Earticle

이 연구는 기술적 문제의 구조화 정도를 ‘잘 구조화된(well-structured)‘, ’중간 정도 구조화된(semi structured)’, ’구조화가 잘 안된(ill-structured)' 문제로 구분한 후, 중학생이 기술적 문제를 해결하고자 할 때, 변화하는 뇌파의 활성도를 분석함으로써, 인지적 특성의 변화를 파악하는 연구이다. 이를 위해 구조화 정도에 따라 세 가지 유형의 기술적 문제를 구안하였으며, 학생들의 문제 해결 과정 시 뇌파 측정을 실시하였다. 이 연구의 결과를 토대로 얻어진 결론은 다음과 같다. 첫째, 뇌파 활성의 정도에서 ’구조화가 잘 안된 문제' 집단의 뇌파가 가장 활성화 되었으며, 다음으로 ‘잘 구조화된 문제‘ 집단, ’중간 정도 구조화된 문제‘ 집단 순으로 뇌파 활성 결과가 나타났다. 둘째, 인지 부하 수준에서 ’구조화가 잘 안된 문제' 집단의 뇌파가 가장 높게 나타났으며, 다음으로 ‘잘 구조화된 문제‘, ’중간 정도 구조화된 문제‘ 집단 순으로 인지 부하 수준 결과가 높게 나타났다. 즉, ’구조화가 잘 안된 문제'를 해결하는 집단이 가장 많은 스트레스를 받고 있었다. 셋째, 집중 지표는 대부분 앞서 본 뇌파 활성의 결과와 유사한 결과가 나타났다. 즉, 뇌파 활성이 높을 때 집중지표가 높아지다는 것을 추론할 수 있었으며 ’구조화가 잘 안된 문제'를 풀 때 집중이 가장 많이 됨을 확인할 수 있었다. 넷째, 이완 지표에서는 전반적으로 앞서 확인한 인지 부하의 결과와 상반된 결과가 나타났다. 즉, 인지 부하 값이 높으면, 이완지표가 낮아지다는 것을 연구 결과를 통해 추론할 수 있었다. 다섯째, 전체적으로 기술적 문제를 해결하는 이 연구의 결과에서는 우뇌 부위에서 좌뇌에 비해 활성화 되는 경향을 보이고 있다.

This study was to understand the change of cognitive characteristics by analyzing the EEG activities that change when middle school students attempt to solve technological problems that were classified into 'well-structured', 'semi-structured' and 'ill-structured' according to their level of structuralization. For this purpose, the study developed 3 types of technological problems according to the level of structuralization and then presented these devised problems to 6 students in order to measure the EEG of the subjects as they are in the process of solving technological problems. The results of this study were as follows. Firstly, in terms of the level of EEG activities, the result came out as the 'ill-structured problem' group showing the most vitalized EEG, and the 'well-structured problem' group showing the second most vitalized EEG and then the 'semi structured problem' group showing the least vitalized EEG in the measurement of EEG activities. Secondly, in terms of the level of cognitive load, 'ill-structured problem' group showed the highest brain waves while the 'well-structured problem' group showed the second highest and the 'semi structured problem' group showed the lowest result of cognitive load level. In other words, the group that solves the 'ill-structured problem' was under the most stress. Thirdly, the concentration indicator produced a similar result mostly to that of the EEG activities that was observed earlier. So, it can be inferred that the concentration indicator heightens when the EEG activities are high, and it was verified that the concentration becomes most intense when solving 'ill-structured problem'. Fourthly, the relaxation indicator generally presented the contrary result to that of cognitive load that was observed earlier. In other words, it can be inferred from the result of this study that the relaxation indicator gets lower when the cognitive load value is high. Fifthly, in general, the right brain showed the tendency to be vitalized in comparison to the left brain in the result of this study, which solves the technological problems.

이 연구는 기술적 문제 해결의 사고 과정에서 나타나는 초등학생의 뇌파를 분석하는 것이다. 이를 위해 초등학생의 기술적 사고를 측정할 수 있는 기술적 문제를 구안하였으며, 24명의 초등학교 학생에게 특정 기술적 문제를 해결하게 하여, 그 과정에서 학생의 변인(성별, 우뇌/좌뇌, 학력, 창의성)에 따른 학생 집단 간의 뇌파의 활성도 차이를 통계적으로 검증하였다. 구안된 기술적 문제는 다용도 함을 제작하는 것과 관련하여 두 가지의 문제 장면(구상하기, 판 쪼개짐 문제 해결하기)으로 구성되었으며, 전문가 집단의 타당성 검토를 거쳐 최종 완성되었다. 분석 결과를 통하여, 구상하기 장면에서는 Beta Low와 Beta High의 두 파에서 모두 우뇌가 좌뇌보다 뇌파 활성도가 통계적으로 높은 것으로 확인할 수 있었으며, 판 쪼개짐 해결 장면에서도 우뇌의 Beta Low파의 활성도가 좌뇌의 활성도보다 통계적으로 유의미한 수준에서 높음을 확인하였다. 또한 구상하기 장면에서 Beta Low파에서는 여자 집단이 남자 집단보다 활성화되었으며, Beta High파에서는 창의성이 낮은 집단이 높은 집단보다, 학력이 낮은 집단이 높은 집단보다 뇌파가 더 활성화되었음을 확인할 수 있었다. 판 쪼개짐 해결 장면에서, Beta Low파에서는 여자 집단과 학력이 낮은 집단의 뇌파가 더 상대 집단에 비하여 더 활성화되고 있었으며, Beta High파에서는 여자 집단과 학력이 낮은 집단이, 그리고 창의성이 낮은 집단이 상대 집단에 비하여 더 활성화된 것으로 나타났다.

The purpose of this study was to analyze the EEG activities of elementary school students in the process of technological problem solving. to achieve the purposes of this study, a technological problem was made. the technological problem had two problem situations, which are to make the idea for the utility box and to get answers about the problem of the split wood. The EEG data of 24 elementary school students were analyzed. The major findings were as follows: The degree of activities of right brain was higher than that of left brain in Beta High wave and Beta Low wave to make the idea for the utility box. And the degree of activities of right brain was higher than that of left brain in Beta Low wave to get answers about the problem of the split wood. The degree of activities of women group was higher than that of men group in Beta Low wave, that of low creativity group was higher that of high creativity group and that of low academic ability group was higher that of high academic ability in Beta High wave to make the idea for the utility box. And the degree of activities of right brain was higher than that of left brain in Beta Low wave to get answers about the problem of the split wood. The degree of activities of women group was higher than that of men group, that of low academic ability group was higher that of high academic ability group, and that of low creativity group was higher that of high creativity group in Beta High wave to get answers about the problem of the split wood.

이 연구의 목적은 근거이론에 의한 사례 분석에 기초하여 기술적 문제해결의 세 번째 단계인 실현 단계에서 학습자가 문제를 해결하는 과정에 관한 이론을 도출하는 것이다. 이를 위해, 학습자 51명이 기술적 문제해결 활동 후 작성한 과정 기록지를 분석하고 코딩하여 상황모형을 구성하였 다. 기술적 문제해결의 과정 중 세 번째 단계인 실현의 과정은 실현 자신감을 토대로 하고, 학습자 의 제작활동 선호도와 조작적 능력에 영향을 받으며 시작되었다. 실현 과정이 전개되는 과정에서 는 제작하기와 수행하기의 과정에 학습자 스스로의 문제해결목표, 실현 환경 등이 영향을 주며 전 개되었고, 전개의 과정에는 교사나 동료와의 상호작용 성향도 영향을 주었다. 실현 과정의 종료로 실현 성과가 도출되고 실현 만족도가 결정되는데 실현 성과는 객관적 기준의 성취 여부에 의해 결정되지만, 실현 만족도는 학습자 개인의 내적 성향에 의해 결정되는 경우가 많았다. 이 연구의 결과를 통하여 얻은 결론은 다음과 같다. 첫째, 학습자의 기술적 문제해결의 실현 과정은 이전 단계인 아이디어 탐색 과정의 결과에 영향을 받고 있었다. 둘째, 근거이론에 의한 사례 분석을 통하여 실현 과정에서 학습자의 내면적 과정을 세밀하게 분석할 수 있었다. 이를 통해, 실현 단계에서 교수자가 고려해야 할 학습자의 특성을 가시적으로 확인할 수 있었다. 셋째, 기술적 문제해결의 세 번째 단계인 실현 단계에는, 이전 단계인 문제 이해, 아이디어 탐색과 달리 환경적 영향 요인이 주요하게 작용하고 있다. 이 연구의 결과를 바탕으로 다음과 같이 제언한다. 첫째, 도출된 이론을 통하여 실제 문제해결 수업에서 학습자의 실현 과정에 도움을 줄 수 있는 수업 전략 개발에 관한 후속 연구가 요구된다. 둘째, 실현 단계 이후의 단계에 대하여 근거이론적 접근 분석이 필요하다.

The purpose of this study was to derive a theory about the process of solving problems by learners in the realization stage, which is the third stage of technological problem solving, based on case analysis with evidence theory. For this purpose, 51 learners analyzed and coded the process record sheets created after technological problem-solving activities to construct a situation model. The third step in the process of technological problem solving, the realization process, started with the confidence of realization was influenced by the learner's preferences and operational skills. In the process of realization, the students' own problem-solving goals and realization environment were influenced by the process of producing and performing, and the interaction tendency with teachers and colleagues was also affected. At the end of the realization process, the realization results were derived and the realization satisfaction was determined. The realization performance was determined through the achievement of objective criteria. The conclusions from the results of this study are as follows. First, the process of realizing the technological problem solving of the learner was influenced by the result of the previous process of searching for ideas. Second, through case analysis based on grounded theory, the internal process of learners could be analyzed in detail. This enabled the researchers to visually identify the characteristics of the learners, which would be considered by the instructor during the implementation phase. Third, in the realization stage, which is the third stage of technological problem solving, environmental influence factors played a major role, unlike the previous stage of problem understanding and idea search.