I.

임상병리사를 위한 CAI 개발 도구 구현

Implementation of CAI development tools for the technicians

Hee-Woo Lee*, Byung-Rae Park, Ph.D., Bong-Oh Koo, Ph.D., Jae-Heum Joo, Ph.D.**

* Dept. of Biomedical Engineering, Graduate School of Inje University

Dept. of Radiological Science, Dept. of Physical Therapy, Dept. of Healthcare Management, **School of Computer Information  Engineering, Catholic University of Pusan

Abstract: It is needed the automation and the computerization of works in department of laboratory medicine. It is not substituted for the technicians who were in department of laboratory medicine, but it is an acquirement of new technologies and an evaluation of qualities and a capacities for the technicians using CAI(Computer Aided Instruction) system. In this study, we developed the CAI development tools to evaluate of qualities and capacities and educate through lives for the technicians. There are good points of our study to make education materials efficiently, provide education opportunities and supplement the subject matters to educators and learners.

Keyword: CAI, Laboratory medicine

서 론

오늘날 모든 분야에서 지식의 폭주가 이루어지고 있을 뿐만 아니라, 지식의 내용 자체도 급변하고 있다. 따라서 여러 차원에서의 교육 혁신이 절실해졌으며, 이러한 혁신은 일정 기간 내에 한정시키는 교육으로 끝나는 것이 아니라, 자연스럽게 평생 교육을 필요로 하는 장으로 바뀌게 만들고 있다.

그리고 이러한 현상은 비교적 좁은 영역인 병원내의 세균 검사실에서도 적용되고 있다. 예를 들면 종전에는 병원균으로 생각치도 않던 세균에 의한 기회 감염이 증가하고 있으며, 항생제의 남용으로 내성균 및 변종의 출현이 증가하여 그 동정이 더욱 어려워지고 있다. 또한 이에 대응하여 새로운 항생제가 개발될 뿐만 아니라, 새로운 검사들이 도입되고 있다. 따라서 세균 검사실의 요원들은 이러한 검사 및 판독 방식과 기구와 장비를 이용하기 위해 새로운 지식과 기술을 획득하여야 한다.

분자 생물학과 유전 공학의 발전은 임상 관련 전문가로 하여금 새로운 지식과 기술의 획득 및 그 활용을 더욱 필요시 하고 있다. 즉 기존의 형태학적 동정을 중심으로 하는 환경에서는 검체 채취, 운반, 접종, 배양, 생화학적 검사를 실시할 경우에 24시간 내지 72시간 혹은 더 이상의 시간을 소요하는 환경이었다. 그러나 70년대부터는 신속 동정 방법 및 자동화를 중심으로 하는 학술적인 환경 변화를 거쳐 80년대에 이르러서는 DNA probe법, PCR법 등의 차세대 검사법 등이 등장하면서 검체에 대한 직접 검사,  DNA 재결합 시험 등에 의하여 검사 시간이 30분 내지 한 시간 정도로 단축되고 있다. 그리고 이들 시험에 의하여 세균을 명명에서도 매년 추가 발표되는 변화의 장으로 바뀌고 있다. 또한 세균 검사실은 전문적 지식과 함께 오랜 경험을 가진 전문 인력을 필요로 하는데 비하여 인적 투자 역시 낮아서 자동화 및 인공 지능을 이용한 전문가 시스템이나 컴퓨터 지원의 교육시스템 등이 가장 절실한 부서임에도 불구하고 세균 검사실은 자동화 및 전산화의 투자 역시 원내에서 가장 낙후된 부서인 것이다.

따라서 오늘날 세균 검사실은 자동화와 전산화가 매우 요청되는 부서라 할 수 있다. 물론 이와 같은 시스템의 도입은 검사 요원들의 대체하는 차원이 아니라, 요원들의 능력의 보완하고 컴퓨터 지원의 교육시스템으로 자질 향상과 새로운 기술의 습득을 추구하는 것이 곧 의료의 질적 수준을 향상시키는데 중요한 한 요소가 될 수 있다.[1,2]

컴퓨터를 활용한 교수-학습법(Computer Assisted Instruction: CAI)은 교수-학습과정이 컴퓨터 시스템과 학습자간에 on-line을 통한 상호작용을 토대로 이루어지는 수업방식으로 일반적으로 어떤 정보를 제공하여, 학생이 정보에 관련된 질문이나 문제에 반응할 수 있도록 하고, 이러한 반응들을 특별한 기준에 의해 평가하고, 다음 단계로의 진행 여부를 결정한다.

이러한 CAI는 일반적으로 교재의 형태에 따라 개인교수형, 반복연습형, 시뮬레이션, 게임형, 발견학습형, 문제해결형 등으로 나누어 볼 수 있다. 이 교수방법을 구현한 교수학습 프로그램을 흔히 코스웨어(Courseware)로 부르며, 대부분의 코스웨어는 이 방법 중 하나 이상의 구성방법을 적용하여 개발된다.

개인교수형 코스웨어는 새로운 정보나 지식을 가르치고자 할 때 활용된다. 이 교수-학습법은 사실적 정보의 제공, 원리학습, 문제해결학습을 위해 적절하다. 특히 개인교수형에서는 주의의 획득, 목표제시, 선수학습의 상기, 학습자료 및 내용의 제시, 학습촉진 활동의 제공, 수행 유도, 피드백 제공, 수행 행동의 평가, 파지 및 전이의 형태를 가진다. 반복연습형은 새로운 정보나 지식을 배우기 위한 것이 아니라 이미 교수자가 주도하는 교실 수업이나 개인교수형 코스웨어를 통해 학습한 것을 연습함으로써 정규 학습과정을 심화, 보충하기 위해 주로 사용된다. 반복연습형 코스웨어는 학습자에게 반응을 요구하는 질문이나 문제 상황들을 제시하고, 학습자는 이에 응답을 하게 되며, 즉각적인 피드백이 제공된 후 다음 질문이나 문제 상황으로 넘어가게 된다. 시뮬레이션은 실제 상황이나 사건과 유사한 현상을 컴퓨터로 표현함으로써  조작이 가능한 실제상황 속에서 학습자가 여러 방식으로 조작하여 특정 목표에 도달할 수 있도록 하는 프로그램이다. 시뮬레이션은 학습자의 학습과정을 적극적으로 유도하며 복잡한 수준의 사고력 향상을 촉진하며 학습의 전이를 향상시킬 수 있으며 실험실 활동의 연장으로 기능할 수 있어 모의 실험실 상황을 통해 시간적, 공간적, 경제적 제약으로 실제 실험이 불가능한 경우를 재현하여 실험실적 활동을 가능하게 한다. 따라서 풍부한 학습경험과 양질의 학습 환경을 제공할 수 있어 교육적 의미가 매우 높다. 게임형 코스웨어는 학습해야 할 개념, 원리, 절차 등을 경쟁, 도전, 흥미 등의 게임적 요소를 가미하여 고도의 동기유발적인 접근을 추구하는 교수-학습 유형이다. 게임형은 어떤 특정 지식에 제한되지 않고 개념, 원리, 절차, 문제해결력, 사회화 과정, 기능, 태도 등의 다양한 학습에 적절하고 다양한 유형을 가지고 있다. 발견학습형 코스웨어는 학습과정 중심의 학습형태로서, 학습자가 시행착오를 통해 귀납적으로 고도의 지적 기술을 학습하도록 하는 유형이다. 많은 경우, 학습자는 스스로 가설을 세우고 코스웨어에서 제공되는 데이터베이스에 질문을 던지거나 그 데이터베이스를 분석하는 정보검색 전략을 사용하기도 한다. 이를 통해 학습자는 스스로 원리나 규칙을 개발하게 된다. 창의력을 요구하는 문제해결 상황을 제시함으로써 학습자 스스로 문제를 정의하고 해결책을 수립하도록 유도하는 유형이다. 이 컴퓨터학습 프로그램을 통해 학습자는 단순히 개념이나 절차 등의 학습 뿐 아니라 문제해결에 관련된 기술과 전략을 실습할 수 있는 기회를 가짐으로써 추리력, 논리력, 비판력 등의 복잡한 사고력을 개발할 수 있다.

이러한 CAI는 전통적 교수 방법보다 효과적이고 신기성의 효과를 볼 수 있으며 교수 전략에 따른 각각의 효과를 얻을 수 있으나 CAI의 질에 따라 교육효과가 의존하게 된다. 따라서 일반적인 교육방법에 비해 학습자와의 상호작용이 향상되고 학습자 개개인의 학습능력과 지식의 정도에 따른 개별화된 학습이 가능하며 적극적인 학습 동기를 유발시킬 수 있고 학습에 대한 즉각적인 피드백을 받을 수 있으며 비용 효과성이 높다는 장점이 있다. 하지만 값비싼 하드웨어가 필요하고 전체적인 내용을 검토하는데 곤란하며 시각적 피로가 높으며 CAI의 초기 개발시간과 비용이 높으며 내용 수정이 어려우며 학습 내용의 융통성이 부족한 단점이 있다.

따라서 본 연구에서는 검사 요원들의 능력 보완과 평생 교육을 위해 컴퓨터 지원의 교육시스템을 활용하고 또한 이를 추후 개발 해 나갈수 있는 CAI 개발 도구를 구현하고자 한다.

II. 방 법

임상병리사를 위한 CAI 개발은 2단계에 걸쳐 진행 되었으며 연구개발 내용을 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.

1단계에서는 임상병리사에게 전달할 내용을 선정하였다. 임상병리 검사실의 업무 사정상 분자 생물학과 유전 공학, 새로운 검사방법에 관한 지식과 기술 등의 여러 내용이 제시될 수 있으나 학습자의 반응과 이전 학습 경험과의 비교를 위해 일반 세균학에 관한 지식을 선정하였다.

2단계에서는 1단계에서 선정한 주제를 담을 CAI 프로그램을 개발 하였다. CAI를 개발하기 위한 프로그램으로는 일반적인 비주얼 개발 도구인 Borland사의 Delphi를 선택하였다. CAI 개발 프로그램은 주제의 내용에 따라 차이가 있지만 일반적으로 그래픽과 같은 멀티미디어가 많이 사용되므로 주로 전용의 CAI 개발 프로그램을 사용하는 경우가 많다. 따라서 Toolbook이나 Demoshield와 같은 CAI 전용 프로그램을 사용하는 것이 일반적이지만 이들은 프로그램의 로직이 단순하고 데이터베이스와 같은 정보 처리를 다양하게 하지 못하는 단점이 있어 일반적인 Windows용 프로그램 개발 도구인 Delphi를 사용하였다. 이를 통해 학습주제와 내용, 시험 평가 문제 등을 데이터베이스에 담을 수 있었으며 이를 여러 정보처리를 통해 다양하게 이용할 수 있도록 하였다.

III. 결 과

본 연구에 의해 개발된 CAI 프로그램은 크게 3가지로 구성되어 있다. 먼저 학습자가 주제를 보고 선택적으로 학습을 하는 모듈과 학습 이후 Quiz를 통해 학습결과를 테스트 하는 모듈, 그리고 직접 CAI의 학습 주제를 보완 하거나 새로운 주제를 만들어 나갈 수 있는 주제 수정 모듈로 구성되어 있다. 다음 그림1 은 CAI 프로그램의 초기 화면으로서 학습과 Quiz, 수정을 선택하는 화면이다.

1) 학습 모듈

학습자가 미생물에 관한 기본지식을 Tree에서 선택하여 각 chapter에 따라 지식을 습득하며 참고 이미지와 chapter에 해당하는 Quiz를 선택하는 메뉴이다

Fig 1. CAI main menu

미생물에 관한 지식을 Tree형태로 각 Chapter로 정리하였고 각 Node를 선택함으로서 해당하는 주제를 학습 할 수 있다. Reference Image를 통해 각 Chapter에 참고할 수 있는 각종 이미지 및 표를 선택할 수가 있으며, Add Bookmark는 학습자가 학습도중 필요한 Chapter를 저장하여 나중에 다시 학습하는 것이다. 또한 View History를 통해 학습자가 학습한 각 Chapter의 History를 볼 수 있으며 해당 Chapter를 선택하여 다시 볼 수 있도록 하였으며 Go to Quiz는 해당하는 Chapter의 Quiz로 이동하여 Test를 시행하는 것이다.

다음 Fig 2는 History와 Bookmark를 설정한 화면으로서 각 주제를 선택하면 바로 이동하여 학습할 수 있도록 하였다.

Fig 2. Bookmark and History

Fig 3은 Quiz Module 로서 학습자는 문제를 읽고 해당하는 답을 선택하면 바로 오답의 여부를 확인하고 이에 대한 해설을 볼 수 있도록 하였으며 한 주제에 대한 Quiz가 모두 종료되면 결과를 총점으로 출력하도록 하였다.

Fig 3. Quiz Module

Fig 4. Explanation Window

그림 5는 새로운 주제나 학습 내용을 입력하는 화면으로서 학습자나 교수자가 보충 내용이나 새로운 학습주제를 수시로 입력할 수 있도록 하여 CAI 개발 도구의 Module을 가지도록 하였다. CAI 개발 모듈 역시 Tree 형식으로 구성하여 교수자가 쉽게 학습내용을 주제별로 구성하고 입력할 수 있도록 하였다.

Fig 5. Edit Module

Ⅴ. 고 찰

본 연구에서는 임상병리사를 위한 컴퓨터 지원의 교육시스템을 활용하고 개발 해 나갈 수 있는 CAI 개발 도구를 구현하였다.

현재우리가 살고 있는 시대는 정보통신기술과 멀티미디어 기술의 발달로 매우 빠르게 변화하고 있다. 이러한 변화 속에서 전통적인 학습방법을 통한 교육은 시간적, 공간적 제약을 받고 있다. 따라서 본 연구에서 개발한 CAI 개발 도구를 이용하면 쉽고 효율적으로 학습 자료를 생성하고 이를 학습자를 통해 교육의 기회를 가질 수 있다는 점에서 의의가 있다고 보겠다.

계속된 연구를 통해 다양한 멀티미디어를 삽입할 수 있는 모듈을 연구하고 학습자 친화형의 CAI를 구성할 수 있는 연구를 병행해야 할 것이다.

참고문헌

1.  Alistair Dunlop, Mark Papiani, Tony Hey, Providing access to a multimedia archive using the World Wide Web and an object-relational database management system, Computing & Control Engineering Journal, 1996: 221-226

2. Francesco Pinciroli, Luisa Portoni, Carlo Combi, et al, WWW-based access to object-oriented clinical database: the KHOSPAD project. Journal of Computers in Biology and Medicine, 1998: 531-552

3. Veronique Biaudet, Franck Samson, Philippe Bessieres, Micado-a network-oriented database for microbial genomes, Oxford University Press, 1997, Vol 13: 431-438

4. Tatjana Welzer, Marjan Druzovec, Bruno Stiglic, et al, Database Reusability in Intelligent Medical Systems, IEEE, 1998