웹기반 PBL(Problem-Based Learning)환경에서 배경지식 수준과 메타인지 지원 도구의 제공 여부가 PBL 수행 과정과 결과에 미치는 영향 = (The) Effects of the level of background knowledge and the metacognition supporting tool(MST) on the learning activities and outcomes in web problem-based learning(Web PBL) environment

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

The purpose of this study is to examine the effects of the level of background knowledge and the metacognition supporting tool(MST) on the learning activities and outcomes in web problem based learning environment from the theoretical perspectives of PBL(problem-based-learning) in the Web and metacognition.
The MST which is a component of web problem based learning environments was developed for the purpose of this study. The PBL activities were evaluated by learners' recognition, planning, efforts to investigate learning resources, cognitive strategy, monitoring of their own learning processes, and dynamic collaboration among students. The learning outcomes resulting from PBL activities were evaluated by learners' investigations into various learning resources and their outputs, the degree of collaboration among students, and the degree of content organization.
The subjects for this study were eighty students from the 4th grade in elementary school. They were randomly assigned to one of the two groups to test the effects of the selected treatment variables.
The major research findings of the study were as follows. First, there was statistically no significant difference among the levels of learners' background knowledge on the PBL activities. Second, providing MST treatment significant affected the PBL achievement(p〈.05). The scores of the learners who make use of the PBL program with MST were higher than those of the learners using the PBL program without MST. Third, the interaction effects of the level of background knowledge and providing MST for learners' PBL activities was not significant. Fourth, there was statistically no significant difference among the levels of learners' background knowledge on the PBL outcomes. Fifth, there was no significant difference between the PBL outcomes and providing MST for learners' PBL activities. Sixth, the interaction effects of the level of background knowledge and providing MST for learners' PBL activities had an influence on producing PBL outcomes(p〈.05). Additionally, the effectiveness of the lower level learners using PBL program with MST were slightly higher than those of the higher level learners using PBL program with MST.
The PBL outcomes supported by MST were higher than those without MST for both the learners who have a high level of background knowledge and the lower level of background knowledge(F=8.25, p〈.05). Also, there were interaction effects of the level of background knowledge and providing MST for learners' PBL activities in the PBL outcomes. These results suggest that there were positive effects on the learners who have the lower level of background knowledge by providing MST for their own learning activities, while slightly minor effects on the learners who have high level of background knowledge.
Results suggest that the level of learners' background knowledge, because learning tasks were characterized by ill-structured problems in Web-based problem learning and this sort of learning might be a somewhat newer experience for the selected students, could play a weak role in problem oriented learning activity. Providing MST for learners' PBL activities, however, was highly influential for learners who practice PBL in Web based learning environments. In addition, for PBL outcomes variables like problem solution reporting documents, the lower level learners' background knowledge was more effective than the higher level learners' by the MST treatment.
Because this research, however, was not research that verifies the differential effects of MST strategies on the PBL outcomes, further researches which support the effectiveness of different metacognitive strategies appropriate for different PBL programs in the web based learning environments should be followed to overcome the limitations of this research findings. In particular, further research on the effects of the learners' different metacognition and the ways of providing metacognitive strategies in the PBL activities and its outcomes should be conducted to overcome the limitations of this study.

국문 초록 (Abstract)

본 연구는 웹 기반 PBL환경에서 배경지식 수준과 메타인지 지원 도구 제공 여부가 학습자의 PBL 수행 과정과 결과에 어떠한 영향을 미치는지를 알아보는 것이다. 웹 기반 PBL, 메타인지에 대한 연구들을 이론적 근거로 하였다.
연구 목적을 달성하기 위하여 웹 기반 PBL환경에서 메타인지 지원 도구를 개발하였으며 PBL을 수행하는 과정을 인식, 계획, 조사, 인지 전략, 모니터링, 협동을 기준으로 PBL 과정 점수를 평가하였다. 또한 PBL 수행 결과는 조사 결과, 산출물, 협동 정도, 내용의 구성도를 기준으로 평가하였다.
초등학교 4학년생 총 80명의 학습자들을 무선적으로 나누어서 두 프로그램 중 하나를 학습하게 하였고, 메타인지 지원 도구 제공 여부에 따른 PBL 프로그램 유형과 학습자의 배경지식 수준에 따라서 PBL 수행 과정 점수와 PBL 수행 결과 점수에 어떻게 영향을 미치는지 분석하였다. 연구 결과는 다음과 같다.
첫째, 웹 기반 PBL에서 배경지식 수준에 따라 PBL 수행 과정 점수는 유의미한 차이가 없었다. 둘째, 웹 기반 PBL에서 메타인지 지원 도구의 제공 여부에 따라 PBL 수행 과정 점수는 유의미한 차이가 있었다. 메타인지 지원 도구를 제공한 집단은 그렇지 않은 집단보다 PBL 수행 과정 점수가 높았다. 셋째, 웹 기반 PBL 수행 과정에 있어서 배경지식 수준과 메타인지 지원 도구 제공 여부간의 상호작용 효과는 없었다. 넷째, 웹 기반 PBL에서 배경지식 수준에 따라 PBL 수행 결과 점수에 유의미한 차이가 없었다. 다섯째, 웹 기반 PBL에서 메타인지 지원 도구의 제공 여부에 따라 PBL 수행 결과 점수에 유의미한 차이가 없었다. 여섯째, 웹 기반 PBL 수행 결과에 있어서 배경지식 수준과 메타인지 지원 도구의 제공 여부간의 상호작용 효과가 있었다. 배경지식이 높은 학습자보다 배경지식이 낮은 학습자에게 메타인지 지원 도구의 효과가 더 높은 것으로 나타났다. 연구를 통해서 내릴 수 있는 결론은 다음과 같다.
메타인지 지원 도구가 포함된 PBL 프로그램을 사용한 집단이 메타인지 지원 도구가 포함되지 않은 PBL 프로그램을 사용한 집단보다 배경지식이 상위인 학습자 집단과 하위인 학습자 집단 모두에게 PBL 수행 과정에 있어서 높은 점수를 얻었음이 검증되었다(F=8.25 , p＜.05 ). 또한 PBL 수행 결과 점수에 있어서는 배경지식 수준과 메타인지 지원 도구 제공 여부간의 상호작용 효과가 나타났다. 이는 배경지식이 상위인 학습자 집단은 메타인지 지원 도구의 효과가 적은 반면, 배경지식이 하위인 학습자 집단은 메타인지 지원 도구를 제공하여줌으로써 문제를 해결하고 결과 보고서를 작성하는데 있어 긍정적인 영향을 주고 있음을 알 수 있다.
이러한 결과에 비추어 볼 때, 배경지식 수준은 웹 기반 PBL이 비구조화된 문제해결이며 풍부한 자료가 활용될 수 있기 때문에 PBL 수행에 절대적 영향을 미치지 못할 것으로 추론된다. 그러나 웹 기반 PBL에서 메타인지 지원 도구의 제공은 학습자에게 PBL 수행 과정에서 효과를 나타낼 것이며 특히 배경지식이 하위 학습자는 메타인지 지원 도구를 사용함으로써 PBL 수행 결과에서 높은 점수를 획득할 것으로 기대된다. 그러나 본 연구가 메타인지 지원 도구에서 제시한 각 범주의 하위전략들을 총체적으로 검증한 것은 아니었으므로, 포괄적인 메타인지를 지원해주는 도구를 통하여 효과성을 종합적으로 검증하는 것이 필요할 것이다. 또한, 메타인지의 제시 방법과 제시 내용을 달리하여 어떤 영역에 속한 전략들이 PBL 수행 과정과 결과에 도움을 주는 결정적인 역할을 하는지 등을 밝힐 수 있는 후속연구가 필요하다.

목차 (Table of Contents)

• Ⅰ. 서 론 1
• 1. 연구의 필요성 및 목적 1
• 2. 연구 문제와 가설 6
• 3. 용어의 정의 7
• Ⅱ. 이론적 배경 9
• 1. 웹 기반 PBL 9
• 가. 웹 기반 학습 환경의 개념 9
• 나. 웹 기반 PBL의 개념과 특성 14
• 다. 웹 기반 학습과 PBL의 통합 17
• 2. 웹 기반 PBL에서 메타인지 21
• 가. 웹 기반 PBL에서 메타인지의 필요성 21
• 나. 웹 기반 PBL에서 메타인지의 구성 요소 23
• 다. 웹 기반 PBL에서 메타인지 전략 29
• 라. 웹 기반 PBL에서 메타인지 역할에 대한 선행 연구 34
• 3. 웹 기반 PBL에서 메타인지 지원 도구 설계 38
• Ⅲ. 연구 방법 43
• 1. 연구 대상 43
• 2. 실험 도구 45
• 가. 하이퍼미디어 프로그램 45
• 나. 사전 검사 61
• 다. 사후 검사 62
• 3. 실험 설계 64
• 4. 실험 절차 65
• 5. 자료 수집과 분석 65
• Ⅵ. 결과 및 논의 66
• 1. 결과 66
• 2. 논의 71
• Ⅴ. 결론 및 제언 75
• 1. 결론 75
• 2. 제언 77
• 참고 문헌 80
• 부록 87
• 영문 초록 102