컴퓨터 기반 협력적 논변에서 관점수용을 위한 교사의 적응적 지원전략에 관한 설계기반연구

Abstract

Dynamic and unprecedented challenges—social, economic and environmental— driven by globalization and a rapid development in technologies require the development of competencies namely collaboration, problem-solving, and communication to survive and succeed in the twenty-first century. Accordingly, collaborative learning activities such as discussion, problem-based learning, and collaborative argumentation are being actively pracised in schools. Particularly, computer-supported collaborative argumentation is regarded as a method to enhance learners' cognitive and social ability using the characteristics of computer-mediated learning. Computer-supported collaborative argumentation is an activity in which a small group of learners share their views and opinions on a given problem and generate solutions based on critical discussion. Computer-supported collaborative argumentation activity is, however, not always effective; Learners can experience ineffective learning processes and outcomes, especially if they are not capable of 'perspective taking'. Perspective taking refers to the ability to express and experience a situation from another's point of view; to infer what others would think and objectify one's view. The perspective taking can be classified into cognitive and affective aspects. Cognitive perspective taking refers to the ability to infer and understand the thoughts, knowledge, and opinions of others in a particular situation whereas affective perspective taking means to accurately infer other people's emotional state by empathizing with them. Although perspective taking has mainly been studied in the characteristics of individual characteristics, recent studies examine perspective taking as group characteristics and its effect on the collaborative process. On the other hand, it should be noted that providing learners with the same support without considering the level of learners' perspective taking during the computer-based collaborative argumentation process can reduce the effectiveness of support. Instructors, therefore, need to provide adaptive support to promote perspective taking so that learners can effectively participate in computer-supported collaborative argumentation process. In this respect, this study aims to develop teachers' adaptive support strategy for promoting learners' perspective taking in computer-based collaborative argumentation and examine its effectiveness. For this, the study used a design-based research approach. Design-based research (DBR) is a systematic and flexible research methodology that addresses problems identified in practice through the iterative process of analysis, design, development, and implementation in collaboration between research and a field expert. In addition, DBR makes a practical contribution toward the development of emergent theories of learning and understandings of how the intervention functions. The study comprised two cycles of design, intervention, analysis and reflection; Study I corresponds to the first iterative cycle and study II corresponds to the second iterative cycle. The Study I was conducted with the aims to develop the instructors adaptive support strategy for perspective taking and to explore individual and group perspective taking activities in computer-supported collaborative argumentation. In regard to develop the instructors adaptive support strategies, two specific research questions were set to guide the study: (1) what are the instructors adaptive support strategies for perspective taking in computer-supported collaborative argumentation? and (2) How do learners perceive the instructors adaptive support for perspective taking in computer-supported collaborative argumentation? In respect to explore learners' perspective taking, the following research questions guided the study: (1) how does the individual-level perspective taking work in computer-supported collaborative argumentations? and (2) how does the group-level perspective taking work in computer-supported collaborative argumentation? This study was conducted in the following process. First, the initial support strategies were developed based on the perspective taking theory and related studies, and reviewed by four experts. Then, four sessions of collaborative argumentation class were conducted with participation of 29 male middle school students with adaptive support for field implementation. Learners in a group of 3~4 students used laptops to make collaborative argumentations on the theme of dam construction in the Mekong river Basin. After that, a survey (questionnaires on effectiveness, ease of use, attitude on collaboration, & perceived learning outcome) and a focus group interview (effects & improvements) were conducted and activity data (online interaction types & reflection data) was analyzed to examine the effectiveness of the strategy and to make further improvements. The studyⅠ developed 5 support strategies and 41 specific guidelines under six components, namely 'Learner characteristic detection', 'perspective taking level-based analysis', 'adaptive feedback', 'adaptive scaffolding', 'adaptive reflection support' and 'adaptive learning support system'. As a result of its implementation, the study confirmed that adaptive support for perspective taking could be effectively used for computer-supported collaborative argumentation activities in face-to-face learning. In addition, the relation between cognitive and affective perspective taking were found, although they were not exactly at the same level. The study also revealed that there was a difference between the level of individual perspective taking and the level of group perspective taking. On the other hand, the need to redefine the level of perspective taking level and to eliminate that strategy and specific guidelines that are not used in the actual adaptive support were identified. Reflecting the improvements suggested by Study I, study II aimed to further examine the effects of the improved adaptive support for perspective taking in computer-supported collaborative argumentation. The research questions on adaptive support strategy for perspective taking are: (1) what are the final strategies for the instructors adaptive support for perspective taking in computer-supported collaborative argumentation? And (2) how do learners perceive the instructors adaptive support for perspective taking in computer-supported collaborative argumentation? The research questions on the effect of the instructors adaptive support strategies include (1) how the instructors adaptive support strategies for perspective taking in computer-supported collaborative argumentations affect argumentation processes?, (2) how do the instructors adaptive support strategies for perspective taking in the computer-based collaborative argumentation affect learning outcomes?, and (3) how do collaborative argumentation processes influence learning outcomes?. The study was conducted in the following procedure. First, three experts reviewed the revised support strategy reflecting the improvement derived from Study I. Then, a quasi-experimental study was conducted on 53 participants of experimental group and 48 participants of control group to examine the effect of the support strategy. The experimental group participated in collaborative argumentation activities with adaptive support whereas the control group involved in a collaborative argumentation activities without adaptive support. Both groups conducted a collaborative argumentation during the four sessions on the subject of the development of the area around desertification using laptops in a group of 3~4 people. Data such as questionnaires (cognitive conflict, relationship conflict, & group cohesion), in-depth interview (effects & improvements), activity data (types of online interaction & reflection data) were collected and analyzed to verify the effects and improvements of the supporting strategy between the two groups on the learning process and outcome. As a result of the study, a total of four final components for support strategy were identified: 'Perspective taking detection', 'adaptive scaffolding', 'adaptive feedback', 'adaptive reflection support', and 10 supporting strategies with 41 specific guidelines were developed. Each component is classified into categories of 'common', 'individual', and 'group' by sorting out the one applies to individuals and groups in common and the one that only applies to individual and group. As a result of applying this method to the class and comparing to the control group, it was confirmed that the instructor's adaptive support for perspective taking developed positively influenced the perspective taking of individual and group in computer-supported collaborative argumentation carried out in the face-to-face class. Furthermore, the high level of cognitive perspective taking in the learning process supported the collaborative argumentation process of learners by promoting cognitive conflict. The high level of affective perspective taking had a positive effect on the learner's affective activities, which helped with effective interaction in the collaborative argumentation process. Moreover, group conflict, group cohesion, and online interaction type during the process of collaborative argumentation were found to have influence on the learning outcomes of individuals and groups. Based on these findings, this study provides discussions for theory on perspective taking and practice on instructional design, and DBR methods. On the theoretical aspects, the study proposed the mechanism model on the relationship between individual and group perspective taking, collaborative argumentation process, and outcomes. The study also discussed the role of perspective taking in the computer-supported collaborative argumentation process and outcomes. On the practical aspect, a procedural model for the design and implementation of the instructors adaptive support was derived and discussed. Moreover, the study discussed the need for learning analytics in the face-to-face learning environment, the effects of adaptive support, and the improvement of teacher's competence. Lastly, in respect to DBR methods, the importance of collaboration between field experts and researchers and applicability of DBR in the educational technology field were discussed. As to conclude, the study proposed a range of areas for future research including the research on the diffusion of the instructor's adaptive support for perspective taking, the need of adaptive support research from the macro perspective, and the need to expand the current study in various contexts. This study demonstrated the possibility of expanding research on the perspective taking of individuals and group in a computer-supported collaborative argumentation context and provided specific cases on providing adaptive support through instructors as mediation by integrating technology in face-to-face classrooms. It is expected to improve computer-supported collaborative argumentation activity for the development of collaborative skills in changing classrooms with the development of technology and provide implications for future research on adaptive support based on perspective taking and learning analytics that can bring about qualitative improvement of a learning experience.

21세기 지식기반사회는 역동적으로 변화하고 있으며, 미래사회를 살아가기 위해 협력과 문제해결, 의사소통 등의 역량이 강조되고 있다. 이에 따라 학교 교육 현장에서는 토론, 문제해결학습, 협력적 논변 등의 협력학습 활동이 활발하게 이루어지고 있다. 다양한 협력학습 활동 중 컴퓨터 기반 협력적 논변은 컴퓨터 매개라는 특성을 이용해 다양한 형식과 방법으로 학습자의 인지적, 사회적 능력을 증진할 수 있는 활동으로 주목받고 있다. 컴퓨터 기반 협력적 논변은 소그룹의 학습자가 문제상황에 대한 서로의 관점과 의견을 공유하고 비판적인 논의를 바탕으로 통합적인 해결안을 도출하는 활동이다. 그러나 컴퓨터 기반 협력적 논변 활동은 항상 효과적으로 일어나는 것은 아니며, 특히 학습자가 관점수용(perspective taking)'에 능숙하지 못한 경우 학습과정과 결과에 부정적인 영향을 미칠 수 있다. 관점수용은 타인의 관점에서 대상을 표현하거나 상황을 경험해보고 그들이 어떻게 생각할지 추론하여 표현하는 것이며, 대상에 대한 자신의 시각을 객관화하고, 다른 사람의 입장으로 이동하면 다른 모습이 보일 것이라고 예측할 수 있는 능력을 의미한다. 이러한 관점수용은 인지적, 정서적 측면으로 구분될 수 있다. 인지적 관점수용은 특정 상황에서 타인의 생각이나 지식, 견해 등을 추론하고 이해하는 능력을 의미하며, 정서적 관점수용은 특정 상황에서 다른 사람의 입장이 되어봄으로써 다른 사람의 생각이나 느낌을 느껴보고 타인의 감정 상태를 정확하게 추론하는 것을 의미한다. 이러한 관점수용은 주로 개인 단위의 특성으로 연구되어왔으나, 그룹 단위의 특성으로 나타나 협력 과정에 영향을 미칠 가능성이 최근 연구들을 통해 확인되고 있다. 한편, 컴퓨터 기반 협력적 논변 과정에서 이러한 관점수용을 촉진하기 위해 교수 지원(instructional support)을 제공한다고 하더라도, 학습자의 관점수용 활동 수준을 고려하지 않고 모든 학습자에게 동일한 지원을 제공하는 것은 지원의 효과를 반감시킬 수 있다. 따라서 교사는 학습자가 컴퓨터 기반 협력적 논변 과정에 효과적으로 참여할 수 있도록 관점수용을 촉진하기 위한 지원을 적응적으로 제공할 필요가 있다. 본 연구에서는 지금까지 선행연구에서 나타난 제한점을 극복하고 현장에서 이루어지는 컴퓨터 기반 협력적 논변에서 나타나는 어려움을 해결하기 위해 컴퓨터 기반 협력적 논변에서 학습자의 관점수용을 위한 교사의 적응적 지원전략을 개발하고 교육 현장에 적용하여 그 효과를 살펴보고자 하였다. 이와 함께 개인과 그룹의 관점수용이 협력적 논변의 과정과 결과에 어떤 영향을 미치는지 그 양상을 체계적으로 탐구하였다. 교육 현장의 문제를 해결하고 컴퓨터 기반 협력적 논변에서 관점수용의 역할을 이론적으로 탐구하기 위해 본 연구는 설계기반연구로 진행되었다. 설계기반연구는 반복적인 분석, 설계, 개발 및 실행을 통해 교육의 실제적 문제를 해결하기 위한 체계적이고 유연한 연구방법론으로, 실제 교육 환경에서 연구자와 현장전문가 간의 협력을 바탕으로 현장 맥락의 특성 반영한 개입안과 이론을 도출한다. 이러한 점을 반영하여 본 연구는 현장전문가 1인과 함께 수행되었고, 연구Ⅰ과 연구Ⅱ의 두 개의 연구로 구성되었다. 연구Ⅰ은 1차 순환에, 연구Ⅱ는 2차 순환에 해당되며, 연구Ⅰ에서 도출된 개선점을 연구Ⅱ에 반영하여 지원전략과 도구를 수정하고, 이에 대한 효과를 검증하였다. 각 연구에 대한 내용은 다음과 같다. 연구Ⅰ은 컴퓨터 기반 협력적 논변 활동 상황에서 관점수용을 위한 적응적 지원전략을 개발하고 학습자의 관점수용 활동 양상을 탐색하는 것을 목적으로 하였다. 이를 위한 연구문제 중 관점수용을 위한 적응적 지원전략에 대한 연구문제는 (1) 컴퓨터 기반 협력적 논변에서 관점수용을 위한 적응적 지원전략은 무엇인가, (2) 컴퓨터 기반 협력적 논변에서 관점수용을 위한 적응적 지원에 대한 학습자의 인식은 어떠한가로 구성되며, 관점수용 양상에 대한 연구문제는 (1) 컴퓨터 기반 협력적 논변에서 개인 수준의 관점수용은 어떻게 이루어지는가, (2) 컴퓨터 기반 협력적 논변에서 그룹 수준의 관점수용은 어떻게 이루어지는가로 구성된다. 본 연구는 다음과 같은 절차로 수행되었다. 먼저, 관점수용 이론 및 관련 선행연구를 기반으로 초기 지원전략을 개발하였고, 이를 전문가 4명이 검토하였다. 다음으로 현장 적용을 위해 중학교 남학생 29명을 대상으로 적응적 지원이 포함된 4차시의 협력적 논변 수업을 실시하였다. 학습자는 3~4인으로 구성된 그룹에서 노트북을 활용하여 메콩강 유역의 댐 건설에 관한 주제로 협력적 논변을 하였다. 이후, 설문(효과성, 용이성, 협력태도, 인지된 학습결과)과 포커스그룹인터뷰(효과 및 개선점), 활동 데이터(온라인 상호작용 유형, 성찰 데이터) 등의 자료를 수집하고 이를 양적, 질적으로 분석하여 지원전략의 효과와 개선점을 도출하였다. 마지막으로 현장전문가와의 성찰을 통해 연구Ⅱ에 반영해야 할 개선사항을 도출하였다. 연구결과, 학습자 특성 탐지, 관점수용 수준 기반 분석, 적응적 피드백, 적응적 스캐폴딩, 적응적 성찰 지원, 적응적 학습지원 시스템 이라는 총 6개의 구성요소가 도출되었고, 15개의 지원전략과 41개의 상세지침이 도출되었다. 이를 수업에 적용한 결과, 관점수용을 위한 적응적 지원이 면대면 학습에서 이루어진 컴퓨터 기반 협력적 논변 활동에 효과적으로 활용될 수 있음을 확인하였다. 또한, 관점수용 양상과 관련하여 인지적 관점수용과 정서적 관점수용 수준이 정확하게 일치하지는 않았지만 연관성이 나타났고, 개인과 그룹의 관점수용 수준은 서로 다른 것으로 나타났다. 추후 성찰을 통해 관점수용 수준을 재정의해야 할 필요성과 실제 적응적 지원에 사용되지 않거나 중복 적용되는 전략과 상세지침을 삭제해야 한다는 점이 확인되었다. 또한, 수업 운영상의 문제와 관련하여 피드백을 구체화하고 구체적인 활동 안내를 제공해야 한다는 점이 개선점으로 도출되었다. 이러한 개선사항을 반영하여 연구Ⅱ를 실시하였다. 연구Ⅱ는 연구Ⅰ의 결과를 바탕으로 수정한 컴퓨터 기반 협력적 논변에서 관점수용을 위한 적응적 지원의 효과와 개선점을 탐구하는 데 그 목적이 있다. 이를 위해 관점수용을 위한 적응적 지원전략에 대한 연구문제는 (1) 컴퓨터 기반 협력적 논변에서 관점수용을 위한 적응적 지원을 위한 최종 전략은 무엇인가, (2) 컴퓨터 기반 협력적 논변에서 관점수용을 위한 적응적 지원에 대한 학습자의 인식은 어떠한가로 구성되었고, 적응적 지원전략의 효과에 대한 연구문제는 (1) 컴퓨터 기반 협력적 논변에서 관점수용을 위한 적응적 지원전략이 논변 과정에 어떠한 영향을 미치는가, (2) 컴퓨터 기반 협력적 논변에서 관점수용을 위한 적응적 지원전략이 학습결과에 어떠한 영향을 미치는가, (3) 협력적 논변 과정이 학습결과에 어떠한 영향을 미치는가로 구성되었다. 연구는 다음과 같은 절차로 수행되었다. 먼저, 연구Ⅰ에서 도출된 개선점을 반영하여 수정한 지원전략에 대해 전문가 3명이 검토하였다. 다음으로, 수정된 지원전략의 효과를 살펴보기 위해 실험집단 53명, 통제집단 48명을 대상으로 준실험연구를 진행하였다. 실험집단에서는 적응적 지원이 포함된 협력적 논변 수업을 실시하였고, 통제집단에서는 적응적 지원이 제공되지 않은 협력적 논변 수업을 실시하였다. 두 집단 모두 3~4인으로 구성된 그룹에서 노트북을 활용하여 사막화 주변 지역의 개발에 관한 주제로 4차시 동안 협력적 논변을 실시하였다. 학습 과정에서 설문(인지적 갈등, 관계갈등, 집단응집성)과 심층 인터뷰(효과 및 개선점), 활동 데이터(온라인 상호작용 유형, 성찰 데이터) 등의 자료를 수집하고 이를 양적, 질적으로 분석하여 지원전략의 효과와 개선점을 도출하고, 학습과정과 결과에 대한 두 집단 간의 차이점을 분석하였다. 연구 결과, 최종 구성요소는 총 4개로, 관점수용 점검, 적응적 스캐폴딩, 적응적 피드백, 적응적 성찰 지원이 도출되었고, 하위에 10개의 지원전략과 41개의 상세지침이 도출되었다. 각각의 구성요소는 개인과 그룹에게 공통적으로 적용되는 경우와 개인과 그룹에게만 적용되는 경우를 구분하여 공통, 개인, 그룹의 범주로 구분되었다. 이를 수업에 적용하여 통제집단과 비교한 결과, 개발된 관점수용을 위한 교사의 적응적 지원은 면대면에서 이루어진 컴퓨터 기반 협력적 논변 수업에서 개인과 그룹의 관점수용에 영향을 미쳤음을 확인하였으며, 연구Ⅰ에서 언급되었던 개선점이 연구Ⅱ에서 해소된 것으로 나타났다. 또한, 학습 과정에서 높은 수준의 인지적 관점수용은 인지적 갈등을 촉진함으로써 학습자의 협력적 논변 과정을 지원하였으며, 높은 수준의 정서적 관점수용은 학습자의 정의적 활동에 긍정적 영향을 미쳐 협력적 논변 과정에서 효과적인 상호작용이 이루어지도록 도운 것을 확인할 수 있었다. 그리고 협력적 논변 과정 중 그룹 내 갈등과 집단응집성, 온라인 상호작용 유형은 개인과 그룹의 학습결과에 영향을 미친 것으로 확인되었다. 이러한 결과에 기반하여 본 연구에서는 관점수용의 이론적 측면, 설계에 대한 실천적 측면, 설계기반연구방법의 측면에 대해 논의하였다. 이론적 측면에서는 개인과 그룹의 관점수용, 협력적 논변 과정, 협력적 논변 결과 간의 관계에 대한 메커니즘 모형을 도출하고 컴퓨터 기반 협력적 논변의 과정과 결과에 대한 관점수용의 역할을 논의하였다. 또한, 실천적 측면에서 적응적 지원의 설계 및 운영을 위한 절차모형을 도출하고, 면대면 학습환경에서 학습분석 연구의 필요성, 적응적 지원의 효과, 교사의 역량 등과 관련하여 논의하였다. 마지막으로 설계기반연구방법의 측면에서는 현장전문가와 연구자 간 협력의 중요성과 교육공학 분야에서의 활용 가능성에 대해 논의하였다. 그리고 결론에서는 후속 연구로서 관점수용을 위한 교사의 적응적 지원을 확산하기 위한 방안, 거시적 관점에서의 적응적 지원 연구의 필요성, 다양한 맥락에서 연구를 확장할 필요성에 대해 제안하였다. 이 연구는 컴퓨터 기반 협력적 논변 맥락에서 개인과 그룹의 관점수용에 대한 연구가 확장될 수 있는 가능성을 보여주었으며, 면대면 교실에서 테크놀로지를 결합하여 교수자를 매개로 적응적 지원을 제공하는 구체적인 사례를 제공하였다는 데 의미가 있다. 테크놀로지의 발달로 변화하는 교실에서 협력 역량의 개발을 위해 컴퓨터 기반 협력적 논변 수업을 개선하고 학습경험의 질적 향상을 가져올 수 있는 관점수용과 학습분석 기반의 적응적 지원에 대한 추후 연구에 시사점을 줄 수 있을 것으로 기대된다.