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논문KCI 등재

과학 분야 시각화 과제 수행 과정에서 나타나는 뇌활동성 분석

Brain Activation Associated with Generating Visual Mental Images in Science

권대용|조선희|최유용
한국영재학회 (The Korean Society For The Gifted)|2022.06|영재교육연구 (Journal of Gifted/Talented Education)|제32권 제2호|pp. 169-185

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시각화창의력Creativity영재교육fMRIVisualization과학교육Science educationGifted educationBrain activation뇌기능영상기술뇌활동성
주제분류교육학

초록

본 연구에서는 과학 분야 시각화 과제를 수행하는 동안 나타나는 뇌활동성의 특징을 밝히고자 하였다. 이를 위해서 생물학 과목에서 우수한 성적을 받은 이공계 대학생들이 시각화 과제를 수행하는 동안 기능적 자기공명영상(fMRI)을 통해 뇌활동성을 측정하였다. 시각화 과제는 제시된 점선을 보고 과학과 관련하여 떠오르는 이미지를 머릿속으로 그리는 과제였으며 대조과제는 제시된 도형을 머릿속으로 따라 그리는 과제였다. 분석결과 시각화 과제를 수행하는 동안에는 따라 그리는 과제를 수행할 때 보다 오른쪽 전전두엽(BA 47), 양쪽 전전두엽(BA 9, 10), 전운동영역(BA 6), 전대상이랑(BA 32), 소뇌와 뇌간 등에서 활동성이 높게 나타났다. 오른쪽 전전두엽의 활동성이 왼쪽 전전두엽의 활동성에 비해서 더 두드러지게 나타났다. 이러한 결과는 과학과 관련하여 시각 이미지를 떠올리는 과정은 뇌의 양쪽 반구가 관여하고 오른쪽 전전두엽이 주요한 역할을 한다는 것을 시사한다. 이것은 과학 수업에서 시각화를 통한 교수학습방법에 대한 뇌과학 측면에서 이론적인 근거를 제공할 것으로 생각된다.

Abstract

In this study, we investigated the neural bases of generating visual mental images in science using fMRI. There were 11 science and engineering undergraduate student participants, all of whom received good grades in biology class. In the visual mental imagery task, participants were asked to complete the dotted line through generating mental images. In the control task, participants were asked to follow the line of the figure by eye. The visual mental imagery task produced greater brain activation than the control task in areas of the right prefrontal cortex (PFC; BA 47), bilateral PFC (BA 9, 10), premotor (BA 6) and anterior cingulate cortex (ACC; BA 32), cerebellum, brain stem, and so forth. The activation of the right PFC was more significant than that of the left PFC. These results suggest that the process of generating visual mental images in science is involved in the bilateral brain hemisphere, with the right prefrontal cortex playing a pivotal role. These results could provide the brain scientific basis for the teaching and learning method through generating visual mental images in science class.

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