[논문]PBL 활동에서 교육과정 편성 과제의 구조화 정도가 문제해결력에 미치는 영향 탐색

이은철

doi:10.5392/jkca.2020.20.07.282

PBL 활동에서 교육과정 편성 과제의 구조화 정도가 문제해결력에 미치는 영향 탐색
Exploring the Impact on Problem Solving Ability according to the Level of Structuring of Curriculum Tasks in PBL Activities 원문보기

한국콘텐츠학회논문지 = The Journal of the Korea Contents Association, v.20 no.7, 2020년, pp.282 - 291

이은철 (백석대학교)

초록
AI-Helper

본 연구는 PBL 활동에서 교육과정 편성 과제의 구조화 정도에 따라 학생들의 문제해결력에 미치는 영향을 탐색하기 위해서 수행되었다. 연구는 교육과정 수업을 수강하는 대학생 60명을 대상으로 하였다. 학기 초 문제 해결력을 측정하였고, 중간고사 실시 이후에 PBL활동을 수행하였다. 실험집단 30명은 비구조화 된 PBL 형태의 과제를 수행하였고, 비교집단 30명은 반 구조화된 문제를 수행하였다. 과제 종료 후 학기 말에 문제해결력을 측정하였다. 사전·사후 검사 자료의 분석을 위해서 ANCOVA를 사용하였다. 그 결과 실험집단은 비교집단 보다 정보수집요인과 확산적 사고 그리고 평가 및 피드백 수준이 통계적으로 유의미하게 향상되었다.

Abstract ▼ AI-Helper

This study was conducted to explore the effects of students' problem solving ability according to the level of structuring of curriculum tasks in PBL activities. The study was conducted on 60 college students in curriculum classes. Problem solving ability was measured at the beginning of the semester. And after the midterm exam, PBL activities were conducted. 30 experimental groups performed unstructured tasks. 30 comparison groups performed semi-structured problems. After the task was completed, problem solving ability was measured at the end of the semester. Collected data were analyzed using ANCOVA. As a result, it was verified that the experimental group had a statistically significant improvement in information collection, evaluation, and feedback level than the comparative group.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

본 연구는 PBL 활동에서 과제의 구조화 정도가 학생들의 문제해결력 향상에 어떠한 영향을 미치는지 검증하기 위해서 수행되었다. 이를 위해 실험집단과 비교집단을 구분하였다.
본 연구는 PBL 활동의 학업 부담을 줄이기 위해 비구조화 과제와 반구조화 된 과제를 수행하였을 때, 학생들의 문제해결력의 향상에 차이가 나타나는지를 검증하였다. 그 결과 문제해결력의 하위 요인 가운데 정보수집, 확산적 사고, 평가 및 피드백 요인은 통계적으로 유의미한 차이가 나타났고, 문제인식, 분석, 의사결정, 기획력, 실행과 모험 감수 요인은 통계적으로 유의미한 차이가 나타나지 않았다.
이에 본 연구는 현장의 복잡성과 비구조화가 함께 하는 수준의 과제를 수행한 집단과 현장의 복잡성은 유지하고, 비구조화를 제거한 반구조화 된 수준의 과제를 수행한 집단의 문제해결력 향상 수준을 비교하고자 한다. 반구조화 된 과제를 수행한 집단과 비구조화된 과제를 수행한 집단 간 문제해결력 향상 수준이 통계적으로 유의미한 차이가 나타나지 않는다면 PBL 활동에서 학생들의 학업 부담을 줄이기 위해서 반구조화 된 과제를 사용하는 것이 적절한 것으로 판단할 수 있을 것이다.

제안 방법

수업 시간 중에 1시간의 토론 활동시간을 부여하였으며, 수업 후 별도의 협력활동을 하도록 하였다. 7주간의 협력활동을 모두 마치고, 학기 말에문제해결력을 2차로 측정하였다. 수집된 자료를 분석하여 연구를 종료하였다.
중간고사가 종료된 이후 PBL을 수행하면서 실험집단은 비구조화 된 과제를 수행하였고, 비교집단은 반구조화 된 과제를 수행하였다. PBL과제 수행을 위해서 4~5명으로 팀을 편성하였고, 과제는 팀프로젝트 형태로 운영되었으며, 7주의 기간 동안 실헙집단과 비교집단 모두 교육과정을 편성하기 위해 자료를 수집하고,정리하였으며, 과제로 제시된 중학교 3년 간의 교육과정을 편성하였다. 수업 시간 중에 1시간의 토론 활동시간을 부여하였으며, 수업 후 별도의 협력활동을 하도록 하였다.
이를 위해 실험집단과 비교집단을 구분하였다. 각 집단은 협력과제를 위해 학기 초에 소그룹을 편성하고, 문제해결력을 1차로 측정하였다. 중간고사가 종료된 이후 PBL을 수행하면서 실험집단은 비구조화 된 과제를 수행하였고, 비교집단은 반구조화 된 과제를 수행하였다.
2.6 기획력에 대한 영향 검증 결과

과제 구조화 수준이 문제해결력의 하위요인인 기획력에 미치는 효과성을 검증하였다. 효과성 검증을 위해 공분산 분석을 실시하였고, 그 결과 집단 간 동질성의 전제가 되는 Levene 검정 결과가 유의 확률 .
2.1 문제인식에 대한 영향 검증 결과

과제 구조화 수준이 문제해결력의 하위요인인 문제인식에 미치는 효과성을 검증하였다. 효과성 검증을 위해 공분산 분석을 실시하였고, 그 결과 집단 간 동질성의 전제가 되는 Levene 검정 결과가 유의 확률 .
2.3 분석에 대한 영향 검증 결과

과제 구조화 수준이 문제해결력의 하위요인인 분석에 미치는 효과성을 검증하였다. 효과성 검증을 위해 공분산 분석을 실시하였고, 그 결과 집단 간 동질성의 전제가 되는 Levene 검정 결과가 유의 확률 .
2.7 실행과 모험 감수에 대한 영향 검증 결과

과제 구조화 수준이 문제해결력의 하위요인인 실행과 모험 감수에 미치는 효과성을 검증하였다. 효과성 검증을 위해 공분산 분석을 실시하였고, 그 결과 집단 간 동질성의 전제가 되는 Levene 검정 결과가 유의 확 률 .
2.5 의사결정에 대한 영향 검증 결과

과제 구조화 수준이 문제해결력의 하위요인인 의사 결정에 미치는 효과성을 검증하였다. 효과성 검증을 위 해 공분산 분석을 실시하였고, 그 결과 집단 간 동질성의 전제가 되는 Levene 검정 결과가 유의 확률 .
2.2 정보수집에 대한 영향 검증 결과

과제 구조화 수준이 문제해결력의 하위요인인 정보수집에 미치는 효과성을 검증하였다. 효과성 검증을 위해 공분산 분석을 실시하였고, 그 결과 집단 간 동질성의 전제가 되는 Levene 검정 결과가 유의 확률 .
2.8 평가 및 피드백에 대한 영향 검증 결과

과제 구조화 수준이 문제해결력의 하위요인인 평가 및 피드백에 미치는 효과성을 검증하였다. 효과성 검증을 위해 공분산 분석을 실시하였고, 그 결과 집단 간 동질성의 전제가 되는 Levene 검정 결과가 유의 확률 .
2.4 확산적 사고에 대한 영향 검증 결과

과제 구조화 수준이 문제해결력의 하위요인인 확산적 사고에 미치는 효과성을 검증하였다. 효과성 검증을 위해 공분산 분석을 실시하였고, 그 결과 집단 간 동질 성의 전제가 되는 Levene 검정 결과가 유의 확률 .
과제 수행을 통해 산출될 결과물은 중학교 3개학년 교육과정 편성표로서 기본교과 및 선택교과, 창의적 체험활동, 학교스포츠 클럽, 자유학기제까지 편성하도록 하였다.
1. 문제해결력의 사전 및 사후 기술통계 결과

과제구조화 수준에 따른 문제해결력의 차이를 검증하기 위해 과제 수행 전과 수행 후에 측정하였다. 그 결과문제해결력의 하위 요인의 사전 수준은 3.
과제구조화 수준은 반구조화 수준과 비구조화 수준으로 구분하였다. 반구조화 수준의 과제는 현장의 복잡성은 있지만, 정답이 도출 되는 구조적 특징을 가지고 있다.
PBL과제 수행을 위해서 4~5명으로 팀을 편성하였고, 과제는 팀프로젝트 형태로 운영되었으며, 7주의 기간 동안 실헙집단과 비교집단 모두 교육과정을 편성하기 위해 자료를 수집하고,정리하였으며, 과제로 제시된 중학교 3년 간의 교육과정을 편성하였다. 수업 시간 중에 1시간의 토론 활동시간을 부여하였으며, 수업 후 별도의 협력활동을 하도록 하였다. 7주간의 협력활동을 모두 마치고, 학기 말에문제해결력을 2차로 측정하였다.
7주간의 협력활동을 모두 마치고, 학기 말에문제해결력을 2차로 측정하였다. 수집된 자료를 분석하여 연구를 종료하였다.
본 연구는 PBL 활동에서 과제의 구조화 정도가 학생들의 문제해결력 향상에 어떠한 영향을 미치는지 검증하기 위해서 수행되었다. 이를 위해 실험집단과 비교집단을 구분하였다. 각 집단은 협력과제를 위해 학기 초에 소그룹을 편성하고, 문제해결력을 1차로 측정하였다.
각 집단은 협력과제를 위해 학기 초에 소그룹을 편성하고, 문제해결력을 1차로 측정하였다. 중간고사가 종료된 이후 PBL을 수행하면서 실험집단은 비구조화 된 과제를 수행하였고, 비교집단은 반구조화 된 과제를 수행하였다. PBL과제 수행을 위해서 4~5명으로 팀을 편성하였고, 과제는 팀프로젝트 형태로 운영되었으며, 7주의 기간 동안 실헙집단과 비교집단 모두 교육과정을 편성하기 위해 자료를 수집하고,정리하였으며, 과제로 제시된 중학교 3년 간의 교육과정을 편성하였다.

대상 데이터

본 연구를 위해 충남에 소재 A 대학에서 교직과목(교육과정)을 수강하는 학생들을 대상으로 하였다. 연구대상은 2학년 학생들이 가장 많았으며, 3학년과 4학년 학생들이 소수가 포함되어 있다.
3세이다. 연구를 위해 실험집단과 비교집단으로 구분하였고, 실험집단 30명, 비교집단 30명을 편성하였다. 처치에 의한 오염 변인을 통제하기 위해서 집단을 편성할 때 A반은 실험집단, B반은 비교집단으로 편성하였다.

데이터처리

첫째, 수집된 자료의 경향성을 파악하기 위해 기술통계 분석을 수행하였다. 둘째, 실험집단과 비교집단이 실험 처치에 의해 차이가 있는지 검증하기 위해 사전 수준을 공변량으로 설정하고 사후 수준을 비교하는 공분산분석(ANCOVA)을 수행하였다.
수집된 자료는 다음과 같이 분석하였다. 첫째, 수집된 자료의 경향성을 파악하기 위해 기술통계 분석을 수행하였다. 둘째, 실험집단과 비교집단이 실험 처치에 의해 차이가 있는지 검증하기 위해 사전 수준을 공변량으로 설정하고 사후 수준을 비교하는 공분산분석(ANCOVA)을 수행하였다.

이론/모형

본 연구는 과제의 구조화 수준이 문제해결력 수준에어떠한 영향을 미치는지 확인하기 위해서 비교집단 사전･사후 실험설계 모형을 사용하였다. 실험설계 모형은[표 2]와 같다.
본 연구는 이석재 와 그의 동료들[10]이 개발한 척도를 사용하여 문제해결력을 측정하였다. 문제해결력은 문제인식, 정보수집, 분석, 확산적 사고, 의사결정, 기획력, 실행과 모험 감수, 평가 및 피드백 8개의 하위요인으로 구성되어 있으며, 총 45개 문항으로 구성되어 있다.

성능/효과

이처럼 문제해결력에는 절차적 지식이 포함되어 있다. 결론적으로 문제해결력은 지능과 정의적 능력과 절차적 지식이 함께 있을 때, 문제해결력을 가지고 있다고 평가할 수 있다[10].
본 연구는 PBL 활동의 학업 부담을 줄이기 위해 비구조화 과제와 반구조화 된 과제를 수행하였을 때, 학생들의 문제해결력의 향상에 차이가 나타나는지를 검증하였다. 그 결과 문제해결력의 하위 요인 가운데 정보수집, 확산적 사고, 평가 및 피드백 요인은 통계적으로 유의미한 차이가 나타났고, 문제인식, 분석, 의사결정, 기획력, 실행과 모험 감수 요인은 통계적으로 유의미한 차이가 나타나지 않았다.
305수준에서 집단 간 분산이 동질한 것으로 나타났다. 그리고 사전 수준에 의한 차이가 유의 확률 .000 수준에서 유의하므로 사전 수준을 공변량으로 통제하는 것이 적절하다고 판단하였다. 이에 사전 수준을 공변량으로 통제하고 사후 수준을 검증한 결과 유의 확률 .
305수준에서 집단 간 분산이 동질한 것으로 나타났다. 그리고 사전 수준에 의한 차이가 유의 확률 .000 수준에서 유의하므로 사전 수준을 공변량으로 통제하는 것이 적절하다고 판단하였다. 이에 사전 수준을 공변량으로 통제하고 사후 수준을 검증한 결과 유의 확률 .
968 수준에서 집단 간 분산이 동질한 것으로 나타났다. 그리고 사전 수준에 의한 차이가 유의 확률 .01 수준에서 유의하므로 사전 수준을 공변량으로 통제하는 것이 적절하다고 판단하였다. 이에 사전 수준을 공변량으로 통제하고 사후 수준을 검증한 결과 유의 확률 .
305수준에서 집단 간 분산이 동질한 것으로 나타났다. 그리고 사전 수준에 의한 차이가 유의 확률 .000 수준에서 유의하므로 사전 수준을 공변량으로 통제하는 것이 적절하다고 판단하였다. 이에 사전 수준을 공변량으로 통제하고 사후 수준을 검증한 결과 유의 확률 .
33으로 분포되어 있다. 또한 모든 요인들이 사전 수준보다 사후수준이 높게 나타났다. 그 결과는 [표 5]와 같다.
이와 같은 실행과 모험 감수가 과제 구조화 정도에 따라서 차이가 없는 것은 반구조화 된 과제와 비구조화 과제 모두 단일한 해결 방안이 도출 되는 것이 아니라 다양한 해결 방안 중 가장 적절한 해결 방안을 찾아야 하는 특징을 가지고 있기 때문이라고 판단된다[13]. 마지막으로 평가 및 피드백은 과제의 구조화 정도에 따라 집 단 간 차이가 나타났다. 이는 평가 및 피드백은 문제 해결 방안에 대해 객관적이고 복합적인 기준을 마련하고, 이를 사용하여 해결 방안을 평가하고 개선하는 것으로 반구조화 된 과제는 문제 해결 방안의 판단에 대한 기 본적인 기준들이 제시되었기 때문에 비구조화된 과제와 같이 해결방안의 평가를 위한 기준을 마련해야 하는 요구가 없었기 때문이라고 판단된다.
본 연구 결과 정보수집과 확산적 사고 그리고 평가 및 피드백 요인이 과제 구조화 정도에 의해 차이가 나타났다. 그러나 문제인식, 분석, 의사결정, 기획력, 실행 과 모험 감수 요인에서는 집단 간 차이가 나타나지 않았다.
이와 함께 비구조화 된 문제에서 학생들은 자신이 결정한 방법이 정답인지에 대한 불안함이 매우 높은 것으로 보고되고 있다[9]. 이러한 연구 결과를 고려할 때, PBL 과제에 대한 학습자들의 부담은 현장의 복잡성보다는 정답이 없는 비구조화가 더 많은 영향을 주는 것으로 유추할 수 있다. 따라서 PBL 과제에서 현장의 복잡성을 유지하고, 정답이 없는 비구조화 특성을 제외한다면 학생들이 가지는 학습 부담을 줄일 수 있을 것으로 판단할 수 있다.
000 수준에서 유의하므로 사전 수준을 공변량으로 통제하는 것이 적절하다고 판단하였다. 이에 사전 수준을 공변량으로 통제하고 사후 수준을 검증한 결과 유의 확률 .000 수준에서 비구조화 과제를 수행한 실험집단이 통계적으로 유의미하게 정보수집 수준이 높은 것으로 나타났다. 이에 교정 후 평균을 비교한 결과 실험집단의 평균이3.
과제 구조화 수준이 문제해결력의 하위요인인 의사 결정에 미치는 효과성을 검증하였다. 효과성 검증을 위 해 공분산 분석을 실시하였고, 그 결과 집단 간 동질성의 전제가 되는 Levene 검정 결과가 유의 확률 .041 수준에서 집단 간 분산이 동질하지 않은 것으로 나타났다. 이에 공분산분석의 전제가 성립되지 않았기 때문에 그 이후의 분석을 수행하지 않았다.
과제 구조화 수준이 문제해결력의 하위요인인 문제인식에 미치는 효과성을 검증하였다. 효과성 검증을 위해 공분산 분석을 실시하였고, 그 결과 집단 간 동질성의 전제가 되는 Levene 검정 결과가 유의 확률 .043수준에서 집단 간 분산이 동질하지 않은 것으로 나타났다. 이에 공분산분석의 전제가 성립되지 않았기 때문에 그 이후의 분석을 수행하지 않았다.

후속연구

특별히 PBL 수업을 위해서 반구조 화 된 과제를 사용했을 때, 학생들이 과제 난이도를 적게 인식하고, 교과 흥미가 높아졌다는 선행 연구결과들을 고려할 때[3][13], 문제해결능력 향상을 위해 비구조화 과제보다 반구조화 과제를 사용하는 것이 학업부담 과 부정적인 정서를 감소시키기 위해 적절하다고 판단된다. 다만 본 연구는 문제해결력과 함께 학생들이 과제에 대해 경험하는 정서를 함께 조사해서 분석하지 못한 것은 제한점이라고 할 수 있다. 그러나 선행연구를 통해서 과제 구조화 정도에 따른 학생들의 정서가 충분히 조사되어 있어서 본 연구의 결과의 타당성에는 큰 영향이 없는 것으로 판단하였다[14].
그러나 모든 상황을 완벽하게 통제할 수 없다는 준실험 연구의 제한을 고려할 때, 같은 대학의 같은 학부, 동일한 교직 과목에서 각각 수업 집단을 이용한 것은 통제에 대한 최선의 노력을 다한 것이기에 본 연구 결과의 타당성을 크게 저해한다고 판단하기는 어렵다. 이에 다양한 수준의 과제 구조 화 정도와 교육 현장의 상황과 맥락이 보다 많이 포함된 PBL 과제를 가지고 오염변인에 대한 추가 통제를 통해서 후속 연구를 수행할 것을 제한한다.
이처럼 비구조화 복잡과제는학생들의 문제해결능력 향상에는 긍정적인 영향이 있지만 과제가 가지고 있는 특성 그 자체로 인해서 부정적인 영향도 적지 않다고 할 수 있다[3]. 이에 비구조화 복잡과제가 가지고 있는 부정적인 영향을 조절할 수 있는 방안을 마련할 수 있다면 학생들의 문제해결 능력향상을 위한 교수 방법의 단초를 제공할 수 있을 것으로 기대할 수 있다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	문제해결이란 무엇인가?	이석재와 장유경, 이헌남, 박광엽[10]은 문제해결을 다음과 같이 정의하였다. 문제해결은 문제를 해결해야 하는 대상이 도달해야 하는 목표와 현재 자신이 도달한 위치를 파악하여 차이를 인식하고, 인식된 차이를 발생시키는 장애물을 제거하는 행동이 문제해결이라고 정의하였다. 이에 문제해결력이란 현재 상태와 목표와의 차이를 일으키는 장애물을 효과적이며, 효율적으로 제거할 수 있는 능력을 정의할 수 있다[10].
	PBL 과제 난이도를 조정하기 위한 방안에 대한 연구는 어떤 결과를 보고하는가?	이에 여러 연구에서 PBL 과제 난이도를 조정하기 위한 방안들을 탐색하였으며, 수업에 집중할수 있는 방안을 마련하기 위한 연구들도 다수 수행되었다[2][3]. 특별히 이은철[3]의 연구에서 과제에 동기설계를 반영하였을 때, 학생들은 교과흥미가 높아지고, 과제 난이도에 대한 인식이 낮아지는 것으로 보고하고 있다. 이와 같은 결과를 볼 때, PBL 수업에서 학생들이 인식하는 과제난이도의 어려움을 해결하기 위해서 과제 그 자체에 대해 처치하는 것이 가장 효과적이라고 유추할 수 있다.
	문제해결력은 무엇으로 구성되어 있으며, 무엇도 포함하는가?	이러한 문제해결력은 지적인 능력과 정의적인 능력으로 구성되어 있으며, 문제해결을 위한 절차적 지식도 포함하고 있다고 할 수 있다. 이를 구체적으로 살펴보면 다음과 같다[7].

참고문헌 (14)

M. J. Dingel, W. Wei, and A. Huq, "Cooperative learning and peer evaluation: The effect of free riders on team performance and the relationship between course performance and peer evaluation," Journal of the Scholarship of Teaching and Learning, Vol.13, No.1, pp.45-56, 2013.
이은철, "학습자 특성을 고려한 스캐폴딩 지원이 PBL 수업 환경에서 교과 흥미와 상호작용 수준에 미치는 영향," 한국콘텐츠학회논문지, 제19권, 제12호, pp.471-482, 2019.

원문보기 상세보기
이은철, "PBL수업에서 교육과정 편성 과제에 대한 동기 설계가 학습자의 교과흥미와 과제난이도 인식에 미치는 영향," 한국콘텐츠학회논문지, 제20권, 제1호, pp.334-344, 2020.

원문보기 상세보기
양유정, "비구조화 복잡과제 학습에서 협력학습 방식이 인지부하 및 학습성과에 미치는 효과," 교육공학연구, 제29권, 제4호, pp.909-936, 2013.
이승은, 김영미, "PBL수업이 대학생의 창의적 문제해결력, 자기효능감 및 수업참여도에 미치는 효과," 교육혁신연구, 제28권, 제2호, pp.73-89, 2018.
이정은, "문제중심학습(PBL) 적용 교직실무 수업의 효과: 보건교사 양성 과정을 중심으로," 학습자중심교과 교육연구, 제19권, 제17호, pp.401-422, 2019.
김영애, 박현숙, "ICT활용 문제중심학습(PBL)이 문제해결력과 학업성취도 신장에 미치는 효과: 농어촌 소인수 학급을 대상으로," 통합교육과정연구, 제2권, 제2호, pp.75-92, 2008.
강문숙, 박수홍, 김두규, "예비유아교사의 문제해결력증진을 위한 블랜디드 PBL 프로그램 개발," 교사교육연구, 제51권, 제3호, pp.333-352, 2012.
김혜원, 김민정, "과제의 구조화 정도에 따른 위키 활용 학습의 효과 탐색에 관한 연구," 교육공학연구, 제24권, 제3호, pp.1-21, 2008.
이석재, 장유경, 이헌남, 박광엽, 생애능력 측정도구개발연구:의사소통능력, 문제해결능력, 자기주도적학습능력을 중심으로, 한국교육개발원, 2003.
강인애, 김선자, "PBL에 의한 수업설계와 적용: 초등사회과 수업사례," 교육공학연구, 제14권, 제3호, pp.1-31, 1998.
박양미, "PBL(Problem-Based Learning)을 활용한 디자인 수업 적용 효과에 관한 연구," 기초조형학연구, 제12권, 제5호, pp.189-197, 2011.
P. D. Vanessa, "Task Structuring for On-line Problem Based Learning: A Case Study," Journal of Educational Technology & Society, Vol.3, No.3, pp.329-336, 2000.
이은철, "온라인 협력학습에서 무임승차 학습자의 특성 분석," 한국콘텐츠학회논문지, 제19권, 제10호, pp.385-396, 2019.

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표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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