ATWOOD와 POLSON의 문제 해결 과정 모형 검증

Abstract

본 연구는 물병 문제(water jug problem)의 해결에 대한 Atwood와 Polson(1976)의 과정 모형 예언들을 기억 부담(memory load)을 감소시킨 조건들에서 검토하고자 두 실험을 수행하였다. 이 모형은 물병 문제의 해결에 최적 이동을 평가하는 과정과 앞서 들어 갔던 문제 상태에 대한 기억과정이 필요하며, 문제의 구조상 기억부담이 크고, 사전에 어떤 움직임을 계획하기 힘들었다고 가정한다. Atwood, Masson 및 Polson(1980)은 실제로 이 모형을 지지하는 결과를 얼었다. 즉, 기억 부담을 줄여주는 조건에서도 수행의 현저한 감소가 관찰되지 않았다. 실험 1은 Atwood등(1980)의 실험을 따르되, 그들이 조작한 기억 조건을 더욱 효과적으로 만들기 위해 현재 내용물과 특정 이동의 결과 상태, 이전에 들어갔던 문제상태등을 그림으로 컴퓨터 모니터에 계시하였을 경우 이조건과 다른 조건들간의 문제 해결 수행을 비교하였다. 피험자는 심리학 개론 수강자 180명이었늘데, 연습문제(병 크기가 6,4,1인)를 푼 다음, 90명은 (8,5,3)문제를, 나머지 90명은 (12,7,4)문제를 풀었다. (8,5,3) 문제의 경우 들이가 다른 세 병을 이용해서 (4,4,0)으로, (12,7,4)문제의 경우 (6,6,0)으로 물을 채워야 문제가 풀렸다고 본다. 각 문제집단은 통제, 가용이동 및 기억의 세 조건으로 무선 배정되었다. 이 실험에서는 피험자자 100번 이동 후에도 문제를 풀지 못하면, 시행이 끝난 것으로 간주되었다. (12,7,4)문제를 받은 90명 중 통제 조건의 4명이, 가용 이동 조건의 2명이 각각 문제를 풀지 못하였다. 자료 처리는 이들을 제외하고, 수행 수준, 오류 반응 그리고, 해결 통로에 대하여 2X3 (문제X조건)의 요인 변량 분석과 조건들간의 차이에 대한 사후 검증으로 Tukey Test를 실시하였다. 본 실험 1의 결과는 다음과 같다. 문제를 풀기 위해 필요한 총 합법적인 이동수를 보면, 기억 조건(M=17.6)이 가용이동 조건(M=34.4)이나 통제 조건 (M=39.8)에 비해 더 적은 이동수로 문제를 해결했다[F(2,168)=23.57,p<.001]. 주 문제 중 (8,5,3)문제(M=22.2)가 (12,7,4)문제 (M=32.6)보다 더 적은 이동을 요하였다[F(1,168)=20.52, p<.001]. 이 두 문제는 기억 조건에서 차이를 보이지 않아, 조건과 문제간에 5%에 접근하는 상호 작용이 있었다[F(2,168)=2.65, p<.07]. 해결에 요하는 시간에서, 통계 조건은 평균 16.4분, 가용이동 조건은 14.3분, 그리고 기억 조건은 7.6분 만에 문제를 풀었다[F(2,168)=31.98, p<.001]. (8,5,3)문제는 평균 11.1분, (12,7,4)문제는 평균 14.3분을 요하였다[F(1,168)=12.34, p<.001]. 그러나, 기억 조건에서 이 두 문제들은 해결 시간에 있어 차이를 보이지 않았다 [F(2,168)=3.56, p<.01]. 오류 반응을 분석한 결과 앞의 문제 해결 상태로 다시 돌아가는 되돌기(looping)수를 보면, 기억 조건이 다른 두 조건에 비해[F(2,168)=23.31, p<.001], (8,5,3)문제가(12,7,4)문제에 비해[F(1,168)=11.25, p<.001] 더 적은 되돌기를 했다. 물 병의 들이를 무시하고 붓는 비 합법적(illegal) 이동수는 조건간 주효과가 있었다 [F(2,168)=19.71,p< .001]. 피험자가 택하는 해결 통로를 분석한 결과, (8,5,3)문제를 받은 피험자들 중, 통제조건의 피험자들의 83%가 오른쪽 통로 가지로, 나머지는 왼쪽 통로 가지로, 문제를 풀었다. 반면 가용이동과 기억 조건의 피험자들은 각기 53%가 오른쪽 통로를 밟아 문제를 풀었다. (12,7,4)문제의 경우 세 조건의 피험자들이 모두 오른쪽 통로를 택했다. 즉, 조건[F(2,168)=4.70, p< .01]과 문제[F(1,168)=11.39, p<.001]의 각각에서 주효과가 있었다. 실험 2는 각 문제를 풀 때 피험자가 당면하는 기억 부담을 더 줄이기 위해 지필 검사를 실시하되, Atwood동의 모델에서 제안된 평가함수 과정과 이 모형이 부정하는 하위목표 설정 가능성을 검토하고자 실시하였다. 피험자는 대학생 90명이었는데, 통제 조건, 평가함수를 제시해주고 이것을 사용하도록 한 조건, 및 출발 상태와 목표 상태간의 두 문제 상태를 하위 목표로 제시받은 조건에 각각 30명씩 무선 배정하였다. 모든 피험자들은 연습문제 (6,4,1)을 푼 후 (8,5,3)문제를 받았다. 이 실험에서는 피험자가 20분 안에도 목표 상태 (4.4,0)에 도달하지 못하면 실패한 것으로 간주하였으며, 통제 조건에서 8명이, 평가함수 조건에서 9명이, 하위목표 조건에서 4명이 각각 실패하였다. 이들 자료를 제외시킨 후, 수행수준과 오류 반응에 대하여 조건간 차이를 알아보고자 단일 변량 분석을 실시하였다. 실험 2의 결과는 다음과 같다. 먼저, 해결에 필요한 합법적 총 이동수를 살펴 보면, 통제 조건은 평균 17.50, 평가함수 조건은 평균 18.50, 하위목표 조건은 평균 12.95의 이동을 요하였다[F(2,57)=3.35, p＜.05]. 해결에 요하는 시간에서도 세 조건이 차이를 보였는데[F(2,57)=4.58, p＜.01], 하위목표 조건은 평균 10분, 평가함수 조건은 평균 14.95분으로 앞의 조건이 더 좋은 수행을 보였다(t=2.95, p＜.01). 오류 반응에 있어 세 조건들은 되돌기 수와 비합법적 이동수에서 의미있는 차이를 보이지 않았다. 이는 실험 2가 이동의 선택과 관련된 여러 유형의 정보를 단기 기억에 유지해야 할 필요를 감소시킨 지필 검사를 사용했기 때문이다. 본 연구의 두 실험들은 Atwood와 Polson(1976)의 과정 모형의 가정을 새로운 조건들에서 검토했는데, 기억 부담을 줄이거나 하위목표를 제공할 때, Atwood와 Polson모형의 예언과는 달리 물병 문제의 해결이 촉진되었다. 앞으로의 연구에서는 이 문제의 해결에서 기억 부담이 어떤 과정을 억제시키는지 등의 문제가 검토되어야 한다.;This study was designed to test Atwood and Polson's process model for water jug problems. In order to examine their assumptions and results, two experiments were performed under reduced memory load conditions. In Experiment 1, to make the conditions employed in Atwood and Polson's model more effective, the information about current state, a list of all legal moves, their resulting state, and previously occupied states were visually presented to subjects. Then, performance between conditions were compared. The total of 180 University students were tested, and thirty subjects were randomly assigned to each condition (control/ move availability/ memory) and each problem (jug sizes of 8,5,3/ 12,7,4). The test was programmed with Pascal and Turbo C so that the problem would be terminated when subjects failed to solve within 100 moves. After subjects solved a practice problem (6,4,1), they were given the experimental problem. The data were analyzed by 2X3 (problems X conditions) GLM procedure (SAS) and Post hoc test as a supplementary method. The results were: 1. The analysis for the performance level was as follows: 1) Subjects in the memory condition required fewer total legal moves to solution than those in other two conditions. Fewer legal moves to solution were required for all conditions in the (8,5,3)problem than in the (12,7.4)problem, which are consistent with the results of previous studies. The interaction effects of conditions by problems were marginally significant. 2) Solution time in the memory condition was the shortest of any other conditions. Solution time in the (8,5,3)problem was shorter than in the (12,7,4)problem. Also, the interaction effects of conditions by problems were statistically significant. Therefore, subjects in the memory condition were required less time under all the problems. 2. According to the error analysis, subjects in the memory condition solved fewer looping moves than those in the other conditions. Subjects in the memory and move-availability condition solved fewer illegal moves than those in the control condition. There was a significant main effect between the problems. 3. As to the analysis concerning solution path, only 53% of the subjects in move-availability and memory condition solved the (8,5,3)problem with path-right. This is inconsistent with previous studies. The mechanism behind these results needs to be further explored. Therefore, the results showed that the subjects' performance in the reduced memory load condition dramatically improved. In Experiment 2, using paper-and-pencil, we tested the evaluation function process proposed by Atwood and Poison's model and tested the possibility of establishing subgoals which was ignored in the model. 90 University students were randomly assigned to control, evaluation function strategy, and subgoal strategy condition. After the subjects finished the practice problem (6,4,1), they solved the experimental problem (8,5,3). Time limit given to each subject was 20 min. The data of the results were analyzed by one-way ANOVA (SAS) and t-test were carried out on the two strategies that were of interest. The results were: 1. The analysis for the performance level was as follows: 1) Subjects in the evaluation function strategy condition required more legal moves to solution and more solution time than those in the subgoal strategy condition. 2. According to error analysis, the difference between strategy conditions were not significant in looping and illegal moves. The reason seems that paper-and-pencil test was employed which reduced the need of keeping various informations in STM.