과학의 복잡한 원리, 게임으로 쉽게 배울 수 있다면?

상상발전소/문화기술 2015. 1. 14. 16:41 Posted by 한국콘텐츠진흥원 상상발전소 KOCCA


<고려대학교 / 한정현 교수>


기능성 게임이란 기능성 게임은 현실에서 일어날 상황을 가상으로 체험하거나, 특정 문제를 해결하는 방안을 찾기 위해 설계된 게임을 뜻합니다. 상업용 게임과 달리 재미만을 추구하지 않으며, 플레이어의 학습을 돕기 위해 교육 목적과 게임의 재미를 결합한다는 것이 특징입니다. 시리어스 게임(Serious Game)이라고도 불리는 기능성 게임은 현재 건강, 치료, 교육 등의 분야에서 쓰이고 있습니다. 과학의 복잡한 원리를 기능성 게임으로 쉽게 배울 수 있다면 얼마나 편리할까요?


초·중·고에서 배우는 교과목 중 과학의 경우 실험에 필요한 도구나 마땅한 환경을 조성하기 쉽지가 않아 실험을 제대로 못하는 경우가 발생합니다. 또는 아예 실험 자체가 불가능한 경우가 있습니다. 예를 들면, 같은 시간에 우리나라에서 보는 달과 호주에서 보는 달의 모양은 상이합니다. 어느 위치에서 보느냐에 따라 달의 모양이 각기 다른 것입니다. 하지만 이러한 비교는 실제 환경에서 실험 가능한 범위를 넘어섭니다.

 

 

▲ 사진1 고려대학교 한정현 교수의 개인 연구실



따라서 이러한 실험까지 가능하도록 해보자는 아이디어에서 고려대학교의 한정현 교수는 가상환경을 제작하는 연구를 진행하였습니다. 컴퓨터 안에서 3D 환경을 만들고 시스템을 구축한다면 복잡한 과학의 개념을 거의 실제만큼 느낄 수 있지 않을까 하는 생각에서 나왔다고 합니다.


한정현 교수는 초등학교, 중학교 과학 교과서에 실제로 들어가면서 가장 효과적으로 학습할 수 있는 콘텐츠를 개발 중입니다. 종이 교과서에서 e-book으로 바뀌는 추세기 때문에 활용도가 높을 것이라고 한 교수는 다음과 같이 말했습니다.


“아이패드와 같은 태블릿이 나오면 모든 콘텐츠가 들어갈 수 있을 것입니다. 시간의 문제일 뿐 주류가 종이책에서 e-book으로 넘어갈 것입니다. 20년 뒤에 종이신문이 남아있을 거로 생각하지 않습니다. 책은 없어지지 않을 것이지만 대부분은 e-book으로 갈 것이고, 학생들이 지금 들고 다니는 두껍고 무거운 교과서들은 당연히 e-book으로 대체될 것입니다. 과학이론들을 태블릿으로 배운다면, 실험들 또한 그 안에서 펼쳐져야 하지 않겠습니까?”



▲ 사진2 기초 과학 원리 시뮬레이터. 초등 3, 4 학년 ‘자석의 이용’,

중학교 ‘힘과 운동’ 단원 콘텐츠 개발에 활용된다고 한다.



한 교수가 연구개발 중인 ‘기초 과학 원리 이해를 위한 기능성 게임 환경 구축 기술’은 사전 제작된 동영상을 보는 것이 아닌, 직접 본인이 실험 환경 속에서 만드는 시뮬레이터입니다. 이러한 기본 시뮬레이터에서 좀 더 나아가 서로 경쟁하고 점수를 따는 형식으로 게임화 시킨 것입니다. 기능성 게임 환경 구축 기술의 커리큘럼은 교대 교수들과 합작으로 만들어졌으며, 시뮬레이터 속 프로그램은 과학의 물리 법칙들을 구현하게끔 구성되어 있습니다.


간단한 예로 물과 기름의 과학실험을 한다면, 액체의 찰랑찰랑한 물결을 표현하는 시뮬레이션 기술을 적용하여 색깔이 다른 물과 기름을 컵에 붓는 등 다양한 실험을 할 수 있도록 구현합니다. 교과과정에서 필수적인 실험 중 하나인 연소 작용의 경우 자신이 불을 일으키고 싶은 곳에 마우스를 갖다 대면 사전 제작된 영상이 틀어지는 것이 아니라 직접 인터랙션하며 실험할 수 있습니다. 핵심적으로 본인이 직접 실험한다는 것에 의의를 두고 있다고 한 교수는 말합니다.


실제로 학생들을 대상으로 실험한 결과, 실제 도구를 이용한 과학반 실험과 컴퓨터 시뮬레이터로 한 가상실험, 그리고 실험 없이 이론공부만 한 학생들 3그룹으로 나눠서 시험을 보았을 때, 가상실험을 통해 공부한 학생들의 성적이 비교적 높았다는 연구결과가 있었다고 합니다.


이보다 더 나아가 의료분야, 환경분야, 교육분야 등에서 널리 쓰이고 있는 기능성 게임 속에 e-book 시뮬레이터 요소기술들을 적용하는 콘텐츠를 제작 중입니다.


그럼 이제 게임을 살펴보겠습니다.

 


▲ 사진3 열차를 타고 이동하면서 우측하단에 있는 톱니바퀴 속 재질로 썰매의 날을 변경하는 게임



롤러코스터를 타는 게임입니다. 썰매의 날을 얼음, 사포, 금속, 나무 등으로 설정할 수 있습니다. 금속이나 얼음의 경우 마찰력이 적지만, 사포와 나무는 마찰력이 굉장히 많은 편입니다. 속도를 줄일 때는 마찰력이 강한 사포나 나무로 변경하고, 천천히 움직일 때는 얼음이나 금속으로 바꾸며 게임을 진행하는 것입니다. 마찰력에 대한 개념을 일깨워주기 위한 게임입니다.


 

▲ 사진4 자석의 N극과 S극을 이용해 장해물을 피하며 움직이는 열차 게임



다음 게임은 자석 게임입니다. N극과 S극이 각각 반대편 쪽에 있는 열차를 이동하는 게임인데, 중간 중간에 위치해 있는 자석바위와 충돌하지 않게 방향을 바꿔주어야 합니다. 같은 극이어야 서로 밀어내기 때문에 자석원리를 사용해서 빠르게 게임을 진행할 수 있도록 제작되었습니다.


게임은 단순 시뮬레이터에서 한 단계 더 나아간, 경쟁시스템, 세계관 등 여러 가지 복잡한 요소들을 구성하는 복합성 콘텐츠입니다. 이러한 종류의 게임을 만들어 어려운 과학개념들을 쉽게 학습하게 하는 것이 주목표지만 기능성 게임은 교실에서 이뤄지는 기존 수업을 완벽하게 대체하는 것은 아니라고 한 교수는 말합니다.


“공부는 세상의 유혹을 잠시 무시하고 하는 것이고, 게임은 그걸 포기하는 것입니다. 공부와 즐거움은 양립하기가 쉽지 않습니다.”


따라서 이 게임의 활용에는 두 가지 이론이 있는데, 첫 번째는 학습력이 높은 학생들보다는 동기부여나 이해력이 떨어지는 학생들에게 적합하다는 것입니다. 두 번째는 타겟이 그렇게 정해지더라도 기능성 게임이 칠판강의와 이론 강의를 모두 대체할 수는 없다는 것입니다. 쉬운 개념들은 칠판에서 가르치지만, 난이도 높은 개념들을 따로 선별해서 게임을 통해 자연스럽게 익히도록 하자는 것이 한 교수의 의견입니다.


기능성 게임이 가장 대표적으로 쓰인 것이 시중에도 많이 나온 영어 학습 게임입니다. 하지만 과학 기능성 게임은 기획과정부터 굉장히 복잡한 단계를 거칩니다. 영어처럼 텍스트와 스피킹, 인터렉션 시나리오만 갖춰서 진행되는 것이 아니라, 시뮬레이터가 포함되어야 하기 때문입니다. 이 한계 때문에 과학적으로 기능성 게임은 단 한 번도 개발된 적이 없었습니다. 과학 시뮬레이터는 기존에 만들어진 케이스가 많이 있었지만, 과학 학습용 기능성 게임은 세계적으로도 전례가 없습니다. 현재 개발 중인 게임은 아직은 시범 콘텐츠로만 제작된 상태로 시중에 나오지 않았습니다.


과학 실험 시뮬레이터도 하나의 콘텐츠입니다. 그러므로 콘텐츠 개발을 위해 더 넓고 다양한 작업을 해야 합니다. 게임은 학교에서 제작할 수 있는 것이 아니라 게임전문회사와의 산학협력을 통해 회사가 기능성 게임을 만들고 판매하면 학교 측에서 계속 A/S하며 상용화할 계획이라고 합니다. 기능성 게임은 수익을 창출할 수 있는 아이템이 아니라는 한계점을 지니고 있기 때문에 지속적인 개발을 위해선 정부가 공공시장을 열어주어야 할 것입니다.



ⓒ 사진 출처

- 사진1 직접 촬영

- 사진2~4 한정현 교수

 

 

본 기사는 한국콘텐츠진흥원 문화기술개발실 <CT로 통하는 이야기(https://www.facebook.com/CreativeCT)>에서 발췌했으며 제3기 CT리포터가 작성한 내용입니다. ⓒ CT리포터 김재연



※ 본 글의 내용은 한국콘텐츠진흥원의 견해와 일치하지 않을 수도 있습니 다.