분류 지식의 생성과 이해 형태 학습을 통한 학생들의 두뇌활성 변화
Learning-Related Changes on the Brain Activation Patterns in Classification of Knowledge-Generation and -Understanding
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초록
이 연구의 목적은 교사의 교수-학습 방식(범주생성형 vs. 범주이해형)이 학생의 분류능력에 어떤 영향을 미치는지를 두뇌 수준에서 규명하는 것이다. 이를 위해 대학교에 재학 중인 24명의 건강한 오른손잡이 학생들이 이 연구에 참여하였다. 이들은 생성 집단과 이해 집단의 두 집단으로 나뉘어 12주간의 서로 다른 학습프로그램을 체험하였다. 연구 참여자들의 과제수행 과정에서의 두뇌활성을 측정하기 위하여 학습프로그램 경험 전후에 fMRI 측정과 지필 검사를 실시했다. 연구결과에 따르면, 분류범주생성 과제의 수행에서 생성집단은 교수-학습 경험 후 대뇌피질 영역과 기저핵 영역이 함께 증가되었으며, 선택-갈등과 관련된 전두피질 영역과 해마옆이랑의 활성감소가 나타났다. 반면 이해집단은 의미 있는 활성변화가 나타나지 않았다. 분류범주이해 과제의 수행에서는 이해집단이 교수-학습 경험 후 대뇌피질 영역과 해마옆이랑의 활성증가가 있었으며, 우측 전두피질부와 소뇌의 활성 감소가 있었다. 이와 같은 사실은 특정 교수-학습 양식에 의해 학생이 경험하는 학습양식은 이와 관련된 학생의 특정 두뇌 시스템의 발달을 강화 혹은 약화 시킬 수 있게 된다는 것을 보여준다. 아울러 이러한 연구결과는 두뇌 맞춤형 과학적 분류 학습프로그램 개발을 위한 근거자료로 활용될 수 있을 것이다.
Abstract
The purpose of this study was to investigate how a teaching approach influences student's ability of classification at the brain level. Twenty four healthy and right-handed college students participated in this study, which investigated a brain plasticity associated with category-generation and -understanding in classification learning. The participants were divided into one of two groups, one each for category-generation and -understanding learning programs, which were composed of twelve topics taught over a twelve-week period. To measure the change in student competence and brain activations, a paper and pencil test and an fMRI scanning session were administered before and after the training programs. Unlike the understanding group, the generation group showed significant changes in classification ability quotients and learning-related brain activations (cerebral cortex and basal ganglia were increased and prefrontal cortex and parahippocampal gyrus were decreased). Nevertheless, the understanding group showed an increased activation in the cerebral cortex and parahippocampal gyrus and a decreased activation in the right prefrontal cortex and cerebellum. Therefore, it can be concluded that teaching styles could influence students’ brain activation patterns and classification ability. The results might also be used to develop a brain-compatible science education curriculum.
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