웹 기반 문제해결학습에서 스캐폴딩 유형과 메타인지 수준이 실재감, 문제해결수행 및 성취도에 미치는 영향

국문 초록 (Abstract)

지식정보사회에서의 핵심 능력 중 하나는 다양한 문제에 대해 비판적인 사고를 기반으로 문제를 해결할 수 있는 문제해결력이다. 문제해결력은 최상위의 지적능력으로, 의도적 교육에 의해 길러질 수 있다(조연순, 2001a; 2001b). 이러한 의도적 교육 중 하나인 문제해결학습은 학습자들이 스스로 문제를 파악하고, 해결책을 탐색하며, 최선의 해결책을 고안해 나가는 문제해결 과정을 거치는 동안 비판적 사고력과 논리적 사고력 등을 발달시켜 고차원적인 문제해결력을 향상시키도록 도와준다(박수현, 권성호, 2004; Duffield, 1991).
문제해결학습이란 학습자가 주어진 문제를 해결하는 과정에서 교사의 지시나 강의를 최소화하고 학습자의 사고를 중심으로 과제 발표와 토의를 통하여 학습자 스스로의 개념이나 해결책을 구성하게 하는 학습으로(Savery & Duffy, 1995), 학습자 중심 교수-학습방법이며, 자기주도적 학습능력과 협동학습 능력을 요구한다(Duch, Groh, & Allen, 2001). 이러한 문제해결학습이 웹을 활용해 제공되면 문제해결에 필요한 다양한 자료와 정보를 공유·교환할 수 있고, 상호작용적 의사소통을 촉진하여 동료 학습자 및 전문가와 상호작용할 수 있으며, 학습자 상호간에 개념, 정보를 공유하는 것을 통해 협동학습 및 새로운 지식 구성을 할 수 있는 환경이 된다(강인애, 이민수, 김종화, 이인수, 1999).
웹 기반 비구조적 문제해결학습에서 제시되는 문제의 특성으로 인해 학습자들이 문제를 해결하기 위해서는 배경지식으로 활용하게 되는 영역적, 구조적 지식 뿐 아니라 계획을 세우고, 어떤 영역 지식을 어디에, 어떻게 활용할 것인가에 대한 메타인지적 지식이 필요한데(Belland, Glazewski, & Richardson, 2008), 학습자가 영역-특수 지식이나 메타인지적 지식이 부족한 경우 어려움을 겪게 된다(송해덕, 신서경, 2010). 또한, 최욱(1999)에 의하면 많은 학습내용과 다양한 활동이 학습자에게 한꺼번에 제시되어 학습자가 방향성을 상실하기도 하고, 교수자와 학습자가 물리적으로 떨어져 있어 학습내용과 활동에 대한 적절한 안내와 지도가 결여되기도 한다. 이런 경우, 학습자 혼자 자기주도적으로 학습하기 어려운 환경이 될 수 있으며, 선수지식이나 자기주도학습 능력이 부족한 학습자의 경우 학습에 대한 능동적, 자율적인 참여에 어려움을 겪기도 한다(이철희, 조미헌, 2005).
이러한 학습자의 어려움을 감소시키기 위한 지원전략으로 많이 제시되고 있는 것이 스캐폴딩이다(전희정, 2007; Bulu & Pederson, 2010; Ge & Land, 2003). 스캐폴딩은 본래 학습자들이 혼자서 스스로 성취하기 힘든 것을 성취 가능하도록 해주는 전문가의 도움이다(Wood, Bruner, & Ross, 1976). 그러나, 웹 기반 학습이 도입되면서 학습자들을 도와주는 다양한 도구, 전략, 안내, 자원 등으로 그 의미가 좀 더 다양하게 확장되었다(Hannafin, Land, & Oliver, 1999).
스캐폴딩의 수업에 대한 효과와 관련된 연구들은 초기에는 스캐폴딩 자체의 효과에 초점을 맞추었으나(Brown & Palincsar, 1987), 최근에는 다양한 유형의 스캐폴딩의 비교 우위 효과에 대한 연구(Ge & Land, 2003), 학습자 특성과의 상호작용 효과를 탐색한 연구(전희정, 2007)를 시도하고 있다. 또한, 스캐폴딩 연구의 종속변인도 학업성취도, 문제해결력, 학습태도 등에서 학습참여도(양영선, 허희옥, 김영수, 2014), 실재감(Gasević, Adesope, Joksimović, & Kovanović, 2015)으로 그 범위가 확대되는 추세이다.
특히, 학습자가 학습이 진행되는 과정에서 존재하고 있다는 인식을 의미하는 실재감의 경우 웹 기반 학습에서 의미 있는 학습을 위해 그 중요성이 확대되고 있으며, 인지적 실재감, 사회적 실재감, 교수실재감이 있다. (Garrison, Anderson, & Archer, 2003). 선행연구에 의하면, 인지적 실재감의 수준은 문제해결과정에서 스스로 비판적 성찰, 담화를 통한 문제의 해결책 탐색을 통해 향상되며(Garrison & Arbaugh, 2007), 메타인지와 관련된 스캐폴딩을 통해서도 증가한다(Gasević et al., 2015).
한편, 본 연구의 학습 환경인 비구조적 문제해결학습과 관련하여 고려되어야 할 것 중 하나가 평가이다. 최정임(1999)은 웹 기반 문제해결학습에서의 평가는 학습 과정과 학습 결과 두 측면을 모두 평가해야 한다고 했으며, Jonassen(2004)은 문제해결기술에 대한 적절한 평가 형태로 문제해결수행 평가, 문제해결에 요구되는 요소와 인지적 기술에 대해 평가하는 구성요소 기술(component skills) 평가, 논증과 정당화 평가 3가지를 제시하면서, 이것들은 개별적으로 사용되는 것이 아니라 함께 조화를 이루어 모두 사용되어야 한다고 했다.
스캐폴딩과 관련된 선행연구들은 대부분 스캐폴딩이 학습에 대해 긍정적인 영향을 미친다고 보고하고 있다. 그러나, 스캐폴딩의 비교 우위에 대한 연구에서는 일관되지 못한 결과를 제시하고 있으며(김주연, 이태구, 임규연, 2014; Simons & Klein, 2007), 주어진 학습 환경 및 스캐폴딩과 상호작용하는 학습자 특성을 고려한 연구도 많지 않다.
또한, 지금까지 수행된 실재감 관련된 연구들은 주로 인지적 실재감이 학습효과 및 성취에 미치는 영향, 인지적 실재감 향상 방법에만 초점을 맞추고 있고, 웹 기반 학습 환경에서 학습자를 지원하는 대표적인 전략인 스캐폴딩이나 학습자 특성 중 하나인 메타인지와의 관련성에 기반한 실재감 촉진 전략에 대한 연구는 거의 없는 실정이다. 따라서, 실재감의 하위 변인을 종합적으로 촉진하는데 필요한 지원전략으로서 스캐폴딩의 효과, 실재감의 하위 변인에 대한 다양한 스캐폴딩 유형의 비교 우위 효과 및 학습자의 메타인지 수준과의 관련성을 살펴볼 필요가 있다.
그리고, 문제해결학습에서의 평가가 연구자들마다 상이하여(Ge, 2001; Cho, 2001; Kuo, Chen, and Hwang, 2014) 대부분의 경우 최종 산출물만을 대상으로 하거나, 문제해결과정에서 학습자들이 보인 행동을 개별 보고서나 관찰을 통해 평가하고 있다. 그러나, 문제해결에서의 평가는 학습 과정과 학습 결과 모두와 관련되어야 하므로(최정임, 1999; Jonassen, 2004; Lee, 1978) 이 두 측면을 고려하여 문제해결에서의 평가가 이루어져야 한다.
또한, 웹 기반 문제해결학습에서 학습자들이 직면한 어려움을 어떻게, 얼마나 효과적으로 감소시켰느냐에 따라 학습의 최종 결과가 달라질 수 있다. 즉, 학습자 지원전략으로 학습자에게 제시되는 스캐폴딩과 학습 결과인 문제해결수행 및 성취도는 밀접한 관련이 있다. 이러한 이유로 스캐폴딩의 특정 유형이 문제해결과정의 측면과 문제해결결과의 측면에서 문제해결수행 및 성취도에 어떤 영향을 미쳤는지 확인할 필요가 있다.
따라서, 본 연구에서는 웹 기반 문제해결학습에서 스캐폴딩과의 상호작용이 기대되며 웹 기반 문제해결학습에 영향을 주는 학습자 특성인 메타인지 수준에 따라 지원적 스캐폴딩과 성찰적 스캐폴딩을 제시하여 스캐폴딩의 유형과 메타인지 수준이 실재감, 문제해결수행 및 성취도에 어떤 영향을 미치는지 규명해 보고자 하였다.
이와 같은 연구 목적을 반영하여 본 연구에서 살펴보고자 했던 구체적인 연구문제는 다음과 같다.
연구 문제 1. 웹 기반 비구조적 문제해결학습에서 스캐폴딩 유형과 메타인지 수준이 실재감에 영향을 미치는가?
1-1) 스캐폴딩 유형(지원적, 성찰적)에 따라 실재감(인지적, 사회적, 교수)에 차이가 있는가?
1-2) 스캐폴딩 유형(지원적, 성찰적)과 메타인지 수준(상, 하)의 상호작용 효과가 실재감(인지적, 사회적, 교수)에 있어 존재하는가?
연구문제 2. 웹 기반 비구조적 문제해결학습에서 스캐폴딩 유형과 메타인지 수준이 문제해결수행에 영향을 미치는가?
2-1) 스캐폴딩 유형(지원적, 성찰적)에 따라 문제해결수행(문제표상, 해결책 탐색, 논증 및 정당화를 통한 해결책 선정, 점검 및 평가, 최종 해결책 산출)에 차이가 있는가?
2-2) 스캐폴딩 유형(지원적, 성찰적)과 메타인지 수준(상, 하)의 상호작용 효과가 문제해결수행(문제표상, 해결책 탐색, 논증 및 정당화를 통한 해결책 선정, 점검 및 평가, 최종 해결책 산출)에 있어 존재하는가?
연구 문제 3. 웹 기반 비구조적 문제해결학습에서 스캐폴딩 유형과 메타인지 수준이 성취도에 영향을 미치는가?
3-1) 스캐폴딩 유형(지원적, 성찰적)에 따라 성취도에 차이가 있는가?
3-2) 스캐폴딩 유형(지원적, 성찰적)과 메타인지 수준(상, 하)의 상호작용 효과가 성취도에 있어 존재하는가?
이러한 연구문제를 검증하기 위해 본 연구에서는 독립변인으로 스캐폴딩 유형과 메타인지 수준을 선정하였으며, 종속변인으로는 실재감과 문제해결수행, 성취도를 선정한 뒤 실험을 진행하였다. 스캐폴딩 유형은 Cagiltay(2006)가 종합한 온라인 환경에서 사용할 수 있는 스캐폴딩 유형 중 비구조적 문제를 해결하기 위해 필요한 영역-특수 지식을 지원할 수 있는 지원적 스캐폴딩과 비구조적 문제를 해결하기 위해 필요한 메타인지적 지식을 지원할 수 있는 성찰적 스캐폴딩으로 제시하였다. 이는 지원적 스캐폴딩이 학습이나 과제를 할 때 학습자가 고려할 것, 개념 간 연결을 할 수 있도록 학습자를 안내하면서 영역적 지식, 정보, 힌트, 조언 등을 제공하는 반면, 성찰적 스캐폴딩은 학습자들에게 메타인지적 질문을 하고, 학습자가 성찰적 과정을 표현하도록 하여 성찰 행위를 명료하게 해주기 때문이다. 본 연구에서 지원적 스캐폴딩은 설명, 개념적 질문, 도식, 참고자료, 템플릿의 형태로 제공하였고, 성찰적 스캐폴딩은 탐색적 질문, 힌트, 전문가 모델, 문제해결과정 맵의 형태로 제공하였다.
종속변인인 실재감은 Garrison, Anderson과 Archer(1999)가 제시한 것처럼 인지적 실재감, 사회적 실재감, 교수실재감으로 구성되는 것으로 보았다. 문제해결수행은 문제해결과정에서 학습자가 보여준 행동과 논증 및 정당화에 대한 개별 보고서 점수와 문제해결의 마지막 단계에서 팀별 공동 최종 해결책 점수의 합으로 측정하였다. 성취도는 문제해결학습의 평가 중 문제해결에 요구되는 요소와 인지기술에 대한 평가를 하는 구성요소 기술(component skills) 평가를 의미하는 것으로 인지적 영역만을 대상으로 하였으며, 교원임용고사 기출 문항 중 Bloom의 지적 영역의 교육목표 분류의 지식과 적용력에 해당하는 것을 추출하여 측정하였다.
선행연구를 통해 선정된 변인들 가운데 스캐폴딩 유형과 메타인지 수준이 실재감, 문제해결수행 및 성취도에 미치는 영향을 알아보기 위하여 다변량분산분석(MANOVA) 및 공분산분석(ANCOVA)을 하였으며, 연구 결과는 다음과 같다.
첫째, 스캐폴딩 유형에 따라 실재감에 차이가 있었다. 즉, 인지적 실재감과 사회적 실재감은 성찰적 스캐폴딩을 제공한 집단이, 교수실재감은 지원적 스캐폴딩을 제공한 집단이 더 높았다. 또한, 교수실재감에서 스캐폴딩 유형과 메타인지 수준의 상호작용 효과가 확인되었다.
둘째, 스캐폴딩 유형에 따라 문제해결수행에 차이가 있었다. 즉, 성찰적 스캐폴딩을 제공한 집단이 지원적 스캐폴딩을 제공한 집단보다 문제표상과 점검 및 평가에서 더 높은 수행을 보였다. 그러나, 문제해결수행에 있어 스캐폴딩 유형과 메타인지 수준의 상호작용 효과는 확인되지 않았다.
셋째, 스캐폴딩 유형에 따라 성취도에 차이가 있었다. 즉, 성찰적 스캐폴딩을 제공한 집단이 지원적 스캐폴딩을 제공한 집단보다 성취도가 높았다. 또한, 성취도에 있어 스캐폴딩 유형과 메타인지 수준의 상호작용 효과가 확인되었다.
이상의 연구 결과를 토대로 다음과 같은 결론 및 시사점을 도출할 수 있다.
첫째, 웹 기반 비구조적 문제해결학습에서 인지적 실재감과 사회적 실재감을 촉진하기 위해서는 성찰적 스캐폴딩을 제공하는 것이 좋으며, 교수실재감을 촉진하기 위해서는 지원적 스캐폴딩을 제공하는 것이 도움이 된다. 또한, 문제해결, 스캐폴딩과 관련이 있는 학습자 특성인 메타인지 수준을 고려할 때, 교수실재감을 더 효과적으로 촉진시키기 위해서 메타인지 수준이 낮은 학습자에게는 지원적 스캐폴딩을 제공하고, 메타인지 수준이 높은 학습자에게는 성찰적 스캐폴딩을 제공하는 것이 도움이 된다.
둘째, 웹 기반 비구조적 문제해결학습에서 문제해결수행을 높이기 위해서는 성찰적 스캐폴딩을 제공하는 것이 좋다. 성찰적 스캐폴딩은 지원적 스캐폴딩보다 문제해결수행의 하위요소 중 문제표상, 점검 및 평가에서 학습자 수행을 더 효과적으로 촉진하였다. 그러나, 문제해결수행에 대한 스캐폴딩 유형과 메타인지 수준의 상호작용 효과는 확인되지 않았다. 이는 본 실험에 대한 참여가 필수가 아닌 학습자 선택이었으며, 다양한 전공과 학년으로 구성된 팀 학습, 문제해결수행에 대한 새로운 측정방법 때문일 수 있다.
셋째, 웹 기반 문제해결학습에서 보다 높은 성취를 위해서는 메타인지 수준에 상관없이 지원적 스캐폴딩보다 성찰적 스캐폴딩을 제공하는 것이 더 도움이 된다. 특히, 메타인지 상인 집단은 메타인지 하인 집단에 비해 지원적 스캐폴딩을 제공했을 때의 성취도와 성찰적 스캐폴딩을 제공했을 때의 성취도의 차이가 훨씬 컸다. 따라서, 스캐폴딩 유형만을 고려할 때는 메타인지 수준에 상관없이 성찰적 스캐폴딩을 제공하는 것이 좋으며, 메타인지 상인 집단의 경우 성찰적 스캐폴딩을 제공하는 것이 성취에 더욱 큰 영향을 미친다.
이상의 연구결과를 바탕으로 후속 연구를 위한 제언을 서술하면 다음과 같다.
첫째, 공동 목표달성, 문제접근 및 해결을 위해 토론과 같은 집단 활동과정을 특징으로 하는 협력적 문제해결학습은 개별적 문제해결학습과는 다른 특징을 보인다. 따라서 향후에는 웹 기반 협력적 문제해결학습에서 실재감 및 문제해결수행을 향상시킬 수 있는 스캐폴딩의 유형이 어떤 것인지에 대한 연구가 필요할 것이다.
둘째, 최근 들어 메타인지의 구인이 인지에 대한 지식, 인지에 대한 점검, 인지에 대한 조절로 논의되고 있고, 그 중 인지에 대한 조절은 자기 조절과 공유된 조절을 포함하고 있다. 따라서, 향후 연구에서는 새롭게 논의되고 있는 메타인지의 구인을 반영하여 협력적 학습에서 중요시되고 있는 공유된 조절을 촉진할 수 있는 스캐폴딩 유형 및 그 효과에 대한 연구가 진행되어야 할 것이다.
셋째, 문제해결이 과정과 산출물이라는 두 부분으로 구성되고, 문제해결학습에서 학습자의 수행은 과정과 산출물 모두와 관련되어야 한다는(Elliott, 1994; Lee, 1978; Jonassen, 2004) 것을 고려할 때, 앞으로는 문제해결수행을 과정과 산출물의 두 측면에서 모두 평가하고, 이러한 문제해결수행을 촉진시켜줄 수 있는 지원전략이 어떤 것이 있는지, 지원전략들 사이의 비교 우위 효과는 어떠한지 확인할 필요가 있다.
넷째, 스캐폴딩의 본래 속성 중 하나는 학습자에게 처음 제시된 이후 학습자가 능력을 갖추게 됨에 따라 서서히 제거되는 것이다. 따라서, 향후 연구에서는 스캐폴딩의 본래 속성을 반영한 환경에서의 연구도 진행되어야 할 것이다.
다섯째, 웹 기반 학습 환경에서 제시되는 스캐폴딩은 많은 경우 설계자가 학습자의 어려움을 미리 예상하고 설계하여 제시하는 고정적 스캐폴딩의 형태이다. 그러나, 설계자가 미리 모든 학습자의 어려움을 예측하는 것은 어려우므로 향후 연구에서는 학습자의 반응에 따라 적응적으로 제시될 수 있는 스캐폴딩을 개발하고, 그 효과를 알아보는 연구도 필요할 것이다.
여섯째, 웹 기반 학습 환경은 학습자중심 학습 환경이며 자기주도적 학습능력과 협동학습 능력이 요구된다. 따라서, 향후 연구에서는 자기주도적 학습능력과 협동학습 능력을 촉진할 수 있는 방안에 대한 연구가 필요할 것이다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

One of core abilities in the society of knowledge and information is problem solving ability, which is the ability to solve various problems based on higher and critical thinking. Problem solving ability is the highest intellectual capacity and can be developed through intentional education(Cho, 2001a; 2001b). One of intentional education is problem solving learning. It is helpful for students to improve their problem solving ability by developing critical thinking during problem solving process which consists of identifying the problem, searching solutions and selecting the best solution on their own(Park & Kwon, 2004; Duffield, 1991).
Problem solving learning minimizes the teacher’s directions and instructions and forms the student’s concepts or solutions by presenting tasks and discussions based on the learner’s thinking(Savery & Duffy, 1995). Problme solving learning is learner-centered learning and it requires self-directed learning ability and collaborative learning ability(Duch, Groh, & Allen, 2001). When the problem solving learning is presented through the web, problem solvers can share and exchange various data and information required for problem solving, communicate with co-learners and experts, and construct collaborative learning and new knowledge by sharing concepts and information mutually(Kang, Lee, Kim, & Lee, 1999).
Given the characteristics of the problems presented in web-based ill-structured problem solving learning, learners are required to have not only domain and structural knowledge as background knowledge for problem solving, but also metacognitive knowledge for planning and knowing which domain knowledge to use and how (Belland, Glazewski, & Richardson, 2008), and if learners are lacking in the domain-specific knowledge or metacognitive knowledge, they have difficulty in solving problems(Song & Shin, 2010). Choi(1999) reported that learners may lose their way in web-based ill-structural problem solving learning because a large volume of learning contents and various learning activities are presented all once, and are unable to receive proper guidance about learning contents and learning activities because of the physical distance between instructors and learners. If learners are lacking in prior knowledge or self-directed learning ability, they have difficulty in participating in learning actively and voluntarily(Lee & Cho, 2005).
One of the supportive strategies for decreasing these difficulties is scaffolding(Jeon, 2007; Bulu & Pederson, 2010; Ge & Land, 2003). Scaffolding is the support that the expert gives to help the learner achieve things that they have trouble in achieving alone(Wood, Bruner, & Ross, 1976). Recently with the introduction of web-based learning, the meaning of scaffolding has expanded to include various instruments, strategies, guides and sources to help learners(Brush & Saye, 2001; Hannafin, Land, & Oliver, 1999).
In the first stage, the research concerned with the effects of scaffolding on learning focused on the effects of scaffolding itself(Brown & Palincsar, 1987). But recently the research on the comparative advantage of various scaffolding types(Ge &Land, 2003) and research on interaction effects between scaffolding types and learner’s characteristics(Jeon, 2007) were conducted, and the scope of dependent valuables on scaffolding research are expanding from achievement, problem solving ability and learning attitude to learning participation(Yang, Heo, & Kim, 2014), presence(Gasević, Adesope, Joksimović, & Kovanović, 2015).
Presence, which refers to the feeling that learners are in the learning process, is considered an important variable in web-based learning. Presence consists of cognitive presence, social presence, and teaching presence(Garrison, Anderson, & Archer, 2003). Cognitive presence is increased through exploring solutions with a critical reflection on oneself in the problem solving process(Garrison & Arbaugh, 2007), as well as scaffolding associated with meticognition(Gasević et al., 2015).
Meanwhile, one of considerations in an ill-structured problem solving environment is evaluation. Choi(1999) said that the evaluation in web-based problem solving learning should include both the learning process and learning outcomes. Jonassen(2004) presented three proper forms of assessing of problem solving skills, which are assessing students’ problem solving performance, assessing the component and cognitive skills required to solve problems, and assessing students’ ability to construct arguments in support of their solutions to problems. He recommended these assessments not be used separately but all together in harmony.
Many studies have reported that scaffolding improves problem solving ability and has positive effects on achievement, but have not presented consistent research results on which scaffolding type is more effective(Kim, Lee, & Lim, 2014; Simons & Klein, 2007).
Thereisfewresearchthatconsiderslearners’ characteristics interacting with the learning environment and scaffolding.
Also, much of research associated with presence mainly focused on the effects of cognitive presence on learning effectiveness and achievement, and the method of increasing cognitive presence. So, there is very limited research on strategies facilitating presence that take into account scaffolding, a typical strategy supporting learners in web-based instruction, or relevance to the learners’ characteristic of metacognition. Therefore, it is necessary to investigate the comparative advantage effects of scaffolding types which is needed to comprehensively facilitate components of presence and the relevance to learners’ metacognitive levels.
Evaluation in problem solving learning varies by researchers(Ge, 2001; Cho, 2001; Kuo, Chen, and Hwang, 2014), but in most cases, the subject of evaluation is the final product or the individual report or observation of the learner’s behavior in the problem solving process. But, evaluation in problem solving has to be conducted with consideration to the learning process and learning outcomes because the evaluation in problem solving should be concerned with both the learning process and learning outcomes(Choi, 1999; Jonassen, 2004; Lee, 1978).
Learning outcomes may differ depending on how effectively difficulties that the learners faced were reduced. In other words, there is a close correlation between scaffolding presented as a supportive strategy for learners and problem solving performance and achievement of learning outcomes. Thus, it is necessary to identify the effects of scaffolding types on problem solving performance and achievement from the aspects of the problem solving process and problem solving product.
The purpose of this study was to identify how scaffolding types and the levels of meticognition affected presence, achievement, and problem solving ability in web-based problem solving learning.
The research questions of this study were proposed as follows:
1. Do scaffolding types and the levels of metacognition affect presence?
1-1. Are there any differences in presence(cognitive, social, teaching) according to scaffolding types(supportive, reflective)?
1-2. Is there any interaction effect between scaffolding types(supportive, reflective) and the levels of metacognition(high, low) in presence(cognitive, social, teaching)?
2. Do scaffolding types and the levels of metacognition affect problem solving performance?
2-1. Are there any differences in problem solving performance(problem representation, solution exploration, selecting a solution with argument and justification, monitoring and evaluation, creating the final solution) according to scaffolding types(supportive, reflective)?
2-2. Is there any interaction effect between scaffolding types(supportive, reflective) and the levels of metacognition(high, low) in problem solving ability(problem representation, solution exploration, selecting a solution with argument and justification, monitoring and evaluation, creating the final solution)?
3. Do scaffolding types and the levesl of metacognition affect achievement?
3-1. Are there any differences in achievement according to scaffolding types(supportive, reflective)?
3-2. Is there any interaction effect between scaffolding types(supportive, reflective) and the level of metacognition(high, low) in achievement?
In this study independent variables were scaffolding types(supportive, reflective) and the levels of metacognition, and dependent variables were presence, problem solving performance, and achievement. scaffolding types were supportive scaffolding and reflective scaffolding which were reclassified as scaffolding types usable in online learning environments by Cagiltay(2006) and associated with learners’ difficulties in problem solving learning. Supportive scaffolding gave learners help on conceptual, cognitive, domain knowledge required to solve problems and was presented as the form of explanations, conceptual questions, visual materials, and templates. Supportive scaffolding gave learners help on strategies and processes required to solve problems without specific learning contents and was presented as the form of exploratory questions, hints, expert models, problem solving process map.
Presence consisted of cognitive presence, social presence, and teaching presence proposed by Garrison, Anderson, and Archer(1999). Problem solving performance was the sum of personal report scores on learners’ behaviors and arguments, justification in problem solving process and final common solution score. Achievement means component skills which assess cognitive skills required to solve problems. Achievement included only cognitive domain and test items were extracted from previous teacher recruitment examinations. The test items went for knowledge and application in Bloom’s taxonomy of education.
MANOVA and ANCOVA were used to investigate the effects of scaffolding types and levels of metacognition on presence, problem solving performance and achievement.
The results of this study were as follows:
1. There were differences in presence according to scaffolding type. Cognitive presence and social presence were higher in the reflective scaffolding group than in the supportive scaffolding group and the interaction effect between scaffolding types and the levels of metacognition was identified in teaching presence.
2. There were differences in problem solving performance according to scaffolding types. Problem solving performance in the reflective scaffolding group was higher than that in the supportive scaffolding group on problem representation, monitoring and evaluation. But, the interaction effect between scaffolding types and the levels of metacognition was not identified in problem solving performance.
3. There were differences in achievement according to scaffolding type. Students’ achievement in the reflective scaffolding group was higher than that in the supportive scaffolding group and the interaction effect between scaffolding types and the level of metacognition was identified in achievement.
Conclusions and implications from the results of this study were as follows:
1. Reflective scaffolding was more effective than supportive scaffolding in facilitating cognitive presence and social presence in web-based ill-structured problem solving learning. But supportive scaffolding was more effective than reflective scaffolding in facilitating teaching presence in web-based ill-structured problem solving learning. When considering the levels of metcognition, supportive scaffoldings should be presented to low metacognition level students and reflective scaffoldings should be presented to high metacognition level students to facilitate teaching presence more effectively.
2. To facilitate problem solving performance in web-based ill-structured problem solving learning, reflective scaffolding was more effective than supportive scaffolding for problem representation, monitoring and evaluation. However, there was no interaction effect between scaffolding types and the levels of metacognition. The cause of this result was because participation in this experiment was optional, the teams consisted of various school years and majors, and problem solving performance was measured by new method.
3. To increase achievement in web-based ill-structured problem solving learning, reflective scaffolding was more effective than supportive scaffolding regardless of metacognition level. The difference between the score in supportive scaffolding and the score in reflective scaffolding was higher in the high metacognition level group than low metacognition level group. When considering only scaffolding types regardless of metacognition level, reflective scaffolding is more effective, and for high metacognition level students, reflective scaffolding was more effective than supportive scaffolding.
For future studies several research issues are suggested:
1. Collaborative problem solving learning features collective activity processes such as discussions to attain a common goal, access problems and solve problems with co-workers. These features are different from that of personal problem solving learning. Therefore, in the future there will need to be study on which scaffolding is more effective to support presence enhancement in web-based collaborative problem solving learning.
2. Recently, it is discussed that the constructs of metacognition are knowledge of cognition, monitor of cognition and regulation of cognition. Regulation of cognition consists of self-regulation and shared regulation(or co-regulation). So, in the future the research on the interaction effect between scaffolding types and the level of metacognition based on new constructs of metacognition will have to be carried out.
3. Considering that problem solving consists of the problem solving process and product, and learners’ performance in problem solving learning should be concerned with both the process and product(Elliott, 1994; Lee, 1978; Jonassen, 2004), going forward, problems solving performance should be assessed in terms of both the process and product. It is necessary to identify which supportive strategies facilitate problem solving performance and the comparative advantage effects of supportive strategies.
4. One of original attributes of scaffolding is to gradually remove as learners attain abilities. Thus, in the future research reflecting the original attribute of scaffolding should be carried out.
5. In numerous cases the scaffolding presented in web-based learning environments was hard scaffolding which instructional designers had anticipated, designed and presented in advance. But it is difficult for instructional designers to anticipate all of learners’ difficulties. In the future it is necessary to develop adaptive scaffolding which presented according to learners’ response and the effect of adaptive scaffolding.
6. Web-based learning is learner-centered learning environment and requires self-directed learning ability, collaborative learning ability. Therefore, in the future research should be carried out on how to facilitate learners’ self-directed learning ability and collaborative learning ability.

목차 (Table of Contents)

• Ⅰ. 서론 1
• A. 연구의 필요성 및 목적 1
• B. 연구문제 6
• C. 용어의 정의 7
• 1. 웹 기반 문제해결학습 7
• 2. 비구조적 문제해결과정 8
• 3. 스캐폴딩 8
• 4. 메타인지 9
• 5. 실재감 10
• 6. 문제해결수행 11
• 7. 성취도 11
• Ⅱ. 이론적 배경 12
• A. 웹 기반 비구조적 문제해결학습 12
• 1. 문제해결과 웹 기반 학습 12
• 2. 비구조적 문제해결과정 14
• 3. 문제해결학습에서의 평가 17
• B. 스캐폴딩 21
• 1. 웹 기반 학습에서의 스캐폴딩 21
• 2. 스캐폴딩의 유형 22
• 3. 스캐폴딩의 제시 형태 27
• 4. 스캐폴딩과 웹 기반 비구조적 문제해결 29
• C. 메타인지 33
• 1. 메타인지의 개념과 구성 33
• 2. 메타인지와 문제해결 35
• 3. 메타인지와 스캐폴딩 36
• D. 실재감 38
• 1. 실재감의 개념과 유형 38
• 2. 실재감의 구성요소 40
• E. 관련 선행연구 44
• 1. 비구조적 문제해결과 스캐폴딩에 관한 연구 44
• 2. 실재감과 스캐폴딩에 관한 연구 46
• 3. 메타인지와 스캐폴딩에 관한 연구 48
• F. 연구 가설 50
• Ⅲ. 연구방법 52
• A. 연구 대상 52
• B. 연구 설계 53
• C. 실험도구 54
• 1. 웹 기반 비구조적 문제해결학습 환경 54
• 2. 스캐폴딩 60
• D. 측정도구 66
• 1. 사전지식 측정도구 67
• 2. 메타인지 수준 측정도구 67
• 3. 실재감 측정도구 68
• 4. 문제해결수행 평가도구 69
• 5. 성취도 측정도구 70
• E. 실험절차 72
• F. 자료 분석방법 76
• Ⅳ. 연구결과 77
• A. 기술통계 77
• B. 스캐폴딩 유형과 메타인지 수준이 실재감에 미치는 영향 78
• 1. 다변량분산분석을 위한 기본 가정 검토 78
• 2. 실재감에 미친 스캐폴딩 유형과 메타인지 수준의 영향 분석 80
• C. 스캐폴딩 유형과 메타인지 수준이 문제해결수행에 미치는 영향 83
• 1. 다변량분산분석을 위한 기본 가정 검토 83
• 2. 문제해결수행에 미친 스캐폴딩 유형과 메타인지 수준의 영향 분석 85
• D. 스캐폴딩 유형과 메타인지 수준이 성취도에 미치는 영향 88
• Ⅴ. 결론 및 제언 92
• A. 결론 및 논의 92
• B. 제언 98
• 참고문헌 100
• 부록 118
• ABSTRACT 159

참고문헌 (Reference)

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4 강인애, "왜 구성주의인가", 서울: 문음사, 1997

5 성태제, "타당도와 신뢰도", 서울: 양서원, 1995

6 신세호, "교수요인과 학업성취", 서울:교육출판사, 1983

7 강인애, "우리시대의 구성주의", 서울: 문음사, 2003

8 정석기, "좋은 수업설계와 실제", 서울:원미사, 2008

9 김영채, "사고와 문제 해결 심리학", 서울:박영사, 1995

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22 최정임, "문제해결과 웹기반 교육. 나일주 편저, 웹기반 교육 (pp. 351-370)", 서울: 교육과학사, 1999

23 McLoughlin, C., Winnips, K., "Applications and categorization ofsoftware-based scaffolding. In J. Bourdear & R. Heller (Eds.), Proceedings117of world conference on educational multimedia, hypermdia andtelecommunications 2000 (pp. 1798-1799). Chesapeake, VA:AAGE. http://www.ibrarian.net/navon/paper/Applications_and_categorization_of_software_based.pdf?paperid=1042427", 2013년 12월 22일 검색, 2000

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25 송해덕(Hae-Deok Song), 신서경(Suh-Kyung Shin), "멀티미디어 기반 문제중심학습 환경에서 스캐폴딩 설계원리 탐색", 한국열린교육학회, 열린교육연구, 18(3), 149-164, 2010

26 장선영, "온라인 학습 환경에서 문제해결 단계별 스캐폴딩 유형의 효과 분석", 한국교육공학회, 교육공학연구, 30(2), 193-220, 2014

27 이철희, 조미헌, "인지적 도제 방법을 적용한 웹 기반 문제해결학습 환경 설계 및 구현", 한국컴퓨터교육학회, 컴퓨터교육학회 논문지, 8(5), 1-11, 2005

28 박지연, 이예경, "스캐폴딩 유형에 따른 스토리텔링 활용 웹기반 협력학습의 교육적 효과", 한국교육공학회, 교육공학연구, 30(4), 805-837, 2014

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30 이승희, 김동식, "웹기반 학습환경에서 협력적 성찰이 문제해결 수행 및 과정에 미치는 영향", 한국교육공학회, 교육공학연구, 19(1), 131-159, 2003

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35 김지심, "기업 이러닝에서 실재감과 학습효과의 구조적 관계 규명. 미간행박사학위논문", 서울: 이화여자대학교, 2009

36 Slater, M., Usoh, M., "Presence in immersive virtual environment. http://ieeexplore.ieee.org/stamp/stamp.jsp?tp=&arnumber=380793", 2013년 10월 25일 검색, 1993

37 성태제, "(SPSS/AMOS/HLM를 이용한) 알기 쉬운 통계분석: 기술통계에서 구102조방정식모형까지", 서울: 학지사, 2014

38 Cleveland-Innes, M., Garrison, D. R., "Critical Factors in studentsatisfaction and success: Facilitation student role adjustment in onlinecommunities of Inquiry. In J. Bourne & J. Moore (Eds.), Elements ofQuality Online Education: Into the Mainstream, (5th ed., pp. 29-38).Needham, MA: Sloan-C, forthcoming. http://books.google.co.kr/books?id=SaQHJwWO-3YC&printsec=frontcover&hl=ko#v=onepage&q&f=false", 2013년 11월 3일 검색, 2004

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40 R. R, Van Der Stuyf, "11월 17일). Scaffolding as a teaching strategy. http://workplacesafety.pbworks.com/f/Scaffold+Learning.doc", 2013년 9월 7일 검색, 2002

41 김회수, 안수경, "시각적 공간적 작동기억 수준과 스캐폴딩 유형이 수학 문장제 성취에 미치는 영향", 교육공학연구, 29(1), 161-183, 2013

42 백영실, "하이퍼텍스트 학습 환경에서 scaffolding 교수 전략의 학습 효과.미간행 박사학위논문", 서울: 중앙대학교, 2000

43 Brooks, J., Linton, F., Derrington, D. C., "Knowledge management usinga corporation intranet.http://www.mitre.org/sites/default/files/pdf/derrington_kmgmt.pdf", 2013년 6월 7일 검색, 2000

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46 김선연, "문제유형의 익숙성 및 문제 관련성 인식이 비구조 문제해결 과정과 성취도에 미치는 효과", 한국교육공학회, 교육공학연구, 24(2), 105-128, 2008

47 Elliott, S. N., "Creating meaningful performance assessments: Fundamentalconcepts. ED 375 566. http://files.eric.ed.gov/fulltext/ED375566.pdf", 2015년6월 5일 검색, 1994

48 장선영, 이명규, "웹기반 프로젝트중심학습 환경에서 과제해결능력을 촉진시키는 스캐폴딩 설계모형 개발 연구", 한국교육공학회, 교육공학연구, 28(2), 371-408, 2012

49 조연순, "창의적 비판적 사고력과 교과 지식의 융합을 위한 교수·학습 모형으로서의 문제중심학습(PBL)고찰", 초등교육연구, 14(3), 295-316, 2001

50 Heeter, C., "Being there: The subjective experience of presence. http://commtechlab.msu.edu/randd/research/beingthere.html#PERSONALPRESENCE 1210", 2015년 5월 11일 검색, 1992

51 김주연, 이태구, 임규연, "스포츠중계모형을 활용한 문제해결학습에서 스캐폴딩 유형이 문제해결력과 성취도에 미치는 영향", 한국교육공학회, 한국교육공학회 춘계 학술대회 발표 논문집, 서울: 건국대학교, 2014

52 전희정, "웹기반 문제중심학습(PBL)에서 메타인지와 스캐폴딩 유형이 성취에미치는 효과. 미간행 박사학위논문", 전라남도: 전남대학교, 2007

53 강명희, 김정화 ( Jeong Hwa Kim ), "이러닝 환경에서 e-튜터의 학습지원이 교수실재감과 학습실재감의 하위변인에 미치는 구조적 영향력", 한국교육정보미디어학회(구 한국교육정보방송학회), 교육정보미디어연구, 16(3),407-432, 2010

54 김영수., 조성민, 노선숙, 구양미, "창의적 문제해결을 위한 웹 기반 교수-학습 모형과 학습 환경 설계: 수학교과에서의 예시를 중심으로", 이화여자대학교, 교과교육학연구, 10(1), 209-234, 2006

55 김은진, "학업상황의 정서조절이 학업성취도에 미치는 영향: 정서와 학습전략을 매개로. 미 간행 박사학위논문", 서울: 경희대학교, 2013

56 최명숙 ( Myoung Sook Choi ), 사공미경 ( Mi Gyung Sagong ), "웹기반 프로젝트 학습에서 학습자의 내외향성과 교사의 스캐폴딩 유형에 따른 학업성취도와 학습참여도", 한국교육정보미디어학회, 교육정보미디어연구, 15(1), 215-234, 2009

57 Cooper, S. S., Stewart, P. W., Moulding, L. R., "Metacognitivedevelopment in professional educators. The Researcher, 21(1), 32-40. http://www.nrmera.org/PDF/Researcher/Researcherv21n1Stewart.pdf", 2015년5월 2일 검색, 2007

58 Steuer, J., "Defining virtual reality: Dimensions determining telepresence. Journal of Communication, 42(4), 73-93. http://www.cybertherapy.info/pages/telepresence.pdf", 2013년 12월 7일 검색, 1992

59 신상철, "비구조적 문제해결을 위한 웹 기반 문제중심 학습환경이 개념이해및 문제해결에 미치는 영향. 미간행 박사학위논문", 서울: 중앙대학교, 2003

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61 조성문, "블렌디드 학습 환경에서 성찰적 사고 수준과 스캐폴딩 우형이 인지적 실재감 및 학업성취에 미치는 효과. 미간행 박사학위논문", 서울: 중앙대학교, 2012

62 임정훈, "웹 기반 문제해결학습 환경에서 소집단 협동학습전략이 온라인 토론의 참여도와 문제해결에 미치는 효과. 미간행 박사학위논문", 서울: 서울대학교, 1998

63 Kuehn, S., "Communication innovation on a BBS: A content analysis.Interpersonal Computing and Technology: An Electronic Journal for the21st Century, 1(2). http://jan.ucc.nau.edu/~ipct-j/1993/n2/kuehn.txt", 20015년3월 22일 검색, 1993

64 Cutler, R., "Distributed presence and community in cyberspace.Interpersonal Computing and Technology: An Electronic Journal for the21st Century, 3(2), 12-32. http://jan.ucc.nau.edu/~ipct-j/1995/n2/cutler.txt", 2014년 2월 3일 검색, 1995

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66 Garcia, T., Smith, D. A., Pintrich, P. R., McKeachie, W. J., "A manualfor the use of the motivated strategies for learning questionnaire(MSLQ). Report 91-B-004, National Center for Research to Improve PostsecondaryTechaing and Learning, Ann Arbor, MI. ED 338 122. http://files.eric.ed.gov/fulltext/ED338122.pdf", 2013년 11월 2일 검색, 1991