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UDL 표상의 원리 기반 과학적 가설 학습이 저성취 학생과 일반 학생의 뇌파 활성에 미치는 영향

The Effects of Scientific Hypothesis Learning based on the Principle of UDL Representation on EEG Activation of Low and General Achieving Students

김용성|정진수|박수연|이학준
특수교육재활과학연구소 (The Research Institute for Special Education & Rehabilitation Science)|2019.06|특수교육재활과학연구|제58권 제2호|pp. 187-215|DOI 10.23944/Jsers.2019.06.58.2.9

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배경지식뇌파background knowledge보편적 학습설계universal design for learning과학학습eeg표상의 원리principle of representationscientific hypothesis learning
주제분류기타사회과학

초록

이 연구의 목적은 보편적 학습설계 표상의 원리를 적용한 과학학습을 수행할 때 고등학생들의 뇌 활성의 변화를 분석하는 것이다. 이를 위해 블록디자인 방식으로 연구를 설계하였다. 또한, 뇌파 측정과제를 배경지식 제공되는 과학학습 과제(PBK)와 배경지식이 제공되지 않는 과학학습 과제(NBK)로 구분하여 개발하였다. 뇌파 자료는 과학적 가설 학습 능력 평가를 통해 집단을 구분한 11명의 상위 집단 학생들과 11명의 저성취 집단 학생들로부터 수집하였다. 연구결과, 세타파의 경우, NBK 과제를 수행할 때와 비교하여 PBK 과제를 수행할 때, 저성취 학생들은 두정엽, 후두엽, 측두엽에서, 일반 학생들은 두정엽과 측두엽에서 활성이 유의미하게 증가하였다. 알파파의 경우, PBK 과제를 수행할 때, 저성취 학생들은 후두엽에서 활성이 유의미하게 높았다. 베타파의 경우, PRK 과제를 수행할 때, 저성취 학생들은 후두엽에서, 일반 학생들은 전두엽에서 활성이 유의미하게 높게 나타났다. 감마파의 경우, PBK 과제를 수행할 때, 저성취 학생들은 후두엽에서, 일반 학생들은 전두엽과 두정엽에서 활성이 유의미하게 높았다. 이와 같은 연구결과는 과학학습을 할 때 배경지식이 제공됨에 따라 학생들이 구체적 시각정보 인식과 추상적 정보탐색의 과정에 더 집중하였다는 것을 말해준다. 또한, 이 연구는 UDL 기반 표상의 원리가 학생들의 정보탐색에 긍정적인 영향을 준다는 것을 시사하고 있다.

Abstract

The purpose of this study is to analyze the differences in brain activity between general and low achieving students when performing scientific hypothesis learning based on UDL representation principle. To do this, the study was designed as the block design method. In addition, the EEG measurement task was divided into a science learning task (PBK) to do provide background knowledge and a science learning task (NBK) to don’t provide background knowledge. The EEG data were recorded from 11 general achieving students and 11 low achieving students who distinguished the group through a scientific hypothesis learning ability assessment.As a result of the study analysis, both groups of students showed significantly higher scientific hypothesis learning ability scores when performing PBK tasks than when performing the NBK tasks. The results of the brain wave analysis are as follows. In the case of the theta band, when performing the PBK task compared to the NBK task, the low achieving students showed significantly more higher activation in the brain region of the occipital, parietal and temporal lobes, and the general achieving students were significantly more higher activation in the parietal and temporal lobes. In the case of the alpha band, when performing PBK tasks, low achieving students were significantly more higher activation in the occipital lobe. For the beta band, when performing the PBK task, low achieving students showed higher activation in the occipital lobe. And the beta band activation of general achieving students was significantly higher in the frontal lobe when performing PBK tasks. In the case of gamma waves, when performing PBK tasks, low achieving students showed more higher activity in the occipital lobe. And the gamma band activation of general achieving students were more significantly higher activation in the frontal and parietal lobes when performing PBK tasks. These results suggest that students are more focused on the process of visual information recognition and abstract information search as background knowledge is provided in science learning. In addition, this study suggests that the principles of UDL-based representation have a positive impact on search of visual informational attribute(concrete attribute / abstract attribute).

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