#1 학습 과학 개론 An Introduction to the Learning Sciences (캠브릿지 학습과학 핸드북) - 🌞 Learning Science

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taesangeomJun 15

[논문리뷰] 수업 개선을 위한 현장연구방법으로서 설계기반연구

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.

taesangeomJun 10

Design Based Research(DBR, 설계 기반 연구)란?

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.

taesangeomJun 10

#2 학습 과학의 기초 Foundations of the Learning Sciences (캠브릿지 학습과학 핸드북)

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

taesangeom

Jun 10

각 학습 이론은 학습과학에 어떠한 영향을 끼쳤나요?

구성주의 (Constructivism)
학습 과학(LS)은 구성주의를 기반으로 하며, 학생들이 자신의 지식을 능동적으로 구성할 때 더 깊은 이해와 일반화 가능한 지식을 얻는다는 것을 강조합니다. LS는 이를 통해 학습자가 자신의 이해를 명확히 표현하고 반성하도록 돕는 학습 환경을 설계합니다. 이는 비계(scaffolding)와 같은 개념을 통해 실현됩니다.

사회문화적 이론 (Sociocultural Theory)
사회문화적 이론은 LS의 중요한 기초입니다. 학습이 사회적 상호작용과 문화적 맥락 속에서 발생한다는 관점을 제시합니다. LS는 이를 통해 다양한 사회적 환경에서 학습이 어떻게 일어나는지를 연구하고, 학습 환경을 설계할 때 학생들의 문화적 배경과 사회적 실천을 고려합니다. 이는 특히 사회 정의와 교육 불평등 해소에 중요한 역할을 합니다.

인지 발달 이론 (Cognitive Development Theory)
장 피아제와 같은 인지 발달 이론가는 LS 연구에 큰 영향을 미쳤습니다. LS는 학습이 구체적인 정보에서 추상적인 정보로 진행된다는 피아제의 통찰을 바탕으로, 추상적 개념을 시각적 및 구체적으로 표현하는 컴퓨터 소프트웨어를 개발합니다. 이는 학생들이 추상적인 개념을 더 쉽게 이해하고 학습할 수 있도록 돕습니다.

학습 과학을 연구하는 방법론에는 무엇이 있나요?

실험 설계 (Experimental Design):

학생들을 무작위로 다른 학습 환경에 배정하여 학습 결과를 비교하는 방법입니다. 이는 다양한 접근 방식의 상대적 장점에 대한 중요한 정보를 제공하지만, 교수 방법이 왜 또는 어떻게 작동하는지에 대한 자세한 정보를 제공하지는 못합니다.

준실험 설계 (Quasi-Experimental Design):

무작위 배정 대신, 연구자는 대부분의 변수에서 유사하지만 연구 대상 변수만 다른 두 개의 기존 교실을 비교합니다. 예를 들어, 두 개의 유사한 교실이 서로 다른 교수 방법을 사용할 수 있으며, 이를 통해 어느 교실의 학생들이 더 많이 배우고 더 잘 배우는지를 분석할 수 있습니다.

질적 연구 방법 (Qualitative Research Methods):

LS 연구자들은 주로 질적 방법 또는 정량적 방법과 질적 방법을 결합한 하이브리드 접근 방식을 사용합니다. 질적 연구 방법은 민족지학, 민족방법론, 대화 분석 등을 포함하며, 복잡한 사회적 및 기술적 환경에서의 학습 과정을 깊이 있게 연구하는 데 사용됩니다.

상호작용 분석 (Interaction Analysis):

학습 과학자들은 대량의 비디오 데이터를 수집하고 이를 실험실에서 분석하여 학습자 간의 관계와 상호작용 패턴, 문제 해결 절차, 개인 학습을 동시에 분석합니다. 상호작용 분석은 학습의 순간순간 과정을 이해하는 데 중요한 방법론입니다.

설계 기반 연구 (Design-Based Research):

학습 환경을 수정하고 관찰하는 장기적인 프로젝트로, 연구자들은 교사 및 학교와 긴밀히 협력하여 학습 환경을 개선합니다. 이 과정은 시간이 많이 소요되며, 수백 시간의 비디오 데이터를 분석하여 교육의 효과를 높이는 데 기여합니다.

미세 유전학 연구 (Microgenetic Study):

연구자들은 한 교실의 미세 유전학을 연구하여, 단일 수업이 깊은 개념적 이해의 장기적 발전에 어떻게 기여하는지를 분석합니다. 이는 한 수업의 세부 구조를 분석하고, 그것이 장기적인 학습에 미치는 영향을 연구하는 방법론입니다.

깊이 있는 지식 학습 (인지 과학의 발견) Learning Knowledge Deeply	전통적인 교실 관행 (교수주의) Traditional Classroom Practices
깊이 있는 학습은 학습자가 새로운 아이디어와 개념을 이전 지식과 경험에 연결하는 것을 요구합니다.	학습자는 교과 내용을 자신이 이미 알고 있는 것과 관련이 없는 것으로 취급합니다.
깊이 있는 학습은 학습자가 지식을 상호 연관된 개념 체계로 통합하는 것을 요구합니다.	학습자는 교과 내용을 단절된 지식의 조각으로 취급합니다.
깊이 있는 학습은 학습자가 패턴과 근본 원칙을 찾는 것을 요구합니다.	학습자는 이유나 방법을 이해하지 못한 채 사실을 암기하고 절차를 수행합니다.
깊이 있는 학습은 학습자가 새로운 아이디어를 평가하고 결론과 연결시키는 것을 요구합니다.	학습자는 교과서에서 접한 내용과 다른 새로운 아이디어를 이해하는 데 어려움을 겪습니다.
깊이 있는 학습은 학습자가 지식이 생성되는 대화 과정을 이해하고 논리의 타당성을 비판적으로 검토하는 것을 요구합니다.	학습자는 사실과 절차를 전지전능한 권위로부터 내려오는 정적인 지식으로 취급합니다.
깊이 있는 학습은 학습자가 자신의 이해와 학습 과정을 반성하는 것을 요구합니다.	학습자는 목적이나 자신의 학습 전략을 반성하지 않고 암기합니다.