Development of contents based on virtual environment of basic physics education

기초 물리 교육목적의 가상환경 기반 콘텐츠 개발 및 활용

HMD, which is applied with the latest technology, minimizes motion sickness with high-resolution displays and fast motion recognition, and can accurately track location and motion. This can provide an environment where you can immerse yourself in a virtual three-dimensional space, and virtual reality contents such as disaster simulators and high-risk equipment learning spaces are developing using these characteristics. These advantages are also applicable in the field of basic science education. In particular, expanding the concepts of electric and magnetic fields in physics described by existing two-dimensional data into three-dimensional spaces and visualizing them in real time can greatly help improve learning understanding. In this paper, realistic physical education environments and contents based on three-dimensional virtual reality are developed and the developed learning contents are experienced by actual learning subjects to prove their effectiveness. A total of 46 middle school and college students were taught and experienced in real time the electric and magnetic fields expressed in three dimensions in a virtual reality environment. As a result of the survey, more than 85% of positive responses were obtained, and positive results were obtained that three-dimensional virtual space-based physical learning could be effectively applied.

최신 기술이 적용된 HMD는 고해상도 디스플레이와 빠른 모션인식으로 멀미를 최소화하며 위치와 동작을 정확히 추적할 수 있다. 이는 가상의 삼차원 공간에 몰입할 수 있는 환경을 제공해 줄 수 있으며 이러한 특징을 활용하여 재난 시뮬레이터나 고위험 장비 학습 공간 등의 가상현실 콘텐츠가 발전하고 있다. 이러한 장점은 기초과학 교육 분야에서도 적용 가능하다. 특히 기존 2차원 자료로 설명되는 물리학의 전기장과 자기장의 개념을 삼차원 공간으로 확장하여 실시간으로 시각화한다면 학습 이해도 향상에 큰 도움이 될 수 있다. 본 논문에서는 삼차원 가상현실 기반의 실감형 물리 교육 환경 및 콘텐츠를 개발하고 개발된 학습 콘텐츠를 실제 학습 대상자에게 체험시켜 효과를 증명한다. 학습 대상자는 총 46명의 중학생과 대학생이며 가상현실 환경에서 삼차원으로 표현되는 전기장과 자기장을 실시간으로 경험하고 학습하였다. 설문 조사 결과 85% 이상의 긍정적인 반응을 얻을 수 있었으며 삼차원 가상공간 기반의 물리 학습이 효과적으로 적용될 수 있다는 긍정적인 결과를 얻었다.