문제 기반 학습

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1. 개요

문제 기반 학습(PBL)은 1960년대 캐나다 맥마스터 대학교 의과대학에서 처음 시작된 학습 방법이다. PBL은 실제 문제 해결을 통해 학습자의 능동적인 참여를 유도하고, 비판적 사고, 문제 해결 능력, 협업 능력, 자기 주도 학습 능력을 향상시키는 데 중점을 둔다. PBL은 의학, 공학, 교육학 등 다양한 분야에 적용되었으며, 학습자의 흥미를 유발하고 평생 학습 능력을 함양하는 데 기여한다. 하지만 자원 소모, 튜터의 역할 변화, 평가의 어려움, 인지 부하 등의 단점과 한계도 존재한다. PBL은 다양한 접근법과 협업 도구, 연구 도구, 프레젠테이션 도구를 활용하여 더욱 발전하고 있으며, 온라인 환경에서도 활발하게 적용되고 있다.

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문제 기반 학습
개요
유형	교육 방법
특징	학습자 중심 교육
관련 개념	문제 해결
상세 내용
정의	실제 문제를 해결하는 과정을 통해 학습이 이루어지도록 하는 교수법
목표	비판적 사고 능력 함양 문제 해결 능력 향상 자기 주도 학습 능력 강화 협력 학습 능력 증진
학습 과정	문제 제시 정보 탐색 및 분석 해결 방안 모색 결과 발표 및 평가
역할	학생: 적극적인 문제 해결 참여자 교사: 학습 촉진자 및 안내자
장점	학습 동기 유발 실생활 적용 가능성 증대 창의적 사고력 향상
단점	시간 소요 평가의 어려움 교사의 숙련도 요구

2. 역사

PBL(문제 기반 학습)의 기원은 1960~70년대 북아메리카의 의학 교육으로 거슬러 올라간다.^[81]

존 듀이는 맥마스터 대학교 부속 실험학교에서 사회 수업에서 "문제 해결 학습"을 처음 시도했다. 교사가 미리 준비한 수업 계획이 아닌, 주어진 주제에 대해 학생이 평소 의문을 품었던 점을 탐구하고, 가설을 세워 검증하는 과정을 반복하며 학습하는 방식이었다.

1974년 덴마크에 올보르 대학교가 설립되었으며, 모든 프로그램(공학, 자연 과학 및 사회 과학)은 PBL을 기반으로 했다.^[11] 공학 교육의 문제 기반 학습에 관한 유네스코 의장은 올보르 대학교에 있다.^[12] 현재 약 20,000명의 학생들이 여전히 PBL 원칙을 따르고 있다.^[13]

일본 문부과학성은 대학 교육 개혁을 위해 액티브 러닝을 권장하고 있으며, 그 일환으로 과제 해결형 학습을 제시하고 있다.^[82]^[83]

2. 1. 기원

PBL(문제 기반 학습) 과정은 1960년대 캐나다 온타리오 주 해밀턴에 있는 맥마스터 대학교의 의과대학 프로그램에서 배로우와 탐블린에 의해 처음 시작되었다.^[5] 전통적인 의학 교육은 학생들이 의학 교육 첫 3년 동안 제시되는 방대한 양의 자료가 의학 실습 및 임상 기반 의학과 관련이 없다고 인식하게 하여 학생들을 실망시켰다.^[5] PBL 커리큘럼은 학생들이 미래 역할에 대한 관련성과 적용을 볼 수 있도록 하여 학습을 자극하기 위해 개발되었다. PBL은 학습에 대한 높은 수준의 동기를 유지하고, 팀워크 가치와 함께 책임감 있고 전문적인 태도의 중요성을 보여준다.^[5] 학습에 대한 동기는 실제 세계에 적용할 수 있는 문제를 선택할 수 있게 해주기 때문에 흥미를 유발한다.

문제 기반 학습은 이후 다른 의과대학 프로그램에서 채택되었으며,^[5] 학부 교육,^[6]^[7]^[8] 그리고 K-12(유치원부터 고등학교까지) 교육에도 적용되었다.^[5]^[9] PBL의 사용은 의과대학 프로그램에 처음 도입된 것에서 보건 과학, 수학, 법학, 교육학, 경제학, 경영학, 사회, 공학 분야의 교육을 포함하도록 확장되었다.^[9]

1974년 덴마크에 올보르 대학교가 설립되었으며, 모든 프로그램(공학, 자연 과학 및 사회 과학)은 PBL을 기반으로 했다.^[11] 공학 교육의 문제 기반 학습에 관한 유네스코 의장은 올보르 대학교에 있다.^[12]

듀이는 맥마스터 대학교 부속 실험학교에서 사회 수업에서 처음으로 "문제 해결 학습"을 시도했다. 교사가 미리 준비한 수업 계획에 따라 학습하는 것이 아니라, 주어진 주제에 대해 개별 학생이 평소 의문을 품었던 점을 탐구하고, 가설을 세워 검증하는 과정을 반복하며 학습하는 방식이었다.

PBL의 기원은 1960~70년대 북아메리카의 의학 교육으로 거슬러 올라간다고 여겨진다.^[81]

문부과학성은 대학 교육 개혁을 위해 액티브 러닝을 권장하고 있으며, 그 일환으로 과제 해결형 학습을 제시하고 있다.^[82]^[83]

2. 2. 발전 및 확산

PBL(문제 기반 학습) 과정은 1960년대 캐나다 온타리오 주 해밀턴에 있는 맥마스터 대학교의 의과대학 프로그램에서 배로우와 탐블린에 의해 처음 시작되었다.^[5] 전통적인 의학 교육은 학생들이 의학 교육 첫 3년 동안 제시되는 방대한 양의 자료가 의학 실습 및 임상 기반 의학과 관련이 없다고 인식하게 하여 학생들을 실망시켰다.^[5] PBL 커리큘럼은 학생들이 미래 역할에 대한 관련성과 적용을 볼 수 있도록 하여 학습을 자극하기 위해 개발되었다. PBL은 학습에 대한 높은 수준의 동기를 유지하고, 팀워크 가치와 함께 책임감 있고 전문적인 태도의 중요성을 보여준다.^[5] 학습에 대한 동기는 실제 세계에 적용할 수 있는 문제를 선택할 수 있게 해주기 때문에 흥미를 유발한다.

문제 기반 학습은 이후 다른 의과대학 프로그램에서 채택되었으며,^[5] 학부 교육,^[6]^[7]^[8] 그리고 K-12(유치원부터 고등학교까지) 교육에도 적용되었다.^[5]^[9] PBL의 사용은 의과대학 프로그램에 처음 도입된 것에서 보건 과학, 수학, 법학, 교육학, 경제학, 경영학, 사회, 공학 분야의 교육을 포함하도록 확장되었다.^[9] PBL은 문제의 초기 식별에 따라 다양한 방식으로 해결될 수 있고, 여러 개의 해결책을 가질 수 있는 문제를 포함한다.^[10]

1974년 덴마크에 올보르 대학교가 설립되었으며, 모든 프로그램(공학, 자연 과학 및 사회 과학)은 PBL을 기반으로 했다.^[11] 공학 교육의 문제 기반 학습에 관한 유네스코 의장은 올보르 대학교에 있다.^[12] 현재 약 20,000명의 학생들이 여전히 PBL 원칙을 따르고 있다.^[13]

말레이시아에서는 지속 가능하고 책임감 있는 개발에 대한 의사 결정을 할 수 있도록 시민을 교육하기 위해 중등 수학에 문제 기반 학습 모델을 도입하려는 시도가 이루어졌다. 이 모델은 문제 기반 학습 4가지 핵심 영역(PBL4C)이라고 불리며, 2008년 동남아시아 교육 개발 지역 센터(SEAMEO RECSAM)에서 처음 시작되었으며, 진행된 연수 과정을 통해 2010년 EARCOME5 컨퍼런스에서 논문^[57]이 발표되었고, 2011년 제15회 유네스코-APEID 컨퍼런스에서 두 편의 논문이 발표되었다.

싱가포르에서 PBL 교수법을 커리큘럼에 채택한 가장 주목할 만한 사례는 싱가포르 최초로 모든 디플로마 과정에 PBL을 전면 도입한 리퍼블릭 폴리테크닉(Republic Polytechnic)이다.^[58]

맥마스터 대학교 의과대학을 선두로 여러 의과대학에서 문제 기반 학습을 교육 과정에 통합했다. 문제 기반 학습은 학생들이 임상의처럼 생각하는 방식을 가르치기 위해 실제 환자 사례를 사용한다. 현재 미국의 의과대학의 80% 이상이 프로그램에 문제 기반 학습의 형태를 갖추고 있다.^[59] 미주리 대학교 의과대학의 10년간의 연구 데이터에 따르면 PBL은 졸업 후 학생들의 의사로서의 역량에 긍정적인 영향을 미친다.^[56]

1998년, 웨스턴 보건과학 대학교는 PBL을 기반으로 한 교육 과정을 갖춘 수의과대학을 개교했다.^[60]

2002년, UC 버클리 – UCSF 공동 의학 프로그램(JMP)은 캘리포니아 대학교 버클리 보건대학원에 있는 인증된 5년제 이학 석사/의학 박사 과정으로, 학생들의 임상 전 기간 동안 100% 사례 기반의 교육 과정을 제공하기 시작했다. 이 교육 과정은 인간의 건강과 질병의 생물학적, 사회적, 도덕적 맥락에 대한 이해를 증진시키면서 기초 및 임상 전 과학을 통합한다. 학생들은 마지막 2년간의 임상 과정을 캘리포니아 대학교 샌프란시스코에서 보낸다.^[61]

2. 3. 한국에서의 도입 및 현황

문제 기반 학습(PBL)은 1960년대 캐나다 맥마스터 대학교 의과대학에서 처음 시작된 이후, 전 세계 여러 나라의 다양한 교육 분야로 확산되었다.

말레이시아에서는 지속 가능하고 책임감 있는 개발에 대한 의사 결정을 할 수 있는 시민을 교육하기 위해 중등 수학에 PBL 모델을 도입하려는 시도가 있었다. 이 모델은 문제 기반 학습 4가지 핵심 영역(PBL4C)이라고 불리며, 2008년 동남아시아 교육 개발 지역 센터(SEAMEO RECSAM)에서 처음 시작되었다.^[57]

싱가포르에서는 리퍼블릭 폴리테크닉(Republic Polytechnic)이 모든 디플로마 과정에 PBL을 전면 도입한 가장 주목할 만한 사례이다.^[58]

3. 특징 및 장점

문제 기반 학습(PBL)은 기존 학습 방식과 구별되는 특징과 장점을 가진다.

PBL은 학생 중심 학습으로, 능동적 학습을 통해 지식을 더 잘 이해하고 기억하도록 돕는다. 또한 여러 분야에 적용 가능한 생애 기술 개발에도 기여한다.^[15] PBL은 콘텐츠 지식 향상뿐만 아니라 의사 소통, 문제 해결, 비판적 사고, 협업 및 자기 주도 학습 기술 개발을 촉진한다.^[16]^[17]

여러 연구 결과들이 구성주의적 문제 기반 학습과 탐구 학습 방법의 효과를 뒷받침한다.^[55] GenScope라는 탐구 기반 학습 과학 소프트웨어 활용 연구에서, 해당 소프트웨어를 사용한 학생들이 대조군보다 유의미한 학습 능력 향상을 보였으며, 특히 기초 과정 학생들에게서 가장 큰 효과가 나타났다.^[55]

다른 대규모 연구에서는 중학생들의 표준화 시험 성적을 분석하여 탐구 기반 과학 교육의 효과를 측정했다. 그 결과, 첫 번째 학생 집단에서 14%, 두 번째 학생 집단에서 13%의 성적 향상이 확인되었다.^[55] 특히, 탐구 기반 교수법은 아프리카계 미국인 학생들의 학업 성취 격차를 줄이는 데 크게 기여했다.^[55]

슬로베니아에서 진행된 또 다른 연구에서는 문제 기반 학습으로 학습한 학생들이 전통적인 교육 과정을 이수한 학생들보다 어려운 문제 해결 능력이 더 뛰어난 것으로 나타났다. 다만, 수학에 대한 태도에서는 유의미한 차이가 발견되지 않았다.^[10]

의과 대학에서 문제 기반 학습이 졸업 후 의사의 역량에 미치는 영향을 체계적으로 검토한 결과, 의사의 역량에 뚜렷한 긍정적 효과가 있는 것으로 나타났다. 특히 불확실성에 대처하는 능력, 의사소통 기술과 같은 사회적, 인지적 역량에서 효과가 두드러졌다.^[56]

문부과학성은 대학 교육 개혁을 위해 액티브 러닝을 권장하며, 그 일환으로 과제 해결형 학습을 제시하고 있다.^[82]^[83]

3. 1. 학습자 중심 학습

PBL(문제 기반 학습)은 학생 중심 학습으로, 능동적 학습을 통해 지식을 더 잘 이해하고 기억하도록 돕는다. 또한 여러 분야에 적용 가능한 생애 기술 개발에도 기여한다.^[15] PBL은 콘텐츠 지식 향상뿐만 아니라 의사 소통, 문제 해결, 비판적 사고, 협업 및 자기 주도 학습 기술 개발을 촉진한다.^[16]^[17]

PBL은 학생들이 실제 경험을 바탕으로 기능하도록 돕고, 집단 집단 지성을 활용하여 다양한 관점에서 문제에 대한 인식과 해결책을 찾도록 유도한다.

문제 기반 학습에서 학생들은 적극적으로 참여하며, 이는 능동적인 학습을 촉진하고 평생 학습 능력 유지 및 발달에 기여한다.^[18] 학생들은 문제 제시를 통해 자기 주도 학습을 장려받고 심층 학습을 경험한다.^[19]^[20]

연구에 따르면 학생들은 문제 기반 학습을 전통적인 수업보다 선호하며, 출석률 증가와 긍정적인 태도는 자기 동기 부여를 보여준다.^[31] PBL은 유연하고 흥미로워 매력적이고 자극적인 학습 방법으로, 학생들은 덜 위협적이고 독립적인 학습 환경을 즐긴다. 이는 학생들이 학교를 졸업한 후에도 학습을 지속하도록 돕는다.^[32]

전통적인 학습 방식과 문제 기반 학습 방식을 모두 경험한 교사들은 PBL이 학생들의 자기 동기 부여, 팀워크, 자기 주도 학습 능력을 향상시키므로 PBL을 선호한다.^[32] 또한 PBL이 학생들의 인지적 성장에 더 도움이 되고, 교육 과정의 의미를 더하며, 더 많은 성장을 이끌어낸다고 평가한다.^[26]

PBL을 경험한 학생들은 학습 역량, 문제 해결 능력, 자기 평가 기술, 자료 수집, 행동 과학 등에서 전통적인 강좌를 수강하는 학생들보다 높은 성과를 보인다.^[33] 이는 PBL이 사전 지식 활성화, 미래 상황과 유사한 맥락에서의 학습, 정보에 대한 상세한 설명을 통해 지식 이해와 기억을 돕기 때문이다.^[34] 의학 교육에서 PBL 사례는 환자와 의사 간의 대화, 의학적 만남의 이야기적 특성, 질병 발생의 정치 경제적 기여자 등을 검토하여 문화에 대한 담론적 실천 접근 방식의 플랫폼 역할을 수행한다.^[35]

문제 기반 학습은 탐구와 구성주의 학습 과정을 통해 평생 학습을 촉진한다.^[1] PBL은 튜터의 지원을 받으며 협력적이고 자기 주도 학습을 강조하는 구성주의적 교수법이다.^[49] Yew and Schmidt,^[50] Schmidt, 그리고 Hung은 PBL의 인지 구성주의 과정을 다음과 같이 설명한다:^[1]^[2]

# 학습자는 문제에 직면하고 그룹 토론을 통해 이전 지식을 활성화한다.

# 그룹 내에서 문제에 대한 가능한 이론이나 가설을 개발하고, 함께 연구해야 할 학습 문제를 식별한다. 문제에 대한 공유된 기본 모델을 구성하며, 촉진자는 학습 지원을 제공한다.

# 초기 팀워크 후, 학생들은 식별된 문제에 대해 자기 주도 학습으로 독립적으로 연구한다.

# 학생들은 재그룹하여 연구 결과를 논의하고 학습한 내용을 바탕으로 초기 설명을 개선한다.

PBL에서 교사는 지식 제공보다는 학습 과정을 안내하고 도전하는 역할을 수행하며, 이는 학습의 구성주의적 관점에 따른다.^[51]^[52] 학습 과정 및 그룹 역학에 대한 피드백과 반성은 PBL의 필수 요소이며, 학생들은 사회적 지식 구성을 수행하는 능동적인 행위자로 간주된다. PBL은 경험과 상호 작용을 통해 의미를 생성하고 세상에 대한 개인적인 해석을 구축하도록 돕는다.^[53] PBL은 문제 해결 과정을 통해 학생이 이론에서 실제 문제로 나아가도록 지원한다.^[54]

듀이는 맥마스터 대학교 부속 실험학교에서 사회 수업에서 "문제 해결 학습"을 처음 시도했다. 교사가 미리 준비한 수업 계획 대신, 주어진 주제(예: "우리 마을")에 대한 학생의 의문에 대해 질문하고, 가설 검증을 위해 조사와 인터뷰를 수행한다. 틀린 경우 새로운 가설을 세우는 시행착오 과정이 학습의 목적이자 과정이라고 듀이는 생각했다. 즉, 정답 도달 여부보다 과정을 중요시하는 학습 이론이다.

이는 교사가 설계한 단계를 따르는 계통 학습이 아니라, 학생의 자발성, 관심, 능동적 자세에서 체험적으로 배우는 노력의 가치를 평가한다. 과제 해결 학습이라고도 불리며, 학생 스스로 문제를 만들고 푸는 것이 한 가지 예이다.

3. 2. 실제적 문제 중심

문제 기반 학습(PBL)은 학생들이 실제 상황과 관련된 문제에 대한 해결책을 찾는 데 집중하도록 하는 학습 방법이다. 이 방법에서는 강의 대신 토론 포럼과 협력 연구가 이루어진다.^[16]^[17] 학생들은 학습 자료와 상호 작용하며 학습 개념을 일상 활동과 연결함으로써 지식과 이해를 향상시킨다.^[24]

학습 자료의 의미, 적용 가능성, 관련성을 강조하면 학습 내용에 대한 이해도를 높일 수 있다. 학생들에게 도전적이고 중요한 문제를 제시하면 숙련도를 높일 수 있다.^[26] 실제 상황과 문제는 학습을 더 심오하고 지속적으로 만들며, 교실에서 직장으로 기술과 지식의 전이성을 향상시킨다.^[27] 지식과 기술을 적용할 수 있는 범위가 넓어지면서 전이성이 증가하며, 이러한 지식과 전문성을 자신의 직업 분야에 적용하는 모습을 시각화하는 데 도움이 된다.^[28]

3. 3. 협력 학습 강조

문제 기반 학습(PBL)은 팀워크와 협력 학습의 성격이 강하다. 팀이나 그룹은 협력을 통해 관련된 문제를 해결하므로 학생들의 상호 작용, 팀워크를 증진시키고 대인 관계 기술을 강화한다.^[32] 동료 평가, 집단 역학에서의 활동 등과 같다.^[29] 또한 리더십 자질을 함양하고, 합의에 의해 의사 결정을 내리며, 팀 구성원에게 건설적인 피드백을 제공하는 것을 배울 수 있다.^[30]

PBL은 튜터의 지원을 받으면서 협력적이고 자기 주도 학습을 강조하기 때문에 구성주의적 교수법으로 간주된다.^[49] PBL의 인지 구성주의 과정은 다음과 같다:^[1]^[2]

# 학습자는 문제에 직면하고 그룹 내 토론을 통해 이전 지식을 활성화한다.

# 그룹 내에서 문제에 대한 가능한 이론이나 가설을 개발한다. 함께 연구해야 할 학습 문제를 식별한다. 그들은 문제에 대한 공유된 기본 모델을 구성한다. 촉진자는 학생들이 문제와 관련된 지식을 구성할 수 있는 프레임워크인 학습 지원을 제공한다.

# 초기 팀워크 후, 학생들은 식별된 문제에 대해 자기 주도 학습으로 독립적으로 연구한다.

# 학생들은 재그룹하여 연구 결과를 논의하고 학습한 내용을 바탕으로 초기 설명을 개선한다.

PBL은 교사의 역할이 지식을 엄격하게 제공하기보다는 학습 과정을 안내하고 도전하는 것이기 때문에 학습에 있어 구성주의적 관점을 따른다.^[51]^[52]

3. 4. 평생 학습 능력 함양

문제 기반 학습(PBL)은 학생들이 스스로 목표를 설정하고, 학습에 적합한 자료를 찾으며, 알아야 할 것에 대한 책임을 지도록 함으로써 평생 학습 능력을 키우는 데 중점을 둔다.^[21]^[22] 학생들은 주어진 문제를 해결하면서 학습에 대한 흥미와 책임감을 느끼고, 스스로 자료를 찾으면서 자료 탐색 능력도 향상된다.^[25]

PBL은 자기 주도 학습(SDL) 기술 개발을 목표로 한다.^[64] 학생들은 학습 과정에 적극적으로 참여하면서 학습에 대한 책임을 지고, 이는 자기 주도 학습 능력 향상으로 이어진다. 여러 연구에 따르면 PBL은 학생들의 학업 속도 유지, 사회적 및 학문적 통합, 인지 능력 개발을 돕고, 기존 학습 환경의 학생들보다 더 많은 학업 발전을 촉진한다.^[65]

PBL은 비판적 사고 능력 개발에도 도움이 된다.^[66] 학생들은 문제를 분석하고, 관련 정보를 파악하며, 가설을 세우고, 문제 해결에 필요한 지식을 찾고, 합리적인 판단을 내리는 방법을 배운다.

또한, PBL은 의사 소통, 팀워크, 존중, 협업과 같은 긍정적인 특성을 길러준다.^[67] 이러한 기술은 변화하는 정보화 시대에 학생들이 미래를 준비하는 데 필요한 역량이다. PBL 커리큘럼은 지식 구축, 서면 및 대인 관계 상호 작용, 문제 해결 과정을 통해 이러한 특성을 기르는 것을 목표로 한다.

존 듀이는 맥마스터 대학교 부속 실험학교에서 사회 수업 시간에 "문제 해결 학습"을 처음 시도했다. 학생들은 교사가 준비한 수업 계획 대신, 주어진 주제에 대해 스스로 질문하고, 가설을 세우고, 직접 조사하여 확인하는 과정을 반복하며 학습했다. 듀이는 이러한 시행착오 과정 자체가 학습이라고 보았다.

4. 단점 및 한계

Wood(2003)에 따르면, 문제 기반 학습(PBL)의 주요 단점은 자원 활용과 튜터의 촉진과 관련이 있다. 더 많은 직원과 물리적 공간, 컴퓨터 자원이 필요하며, 학생들은 정보 과부하에 대한 불확실성을 겪을 수 있다. 또한 전통적인 교육에서 교사의 역할을 기대하기 어려울 수 있다.^[36]

학교와 대학교에서 문제 기반 학습을 구현하는 것은 자원, 계획, 조직이 필요한 까다로운 과정이다.^[47] 아제르(Azer)는 "순수 문제 기반 학습" 구현을 위한 12단계를 제시했는데, 여기에는 교직원 준비, 교과 과정 위원회 구성, 교육 목표 정의, 전문가 조언, 촉진자 교육, 학생 대상 프로그램 소개, 학습 자원 및 시설 관리, 지속적인 평가 및 변경 등이 포함된다.^[47]

문제 기반 학습 시행의 어려움으로는 아시아 학생들의 소극적인 태도로 인한 저조한 참여, 토론 참여의 어려움 등이 보고되었다. 일부 학생들은 교사의 지도 없이 정보를 찾는 데 어려움을 겪고, 전통적인 커리큘럼과 병행하며 시간 부족을 느끼기도 한다. 또한, 영어로 토론이 진행될 경우 언어 장벽을 느낄 수 있다.^[48]

4. 1. 시간 및 자원 소모

Wood(2003)에 따르면, 문제 기반 학습 과정의 주요 단점은 자원 활용과 튜터의 촉진과 관련이 있다. 촉진 및 그룹 주도 토론에 적극적인 역할을 수행할 더 많은 직원이 필요하며, 일부 교육자는 문제 기반 학습(PBL) 촉진을 어렵고 좌절스럽게 생각한다. 동시에 더 작은 그룹 학습을 수용하기 위해 더 많은 물리적 공간과 더 접근 가능한 컴퓨터 자원이 필요하기 때문에 자원 집약적이다.^[36] 학생들은 또한 정보 과부하에 대한 불확실성을 보고하며, 얼마나 많은 학습이 필요한지, 사용 가능한 정보의 관련성을 파악하기 어렵다고 한다. 또한, 전통적인 교육 과정에서 제공하는 영감을 주는 역할 모델인 교사를 이용하지 못할 수도 있다.^[36]

문제 기반 학습 과정에서 학생들은 일반적으로 실제 문제 해결 능력 향상과 만족도를 느끼지만, 방법론을 가르치는 강사는 LBL 강사에 비해 학생 학습 평가 및 강의 자료 준비에 더 많은 시간을 투자해야 하는 경우가 많다.^[32] 이러한 어려움은 각 특정 주제에 대한 새로운 연구 결과 및 개별 학생의 발견 사항을 제시하는 데 할애되는 시간과 브레인스토밍의 무질서한 특성에서 비롯된다.^[37]

학교와 대학교에서 문제 기반 학습을 구현하는 것은 많은 자원, 계획 및 조직이 필요한 까다로운 과정이다.^[47]

4. 2. 교수자의 역할 변화

우드(Wood, 2003)에 따르면, 문제 기반 학습(PBL)에서 교사는 학생들의 지식과 신념에 의문을 제기하고, 실수에 대한 힌트만 제공하며, 학생들의 연구를 안내하는 역할을 맡는다.^[36] 이러한 특징은 일부 교사에게 생소할 수 있으므로, 과거의 습관을 바꾸는 것을 어려워한다.^[36] 대부분의 학생들은 이전의 교육 과정을 통해 교사가 지식의 주요 전달자라고 가정했을 수 있다. 이러한 이해 때문에 학생들은 문제 기반 학습의 초기 단계에서 단순히 어떤 것에 대해 궁금해하는 능력이 부족할 수 있다.^[38]

4. 3. 평가의 어려움

문제 기반 학습에서 교사는 학생들의 성취도를 평가하기 위해 새로운 평가 방법을 적용해야 한다. 여기에는 수정된 에세이 질문이 포함된 필기 시험, 실기 시험, 동료 평가, 자기 평가 등이 포함된다.^[39] 문제 기반 학습은 강의식 학습에 비해 여성 참가자에게는 약간 더 유리한 것으로, 남성 참가자에게는 상반된 영향을 미치는 것으로 나타났다.^[37]

4. 4. 인지 부하

인지 부하 이론은 학습 초기 단계에서 초보자가 문제 해결에 어떻게 반응하는지 설명하기 위해 제안되었다.^[41] 스웰러 등은 초기에는 예제를 제시하고 점차적으로 해결해야 할 문제를 도입할 것을 제안한다. 학습 과정 초기에 다른 형태의 학습을 통해 학습자의 인지 부하를 줄이고, 나중에 완성 문제로 대체하여 궁극적으로 스스로 문제를 해결하는 것을 목표로 한다.^[42] 이러한 문제 기반 학습은 학습 과정 후반에 매우 유용해진다.

문제 기반 학습에서 학습자의 인지 부하를 줄이기 위해 다양한 형태의 수업적 스캐폴딩이 구현되었다. 이는 문제 해결 과정에서 지도의 양을 줄이는("페이딩") 데 유용하다. 지도를 점차적으로 페이딩하면 학습자가 예제를 학습하는 것에서 문제를 해결하는 것으로 서서히 전환하는 데 도움이 된다. 역방향 페이딩은 학습자의 인지 부하를 줄이는 데 매우 효과적인 것으로 나타났다.^[43]

스웰러와 연구진은 지난 20여 년간 인지 부하와 지도 페이딩 효과에 관한 일련의 연구를 발표했다.^[40] 이들은 대수 문제를 학습하는 학생들을 대상으로 여러 연구를 수행하여 학습 과정 초기에 능동적인 문제 해결이 예제 풀이를 학습하는 것보다 효과적이지 않다는 것을 보여주었다.^[41] 능동적인 문제 해결은 학습자가 더 능숙해질 때 유용하지만, 학습 초기에는 많은 양의 정보를 처리하는 데 어려움을 겪을 수 있다. 학습자가 전문 지식을 습득하면 문제 기반 학습에 내재된 수업적 스캐폴딩이 이러한 문제를 피하도록 돕는다.

5. 다양한 PBL 접근법

P⁵BL은 '''사람''', '''문제''', '''과정''', '''결과물''', 그리고 '''프로젝트''' 기반 학습을 의미한다. 1993년 스탠퍼드 대학교 공과대학에서 공학, 건축, 건설 분야 대학원생들이 "다학제적, 협업적, 지리적으로 분산된 팀워크 경험"을 통해 기술을 구현할 수 있도록 P⁵BL 연구실에서 도입한 학습 전략이다.^[79] 스탠퍼드 대학교의 프루처 교수가 개척했으며, 유럽, 미국, 일본의 6개 대학을 묶어 프로젝트 지식을 캡처하고 공유하기 위한 도구 모음과 함께 환경이 개발되었다.^[80] 세 분야의 학생들(사람들)에게 문제를 해결하고 클라이언트에게 최종 결과물을 제공하는 팀 프로젝트가 할당되었다.

P⁵BL 접근법은 학생들의 역량과 기술 향상을 위해 결과물을 학제 간 통합적으로 개발하는 데 중점을 둔다. 상황 학습과 구성주의 학습 전략을 포함하는 구조화된 활동으로, 대학교 캠퍼스를 넘어 실제 생활로 확장되는 실천 문화를 육성한다. 교수, 산업 멘토, 학습 활동에 필요한 지침과 지원을 제공하는 소유주와의 팀 상호 작용을 촉진함으로써 정보 시대에 팀워크를 가르치고 배우도록 장려한다.

P⁵BL 접근법의 주요 장점은 다음과 같다.

학생들이 실제 세계의 문제에 익숙해지고 문제 해결에 대한 자신감을 향상시킨다.
네트워킹 기술을 향상시켜 업계 주요 인물들과의 관계를 구축한다.
교육 환경에서 팀워크의 가치를 배운다.
학제 간 접근 방식에 대한 인식을 심어준다.

하지만 이 접근법은 학생들에게 제공되는 멘토링에 대한 적절한 고려가 필요하다. 멘토는 학생들이 문제를 해결하기 위한 프로젝트 목표를 성공적으로 달성할 수 있도록 적절한 스캐폴딩을 제공해야 한다. 필요한 이정표를 달성하기 위해서는 팀 간의 의사소통도 열린 자세와 건설적인 방식으로 이루어져야 한다.

컴퓨터 지원 문제 기반 학습(Computer-supported PBL)은 전통적인 대면 종이 기반 문제 기반 학습(PBL)의 전자 버전(ePBL)이거나, 원거리에 있는 참가자들이 참여하는 온라인 그룹 활동일 수 있다. ePBL은 학습 환경을 개선하고 학습 과정에서 학생들의 참여를 향상시키기 위해 사례 시나리오 내에 기술(예: 임상 결과)과 관련된 오디오 및 비디오를 포함할 수 있는 기회를 제공한다.^[68] 온라인 PBL은 비용 효율적인 것으로 여겨지며,^[69] 협력적 PBL은 개인 PBL에 비해 비판적 사고 점수를 향상시키고 학생들의 성취도와 유지 점수를 높이는 것으로 나타났다.^[70]

온라인 PBL 설계 및 개발과 관련된 교수 설계 원칙에는 협력적 특성이 포함되어야 한다. 강사는 문제가 실제 경험, 해결책의 성격 및 문제 맥락과 관련이 있는지 확인해야 하며, 훌륭한 기술 인프라도 필수적이다.^[69]

PBL은 1960년대 초부터 시작되었으며, 1990년대 중반 인터넷의 등장과 함께 온라인 교육이 인기를 얻으면서 온라인 PBL도 주목받기 시작했다. 그러나 온라인 교육 전체에서 PBL의 사용은 아직 정착되지 않은 것으로 보인다.^[71] 2001년, 서던 퀸즐랜드 대학교(University of Southern Queensland, USQ)는 학습 관리 시스템(LMS)을 활용하여 협업과 그룹 문제 해결을 촉진한 최초의 대학 중 하나였다. 그 결과 온라인 PBL이 의사 소통 능력, 문제 해결 능력 및 팀워크 능력 향상 등 여러 측면에서 학생들의 학습 성과에 상당한 영향을 미치는 것으로 나타났다.^[71]

5. 1. 마스트리흐트 7단계

우드(Wood, 2003)는 문제 기반 학습을 시나리오 내에서 확인된 문제를 사용하여 지식과 이해를 높이는 과정으로 정의한다.^[3] 마스트리흐트 7단계는 PBL 튜토리얼 과정을 안내하는 데 도움이 되며, 다음과 같은 7단계로 구성된다.^[4]

# 사례를 논의하고 모든 사람이 문제를 이해했는지 확인한다.

# 사례에 대한 해답을 얻기 위해 답변해야 할 질문을 식별한다.

# 그룹이 이미 알고 있는 것을 브레인스토밍하고 잠재적인 해결책을 식별한다.

# 브레인스토밍 세션의 결과를 분석하고 구조화한다.

# 아직 부족한 지식에 대한 학습 목표를 공식화한다.

# 개인적으로 또는 더 작은 그룹으로 독립적인 학습을 수행한다. 기사나 책을 읽고, 실습을 따르거나, 필요한 지식을 얻기 위해 강의에 참석한다.

# 결과를 논의한다.

5. 2. P⁵BL 접근법

P⁵BL은 '''사람''', '''문제''', '''과정''', '''결과물''', 그리고 '''프로젝트''' 기반 학습을 의미한다.

'''P⁵BL 접근법'''은 1993년 스탠퍼드 대학교 공과대학에서 공학, 건축, 건설 분야의 대학원생들이 "다학제적, 협업적, 지리적으로 분산된 팀워크 경험"을 통해 기술을 구현할 수 있도록 하기 위한 이니셔티브로, P⁵BL 연구실에서 도입된 학습 전략이다.^[79] 이 접근법은 스탠퍼드 대학교의 프루처 교수가 개척했으며, 유럽, 미국, 일본의 6개 대학을 묶어 프로젝트 지식을 캡처하고 공유하기 위한 도구 모음과 함께 환경이 개발되었다.^[80] 세 분야의 학생들(사람들)에게 문제를 해결하고 클라이언트에게 최종 결과물을 제공하는 팀 프로젝트가 할당되었다.

이 접근법은 학생들의 전반적인 역량과 기술 향상을 위해 결과물을 학제 간 통합적으로 개발하는 데 중점을 둔다. P⁵BL 멘토링은 상황 학습과 구성주의 학습 전략을 포함하는 구조화된 활동으로, 대학교 캠퍼스를 넘어 실제 생활로 확장되는 실천 문화를 육성한다. P⁵BL은 교수, 산업 멘토, 학습 활동에 필요한 지침과 지원을 제공하는 소유주와의 팀 상호 작용을 촉진함으로써 정보 시대에 팀워크를 가르치고 배우도록 장려한다.

이 방법의 주요 장점은 다음과 같다.

학생들이 실제 세계의 문제에 익숙해지고 문제 해결에 대한 자신감을 향상시킨다.
네트워킹 기술을 향상시켜 업계 주요 인물들과의 관계를 구축한다.
교육 환경에서 팀워크의 가치를 배운다.
학제 간 접근 방식에 대한 인식을 심어준다.

그러나 이 접근법은 학생들에게 제공되는 멘토링에 대한 적절한 고려가 필요하다. 멘토는 학생들이 문제를 해결하기 위한 프로젝트 목표를 성공적으로 달성할 수 있도록 적절한 스캐폴딩을 제공해야 한다. 필요한 이정표를 달성하기 위해서는 팀 간의 의사소통도 열린 자세와 건설적인 방식으로 이루어져야 한다.

5. 3. 컴퓨터 지원 PBL

컴퓨터 지원 문제 기반 학습(Computer-supported PBL)은 전통적인 대면 종이 기반 문제 기반 학습(PBL)의 전자 버전(ePBL)이거나, 원거리에 있는 참가자들이 참여하는 온라인 그룹 활동일 수 있다. ePBL은 학습 환경을 개선하고 학습 과정에서 학생들의 참여를 향상시키기 위해 사례 시나리오 내에 기술(예: 임상 결과)과 관련된 오디오 및 비디오를 포함할 수 있는 기회를 제공한다.^[68]

대면 환경과 온라인 PBL을 비교할 때, 그룹 활동은 PBL에서 사회적 상호 작용의 성공에 중요한 역할을 한다. 온라인 PBL은 또한 비용 효율적인 것으로 여겨진다.^[69] 협력적 PBL은 개인 PBL에 비해 비판적 사고 점수를 향상시키고 학생들의 성취도와 유지 점수를 높이는 것으로 나타났다.^[70]

강사의 경우, 온라인 PBL 설계 및 개발과 관련된 교수 설계 원칙에는 협력적 특성이 포함되어야 한다. 예를 들어, 일정은 협력 활동에 도움이 되어야 한다. 또한, 강사는 문제가 실제 경험, 해결책의 성격 및 문제 맥락과 관련이 있는지 확인해야 한다. 훌륭한 기술 인프라도 필수적이다.^[69]

PBL은 1960년대 초부터 시작되었으며, 1990년대 중반 인터넷의 등장과 함께 온라인 교육이 인기를 얻으면서 온라인 PBL도 주목받기 시작했다. 그러나 온라인 교육 전체에서 PBL의 사용은 아직 정착되지 않은 것으로 보인다.^[71] 2001년, 서던 퀸즐랜드 대학교(University of Southern Queensland, USQ)는 학습 관리 시스템(LMS)을 활용하여 협업과 그룹 문제 해결을 촉진한 최초의 대학 중 하나였다. 그 결과 온라인 PBL이 의사 소통 능력, 문제 해결 능력 및 팀워크 능력 향상 등 여러 측면에서 학생들의 학습 성과에 상당한 영향을 미치는 것으로 나타났다.^[71]

5. 3. 1. 협업 도구

문제 기반 학습(PBL)에서 협업은 매우 중요한 요소이며, 특히 온라인 학습 환경에서는 기술을 활용한 협업 도구의 역할이 커지고 있다. 학습자들은 기술을 통해 시간과 공간의 제약 없이 동기적 또는 비동기적으로 협업할 수 있다.^[72]

오늘날 온라인 협업을 지원하는 다양한 도구들이 있으며, 그 중 학습 관리 시스템(LMS)과 클라우드 기반 솔루션이 널리 사용된다. 캔버스, 에드모도, 무들, 스쿨로지, 잇츠러닝과 같은 학습 관리 시스템은 학교와 교실에서 동기 및 비동기 통신과 학습을 지원하는 협업 도구를 제공한다. 이러한 시스템은 강좌 관리자나 교수의 감독과 지원을 받을 수 있다는 장점이 있지만, 대부분 강좌 등록을 해야만 사용할 수 있다는 제한이 있다.^[72]

반면, 구글 앱스, 원노트, 오피스 365와 같은 클라우드 기반 솔루션은 전통적인 교육 환경 밖에서도 협업 도구를 제공한다. 이러한 도구들은 링크 공유를 통해 전 세계 누구와도 협업할 수 있게 해주며, 이메일 계정만 있으면 무료로 사용할 수 있다. (구매한 제품군에 따라 구독 비용 발생) 그러나 클라우드 기반 시스템은 강좌 등록을 요구하는 LMS만큼 안전하거나 개인적이지 않을 수 있다는 단점이 있다.^[72]

LMS와 클라우드 기반 솔루션 모두 학습자들이 문제 해결을 위한 브레인스토밍, 연구, 협업 계획 개발 등 다양한 방식으로 협업할 수 있도록 돕는다.

5. 3. 2. 연구 도구

문제가 확인되면 학습자는 문제 기반 학습(PBL)의 두 번째 단계인 정보 수집 단계로 이동한다. 이 단계에서 학습자는 배경 정보를 수집하고 잠재적인 해결책을 연구하여 문제를 조사한다. 이 정보는 학습 팀과 공유되어 잠재적인 해결책을 생성하는 데 사용되며, 각 해결책은 증거로 뒷받침된다.^[73] 오늘날 정보를 수집하는 가장 인기 있는 온라인 도구는 구글이지만, 온라인에서 사용할 수 있는 다른 많은 검색 엔진이 있다. 구글, 야후, 빙과 같은 무료 검색 엔진은 무수히 많은 정보 링크에 대한 접근을 제공한다. 이러한 연구 도구는 충분한 양의 잠재적 정보를 제공하지만, 그 양이 압도적일 수 있다. 또한, 이러한 광범위한 검색 엔진을 사용할 때는 필터와 상위 수준의 검색 전략을 추가하지 않으면 양질의 출처를 식별하기가 어려워진다. 도서관은 더 선택적인 옵션이며 종종 온라인 데이터베이스를 제공하지만, 일반적으로 기사 및 책에 온라인으로 접근하려면 계정 또는 구독이 필요하다. Wolframalpha.com은 무료 및 구독 수준의 접근 옵션을 모두 갖춘 스마트 검색 엔진이다. Wolfram은 웹 검색 플랫폼 이상의 역할을 한다고 주장하며, "방대한 내장 데이터, 알고리즘 및 방법을 기반으로 동적 계산을 수행하여 지식과 답변을 얻는" 플랫폼이라고 설명한다.^[74]

5. 3. 3. 프레젠테이션 도구

문제 기반 학습(PBL)에서 문제 해결 단계는 주어진 문제에 대한 해결책을 제시하고 옹호하는 핵심 과정이다.^[75] 학생들은 문제 해결 과정을 명확히 설명하고, 관련 정보와 데이터 분석을 통해 해결책을 뒷받침해야 한다.^[76] 이 과정에서 해결책을 명확하게 전달하고 제시하는 능력은 학습 결과에 직접적인 영향을 미친다.

기술의 발전으로 프레젠테이션 도구들은 차트, 그림, 비디오, 애니메이션, 시뮬레이션 등 시각 보조 자료를 통합하여 더욱 효과적으로 아이디어를 전달할 수 있게 되었다. 2017년 최고의 프레젠테이션 도구로는 Microsoft PowerPoint, Apple Keynote, Prezi, Google Slides 등이 있다.^[77]

이러한 도구들은 각기 다른 특징과 장점을 가지며, 크게 세 가지 유형으로 나눌 수 있다.

첫 번째 유형: Microsoft PowerPoint, Apple Keynote와 같이 발표에 필요한 다양한 기능을 갖춘 도구들이다. 표, 차트, 그림, 애니메이션, 비디오 도구, 추가 기능 등을 제공하며, 시뮬레이션 생성, 드래그 앤 드롭과 같은 복잡한 기능도 가능하다.^[78] 이러한 도구들은 상호작용적이고 매력적인 프레젠테이션을 만들 수 있지만, 구독료가 부과되거나 장치에 설치해야 하는 경우가 많다.

두 번째 유형: Prezi와 같이 스토리텔링 스타일의 프레젠테이션을 지원하는 도구들이다. 화면 확대/축소 기능을 활용하여 덜 전통적이거나 구조화된 형식의 프레젠테이션을 만들 수 있다. 웹 기반으로 작동하며 협업 기능을 제공하지만, 이 역시 특권 수준에 따라 구독료가 부과될 수 있다.

세 번째 유형: Google Slides와 같이 무료 웹 기반 도구들이다. 기능은 제한적이지만, 온라인에서 언제 어디서나 협업하여 프레젠테이션을 만들고 접근할 수 있다는 장점이 있다.^[73] 이러한 도구는 학생들이 프레젠테이션 준비 시간이 부족할 때 유용하며, 기술적인 어려움을 줄여 문제와 해결책에 대한 토론에 집중할 수 있게 돕는다.

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