문제중심학습의 수업과정에서 나타나는 메타인지 유형 분석

Abstract

Problem-based learning is becoming influential as one of educational approaches necessary to a knowledge-based society. It is an educational approach where students acquire necessary knowledge for themselves through the process in which they encounter an ill-structured problem and resolve the problem. Meta-cognitive ability constitutes one of the abilities needed at classes employing problem-based learning. The purpose of this study is to examine what types of meta-cognition are detected at classes using problem-based learning. In order to accomplish the purpose, a following research question is presented: What types of meta-cognition are found in each stage of problem-based learning? More specifically, the question is exhibited as follows. 1. What types of meta-cognition are revealed in the stage of confronting a problem? 2. What types of meta-cognition are revealed in the stage of establishing plan to resolve the problem? 3. What types of meta-cognition are revealed in the stage of exploring and reexploring? 4. What types of meta-cognition are revealed in the stage of devising a solution? 5. What types of meta-cognition are frevealed in the stage of presentation and evaluation? In order to answer the above question, a qualitative study involving participant observation of 20 sessions of science class for fifth-grade students at E University elementary school was conducted. As a result, meta-cognition detected at classes employing problem-based learning was analyzed into three areas and eight types. Three areas are 'meta-knowledge', 'meta-performance', and 'meta-emotion'. And eight types include 'personal meta-knowledge', 'task meta-knowledge', 'strategic meta-knowledge', 'planning', 'monitoring', 'controlling', 'evaluating', and 'belief, emotion, attitudes'. The results of the analysis of the types of meta-cognition detected at each stage of problem-based learning are presented as follows. 1. In 'confronting a problem stage', students displayed personal meta-knowledge and task meta-knowledge in the area of meta-knowledge. Encountering the problem for the first time, the student used personal meta-knowledge to measure his capability to perform and task meta-knowledge to comprehend and define the problem and to understand the meaning of the task. 2. In 'establishing plan to resolve the problem stage', personal meta-knowledge, task meta-knowledge and strategic meta-knowledge from the area of meta-knowledge were found. In addition, planning and controlling from the area of performance were also detected. Having a small-group discussion on what they know, what they need to know, and how to know, students showed three types of meta-knowledge to check their cognitive status, to categorize the content of the problem and to determine whether a strategy was appropriate. Besides, the area of meta-knowledge was modified and turned into controlling behaviors aimed to reorganize the content and to discover appropriate terminologies. As seen in an overall context, planning was also found. 3. In 'exploring and reexploring stage', personal meta-knowledge and task meta-knowledge from the area of knowledge, and monitoring, controlling from the area of performance were exhibited conspicuously. In addition, evaluation was also partially detected when each exploration was coming to an end. At this stage, the teacher played a prominent role as a meta-cognitive coach. The teacher made students identify the purpose of the problem (task), which vitalized students' task meta-knowledge. Personal meta-knowledge was also found while students determined their and others' performance ability and separated the roles. In addition, while students checked their previous activities, utilized background knowledge, compared with their activities with their friends' activities and asked the teacher for advice, monitoring was detected. As to controlling, it was mainly found when students were generalizing the interpretation of the results of the experiment. Furthermore, when each exploration activity was closing to an end, students evaluated their activities occasionally. 4. In 'devising a solution stage', personal meta-knowledge, task meta-knowledge from the area of meta-knowledge were frequently found. In addition, monitoring and controlling from the area of performance were also conducted. As students should devise a solution based on their performance ability, personal meta-knowledge was vigorously used. Monitoring that checked previous activities and controlling that mediated students' various opinions were also frequently detected. At this stage, students coached each other on meta-cognition, facilitated each other's meta-cognition 5. In 'a presentation and evaluation stage', evaluation from the area of performance was stood out. The check of reflection notes after the class revealed that while students examined their observation attitudes, reflected their changes during the class and sought the possible changes in the future, evaluation from the area of performance was found. Meta-emotion was detected at all stages. It enhanced or reduced meta-knowledge and meta-performance. From these results, the following conclusions were drawn. First, the finding that various types of meta-cognition were detected at classes employing problem-based learning indicates that problem-based learning enhances meta-cognitive ability. That is, problem-based learning is an effective strategy that facilitates students' meta-cognition. Second, the flow of meta-cognition types detected at stages of problem-based learning showed that meta-knowledge is followed by meta-performance and that meta-emotion interacts with meta-knowledge and meta-performance. This indicates that it is only after meta-knowledge is fully activated that meta-performance is facilitated vigorously. In addition, interacting with meta-knowledge and meta-performance, meta-emotion motivated learning. This indicates that three areas of meta-cognition raise meta-cognitive ability by interacting one another. Third, different types of meta-cognition were detected at each stage of problem-based learning. This means there is differences in student meta-cognition according to the stages of problem-based learning. This suggests that if teachers prepare questioning skills and play as a meta-cognitive coach with the consideration of meta-cognition appropriate to each stage of problem-based learning, it can improve students' meta-cognitive ability. The results of the study are expected to help teachers in the education field, who seek educational values of problem-based learning and utilize problem-based learning, to enhance student mete-cognitive ability.;현대 사회가 고도의 정보화 사회로 변화되면서 새로운 정보와 지식의 양이 날로 증가되고 있다. 이러한 사회의 변화는 교육의 새로운 변화를 요구하게 되었는데, 이러한 지식기반사회에 필요한 교육적 접근의 하나로 문제중심학습이 대두되었다. 문제중심학습은 실세계의 비구조화된 문제로 시작하여 성공적인 문제해결을 위해 학습자 스스로 지식을 습득하고, 능동적으로 탐색하는 교육과정이며 교수전략이다. 학습자가 문제중심학습의 수업과정에서 성공적으로 문제해결에 도달하기 위해서는 스스로 문제해결 과정을 계획하고, 조절하며, 관리하는 능력이 필요한데 이것이 바로 메타인지 능력이다. 따라서 본 연구는 지식기반사회를 살아가는 학생들에게 요구되는 교육적 가치 중 하나를 메타인지 능력으로 보고, 문제중심학습의 수업과정에서 어떠한 메타인지의 유형이 나타나는지 알아보는 것에 그 목적이 있다. 이를 통하여 문제중심학습의 교육적 가치를 찾고, 문제중심학습을 활용하는 현장교사들을 위해 학생들의 메타인지 능력을 신장시키는데 도움을 주고자 다음과 같은 연구 문제를 탐구하였다. ‘문제중심학습의 각 단계에서 어떠한 메타인지 유형이 나타나는가?’ 이에 대한 구체적인 연구문제는 다음과 같다. 1. ‘문제 만나기 단계’에서 나타나는 메타인지 유형은 무엇인가? 2. ‘문제해결 계획 세우기 단계’에서 나타나는 메타인지 유형은 무엇인가? 3. ‘탐색 및 재탐색하기 단계’에서 나타나는 메타인지 유형은 무엇인가? 4. ‘해결책 고안하기 단계’에서 나타나는 메타인지 유형은 무엇인가? 5. ‘발표 및 평가하기 단계’에서 나타나는 메타인지 유형은 무엇인가? 이러한 목적을 달성하기 위해 본 연구는 E초등학교의 5학년 학생들을 대상으로 과학 수업 20차시를 참여 관찰하는 질적 연구를 하였다. 그 결과, 문제중심학습의 수업과정에서 나타나는 메타인지는 ‘지식적 영역’, ‘수행적 영역’, ‘정의적 영역’의 3가지 영역과 ‘개인적 메타지식’, ‘과제적 메타지식’, ‘전략적 메타지식’, ‘계획하기’, ‘모니터링하기’, ‘조절하기’, ‘평가하기’, ‘신념, 감정, 태도’의 8가지 유형으로 분석되었다. 문제중심학습의 각 단계에 따라 나타난 메타인지 유형의 분석결과는 다음과 같다. 첫째, ‘문제 만나기 단계’에서 학생들은 메타인지의 지식적 영역 중 개인적 메타지식과 과제적 메타지식을 나타냈다. 처음 문제(과제)에 직면하여 자신의 수행능력을 파악하는 개인적 메타지식을 드러냈고, 문제(과제)를 파악·정의하면서 과제의 의미성을 파악하는 과제적 메타지식을 드러냈다. 둘째, ‘문제해결 계획 세우기 단계’에서는 메타인지의 지식적 영역 중 개인적 메타지식, 과제적 메타지식, 전략적 메타지식이 종합적으로 나타났으며, 수행적 영역의 계획하기와 조절하기가 나타났다. 셋째, ‘탐색 및 재탐색하기 단계’에서는 메타인지의 지식적 영역 중 개인적 메타지식, 과제적 메타지식과 수행적 영역 중 모니터링하기, 조절하기가 두드러지게 나타났으며, 각 탐색을 마칠 때 평가하기가 부분적으로 나타났다. 특히, 이 단계에서는 교사의 메타인지적 코치로서의 역할이 매우 중요한 부분을 차지하였다. 넷째, ‘해결책 고안하기 단계’에서는 메타인지의 지식적 영역 중 개인적 메타지식, 과제적 메타지식, 전략적 메타지식이 매우 활발하게, 종합적으로 나타났으며, 수행적 영역 중 모니터링하기, 조절하기도 나타났다. 이 단계에서는 학생들이 서로서로 메타인지적 코치로서의 역할을 담당하여 서로의 메타인지를 촉진시켰다. 다섯째, ‘발표 및 평가하기 단계’에서는 메타인지의 수행적 영역 중 평가하기가 두드러지게 나타났다. 수업이 모두 끝난 후 반성적 성찰노트를 확인한 결과, 학생들은 자신의 참여태도를 점검하고, 수업과정에서 자신의 변화정도를 반성하며, 타인의 해결책에 대한 평가를 하기도 하였다. 나아가 미래 상황에의 전이 가능성을 모색하면서 평가하기 유형을 나타내는 것을 발견할 수 있었다. 또한, 모든 단계에서 꾸준하게 정의적 영역이 나타났다. 정의적 영역은 지식적 영역과 수행적 영역을 촉진시키거나 감소시키면서 나타났다. 이러한 연구 결과를 종합하여 본 연구에서 얻은 결론은 다음과 같다. 첫째, 문제중심학습을 통해 메타인지가 다양한 유형으로 표출되었다는 사실은 문제중심학습이 메타인지 능력 신장에 도움이 되었음을 시사하는 것이다. 즉, 문제중심학습이 학생들의 메타인지를 유발시키는데 좋은 학습 전략이라는 것이다. 둘째, 문제중심학습의 단계에 따라 나타난 메타인지 유형의 흐름을 살펴보면, 지식적 영역이 먼저 나타난 후에 수행적 영역이 따라오고, 정의적 영역이 두 영역 사이를 교류하는 것을 발견할 수 있다. 이것은 지식적 영역이 충분히 활성화되어야 수행적 영역이 활발하게 유발됨을 의미하며, 메타인지의 세 영역이 각각에 대해 영향을 주고받을 때 그 효과가 가장 극대화됨을 뜻한다. 따라서 다른 메타인지 전략을 활용한 수업모형을 설계하는데 있어서도 메타인지 영역의 상호작용을 고려한 수업설계가 요구된다고 할 수 있다. 셋째, 문제중심학습의 각 단계별로 메타인지의 유형이 다르게 나타난 결과는 문제중심학습의 단계에 의해 유발되는 학생들의 메타인지에 차이가 있다는 것을 의미한다. 이러한 결과는 교사가 각 단계에 알맞은 메타인지를 고려하여 발문기법을 준비하고, 메타인지를 촉진시키는 ‘메타인지적 코치’로서의 역할을 담당하면 학생들의 메타인지 능력을 효과적으로 신장시킬 수 있음을 시사하는 것이다. 본 연구를 바탕으로 한 후속연구로 문제중심학습과 메타인지의 영역특수적인 특성을 고려하여 다른 대상, 다른 과목을 통해 문제중심학습에서 나타나는 메타인지의 유형을 분석하는 연구, 질적연구와 양적연구를 병행하여 문제중심학습을 통해 신장되는 메타인지의 능력의 차이를 밝히는 연구, 광범위한 영역에 걸쳐서 이루어지는 메타인지 개념에 대한 체계적인 연구, 소수의 인원을 대상으로 보다 실증적으로 문제중심학습에서 나타나는 메타인지에 대해 분석하는 질적연구 등을 제안한다.