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웹기반 문제중심학습에서 인지지원도구 활용전략 탐색 및 인지부하에 미치는 효과 분석

An inquiry for the utilization strategies of cognitive tools in web-based PBL(Problem-Based Learning) and an analysis of the effects on cognitive load

최욱|선종삼
한국교육공학회 (Korean Society Of Educational Technology)|2013.06|교육공학연구 (Journal of Educational Technology)|제29권 제2호|pp. 349-382

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PBL인지부하cognitive loadcognitive tools인지지원도구web-PBL
주제분류교육학

초록

본 연구의 목적은 웹기반 PBL환경에서 외재적 인지부하의 발생을 줄이고 본유적 인지부하를 촉진시키기 위한 방안으로 인지지원도구를 어떻게 활용해야 하는지를 탐색하고 그 효과를 알아보는데 있다. 본 연구는 인지지원도구 활용전략의 탐색 단계와 그 효과를 검증하는 단계로 구성되어 있으며 연구결과는 다음과 같다. 인지지원도구 활용 전략의 탐색은 선행연구 분석을 통한 활용전략의 도출과 현장 적용으로 확인된 문제점의 수정ㆍ보완 과정으로 이루어졌다. 연구결과 CORDTRA 다이어그램 분석과 초점집단면담을 통해 ‘학습자들의 협력활동 구조화’, ‘교수자 및 동료 학습자의 점검 활동 강화’, ‘학습내용에 대한 자기설명의 기회 부여’, ‘전문가(교사)가 작성한 미완성의 개념도 제공’, ‘이전단계에서 작성한 학습결과물의 참조 수단 제공’, ‘연산기능의 적용’ 등의 활용 전략이 도출되었다. 인지지원도구 활용 전략의 효과를 검증하기 위해 초등학생 40명을 대상으로 실험연구를 실시하였다. 연구변인간의 다변량 분산분석(MANOVA)결과는 다음과 같다. 첫째, ‘문제만나기’ 단계와 ‘문제해결계획 세우기’ 단계에서의 인지지원도구 활용 전략의 적용은 학습자들의 본유적 인지부하(문제만나기: F=7.524, p=.009; 문제해결계획 세우기: F=15.200, p=.000)와 외재적 인지부하(문제만나기: F=14.742, p=.000; 문제해결계획 세우기: F=25.421, p=.000)에 유의한 차이를 나타내었다. 둘째, ‘탐색 및 재탐색하기’ 단계에서의 인지지원도구 활용 전략 적용은 외재적 인지부하 수준에서만 차이를 보였다(F=10.843, p=.002). 셋째, 인지지원도구의 활용은 실험집단에서 보통 이하의 내재적 인지부하(평균 2.70)를 유발하였으나 비교집단의 내재적 인지부하 수준과 유의한 차이를 이끌어내지 못하였다. 이상의 연구결과는 웹기반 PBL 환경에서 학습자들의 외재적 인지부하를 최소화하고 본유적 인지부하를 촉진시키기 위해 인지지원도구의 구체적 활용전략을 제시한다는데 의의가 있다.

Abstract

The purpose of the study is to develop how to utilize cognitive tools for web-based PBL so as to lessen extraneous cognitive load and facilitate germane cognitive load. Moreover, the research also purports to investigate the effects. In accordance with the utilization strategies designed through advanced literature analysis, researchers conducted the preparatory study targeting five elementary students for 5 weeks. Applying analysis of CORDTRA diagrams and focus group interviews, we refined the specific utilization methods of cognitive tools, such as systemization of collaborative activities among learners, enriching check-up activities by teachers and peers, provision of opportunities for self-explanation in learning, supplying incomplete concept map offered by teacher(expert), suggestion of learning results acquired in previous steps as a reference purpose, applying arithmetic function, etc. The experimental research was performed with 40 elementary learners, implementing web-based PBL in order for the effects of the utilization strategies to be verified. The followings are the outcomes from MANOVA among variables. At first, applying the utilization strategies to the step of ‘encountering a problem’ and ‘Establishing a plan for problem-solving’, there were statistically significant differences in germane cognitive load(‘encountering a problem’: F=7.524, p=.009; ‘Establishing a plan for problem-solving’: F=15.200, p=.000) and extraneous cognitive load(‘encountering a problem’: F=14.742, p=.000; ‘Establishing a plan for problem-solving’: F=25.421, p=.000). Secondly, the results revealed that applying the utilization strategies for the phase of ‘Exploration and revisiting’ led to statistically significant difference only in terms of extraneous cognitive load(F=10.843, p=.002). Lastly, implementation of the cognitive tools gave rise to below-average level of intrinsic cognitive load(Mean: 2.70) in experimental group, but no difference in comparison group. The implications of the study outcomes mentioned above reside in provision for practical utilization strategies of cognitive tools so that they alleviate extraneous cognitive load and promote germane cognitive load in web-PBL environment.

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