Augmentix -- An Augmented Reality System for asymmetric Teleteaching

📝 Abstract

Using augmented reality in education is already a common concept, as it has the potential to turn learning into a motivational learning experience. However, current research only covers the students site of learning. Almost no research focuses on the teachers’ site and whether augmented reality could potentially improve his/her workflow of teaching the students or not. Many researchers do not differentiate between multiple user roles, like a student and a teacher. To allow investigation into these lacks of research, a teaching system “Augmentix” is presented, which includes a differentiation between the two user roles “teacher” and “student” to potentially enhances the teachers workflow by using augmented reality. In this system’s setting the student can explore a virtual city in virtual reality and the teacher can guide him with augmented reality.

💡 Analysis

Using augmented reality in education is already a common concept, as it has the potential to turn learning into a motivational learning experience. However, current research only covers the students site of learning. Almost no research focuses on the teachers’ site and whether augmented reality could potentially improve his/her workflow of teaching the students or not. Many researchers do not differentiate between multiple user roles, like a student and a teacher. To allow investigation into these lacks of research, a teaching system “Augmentix” is presented, which includes a differentiation between the two user roles “teacher” and “student” to potentially enhances the teachers workflow by using augmented reality. In this system’s setting the student can explore a virtual city in virtual reality and the teacher can guide him with augmented reality.

📄 Content

증강현실(Augmented Reality, 이하 AR)을 교육 현장에 적용하는 시도는 이제는 흔히 볼 수 있는 개념이 되었습니다. 이는 AR이 학습자에게 단순히 정보를 전달하는 수준을 넘어, 학습 자체를 보다 흥미롭고 동기 부여가 되는 경험으로 전환시킬 수 있는 잠재력을 가지고 있기 때문입니다. 실제로 AR을 활용한 교육 콘텐츠는 시각·청각·촉각 등 다중 감각을 동시에 자극함으로써 학습자의 몰입도를 높이고, 추상적인 개념을 구체적인 형태로 시각화하여 이해를 돕는 효과가 입증되고 있습니다. 이러한 장점 때문에 교육 분야에서 AR 기술을 도입하려는 시도가 전 세계적으로 확대되고 있으며, 다양한 학습 주제와 교육 단계에 맞춘 AR 기반 학습 도구들이 개발되고 있습니다.

그럼에도 불구하고 현재까지 수행된 대부분의 연구는 학생이라는 학습 주체에 초점을 맞추고 있습니다. 즉, AR이 학생 개개인의 학습 성취도, 동기 부여 수준, 인지 부하 등에 미치는 영향을 조사하는 연구가 다수이며, 교사가 실제 수업 현장에서 AR을 활용할 때 발생할 수 있는 교사의 업무 흐름(workflow)이나 수업 설계 과정, 수업 관리 측면에 대한 체계적인 분석은 거의 이루어지지 않은 상태입니다. 교사는 수업 준비, 자료 제공, 학습자 피드백, 학습 진행 상황 모니터링 등 복합적인 역할을 수행하는데, AR이 이러한 복합적인 업무를 어떻게 지원하거나 효율성을 향상시킬 수 있는지에 대한 실증적 근거가 부족합니다.

또한 많은 연구자들이 사용자 역할을 명확히 구분하지 않고, “학습자”와 “교사”를 동일한 사용자 집단으로 취급하거나, 혹은 AR 시스템을 단일 인터페이스로 설계한 뒤 모든 사용자가 동일한 방식으로 이용하도록 가정하는 경우가 빈번합니다. 이러한 접근 방식은 실제 교육 현장에서 교사와 학생이 각각 갖는 목표, 요구, 제약 조건이 크게 다르다는 점을 간과하게 만들며, 결과적으로 AR 기술이 교육 현장에 미치는 영향을 정확히 파악하기 어렵게 합니다.

이러한 연구상의 공백(gap)을 메우고자, 본 논문에서는 두 가지 주요 사용자 역할—‘교사’와 ‘학생’—을 명확히 구분하고, 각각의 역할에 최적화된 인터페이스와 기능을 제공함으로써 AR이 교사의 업무 흐름을 실제로 개선할 수 있는지를 탐색할 수 있는 교육 시스템 “Augmentix”(오그멘틱스) 를 제안합니다. Augmentix는 다음과 같은 핵심적인 설계 원칙을 따릅니다.

1. 역할 기반 인터페이스 분리

   • 학생용 모듈은 가상 현실(Virtual Reality, 이하 VR) 환경에서 가상의 도시를 자유롭게 탐험할 수 있도록 설계되었습니다. 학생은 헤드셋을 착용하고, 3D 모델로 구현된 도시 거리, 건물, 인프라 등을 직접 이동하며 관찰하고, 인터랙티브한 퀘스트나 과제에 참여하게 됩니다.
   • 교사용 모듈은 AR 기술을 활용하여 현실 세계에 겹쳐지는 디지털 정보를 실시간으로 제공함으로써, 교사가 학생의 위치, 진행 상황, 학습 성과 등을 한눈에 파악하고, 필요에 따라 즉각적인 피드백이나 힌트를 제공할 수 있도록 지원합니다.

2. 실시간 피드백 및 가이드 제공

   • 교사는 AR 디스플레이(예: 스마트 안경, 태블릿)를 통해 학생이 현재 탐색하고 있는 가상의 장소와 연관된 학습 목표를 시각적으로 강조하거나, 추가적인 설명을 오버레이 형태로 제공할 수 있습니다. 예를 들어, 학생이 가상의 전력망 시설을 조사하고 있을 때, 교사는 해당 시설의 작동 원리를 설명하는 다이어그램을 AR로 겹쳐 보여주어 즉각적인 학습 지원을 할 수 있습니다.

3. 업무 흐름 최적화

   • 교사는 학생들의 학습 데이터를 자동으로 수집·분석하는 대시보드를 통해, 개별 학습자별 진척도, 오류 패턴, 참여도 등을 실시간으로 모니터링합니다. 이를 통해 교사는 사전에 준비해야 할 보충 자료나 추가 설명을 미리 파악하고, 수업 진행 중에도 필요에 따라 즉시 보강 수업을 진행할 수 있습니다.
   • 또한, 교사는 AR 기반의 ‘가이드 툴킷’을 활용해 수업 전 단계에서 학습 목표와 연계된 AR 콘텐츠를 손쉽게 배치·조정할 수 있으며, 이는 전통적인 교재 준비 과정에서 발생하는 시간적·인적 비용을 크게 절감합니다.

4. 협업 및 커뮤니케이션 지원

   • 학생과 교사 간의 상호작용은 AR 마커나 음성 인식 기능을 통해 비동기식·동기식 모두 가능하도록 설계되었습니다. 교사는 특정 지점에 AR 마커를 배치하여 “여기에서 중요한 개념을 다시 한 번 생각해 보세요”와 같은 지시를 남길 수 있고, 학생은 해당 마커를 인식하면 자동으로 관련 퀴즈나 토론 주제가 제시됩니다.

이와 같은 설계 방식을 적용한 Augmentix는 **‘학생 중심’**의 학습 경험을 제공함과 동시에, **‘교사 중심’**의 업무 효율성을 동시에 추구합니다. 구체적인 사용 시나리오는 다음과 같습니다.

• 학생 시나리오: 학생 A는 VR 헤드셋을 착용하고 가상의 ‘역사 문화 도시’를 탐험합니다. 그는 도시의 주요 건축물들을 관찰하면서, 각 건축물에 대한 설명이 자동으로 나타나는 AR 레이어를 통해 역사적 배경을 학습합니다. 동시에, 시스템은 학생이 특정 건축물 앞에 멈출 때마다 퀴즈를 제시하고, 정답 여부를 즉시 피드백합니다.

• 교사 시나리오: 교사 B는 AR 스마트 안경을 착용하고, 학생 A가 현재 위치한 가상의 건축물 위에 실시간으로 하이라이트된 정보를 확인합니다. 교사는 학생이 어려워하는 부분을 파악하면, 즉시 AR 오버레이를 통해 추가적인 시각 자료나 동영상 설명을 제공하고, 필요 시 음성으로 직접 설명을 보강합니다. 또한, 교사는 대시보드에서 전체 학생들의 진행 상황을 한눈에 파악하여, 수업 중간에 전체 학습 흐름을 조정하거나 보충 수업을 계획합니다.

이러한 양방향(bidirectional) 인터랙션은 기존의 일방향적 AR 교육 콘텐츠와는 차별화된 특징을 가지며, 교사가 수업을 설계·운영하는 과정에서 겪는 업무 부담(workload)을 실질적으로 감소시킬 수 있는 가능성을 제시합니다.

요약하면, Augmentix는 **‘학생’**과 **‘교사’**라는 두 가지 핵심 사용자 역할을 명확히 구분하고, 각각의 역할에 최적화된 AR/VR 기능을 제공함으로써, 기존 연구에서 간과되어 왔던 교사의 업무 흐름 개선이라는 중요한 연구 질문에 답하고자 합니다. 향후 실증 연구를 통해 Augmentix가 실제 교육 현장에서 교사의 수업 준비 시간, 수업 진행 중 피드백 제공 속도, 학습자 관리 효율성 등에 미치는 구체적인 영향을 정량적으로 평가할 계획이며, 이를 통해 AR 기술이 교육 현장 전반에 걸쳐 보다 균형 잡힌 가치를 창출할 수 있음을 입증하고자 합니다.