아침 줄넘기 운동이 초등학생의 수학 학업성취도 및 학습능력에 미치는 영향 : 뇌파를 활용한 학습자의 학습능력 측정

김성환 고려대학교 교육대학원 2015 국내석사

본 연구의 목적은 아침 줄넘기 운동이 초등학생의 수학 학업성취도 및 뇌파 학습능력(인지강도, 인지속도, 집중력, 작업부하도, 종합학습능력수준)에 미치는 영향을 규명하는데 있으며, 학생・교사・학부모가 아침 운동의 중요성을 인식하기 위한 기초자료를 제공하는데 있다. 본 연구를 위해 부천시 소재 S초등학교 5학년 학생 16명(남6, 여10)을 대상으로 단일집단 전후검사 설계(One-group Pre-posttest Design)을 적용하여 6주간 아침 줄넘기 운동을 실시하였다. 연구 도구로는 수학 학업성취도를 측정하기 위해 1학기 기말고사 지필검사 점수와 2학기 중간고사 지필검사 점수를 활용하였으며, 학습능력을 측정하기 위하여 뇌파측정을 실시하였다. 뇌파장비는 LAXTHA의 CANS3000을 이용하여 학생의 인지강도, 인지속도, 집중력, 작업부하도, 종합학습능력수준을 측정하였다. 수학 학업성취도와 학습능력 결과는 Windows용 SPSS 21.0 Version을 이용하여 분석하였으며, 그 결과를 논의한 후 얻은 결론은 다음과 같다. 첫째, 6주간의 아침 줄넘기 운동 전과 후 수학 학업성취도에 유의한 차이는 나타나지 않았다. 운동 전과 후의 수학 학업성취도 평균은 3.68점 증가하였으나, 유의확률은 .433으로 통계적으로 유의차를 나타내지 않았다. 둘째, 뇌파를 통한 학생의 학습능력측정에서는 아침 줄넘기 운동은 인지강도, 인지속도, 집중력, 종합학습능력수준에 유의한 차이는 나타나지 않았다. 인지강도는 운동 전과 후 0.92감소하였다. 인지속도는 3.06증가하였으나, .198로서 통계적 유의차를 나타내지 않았다. 집중력은 0.23감소하였다. 종합학습능력수준은 3.01향상되었으나, .188로 통계적으로 유의한 차이를 보이지 않았다. 그러나 작업부하도는 2.87감소하였으며, .051로 통계적으로 유의한 경향을 나타냈다. 따라서 6주간의 아침 줄넘기 운동은 학생의 작업부하도를 낮추는데 영향을 미쳤음을 알 수 있다. 이상의 결론을 종합해 볼 때, 아침 줄넘기 운동은 학생들의 인지적 작업부하도를 낮추는데 긍정적인 영향을 미치는 것으로 나타났다. The purpose of this study was to address the influence of jumping rope in the morning on math academic achievement and cognitive functions (cognition strength, cognition speed, concentration, mental workload, total score) on elementary school students. Therefore this study will provide fundamental data for students, teachers and parents to recognize exercise in relation to students' academic achievement and cognitive functions. For this study, data was collected from 16 students(6 Boys, 10 Girls) at Bucheon S Elementary School. During the 6week period, they jumped rope for 30 minutes in the morning (8:30am~9:00am). The One-group Pre-posttest design was used in this study. To collect math academic achievement scores, the data was collected from the first semester final-term test score and the second mid-term test score. This study used theEEG device, which was made by LAXTHA (CANS3000), to check cognitive funtions. The data collected was analyzed using the SPSS 21.0 Version for Windows, and the conclusions reached as follows. First, the analysis of the math academic achievement shows that jumping rope in the morning did not influence the result. Second, the analysis of cognition strength, cognition speed, concentration, total score showed that there was no statistical corelation. However the mental workload was decreased by jumping rope in the morning. These results indicates that morning exercise is good for decreasing the mental workload for students. In conclusion, students' mental workload was decreased by morning jumping rope. As decreased mental workload, students can achieve better scores in math academics.

뇌파를 이용한 작동기억의 인지부하 측정

김준 한국교원대학교 대학원 2009 국내석사

본 연구는 이러닝 체제 등 컴퓨터 기반 교수 시스템에서 상호작용을 개선할 수 있도록 하기 위하여 사용자의 생리적 데이터 가운데서 뇌파를 통하여 학습자의 인지부하 발생을 파악하고 제시되는 자료의 난이도를 조절하거나 적절한 피드백을 줄 수 있는 가능성을 연구한 것이다. 이를 위하여 EEG를 이용하여 학습자의 뇌파를 측정하면서 인지활동을 수행하는 동안 발생되는 인지부하도를 측정하였고 인지과부하를 판별할 수 있는지를 알아보았다. 뇌파 측정을 위하여 언어 관련 작동기억 능력을 측정할 수 있는 듣기회상과제를 제시하였으며, 실험을 통한 과제 정답률 및 뇌파 분석 결과는 다음과 같다. 첫째, 듣기회상과제의 정답률은 회상반응과제에서 1단계는 84.4%, 2단계는 90.6%, 3단계는 62.5%, 4단계는 56.3%를 보였으며, 통계적으로 유의한 차이가 있음을 확인하였다. 즉, 3, 4단계의 경우는 피험자들이 매우 어려움을 겪었던 단계로 인지과부하가 발생했을 것으로 보인다. 둘째, SEF-95% 지표는 1, 2단계에 비해 3, 4단계에서 더욱 높은 값을 보였으며, 이는 피험자들의 인지부하가 3, 4단계에서 높았음을 객관적으로 보여주는 근거이다. 셋째, 감마파의 상대파워는 3, 4단계에서 파워값이 급격히 올라가는 패턴을 보였으며, 통계적으로 유의한 5개의 채널(F3, F4, C4, F7, F8)을 확인하였다. 5개의 채널은 뇌의 브로카 영역(F7, F8) 주위에 위치하고 있으며, 특히 뇌맵핑 분석을 통해 확인한 결과, F8(우반구의 브로카 영역에 해당하는 위치)에서 단계별 난이도가 올라갈수록 활성화의 차이가 크게 나타났다. 넷째, 19채널에 대한 상호 상관 분석을 통해 1, 2단계에 비해 3, 4단계에서 비동기화가 증가하였다. 위의 결과를 통한 본 연구의 결론은 뇌파를 이용하여 인간이 인지활동을 수행하는 동안 인지부하도를 측정할 수 있으며, 인지과부하를 판별해 낼 수 있음을 확인하였다. This paper describes the possibility of human physiological data, especially brain-wave activity, to detect cognitive overload, a phenomenon that may occur while learner uses an e-learning system, and provide appropriate feedback to learners or apposite material level adjustment. To illustrate the possibility, while engaging in cognitive activities, cognitive load levels were measured by EEG (electroencephalogram) to seek detection of cognitive overload. The task given to learner was a computerized listening and recall test designed to measure working memory capacity, and the test had four progressively increasing degrees of difficulty. Eight male, right-handed, university students were asked to answer 4 sets of tests and each test took from 61 seconds to 198 seconds. A correction ratio was then calculated and EEG results analyzed. The correction ratio of listening and recall tests were 84.5%, 90.6%, 62.5% and 56.3% respectively, and the degree of difficulty had statistical significance. The data highlighted learner cognitive overload on test level of 3 and 4, the higher level tests. Second, the SEF-95% value was greater on test3 and 4 than on tests 1 and 2 indicating that tests 3 and 4 imposed greater cognitive load on participants. Third, the relative power of EEG gamma wave rapidly increased on the 3rd and 4th test, and signals from channel F3, F4, C4, F7, and F8 showed statistically significance. These five channels are surrounding the brain's Broca area, and from a brain mapping analysis it was found that F8, right-half of the brain area, was activated relative to the degree of difficulty. Lastly, cross relation analysis showed greater increasing in synchronization at test3 and 4th at test1 and 2. From these findings, it is possible to measure brain cognitive load level and cognitive over load via brain activity, which may provide atimely feedback scheme for e-learning systems.

인간 - 조리용 로봇 협업 관점에서 인간 작업자를 위한 협업용 정보 디자인 설계

김일 국민대학교 테크노디자인전문대학원 2023 국내석사

This study aims to introduce an information design focused on alleviating the workload of workers involved in human-robot collaboration. When collaborating with cooking robots in food and beverage establishments, the human worker's responsibilities extend beyond assigned task execution. They are tasked with monitoring various system parameters, such as available resources in the inventory and the maximum wait time of the ordered customer list. Based on this contextual information, which includes aspects like food production rates and potentially halting orders to prevent excessive wait times, workers determine subsequent actions. We've noticed that the need to multitask in these settings requires workers to constantly pay attention to understand the situation fully. To capture this, we identified performance factors that occur when human operators and cooking robots collaborate. By employing hierarchical task analysis, we identified requirements that could minimize workers' multitasking in these settings. Following this, we proposed an information design, the effectiveness of which was validated through in-depth interviews with experienced workers in the food and beverage sector. In the food and beverage domain, there is a distinct requirement for environmental information that reduces the cognitive workload of workers. Such information aids better comprehension of system status, including cooking robots and their ambient context. We proposed an information design encompassing three key functionalities: 1) action guides, 2) status checks, and 3) control functions. Action guides facilitate task instruction and execution, status checks aid the identification of the system’s environmental conditions, and control functions enable prompt responses when abnormal conditions occur. We have developed an information design specifically intended to reduce the multitasking-induced workload in human-robot collaborative environments. This design has the potential to mitigate the collaborative burden between cooking robots and humans, enhancing task efficiency by providing work instructions, performance guidance, and alert information for abnormal conditions. 이 연구 목적은 인간과 조리용 로봇의 협업에서의 인간 작업자의 인지적, 물리적 작업부하를 경감시킬 수 있는 정보 디스플레이 디자인을 제안하는 데 있다. 식음료업장에서 조리용 로봇과 협업할 때, 인간 작업자는 식음료 제조의 역할과 함께 시스템 및 매장 환경 파악을 위한 모니터링 역할까지 수행하는 것을 현장 관찰을 통해 확인하였다. 인간 작업자의 작업자와 모니터링 역할의 다중 업무는 인간에게 업무 부담을 초래한다. 문제를 포착하기 위해 인간 작업자와 조리용 로봇이 협업할 때 발생하는 수행 요인을 식별하였다. HTA를 통해 협업 환경에서 인간 작업자의 업무 부담을 경감시킬 수 있는 정보 요구사항을 도출하였다. 이를 토대로 정보 디스플레이 디자인을 제안하였고, 식음료업장의 종사자들과 심층 인터뷰를 진행하여 제안한 정보 디자인의 효용을 확인하였다. 인간과 조리용 로봇의 협업 환경에서 인간 작업자의 업무 부담을 낮춰줄 수 있는 정보 디스플레이 설계를 위한 정보 요구사항을 도출하였다: 업무 지시 및 협업 지원하는 ‘Action Guide’, 시스템과 매장의 환경을 파악할 수 있는 ‘Check Status’, 이상 상태 발생 시 대응할 수 있는 ‘Control for abnormal conditions’ 이며 작업자의 업무 편의와 효율을 지원한다. 조리용 로봇과 협업 환경에서 작업자의 업무 부하를 낮출 수 있는 정보 디스플레이 디자인을 제안하였다. 이 디자인은 조리 로봇과의 협업을 위한 인간 작업자의 인지적 작업 부담을 완화하고, 작업자를 위한 업무 가이드, 시스템 및 주변 환경 상태 확인, 이상 상태에 제어 정보 등을 제공하여 작업 효율을 높일 수 있다. 본 연구는 서비스용 로봇과 협업하여 업무를 수행하는 작업자를 위한 정보 디스플레이를 설계하는 데 기초 자료로 활용될 수 있다.

입력매체가 자기개방에 주는 영향 : 인지 작업부하와 글쓰기 속도의 매개효과

김수영 연세대학교 대학원 2016 국내석사

In this study, we explored the influence of different cognitive process caused by writing via various input media to writing property. Specifically, we investigated whether the level of self-disclosure in articles can be varied depending on types of input medium and what mediation factors influence on this. For this, we compared keyboard typing to handwriting in experiment 1 and (hard) keyboard typing to smart phone touch typing in experiment 2. In experiment 2, real community site is used for external validity. The result of experiment 1 showed that participants of keyboard typing condition disclosed themselves more than handwriting condition. In experiment 2, the participants of hard keyboard typing condition disclosed themselves more than smart phone touch typing condition. The result of experiment 1 & 2 showed that when mental workload is lesser or writing speed is faster, it makes more self-disclosure. This study is the first study to find out the relation between input media and self-disclosure. 본 연구는 다양한 입력매체로 글을 쓸 때 입력매체에 따라 글을 쓰는 과정에서 수반되는 인지과정의 차이로 인해 글의 속성이 어떻게 달라지는지 알아보는 연구이다. 구체적으로, 글의 속성 중 ‘자기개방’정도가 입력 매체에 따라 차이가 있는지, 이 때 영향을 주는 매개 요인이 무엇인지 알아보았다. 이를 위해, 실험 1에서는 손글쓰기와 키보드타이핑을 비교하였고 실험 2에서는 하드 키보드타이핑과 스마트폰 터치 타이핑을 비교하였다. 실험 2에서는 실제 커뮤니티 사이트에서 실험을 진행하였다. 실험 1의 결과, 참가자들이 키보드 타이핑으로 글을 쓸 때에 손글쓰기로 글을 쓸 때보다 자기개방을 많이 하는 것으로 나타났다. 또한 실험 2에서, 하드 키보드 타이핑을 할 때가 스마트폰 터치 타이핑하여 글을 쓸 때보다 자기개방을 많이 하는 것으로 나타났다. 그리고 실험1과 2 모두에서 글을 쓸 때 요구되는 인지 작업부하가 적을수록, 속도가 빠를수록 자기개방 정도가 높은 것으로 나타났다. 실험 결과를 바탕으로 손글쓰기, 하드 키보드 타이핑, 터치 타이핑 중 하드 키보드 타이핑 시에 인지 작업부하가 가장 적고, 속도가 빨라 자기개방을 가장 많이 하게 되는 것으로 나타났다. 본 연구는 입력매체와 자기개방의 관계를 밝힌 최초의 연구이다.

자율주행 자동차의 제어권 전환 시 운전자의 운전성능 향상을 위한 전방 윈드실드 하이라이팅 디스플레이 개발

조민우 광운대학교 일반대학원 2025 국내석사

자율주행 자동차의 제어권 전환 시 운전자의 운전성능 향상을 위한 전방 윈드실드 하이라이팅 디스플레이 개발 자율주행 기술의 급속한 발전과 별개로 사용자의 수용성 문제가 계속되고 있다. 수용성의 한계 는 주로 자율주행 차량에 대한 불안감, 불충분하거나 불명확한 정보 제공, 현재 자율주행 단계 (SAE Level 2~3)에서의 통제권 전환 시 발생하는 인지적 부하 및 안전성 문제에서 기인한다. 이 에 본 연구는 탑승자가 차량이 제공하는 안전 정보를 신속하고 정확하게 이해하며 효과적으로 대 응할 수 있도록 돕는 증강현실(AR) 기반 하이라이팅 디스플레이 기능을 제안한다. AR 하이라이 팅 디스플레이는 전방 윈드실드를 통해 주변 사물 또는 차량을 상대적 안전도에 따라 초록색에서 빨간색으로 구분하여 하이라이팅하는 기능이다. 유용성을 검증하기 위해, 하이라이팅 디스플레이 유무를 그룹 내 변인으로, 하이라이팅 유형(외곽선 vs. 표면)을 그룹 간 변인으로 설정하여 직접 개발한 가상현실(VR) 기반 자율주행 및 통제권 전환 시뮬레이션을 활용한 실험을 실시하였다 (n=60). 각 참여자는 외곽선 또는 표면 하이라이팅 그룹에 무작위로 배정되었으며, 무작위 순서로 하이라이팅 디스플레이가 포함된 시뮬레이션과 포함되지 않은 시뮬레이션을 각각 한 번씩 경험하 였다. 실험에서는 통제권 전환 상황에서의 반응 속도를 측정하였으며, 각 시뮬레이션 종료 후 수 정된 자율주행차 수용성 모델(AVAM) 설문, 인지된 유용성 설문, NASA-TLX 설문을 통해 자율 주행 차량에 대한 수용성과 작업 부하를 평가하였다. 실험 결과, 하이라이팅 디스플레이는 반응 시간을 유의미하게 단축시켰으며, 자율주행차에 대한 수용성을 높이고 작업 부하를 개선하는 데 긍정적인 영향을 미쳤다. 특히, 표면 하이라이팅 디스플레이는 사용자의 노력 기대, 인지된 안전 성 및 유용성을 더 효과적으로 향상시킨 반면, 외곽선 하이라이팅은 정신적 작업 부하의 감소에 더 효과적인 것으로 나타났다. 이러한 결과는 하이라이팅 디스플레이가 미래 자율주행차에서 안 전성과 수용성 개선을 위한 중요한 기능임을 입증하였으며, 디스플레이 형태에 따라 사용자 경험 에 미치는 영향이 상이할 수 있음을 시사한다. 따라서 향후 자율주행차 인터페이스 설계에서는 기능의 형태적 특성을 고려하여 사용자 중심의 최적화된 디자인을 개발할 필요가 있다. Development of a Forward Windshield Highlighting Display to Enhance Driver Performance during Takeover Scenarios in Autonomous Vehicles Cho, Min Woo Dept. of Metaverse Convergence The Graduate School Kwangwoon University Concerns about autonomous vehicles, including anxiety, insufficient or unclear information provision, and cognitive load during control transitions continue to hinder user acceptance. To address these challenges, this study proposes an augmented reality (AR)-based highlighting display. The AR highlighting display operates through the vehicle’s windshield, visually distinguishing surrounding objects or vehicles by assigning colors ranging from green to red based on their relative safety levels. A virtual reality (VR)-based driving simulation tested its effectiveness. Highlighting presence was a within-subject variable, and type (outline vs. surface) was a between-subject variable (n = 60). Participants experienced simulations both with and without the display, measuring reaction times, acceptance, and workload using AVAM, perceived usefulness, and NASA-TLX surveys. Results showed the display significantly reduced reaction times, enhanced acceptance, and improved workload. Surface highlighting better improved perceived safety and usefulness, while outline highlighting more effectively reduced mental workload. These findings highlight AR displays as valuable tools for improving safety and acceptance in autonomous vehicles, emphasizing the need for user-centered interface design.

에듀테크와 전통적 교수법이 EFL 중학생의 어휘와 독해 단기기억과 장기기억에 미치는 영향

신현진 고려대학교 교육대학원 2025 국내석사

본 연구는 에듀테크 기반 온라인 학습과 전통적 교수법이 중학교 영어 학습자의 어휘·독해 단기기억 및 장기기억에 미치는 영향을 비교 분석하였다. 최근 교육 현장에서 디지털 전환이 가속화됨에 따라 다양한 에듀테크 도구가 영어 수업에 도입되고 있으나, 이러한 도구가 실제 학습 효능에 미치는 장기적 영향에 대한 실증적 검증은 제한적이었다. 이에 본 연구는 서울 소재 공립 중학교 2학년 학생 60명(집단별 n = 30)을 대상으로 실험집단은 에듀테크 툴(Classcard)로, 통제집단은 교과서와 학습지를 활용한 대면 수업으로 45분×4차시 학습을 진행하였다. 그 후 각각의 교수법이 학습자의 단기기억과 장기기억 형성에 어떤 차이를 보이는지를 비교하기 위해 학습 직후와 2주 후에 각각 40문항으로 구성된 어휘 Cloze 테스트(30문항)과 독해 True/False·단일 선택형(각 5문항) 검사로 학습 효과를 측정하였다. 연구 결과, 단기기억에서는 두 집단 간 유의한 차이가 없었으나(t = −1.92, p = .06), 장기기억 평가에서는 전통적 교수법을 적용한 집단이 통계적으로 유의하게 높은 점수를 기록하였다(t = −2.14, p = .04, Cohen’s d = .55). 특히 높은 인지 처리를 요구하는 독해 단일 선택형 문제에서 차이가 가장 두드러졌다(t = −3.86, p < .001). 이는 교사의 즉각적 피드백과 반복 노출이 학습자의 심층 이해와 장기 파지에 긍정적으로 작용했음을 시사한다. 반면 온라인 학습은 학습자의 흥미 유발과 반복 연습을 촉진했으나, 멀티미디어 인터페이스로 인한 불필요한 인지부하가 장기기억 전이에 제약을 줄 수 있음을 보여준다. 본 연구는 인지부하 이론과 이중부호화 이론 관점에서 디지털 도구를 교사 주도 상호작용과 전략적으로 결합할 때 학습 효율이 극대화됨을 확인하였다. 구체적으로 실제 교육 현장에서 교수법 설계 시 불필요한 인지부하를 줄이고 학습 촉진적 요소를 강화하는 방향의 수업 설계가 필요하다. 나아가 디지털 학습 도구는 교사를 대체하는 수단이 아닌, 보완적인 도구로 활용되어야 하며, 교사의 전문성과 수업 설계 역량이 학습 효과에 핵심적으로 작용함을 시사한다. 따라서 본 연구는 향후 블렌디드 러닝 및 하이브리드 수업 설계에 실천적 방향성을 제시한다는 점에서 의의를 지닌다. The quantative study investigates the effects of EdTech-based online instruction and traditional teacher-led methods on the short-term and long-term memory retention of middle school students learning English as a foreign language. Participants included 60 second-grade students from a public middle school in Seoul, divided into two groups: one engaged in online learning using the Classcard platform and the other receiving traditional instruction via textbooks and worksheets. Pre- and post-tests were administered to measure immediate recall (short-term memory) and delayed retention (long-term memory) following a two-week interval. Each test contained 40 items; a 30-item vocabulary cloze and 10 reading-comprehension items (five true/false and five multiple-choice). The immediate test revealed no statistically significant differences between the two groups in short-term memory performance (t = −1.92, p = .06). On the delayed test, however, the traditional instruction group outperformed the EdTech group in long-term memory tasks, particularly in cognitively demanding multiple-choice items(t = −2.14, p = .04; Cohen’s d = .55). The strongest effect emerged on the cognitively demanding multiple-choice items (t = −3.86, p < .001), suggesting that face-to-face feedback and repetitive exposure foster deepr processing and retention. Conversely, while the EdTech environment enhanced engagement and supported self-paced practice, its multimedia interface may have introduced extraneous cognitive load that impeded long-term retention. Interpreted through Cognitive Load Theory and Dual Coding Theory, the study underscores the importance of balancing multimedia input with teacher scaffolding. Pedagogically, the findings advocate blended or hybrid models that merge digital tools with traditional classroom interaction to maximize sustained learning.

교수자료의 인지부하와 제시방식 및 작업기억 용량이 유아의 학습효과에 미치는 영향

박윤현 서울대학교 대학원 2021 국내박사

이 연구는 교수자료의 특성(인지부하 수준, 제시방식)이 유아의 학습효과에 미치는 영향을 살펴보고, 유아의 작업기억 발달 특성(전체용량, 양식별 용량)에 따른 영향력을 비교하여 확인함으로써, 궁극적으로 유아, 특히 작업기억 용량이 작은 유아를 위한 효과적인 교수 설계와 특정 양식의 정보를 효율적으로 처리하는 유아를 위한 효과적인 교수 설계에 대한 시사점을 제안하는 것을 목적으로 하였다. 이러한 연구 목적에 따라 다음과 같은 연구문제를 설정하였다. 【연구문제 1】 교수자료의 인지부하와 유아의 작업기억 용량에 따른 학습효과는 어떠한가? 【연구문제 2】 교수자료 제시방식과 유아의 작업기억 양식별 용량에 따른 학습효과는 어떠한가? 이 연구는 서울, 경기, 인천, 대전 지역의 유치원에 다니는 만 5세 유아 239명을 대상으로 하였다. 연구문제를 해결하기 위해, 내재적 인지부하, 외재적 인지부하 수준이 다른 6종류의 교수자료와 정보전달 방식이 다른 부가적인 2종류의 교수자료를 제작하였고, 이 자료를 각각 이용하는 총 8개의 연구 집단을 구성하였다. 유아들은 8개의 연구 집단 중 하나에 임의로 배정되었고, 각 조건에 맞는 교수자료를 보며 학습 활동에 참여하였다. 참여 후, 유아의 학습효과가 측정되었으며, 유아의 작업기억과 주의가 측정되었다. 수집된 자료는 SPSS 20 프로그램에서 평균, 표준편차, 다원변량분석, 일원변량분석, 독립표본 t-검정 등을 이용하여 분석하였다. 이 연구의 주요 결과는 다음과 같다. 첫째, 교수자료의 내재적 인지부하가 낮을 때 유아의 학습효과가 높았다. 즉, 시각자료를 전체적으로 제시하거나 부분별로 제시하는 방법보다 시각자료를 부분별로 제시하고 마지막에 한 번 더 전체적으로 제시하는 방법이 유아의 학습효과가 더 컸다. 둘째, 교수자료에 외재적 인지부하가 부가될 경우, 유아의 학습효과가 더 낮았다. 학습 내용과 무관하고 불필요하게 주의를 끄는 요인들은 유아의 학습에 부정적인 영향을 미친다. 셋째, 유아의 작업기억 용량이 큰 집단이 작업기억 용량이 작은 집단보다 학습효과가 더 높았다. 넷째, 다양한 교수안 조건에서 유아의 학습효과는 유아의 작업기억 용량에 따라 달라진다. 방해자극이 없는 부분별+전체 제시 조건에서 작업기억 용량이 큰 유아들의 학습효과가 뚜렷하게 높았고, 방해자극이 있는 전체/부분별 제시 조건에서 작업기억 용량이 작은 유아들의 학습효과가 뚜렷하게 낮았다. 다섯째, 교수자료의 제시방식에 따라 유아의 학습효과가 달랐다. 유아에게 청각, 시각정보를 동시에 제시하는 경우가 이것들을 하나씩 순차적으로 제시하는 경우보다 유아의 학습효과가 높았다. 청각, 시각정보의 제시순서는 유아의 학습효과에 영향을 미치지 않았다. 여섯째, 청각 작업기억 용량이 큰 집단이 작은 집단보다 학습효과가 높았고, 시각 작업기억 용량이 큰 집단이 작은 집단보다 학습효과가 높았다. 일곱째, 청각 작업기억 용량이 큰 유아에게는 청각정보를 시각정보보다 먼저 제시하고, 시각 작업기억 용량이 큰 유아에게는 시각정보를 청각정보보다 먼저 제시하는 것이 유아의 학습효과가 높았다. 이 연구는 유아를 대상으로 한 교수-학습 환경에서 교수자료에 부여되는 인지부하 및 정보제시 방식의 중요성을 밝히고, 유아의 작업기억 특성(전체용량, 양식별 용량)에 따라 더 효율적인 교수방법을 밝혀 교육 실제에의 적용 가능성을 제시했다는 점에서 의의가 있다. The present study examined the effects of different characteristics of teaching materials (cognitive load and presentation method) and young children’s working memory characteristics on their learning effectiveness to ultimately propose practical pedagogical strategies for children with low working memory capacity. Participants in this study included 239 five-year-old children enrolled in kindergartens across Seoul, Gyeonggi, Incheon, and Daejeon provinces. To solve the research questions, six types of teaching materials with different intrinsic and extraneous cognitive load levels and two additional types of teaching materials with different presentation methods of information were used. A total of eight experimental groups were formed with each group assigned to different teaching materials. Participants were randomly assigned to one of the eight groups, where they participated in the learning activities accordingly. Young children's learning effectiveness was measured after the activities; children’s working memory and attention were also measured. Collected data were analyzed using SPSS 20 to conduct descriptive statistics, multiple analysis of variance, one-way ANOVA, and independent t-test. The major results were as follows. 1. The learning effectiveness of children was higher when the internal cognitive load of teaching materials was lower. In other words, it was more effective for children’s learning to first present visual materials in parts and then as a whole once more, rather than showing them as a whole or in parts. 2. The learning effectiveness of children was lower when external cognitive load was added to teaching materials. Factors not related to the teaching subject or distracting children unnecessarily had a negative effect on children's learning. 3. The group of children with a larger working memory capacity showed higher learning effectiveness than its counterpart group. 4. Under various teaching conditions, the learning effectiveness of children depended on their working memory capacity. When presented with teaching materials in parts and then as a whole without distracting elements, the learning effectiveness of children with a larger working memory capacity was significantly higher. Meanwhile, the learning effectiveness of those with a smaller working memory capacity was remarkably lower, under the condition of presenting teaching materials as a whole or in parts with distracting elements. 5. The learning effectiveness of children differed according to how the teaching materials were presented. Presenting auditory and visual information to children at the same time resulted in a higher learning effectiveness than providing it to each of them one after the other. The order in which the auditory and visual information was shown did not affect the learning effectiveness. 6. The group with a larger auditory working memory capacity had a higher learning effectiveness than the other group; the group with a larger visual working memory capacity showed a higher learning effectiveness than its counterpart. 7. The learning effectiveness was higher for children with a larger auditory working memory capacity when presented with auditory information before the visual one, and for those with a larger visual working memory capacity when presented with visual information before the auditory one. This study is significant in identifying the importance of the cognitive load of teaching materials and the methods of presenting them in a teaching-learning environment for young children, and investigating effective teaching methods according to the characteristics of working memory in young children (total capacity and capacity by type) so as to propose the applicability in the field.

스마트 병원의 VNIS 최적화 디자인에 관한 연구

곡예화 전북대학교 대학원 2024 국내박사

본 연구는 스마트 병원 VNIS의 디자인에서 중요한 문제들을 다루고 있다. 배경 부분은 현대 의료 서비스가 점점 복잡해지고 환자들의 개성화에 대한 수요가 증가하고 있으며, 특히 중산층의 스마트 의료에 대한 수요가 현저하게 변하고 있다고 지적하였다. VNIS 디자인의 부족에 대해, 본 연구는 기존 시스템의 인터페이스가 우호적이지 않고 인터렉션 체험이 불편한 등의 문제가 환자의 사용 체험과 만족도에 심각한 영향을 미치고 있다는 것을 발견하였다. 이를 위해 본 연구는 구조 방정식 모델(SEM) 을 이론적 틀로 사용하여 시스템 품질, 미학적 품질 및 작업 효율성이 사용자의 지각, 분석 및 피드백에 미치는 영향 메커니즘을 탐구하고자 한다. 본 연구는 시스템의 전체 성능과 사용자 체험을 향상시키고 미래 스마트 병원 VNIS의 디자인과 개선에 대한 지침을 제공하는 종합적인 스마트 병원 VNIS 최적화 디자인 방안을 제시하기 위한 것이다. 이 연구는 인지 부하 이론, 인지 적응성 이론 및 정보 처리 이론에 기초하여 스마트 병원 VNIS 디자인에서의 정보 지각, 정보분석과 피드백 간의 상관성을 탐구하고 3단계 디자인 이론 모델을 구축하고 연구 가설을 제시하였다. 연구 대상은 20-45세의 중국 중산층으로, "시스템 품질, 미학적 품질, 작업 효율성, 인지 부하, 인지 적응성 및 사용자 만족도"에 대한 관련성 연구를 통해 핵심 디자인 요소를 제시하였다. 실증적 분석을 통해 시스템 품질, 미학적 품질, 작업 효율성이 사용자의 지각, 분석 및 피드백에 미치는 중요한 영향을 검증하였다. 실증 연구 1은 스마트 병원 VNIS 시스템 디자인에서의 정보 지각을 탐구하고 이론 연구와 설문조사를 진행하였으며 데이터 분석을 통해 정보 지각 단계의 핵심 디자인 요소를 확인하였다. 시스템 품질은 응답 속도, 시스템 안정성, 인터페이스 친화성 및 사용 편의성에 중점을 두어야 한다. 색상 선택 및 조합, 글꼴 조각 디자인, 그래픽 아이콘 활용 및 애니메이션 효과를 최적화하여 미학적 품질을 향상시킬 수 있다. 작업 목표의 수량화 가능성, 피드백 메커니즘, 내비게이션 설계, 정보 아키텍처, 작업 복잡성에 적응적인 디자인 및 검색 기능을 최적화하면 사용자의 작업 부하를 향상시킬 수 있다. 실증 연구 2는 정보 분석 단계의 디자인 요소를 중심으로 전개되었는데, 먼저 이론적 연구를 진행하여 설문조사를 통해 사용자의 요구와 기대를 수집하였다. 데이터 분석 결과에 따르면 VNIS를 최적화하기 위해서는 인터렉션 방식 간소화, 정보 명확한 표현, 작업 안내, 액세스 가능성 및 장애물 없는 설계, 음성 어시스턴트와 자연 언어 처리 기술 도입 등의 방면에서 인지 부하를 줄여야 한다. 또한, 지능적인 추천, 작업 유도 기능을 제공해야 하며, 사용자 행동 연구를 통해 시스템 디자인을 끊임없이 최적화하고, 사용자의 인지 적응성을 증강하며, 전체적인 사용 체험과 만족도를 향상시켜야 한다. 실증 연구 3은 정보 피드백 단계의 디자인 요소를 탐구하고, 사용자 만족도를 관측 변수로 하여 이론 연구, 설문 설계, 조사 및 데이터 분석을 통해 디자인 건의를 제출하였다. 다언어 지원과 문화 적응을 제공하여 서로 다른 언어와 문화 배경의 사용자 수요를 만족시켜야 한다. 피드백 도움말 기능을 설정하여 사용자의 질문에 즉시 답해야 한다. 프라이버시 보호 조치를 강화하여 사용자 정보 안전을 확보해야 한다. 사용자 참여 및 상호 작용 메커니즘을 통해 사용자와 시스템 간의 상호 작용 경험을 향상시켜야 한다. 정보의 추적 가능성을 실현하여 사용자가 작업 기록을 쉽게 볼 수 있어야 한다. 시스템의 투명성과 해석성을 높이고, 사용자가 시스템 운영과 피드백을 이해하도록 보장함으로써 사용자의 만족도를 효과적으로 높여야 한다. 실증 연구 4는 Amos Bootstrap 매개 효과 검증을 통해 시스템 품질, 미학적 품질 및 작업 효율성이 인지 부하, 인지 적응성 및 사용자 만족도에 대한 매개 역할을 더욱 검증하였다. 정보 가공 3단계 디자인 이론에 기초하여 스마트 병원 VNIS 시스템 디자인 작업을 지도하여 VNIS 디자인 효율성과 사용자 만족도를 효과적으로 향상시킨다. 중산층 환자에 대한 개성화 치료 일정 계획, 대화식 치료 지침, 지능형 진료 안내 및 알림 서비스 등 디자인 건의는 환자의 치료 체험과 만족도를 향상시킬 수 있으며, 스마트 병원 VNIS 디자인에 이론적 기초와 실천 지도를 제공하고, 의료 서비스 품질과 스마트 의료 분야의 발전에 기여한다. 本研究探讨了智慧医院视觉导航交互系统(VNIS)设计中的关键问题。背景部分指出,现代医疗服务日益复杂,患者对个性化需求不断增长,尤其是中产阶级对智慧医疗的需求变化显著。针对VNIS设计的不足,本研究发现现有系统界面不友好、交互体验不便捷等问题,严重影响了患者的使用体验和满意度。为此,本研究采用结构方程模型(SEM)作为理论框架,探讨系统质量、美学品质和任务效能对用户感知、分析和反馈的影响机制。 研究旨在提出一个综合的智慧医院VNIS优化设计方案,提高系统的整体性能和用户体验,为未来智能医院VNIS的设计和改进提供指导。本文基于认知负荷理论、认知适应性理论和信息处理理论,探讨智慧医院VNIS设计中的信息感知、信息分析和反馈之间的相关性,构建了三层次设计理论模型并提出研究假设。研究对象为20-45岁的中国中产阶级人群,通过对“系统质量、美学品质、任务效能、认知负荷、认知适应性及用户满意度”的相关性研究,提出了关键设计要素。通过实证分析,验证了系统质量、美学品质和任务效能对用户感知、分析和反馈的重要影响。 实证一探讨了智慧医院VNIS系统设计中的信息感知,进行了理论研究和问卷调查,通过数据分析确认了信息感知阶段的关键设计要素。系统质量设计应重点关注响应速度、系统稳定性、界面友好性和易用性;通过优化色彩选择与搭配、字体排版设计、图形图标运用以及动画效果,可以提升美学品质。优化任务目标的可量化、反馈机制、导航设计、信息架构、任务复杂性的适应性设计和搜索功能可以改善用户的任务负荷。 实证二围绕信息分析阶段的设计要素展开,首先进行了理论研究,通过问卷调查收集用户需求和期望。数据分析结果表明,为优化VNIS,应从简化交互方式、信息清晰呈现、任务导引、可访问性和无障碍设计、引入语音助手和自然语言处理技术等方面降低认知负荷。此外,应提供智能推荐、任务引导功能,并通过用户行为研究不断优化系统设计,增强用户的认知适应性,提升整体使用体验和满意度。 实证三探讨信息反馈阶段的设计要素,以用户满意度为观测变量,通过理论研究、问卷设计、调查及数据分析,提出了设计建议:提供多语言支持与文化适应,满足不同语言和文化背景用户需求;设置反馈帮助功能,及时解答用户疑问;加强隐私保护措施,确保用户信息安全;通过用户参与和互动机制,增强用户与系统间的互动体验;实现信息的可追溯性,方便用户查看操作记录;提升系统的透明度与解释性,确保用户理解系统操作和反馈,从而有效提升用户满意度。 实证四通过AmosBootstrap中介效应检验,进一步验证了系统质量、美学品质和任务效能对认知负荷、认知适应性和用户满意度的中介作用。 基于信息加工三阶段设计理论,指导智慧医院VNIS系统设计工作,有效提升VNIS设计效率和用户满意度。针对中产阶级患者的个性化治疗行程规划、交互式治疗指南、智能导诊和提醒服务等设计建议,能够提升患者的治疗体验和满意度,为智慧医院VNIS设计提供理论基础和实践指导,对提升医疗服务质量和智慧医疗领域的发展做出了贡献。 This study explores the key issues in the design of the Visual Navigation Interactive System(VNIS) in smart hospitals. The background section points out that modern medical services are increasingly complex, and patients' personalized demands are continuously growing, especially the significant changes in the demand for smart medical care among the middle class. In response to the deficiencies in the design of VNIS, this study finds that problems such as the unfriendly interface of the existing system and the inconvenience of the interactive experience seriously affect the usage experience and satisfaction of patients. Therefore, this study adopts the Structural Equation Model (SEM) as the theoretical framework to explore the influence mechanism of system quality, aesthetic quality, and task efficiency on users' perception, analysis, and feedback. The research aims to propose a comprehensive optimized design plan for the VNIS of smart hospitals to improve the overall performance and user experience of the system, and provide guidance for the design and improvement of the VNIS of future smart hospitals. Based on the cognitive load theory, cognitive adaptation theory, and information processing theory, this article explores the correlation among information perception, information analysis, and feedback in the design of the VNIS of smart hospitals, constructs a three-level design theory model and puts forward research hypotheses. The research objects are the Chinese middle-class population aged 20 to 45. Through the correlation research on "system quality, aesthetic quality, task efficiency, cognitive load, cognitive adaptation and user satisfaction", the key design elements are put forward. Through empirical analysis, the important influence of system quality, aesthetic quality and task efficiency on users' perception, analysis and feedback is verified. Empirical study one, it explores the information perception in the system design of the VNIS in smart hospitals, conducts theoretical research and questionnaire surveys, and confirms the key design elements in the information perception stage through data analysis. The system quality design should focus on the response speed, system stability, interface friendliness and ease of use; by optimizing the color selection and matching, font typesetting design, the application of graphic icons and animation effects, the aesthetic quality can be enhanced. Optimizing the quantifiability of task goals, feedback mechanisms, navigation design, information architecture, the adaptive design of task complexity and search functions can improve the users' task load. Empirical study two, it focuses on the design elements in the information analysis stage. Firstly, theoretical research is conducted, and user needs and expectations are collected through questionnaire surveys. The data analysis results show that in order to optimize the VNIS, it is necessary to reduce the cognitive load from aspects such as simplifying the interaction mode, presenting information clearly, task guidance, accessibility and barrier-free design, and introducing voice assistant and natural language processing technologies. In addition, intelligent recommendation and task guidance functions should be provided, and the system design should be continuously optimized through user behavior research to enhance the cognitive adaptation of users and improve the overall usage experience and satisfaction. Empirical study three. It explores the design elements in the information feedback stage, takes user satisfaction as the observed variable, and through theoretical research, questionnaire design, survey and data analysis, puts forward the following design suggestions: provide multilingual support and cultural adaptation to meet the needs of users with different language and cultural backgrounds; set up feedback help functions to answer users' questions in a timely manner; strengthen privacy protection measures to ensure the security of user information; enhance the interactive experience between users and the system through user participation and interaction mechanisms; realize the traceability of information to facilitate users to view operation records; improve the transparency and interpretability of the system to ensure that users understand the system operation and feedback, so as to effectively improve user satisfaction. Empirical study four. Through the Amos Bootstrap mediating effect test, it further verifies the mediating role of system quality, aesthetic quality and task effectiveness on cognitive load, cognitive adaptation and user satisfaction. Based on the three-stage design theory of information processing, it guides the design work of the Visual Navigation Interactive System (VNIS) in smart hospitals, and effectively improves the VNIS design efficiency and user satisfaction. The design suggestions such as personalized treatment itinerary planning, interactive treatment guide, intelligent guidance diagnosis and reminder services for middle-class patients can improve the treatment experience and satisfaction of patients, providing a theoretical basis and practical guidance for the design of the VNIS in smart hospitals, and making contributions to the improvement of the quality of medical services and the development of the field of smart medical care.

Working memory training can reduce the working memory load effect

김희정 Graduate School, Yonsei University 2006 국내석사

Cognitive control has been reported to be affected by working memory capacity and concurrent working memory load. This study examined whether and how spatial working memory (SWM) capacity and SWM training influence the working memory load effect. The experiments had three sessions. In the pre-test session, individual SWM capacity and selective attention performance were measured; the former via a visuo-spatial serial recall test (VSRT), and the latter via a dual-task of a SWM task and a spatial flanker task. For the training session, those who showed low performance in the VSRT were randomly assigned into either the verbal working memory (VWM) training group or the SWM training group. The VWM training group performed a verbal change detection task and the SWM training group performed a spatial memory recognition task. In the post-test session following a three-day training, both groups performed the same tasks as those used in the pre-test session. The results of the pre-test showed that the performance of the large SWM capacity group was little interfered by distractor regardless of the amount of concurrent SWM load, whereas that of the small SWM capacity group was severely interfered. The results of the post-test showed reduced the distractor interference even when the SWM load was increased comparing to their pre-test results. These results demonstrate that SWM training can reduce the SWM load effect, which results in improved cognitive control.$$a$$a 인지적 통제는 작업 기억 용량과 작업 기억 부하에 의해 영향을 받는다고 보고되어 왔다. 본 연구는 공간적 작업 기억 용량과 공간적 작업 기억 훈련이 작업 기억 부하 효과에 어떤 영향을 미치는지 검증하였다. 본 실험은 세 과정-사전 검사 과정, 훈련 과정, 사후 검사 과정-으로 이루어져있다. 사전 검사 과정에서는 각 피험자의 공간적 작업 기억 용량과 선택적 주의 과제 수행도가 측정되었다. 공간적 작업 기억 용량은 순차적 공간 정보 회상 검사로 측정되었으며, 선택적 주의 과제 수행도는 공간적 기억 과제와 공간적 플랭커 과제가 포함된 이중 과제로 측정되었다. 훈련 과정에서는 순차적 공간 자극 회상 검사에서 낮은 수행도를 보인 참가자들을 선별하여 무선적으로 언어적 작업 기억 훈련 집단과 공간적 작업 기억 훈련집단에 할당하여 진행되었다. 언어적 작업 기억 훈련 집단은 언어적 변화 탐지 과제를, 공간적 작업 기억 훈련 집단은 공간적 기억 재인 과제를 수행했다. 삼 일간의 훈련이 끝난 후 사후 검사 과정에서 두 집단은 사전 검사 과정에서 수행했던 과제와 동일한 과제를 수행했다. 사전 검사 결과, 공간적 작업 기억 용량이 큰 집단의 경우 공간적 작업 기억 부하의 양에 관계 없이 방해 자극에 의해 간섭을 거의 받지 않았던 것에 반해, 공간적 작업 기억 용량이 작은 집단의 경우 공간적 작업 기억 부하가 높았을 때 방해 자극에 의해 큰 간섭을 받았다. 사후 검사 결과, 공간적 작업 기억 훈련을 받은 집단의 경우 사전 검사에서 보였던 방해 자극에 의한 간섭의 양이 사후 검사에서 유의미하게 줄어 들었다. 본 실험의 결과는 작업 기억 훈련이 인지적 통제 능력을 예측하는 작업 기억 부하 효과를 감소시킬 수 있음을 시사한다.$$a$$a

다중 안전표지의 인지부하 한계에 관한 연구

권용화 서울과학기술대학교 대학원 2020 국내석사

건설현장의 작업자들은 복잡한 작업 환경에서 다양한 유해·위험 작업을 동시에 수행해야하는 경우가 많아 여러 개의 안전표지를 작업 장소에 동시에 게시하여 정보를 제공하는 경우 인간의 정보처리능력의 한계로 인해 효과적으로 위험 정보를 전달하지 못하고 있다. 이에 본 연구에서는 다중 안전표지의 인지부하 한계, 그림문자(Pictogram), 경고문구(Text)와 같은 디자인 특성 별 인지부하, 연령과 경력이 인지부하에 미치는 영향, 시각 주의 특성을 연구하기 위해 건설현장의 작업자 513명을 대상으로 인지 실험을 실시하였으며, 본 연구를 통해 얻어진 핵심 결과를 요약하면 다음과 같다. 다중 안전표지의 인지부하 실험 결과 피험자의 평균 회상개수는 3.32개이며 90%이상이 2~6개를 회상하였고 최대 8개를 초과하지 못하였다. 연령이 증가하며 회상개수가 감소하였고 경력의 차이는 유의미한 영향을 미치지 못했다. 다중 안전표지의 개수가 6개를 초과한 경우 픽토그램(Pictogram)보다 경고문구(Text)가 더 많은 개수를 회상하였고 경고문구와 픽토그램을 동시에 게시하였을 경우 주의분리 효과는 발생하지 않았다. 다중 안전표지의 시각 주의 특성은 첫 번째 행의 첫 번째 표지부터 왼쪽에서 오른쪽으로 순차적으로 회상률이 감소하였으며, 색상보다는 배치 순서가 선택적 주의에 영향을 미치는 것을 확인하였다. 다중 안전표지의 효과적인 정보 전달을 위해서는 산업안전보건법에서 규정한 40종 외의 픽토그램은 디자인 변경 및 통합을 통해 개수를 줄이거나 경고문구로 제공하거나 중요한 정보부터 순차적으로 배치하는 전략이 정보 전달에 효과적이다. When construction workers perform various hazardous and noxious tasks simultaneously in complex work environments, they cannot recognize the given risk information effectively due to the limit of human information processing capacity. This study investigates cognitive load limits of multiple safety signs, cognitive load depending on design characteristics such as Pictogram and Text, the effect of age and experience on cognitive load, and characteristics of visual attention. 513 workers at construction sites conduct a cognitive experiment. The summary of key findings was as follows : a) An experiment on cognitive load of multiple safety signs shows that the subjects recall 3.32 signs on average. More than 90% of them recall 2 to 6, and none of them exceed 8. b) The number of recalls decreases as age increases, the experience does not have meaningful effect. c) When the number of multiple safety signs is more than 6, workers recalls more Text than Pictogram. In case of showing them Text and Pictogram at the same time, there is no split-attention effect. d) With regard to characteristics of visual attention to multiple safety signs, the rate of recall decreases from the leftmost sign in the first row to the rightmost one sequentially. It is found that the order of arrangement rather than color had an selective attention effect.