문제중심학습(PBL)을 활용한 수업효과에 대한 메타분석

Abstract

본 연구에서는 문제중심학습의 효과를 알아보기 위해 2001년부터 2016년 6월까지 국내에서 발표된 문제중심학습을 적용한 수업을 개발하고 결과를 도출한 논문들을 대상으로 메타분석을 실시하였다. ‘문제중심학습’, ‘PBL’, ‘효과’ 등을 교차로 검색하여 최종적으로 113편의 논문이 선정되었고, 총 187개의 효과크기를 산출하여 메타분석에 사용하였다. 이를 통해 문제중심학습이 종속변인인 문제해결능력, 창의성, 학습동기, 자기주도 학습력, 학습태도와 학업성취도의 향상에 어느 정도 효과가 있는지 알아보았다. 그리고 본 연구에서 조절변인으로 설정한 대상, 중심교과, 지역, 수업형식 및 수업기간이 효과크기의 이질성의 원인으로써 설명될 수 있는지에 대해 분석하였다. 메타분석에는 R 3.2.5 프로그램을 사용하였다. 본 연구의 결과는 다음과 같다. 첫째, 문제중심학습을 적용한 수업은 전통적인 강의식 수업에 비해 문제해결능력, 창의성, 학습동기, 자기주도 학습력, 학습태도와 학업성취도를 향상시키는 데 효과적인 것으로 나타났다(g=.61). 이러한 결과는 학생 참여형 수업의 활성화를 통해 학습과 생활에서 문제를 발견하고, 적극적·능동적·창의적으로 문제를 해결하고 대처하는 학생을 양성하고자 하는 2015 개정 교육과정의 교육 목표와도 일치하는 것으로, 문제중심학습이 교육현장에서 적용할 가치가 있음을 시사한다. 둘째, 문제중심학습의 학습효과에 대한 이질성은 수업기간, 지역, 대상과 교과에 의해 설명할 수 있다. 문제중심학습을 적용할 때 수업기간을 길게 할수록 자기주도 학습력의 효과가 더 커지며, 중소도시와 읍·면에서 적용하는 것보다 대도시(g=.72)에서 적용할 때 학습태도의 효과가 더 크게 나타났다. 또한 중·고등학생이나 대학생을 대상으로 하는 것보다, 초등학생(g=.80)을 대상으로 문제중심학습을 적용할 때 학업성취도의 효과가 더 커지며, 실과 교과(g=.95)와 언어 영역(영어, 국어, g=.86)에 적용할 때 학업성취도의 효과가 더 크게 나타났다. 이러한 결과를 바탕으로 문제중심학습을 적용할 때 수업기간, 지역, 대상과 중심교과를 고려해 준다면, 자기주도 학습력과 학습태도, 학업성취도에서 큰 효과를 얻는데 도움이 될 수 있다. 셋째, 문제중심학습을 과학 교과에 적용하였을 때 타 교과에 비해 가장 큰 효과를 보인 종속변인은 문제해결능력(g=.92)과 자기주도 학습력(g=.87)이었고, 학습동기(g=.84) 또한 매우 큰 효과를 보였다. 그에 비해 상대적으로 학업성취도(g=.38)의 향상 효과는 작았다. 학생들은 문제중심학습을 통해 문제를 파악하고, 계획하고, 탐색하고, 해결안을 도출하고, 동료와 의사소통하는 탐구 과정을 거치며 문제해결능력을 향상시키게 되고, 과학을 이론적으로만 접하는 것이 아니라 문제중심학습을 통해 일상생활에 적용해 보면서, 과학의 긍정적인 측면을 경험할 수 있는 기회를 가지게 된다. 이는 학생이 과학을 학습하고자 하는 학습동기를 촉진시키는데 중요한 작용을 하게 되며, 이렇게 조성된 학생의 긍정적인 학습동기는 자기주도 학습력을 향상시키는데 직접적으로 영향을 미치게 되는 것이다. 그러나 과학 교과는 타 교과와 다르게 과학적 용어와 개념, 수식 등이 존재하므로, 강의식 수업과 같이 과학 개념을 형성하는데 목표를 두고 있는 수업과 비교했을 때, 문제중심학습을 적용한 수업의 경우 학업성취도를 높이는 데 어려움이 있을 수 있다.;This study was intended to overcome limitations of fragmentary study by conducting meta-analysis on research results on the effect of problem-based learning that were announced in Korea from 2001 to June 2016. 113 theses were selected by searching ‘problem based learning,’ ‘PBL,’ and ‘effect,’ and total 187 effect sizes were calculated and used them in meta-analysis. To this end, this study intends to investigate the effect of PBL according to the degree of problem-solving ability, creativity, learning motivation, self-directed learning ability, learning attitude, and academic achievement, and to suggest specific direction of which variable needs to be considered to raise the learning effect by identifying the cause of heterogeneity of learning effects. The results of this study are as follows. First, class that applied PBL is an effective learning method in improving problem-solving ability, creativity, learning motivation, self-directed learning ability, learning attitude, and academic achievement compare to the traditional lecture courses(g=.61). This finding coincides with an education objective of training students who solve and deal problems actively, initiatively, and creatively that it signifies that PBL is worth to be applied in education field. Secondly, heterogeneity of learning effects using PBL are explained class periods, local, research objects, and subjects. The effect of self-directed learning ability increases when class periods are longer when PBL is applied. It was identified that the effect of learning attitude increases when PBL is applied in big cities than small and medium-sized cities or small communities as eup or myeon. Also, the effect of academic achievement increases when PBL is applied on elementary school students than on middle and high school students or on college students. It was identified that the effect of academic achievement increases when PBL is applied on English and Korean language courses and practical courses. Thirdly, for science subject, applying PBL was effective in improving various learning effects, especially problem-solving ability(g=.92), self-directed learning ability(g=.87), and learning motivation(g=.84). However, effective in improving academic achievement(g=.38) was relatively lower. The reason for such result is because the inquiry process of scientists which is considered importantly in science subject is similar to the leaching-learning process of PBL, is reflecting more elements of self-directed learning compare to other subjects, and because scientific experience of PBL is playing an important role in improving the learning motivation. On the other hand, for science, to improve in academic achievement is needed to high achievement level of students. Therefore, effect of improvement in academic achievement was expected to be low.