2.1 국외

본 연구의 목표를 위한 사례기반학습의 도입의 유무를 살펴보기 위해 Table 1과 같이 해외 방재교육기관의 교육운영 실태를 조사하였다.

Table 1

Operational status of disaster prevention education Institution overseas

조사대상 기관은 Table 1과 같이 Disaster City, ADPC(아시아재난대비센터), FEMA-EMI(미국연방재난관리청 재난관리교육원)이었으며, 사례기반교육의 실시 여부는 확인할 수 없었고, 오프라인 교육만 제공하는 기관도 있었다.

2.2 국내

국내 방재교육기관의 사례기반학습에 관한 온라인 교육 운영 실태를 알아보기 위해 국가민방위재난안전교육원, 한국방재협회, 호남권연구실안전지원센터를 조사하였다(Table 2).

Table 2

Operational status of disaster prevention education institution in Korea

이상과 같이 국내·외 교육훈련기관을 조사해 본 결과 방재교육훈련 컨텐츠는 대부분 획일적으로 공급자 중심으로 개발되고 제공되고 있었으며, 피교육자는 공급자가 제공하는 컨텐츠를 일방적으로 교육훈련 받도록 구성되어 있었다.

변화하는 재난환경에서는 재난의 양상도 다양하므로 때문에 획일적인 컨텐츠의 일방적인 수용을 강제하기 보다는 다양한 교육방법을 통해 융통성 있게 학습할 수 있는 교육환경이 필요하다. 이를 위해 ICT를 기반으로 집단지성 등을 이용하여 진화하는 재난상황의 사례들을 학습하고 활용할 수 있는 환경을 학습자들에게 제공해 줌으로써 융통성 있게 재난에 대응할 수 있도록 하는 것이 중요하다. 이를 통해 학습자는 자기주도학습, 협력학습, 자원기반학습에 이용할 수 있을 것이며, 결국 방재교육 분야에서도 구성주의 학습을 실천할 수 있게 되는 것이다.

3.1 교수이론과 교수설계 모형

한정선 외(Han et al., 2011)는 학습이론이 학습 결과로써 행동변화를 일으키는 유기체 내부에서의 학습과정의 이해에그 목적이 있다면, 교수이론은 학습자에게 효과적으로 학습이 일어날 수 있도록 전략을 제공하는 모형을 포함하는 지식의 체계로 정의하면서 롸이글루스(Reigeluth)의 정교화이론, 메릴(Merrill)의 내용요소제시이론, 가네와 브릭스(Gagne &Briggs)의 목표별수업이론 등을 교수이론으로 제시하였다.

Gagne는 학습성과 범주를 언어정보, 지적기능, 인지전략, 태도, 운동기능으로 구분하고, 이것은 학습과정(학습자 내적인지 과정)과 교수사태(수업절차)의 상호작용을 통해서 얻어진다고 하였다. Fig. 1은 Gagne의 교수사태(Event of Instruction)를 도식화 한 것으로써 주의획득(gain attention), 목표 제시(inform learners of objectives), 선수학습 상기(stimulate recall of prior learning), 학습자료 제시(present the contents), 학습안내 제공(provide learning guidance), 연습(elicit performance/practice), 피드백 제공(provide feedback), 형성평가(assess performance), 파지 및 전이 향상(enhance retention and transfer to the job) 순으로 진행된다.

Fig. 1

Gagne’s 9 Events of Instruction.

교수과정의 최적화를 위한 교수설계의 기법은 최근에는 체제(System) 이론을 따르고 있기 때문에 교수체제설계(Instructional Systems Design: ISD)라는 용어로도 사용되며, CRC(Competency Based Curriculum), DACUM(Developing A Curriculum)기법 등과 함께 ISD는 교육과정의 개발에서도 사용된다(Min et al., 2011).

롸이거루스(Reigeluth)는 교수설계 이론이 포함해야 할 요소로써 교수조건, 교수방법, 교수결과의 세 가지를 들고 있다. 교수조건에 포함되는 요소는 교과내용 특성, 교과목적, 학습자특성, 제약조건이 있으며, 교수방법에 포함되는 요소로는 조직전략, 전달전략, 관리전략이 있다. 그리고 교수의 결과에 대한 특성에 포함되는 요소로는 효과성, 효율성, 매력성, 안정성이 각각 포함된다(Han et al., 2011).

ISD모형의 종류들로는 ADDIE, Dick & Carrey, Jonnasen 구성주의 학습환경 설계 모형, Keller의 ARCS(Attention, Relevance, Confidence, Satisfaction)모형 등이 있다. 이들 중 ADDIE모형은 가장 일반적인 모형이라 할 수 있는데, 분석(Analysis), 설계(Design), 개발(Development), 실행(Implementation), 평가(Evaluation) 순으로 다섯 단계로 구성된다.

실생활에서의 유용한 융통성 있는 지식이 강조되면서 구성주의학습이 심화되고 있다. 구성주의는 실생활과 연관된 맥락 있는 과제나 협동학습 등을 중요하게 다룬다. 이에 조나센(Jonassen)은 Fig. 3과 같이 구성주의 학습 환경 이론의 모형을 제시하였다(Han et al., 2011). 이 모형은 학습지원체제로서 문제/프로젝트(Problem/Project), 관련 사례(Related Cases), 정보 자원(Information Resources), 인지 도구(Cognitive Tool), 대화/협력 도구(Conversation/Collaboration Tool), 사회적·맥락적 지원(Social/Contextual Support)의 6가지의 요소를, 또한 교수지원체제로서는 모델링(Modeling), 코칭(Coaching), 스캐폴딩(Scaffolding)의 3가지 활동을 제시한다.

Fig. 2

Components of instructional design theory.

Fig. 3

Model for Designing Constructivist Learning Environments

3.2 소프트웨어 개발방법론

1968년 대형의 소프트웨어(Software:S/W)를 개발하는 과정에서 잦은 실패와 높은 유지·보수비용이 문제가 되면서 S/W위기(software crisis)를 초래했고, 이의 개선 노력으로 S/W공학이 대두되었다. S/W공학은 S/W의 개발, 유지·보수 과정에서 생산성과 품질향상을 위해 과학적인 방법을 적용하는 S/W 개발방법론으로 정의내릴 수 있다.

S/W 개발방법론은 70년대는 구조적(Structured Development)방법론이 대세였으며, 80년대는 정보공학 방법론(Information Engineering Methodology), 90년대에는 객체지향(Object Oriented Development) 방법론, 그리고 2000년대 이후에 CBD(Component Based Development), 애자일(Agile) 개발방법론으로 진화하여 왔다. 구체적으로는 RUP(Rational Unified Process)와 SCRUM/XP(eXtreme Programming) 등의 방법론이 있는데, RUP는 객체지향개발 방법론의 하나이며, SCRUM이나 XP는 애자일 개발방법론에 해당한다(Yang, 2014, IT Master Group). 시대별 S/W 개발방법론의 특징을 Table 3에 요약했다.

Table 3

Software development methodology from each decades

양단희(Yang, 2014)는 소프트웨어 개발방법의 중심이 어디에 있는가에 따라 개발방법론을 분류하였는데, 구조적 프로그래밍과 애자일 방법론은 ‘소스’중심 개발방법론, 객체지향 방법론과 구조적 방법론은 ‘설계’중심의 개발방법론으로 각각 분류하였다.

전통적인 소프트웨어 개발방법론에서의 지나친 계획성이전체적인 소프트웨어의 개발의 흐름을 저해한다면, 이와는 달리 최근의 애자일 방법론은 덜 문서화 지향적(less document-oriented)이면서 더 코딩 지향적(more code-oriented)인 개발방법론이라 할 수 있다. 애자일은 일정한 주기로 프로토타입(prototype)을 만들어 가면서 그때마다 필요한 요구를 반영하고 수정하면서 소프트웨어를 개발하는 적응적 방법론(adaptive methodology)이다.

본 연구의 DRR WBI 방재교육시스템은 S/W와 교수설계의 성격을 동시에 갖는다. 그렇기 때문에 S/W 시스템과 교수체제설계(ISD)가 혼재되어 개발되므로 양쪽의 측면을 모두 고려해서 개발하여야 한다. 이를 위해 본 논문의 3.3절에서 S/W공학과 교육공학의 융합적 접근방법으로써 Rapid-ADDIE개발모형을 제시하며, 시스템 개발에 활용된다.

3.3 DRR WBI 방재교육시스템 개발 모형

본 연구의 DRR WBI 시스템에서의 교수설계는 기존의 ISD모형과 차이가 있다. 기존의 ISD모형은 이미 존재하는 교수학습시스템이 있을 때 이것을 교수매체로 활용하여 교수설계에 단순히 반영하는 방법이다. 반면에 본 연구의 DRRWBI 시스템은 교수설계와 S/W 개발이 동시에 이루어지고, 병행적으로 개발된다는 측면에서 많이 다르다.

Fig. 4는 본 논문에서 제안한 Rapid-ADDIE 방재교육시스템 개발 모형으로써 DRR WBI 시스템의 교수설계모형이자S/W 개발모형이라 할 수 있다. 이 모형에서 원의 외곽부에서는 ISD모형들 중에서 ADDIE모형이 지속적으로 순환하면서 교수설계가 이루어지고, 이 과정에서 수집되고 생성된 정보가원의 중심부에서 개발되어 지고 있는 DRR WBI 방재교육시스템에 Scrum방식으로 지속적으로 반영되는 구조이다.

Fig. 4

The Rapid-ADDIE Instruction Design Model.

이후에 개발되는 DRR WBI 방재교육 시스템은 Rapid-ADDIE모형의 절차에 따라서 개발된다.

4.1 학습자, 학습환경, 컨텐츠 분석

6차 AMCDRR과 3차 WCDRR 회의에서 수집된 국제 방재전문가들의 요구사항은 사례연구(Case Study) 기반의 DRR기술·정보 공유 플랫폼 구축과 글로벌 공유였다. 이 요구에 맞는 DRR WBI 방재교육시스템의 개발을 위해서는 학습자, 교육내용, 시스템과 인터넷접속 환경 등을 분석하여 시스템설계에 반영해야 한다.

글로벌 환경에서 DRR기술·정보 공유 플랫폼은 인터넷을 기반으로 동작하며, DRR WBI 방재교육시스템은 이 플랫폼에서 운영되므로 주 학습자는 사이버 환경에 익숙하고, 컴퓨터소양을 갖추었다고 할 수 있다. 또 학습자는 방재 지식 보유 수준에 따라 국·내외의 개인이나 단체의 전문가, 실무자, 일반인 등으로 다양할 수 있으나 주 교육대상은 방재공무원이나 방재전문가가 될 것이다.

DRR WBI 방재교육시스템의 주요 사용대상이 방재공무원 또는 방재전문가이고 글로벌 환경에서 구동되는 특성을 고려한다면 시스템 구축은 정부 주도로 이루어지는 것이 타당하다. 학습자를 고려하여 콘텐츠와 교육방식은 쌍방향 커뮤니케이션을 제공해야 하며, 향후 변화에 효율적으로 대응할 수 있는 유연성 있는 시스템이 요구된다.

Fig. 5는 인터넷 접속환경을 분석한 것이다. 왼쪽부터 한국, 일본, 베트남, 필리핀 순이다. 한국은 20 Mbps 전후, 일본은15 Mbps 이하이며, 베트남과 필리핀은 2 Mbps 전후의 속도를 보여준다. 지역적 다양성에 따르는 나라별 인터넷 환경과 더불어서 최근 인터넷이나 SNS 접속 등이 모바일 환경에서 많이 이루어지고 있는 점도 고려할 필요가 있다.

Fig. 5

Internet connectivity environment (internet connection speed of countries) analysis.

교육내용은 글로벌 환경에서 수집된 재난문제의 해결 사례들과 거기에 응용된 기술 및 정보들이 DRR WBI 방재교육시스템의 교육컨텐츠가 된다. 이 사례들은 다수의 자발적인 사례정보 제공자로부터 수집될 것이며, DRR기술·정보 글로벌공유 플랫폼의 Case Study DB에 저장될 것이다.

4.2 DRR WBI 시스템, DB 및 화면 설계

DRR기술·정보 공유 글로벌 플랫폼 구축 과제가 정부주도로 추진되고, 이 플랫폼 상에서 DRR WBI 시스템이 동작하는 만큼 추후 시스템 간의 효율적 연동을 위해서는 대한민국전자정부 개발프레임워크와 동일 환경으로 구성할 필요가 있다.

전자정부 개발프레임워크는 HTML, CSS, DOM, JavaScript, XML, XSLT 등을 조합한 웹 개발 기법으로 Ajax 기능 지원을 제공하며, 다양한 지역과 언어의 환경을 지원하는 서비스로 서버 설정 및 클라이언트의 브라우저 환경에 따라서 자동화된 다국어 기능을 제공한다.

DRR WBI 방재교육시스템은 DRR기술정보 공유 글로벌플랫폼에 구축된 ‘Case Study DB’정보를 활용하며, 이를 교수학습이론에 따라 교육 자료로 변환·제작하여 학습자에게 효율적으로 사례연구(Case Study) 정보를 제공함으로써 학습자의 재난문제 해결의 이해를 촉진하는 것을 목적으로 한다.

Fig. 6에는 DRR WBI 방재교육시스템의 구성을 도식화하였다. 정보제공자는 재난 문제해결과정에 사용된 기술과 정보들에 대한 경험들을 ‘DRR Case Study DB’저장하게 되고, 이는 다시 유사한 재난이 발생하면 정보로 재활용함으로써 문제를 해결하게 된다. 또한 구축된 ‘DRR Case Study DB’사례를 교육에 활용함으로써 재난이 발생했을 때 효율적인 대응역량을 향상시킬 수 있을 것이다.

Fig. 6

Structuring DRR educational system.

‘DRR Case Study DB’에 저장되는 정보 형태는 Fig. 7과같이 해당 재난문제의 해결 사례에 대한 설명과 과정 부분으로 구성되는 정보가 저장된다. 설명 부분에는 사례의 요약과 이와 관련되는 사진, 동영상 등의 자료가 저장되며, 과정 부분에는 재난 사례에서의 문제점과 원인, 활용된 기술, 복구완료유무 및 지연된 경우에 그 이유, 사회/경제에 미친 영향, 법/제도/정책에 미친 영향 등의 정보가 수집·저장된다(Fig. 7 참조).

Fig. 7

Problem-Solving Case Study Format.

Fig. 7의 사례 정보를 ‘DRR Case Study DB’에 저장하기 위한 테이블의 구조는 Table 4와 같다.

Table 4

Problem-Solving Case Study DB Schema

DRR WBI 시스템은 교육시스템이므로 학습자의 학습을 촉진시킬 수 있어야 하며, 그러기 위해서는 교수학습이론을 적용할 필요가 있다. 이를 위해서 본 연구에서는 교수학습의 과정에 인지적정보처리이론을 적용한 Gagne의 교수이론을 반영하였으며(Fig. 1 참조), 이 과정에서 교육전문가(박사, 교수)3인의 의견을 구하여 설계에 반영하였다.

화면 인터페이스는 학습자의 편의성을 고려하여 설계해야 한다. 본 연구에서는 이를 위해 1명의 디자인전문가로부터 9개월간의 자문을 구하였다. 글로벌 환경에서 소통촉진을 위해서 영어를 사용하고, 탐색 용이성을 위해 픽토그램을 적용했다. 메뉴는 Fig. 8처럼 9단계 교수사태 흐름으로 배치하였다. ‘Introduction’, ‘Learning Objectives’ 메뉴는 도입단계, ‘Description(Functions)’, ‘Problem Cause’, ‘Cause Analysis Technologies’, ‘Delayed Recovery Reason’, ‘Case Influence(Economy/Society)’, ‘Change in laws/regulations/policies’ 메뉴는 전개단계, 그리고 마지막의 ‘Learning Evaluation’, ‘More Information’ 메뉴는 수업에서 정리단계에 해당한다.

Fig. 8

Structuring DRR WBI disaster prevention educational system menu.

4.3 DRR WBI 시스템 개발 및 결과

‘DRR Case Study DB’와 DRR WBI 교육시스템의 설계를 바탕으로 사례기반학습을 지원하는 온라인 방재교육을 위한 프로토타입을 개발하였다. DB에 저장된 정보를 학습자에게 효율적으로 제공하여 학습이 촉진될 수 있도록 교육공학 관점에서 Gagne의 9단계 교수사태 이론을 적용하였다.

시스템 개발환경은 리눅스 CentOS 6.x, Apache 2.4, Tomcat8.0, JDK 1.7, Mysql 5.1, eclipse 4.5, Spring IDE 2.6이며, 표시언어는 영어를 사용했고, 편의성을 위하여 픽토그램을 적용하였다. Case Study별 교육컨텐츠는 총 14개로 구성된다.

구체적인 개발 내용을 살펴보면 Fig. 9와 같다. (a)는 DRR기술·정보 공유를 위한 글로벌 체제라 할 수 있는 DRR 공유플랫폼의 메인 화면이다. 이 DRR 공유 플랫폼 상에서 ‘Education’메뉴를 클릭하면 본 연구의 DRR WBI 시스템 연동되면서 ‘Problem-Solving Case Study’를 이용하여 사례기반학습이 가능한 방재교육시스템이 구동된다. (b)는 학습자가 학습할 수 있는 다양한 사례들이 나타난 화면이다. 여기서 학습자가 관심 있는 사례를 선택하면 (c)의 화면으로 넘어가게 되는데, 여기에서는 점선 부분의 ‘우면산사례’를 선택한 경우를 예로 설명한다. 화면 (c)에서 왼쪽은 교수사태, 즉 교수절차에 따르는 학습메뉴가 도입, 전개, 정리의 순으로 학습단계에 따라 배치되어 있고, 중앙은 학습 메뉴에 해당하는 컨텐츠가 나타나도록 배치되어 있고, 우측에는 학습자에게 컨텐츠의 탐색편의성을 제공하기 위한 이동버튼과 픽토그램이 배치되었다. 첫 번째 학습메뉴는 ‘Introduction’메뉴인데, 여기서는 학습자의 관심과 흥미를 유발할 수 있도록 동영상이나 이미지를 배치하였고, 하단 부분에는 사례에 대한 설명이 스크롤링 되도록 구현되었다. (d)에는 학습자의 기대와 학습동기의 유발을 위해 학습목표가 제시되었다. 이후부터는 학습의 전개단계로써 화면 (e)는 해설-개요, (f)는 해설-사진, (g)는 문제의원인, (h)는 원인분석 기술, (i)는 복구가 지연된 이유, (j)는 사례의 영향(사회, 경제), (k)는 법에서의 변화 등이 배치되었다. 마지막으로 학습의 정리 단계이다. (l)는 학습 평가, (m)~(o)는 응용된 기술, 기술 제공자, 관련 DRR 기술 등에 관한 정보를 추가로 탐색할 수 있도록 구현하였다.

Fig. 9

Implementation of DRR WBI Education System (http://www.pr4gdm.org Site).

4.4 DRR WBI 시스템의 운영과 활성화

DRR WBI 시스템이 구현되면 실제로 현장에서 교육/운영이 이루어져야 당초의 글로벌 재난경감 목적을 달성할 수 있을 것이다. 또 이런 시스템이 현장에서 제대로 활용되려면 DRR WBI 시스템의 운영 활성화와 확산에 대한 대책이 필요하다.

본 논문에서는 시스템 운영 활성화를 위해서 Bates의 ACTIONS 모형을 제시한다(Table 5 참조). ‘ACTIONS’는 Access(접근, 수신, 접속), Cost(비용), Teaching&learning(교수&학습), Interactivity&user-friendliness(상호작용과 학습자친화), Organization issue(조직 문제), Novelty(참신성), Speed(신속성)의 약어로써 원격교육의 매체 선정기준이다. 이러한 기준의 충족은 시스템의 신뢰성 확보와 밀접하며, 신뢰성 확보는 곧 시스템 활성화와 직결되는 요소이기도 하다.

Table 5

Measures for DRR WBI system activation

또한 시스템 차원의 확산방안으로 외부기관과 상호 연계를 할 필요가 있다. 이를 통해서 기관 간에 상호 링크를 공유한다든지 공동 교육과정을 운영하며 DRR WBI 시스템을 활용하는 플립러닝(Flipped Learning) 또는 블렌디드러닝(Blended Learning)을 도입·운영할 수 있다.

4.5 DRR WBI 시스템 평가

본 연구의 평가 분야는 파일럿평가(형성평가), 학습평가, 반응평가(총괄평가)로 구분된다.

파일럿평가는 DRR WBI 시스템의 개발과정에서 2015년 7월 국가민방위재난안전교육원에서 실시한 한·일 공동「급경사지관리시스템과정」에서 해외 연수생 15명을 대상으로 실시했다. 여기서 수집된 의견은 이용가능성이 높을 것이라는 기대와 함께 다양한 멀티미디어 기능 및 다운로드 기능 제공, 신뢰성 확보방안 등을 개선사항으로 제시하였으며, 이후DRR WBI 시스템의 개선에 반영하였다.

학습평가는 학습자가 학습의 마지막 단계에서 학습이해도점검을 위한 자기평가 기능으로 향후 본 시스템이 본격 가동되면 그 활용성이 증대될 것이며, 정보수집 수단으로도 활용가능 할 것이다.

끝으로 반응평가이다. 이는 향후 시스템의 개선을 위한 정보를 얻기 위해서 만족도를 조사하는 것이다. 조미헌(Cho et al., 2004)의 이러닝 컨텐츠 평가문항을 활용하여 Fig. 10과 같이 설계하였다.

Fig. 10

Evaluation Questionnaire.