컴퓨터를 활용한 PBL

교육공학 박은경

1. 정의


컴퓨터를 활용한 PBL’은 컴퓨터 기기를 활용한 학습 환경에서 PBL이 실천되는 것으로, PBL의 주요과정인 문제해결과정이 컴퓨터 기기를 이용한 환경에서 이루어지는 학습이라고 정의할 수 있다. Barrows(1985)의 PBL 정의를 살펴보면 PBL은 일상에서 실제적이고 비구조화 된 문제 상황이 학습자에게 제공되고, 소그룹을 형성하여 학습자 중심의 자기주도 학습과 협동학습을 통해 문제를 해결해 나가는 과정이다. 이러한 활동이 컴퓨터 기기를 활용하여 수행되어지는 것이 바로 ‘컴퓨터를 활용한 PBL’이다.
여기서 말하는 ‘컴퓨터’란 컴퓨터 소프트웨어의 하위항목인 ‘웹(World-Wide Web)'을 의미한다. 또한 컴퓨터는 다양한 사람들의 정보를 저장, 공유할 수 있는 소프트웨어적인 도구를 의미한다. 때문에 ’컴퓨터를 활용한 PBL수업‘과 다양한 소프트웨어적 자원을 포함하고 있는 ’웹기반 PBL' 이라는 용어는 같은 의미로 이해될 수 있다.


2. 배경


2.1 발전과정

오늘날의 시대는 Web의 발달로 전화선으로 연결된 컴퓨터 하나만 있으면 세계 어느 장소의 사람들과도 언제 어디에서든지 전자우편을 주고, 받으며 정보를 탐색, 저장, 변형, 교환할 수 있게 되었다.(김태현, 2005) 최근의 인터넷 테크놀로지의 급속한 발달과 더불어 보다 역동적이고 유연한 학습 환경의 조성이 가능해 짐에 따라 웹 기반 문제중심학습은 널리 활용되고 있다.(강명희, 2009)

2.2 관련이론

2.2.1 구성주의

구 성주의는 기존 산업화시대를 지배했던 이른바 객관주의 인식론에 대응하는 대안적 인식론이라 할 수 있다. 학교교육의 핵심활동인 교수·학습 영역에서도 기존 객관주의의 패러다임에 근거한 이론들이 지닌 한계점과 문제점에 대한 비판과 더불어 1980년대 이후 정보혁명과 포스트모더니즘 경향이 심화되면서 관심을 갖게 된 대안적 방법론이다.
구성주의에서는 지식(Knowledge)이나 진리라는 용어 대신 적합성(Viability), 유용성 혹은 앎(Knowing)이라는 용어를 쓰고 있다. 구성된 지식이 구성 주체자의 인식의 맥락에 비추어 얼마나 적합하고 유용하며, 지식이란 삶의 과정 속에서 맥락의 변화에 따라 지속적으로 구성, 재구성되어 지는 속성이 강하다는 것을 의미하는 것으로 이들 용어의 차이는 인식론의 절대적인 차이를 낳고 있다. (임형신, 2003, 논문 재인용)

2.2.2 구성주의 교수·학습의 원리

구성주의에서 지식은 학습자에게 전달되어질 수 있는 것이 아니라 학습자 스스로 과거의 경험, 현재의 선입관, 미래의 의도를 바탕으로 스스로 구성해 나가는 것으로 간주된다. 따라서 구성주의적 교수·학습을 위해서는 학습자 스스로 자신의 학습에 대하여 주도적인 역할을 하는 학습자 중심의 교육환경 구현이 중요하게 된다(임형신, 2003, 논문 재인용). 교수자는 학습자의 학습을 촉진시키 위한 촉진자(facilitation)와 동료 학습자의 역할을 수행하게 되며, 학습자들이 학습 내용을 메타적으로 인지할 수 있도록 학습자의 수준에 적절한 비계(Scaffording)를 제공해준다.


3. 내용


3.1 온라인과 오프라인 환경에서의 PBL 학습 특징 비교

문제중심학습(PBL)은 오프라인과 온라인 환경에서의 학습이 모두 활용 가능하다. 컴퓨터 기반 학습은 학습자와 쌍방향적 상호작용을 전제로 하는 컴퓨터 매체로써 네트워크를 통한 교수학습에 필요한 도구이다. 온라인 환경에서는 상호작용의 대상이 네트워크에 연결된 모든 이들과 소통이 가능하며 지식 및 정보를 쉽게 검색할 수 있어 학습자의 태도는 능동적인 형태의 학습이 가능하다. 또한 저장형의 멀티미디어를 사용하여 지식 및 정보검색에 대한 범위가 오프라인보다 확장된다. 아래의 표는 인터넷 기반의 교육매체 환경 비교이다(박양미 논문 재인용).

표1) 인터넷 기반의 교육매체 환경 비교

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3.2 온라인 환경에서의 문제중심학습(PBL) 효과

여러 학자들이 온라인 환경에서의 문제중심학습(PBL)수업을 실험한 연구에 의하면, 문제중심학습(PBL)이 동시적 토론 그룹에서 그룹별 팀리더가 문제해결을 위한 작업을 할당하거나 안내하는데 쉽게 결정할 수 있는 장점이 있으나 평일 또는 휴일에 학습자의 동기를 방해받거나 진행과정이 연기되는 것에 주의를 기울여야 하는 것으로 나타났다. 그러나 학습자들이 정보수집 및 검색을 위하여 시간과 장소에 구애받지 않고 인터넷 접속이 가능한 곳에서는 자유롭게 그룹 구성원들과 공유할 수 있는 교육적 매체로 문제해결에 효과적이다. 또한 컴퓨터 활용이 오래전부터 학습의 필수적인 도구로 자리 잡고 있기에 학습자에게는 거부감이 없어 쉽게 온라인 환경에서의 문제중심학습(PBL)을 활용한 수업을 진행할 수 있게 도와준다. 아래의 표는 양은실(2002), 홍기칠(2004), 권성호(2004), Slavin(1996), Faith Cursul, Hafize Keser(2009)가 제시한 온라인 환경에서 문제중심학습(PBL)의 활용이 학습자에게 미치는 효과이다.

표2) 온라인 환경에서의 문제중심학습(PBL)의 교육적 효과(박양미)

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4. 교육적 활용


4.1 Alien Rescue(Liu, Min; Williams, Doug; Pedersen, Susan, 2007, 박성희 논문 재인용, 2009)

Alien Rescue는 6학년 대상의 e-PBL과학 프로그램으로 학습자들이 국제우주선의 과학자로 참여하여 외계인들을 구조하는 일에 참여하도록 문제 상황이 설정되어 있다. 목적을 달성하기 위해 태양계에 대한 내용과 함께 과학자들이 정보를 찾기 위해 사용하는 도구들 및 이들 도구가 어떤 데이터를 수집할 수 있는지에 대한 구체적인 내용에 관하여 학습을 하게 된다. 이와 같은 천문학과 우주여행에 관해 학습내용 및 활동에 중점을 두고 있다.
[그림1]은 문제 상황을 설명하기 위해 실제 방송국 채널의 뉴스 진행자가 관련 뉴스를 긴박하게 전달하는 화면이고, [그림2]에서는 3D 애니메이션을 이용한 우주선이 등장하면서 학습자에게 국제 과학자로써의 임무를 부여하고 우주선에 초대를 하는 장면이다. 이와 같이 다양한 형태의 문제제시를 통해 학습자들에게 좀 더 현실성과 사실성을 제공해 줄 수 있다.
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  [그림1] 뉴스진행자의 문제상황 설명 장면            [그림2] 우주선의 등장

해당 우주선 안에서 학습자들은 과학자로써 태양계에 관한 정보를 수집하고 탐사선을 보내서 여러 가지 데이터를 수집해야 하는데, 학습자들의 인지활동을 지원해주기 위해 다양한 도구들이 지원된다. [그림3]은 각 태양계에 관한 정보를 수집하고 탐사선을 보내서 여러 가지 데이터를 수집해야 하는데, 학습자들의 인지활동을 지원해주기 위해 다양한 도구들이 지원된다. [그림4]에서는 각 행성의 다양한 데이터를 수집해오기 위해 직접 탐사선을 설계할 수 있도록 하였다.

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   [그림3] 각 태양계 행성에 대한 학습내용          [그림4] 우주선 설계화면

특히, 학습자들이 각자 자신에게 필요한 학습내용을 스크랩할 수 있으며, 또한 본인의 아이디어들을 지속적으로 기록하고 이를 언제든지 기록할 수 있는 학습자 노트가 마련되어 있어 학습을 개별화하는 기능도 같이 제공하고 있다. [그림5]는 우주인에 대한 내용을 제공하고 있는 화면이며, [그림6]은 각 우주인과 각 행성에 대한 정보를 기록해 놓은 노트기능으로 학습자가 언제든지 사용할 수 있도록 제공되고 있다.

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     [그림5] 우주인들에 대한 정보화면              [그림6] 학습자 노트

앞에서 제시한 인지도구들 이외에도 주기율표, 스펙트로그램, 과학에 대한 개념 등을 설명해 주는 부가적인 인지도구들을 제공함으로서 학습자가 언제든지 마우스를 이용하여 정보를 얻을 수 있으므로 문제해결을 위해 몰입할 수 있을 뿐만 아니라, 교수자도 학습과정동안 학습자들을 촉진하기 위해 좀 더 효율적으로 시간을 사용할 수 있게 된다.


5. 장단점 & 쟁점


5.1 컴퓨터를 활용한 PBL의 장점

학습자들은 웹 기반 PBL에서 고차원적인 문제를 해결하기 위하여 다양한 상호작용을 하게 된다. 학습자들은 웹기반 PBL 환경에서 동시적, 비동시적인 토론 활동을 통해 자신의 지식과 경험을 재구성하게 되며, 다양한 배경과 관점을 가진 학습자들끼리 의견을 공유하고 조율한다. 담화를 지원하기 위한 다양한 시도는 여러 실증적 연구를 통해 이루어졌으며, 토론지원의 효과는 긍정적으로 나타났다(이미영, 2002; 조규락, 2002; Bell, 1997; Bruckman, 1997; Hewitt, 2001; Scardamalia & Bereiter, 1993; Suthers, 2001).
컴퓨터 기반의 인터넷 웹을 활용한 교육은 오래되었으며 멀티미디어와 전자통신기술의 발전으로 학습자에게 풍부하고 의미 있는 교육을 제공하는 매체로 성장하고 있다. 여러 학자들이 온라인 환경에서의 문제중심학습(PBL)수업을 실험 연구한 바에 의하면, 문제중심학습(PBL)이 동시적 토론 그룹에서 그룹별 팀 리더가 문제해결을 위한 작업을 할당하거나 안내하는데 쉽게 결정할 수 있는 장점이 있다.
정보통신기술이 급속도로 발전하면서 정보수집 및 검색을 위하여 시간과 장소에 구애받지 않고 인터넷 접속이 가능한 곳에서는 자유롭게 그룹 구성원들과 공유할 수 있는 교육적 매체로 문제해결에 효과적이다. 특히 컴퓨터 활용은 오래전부터 학습의 필수적인 도구로써 자리 잡고 있기에 학습자에게는 거부감이 없어 쉽게 온라인 환경에서의 문제중심학습(PBL)을 활용한 수업을 진행할 수 있게 도와준다. 문제중심학습(PBL)은 웹(Web)이라는 교육적 기술의 결합으로 향후 더욱 확대될 전망이다.
온라인 학습환경에서 학습자들은 온라인 환경이 토론학습, 협력학습, 학습의 재구성 및 학습활동을 촉진한다는 점에서 교육적 효과를 누린다. 따라서 온라인 환경에서의 문제중심학습(PBL)은 학습자가 주체가 되어 실질적인 문제해결과정을 사이버를 통하여 학습의 동기가 자연스럽게 이어질 수 있도록 도와주며 창의적이고 적극적으로 문제를 해결할 수 있는 장점을 지닌다. 또한 문제해결과정 및 결과를 저장할 수 있어 학습자는 자료를 서로 공유하고 피드백 할 수 있는 기회를 쉽게 가질 수 있다.(박양미, 논문 재인용)

5.1 컴퓨터를 활용한 PBL의 단점

오프라인보다 온라인 활용에 대하여 학습자가 수동적인 태도를 보여 체계적인 콘텐츠 구축이 필요하다. 온라인상에서 학습자들이 지식습득과 해결해야 할 문제를 발견하기 위해 체계적인 교수법이 현재 미미한 상황이다. 장점에서 언급했듯이 문제중심학습(PBL)이 동시적 토론 그룹에서 그룹별 팀 리더가 문제해결을 위한 작업을 할당하거나 안내하는데 쉽게 결정할 수 있는 장점이 있으나 평일 또는 휴일에 학습자의 동기를 방해받거나 진행과정이 연기될 수 있는 가능성이 존재한다.


6. 관련 연구 (Research Findings)


6.1 장정아. 2005. 웹기반 PBL에서 튜터의 역할수행에 대한 사례연구. 교육공학회

본 논문은 온라인과 오프라인이 결합된 블렌디드 학습환경에서 웹커뮤니티를 활용하여 융합교과목의 PBL 수업이 어떻게 진행되고 있는지를 알려준다. 연구영역은 이론부분에 관한 내용이다.

6.2 이상구, 설한국, 한신일. 2005. 기반수학강좌의 자기주도형 Blended Learning-PBL 수업 모델 연구. 수학교육학회

본 논문은 웹과 오프라인이 결합된 블렌디드 학습환경에서 전자 교탁, 테블릿, 모니터, 웹캠을 활용하여 수학교육이 PBL 수업 환경에서 진행되는 설계 및 개발과 관련한 논문이다.

6.3 정현미. 2007. 웹기반 문제중심학습 수업 사례연구 · 성찰촉진방안 설계와 효과를 중심으로. 교육정보미디어학회

본 논문은 웹과 오프라인이 결합된 블렌디드 학습환경에서 PBL 웹사이트를 활용하여 교육학 수업이 PBL학습환경에서 적용되어지는 사례를 기반으로 분석되어져 있다.


7. 관련 자료, 바깥 고리




8. 참고문헌


1) 최영신, 웹기반 PBL 모형을 이용한 논리회로 학습 시스템, 2009
2) 서민정, 웹기반 문제중심학습(PBL)에 의한 모형 개발, 2009
3) 김태현, 웹기반 PBL이 읽기학습장애아동의 독해력에 미치는 효과, 2005
4) 강숙희, 인터넷과 수업, 교육과학사, 2001
5) 전희경, 웹기반 문제중심학습(PBL)에서 메타인지와 스캐폴딩 유형이 성취에 미치는 영향, 2007
6) 성동규·라도삼, 인터넷과 커뮤니케이션, 2000
7) 황옥경, 시청각 매체를 활용한 유아 음악 교육의 효과, 2003
8) 김혜정, 웹기반 PBL 환경에서 협력적 지식형성에 영향을 미치는 팀 학습활동 특성 규명, 2010
9) 서민정, 웹기반 문제중심학습(PBL)에 의한 모형 개발
10) 민순희, 메타블로그(Metablog)를 활용한 웹기반 문제중심학습(e-PBL) 지원 시스템 설계 및 구현
11) 박양미, 온오프라인 환경에서의 문제중심학습
12) 김경현, 웹 기반 문제중심학습 프로그램 개발과 학업성취에 미치는 효과 분석
13) 강명희 외, 웹 기반 문제중심학습에서 상호작용과 성취도에 대한 학습실재감의 예측력 검증
14) 임형신, 구성주의에 근거한 지역학습의 설계 및 적용방안 연구 : 중학교 「사회1」〈관광산업이 발달한 제주도〉단원을 사례로, 2003
15) 박성희, PBL의 대안으로써의 E-PBL:외국 사례를 중심으로, 1999년부터 2011년까지의 연구를 중심으로, 2012
16) 여현숙, 국내·외 e-PBL 동향에 관한 비교분석 : 1999년부터 2011년까지의 연구를 중심으로, 2012




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