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동영상 학습 환경에서 인지부하의 변화 및 학습성과와의 상관관계

Correlation between the Change of Cognitive Load and Learning Performance in Video-based Learning

조일현|김다솜|박혜정
한국교육정보미디어학회 (Korea Association for Educational Information and Media)|2019.12|교육정보미디어연구 (Journal of Korean Association for Educational Information and Media)|제25권 제4호|pp. 797-826|DOI http://dx.doi.org/10.15833/KAFEIAM.25.4.797

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인지부하자기주도학습cognitive loadself-directed learningeye-tracking시선추적video-based learning동영상 기반 학습
주제분류교육학

초록

본 연구에서는 자기주도학습요소가 구현된 동영상 학습에서 학습자의 자기주도적 활동을 통해 발생하는 인지부하가 학습자의 인지적 활동에 유의하게 관련하는지 탐색하고자 하였다. 이를 위하여 2018년 1학기에 학습 플레이어에 자기주도학습요소를 적용한 처치집단(n=60)과 자기주도학습요소가 없는 통제집단(n=49)의 안구운동과 동공반응, 학습성과 데이터를 수집하였다. 실험 이후 각각 안구운동 데이터를 시선고정과 시선도약 관련 변수로, 동공반응 데이터를 평균 동공확장 변수로 산출하고 인지부하지표로 활용하여 차이검증과 상관분석을 진행하였다. 연구 결과 두 집단 간 부분적으로 유의한 인지부하 차이가 있었으며, 통제집단에서 시선고정과 시선도약 관련 변수들이 점수 향상 정도와 유의한 상관을 나타내었다. 한편 처치집단에서는 인지부하와 학습성과 지표들 간의 유의한 상관관계가 나타나지 않았다. 그러나 각 집단에서 학습성과와 상관을 나타내는 지표의 종류와 상관의 방향에 차이가 있었으며, 이는 각 동영상 기반 학습 환경에서 학습자가 활용할 수 있는 요소들에 따라서 학습자의 내적 학습 과정과 관련하는 변수의 차이를 나타낸다.

Abstract

In this study, we explored whether cognitive load arising from learners' self-directed activities is significantly related to learners' cognitive activities in e-learning environments where self-directed learning elements are implemented. To this end, the eye movement, pupil response, learning performance data of the experimental group (n=60) of self-directed e-learning environment and comparison group (n=49) without the self-directed elements were collected in the first semester of 2018. After the experiment, learners' fixation, saccade and pupil response data was utilized as cognitive load metrics. Statistical difference verification and correlation analysis were performed subsequently. Results have shown partially significant difference of cognitive load between two groups. Also, in comparison groups, the variables related to fixation and saccade had significant correlations with learning performance. On the other hand, there was no significant correlation between the indicators of cognitive load and learning performance in the experimental group. However, there have been differences in the direction of correlation and the kinds of indicators that correlate with learning performance in each group, indicating that the variables related to learners' introspective process in each learning environment differ depending on the learning factors available to learners.

참고문헌 (60)

  1. 김경진, "과제의 복합성 정도와 부분과제 계열화 방법이 정신모형과 인지부하에 미치는 영향", 학습과학연구, 9(3), pp.83~105 (2015), 교육공학연구소
  2. 김다솜, "동영상 기반 학습 환경에서 지각된 어포던스를 통한 학습성과 예측모형 개발: 안구운동과 행동 로그를 중심으로", 석사, pp.2019
  3. 김민선, "동영상 학습환경에서 시각 행동, 학습 몰입, 학업 성취의 관계", 석사, pp.2017
  4. 김윤영, "생명과학 디지털 콘텐츠에 대한 고등학생의 시각적 주의집중 분석", 학습자중심교과교육연구, 15(12), pp.91~110 (2015), 학습자중심교과교육학회
  5. 김은미, "실시간 양방향 소통을 통한 이러닝 학습 지원 플랫폼의 구축", 한국산학기술학회논문지, 20(7), pp.249~254 (2019), 한국산학기술학회
  6. 김정현, "생리심리 반응을 활용한 학습분석학 탐색: 인지부하 이론을 중심으로", 박사, pp.2017
  7. 김정현, "복합문제 풀이(complex problem solving) 상황에서 인지부하의 객관적 측정방법 탐색", 학습자중심교과교육연구, 19(15), pp.25~44 (2019), 학습자중심교과교육학회[DOI]
  8. 김종무, "이러닝 강의 콘텐츠 유형에 대한 학습자의 선호도 분석기초 어학 - 교과목과 이론 중심 교과목 대상으로-", 디자인지식저널, (34), pp.175~182 (2015), 한국디자인지식학회[DOI]
  9. 김창복, "유아의 몰입과 인지부하를 고려한 효과적인 e-러닝 설계 전략", 열린유아교육연구, 11(3), pp.213~235 (2006), 한국열린유아교육학회
  10. 류지헌, "학습자의 전문성 수준과 과제난이도가 인지부하요인 및 과제수행에 미치는 영향", 교육정보미디어연구, 15(4), pp.1~19 (2009), 한국교육정보미디어학회
  11. 류지헌, "과제유형과 화면설계방식이 인지부하요인의 과제난이도 지각과 정신적 노력에 미치는 영향", 교육공학연구, 26(2), pp.1~23 (2010), 한국교육공학회
  12. 박진희, "간호대학생에서 e-러닝의 학업성취도 영향요인 -웹기반 건강사정 전자교과서를 중심으로-", Journal of Korean Academy of Nursing, 40(2), pp.182~190 (2010), 한국간호과학회
  13. 2018년 이러닝 산업 실태조사, "산업통상자원부", 산업통상자원부, ~ (2019)
  14. 성은모, "학습분석학 관점에서 학습자의 자기주도학습 지원을 위한 학습 데이터 탐색 연구", 교육공학연구, 32(3), pp.487~533 (2016), 한국교육공학회[DOI]
  15. 송윤희, "대학 이러닝 학습자의 과제가치, 스트레스, 학업소진 및 학업열의의 구조적 관계", 학습자중심교과교육연구, 15(11), pp.105~122 (2015), 학습자중심교과교육학회
  16. 오선아, "성인대학생 대상의 플립러닝 예습과제 제시방법에 따른 인식론적 신념, 인지부하와 학업성취도 분석", 교육정보미디어연구, 23(3), pp.579~603 (2017), 한국교육정보미디어학회[DOI]
  17. 오예지, "수학불안 수준이 수행효율성에 미치는 영향: 대학생의 동공 크기를 중심으로", 교육공학연구, 33(3), pp.653~680 (2017), 한국교육공학회[DOI]
  18. 이슬기, "수학 패턴 유형에 따른 5학년 일반학생과 수학영재학생의주의집중과 주의전환", 초등수학교육, 22(1), pp.1~12 (2019), 한국수학교육학회[DOI]
  19. 이현정, "멀티미디어 학습 환경에서 학습자 특성별 인지부하 효과", 교육공학연구, 21(2), pp.79~102 (2005), 한국교육공학회
  20. 고등교육 이러닝 현황 조사 분석 연구, "임병노", 한국교육학술정보원, ~, pp.연구보고 KR 2006-24 (2006)
  21. 정재원, "애니메이션 기반의 이러닝에서 정보제시 유형이 인지부하와 학습내용 이해에 미치는 영향", 교육정보미디어연구, 19(4), pp.635~657 (2013), 한국교육정보미디어학회
  22. 주호수, "자기 주도적 학습의 개념화와 교육적 시사점", 교육과정연구, 21(1), pp.203~221 (2003), 한국교육과정학회
  23. Antonenko, P., "Using electroencephalography to measure cognitive load", Educational Psychology Review, 22(4), pp.425~438 (2010)
  24. Artino, A. R., "Motivational beliefs and perceptions of instructional quality : Predicting satisfaction with online training", Journal of Computer Assisted Learning, 24(3), pp.260~270 (2008)
  25. Beatty, J., "Task-evoked pupillary responses, processing load, and the structure of processing resources", Psychological Bulletin, 91(2), pp.276~ (1982)
  26. Beatty, J., "Handbook of Psychophysiology, 2", pp.142~162 (2000)
  27. Brookfield, S., "Self‐directed learning : A critical review of research", New Directions for Adult and Continuing Education, 1985(25), pp.5~16 (1985)
  28. Brünken, R., "Assessment of cognitive load in multimedia learning using dual-task methodology", Experimental Psychology, 49(2), pp.109~ (2002)
  29. Brünken, R., "Direct measurement of cognitive load in multimedia learning", Educational Psychologist, 38(1), pp.53~61 (2003)
  30. Brünken, R., "Cognitive load theory", pp.253~272 (2010), Cambridge University Press
  31. Chandler, P., "Cognitive load theory and the format of instruction", Cognition and Instruction, 8(4), pp.293~332 (1991)
  32. Coral, M. P., "Analyzing cognitive workload through eye-related measurements: A meta-analysis", master’s, pp.2016
  33. Dabbagh, N., "Supporting self-regulation in student-centered web-based learning environments", International Journal on E-learning, 3(1), pp.40~47 (2004)
  34. Garrison, D. R., "Self-directed learning : Toward a comprehensive model", Adult Education Quarterly, 48(1), pp.18~33 (1997)
  35. Holmqvist K., "Eye Tracking: A Comprehensive Guide To Methods And Measures" (2011), Oxford University Press
  36. Kalyuga, S., "Knowledge elaboration : A cognitive load perspective", Learning and Instruction, 19(5), pp.402~410 (2009)
  37. Kalyuga, S., "Levels of expertise and instructional design", Human Factors, 40(1), pp.1~17 (1998)
  38. Long, H. B., "Item analysis of Guglielmino's self‐directed learning readiness scale", International Journal of Lifelong Education, 6(4), pp.331~336 (1987)
  39. Mayer, R. E., "Nine ways to reduce cognitive load in multimedia learning", Educational psychologist, 38(1), pp.43~52 (2003)
  40. Moos, D. C., "Flipping the classroom: Embedding self-regulated learning prompts in videos", Technology, Knowledge and Learning, 21(2), pp.225~242 (2016)
  41. Moreno, R., "Cognitive load theory", pp.9~28 (2010), Cambridge University Press
  42. Mousavi, S. Y., "Reducing cognitive load by mixing auditory and visual presentation modes", Journal of educational psychology, 87(2), pp.319~ (1995)
  43. Papamitsiou, Z., "Learning analytics and educational data mining in practice : A systematic literature review of empirical evidence", Journal of Educational Technology & Society, 17(4), pp.49~64 (2014)
  44. Pintrich, P. R., "Understanding self-regulated learning" (1995), Jossey-Bass
  45. Plass, J. L., "Cognitive load theory" (2010), Cambridge University Press
  46. Seufert, T., "The impact of intrinsic cognitive load on the effectiveness of graphical help for coherence formation", Computers in Human Behavior, 23(3), pp.1055~1071 (2007)
  47. Song, L., "A conceptual model for understanding self-directed learning in online environments", Journal of Interactive Online Learning, 6(1), pp.27~42 (2007)
  48. Sweller, J., "Cognitive load during problem solving : Effects on learning", Cognitive Science, 12(2), pp.257~285 (1988)
  49. Sweller, J., "Why some material is difficult to learn", Cognition and Instruction, 12(3), pp.185~233 (1994)
  50. Sweller, J., "Psychology of learning and motivation Vol. 55", pp.37~76 (2011), Academic Press
  51. Sweller, J., "Cognitive load theory", pp.71~85 (2011), Springer
  52. Sweller, J., "Cognitive architecture and instructional design", Educational Psychology Review, 10(3), pp.251~296 (1998)
  53. van Merriënboer, J. J., "Taking the load off a learner's mind : Instructional design for complex learning", Educational Psychologist, 38(1), pp.5~13 (2003)
  54. van Merriënboer, J. J., "Redirecting learners' attention during training : Effects on cognitive load, transfer test performance and training efficiency", Learning and Instruction, 12(1), pp.11~37 (2002)
  55. van Merriënboer, J. J., "Cognitive load theory and complex learning : Recent developments and future directions", Educational psychology review, 17(2), pp.147~177 (2005)
  56. Yang, Y., "Pupil location under mesopic, photopic, and pharmacologically dilated conditions", Investigative Ophthalmology & Visual Science, 43(7), pp.2508~2512 (2002)
  57. Zagermann, J., "Measuring cognitive load using eye tracking technology in visual computing", Proceedings of the Sixth Workshop on Beyond Time and Errors on Novel Evaluation Methods for Visualization, pp.78~85 (2016), ACM
  58. Zheng, R., "Solving complex problems : A convergent approach to cognitive load measurement", British Journal of Educational Technology, 43(2), pp.233~246 (2012)
  59. Zimmerman, B. J., "A social cognitive view of self-regulated academic learning", Journal of Educational Psychology, 81(3), pp.329~ (1989)
  60. Zimmerman, B. J., "Handbook of academic learning: Construction of knowledge", pp.105~125 (1997), Academic Press

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