실시간 원격 화상수업에서 자기감시 유형에 따른 자기통제의 두뇌활성 분석 : fNIRS 연구

국문 초록 (Abstract)

4차산업혁명과 정보통신기술의 발달로 원격 쇼핑, 원격 의료 등 사회의 여러 분야에서 인터넷에 기반한 원격화가 진행되고 있다. 이는 교육 분야 역시 예외가 아니어서 온라인 동영상 수업, 미네르바 스쿨 등의 원격수업이 활발하게 진행되고 있으며 최근 팬데믹으로 인해 학교 교육에서도 전면 원격수업을 실시하게 되었다. 원격수업의 한 유형인 실시간 원격 화상수업은 정보통신기술을 활용하여 시공간의 물리적 제약을 극복하고 학습자가 원하는 시간과 장소에서 학습할 수 있다는 이점이 있다. 하지만 실시간 원격 화상수업은 교수자와 학습자 사이의 거리로 인해 소통과 상호작용이 제한되고 교수자의 학습자 관리 및 통제가 어려워 학습자가 고립감을 느끼기 쉽다. 이러한 실시간 원격 화상수업에서 자기주도적 학습 능력이 부족한 학습자는 학습 결손이 발생하게 되고 결손이 장기화 되면 학습 격차를 초래하게 된다. 자기통제는 자기주도학습과 관련한 중요 역량으로 보고되며 이러한 자기통제를 촉진시키기 위한 전략이 자기감시라 할 수 있다. 따라서, 실시간 원격 화상수업에서 학습자가 주도적으로 학습할 수 있도록 자기통제를 촉진하는 자기감시 유형을 선정하고 그 효과를 검증하는 연구가 필요하다. 또한, 자기감시 유형의 구체적 요인을 분석하여 원격수업 환경을 설계하기 위한 구성 요인 탐색이 필요하다.
이에 본 연구의 목적은 실시간 원격 화상수업에서 자기감시 유형에 따라 나타나는 두뇌의 자기통제 영역 활성을 확인하고 이를 분석하여 자기통제 활성에 영향을 미치는 원격수업 환경 구성 요인을 알아보는 것이다. 이를 위해 경기도에 위치한 초등학교 학생 13명을 대상으로 실시간 원격 화상수업을 실시하였으며, 실시간으로 두뇌 활성을 측정할 수 있는 기능적 근적외선 분광법(functional Near Infrared Spectroscopy)을 사용하여 시각형, 시청각형, 시각확대 및 청각형 자기감시를 설계한 실시간 원격 화상수업에서 자기통제 관련 두뇌 영역 활성이 어떻게 나타나는지 알아보았다. 또한, 실험 후 개별 면담을 통해 자기통제에 영향을 미치는 요인에 대해 구체적으로 확인하고 두뇌 활성 결과와 비교분석 하였다. 첫째로 실시간 원격 화상수업에서 자기감시 유형에 따른 자기통제의 두뇌 활성을 분석한 결과, 시각형, 시청각형, 시각확대 및 청각형 자기감시 모두에서 자기통제 관련 두뇌 영역의 유의미한 활성이 나타났다. 반면, 자기감시를 실시하지 않은 과제에서는 자기통제 관련 두뇌 영역의 유의미한 활성이 나타나지 않았다. 둘째, 실시간 원격 화상수업에서 자기감시 유형별 두뇌 활성 차이와 면담 결과를 종합해 자기통제 활성에 영향을 미치는 요인을 분석한 결과, 학습자 자신이 나타나는 비디오 화면 켜기가 자기통제를 활성화하는 데 중요한 역할을 하였다. 이는 비디오 화면이 켜지면 학습자는 자신이 학습하는 모습을 인식한 뒤 교수자가 자신의 학습 모습을 지켜볼 수도 있다고 생각해 학습 방해 요인인 딴 짓과 같은 행동을 조절하는 것을 알 수 있었다.
본 연구는 실시간 원격 화상수업에서 교수자가 자기감시를 활용하여 자기통제를 촉진하도록 원격수업을 설계하는데 신경과학적 근거를 제공할 것이며, 이를 통해 실시간 원격 화상수업에 따른 학습 격차를 해소하는 데에 도움을 줄 수 있을 것이다. 또한 교육 연구에 신경과학적 기법을 활용하여 실시간 원격 화상수업 중에 자기감시 유형에 따라 나타나는 자기통제의 두뇌 활성을 실시간으로 측정한 데에 의의가 있다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

With the 4th Industrial Revolution and the development of information and communication technology, Internet-based remoting is underway in various fields of society such as remote shopping and telemedicine. This is no exception to the education field, so online video classes and remote classes such as Minerva School are actively conducted, and due to the recent pandemic, school education has also conducted distance learning. synchronous distance video learning, a type of distance learning, has the advantage of overcoming physical constraints in time and space using information and communication technology and allowing learners to learn at any time and place they want. However, in synchronous distance video learning, communication and interaction are limited due to the distance between instructors and learners, and it is difficult for instructors to manage and control learners, making it easy for learners to feel isolated. In such synchronous distance video learning, learners who lack self-directed learning skills experience learning deficits, and prolonged deficits lead to learning gaps. Self-control is reported as an important competency related to self-directed learning, and the strategy to promote such self-control is self-monitoring. Therefore, research is needed to select a type of self-monitoring that promotes self-control so that learners can take the lead in synchronous distance video learning and verify its effectiveness. In addition, it is necessary to search for components to design a synchronous distance video learning environment by analyzing specific factors of the type of self-monitoring.
Therefore, the purpose of this study is to identify and analyze the self-control region of the brain activation according to the type of self-monitoring in synchronous distance video learning to find out the components of the distance learning environment that affect self-control activation. To this end, synchronous distance video learning were conducted for 13 elementary school students located in Gyeonggi-do, and synchronous distance video learning designed for visual, audiovisual, visual enlargement, and auditory self-monitoring were investigated using functional near-infrared spectroscopy. In addition, factors affecting self-control were specifically identified through individual interviews after the experiment, and brain activation results were compared and analyzed. First, as a result of analyzing the brain activation of self-control according to the type of self-monitoring in synchronous distance video learning, significant activity of self-control-related brain regions was found in both visual, audiovisual, visual enlargement, and auditory self-monitoring. On the other hand, in the task of not performing self-monitoring, no significant activity was found in the brain region related to self-control. Second, as a result of analyzing the factors influencing self-control activity by synthesizing brain activation differences and interview results by type of self-monitoring in synchronous distance video learning, turning on the video screen itself played an important role in activating self-control. This shows that when the video screen is turned on, the learner recognizes how he is learning, and then the instructor may watch his learning, so he can control behavior such as irrelevant behaviors that interrupt learning.
This study will provide a neuroscientific basis for designing distance learning so that instructors can promote self-control using self-monitoring in synchronous distance video learning, which will help bridge the learning gap caused by distance learning. In addition, it is meaningful to measure the brain activation of self-control according to the type of self-monitoring during synchronous distance video learning using neuroscientific techniques in educational research.

목차 (Table of Contents)

• I. 서 론 1
• 1. 연구의 필요성 및 목적 1
• 2. 연구 문제 4
• 3. 용어의 정의 5
• 4. 연구의 제한점 7
• II. 이론적 배경 8
• 1. 원격수업 8
• 가. 원격수업의 개념 8
• 나. 원격수업의 유형으로서 실시간 원격 화상수업 9
• 2. 자기통제 11
• 가. 자기통제의 개념 11
• 나. 수업에서 자기통제의 중요성 13
• 다. 자기감시를 통한 자기통제 14
• 3. f-NIRS 15
• 가. f-NIRS의 원리 15
• 나. 두뇌 활성 측정도구로서 fNIRS의 특징 17
• III. 연구 방법 20
• 1. 연구 대상 20
• 2. 연구 절차 22
• 3. 연구 과제 23
• 가. 자기감시 유형 선정 24
• 나. 원격수업 과제 개발 28
• 다. 실험 설계 및 과제 제시 패러다임 29
• 4. fNIRS 측정 32
• 가. fNIRS 측정 도구 32
• 나. fNIRS 측정 절차 34
• 5. 자료 분석 38
• Ⅳ. 연구 결과 및 논의 42
• 1. 실시간 원격 화상수업에서 자기감시 유형별 자기통제 관련 두뇌 활성 42
• 가. 시각형 자기감시의 자기통제 관련 두뇌 활성 42
• 나. 시청각형 자기감시의 자기통제 관련 두뇌 활성 43
• 다. 시각확대 및 청각형 자기감시의 자기통제 관련 두뇌 활성 45
• 라. 자기감시를 하지 않는 비 자기감시의 자기통제 관련 두뇌 활성 46
• 마. 자기감시 유형 공통의 두뇌 활성 48
• 2. 실시간 원격 화상수업에서 자기통제 활성에 영향을 미치는 요인 49
• 가. 비디오 켜기 요인 49
• 나. 마이크 켜기 요인 53
• 다. 비디오 화면 확대 요인 56
• Ⅴ. 결론 및 교육적함의 60
• 1. 결론 60
• 2. 교육적 함의 62
• 참고문헌 64
• A B S T R A C T 75
• 부록 79