Article information

Korean Med Educ Rev. 2021;23(3):160-167

doi : https://doi.org/10.17496/kmer.2021.23.3.160

Hyeonmi Hong¹, Youngjon Kim²

홍 현미¹, 김 영전²

Corresponding author Youngjon Kim Department of Medical Education, Wonkwang University School of Medicine, 460 Iksan-daero, Iksan 54538, Korea Tel: +82-63-850-6763 Fax: +82-63-850-7310 E-mail: Youngjonkim77@wku.ac.kr

Received 2021 August 11; Revised 2021 October 06; Accepted 2021 October 12.

Abstract

서 론

지난 2019년 coronavirus disease 2019 (COVID-19)로 인한 팬데믹으로 전 세계 모든 산업이 마비되었고, 의학교육도 예외는 아니었다. 국내외 의과대학은 부분적 또는 전체적으로 온라인 교육으로 전환되었으며, 임상실습 학생들은 환자 접촉에서 제외되면서 임상경험의 기회가 감소했다[1-3]. 병동실습이 어려워지면서 환자 통화, 비디오 방문, 온라인 기록 어플리케이션을 활용한 테크놀로지 기반의 원격 의료가 행해졌고, 학생들은 동시에 이러한 진료와 교수학습 환경에 노출되었다[1]. 팬데믹 상황은 산업 전반에서 온라인 기반 테크놀로지의 활용을 다시 생각하게 하는 사건이고, 의학교육에서도 비록 시행착오가 있었으나 짧은 시간 내에 테크놀로지강화학습(technology-enhanced learning)을 도입하는 계기가 되었다[2].

의학교육에서 기존 온라인 교육의 목표는 교수자와 학습자 간의 시공간의 한계를 넘어 학습의 기회를 제공하는 것이다. 1990년대 인터넷이 등장하면서 스트리밍 방식의 웹기반 교육(web-based instruction)이 활용되었고, 이후 영상기술이 발전하면서 온라인 콘텐츠의 품질이 향상되었다. 이후 온라인 교육은 클라우드 환경 구현이 개선됨에 따라 언제 어디서든 접속할 수 있는 교육으로(ubiquitous learning, U-learning) 발전했고, 그 결과 팬데믹 상황에서 기본의학교육, 졸업 후 교육, 계속적 전문성 개발 프로그램 등에서 온라인 강의가 활발하게 활용될 수 있었다[4,5].

그러나 최근 온라인 교육환경은 이전의 이러닝의 발전과는 다른 형태로 변화하고 있다. 언제 어디서든 온라인으로 접속 가능한 환경이 구현되면서, 접속된 교육환경에서 정보통신기술(information and communications technology, ICT)로 무엇을 실현할 수 있는지에 관심을 갖기 시작한 것이다. 주목할 부분은 에듀테크(EdTech)의 등장이다. 에듀테크는 교육(education)과 기술(technology)의 합성어로[6], 학습과 훈련을 수행, 평가, 지원하고 학습환경을 구축하는 ICT 기반 융합서비스의 일종이다[7]. 유사한 용어인 교육공학(educational technology)과 혼동하기도 하는데, 교육공학은 학습과정과 자원의 설계, 개발, 활용, 관리 및 평가에 관한 이론과 실제를 다루는 학문분야로, 설계(design) 분야에 중점을 둔다[8]. 반면에 에듀테크는 ICT를 활용하는 교육기업에서 주로 사용하는 용어로, 교육의 설계를 기술적으로 구현하는 엔지니어링에 가까운 개념이다[9]. 에듀테크는 4차 산업혁명으로 대변되는 기술들, 인공지능(artificial intelligence), 몰입기술, 사물인터넷(internet of things), 소셜 미디어(social media)가 교육과 연결되어 새로운 교육방식을 만들어내는 것에 관심을 갖는다. 그 결과 과거 컴퓨터 지원학습은 지능을 가진 로봇지원 학습으로, 전달의 수단으로 사용했던 웹기반 교육은 동시간에 현실에 가상과 증강을 더한 실감형 맥락으로, 교수자 전달형 교육은 학습자 다자간의 지식의 공유와 생산으로 변화를 가능하게 한다.

에듀테크는 기존의 온라인 플랫폼으로 교육 콘텐츠를 제공하는 이러닝이나 스마트폰, 태블릿 단말기 등의 도구나 이러한 기술이 융합된 스마트 러닝(Smart-Learning)과도 차이가 있다. 이러닝이나 스마트 러닝이 기존 교실환경에서 인터넷 기술에 기반하여 시간과 공간의 효율성을 확보하여 편리하게 학습할 수 있는 환경을 제공했다면, 새로운 기술은 여기에 더하여 교육의 문제를 기술적으로 개선하는 것에 중점을 둔다. 인공지능과 빅데이터 분석기술을 활용하면 실시간으로 개별 학습자의 학습패턴과 선수학습 수준을 분석하여 이를 반영한 맞춤형 강의를 제공할 수 있고, 가상현실(virtual reality)이나 증강현실(augmented reality) 기술을 활용하면 학습에 대한 몰입감을 높이며, 고비용이 수반되는 교육훈련을 안전하게 비용대비 효과적으로 실시할 수 있다. 또한 블록체인 기술을 활용하면 학습에 따른 보상과 학습이력 관리에 관한 투명성을 높일 수 있다[9]. 의학교육에서의 에듀테크의 활용은 환자의 안전을 위협하지 않으면서도, 학생들이 시각화된 실제와 유사한 맥락에서 반복적으로 학습할 수 있고, 학습자가 통제 가능한 학습경험을 제공할 수 있으며, 교수자의 관심 정도나 역량을 벗어나 표준화된 평가와 피드백이 가능하다는 장점이 있다[10].

의학교육에서 기술의 활용은 점차 보편화되고 있고, 20년간 의학교육의 현장을 많이 바꾸었다. 그리고 오늘날 온택트 시대에 이러한 변화가 가속화될 것이라는 전망은 계속되고 있다[10,11]. 기술의 혁신은 필연적으로 이를 활용하는 분야의 변화와 도전을 야기할 수밖에 없다. 특히 기술의 최첨단을 경험하는 의료의 현장이라면, 의학교육은 온택트 시대의 교육환경과 에듀테크의 활용에 관한 교육전반의 체질적인 변화(transformative chance)를 준비할 필요가 있다[12,13].

그럼에도 우리는 지난 20년 에듀테크를 교육프로그램에 적용한 결과 어떠한 효과들이 보고되고 있는지 충분한 정보를 얻고 있지 않다. 기존의 특정 에듀테크 기술에 관한 연구들은 의학교육의 활용과 문제점을 분석하거나[14], 개발된 기술의 타당성 분석[15]에 제한되어 있다. 따라서 본 연구는 지난 20여 년간 의학교육에서의 에듀테크의 주요 기술을 구분하여 어떤 의학교육 프로그램에 활용되었으며 경험적 효과는 무엇인지 탐색해보고자 한다.

문헌검색 전략

주제범위 문헌고찰(scoping review)은 기존의 지식을 체계적으로 검색, 수집, 합성함으로써 해당 분야의 주요 개념이나 근거의 유형, 간극을 지도화(mapping)하는 것이 목적이다[16]. 체계적인 검토(systematic review)를 통해 의미 있는 논의가 가능할지 명확하지 않은 상황에서 새롭게 부상하는 분야나 연구물을 탐색하는 데 적절하게 사용할 수 있는 연구방법론이다[17]. 본 연구에서는 Arksey와 O’Malley [18]가 제시한 연구절차를 본 연구의 목적에 맞게 재구성하여 다음과 같이 시행하였다.

문헌검색에 사용된 데이터베이스는 PubMed (Medline), CINAHL (Cumulative Index to Nursing and Allied Health Literature), Educational Sources이다. 검색어는 에듀테크의 주요 기술을 제목에 포함한 연구로 제한하여 타이틀(title, TI) 검색으로 4차 산업혁명의 주요 기술인 인공지능, 빅데이터(big data), 증강현실, 가상현실, 사물인터넷, 소셜 네트워크 사이트(social networking site), 소셜 미디어를 검색하였다. 대상(subject, SU)은 의학교육과 관련된 유사 확장어를 모두 포함하였다. 검색에 사용된 용어는 TI (artificial intelligence or ai or a.i. or big data or ar or augmented reality or ar or vr or virtual reality or iot or internet of things or sns or social networking site or social media) AND SU (medical education or medical school or medical students or medical curriculum or medical student education or clinical education)이다. 검색 언어는 영어이며, 기간은 2000년 1월부터 2021년 6월 현재까지이다. 검색 문헌은 전문가 학술심사(peer reviewed) 저널 중 초록을 제공하는 문헌으로 제한하였다. 그 결과 MEDLINE Complete (225개), CINAHL Plus with Full Text (117개), Educational Sources (55개) 총 388개가 검색되었고, 이 중 중복 논문을 제외하고 총 315개의 문헌을 확인하였다(Figure 1).

Figure 1.

Methodology of the search process. CINAHL, Cumulative Index to Nursing and Allied Health Literature; AI, artificial intelligence; AR, augmented reality; VR, virtual reality; SNS, social networking service; SN, social networking.

2. 자료 기입 및 결과 요약

선정된 문헌은 일련번호를 부여하여 제목, 저자, 에듀테크 기술, 구현, 실험의 대상, 교육내용, 분석방법과 연구결과를 기입하였다. 에듀테크는 ICT의 특성상 여러 기술을 혼합하여 활용하는 경우가 많고, 교육에서의 활용도 학습, 기억, 교수, 공유활동 등 학습 전반 프로세스에 포괄적으로 접근하는 특징이 있어, 기술적인 요소의 교육 활용은 중복될 수 있다[19]. 본 연구에서는 이러한 특성을 고려하여 먼저 결과를 인공지능의 적응형 학습, 가상현실과 증강현실 등을 활용한 실감형 학습, 소셜 미디어를 활용한 공유와 확산으로 구분하여 결과를 보고하였다.

서로 다른 데이터베이스로부터 총 388개의 문헌이 확인되었다. 중복문헌 73개를 제외하고, 총 315개의 문헌을 확인하였다. 이 중 제목과 초록의 내용을 확인하여 1차로 85개의 문헌을 선정하였다. 85개의 전체 문헌 중 에듀테크를 교육프로그램에 활용하여 학습의 효과를 보고한 연구는 총 21편으로, 에듀테크의 인공지능 튜터링 시스템의 효과 연구 2편, 가상현실과 증강현실 등을 활용한 실감형 학습 15편, 소셜 미디어를 활용한 교육 14편이다[20-48] (Table 1).

Table 1.

Characteristics of the reviewed articles

인공지능 시스템의 적응적 학습

개발한 인공지능 시스템을 의학교육 프로그램에 활용하여 교육의 효과를 확인한 연구는 대만에서 수행된 2편이다. Cheng 등[20]은 2020년 인공지능에 기반하여 단순 X-선 영상에서 골반골절을 확인하는 영상자료 학습시스템(AI-based medical image learning system)을 활용하여 의과대학 학생 34명을 전통적 학습그룹과 인공지능 학습그룹으로 구분하여 학습 전후 성취도를 비교하였다. 인공지능 학습시스템 그룹은 100개의 정상과 골절 단순 X-선 영상을 이용하여 인공지능을 보조하는 평가와 학습을 진행하였다. 두 집단의 사전-사후 평가결과, 인공지능 학습시스템으로 학습한 그룹이 사후 학습에서 더 높은 성취도를 보였으며, 사전 학습 정도와 비교하여 향상의 정도도 높았다.

Yang과 Shulruf [21]는 초보 인턴의사 25명을 전문가 주도의 교육방식과 전문가 주도에 인공지능 튜터링 시스템을 병합한 그룹으로 나누어 봉합과 결찰방법을 교육하였다. 모든 참가자들은 3시간 정도 외과계 인턴과정에서 전문가에게 교육을 받았고, 인공지능 튜터링 시스템을 병합한 그룹은 이후 1.5시간에 걸쳐 인공지능이 보조하는 자가평가와 훈련을 추가적으로 시행하였다. 10주 후 객관구조화된 방식(objective structured clinical examination)으로 두 집단의 실력 향상 정도를 평가하였고, 응답자의 자신감 정도 보고를 통하여 두 집단의 결과를 각각 비교하였다. 연구결과, 전문가가 주도한 교육을 받은 그룹보다 전문가 주도의 교육에 인공지능 시스템 튜터링 과정을 병합한 경우가 실력의 향상 정도와 자신감 측면에서 우월하였다.

인공지능을 활용한 교육프로그램은 학습자의 수준을 분석하여, 피드백을 제공하는 방식으로 학습을 보조하는 형태이다. 학습의 경험적 효과를 보고하지 않아 본 검토 문헌에서 제외되었으나, 그 적용 가능성을 탐색한 연구로 Bissonnette 등[49]은 41명의 신경외과 의사를 22명의 상급자와 19명의 하급자로 나누어 가상현실에서 반쪽고리판절제술(hemilaminectomy)을 수행한 후 여러 알고리즘 수준평가의 정확도(97.6%–65.9%)를 보고하였다. Mirchi 등[50]은 참가자들이 가상신경 시뮬레이터(NeuroVR simulator)를 사용하여 가상 뇌종양 절제 작업을 수행하도록 한 후 전문가의 숙련도와 벤치마크와 관련한 측정 성과를 자동화하여 참가자들에게 피드백을 제공하는 가상수술 보조(Virtual Operative Assistant) 프로그램을 구축 및 활용하여 교육의 적용 가능성을 확인하였다.

가상현실과 증강현실을 활용한 실감형 학습

가상현실이나 증강현실을 활용한 경우는 특정 디스플레이 시스템의 유용성이나 타당성을 평가하기 위한 방법으로 교육프로그램에 활용한 후 학습자를 대상으로 사용성 설문을 하거나[51-54], 소규모 집단을 나누어 학습자의 수행 수준의 효과를 보고한 연구가 주를 이룬다. 본 연구에서 검토한 학습의 효과를 보고한 실험연구는 15편으로, 모든 연구가 학습자를 비교그룹과 실험그룹으로 구분하여 집단 간 교육효과의 차이를 비교하였다. 15편의 연구 중 14편의 연구에서 연구참여자는 11–70명 수준으로 샘플 사이즈가 작다. 비교적 다수의 학습자를 대상으로 통제된 연구를 진행한 하나의 사례는 존스홉킨스 대학에서 288명의 의예과 학생에게 근골격계 해부학 수업에 증강현실 프로그램을 활용한 후 효과를 보고한 것이다[22]. 이 연구는 증강현실 매직 미러 패러다임을 사용하여 대형 디스플레이에서 사용자의 신체에 해부학적 시각화를 중첩하여 사용자가 자신의 신체 내부에서 관련 해부학적 삽화를 그리도록 한 후 사전-사후검사를 통해 ‘지식의 유지’ 정도를 비교하였고, 참여자 설문을 통해 과제에 투자한 시간, 학습참여 수준을 확인하였다. 실험그룹의 학습자들은 비교그룹보다 지식의 유지 수준이 높았고, 학습에 더 많은 시간을 투자했으며, 학습의 참여 수준도 높아 교육의 보완적 도구로서 해당 시스템의 효과를 증명하였다.

대부분의 증강현실과 가상현실의 교육내용은 주로 3차원적 이미지와 수술기법에 관련된 것으로 해부학[23-26], 법의학[27], 복강경 수술[28,29], 중심정맥 삽관[30], 직장수지검사[31], 기흉 치료[32], 수술과정 및 기법[33-36] 등의 술기 교육에 적용되었다. 검토한 모든 연구는 증강현실이나 가상현실의 실감형 체험방식의 학습이 전통적인 교육방식에 비하여 학생들의 인지부하를 줄이고, 몰입을 더 잘 유도하며, 참여도를 높이고, 지식의 습득과 술기의 향상에 효과적이라고 보고하였다. 다만 1편의 논문에서 교육 후 학업 성취의 차이가 확인되지 않았는데, 증강현실 시스템(Magic Mirror, Anatomage)을 활용한 두 그룹과 전통적인 영상의학 아틀라스를 활용한 총 세 학습자 그룹에서의 해부학 교육 결과 학생들의 학업성취도는 유의미한 차이가 확인되지 않았다[25]. 하지만 이 연구에서도 증강현실 시스템을 활용하여 학습한 그룹이 수업참여, 자기주도학습, 상호작용에서는 전통적인 방식의 학습그룹보다 우월하였다.

소셜 미디어를 활용한 공유와 확산

소셜 미디어는 사용자가 정보를 만들고 게시할 수 있는 온라인 플랫폼을 말한다. 연결, 공유, 창조로 설명되는 소셜 미디어의 특징은 학습자 주도의 지식 생성, 계속적인 상호작용, 폭넓은 공유가 가능하다는 점에서 교육의 적용 가능성이 확인되었다.

검토된 문헌들은 소셜 미디어의 교육적 활용이 의학지식이나 정보를 주기적으로 게시하여 공유하는 형태인 푸시테크놀로지(push technology)의 정보제공의 유용성을 확인하는 조사연구[37], 강의식 수업에서 학습자 간 소통의 보조도구[37], 사례기반 학습[38], 문제기반 학습[39] 등의 소그룹 학습에서 소셜 미디어를 활용한 후 그 효과를 보고한 것이다. 12편의 모든 연구에서 소셜 미디어가 학습자의 참여와 몰입, 학습자 혹은 다른 구성원과 소통과 상호작용, 자료 접근의 편리성 혹은 지식정보의 습득에서 유용성이 있음을 보고하였다. 그러나 이러한 연구들의 설계는 대부분 기존 교수법에 소셜 미디어를 부가적 혹은 보조적으로 사용한 것이며 실제 설계된 교육목표에 적합한 학습효과의 보고로 보기에는 어려움이 있다.

소셜 미디어의 정보 공유와 확산은 전문가 그룹의 계속적인 의학교육(continued medical education)에서도 확인된다. Cabrera 등[40]은 외과 수술에서 학술 트위터를 개설하여 참여자들이 정보를 주고받은 후, 공유된 자료를 활용하여 일반 수술에 관련된 59개의 관심 주제와 132개 임상사례를 검토한 후에 진단과 수술 중 이미지 일러스트를 사용하여 13개의 이미지 챌린지를 만들었다. 매달 참여자가 9% 이상 증가하면서 전 세계의 외과 의사들의 관심과 토론을 이끌어냈고, 새로운 정보와 도전적인 의료 문제에 대한 논의의 장이 되었다. 유사한 연구로 미국의 위장관 내시경 수술 협회(The Society of American Gastrointestinal and Endoscopic Surgeons)에서는 해당 영역의 교육프로그램 방법으로 페이스북(Facebook)을 개설하여 구성원의 참여와 내용을 분석하여 발표하였는데, 구성원이 게시한 글은 주로 수술기법(64%), 환자관리(52%), 계속적 교육(10%), 네트워킹(10%), 기타(6%) 순이었다. 저자들은 전통적인 지식전달 방식과 비교하여 소셜 미디어가 계속적 의학교육이 필요한 외과의들의 참여와 학습을 이끌어낼 수 있는 유용한 도구라고 평가하였다[41].

소셜 미디어를 교육의 도구뿐만 아니라 교육의 맥락으로 사용한 경우도 확인된다. Hsieh 등[42]은 2년 동안 임상실습 중인 학생들이 자신이 경험한 긍정적인 전문직업성 사례를 소셜 미디어에 공유하도록 하고, 다른 학생이나 교수자들이 이에 대한 피드백이나 의견을 제시하는 형태로 학습자료를 생성하고, 이를 공유하면서 논의를 이끌어냈다. 해당 과정은 의학의 전문직업성을 긍정적으로 탐색하고 이를 소셜 미디어를 통해 공유하는 행위가 교육에 유용하다는 것을 보고하였다.

반면, 개인의 성찰 수준이 소셜 미디어를 통해 더 깊어지지 않는다는 연구도 있다. Brown 등[43]은 응급의학과 임상실습에 참여한 122명의 학생들이 전통적인 방식과 소셜 미디어에 작성한 성찰일지를 분석한 결과, 소셜 미디어에 성찰일지를 작성한 학생들은 자신의 개인적인 성찰을 동료들과 공유하고 다른 동료들의 코멘트를 받은 것에도 불편함은 없으나 성찰일지의 내용분석의 결과, 성찰 깊이의 차이는 확인되지 않았다.

결 론

이상의 체계적인 문헌 고찰 내용을 정리해보면, 에듀테크의 주요 기술을 활용한 교육의 효과는 긍정적으로 보고되고 있다. 인공지능 시스템이 학습자 수준을 변별하여 이에 맞춤형으로 적응적 학습을 제공하고, 가상·증강현실의 실감형 실습으로 학습자들의 학습참여도를 높인다. 또한 소셜 미디어를 통해 지식의 공유와 소통이 학습자들의 학습동기를 고취하고 학습공동체 형성 및 협력적 학습을 통해 학습결과를 증진하는 효과를 관찰할 수 있었다.

하지만 앞서 언급한 바와 같이, 출판된 연구의 양적·질적 수준을 고려할 때 긍정적인 결론을 내리기에는 몇 가지 측면에서 성급한 측면이 있다. 첫째, 대부분의 연구가 개발된 도구나 프로그램의 타당성을 확인하는 수준에서 소규모 연구로 설계되었고, 교육의 효과 또한 교육목표보다는 테크놀로지 그 자체의 내재적 특성의 효과를 확인한 것이 대부분이다. 둘째, 보고된 대부분의 연구는 에듀테크가 교수학습에 활용된 교육학적 이론의 근거나 증거가 명확하지 않았다. 교육학적 이론은 어떻게 테크놀로지가 학습을 촉진하는지 설명할 수 있으며, 이를 반영한 교수설계를 가능하게 하고 경우에 따라 기술의 교육적 적용이 왜 실패했는지 설명하게 한다[55]. 경험적 결과는 연역적으로 이론을 강화하거나 수립할 수 있을 때 일반화된 설득력을 가질 수 있다.

Article information Continued