스마트패드의 디지털 학습 콘텐츠를 통한 생명과학 학습에서의 두뇌 활성 : FMRI 연구
Brain Activations during Biology Learning with Digital Learning Contents of Smartpad : FMRI Study
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초록
본 연구는 기능적 자기공명영상 측정을 기반으로 스마트패드를 이용하여 디지털 학습 콘텐츠를 통해 생명과학 지식을 학습할 때 발생하는 두뇌의 활성을 규명하는 것을 목적으로 수행되었다. 이를 위해 충북 소재의 일반계 남자 고등학생 20명을 대상으로 생물의 구조에 대해 전통적인 고정형 이미지를 통한 학습을 할 때와 상호작용기반의 디지털 학습 콘텐츠를 경험할 때의 fMRI 측정을 실시하였다. 측정된 데이터는 SPM8 소프트웨어를 이용하여 분석하였으며 이를 통해 고정형 학습 콘텐츠 이용 시에 비해 디지털 학습 콘텐츠 이용 시의 특이적인 두뇌 활성 영역과 디지털 학습 콘텐츠 이용 시에 비해 고정형 학습 콘텐츠 이용 시의 특이적인 두뇌 활성 영역을 규명하였다. 분석 결과 디지털 학습 콘텐츠를 통한 학습에서는 시각정보와 언어정보의 연계와 공간적 주의조절을 담당하는 중측두이랑, 하측두이랑, 중후두이랑, 쐐기소엽 그리고 소뇌편도에서 유의미한 높은 활성을 확인하였다. 고정형 학습 콘텐츠를 통한 학습에서는 시각적 단어 인식, 학습 성공 경험, 손가락 움직임 조절을 담당하는 중심전이랑, 중심후이랑, 횡측두이랑, 대상이랑, 미상핵꼬리에서의 활성을 확인하였다. 본 결과를 통해 디지털 학습 콘텐츠를 통한 학습과 고정형 학습 콘텐츠를 통한 학습에서의 두뇌 활성은 서로 다르다 것을 밝혔다. 이러한 결과는 생물의 구조에 대한 학습 시 디지털 학습 콘텐츠와 고정형 학습 콘텐츠를 개발 및 적용하는데 실제적인 기여를 할 수 있을 것이다.
Abstract
The purpose of this study is to identify brain activations on biology learning with digital learning contents using smartpad, based on functional Magnetic Resonance Imaging. Twenty male students enrolled general highschool were recruited for BOLD fMRI while learning about the structure of biological organism with traditional fixed learning image and digital learning contents, respectively, based on interaction. SPM8 software was applied to analyze the acquired MR images and identify the brain regions which are specific on using digital learning contents compared with fixed learning images and using fixed learning images compared with digital learning contents. Results have shown that high brain activations in middle temporal gyrus, inferior temporal gyrus, middle occipital gyrus, cuneus and cerebellar tonsil are associated with connections among visual image information, lingual information and regulation the spatial attention during learning with digital learning contents. And precentral gyrus, postcentral gyrus, transverse temporal gyrus, cingulate gyrus and caudate tail are related with perception of visual word, experience of successful learning and regulation finger movement during learning with fixed learning images. These results can suggest a possibility to elaborate the development of digital textbook on biology.
참고문헌 (25)
- 스마트 교육의 효과에 대한 뇌과학적 연구 동향 및 분석, "권용주", 한국교원대학교 교육연구원, ~ (2014)
- 김명미, "ICT 시대의 디지털 여가 역기능과 교육대책", 한국전자통신학회 논문지, 8(12), pp.1979~1984 (2013), 한국전자통신학회
- 변정호, "생물 분류 과정의 두뇌 활성 비교를 통한 과학고 학생과 일반고 학생의 인지적 사고 과정의 차이 규명", 생물교육, 42(2), pp.194~207 (2014), 한국생물교육학회[DOI]
- 서문경애, "디지털교과서 활용에 따른 건강역기능 고찰", 디지털융복합연구, 10(1), pp.165~175 (2012), 한국디지털정책학회
- 윤수경, "디지털교과서의 상호작용성이 학습태도에 미치는 영향 : 태블릿PC 기반의 사회와 과학 디지털교과서를 중심으로", 한국콘텐츠학회 논문지, 14(2), pp.205~222 (2014), 한국콘텐츠학회[DOI]
- Cao Y, "Functional mapping of human motor cortical activation with conventional MR imaging at 1.5 T", Journal of Magnetic Resonance Imaging, 3, pp.869~875 (2005)
- Fokin VA, "Localization of human cortical areas activated on perception of ordered and chaotic images", Neuroscience and Behavioral Physiology, 38(7), pp.677~685 (2008)
- Goel V, "Neuroanatomical correlates of human reasoning", Journal of Cognitive Neuroscience, 10, pp.293~302 (1998)
- Haist F, "Linking sight and sound: fMRI evidence of primary auditory cortex activation during visual word recognition", Brain and Language, 76, pp.340~350 (2001)
- Iacoboni M, "Watching social interactions produces dorsomedial prefrontal and medial parietal BOLD fMRI signal increases compared to a resting baseline", NeuroImage, 21, pp.1167~1173 (2004)
- Ischebeck A, "Reading in a regular orthography: An fMRI study investigating the role of visual familiarity", Journal of Cognitive Neuroscience, 16, pp.727~741 (2004)
- Kahai SS, "Exploring the core concepts of media richness theory: The impact of cue multiplicity and feedback immediacy on decision quality", Journal of Management Information Systems, 20, pp.263~300 (2003)
- Kearsley G, "Engagement theory:A framework for technology-based teaching and learning", Educational Technology, 38, pp.20~23 (1998)
- Kellenbach ML, "A pet study of visual and semantic knowledge about objects", Cortex, 41, pp.121~132 (2005)
- Kirsch P, "Anticipation of reward in a nonaversive differential conditioning paradigm and the brain reward system: An event-related fMRI study", NeuroImage, 20, pp.1086~1095 (2003)
- Knauff M, "Spatial imagery in deductive reasoning: A functional MRI study", Cognitive Brain Research, 13, pp.230~212 (2002)
- Knecht S, "Levodopa: Faster and better word learning in normal humans", Annals of Neurology, 56, pp.20~26 (2004)
- Köhler S, "Dissociation of pathways for object and spatial vision: A PET study in humans", Neuroreport, 6, pp.1865~1868 (1995)
- 오종현, "인터넷 게임 과다사용자와 탈신체화 : 기능적 뇌자기공명영상을 이용한 신경 상관물", 생물정신의학, 21(2), pp.57~64 (2014), 대한생물정신의학회
- Postle BR, "'What'-Then-'Where' in visual working memory: an event-related fMRI study", Journal of Cognitive Neuroscience, 11, pp.585~597 (1999)
- Seger CA, "The roles of the caudate nucleus in human classification learning", The Journal of Neuroscience, 25, pp.2941~2951 (2005)
- Sun Y, "Brain fMRI study of crave induced by cue pictures in online game addicts (male adolescents).", Behavioural Brain Research, 223, pp.563~576 (2012)
- Wild B, "Why are smiles contagious? An fMRI study of the interaction between perception of facial affect and facial movements", Psychiatry Research : Neuroimaging, 123, pp.17~36 (2003)
- Wittmann BC, "Reward-related fMRI activation of dopaminergic midbrain is associated with enhanced hippocampus-dependent long-term memory formation", Neuron, 45, pp.459~467 (2005)
- Yoo S, "Modulation of cerebellar activities by acupuncture stimulation:Evidence from fMRI study", NeuroImage, 22, pp.932~940 (2004)