동영상 학습 상황에서 생성학습 전략 및 동료학습자 유무가 대학생의 뇌파 활성도와 인지적 수행에 미치는 영향

Effects of Generative Learning Strategies and Peer-Learner Presence on College Students’ EEG Activation and Cognitive Performance in Video-Based Learning

코로나19 팬데믹 이후 대학 교육에서는 대면과 비대면 수업이 결합된 블렌디드 및 하이브리드 러닝이 확산되어 왔다. 이러한 이러닝 환경에서는 동영상 강의가 핵심 학습 자료로 활용되고 있는데, 동영상 강의 시청만으로는 학습자의 몰입과 이해를 저하시킬 우려가 있어 학습 효과 증진을 위한 전략적 설계가 필요하다. 이에 본 연구에서는 동영상 학습 상황에서 자기평가 및 자기설명 등 생성학습 이론에 기반한 전략의 활용과 동료학습자의 존재가 학습자의 뇌파 활성도와 인지적 수행에 미치는 영향을 탐색하였다. 대학생 75명을 5개 실험 집단(① 동영상 시청, ② 동영상+자기평가, ③ 동영상+자기평가+동료학습자, ④ 동영상+자기설명, ⑤ 동영상+자기설명+동료학습자)에 무선 배정하여 학습 중 뇌파 활성도 및 뇌파 기반 주의집중도를 측정하고 학습몰입, 인지부하, 학업성취도 1차, 2차 검사의 자료를 수집하였다. 수집된 자료는 Kruskal-Wallis 검정과 Mann-Whitney U 검정을 활용하여 분석하였다. 분석 결과, 생성학습 전략 적용 집단은 단순 동영상 시청 집단보다 높은 주의집중 및 인지적 수행을 보였다. 주의집중도는 집단 2(자기평가)와 집단 4(자기설명)가 집단 1(동영상)보다 유의하게 높았으며, 학습몰입은 집단 4(자기설명)와 집단 5(자기설명+동료학습자)가 집단 1보다 높게 나타났다. 본유적 인지부하는 집단 4(자기설명)가 집단 1보다 높았다. 실험 직후 학업성취도 1차 검사에서는 집단 5(자기설명+동료학습자)가 집단 1, 2, 3보다, 집단 4(자기설명)가 집단 3보다 유의하게 높았으며, 실험 1주일 후에 실시한 2차 검사에서는 집단 4(자기설명)가 집단 1, 3보다 높았다. 이처럼 자기설명 전략은 즉시 및 지연된 학업성취 검사에서 모두 효과적이었으나, 동료학습자가 포함된 자기설명 전략의 경우 지연된 학업성취 검사에서는 효과가 유지되지 않았다. 이는 동영상 학습 상황에서 사용되는 학습 전략이 학습자의 성취도 및 그 지속성에 영향을 미친다는 점을 보여주며, 단순 수용이 아닌 능동적 생성학습 설계의 필요성을 시사한다.

Since the COVID-19 pandemic, blended and hybrid learning has rapidly expanded in higher education. Video-based lectures serve as a core resource in the e-learning environment but they may reduce learners’ engagement and comprehension, which suggests a need for more strategic instructional design. This study examined the effects of generative learning strategies (including self-testing and self-explaining) and peer-learner presence on college students’ EEG activation and cognitive performance in video-based learning. Seventy-five students were randomly assigned to five groups: (1) video only, (2) video + self-testing, (3) video + self-testing + peer learner, (4) video + self-explaining, and (5) video + self-explaining + peer learner. EEG-based attention, engagement, cognitive load, and achievement were measured and analyzed with the Kruskal-Wallis and Mann-Whitney U tests. The results showed that the generative learning groups outperformed the video-only group in attention and cognitive performance. Compared with Group 1, EEG-based attention was higher in Groups 2 and 4, engagement in Groups 4 and 5, and germane cognitive load in Group 4. In the immediate post-test, Groups 4 and 5 achieved higher scores than other groups, but only Group 4 maintained this advantage in the delayed test. The self-explaining strategy was effective for both immediate and delayed achievement tests, whereas the self-explaining with peer learner strategy did not maintain its effect in the delayed test. These findings indicate that the learning strategies used in a video-based learning environment would influence achievement and its retention, suggesting a need of generative learning designs rather than receptive learning designs.