웹 기반의 적응적 조언 학습시스템에서 개인차 변인이 학습과정 및 학습성과에 미치는 효과 = (The) effects of individual differences on learning process and learning outcomes in web-based adaptive advisement system

국문 초록 (Abstract)

본 연구는 웹 기반의 학습환경에서 적응적 주석기법을 활용한 적응적 조언 학습시스템의 개발과 학습자의 학습양식, 선수학습지식과 같은 개인차 변인이 학습과정에서 학습경로의 효율성, 적응기법에 대한 반영도 및 학습성과에 어떤 영향을 미치는지를 분석해 보고자 하였다.
웹 기반의 적응적 학습환경은 학습자 개개인의 특성을 기반으로 학습활동이 수행 되어야 한다는 측면이 강조되는 시스템이기 때문에, 학습자의 개인차 변인을 중심으로 학습과정에서의 변화되는 학습자의 학습활동과 이러한 학습활동이 학습 성과에 어떠한 영향을 미치는가를 규명하는 것이 매우 중요하다.
그런데 현재의 일반적인 웹 기반 학습환경에서는 이와 같은 학습자의 개인차 변인에 대한 진단과 반영이 매우 미흡한 실정이다. 대부분이 학습진도에 대한 관리나 학습 평가에 대한 관리 정도이며, 관리의 속성상 사전에 학습자의 특성을 진단하고 학습과정에서 반영하는 것이 아니라, 학습과정에서 수행하고 있는 학습 진도를 시스템에 저장해서 차후 학습 시작시점에 반영하는 북 마크 기능이나 평가 를 수행한 이후에 평가결과를 처리하고 관리하는 형태이다. 따라서 학습자 개개인 의 특성을 학습과정에서 원활하게 반영하고 지원하기 위해서는 학습이전에 학습자 의 개인차 변인을 진단하여 학습과정에서 그러한 특성을 활용할 수 있도록 반영 하기 위한 전략에 대한 탐구가 필요하다.
이러한 전략은 무엇보다 학습자의 개인차 변인에 초점을 맞추고 전개될 필요가 있다. 왜냐하면 학습자의 개인차 변인에 대한 특성을 반영하는 것이 적응적 학습시스템의 기반요소라는 측면에서 아주 중요한 의미를 갖고 있기 때문이다.

본 연구에서 탐색해 보고자 한 연구 문제는 구체적으로 다음과 같다.
첫째, 웹 기반의 학습환경에서 적응적 주석기법을 활용한 적응적 조언 학습시
스템은 어떻게 설계하고 개발할 수 있는가?
둘째, 웹 기반의 적응적 조언 학습시스템에서 학습자의 개인차 변인은 학습에 어떠한 영향을 미치는가? 이를 탐구하기 위해 본 연구에서는 4가지의 하위 연구문제를 설정하였다.
1) 웹 기반의 적응적 조언 학습시스템에서 학습자들의 학습양식은 학습경로의 효율성, 적응기법에 대한 반영도 및 학습성과에 영향을 미치는가?
2) 웹 기반의 적응적 조언 학습시스템에서 학습자들의 선수학습지식은 학습경로의 효율성, 적응기법에 대한 반영도 및 학습성과에 영향을 미치는가?
3) 웹 기반의 적응적 조언 학습시스템에서 학습자들의 학습양식, 선수학습지식은 학습경로의 효율성, 적응기법에 대한 반영도 및 학습성과에 있어서 상호작용 효과가 있는가?
4) 웹 기반의 적응적 조언 학습시스템에서 학습자들의 평균 학습페이지 수, 각 페이지별 평균 학습 소요시간, 학습 페이지별 자기 이해도 수행점수와 같은 학습자들의 학습경로의 효율성, 총괄평가를 통한 학습성과, 적응기법에 대한 반영도는 상호 관련성이 있는가?

본 연구의 실험은 서울시와 경기도에 소재한 D대학과, K정보통신대학원, D교육대학원의 재학생 90명을 대상으로 실시 되었으며, 실험을 위한 학습내용은 웹 기반의 학습환경을 학습하는데 있어서 기본적으로 학습해야 하는 내용으로 구성된 웹 기반 학습(WBI) 과정이었다. 본 연구에서 사용된 검사도구는 피험자의 학습자 특성 변인인 학습 양식 검사지, 선수학습지식 검사지, 적응기법에 대한 반영도를 파악하기 위한 분석도구, 학습경로의 효율성과 학습성과를 분석하기 위한 분석도구들이 사용되었다.
본 연구의 결과분석을 위한 자료들로는 적응적 조언 학습시스템의 학습자 프로파일 데이터베이스에 저장되어 축적된 학습자 개인별 선수학습지식, 학습양식, 적응기법에 대한 반영도 수치와 같은 시스템 자료와 학습자 개인의 자기 이해도 수치,
총괄평가 점수와 같은 양적 자료들이 사용되었다. 학습자 프로파일 데이터베이스에 저장된 자료를 토대로 학습자들의 학습과정 및 결과에 대한 분석작업이 수행되었다. 자료분석을 위한 통계적 방법으로는 학습양식, 선수학습지식에 따른 주효과와 독립 변인들간에 상호작용 효과가 있는지를 분석하기 위하여 2원 변량분석(2-way ANOVA) 방법을 사용하였고, 적응기법에 대한 반영도, 학습경로의 효율성 및 학습성과 간의 상호 관련성을 알아보기 위하여 상관분석을 사용하였다. 통계처리를 위한 분석도구로는 SAS for Windows 8.1 Version 이 사용되었다.

본 연구의 실험을 통해 밝혀진 연구결과는 다음과 같이 요약될 수 있다.
첫째, 웹 기반의 적응적 조언 학습시스템에서 발산자, 수렴자, 조절자 및 동화자와 같은 학습양식 유형에 따라 학습자들의 적응기법에 대한 반영도 (F=.70, p>.05)와 학습성과(F=1.58, p>.05)에서는 통계적으로 유의미한 차이가 나타나지 않았으나, 학습경로의 효율성에 있어서는 통계적으로 유의미한 차이가 나타났다(F=2.93, p<.05).
둘째, 웹 기반의 적응적 조언 학습시스템에서 학습자들의 선수학습지식이 높은 집단과 낮은 집단에 따라 학습자들의 적응기법에 대한 반영도에서는 통계적으로 유의미한 차이가 나타나지 않았으나(F=.56, p>.05), 학습성과(F=30.27, p<.01)와 학습경로의 효율성(F=4.16, p<.05)에 있어서는 통계적으로 유의미한 차이가 나타났다.
셋째, 웹 기반의 적응적 조언 학습시스템에서 학습양식 유형과 선수학습지식은 학습자들의 학습성과(F=.43, p>.05), 학습경로의 효율성(F=2.12, p>.05) 및 적응기법에 대한 반영도(F=.80, p>.05)에 있어서 통계적으로 유의미한 상호작용 효과가 없었다.
넷째, 웹 기반의 적응적 조언 학습시스템에서 학습자들의 학습 페이지 수, 각 페이지별 학습 소요시간, 학습 페이지별 자기 이해도 수행점수와 같은 학습자들의 학습경로의 효율성 변인간에는 모두 유의미한 상관이 있는 것으로 나타났으며, 총괄평가 기반의 학습성과와 학습 페이지 수, 자기 이해도 변인간에 유의미한 상관이
매우 높은 것으로 나타났지만(r=.39, p<.01), 적응기법에 대한 반영도는 학습경로의 효율성 변인들이나 총괄평가와 같은 학습성과 변인과는 유의미한 상관이 없는 것으로 나타났다.

이상과 같은 연구 결과들을 종합하면 다음과 같다.
첫째, 웹 기반의 적응적 조언 학습시스템에서 발산자, 수렴자, 조절자 및 동화자 유형과 같은 학습양식을 학습자의 개인차 변인으로 반영하는 것은 학습과정에서 학습경로의 효율성에 영향을 미친다.
둘째, 웹 기반의 적응적 조언 학습시스템에서 학습자들의 선수학습지식을 학습자의 개인차 변인으로 반영하는 것은 학습과정에서 학습경로의 효율성과 학습성과에 영향을 미친다. 특히, 선수학습지식이 높은 학습자들 보다는 선수학습지식이 낮은 학습자들을 위하여 다양한 조언정보를 제공할 필요가 있다.
셋째, 웹 기반의 적응적 조언 학습시스템에서 내용 이해도에 대한 반영은 학습과정에서 학습경로의 효율성과 학습성과에 영향을 미친다. 따라서 학습과정에서의 내용 이해도를 반영하기 위한 전략을 모색할 필요가 있다.
넷째, 웹 기반의 적응적 조언 학습시스템에서 적응기법에 대한 반영도를 고려할 때, 학습과정에서 학습자들에게 다양한 적응적 조언을 제시할 필요성이 있다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

The purpose of this study was to investigate effects of individual’s different traits including learning styles and prerequisite knowledge on efficiency of learning path, rate of agreement to adaptive technology, and learning outcomes through web-based adaptive advisement learning system development. Because web-based adaptive learning system emphasizes that learning should be performed based on learner’s individual traits, It is important to examine effects of learner’s individual traits on learner’s learning activity that continuously changes and learning outcomes.
In most web-based learning environment, It is rare to take the learner’s individual traits into consideration for diagnostic and reflective purposes. For better learning in web-based environment, however, it is important to examine the learner’s characteristics before learning occurs so that they can be effectively reflected on the learning process.

The research questions set out for this study were as follows:
(1) Is it possible to design and develop adaptive advisement learning system with adaptive annotation technology in web-based learning environment ?
(2) How do learner’s individual differences influence on learning in web-based adaptive advisement learning system ?
a) How do learner’s learning styles influence on web-based adaptive advisement learning system in terms of efficiency of learning path, agreement rate of adaptive technology, and learning outcomes ?
(b) Do learner’s prerequisites knowledge influence on efficiency of learning path, agreement rate of adaptive technology, and learning outcomes in web-based adaptive learning system?
(c) Is there an interaction effect between learner’s learning styles and prerequisites knowledge in terms of efficiency of learning path, agreement rate of adaptive technology, and learning outcomes in web-based adaptive learning system?
(d) Are there significant correlations among efficiency of learning path such as learner’s mean learning pages, mean learning time per page, self understanding level of page, learning outcomes as summative evaluation and prerequisites agreement rate of adaptive technology in web-based adaptive learning system?

To answer these questions, an experiment with 90 subjects who are registered in D university, K information technology graduate school, and D graduate school of education was conducted. The experimental design method adopted in this study was “completely randomized factorial design(CRF-2.4)”. Subjects were randomly assigned to 8 different experiential groups according to two independent variables: 1) learning styles, 2) prerequisites knowledge. Prerequisites knowledge test, Kolb’s Learning Styles Inventory test, efficiency rate of learning path, rate of agreement to adaptive technology, and summative evaluation criteria of learning outcomes were used as research instruments. Any data with regard to dependent variables were collected and stored automatically in the web-based adaptive advisement learning system. Two-way ANOVA and correlation were conducted to analyze the data.

The results of this study were as follows:
(1) There were no significant difference in the agreement rate of adaptive technology(F=.70, p>.05), and learning outcomes(F=1.58, p>.05), however, there was a significant difference in the efficiency of learning path(F=2.93, p<.05) according to learner’s learning styles such as accommodators, divergers, convergers, and assimilators in web-based adaptive advisement learning system.
(2) There was no significant difference in the agreement rate of adaptive technology(F=.56, p>.05), however, there were significant difference in the learning outcomes(F=30.27, p<.01), and efficiency of learning path(F=4.16, p<.05) according to learner’s prerequisites knowledge such as pass and fail in web-based adaptive advisement learning system.
(3) There was no significant interaction between learner’s learning styles and
prerequisites knowledge in terms of agreement rate of adaptive technology (F=.80, p>.05), learning outcomes(F=.43, p>.05), and efficiency of learning path(F=2.12, p>.05).
(4) There was a significant correlation among learner’s mean learning pages, mean learning time per page and self understanding level of page. Also there was a significant correlation among learning outcomes, mean learning pages, self understanding level of page(r=.39, p<.01), however, there was no significant correlation in the learning outcomes and efficiency of learning path according to agreement rate of adaptive technology variable in web-based adaptive advisement learning system.

The conclusion and implications drew in this research as follows:
(1) Learning style as learner’s traits such as accommodators, divergers, convergers, and assimilators affects efficiency of learning path in the learning process of web-based adaptive advisement learning system.
(2) Learner’s prerequisites knowledge as learner’s traits affects efficiency of learning path and learning outcomes in the learning process of web-based adaptive advisement learning system. Specially, it is needed to provide more guidance to learners with low previous knowledge than learners with high previous knowledge.
(3) Reflection the understanding level of learning contents’ page affects efficiency of learning path and learning outcomes in the learning process of web-based adaptive advisement learning system. Therefore, It is needed to investigate strategies to consider learner’s understanding level of learning contents in the learning process of web-based adaptive advisement learning system
(4) Considering the agreement rate of adaptive technology in web-based adaptive advisement learning environments, It is needed to provide various adaptive guidance to learners in the learning process.

Suggested future research areas in this study include:
(1) The effects of various learning styles as learner’s individual difference in web-based adaptive advisement learning systems.
(2) The effects of various individual difference traits of learner such as learning strategy, cognitive styles, preference for navigational aids, attitude in web-based adaptive advisement learning systems.
(3) The effects of interface in web-based adaptive advisement learning systems. Specially, It needs to investigate various metaphor interface aids and space arrangement of adaptive guidance.
(4) The investigation of various adaptive technologies for learners with low previous knowledge than learners with high previous knowledge contents in the learning process of web-based adaptive advisement learning system
(5) The effects of web-based adaptive advisement learning systems in the various domain knowledge areas.

목차 (Table of Contents)

• Ⅰ. 서론 ……………………………………………………………………………………… 1
• 1. 연구의 필요성 및 목적…………………………………………………………………… 1
• 2. 연구문제 ………………………………………………………………………………… 12
• 3. 용어의 정의 ……………………………………………………………………………… 14
• 4. 연구의 제한점…………………………………………………………………………… 20
• Ⅱ. 이론적 배경……………………………………………………………………………… 21
• 1. 웹 기반 적응적 학습시스템의 개념 및 특성 ……………………………………… 21
• 1) 웹 기반 적응적 학습시스템의 개념 …………………………………………… 21
• 2) 웹 기반 적응적 학습시스템의 특성 …………………………………………… 22
• 2. 웹 기반 적응적 학습시스템의 주요 구성요소 …………………………………… 25
• 1) 내용영역 모형(Domain Model) ………………………………………………… 25
• 2) 학습자 모형(Learner Model) …………………………………………………… 31
• 3) 교수전략 모형(Instructional Strategy Model) ……………………………… 34
• 3. 웹 기반 적응적 학습시스템의 적응적 탐색지원기법 …………………………… 35
• 1) 링크 감추기(Link hiding) 기법 ………………………………………………… 36
• 2) 적응적 주석(Adaptive annotation) 기법 …………………………………… 37
• 3) 직접 안내하기(Direct guidance) 기법 ………………………………………… 39
• 4) 적응적 순서부여하기(Adaptive ordering, Sorting) 기법 ………………… 40
• 4. 웹 기반 적응적 학습시스템의 학습효과에 영향을 미치는 요인 ……………… 41
• 1) 학습양식 …………………………………………………………………………… 41
• 2) 선수학습지식 ……………………………………………………………………… 53
• 3) 적응적 도움 ………………………………………………………………………… 55
• Ⅲ. 연구가설 ………………………………………………………………………………… 60
• Ⅳ. 연구방법 및 절차 …………………………………………………………………… 63
• 1. 개발방법 및 절차………………………………………………………………………… 63
• 1) 적응적 조언 학습시스템…………………………………………………………… 63
• 2) 학습 프로그램……………………………………………………………………… 65
• 2. 실험방법 및 절차 ………………………………………………………………………… 69
• 1) 연구대상……………………………………………………………………………… 69
• 2) 실험설계 및 집단구성……………………………………………………………… 71
• 3) 실험도구……………………………………………………………………………… 75
• 4) 실험절차……………………………………………………………………………… 87
• 5) 자료수집 및 분석방법……………………………………………………………… 91
• Ⅴ. 연구결과 및 해석……………………………………………………………………… 92
• 1. 적응적 조언 학습시스템 개발 결과 ………………………………………………… 92
• 2. 개인차 변인의 학습효과………………………………………………………………… 108
• Ⅵ. 논의………………………………………………………………………………………… 124
• 1. 학습양식이 효율성, 반영도 및 학습성과에 미치는 효과 ……………………… 124
• 2. 선수학습지식이 효율성, 반영도 및 학습성과에 미치는 효과………………… 126
• 3. 학습양식과 선수학습지식 간의 상호관련성 ……………………………………… 128
• 4. 효율성, 반영도 및 학습성과 간의 관계 …………………………………………… 129
• Ⅶ. 요약 및 결론 ………………………………………………………………………… 132
• 1. 연구결과의 요약 ……………………………………………………………………… 132
• 2. 결론 및 시사점 ……………………………………………………………………… 136
• 3. 후속 연구를 위한 제언 ……………………………………………………………… 138
• < 참고문헌 > …………………………………………………………………………… 141
• < 부 록 > …………………………………………………………………………… 153
• < 영문초록 > …………………………………………………………………………… 160

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