EFFECTS OF WORKED EXAMPLE FORMATS AND PRIOR KNOWLEDGE LEVEL ON MENTAL EFFORT AND ACADEMIC ACHIEVEMENT FOR PROBLEM SOLVING SKILLS

Abstract

본 연구의 목적은 웹 기반 문제 해결 학습상황에서 예제 유형과 사전 지식 수준이 학습자의 인지부하와 학업성취도에 어떠한 영향을 미치는지를 알아보는 데에 있다. 이를 위해 본 연구에서는 예제 유형을 과정지향 예제로 이루어진 프로그램과 산출물 지향 예제로 이루어진 프로그램으로 구분하고, 학습자를 사전지식 수준 상위 40% 집단과 하위 40% 집단으로 구분하여 다음과 같이 연구문제를 설정하였다. 첫째, 웹 기반 문제 해결 학습환경에서 예제 유형에 따라 학업성취도에 유의미한 차이가 있는가? 둘째, 웹 기반 문제 해결 학습환경에서 예제 유형과 사전 지식 수준은 인지부하에 상호작용 효과가 있는가? 셋째, 웹 기반 문제 해결 학습환경에서 예제 유형과 사전 지식 수준은 학업성취도에 상호작용 효과가 있는가? 연구문제를 검증하기 위해 중국 한 S 중학교 1학년에 재학 중인 152명을 대상으로 실험을 수행하였다. 연구에서 사용된 실험도구는 사전 지식 검사, 웹기반 문제 해결학습 프로그램, 사후 인지부하 검사, 학업 성취도 검사 등이 있다. 예제 유형과 사전 지식 수준에 따른 각각 두 개의 집단, 총 네 개의 실험집단이 웹 기반 문제 해결 학습을 수행한 후 인지부하와 학업성취도를 살펴보았다. 본 연구를 통해 토출된 연구결과를 요약하면 다음과 같다. 첫째, 웹 기반 문제 해결 학습환경에서 예제 유형에 따라 학업성취도에 유의미한 차이가 나타나지 않았다 (T=.405, P>.05). 둘째, 웹 기반 문제 해결 학습환경에서 예제 유형과 사전 지식 수준은 인지부하에 상호작용 효과가 나타났다 (F=4.194, P<.05). 사전 지식 수준이 높은 집단은 산출물 지향 예제에 대하여 인지부하를 적게 느겼고, 사전 지식 수준이 낮은 집단은 과정 지향 예제에 대하여 인지부하를 적게 느낀 것으로 나타났다. 셋째, 웹 기반 문제 해결 학습환경에서 예제 유형과 사전 지식 수준은 학업성취도에 상호작용 효과가 나타나지 않았다 (F = .052, P >.05). 본 연구의 결과, 문제 해결에 있어서 예제 유형에 따른 사전 지식 수준이 인지부하에 긍정적인 효과를 미치는 것으로 밝혀졌다. 이러한 연구결과는 문제 해결 학습환경에서 학습자의 사전 지식 수준을 고려하여 다양한 예제를 설계할 할 필요가 있음을 시사한다.

Considerable attention has been directed toward the value of studying worked examples where learning is enhanced and cognitive load could be reduced through the process provided in worked examples. Although previous research has shown the effectiveness of worked example in instruction, very little work has been done to investigate the effects of the different worked example formats on mental effort and achievement intermediating with learners prior knowledge level. This study is attended to explore the effects of different worked example formats and prior knowledge level on mental effort and academic achievement for problem solving skills. One hundred and fifty-two first-year students from a middle school in China participated in this study. Based on the pre-test, they were divided into two levels of prior knowledge: high and low. Participants in each level were randomly assigned to one of the two treatment conditions- instruction with process-oriented worked example and instruction with product-oriented worked example. After the lesson, they were given the mental effort and post-test. Test the hypotheses, a 2×2 (worked example formats × prior knowledge level)subject factorial design was employed. To compare the main effects of the two different types of worked example (process-oriented and product-oriented), a T-test was employed. In addition, to compare the interaction effect of worked examples and prior knowledge level a two way analyses of variance (ANOVA) was employed. For all tests, the alpha level was set at .05. The results of the study indicated that there was no significant difference for learners achievement. However, compared to produce-oriented groups, mean achievement scores of process-oriented worked example groups showed a little higher for low prior knowledge learners and slightly lower for high prior knowledge learners. For the mental effort, the results revealed that the mental effort were greater among high prior knowledge learners with product-oriented worked example and less among low prior knowledge learners with process-oriented worked example instruction. That is, the high prior knowledge learners benefited more from product-oriented worked example and low prior knowledge learners benefited more from process-oriented worked example. The findings of this study support the expertise reversal effect that may happen in instruction with the intermediation of learners prior knowledge level. The results of this study suggest learners prior knowledge level should be considered when designing learning strategy for complex problem solving skills. Due to the lack of fully randomized design and the short treatment time, the results and interpretation are tentative. Further studies to verify the results are recommended.