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컴퓨터기반 문제풀이 환경에서 과제복합도에 따른 인지부하 차이의 객관적 측정

Objective Measurement of Cognitive Load Difference According to Task-Complexity in A Computer-Based Problem Solving

조일현|정겨운
한국교육정보미디어학회 (Korea Association for Educational Information and Media)|2020.03|교육정보미디어연구 (Journal of Korean Association for Educational Information and Media)|제26권 제1호|pp. 79-101|DOI http://dx.doi.org/10.15833/KAFEIAM.26.1.079

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인지부하cognitive loadtask complexity생리심리반응과제복합도컴퓨터기반 문제풀이computer-based problem solvingphysiological psychological reaction
주제분류교육학

초록

본 연구에서는 컴퓨터기반 문제풀이 환경에서 동공반응과 문제풀이시간 및 눈 깜빡임 비율을 학습자의 인지부하 판단을 위한 측정지표로 검증하고자 하였다. 이를 위해 대학생 26명을 대상으로 과제복합도 수준에 따른 동공반응, 문제풀이시간 및 눈 깜빡임 비율의 차이를 비교하였다. 통계적 검증은 과제복합도 상․하 구간별 t검정과 윌콕슨 부호 순위검정을 실시하였다. 연구결과 첫째, 동공확장 평균은 과제복합도 상 구간에서 더 크게 나타났지만 그 차이는 통계적으로 유의하지 않았다. 둘째, 문제풀이시간은 과제복합도 상 구간에서 더 오랜 시간을 소요하였고 그 차이도 통계적으로 유의하게 나타났다. 셋째, 눈 깜빡임 비율은 과제복합도 상 구간에서 줄어드는 것으로 나타났으며 그 차이 또한 통계적으로 유의하게 나타났다. 이상의 연구 결과는 동공확대 지표와 같은 생리심리반응은 외부적인 요인에 의해 민감하게 반응하는 지표로 이를 해석함에 있어 환경적 요소와 연구 맥락을 고려하여 심층적으로 분석해야 함을 지적하였다. 본 연구는 문제풀이 진행 과정에서 객관적 지표에 근거한 인지적 처방 가능성을 검증하였다는 점에서 의의가 있으며, 학습자의 학습과정 중에 발생하는 인지부하에 기반 한 실제적이고 적응적인 처방을 제공하기 위해서 관련 연구를 확대․발전시켜나가야 할 것이다.

Abstract

In this study, we utilized pupil response, problem solving time, and eye-blink in the computer-based problem solving experiment as a measuring indicators for the determination of cognitive load from learners. For this purpose, we compared the difference of the pupil response, problem solving time, and eye-blink rate among 26 university students with low and high level of complexity condition. For statistical verification to check the differences by task complexity level, t-test and Wilcoxon signed rank test were conducted. The results of the study showed that the pupil dilation was larger in the high level complexity section but did not report a statistically significant difference. Second, the problem solving time took longer in the high level complexity section and the difference between the task complexity was statistically significant. Third, the eye-blink rate was shown to decrease in the high level complexity section and the difference between the task complexity was statistically significant. The above study results pointed out that physiological psychological reactions, such as pupils dilation indicators, should be analyzed in depth by taking into account environmental factors and research contexts in interpreting them as indicators that are sensitive to external factors. This study is meaningful in that it has validated the possibility of cognitive prescription based on objective indicators in the course of problem solving, and it will be necessary to expand and develop related research to provide practical and adaptive prescriptions based on cognitive load that occurs during learner’s learning process.

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