표제지
목차
요약 3
Ⅰ. 서론 14
1. 연구의 목적 14
2. 연구의 내용 15
3. 연구의 방법 16
가. 연구 절차 16
나. 선행 문헌 분석 18
다. 사례조사 18
라. 전문가 검토 및 현장 교사 설문 조사 19
4. 기대효과 19
5. 연구의 한계 20
Ⅱ. 이론적 배경 21
1. 스마트 학습 환경 21
가. 스마트 학습 및 스마트 교육의 개념 21
나. 스마트 학습 환경의 개념 24
다. 스마트 학습 환경의 구성요소 28
2. 포스트 코로나 시대의 스마트 학습 환경 32
가. 인공지능 기반 학습 환경 32
나. 블렌디드ㆍ하이브리드 학습 환경 34
Ⅲ. 연구 결과 35
1. 문헌 분석을 통한 스마트 학습 환경의 초기 구성요소 35
가. 디지털 기술 활용 36
나. 개인화된 학습 지원 37
다. 교육과 학습의 외연적 확장 38
2. 해외 스마트 학습 환경 정책 분석 39
가. 북아메리카 39
나. 유럽 43
다. 아시아 44
라. 해외 스마트 학습 환경 정책의 시사점 52
3. 국내외 스마트 학습 환경 사례 분석 54
가. 개요 54
나. 인공지능 활용 및 학습분석 56
다. 블렌디드ㆍ하이브리드ㆍ원격교육 62
라. 가상현실, 시뮬레이션, 디지털 트윈 78
마. 물리적 공간의 유연화 82
바. 물리적 공간의 지능화 89
사. 국내외 사례 분석의 시사점 100
4. 스마트 학습 환경 구성요소와 프레임워크 101
가. 개요 101
나. 개인화된 교수학습지원 104
다. 학습 시공간의 유연화 106
라. 풍부한 공개자원 107
5. 스마트 학습 환경 프레임워크의 타당성 108
가. 스마트 학습 환경에 대한 현장 교사의 요구 110
나. 스마트 학습 환경 프레임워크의 타당성 119
6. 스마트학교 모델 122
가. 블렌디드ㆍ하이브리드 기반 스마트학교 모델 122
나. IoT(Internet of Things) 기반 스마트학교 모델 128
다. 인공지능, 학습 분석 기반 스마트학교 모델 135
라. 형식 학습과 비형식 학습의 융합 지원 스마트 교실 모델 150
마. 현실감을 증진시키는 교수학습 환경 164
Ⅳ. 정책적 제언 172
1. 스마트 인프라 환경 조성 173
가. 무선망 확보 174
나. 스마트 디바이스 보급 174
다. 클라우드 서비스 지원 175
라. 테크 센터 설치 및 테크 매니저 배치 176
마. 위원회 설립 및 사용자 참여 설계 176
2. 자율적인 에듀테크 활용 환경 조성 177
가. 다양한 에듀테크 육성 177
나. 학교 재원 활용 유연화 178
다. 콘텐츠 개발 및 활용 활성화 179
3. 학습 데이터 활용 환경 조성 179
가. 데이터 표준화 및 수집/분석/활용 시스템 구축 179
나. 나이스 연계 체제 구축 180
다. 데이터 활용 기준 마련 181
4. 블렌디드 및 하이브리드 학습 운영 환경 조성 181
가. 교육과정 및 가이드라인의 유연화 181
나. 교원의 블렌디드ㆍ하이브리드 교육 역량 강화 182
참고문헌 183
판권기 200
〈표 1〉 선행 연구에서 나타난 스마트 학습 및 스마트 교육의 정의 23
〈표 2〉 스마트 학습 환경의 개념에 관한 선행 연구 26
〈표 3〉 중국 교육부 2018년 업무 요점 보고서 47
〈표 4〉 중국의 인공지능 교육 관련 정책 49
〈표 5〉 ICT Masterplan 50
〈표 6〉 국가별 스마트 학습 환경 정책 53
〈표 7〉 국내외 스마트 학습 환경 사례 54
〈표 8〉 학교(오프라인) 환경 개선을 위해 필요한 요소 111
〈표 9〉 학교 원격학습(온라인 수업) 환경 만족도 112
〈표 10〉 학교 원격학습(온라인 수업) 환경에 대한 만족 정도를 선택한 이유 113
〈표 11〉 학교의 원격학습(온라인 수업) 환경 개선을 위해 필요한 요소 114
〈표 12〉 온오프라인 연계 스마트 학습 환경 조성을 위해 필요한 요소 115
〈표 13〉 스마트 학습 환경 구축을 위해 필요한 인프라(장비 및 도구) 116
〈표 14〉 비대면 원격학습 환경 조성 및 운영을 위한 가장 중요한 국가의 역할 117
〈표 15〉 비대면 원격학습 환경 조성과 관련한 의견 118
〈표 16〉 블렌디드ㆍ하이브리드 기반 스마트학교 모델 공간 설계 원리 128
〈표 17〉 교내 혹은 교실 속 IoT 기기 및 툴(tool) 129
〈표 18〉 IoT(Internet) of Things) 기반 스마트학교 모델 공간 설계 원리 134
〈표 19〉 인공지능, 학습분석 기반 스마트학교 모델 공간 설계원리 149
〈표 20〉 형식 학습과 비형식 학습의 융합 지원 공간 설계 원리 163
〈표 21〉 현실감을 높이기 위한 스마트 교실 환경 모델 설계 원리 171
〈표 22〉 스마트 학습 환경 구축 관련 정책 제언 173
[그림 1] 세부 연구 절차 18
[그림 2] Spector의 스마트 학습 환경 프레임워크(Spector, 2014) 28
[그림 3] Hwang의 스마트 학습 환경 프레임워크(Hwang, 2014) 29
[그림 4] 스마트 학습 프레임워크(Zhu et al., 2016) 30
[그림 5] 스마트 학습 프레임워크(Liu et al., 2017) 31
[그림 6] 초기 스마트 학습 환경 구성요소 36
[그림 7] 인디애나주의 무선망 보급 현황 40
[그림 8] 인디애나주의 디바이스 보급 현황 40
[그림 9] 인디애나주의 스태프 배치 현황 40
[그림 10] 일본 스마트학교 플랫폼(시부야 구 교육위원회, 2020) 46
[그림 11] 말레이시아 정부 운영 온라인 학습 플랫폼(박지호, 2020) 52
[그림 12] Khan Lab School의 Make Lab과 전체 도면 57
[그림 13] Khan Lab School의 클라우드 기반 대시보드 58
[그림 14] 인공지능 조교인 Jill Watson의 질의 응답 59
[그림 15] Arizona State University의 e-Advisor(Meet eAdvisor, 2020) 59
[그림 16] LECTURE+의 학습 환경(좌)과 학습분석 장면(우) 60
[그림 17] Happy Numbers 인공지능 튜터 문제 풀이 화면 및 결과 61
[그림 18] GoGuardian의 대시보드(The EdTech Round Up, 2017) 62
[그림 19] Harvard Business School의 Online's Innovative Live Studio 63
[그림 20] Indiana University에서의 진행되는 하이브리드 러닝 예시 63
[그림 21] Classroom Foundation 예시(Bell, Sawaya, & Cain, 2014) 64
[그림 22] Linked Classroom Model과 예시(Bell, Sawaya, & Cain, 2014) 65
[그림 23] Shared Portal Model(Bell, Sawaya, & Cain, 2014) 65
[그림 24] Personal Portal Model(Bell, Sawaya, & Cain, 2014) 65
[그림 25] Small Groups Portal Model 66
[그림 26] Michigan State University robotic telepresence devices 66
[그림 27] 하이브리드 수업에서 교수자, 학생 그리고 로봇 기반 실시간 화상회의 도구의 배치 67
[그림 28] Purdue University의 팀즈를 활용한 하이브리드 수업 67
[그림 29] Anne Arundel County School의 로봇 활용 원격 수업(Double Robotics, 2016) 68
[그림 30] Intrinsic Schools의 Pod(Toporek, 2015) 69
[그림 31] Virtual/Hybrid/HyFlex Classroom in UCSD(USCD, 2020) 70
[그림 32] HENN 200 in UBC (UBC, 2020) 73
[그림 33] Learning Hub at Nanyang Technology University 74
[그림 34] KU Leuven에서 진행되는 하이브리드 러닝 74
[그림 35] IESE Business School 비대면 강의 중인 교사 75
[그림 36] IESE Business School 비대면 수업 학습자 화면 75
[그림 37] Monash 대학교의 TIERED COLLABORATIVE SPACES 76
[그림 38] 서울대학교 사범대학 스마트 강의실 77
[그림 39] 송도 채드윅 국제학교의 telepresence 룸 78
[그림 40] Bellevue University 과학실의 하이브리드 수업(Bellevue University Science Labs. 2020) 79
[그림 41] Bellevue의 과학실, 내부와 외부 연결(Bellevue University Science Labs, 2020) 79
[그림 42] University of Toledo I-Space(University of Toledo, 2015) 80
[그림 43] Classe-Musee : Ecole L'Odyssee(Honourable Mention: 3D Virtual and Augmented Reality Class Museum, 2020) 81
[그림 44] 동서울대학교 XR class(황정일. 2020) 81
[그림 45] 한양대학교 텔레프레즌스 강의실(한양대 디지털뉴스팀, 2020) 82
[그림 46] Advance Innovation Skills Center : Georges Vanier Secondary School(2018 Winners of the Ken Spencer Award, 2020) 83
[그림 47] 학교 속 Learning Landscape의 예시(Vittra School Telefonplan, 2020) 85
[그림 48] 학교 속 다양한 가구 예시(Vittra School Telefonplan, 2020) 85
[그림 49] 학교 속 다양한 가구 예시(Vittra School Telefonplan, 2020) 85
[그림 50] 학교 속 다양한 학습환경 예시(Vittra School Sodermalm, 2020) 86
[그림 51] 학교 속 다양한 학습환경 예시(Vittra School Sodermalm, 2020) 86
[그림 52] 학교 속 학습 환경 예시(Vittra School Brotorp, 2020) 87
[그림 53] Center of Inquiry : SAS Puxi Campus(Learning Spaces, 2020) 88
[그림 54] Tinkering Lab : SAS Puxi Campus(Learning Spaces, 2020) 88
[그림 55] 싱클레어호텔 스마트 기술(Smart cities news team, 2020) 89
[그림 56] 스미소니언 박물관의 페퍼(Walch, 2020) 91
[그림 57] GIIS SMART campus (GIIS, 2020) 93
[그림 58] SIT 완공 예상도(SIT, 2019) 94
[그림 59] The Edge의 작업 환경(The Edge, 2020) 94
[그림 60] Cube Berlin과 그 구조 (Archdaily, 2020) 96
[그림 61] Ming Chuan University의 교실(Huang et al., 2019) 97
[그림 62] 중국국립박물관의 AR을 이용한 체험 (Roy, 2019) 98
[그림 63] 맥쿼리 대학 도서관의 자동화 시스템 (Macquarie University, 2020) 99
[그림 64] T라이브러리 출입 화면 및 안면인식기능(SKT story, 2020) 99
[그림 65] 스마트 학습 환경 101
[그림 66] 스마트 학습 환경 프레임워크 102
[그림 67] 스마트 학습 환경 프레임워크 구성 103
[그림 68] 설문에 참여한 교사의 배경변인 109
[그림 69] 학교(오프라인) 환경 개선을 위해 필요한 요소 110
[그림 70] 학교의 원격학습(온라인 수업) 환경 개선을 위해 필요한 요소 114
[그림 71] 온오프라인 연계 스마트 학습 환경 조성을 위해 필요한 요소 115
[그림 72] 스마트 학습 환경 구축을 위해 필요한 인프라(장비 및 도구) 116
[그림 73] 비대면 원격학습 환경 조성 및 운영을 위한 가장 중요한 국가의 역할 117
[그림 74] 블렌디드 러닝 모델 유형(Watson et al., 2015) 123
[그림 75] 선산초등학교 블렌디드 러닝 사례(교육부, 2020d) 124
[그림 76] Pleasant View 학교(Pleasant View's Flexible Use of Space, 2020) 125
[그림 77] 피츠버그 대학교 교실(University of Pittsburgh, 2020) 126
[그림 78] 블렌디드ㆍ하이브리드 기반 스마트학교 모델(번역)(Learning Zones, 2020) 127
[그림 79] IoT 기반 스마트학교 모델 모형A 130
[그림 80] IoT 기반 스마트학교 모델 모형B 131
[그림 81] Ming Chuan 대학교 스마트교실 속 사용되는 테크놀로지(Huang, 2019) 132
[그림 82] Ming Chuan 대학교의 스마트 교실 속 제어판 인터페이스(Huang, 2019) 133
[그림 83] Drenthe College의 모바일 이용 스마트 교실 인터페이스 제어(Microsoft Education, 2020) 133
[그림 84] IMS 학습활동 지표(IMS Global Learning Consortium, 2013) 135
[그림 85] 학습 분석을 위한 LAPA 모형(조일현, 2012) 137
[그림 86] Yet Analytics의 xAPI 기반 데이터 구성 방식과 체계(Yet Analytics, 2018) 138
[그림 87] Visa University 체계도 (Watershed, 2020) 139
[그림 88] xAPI 기반 데이터 구성 방식과 체계(안) 139
[그림 89] 인공지능, 학습분석 기반 스마트 학습 환경 아키텍처(안) 141
[그림 90] 학습 데이터 분석실(안) 142
[그림 91] 멀티 클라우드 인프라 애플리케이션 통합 운용 관리 기술 개념도(김병섭 등, 2020) 144
[그림 92] Khan Lab School의 스마트 디바이스를 활용한 학습과 학교 도면(kurani, 2020) 145
[그림 93] 인공지능 스피커 활용 수업(MBC, 2019) 146
[그림 94] 중국 항저우 11중학교의 안면인식 카메라(YTN, 2018) 147
[그림 95] 중국 항저우 11중학교의 인공지능 기반 스마트 행동 분석 시스템(YTN, 2018) 147
[그림 96] 중국 저장성의 Xiaoshun 학교의 헤어밴드와 수업 장면(조선일보, 2019) 148
[그림 97] Four-tier architecture of smart pedagogies (Zhu, Sun, & Riezebos, 2016) 153
[그림 98] 형식 학습과 비형식 학습의 융합 지원 교실 평면도1 154
[그림 99] 형식 교육과 비형식 학습의 융합 지원 교실 입체도 154
[그림 100] 형식 학습과 비형식 학습의 융합 지원 교실 평면도2 155
[그림 101] 텔레프레즌스 활동 구조 156
[그림 102] 그룹 활동 위한 구조 156
[그림 103] 서울 교대 부설 초등학교의 '슬기누리' 교실(서초신문, 2019) 156
[그림 104] 대전 전민 고등학교 가변형 공간(한국교육개발원, 2020) 157
[그림 105] 형식 학습과 비형식 학습의 융합 지원 교실 평면도3 158
[그림 106] Pacific Science Center의 Science On a Sphere 전시 모습(Slivinski, 2019) 159
[그림 107] 서귀포 온성초등학교의 VR 스포츠실(고은비, 2020) 159
[그림 108] 형식 학습과 비형식 학습의 융합 지원 교실 평면도4 160
[그림 109] 한양대학교 텔레프레즌스 룸(김가은, 2019) 160
[그림 110] SIT 완공 예상도 (SIT, 2020) 161
[그림 111] 건물 외벽 디스플레이(architectural display) 사례(Harrison, S., & Tatar, D., 2005) 162
[그림 112] 형식 학습과 비형식 학습의 융합 지원 교실 평면도5 162
[그림 113] VR 실감교육실 도면(한양공고 제공) 166
[그림 114] 한양공업고등학교의 자동차엔진정비 실감교육실 파노라마 사진(한양공고 제공) 167
[그림 115] 현실감을 높이기 위한 스마트 교실 환경 모델 169
[그림 116] 학생용 컴퓨터 1대당 학생 수(교육통계, 2020) 174