디지털트윈을 적용한 확장현실 시뮬레이션이 과제부하, 학업적 자기효능감, 학습 성취에 미치는 영향

• 영문명: The Effects of Digital Twin-Based Extended Reality Simulations on Task Load, Academic Self-Efficacy, and Learning Achievement
• 발행기관: 한국교육방법학회
• 저자명: 기수현 김국현 한다은 류지헌 강희령
• 간행물 정보: 『교육방법연구』제37권 제3호, 297~322쪽, 전체 26쪽
• 주제분류: 사회과학 > 교육학
• 파일형태: PDF
• 발행일자: 2025.08.31

국문 초록

이 연구의 목적은 확장현실 기반 환경에서 디지털트윈 시뮬레이션을 적용했을 때 실물 기반 시뮬레이션과 비교하여 학습자의 지각된 과제부하, 학업적 자기효능감, 학습 성취에 미치는 영향을 분석하는 것이다. 이를 위하여 40명의 대학생(남=21, 여=19)이 디지털트윈 적용 시뮬레이션(G1=20), 또는 실물 시뮬레이션(G2=20)을 활용해 화학안전사고에 대응하는 절차 및 방법을 학습하였다. 디지털트윈 적용 시뮬레이션을 활용한 집단은 홀로렌즈 기기를 착용하고 실제 공간이 렌더링된 가상 공간에서 디지털트윈 객체 또는 아바타와 상호작용하면서 학습을 진행했다. 실물 시뮬레이션을 활용한 집단은 실제처럼 구성된 공간에서 실물 또는 사람과 상호작용하면서 학습을 진행했다. 시뮬레이션 종료 후 과제부하, 학업적 자기효능감, 학습 성취에 대한 설문을 수행하였다. 그 결과 디지털트윈 시뮬레이션으로 학습한 집단이 실물 시뮬레이션 집단보다 정신적 부하가 낮았고 학업적 자기효능감이 높게 나타났으며 학습 성취는 더 낮았다. 이러한 연구 결과는 디지털트윈 시뮬레이션이 학습자의 인지적 부담을 낮추는 데 도움이 되지만 학습자의 학업적 자기효능감과 실제 학습 성취 간에 간극이 발생할 수 있음을 보여준다. 결론적으로 시뮬레이션을 활용한 효과적인 교수 학습 설계시 디지털트윈 시뮬레이션과 실물 시뮬레이션을 상호보완적으로 활용할 수 있으며 이에 대한 설계 및 개발 전략이 필요함을 알 수 있다.

영문 초록

The purpose of this study was to examine the effects of digital twin simulation in an extended reality (XR)-based environment on learners' perceived task load, academic self-efficacy, and learning achievement, in comparison to a physical simulation. A total of 40 university students (male = 21, female = 19) participated in the study and were randomly assigned to either the digital twin simulation group (G1 = 20) or the physical simulation group (G2 = 20). Participants in the digital twin group engaged in a simulation wearing a HoloLens device and interacted with digital twin objects and avatars within a virtually rendered space based on the actual environment. In contrast, participants in the physical simulation group interacted with actual objects or human agents in a physical space designed to replicate real-world scenarios. Upon completing the simulation, participants responded to surveys measuring task load, academic self-efficacy, and learning achievement. The results indicated that the digital twin simulation group experienced significantly lower mental demand and higher academic self-efficacy compared to the physical simulation group; however, their learning achievement scores were lower. These findings suggest that while digital twin simulations can effectively reduce learners’ cognitive load and enhance their self-efficacy, a potential gap may exist between perceived efficacy and actual performance outcomes. In conclusion, digital twin simulations and physical simulations can be complementarily utilized in the effective instructional design using simulations, highlighting the need for integrated design and development strategies.

목차

Ⅰ. 서론

Ⅱ. 이론적 배경

Ⅲ. 연구 방법

Ⅳ. 연구 결과

Ⅴ. 논의 및 결론

참고문헌

키워드

확장현실 시뮬레이션 디지털트윈 실물 시뮬레이션 과제부하 학업적 자기효능감 학습성취 extended reality simulation digital twin physical simulation task load academic self-efficacy learning achievement