작업기억에 부과되는 인지부하가 마인드맵 지원 유형에 따라 창의적 사고력에 미치는 영향

Abstract

Creative thinking skills are an important indicator of individual creativity and serve as the basis for producing creative products. Creative thinking ability refers to the ability to generate many ideas quantitatively while choosing new, useful ideas on a qualitative level. When learners perform these creative thinking tasks, the complexity and the difficulty of thinking of the task itself tend to cause cognitive loads in their work memories. Also, the current school curriculum uses the training of creative talent as the main goal of education and learners are required to combine academic and creative performance through integrated curriculum classes, which increases the possibility of cognitive overload when engaging in creative thinking activities. Since cognitive overload is supported by prior research by negatively affecting creative thinking, measures are needed to buffer cognitive and overload when carrying out creative thinking tasks. In particular, the cognitive load generated by creative thinking can be reduced by using methods such as teaching design and learning strategy, and there is a lack of research that examined mind-maps from the perspective of cognitive load, which have been used as a way to increase various creative thinking activities. The type of mind-map support can be divided into structured mind-map, which fills the blanks by giving the learner a mind map form and classified mind map, which is an existing mind map form led by the learner. However, based on the lack of prior research by directly comparing the effectiveness differences between mind-map support types (structural, unstructured, and no mind-map) that cognitive load levels (high, low) on working memory differ depending on the type of mind map support. Furthermore, we wanted to explore how differently influences fluency, sophistication, and originality, which are sub-factors of creative thinking. 150 middle school students participated in this study, and participants were randomly assigned to one of the six treatment groups divided according to the cognitive load (high, low) level and type of mind map support(structured, unstructured, no mind-map). Research participants responded to creative self-efficiency, cognitive styles by pre-surveying, the structured and unstructured mind-map groups trained in mind-map techniques before performing the creative thinking task and the no mind-map group listened to scripts on innovation. The cognitive load level was operated low vs. high right before performing two creative thinking ability tests according to the type of mind map support (structured, unstructured, and no mind map). The creative thinking tasks are part of the creative thinking test of the i+3C Global Talent Test, a Korean validated creative thinking inspection tool, consisting of the idea generation area and the remote-association area(Lee et al., 2018). An analysis of the impact of cognitive load on creative thinking ability according to the type of mind-map support showed that the impact of cognitive load on working memory on creative thinking power varies depending on the type of mind map support. In particular, the creative thinking ability test idea generation task of i+3C showed that the interaction effects of cognitive load and mind-map support types were not significant for the creative thinking ability score, and that they were significant for the second task-remote association. In remote association scores, the structured and unstructured mind-map groups were statistically significant above no mind-map group when cognitive loads were high and the unstructured mind-map groups were statistically significantly higher than the structured, no mind-map groups when cognitive loads were low. This means that mind maps(structured, unstructured) can benefit from high cognitive load conditions and structured mind-maps can benefit creative thinking power in low cognitive load conditions. That is, we suggest that using mind-maps to extrapolate prior knowledge from new topics to reduce cognitive load and increase the flexibility of creative thinking by focusing on more essential information. Furthermore, the impact of cognitive load on the creative thinking sub-factors (creativity, sophistication, originality) depends on the type of mind-map support(structured, unstructured and no mind-map), and the interaction of cognitive load and mind-map support types in remote association 1 fluency and originality scores is significant. When cognitive load is high, the fluency score is shown to be higher than the unstructured, no mind-map group, and the originality score is higher than the unstructured, no mind-map group. On the other hand, when cognitive load is low, the scores of fluency and originality were higher than those of the unstructured groups with no mind-map. This suggests that structured mind-maps are advantageous in the conditions where cognitive loads are high, reducing the unnecessary cognitive load required to utilize mind map techniques and that structured methods such as rules, discipline, and hierarchicalization can interfere with the expression of creativity when cognitive load is low. This work is significant in that it has explored ways to promote creative thinking by discriminately applying mind-map support types to learners according to cognitive load levels imposed on their working memories training sites performing real-world creative thinking tasks. It is also educational significance in that we explore the different effects of mind-map support types in areas where collecting and combining prior knowledge is important, given that significant results have been found in the remote association area, rather than in the area of idea generation.

창의적 사고력은 개인의 창의성을 드러내는 중요한 지표로 창의적 산출물을 만들어내기 위한 기반이 된다. 창의적 사고력은 아이디어를 양적으로 많이 생성해내는 동시에 질적인 차원에서 새롭고, 유용한 아이디어를 선택하는 능력을 의미한다. 학습자가 이러한 창의적 사고력 과제를 수행할 때, 과제 자체가 지니는 복잡성 및 사고의 어려움으로 인해 작업기억에 인지부하가 발생하게 되는 경향이 있다. 또한, 현재 학교교육과정은 창의융합인재의 양성을 교육의 주요 목표로 삼아 학습자는 교과통합수업 등을 통해 학업과 창의적 수행을 병행하도록 요구받고 있는데, 이는 창의적 사고 활동을 할 때 인지부하의 가능성을 높인다. 인지과부하는 창의적 사고에 부정적인 영향을 미친다는 것이 선행연구에서 뒷받침되고 있기 때문에 창의적 사고력 과제를 수행할 때 인지과부하를 완충시키는 방안이 필요하다. 특히 교수설계, 학습전략 등 외재적 인지부하를 감소시키는 방법을 사용하여 창의적 사고로 발생하는 인지부하를 줄일 수 있는데, 다양한 창의적 사고 활동을 신장시키는 방법으로 활용되어 온 마인드맵을 인지부하의 관점에서 살펴본 연구는 부족한 실정이다. 마인드맵 지원 유형은 학습자에게 마인드맵 양식(tepmplate)을 부여하여 빈칸을 채워나가는 형태인 구조화된 마인드맵(mind-map template), 학습자가 주도하여 완성하는 기존의 마인드맵 형태인 비구조화된 마인드맵(classic mind-map)으로 나누어 볼 수 있다. 그러나, 작업기억에 부과되는 인지부하 수준(고, 저)이 창의적 사고력에 미치는 영향이 마인드맵 지원 유형(구조화, 비구조화, 마인드맵 없음)에 따라 다르게 나타나는지 마인드맵 지원 유형 간 효과 차이를 직접적으로 비교하여 본 선행연구가 부족하다는 점에 착안하여, 본 연구에서는 실제 창의적 사고력 과제 수행 시 작업기억에 부과되는 인지부하 수준(고, 저)을 조작하여 마인드맵 지원 유형(구조화, 비구조화, 마인드맵 없음)따라 창의적 사고력 점수가 다르게 나타나는지 알아보고자 하였다. 나아가, 창의적 사고력의 하위요인인 유창성, 정교성, 독창성에 각각 다른 영향을 미치는 지도 탐색해보고자 하였다. 본 연구에는 중학교 3학년 학생 150명이 참여하였고, 연구참여자는 작업기억에 부과되는 인지부하(고, 저) 수준과 마인드맵 지원 유형(구조화, 비구조화, 마인드맵 없음)에 따라 나누어진 6개 처치 집단 중 한 개의 집단에 무선 배정되었다. 연구참여자는 사전 설문으로 창의적 자기효능감, 인지양식 등에 응답하였고, 본 과제 수행 전 구조화, 비구조화 마인드맵 집단은 마인드맵 기법 훈련을 받았으며 마인드맵 없음 집단은 혁신에 관한 스크립트를 청취하였다. 이어서 인지부하 수준을 고, 저로 조작하여 마인드맵 지원 유형(구조화, 비구조화, 마인드맵 없음)에 따라 창의적 사고력 검사 과제를 두 차례에 걸쳐 수행하였다. 창의적 사고력 과제는 한국형 타당화된 창의적 사고력 검사도구인 i+3C 글로벌 재능 진단검사의 창의적 사고 검사 부분이며, 1차-아이디어생성력 영역, 2차-원격연합력 영역으로 구성되었다(이선영 외, 2018). 작업기억에 부과되는 인지부하가 마인드맵 지원 유형에 따라 창의적 사고력에 미치는 영향을 분석한 결과, 작업기억에 부과되는 인지부하가 창의적 사고력에 미치는 영향이 마인드맵 지원 유형에 따라 다르게 나타났다. 특히, 1차 과제인 i+3C의 창의적 사고력 검사 아이디어생성력 과제에서는 창의적 사고력 점수에 대해 인지부하와 마인드맵 지원 유형의 상호작용 효과가 유의하지 않았고, 2차 과제인 원격엽합력에서는 유의한 것으로 나타났다. 원격연합력 점수에서는 인지부하가 높을 때 구조화, 비구조화된 마인드맵 집단이 마인드맵 없음 집단보다 통계적으로 유의미한 수준으로 높게 나타났고, 인지부하가 낮을 때 비구조화된 마인드맵 집단이 구조화, 마인드맵 없음 집단보다 통계적으로 유의하게 높게 나타났다. 이는 인지부하가 높은 상황에서는 마인드맵(구조화, 비구조화)이, 인지부하가 낮은 상황에서는 구조화된 마인드맵이 창의적 사고력에 혜택을 줄 수 있다는 것을 의미한다. 즉, 마인드맵을 사용이 선행지식과 새로운 주제와의 관계를 외현화하여 인출을 유도한 것이 인지부하를 줄이고, 더 필수적인 정보에 집중하도록 이끌어 창의적 사고의 유연성을 높일 수 있다는 점을 시사한다. 또한 인지부하가 창의적 사고력 하위요인(유창성, 정교성, 독창성)에 미치는 영향이 마인드맵 지원 유형(구조화, 비구조화, 마인드맵 없음)에 따라 다르게 나타나는지 분석한 결과, 원격연합력 1 유창성, 독창성 점수에서 인지부하와 마인드맵 지원 유형의 상호작용이 유의한 것으로 나타났다. 인지부하가 높을 때 유창성 점수는 구조화 집단이 비구조화, 마인드맵 없음 집단보다 높게 나타났고, 독창성 점수는 구조화 집단이 비구조화, 마인드맵 없음 집단보다 높게 나타났다. 한편, 인지부하가 낮을 때 유창성, 독창성 점수는 비구조화 집단이 구조화, 마인드맵 없음 집단보다 높게 나타났다. 이는 인지부하가 높게 부과되는 상황에서 구조화된 마인드맵이 마인드맵 기법 활용에 소요되는 불필요한 인지부하를 감소시켜 유리하고, 인지부하가 낮게 부과될 때는 규칙, 규율, 위계화 등과 같은 구조화된 방식이 창의성 발현에 방해가 될 수 있다는 점을 시사하는 바이다. 본 연구는 실제 창의적 사고력 과제를 수행하는 교육 현장에서 작업기억에 부과되는 인지부하 수준에 따라 학습자에게 마인드맵 지원 유형을 차별적으로 적용하여 창의적 사고력을 증진할 수 있는 방법을 모색했다는 점에서 의의를 갖는다. 또한 1차 과제인 아이디어생성력 영역보다 2차 과제인 원격연합력 영역에서 유의한 결과가 나타난 것으로 보아, 선행 지식을 인출하여 조합하는 것이 중요한 영역에서 마인드맵 지원 유형의 효과가 다르게 나타나는 것을 탐색하였다는 점에서 교육적 의의가 있다.