증함  

학습과학 분야의 다양한 세미나와 연구가 있을 예정이니 많이 참여해주기 바랍니다.