웹기반 PBL 환경에서 협력적 지식형성에 영향을 미치는 팀 학습활동 특성 규명

Abstract

With the development of innovative information technology, knowledge-based society in particularly emphasizes the ability of creating, managing and utilizing knowledge as a core value to achieve both individual and society's competence. Thus, the ability of creating collaborative knowledge with others as well as critical thinking is continuously being paid much more attention. Upon the reflection of social trend and needs, the constructive teaching and learning methods, which is centered on social and historical context of learning, have been applied to the various learning environments. From this sociocultural perspective, PBL, Problem Based Learning, is regarded as one of the effective teaching-learning strategies which enable students to acquire problem solving abilities as well as gain better understanding of knowledge and its function in their problem solving process. Recently, moving PBL online, which integrates learning principles of PBL into the web-based learning environments, can improve the effects of PBL to further support collaborative learning and dynamic interaction through synchronized and asynchronized computer-based conference. However, some research findings have reported that students didn't perform their learning successfully in the web-based PBL, and especially inefficiency of web-based communication brought in the results of students' motivtaion in their learning process. In this context, one of the goals of this study is to understand how collaborative knowledge is constructed and developed in the web-based learning environments from the sociocultural perspective, and what factors support collaborative knowledge building process. Based on this understanding, construction of collaborative learning environments and their supportive strategies should be provided for the better outcomes of web-based PBL. Therefore, the purpose of this study is to examine the comprehensive process of collaborative knowledge building in the web-based PBL environments through mixed comparative case study since learning in this environment is multifaceted, and to identify team learning behavior factors that have impacts on learning outcomes. The following research questions are addressed in this study: 1. What factors of the team learning behavior are applied in the collaborative knowledge building in the web-based PBL environments? 2. What are the differences of the team learning behavior for making collaborative knowledge building based on performance levels in the web-based PBL environments? 3. What characteristics of the team learning behavior have influenced on the knowledge sharing structure(for example, similarities and accuracy) as the results of the collaborative knowledge building in the web based PBL environments? For this purpose, a course from a virtual campus of the university located in Seoul was chosen to collect and analyze the relating data. The underlying design of this course was based upon the PBL theories and practices. Five to six students were randomly assigned to form thirteen teams working in the web-based PBL for 6 weeks. During the web-based PBL process, collaborative knowledge building of each team was observed with the collections of synchronized and asynchronized interaction messages. In order to identify team differences in the learning behavior, the two higher performance groups and two lower performance groups were selected, and their learning behaviors were comparatively analyzed based on the team's performance outcomes. The section on data analysis is divided into three phases. Phase 1 analyses the essential factors of student's learning behaviors in the web-based PBL process. Phase 2 analyses synchronous and asynchronous interaction messages in the web-based PBL process in order to identify factors and sub-factors of the team differences. For this study, four teams are chosen to analyze team differences based on two types of team learning behavior evaluation rubric. Finally, Phase 3 measures shared knowledge structures of each team, then analyzes similarity and accuracy of their knowledge structures in order to identify the effects of team learning differences on the actual collaborative knowledge building. The research results were summarized as follows: First, five team learning behavior factors for making collaborative knowledge building in the web-based PBL environments were identified as follows: 1. 'task coordination,' 2. 'task performance,' 3. 'social relationship,' 4. 'learning environment' and 5. 'non task.' Also these team learning behavior factors include twenty four sub-factors. With this analysis, collaborative knowledge building process was regarded as a complex and dynamic behavior in which cognitive, social and emotional behaviors were tied together. Therefore, it was assumed that high-ordered and cognitive interaction should be needed to solve ill-structured problems collaboratively in the PBL learning environments. Second, the results of content analysis of messages generated from the team learning behavior have revealed that each team has his own particular learning behavior pattern. The detailed outcomes are as follows: 1. It was found that there were statistically significant differences in team learning behavior through chi-square test(=379.76, p<.05). The higher performance teams have represented higher level of participation in the entire area of learning behavior such as 'task coordination,' 'task performance,' 'social relationship,' 'learning environment' and 'non task' while the lower performance teams have a tendency to engage in specific areas with lower level of participation. 2. In consideration of team learning behavior factors, 'task coordination' factor has a significant effect on team difference(=240.11, p<.05). Especially, its sub-factors such as 'creating rules,' 'sharing roles,' 'verifying individual duty,' 'adjusting meeting,' 'checking the work progress,' 'requesting assistance' and 'facilitating team behavior' were taking up contributions that leaded to team differences. 'Task performance' factor also has a significant effect on team difference(χ2=138.85, p<.05). In the sub- factors of 'task performance,' 'defining problem,' 'generating idea,' 'seeking information.' 'generating solutions,' 'monitoring-reflection,' and 'compiling report' were playing distinct roles in the team differences. Moreover, 'social relationship' factor influenced significantly on team difference(=36.70, p<.05). Its sub-factors, for example, 'sharing personal information,' 'creating intimacy' and 'building companionship' were taking up roles in making differences among the teams. In addition, 'learning environment' factor, especially 'technology issue' has a significant effect on team difference(=17.40, p<.05). Finally, in the 'non task' factor, 'figurative language' and 'meaninglessness' sub-factors influenced significantly on team difference(=93.79, p<.05). Third, similarity and accuracy of shared knowledge structures of each team were measured through Pathfinder network analysis program in order to identify the effects of team learning behavior on collaborative knowledge building. According to the result, four performance teams have shown a similar frequency patterns of message sharing in the area of 'meaning coordination,' 'meaning making,' 'meaning acceptance' and 'problem awareness.' It may be concluded that team members were more discussing in defining and coordinating meanings in the problem solving process while they were not actively involved in seeking problems. More messages for solving problems were used in the higher performance teams. For example, the number of messages used in the higher performance team was nine times higher than the lower performance team. Moreover, each team has showed his own particular characteristics of discourse type. As the result of the comprehensive analysis of both team learning behavior patterns(interaction on the macro level), it was found that there have been the qualitative differences in diversity, density and representational method of the discussed messages according to performance level. In addition, it was found that frequency of the team learning behavior and interaction for making social relationships strongly correlated with similarity of the shared team knowledge structures. In addition, the accuracy of shared team knowledge structures correlated with the learning behaviors, for example, generating and discussing ideas to achieving meaningful solutions in the problem solving process. These results imply that team learning behavior factors and sub-factors identified in this study should be considered as the key design elements in the web-based PBL learning environments facilitating student's collaborative knowledge building.;정보와 지식이 개인과 사회의 부가가치를 높이는 핵심자원으로 부각되면서 학습자는 가치 있는 정보를 판별하고 종합할 수 있는 비판적 사고력과 함께 협력을 통해 고차원적이고 의미 있는 지식을 창출하는 능력을 갖추는 것이 최우선적으로 요구되고 있다. 이와 같은 사회적 변화와 요구에 기초하여 학습의 사회&#8729;문화적 맥락을 강조하는 구성주의 교수-학습원리를 반영한 문제중심학습(Problem Based Learning: PBL)은 지식 및 기능에 대한 기억과 이해에 긍정적인 결과를 제공함과 동시에 문제해결력과 같은 고차원적인 지식을 습득하는데 효과적인 교수학습전략으로 주목받고 있다. 특히 웹의 기능과 PBL의 학습원리를 결합한 웹기반 PBL의 등장은 동시적 또는 비동시적 협력학습의 기회를 제공함으로서 면대면 환경에서는 경험하지 못한 역동적인 상호작용을 통해 PBL의 교육적 가능성을 한 단계 고양하게 되었으며 특히 웹기반 PBL 환경은 협력적 지식형성을 위한 커뮤니티로 주목받고 있다. 그러나 최근 그간의 긍정적인 기대와는 달리 웹기반 PBL을 경험하는 모든 학습자들이 성공적으로 학습과정을 수행하는 것이 아니라는 문제제기가 이루어지고 있으며(김종백, 2004; Hmelo-Silver, 2004), 특히 웹 커뮤니케이션의 비효율성과 이로 인한 동기저하 등의 문제가 보고되면서 웹기반 PBL 시행에 관한 재평가와 개선에 대한 요구가 나타나고 있다(장경원, 2006; 정현미, 2007; Ertmer & Simons, 2006). 웹기반 PBL이 본래의 기능을 회복하고 기대하는 학습결과를 도출하기 위해서는 무엇보다 웹기반 환경에서 어떻게 협력적으로 지식이 형성되고 전개되며 어떠한 요인들이 협력적 지식형성을 지원하는지 이해하는 것이 중요하다(Chou, 2001; Graham & Misanchuk, 2004; Zion & Mevarech, 2007). 이에 본 연구에서는 웹기반 PBL환경에서 협력적 지식형성의 과정을 종합적으로 탐색하고 그 결과에 영향을 미치는 팀 학습활동 요소와 학습활동의 특성을 규명함으로 성공적인 웹기반 PBL의 설계와 운영을 위한 시사점을 모색하고자 한다. 이와 같은 연구의 목적에 따라 본 연구에서 다루어진 연구문제는 다음과 같다 1. 웹기반 PBL 환경에서 협력적 지식형성을 위한 팀 학습활동의 요소는 무엇인가? 2. 웹기반 PBL 환경에서 협력적 지식형성을 위한 팀 학습활동은 학습성과 수준에 따라 차이가 있는가? 3. 웹기반 PBL 환경에서 팀 학습활동은 협력적 지식형성의 결과로서 공유 지식구조(유사성, 정확성) 형성에 영향을 미치는가? 이상과 같은 연구문제를 확인하기 위하여 서울 소재 한 대학의 사이버캠퍼스에 개설된 강좌를 선정하여 6주 동안 5~6명씩 무선 할당된 14개 팀을 대상으로 웹기반 PBL을 시행하였다. 웹기반 PBL이 시행되는 동안 협력적 지식형성의 과정을 관찰하고 학습과정에서 발생한 동시적, 비동시적 상호작용 메시지를 비롯한 학습활동 자료를 수집, 분석하였다. 또한 팀 간 학습활동의 차이를 확인하기 위하여 PBL 학습성과 수준에 따라 상위 2개, 하위 2개 팀을 선정하여 각 팀에서 이루어진 학습활동을 비교분석하였다. 수집된 자료의 분석은 3단계로 이루어졌다. 첫째, 근거이론(grounded theory)을 적용한 분석을 시행하여 웹기반 PBL 과정에서 나타나는 학습자 활동의 제반 요소를 파악하였다. 둘째, 팀 학습활동의 특성을 확인하기 위하여 사례로 선정된 4팀을 대상으로 근거이론을 통해 개발된 학습활동 분석틀에 기초하여 학습과정에서 발생한 동시적, 비동시적 상호작용 메시지를 비교분석함으로서 수행수준에 따른 팀 간 학습활동의 차이를 확인하였다. 셋째, 학습과정에서 나타난 팀 학습활동의 차이가 실제 협력적 지식형성 결과와의 관련성을 확인하기 위하여 각 팀 별로 공유지식구조(shared knowledge structure)를 측정하고 지식구조의 유사성(similarity)과 정확성(accuracy)을 비교분석하였다. 이 같은 과정을 통해 확인된 연구의 결과를 연구문제에 따라 정리하면 다음과 같다. 첫째, 웹기반 PBL 환경에서 협력적 지식형성을 위한 팀 활동구성요소는 (1)과제관리 (2)과제수행 (3)관계형성 (4)학습환경 (4)기타의 5개 영역과 24개의 하위요소가 확인되었다. 이 같은 분석결과를 통해 협력적 지식형성의 과정은 인지적, 사회적, 정서적 활동이 복합적으로 나타나는 매우 복합하고 역동적인 활동이며, PBL에서 제공되는 것과 같은 비구조적 문제를 협력적으로 해결하기 위해서는 매우 복잡한 인지적 상호작용이 이루어지는 것을 확인할 수 있었다. 둘째, 웹기반 PBL 수행수준에 따라 팀 학습활동에서 나타난 상호작용 메시지를 본 연구에서 개발한 내용분석기준을 통해 분석을 실시하고 비교분석한 결과 각 팀은 각기 다른 학습활동의 패턴을 나타냈다. PBL 활동을 분석한 결과 연구대상 4개 팀 중 성과가 높은 팀 일수록 높은 활동 빈도를 나타냈으며 과제관리, 과제수행, 관계형성, 학습환경, 기타(비언어)의 모든 영역에서 고른 활동분포를 나타냈다. 반면 성과가 낮은 팀은 모든 영역에서 매우 낮은 활동 빈도를 나타냈고 활동 영역의 분포 또한 일부 영역에 집중되는 경향을 보이는 등 일관적이지 않은 특성을 나타냈다. PBL 활동의 팀 간 차이를 통계적으로 확인하기 위하여 교차분석을 실시한 결과 5개의 전체 영역에서 팀 간에 통계적으로 유의미한 차이가 있는 것으로 확인되었다(=379.76, p<.05). 또한 팀 간 비교를 통해 팀 간 차이 요소를 확인하고 학습성과에 영향을 미칠 것으로 고려되는 활동요소들을 확인하였다. 활동영역별로 살펴보면 (1)과제관리영역(=240.11, p<.05)은 10개의 하위 요소 중 ‘규칙생성’, ‘역할분담’, ‘개별과제확인’, ‘일정조정’, ‘학습진행확인’, ‘협조요청’, ‘팀 활동 촉진 및 격려’와 같은 활동요소가 팀 간에 차이가 있는 것으로 확인되었고 (2)과제수행영역(=138.85, p<.05)은 ‘문제확인’, ‘아이디어’, ‘정보탐색’, ‘해결안’, ‘모니터-성찰’, ‘보고서작성’으로 이루어진 모든 활동요소에서 팀 차이가 확인되었다. (3)관계형성영역(=36.70, p<.05) 또한 ‘개인정보’, ‘친밀감형성’, ‘동료관심’, ‘팀의식’의 모든 활동요소에서 팀 간에 차이가 있는 것으로 확인되었다. (4)학습환경영역(=17.40, p<.05)은 ‘학습매체’에서 팀 차이가 발생하였다 (5)기타(=93.79, p<.05)는 '비언어', '비관련'에 관한 활동에서 팀 간 차이가 확인되었다. 또한 본 연구에서는 학습활동과정에서 발생한 메시지 내용을 비교분석한 결과, 논의의 질적인 측면에서도 수행수준에 따라 팀 간에 차이가 있음이 확인되었다. 셋째, 웹기반 협력학습 과정에서 나타난 팀 학습활동의 차이가 협력적 지식형성 결과에 미치는 영향을 확인하기 위해 pathfinder 네트워크 분석 프로그램을 활용하여 각 팀에서 형성된 공유지식구조를 측정, 분석하였다. 분석결과 팀에 따라 다른 형태의 지식구조가 형성되었음을 확인하였다. 공유지식구조의 유사성은 학습활동 전반의 활동 빈도가 높은 팀 일수록 높게 나타났으며 PBL 활동의 유형 중 특히 관계형성을 위한 상호작용이 높을수록 긍정적인 영향을 미치는 것으로 확인되었다. 한편 공유지식구조의 정확성은 과제수행 중 비구조 문제해결을 위해 다양한 아이디어를 생성하고 이를 해결안으로 연결하며, 명료한 의미전달과 심도 있는 논의를 수행한 팀일수록 높게 나타났다. 본 연구의 결과에 의하면 웹기반 PBL에서의 협력적 지식형성과정은 개별적 지식형성과는 달리 복수의 구성원의 참여를 통해 이루어지는 것이므로 과제수행과 같은 인지적 측면뿐만 아니라 과제관리, 관계형성 등과 같은 사회적, 정서적 측면이 복합적으로 상호영향을 미치는 역동적인 과정임을 확인할 수 있었다. 또한 웹기반 환경에서 이루어지는 팀 학습활동은 PBL과정과 같이 잘 설계된 학습수행절차 및 방법을 제공한다 하더라도 팀 마다 다른 양상을 나타내며 이러한 팀 학습활동의 양적, 질적 차이는 궁극적으로 협력적 지식형성 결과에 밀접한 영향을 미치는 것을 확인하였다. 이 같은 본 연구를 통해 확인된 연구결과들은 웹기반 PBL을 비롯한 협력학습 상황에서 협력적 지식형성을 촉진하기 위한 학습 환경을 설계하고 효과적, 효율적으로 운영하기 위한 전략개발의 기초를 제공하며 웹기반 협력학습 환경에서 팀 학습활동을 촉진을 도모하기 위한 다양한 후속연구를 제안한다.