서론 DBR(Design-Based Research)은 실제 교육 현장의 문제를 해결하기 위해 이론과 실천을 통합하는 연구 방법론입니다. 본 논문에서는 수업 개선을 위한 DBR의 개념과 특징을 소개하고, 이를 기반으로 한 연구 모형과 설계 원리를 제시합니다. 학교 현장에서 질 높은 수업을 실현하기 위한 다양한 노력이 이루어지고 있으며, 이러한 노력들은 주로 현직연수나 장학활동 등을 통해 수업의 질을 개선하는 데 중점을 둡니다. 하지만, 기존의 연구 방법은 실제 교실 상황과 차이가 있어, DBR의 필요성이 대두되었습니다 . 체제적 접근 수업은 학습자, 교사, 수업 내용, 학습 환경 등 다양한 요소들의 상호작용으로 이루어지며, 이러한 요소들이 복잡하게 얽혀 있습니다. 수업에 영향을 미치는 다양한 요인들을 체계적으로 분석하여, 수업 개선을 위한 기본 요소들을 도출하는 것이 중요합니다. 체제적 접근은 수업 목표를 달성하기 위해 여러 요소들이 하나의 시스템으로 작동하는 방식으로, 학습 환경의 다양한 요소들이 상호작용하여 학습을 지원하는 방식입니다 . 수업 개선을 위한 연구방법론으로서 DBR DBR은 교육 현장에서 실제적인 문제를 해결하기 위해 이론과 실천을 통합하는 연구 패러다임입니다. 이는 실천적인 성격을 가지며, 현장 적용을 통해 문제를 해결하고 이론을 개발하는데 목적을 둡니다. 또한, 연구자와 현장 참여자 간의 협력적 상호작용을 통해 지속적으로 이론과 실천을 재정립하고, 양적 연구와 질적 연구를 통합하여 신뢰성 있는 결과를 도출합니다 . DBR의 연구모형 DBR의 연구모형은 수업을 체제적 관점에서 접근하여, 수업과 관련된 여러 요인들을 분석하고 통합하는 형성적 순환 과정을 거칩니다. 이 과정에서 문헌조사와 현장 검토를 통해 이론의 타당성을 높이며, 실제 교육 상황에 맞추어 연구 방법과 절차를 적응적으로 변화시킵니다. 이는 수업 개선을 위한 질적, 양적 연구 방법을 선택하여 적용할 수 있도록 하는 것을 목표로 합니다 . 결론 DBR은 수업 개선을 위한 현장연구 방법으로, 이론과 실제를 통합하여 실천적인 교육 개선을 도모합니다. DBR의 설계 원리와 연구 모형은 수업에서 발생하는 문제를 이론적으로 해결하고, 실제 교육 현장에 적용 가능한 개입안을 개발하는 데 중점을 둡니다. 이를 통해 수업 이론과 실제 간의 간격을 줄이고, 적응적, 상황적 설계를 통해 새로운 연구 방법을 제시할 수 있습니다 . DBR을 활용한 수학 수업 개선 예시 문제 인식 현재 수학 수업에서 학생들의 참여도가 낮고 학습 성취도가 떨어진다고 느낍니다. 목표 설정 학생들의 수학적 사고력과 문제 해결 능력을 향상시키기 위한 수업 방안을 모색합니다. DBR 적용 1단계: 문헌조사 및 현장 검토를 통해 학생 참여와 학습 성취도를 높일 수 있는 다양한 교육 방법을 조사합니다. 2단계: 형성적 순환 과정을 통해 수업 설계를 개발하고, 이를 실제 수업에 적용하여 학생들의 반응을 관찰합니다. 3단계: 관찰 결과를 바탕으로 수업 설계를 수정하고, 반복하여 적용하며 최적의 수업 모형을 도출합니다. 결과 평가 개선된 수업 모형을 통해 학생들의 참여도와 학습 성취도가 향상되는지 평가하고, 필요한 경우 추가적인 수정과 보완을 실시합니다.

설계기반 연구란? 설계기반 연구는 새로운 교육프로그램이 학습 맥락에서 어떻게 활용되는지를 밝히기 위한 연구패러다임이다. 브라운과 콜린스에 의해 제안되었다. 실증적 연구와 교육 환경 개선을 위한 반복적 연구방법을 사용하여 학습의 발생 상황을 현실적으로 보여주는 데 초점을 둔다. 설계기반 연구의 목적 새로운 교육프로그램의 설계, 활용, 재설계를 통한 개발 및 연구. 새로운 교육프로그램의 영향을 설명할 수 있는 이론과 설계 모형 개발 및 정교화. 설계기반 연구와 형성적 연구의 차이점 설계기반 연구: 반복적 설계와 이론의 재정의가 요구됨, 형성평가를 포함. 형성적 연구: 이론 도출보다는 실제를 통한 실행 향상에 초점. van den Akker 등의 지적 교육연구는 교육 현장에 미약하고 간접적인 영향을 미쳐왔음. 아동중심학습, 발견학습 등은 철학적 접근에 가까움. 연구기반 교수방법의 효과성은 유의하지 않음. 연구와 실천 사이의 과정을 엄격하게 나타내는 노력이 필요함. 설계기반 연구의 등장 배경 학교 현장의 실천적 맥락을 중시하는 현장지향적 연구방법으로 등장. 실제 교실에서의 학습을 강화하기 위해 설계된 교수적 중재의 효과성 검증 및 학습이론 생성이 목적. 설계기반 연구의 특징 연구자와 교육현장 실천가의 협력 요구. 실제 교실에서의 학습을 다룸. 연구자와 교사의 긴밀한 상호작용과 반복적 설계주기 특징.

학습 과학(LS)은 지식과 학습을 설명하고 과학적 발견을 학습 환경 설계 및 구현에 적용하는 기초 과학 분야이다. 이 장에서는 학습의 정의를 제시하고, LS의 범위를 분석 과학과 공학 설계에서 파생된 학문으로 설명한다. LS는 다양한 이론과 방법론을 사용하여 다층적인 학습 과정과 현상을 연구하며, 개별(심리적) 수준과 사회적 그룹(집단적) 수준이 특히 중요하다. 개별 수준에서는 인지 및 생물학적 과정이 학습을 중재하고, 집단 수준에서는 개별 구성원에 기반한 학습이지만 독자적인 특성과 학습 환경 설계 요구를 보인다. 개별과 집단 수준의 전략적 통합을 통해 실질적인 사회 문제를 해결하고 증거 기반의 혁신을 확장할 수 있는 기초 연구를 개발할 가능성을 제시한다. 1. 소개 학습 과학자들은 기본적인 이해를 위한 연구뿐만 아니라 임상 및 광범위한 적용을 고려한 번역 연구에도 기여한다. 이로 인해 많은 학습 과학자들은 연구와 실천을 연결하는 데 중점을 둔다. 이러한 초점은 학습 과학을 인지심리학, 교육심리학, 인류학과 같은 "기초" 또는 "분석 과학" 분야와 교육 설계, 교육 기술과 같은 "실용 영감" 학문과 구별되게 한다. 이는 연구자와 실무자 간의 극도의 회의와 신뢰 부족으로 특징지어졌던 교육 연구의 역사적 기여와는 대조적이다. 1.1 학습이란 무엇인가? 학습 과학의 연구 대상은 학습, 즉 지속적인 행동 변화를 연구하는 것이다. Nathan(2021)의 정의에 따르면, 학습은 행동의 지속적인 변화를 의미한다. 학습 과학자들은 다양한 공간, 시간, 규모에서 학습 과정을 연구한다. 이는 신경 연결의 변화, 패턴 인식, 새로운 절차, 사실, 개념, 사회적 관행 및 참여 방식의 변화, 새로운 정책과 법률에 따른 제도 운영의 변화 등을 포함한다. 이러한 통합된 학습 과정을 시간의 단일 파라미터 변화로 시각화할 수 있으며, 이때 시간의 로그 스케일을 사용한다. 가장 빠른 학습 과정은 10^-2초 이하로 생물학적 변화로 연구된다. 그 다음은 10^-1초에서 10초의 인지 과정, 10^2초에서 10^4초의 지식 기반 과정, 10^5초에서 10^7초의 사회문화적 과정, 10^8초에서 10^10초의 조직적 변화로 연구된다. Newell(1990)의 통찰에 따라 다양한 행동의 상호 연결성을 설명하고 있으며, Lemke(2000)는 학습 과정을 설명하기 위해 시간 척도에 집중하는 것이 적절하다고 지적한다. 시간 척도는 인간 행동의 중요한 특성을 효과적으로 포착하며, 학습 과정을 이해하는 데 복잡성을 줄이는 방법을 제공한다. 학습 현상은 교실, 가정, 직장, 박물관, 비디오 게임, 심리학 실험실 등 사회적 및 기술적으로 설계된 환경에서 발생한다(Steinkuehler & Squire, 14장). 각 학습 환경은 역사적 맥락에서 설계된 인공물로, 문화적 제약과 기대에 대응하여 사회적으로 바람직한 학습 결과를 도출하는 것을 목적으로 한다. 1.2 학습과학의 범위 Klahr(2019)는 학습 과학(LS) 연구가 Stokes(1997)의 2x2 매트릭스의 네 가지 영역, 즉 순수 기초 연구, 순수 응용 연구, 실용적 기초 연구, 그리고 기초도 응용도 아닌 관찰, 검토, 평가를 포함한다고 설명한다. "기초 연구" 영역에서 학습 과학은 학습의 근본적인 본질을 이해하기 위한 전통적인 과학적 연구를 수행한다. 그러나 효과적인 학습 환경과 활동을 설계하기 위해서는 과학적으로 검증된 학습 이론만으로는 부족하다. 이론적 발전은 종종 너무 느리고, 모호하며, 이상적이기 때문이다. 1.3 설계 과학 : 학습 공학 학습 과학(LS)은 학생들의 실제 학습 경험을 형성하기 위해 공학적 관점과 실천을 사용하는 설계 과학이다. 공학적 접근법은 혁신을 더 빠르고 실질적으로 테스트하며, 성공은 이론적 설명이 아닌 기존 조건을 만족시키고 주어진 목표를 충분히 충족하는 해결책을 개발하는 것으로 정의된다(Simon, 1996). 이와 같은 방식으로 LS의 실천은 학습 공학으로 설명될 수 있다. 설계 기반 접근법은 목표 지향적이고 맥락화되어 있으며, 빈번한 형성 평가를 활용하여 반복적인 설계-구현-평가-재설계 방법을 사용한다(Pellegrino, 12장). 이를 통해 현지의 제약에 맞춰 솔루션을 조정하고, 기존 과학 모델에서 명확히 정의되지 않은 결정을 해결할 수 있다

학습과학(LS)은 다양한 환경에서 학습을 연구하며, 효과적인 학습을 위한 인지적, 사회적 과정을 이해하고 이를 바탕으로 학습 환경을 재설계하는 학제간 분야입니다. 20세기 교육 시스템은 과학적 연구 없이 상식에 기반해 설계되었지만, 현대 경제에서는 깊은 개념적 이해와 창의적 문제 해결 능력을 갖춘 인재가 필요합니다. 학습 과학 연구는 전 세계적으로 적용 가능하며, 다양한 문화와 배경의 학생들에게 효과적인 능동적이고 참여적인 학습 방법을 제시합니다. 학습과학(LS)은 교수와 학습을 연구하는 학제간 분야로, 학교 교실뿐만 아니라 가정, 커뮤니티, 직장, 동료들과의 상호작용, 그리고 컴퓨터와 스마트폰 앱 사용 등 다양한 환경에서 학습을 연구합니다. 학습과학의 목표는 가장 효과적인 학습을 이끄는 인지적, 사회적 과정을 이해하고 이를 바탕으로 교실 및 다른 학습 환경을 재설계하는 것입니다. 1991년에 처음 학술 대회와 학술지가 발행되면서 학습과학이 탄생했고, 2002년에는 국제학습과학협회(ISLS)가 설립되었습니다. 이 핸드북의 첫 번째 판은 2006년에 출판되었으며, 두 번째 판은 2014년, 세 번째 판은 2022년에 출판되었습니다. 20세기 산업국가들은 모든 아이들에게 정규 교육을 제공했지만, 당시에는 사람들이 어떻게 학습하는지에 대한 지속적인 연구가 없었습니다. 따라서 현재의 학교 시스템은 과학적으로 검증되지 않은 상식적인 가정에 기반하여 설계되었습니다. 이 가정에는 지식이 세상에 대한 사실과 문제 해결 절차의 집합이라는 것, 학교의 목표는 이 사실과 절차를 학생들에게 전달하는 것, 교사들은 이를 전달하는 역할을 한다는 것, 그리고 간단한 사실과 절차부터 시작하여 점진적으로 복잡한 사실과 절차를 배우는 것이 중요하다는 것이 포함됩니다. 또한, 교육의 성공 여부는 학생들이 얼마나 많은 사실과 절차를 습득했는지 테스트하는 것으로 결정됩니다. 1960년대에 브라질 교육 이론가 파울로 프레이리는 전통적인 교육 방식을 비판하며 이를 "은행형 교육"이라고 비유했습니다. 이는 지식이 은행 계좌에 돈을 입금하듯 학습자의 머릿속에 "예치"된다는 의미입니다. 학습 과학자들은 이 전통적인 교육 방식을 "교수주의"라고 부르며, 이는 초기 20세기 산업 경제에 맞춰 학생들을 순응적이고 효율적인 노동자로 만들기 위해 설계되었습니다. 그러나 오늘날의 경제에서는 이러한 방식이 더 이상 유효하지 않으며, 새로운 사회에 참여하기 위해서는 다른 형태의 교육이 필요합니다. 경제학자들과 조직 이론가들은 오늘날 우리가 지식 노동을 기반으로 하는 창의적 시대에 살고 있다는 데 동의합니다. 이 시대에는 사실과 절차를 암기하는 것만으로는 성공할 수 없습니다. 교육받은 졸업생들은 복잡한 개념에 대한 깊은 이해와 이를 창의적으로 다루어 새로운 아이디어, 이론, 제품, 지식을 창출할 수 있는 능력을 갖추어야 합니다. 또한 비판적으로 평가하고, 명확하게 표현하며, 과학적 및 수학적 사고를 이해하고, 다양성을 수용하며, 지속적인 학습 능력을 개발해야 합니다. 1980년대에 심리학, 컴퓨터 과학, 철학, 사회학 등 다양한 분야의 연구를 바탕으로 새로운 학습 과학이 탄생했습니다. 연구자들은 교수주의(instructionism)가 결함이 있음을 발견하고, 1990년대까지 약 20년간의 연구를 통해 학습에 대한 몇 가지 기본 사실에 대해 합의를 이루었습니다. 깊은 개념적 이해: 전문가의 지식은 사실과 절차를 포함하지만, 단순히 이것들을 습득하는 것은 창의적으로 활용할 준비가 되지 않습니다. 깊은 개념적 이해를 통해 사실과 절차를 현실 세계에 적용할 수 있게 됩니다. 연결된 학습: 지식은 단순한 사실의 목록이 아니라, 여러 관련 지식이 복잡하게 묶여 있는 네트워크로 조직됩니다. 학습 중심: 학생들은 스스로 학습에 적극적으로 참여해야 깊은 개념적 이해를 얻을 수 있습니다. 학습 환경 설계: 학교의 역할은 학생들이 전문가 수준의 지식을 습득하도록 돕는 것이며, 여기에는 다양한 도구와 자료가 포함됩니다. 그룹과 맥락의 중요성: 협력적 활동에 참여할 때 학생들은 더 효과적으로 학습합니다. 사전 지식 활용: 학습자는 빈 그릇이 아니며, 기존 지식을 바탕으로 학습을 진행해야 합니다. 반성적 학습: 학생들은 자신의 지식을 표현하고 분석하는 과정을 통해 더 잘 학습합니다.