교사가 현재 가장 우려하는 질문 중 하나는 학생들의 반성을 자극하는 방법입니다. 이러한 우려는 STEM 과정(과학, 기술, 공학 및 수학)과 같은 수학 적 특성에서 일반적이며, 많은 개념의 추상화는 높은 수준의 반사가 필요하지만 많은 학생들이 메모리 기반^방법을통해 순전히 이러한 과정에 접근한다고 보고합니다. 또한, 학생들은 종종 개념 의 피상적 인 학습을 보여줍니다^1,2,3. 그러나 학생들이 반성과 딥 러닝 프로세스를 적용하는 데 어려움을 겪는 어려움은 인지만이 아닙니다. 많은 학생들이 이 과정^4,5에직면한 불안과 동기 부여를 느낍니다. 사실, 이러한 어려움은 학생들의 교육 을 통해 지속되는 경향이⁶. 따라서 학생들의 다른 소인에 관계없이 동기 부여와 인지적으로 딥 러닝을 준비하는 교육 전략을 탐구하는 것이 중요합니다.

일반적인 교육 적 접근 방식을 보완하는 전략을 찾는 것이 특히 유용합니다. 가장 일반적인 직접 명령 중 하나입니다. 직접 교육은 이러한 개념에 대한 명시적 정보로 새로운 개념의 도입에서 학생들을 완전히 안내하는 것을 의미하며, 문제 해결 활동, 피드백, 토론 또는 추가 설명^7,8과같은 통합 전략으로 이를 따르는 것을 의미합니다. 직접 지시는 콘텐츠를 쉽게 전송하는 데 효과적일 수 있습니다^8,9,10. 그러나 학생들은 콘텐츠가 개인의 지식과 어떻게 관련되는지, 또는^11이아닌 잠재적 절차와 같은 중요한 측면에 대해 반성하지 않는 경우가 많습니다. 따라서 학생들이 비판적으로 생각할 수 있도록 보완 전략을 도입하는 것이 중요합니다.

이러한 전략 중 하나는 본 발명^{접근법(11)} 또는 생산적 실패^{접근법(13)이라고도}하는 명령(PS-I)^{접근법(12)에}앞서 문제 해결이다. PS-I는 학생들이 개념에 직접 도입되지 않는다는 점에서 직접 적인 지시와 는 다르며, 대신 학생들이 문제를 해결하기 위한 절차에 대한 설명을 받기 전에 문제에 대한 개별적인 해결책을 모색하는 일반적인 직접 교육 활동 이전에 문제 해결 단계가 있습니다.

이 초기 문제에서 학생들은 대상^{개념(13)을}완전히 발견할 것으로 예상되지 않습니다. 학생들은 또한 인지 과부하를 느낄 수 있습니다^14,15,16 심지어 부정적인 영향¹⁷ 불확실성과 고려해야 할 많은 측면. 그러나 이 경험은 중요한 기능에 대한 비판적 사고를 용이하게 할 수 있기 때문에 장기적으로 생산성이 떨어질 수 있습니다. 구체적으로, 초기 문제는 학생들이 자신의 지식의 격차를 더 잘 인식할 수 있도록 도울 수^{있습니다(18).}

학습의 관점에서, PS-I의 효과는 일반적으로 결과가 딥 러닝 지표^20,21로평가될 때 볼 수 있습니다. 일반적으로 PS-I를 통해 배운 학생들과 학습된 절차를 재현하는 능력을 의미하는 절차적 지식^20,22의직접적인 가르침을 통해 배운 학생들 사이에는 차이가 발견되지 않았습니다. 그러나 PS-I를 통해 이동하는 학생들은 일반적으로 개념 지식^{7,19,23에서}더 높은 학습을 나타내며, 이는 보장된 내용을 이해하는 것을 의미하며, 새로운 상황에 이 이해를 적용하는 능력을 의미하는^{7,15,19,24를}전송합니다. 예를 들어, 통계적 가변성에 관한 최근 연구에 따르면, 이 주제의 일반적인 개념과 절차에 대한 설명을 받기 전에 통계적 가변성을 측정할 수 있는 자체 솔루션을 발명한 학생이 문제 해결^활동에참여하기 전에 관련 개념과 절차를 직접 연구할 수 있었던 학생들보다 수업 이 끝날 때 더 잘 이해하게 되었다. 그러나, 일부 연구는 학습에 차이가 없는 것으로 나타났습니다^16,25,26 또는 동기 부여^19,26 PS-I와 직접 교육 대안 사이, 또는 직접 교육 대안에 더 나은 학습^14,26,그리고 가변성의 잠재적인 소스를 고려 하는 것이 중요 하다.

PS-I구현의 기본 설계 기능은 중요한 기능^20입니다. 체계적인^{검토(20)는} PS-I 개입이 대조되는 경우로 초기 문제를 공식화하거나 학생의 솔루션에 대한 자세한 피드백으로 후속 지침을 작성할 때 PS-I 개입이 두 가지 전략 중 하나 이상으로 구현되었을 때 직접 교육 대안을 통해 PS-I에 대한 학습 이점이 있을 가능성이 더 높다는 것을 발견했습니다. 대조적인 사례는 몇 가지 중요한^특성(예1 참조)에서 다른 단순화된 예로 구성되며(예: 그림 1 참조), 학생이 초기^{문제(11,20)}동안 관련 기능을 식별하고 자체 솔루션을 평가하는 데 도움이 될 수 있다. 학생들의^{솔루션(13)을}기반으로 하는 설명을 제공하는 두 번째 전략은 학생들이 관련 기능에 집중하고 자신의^{지식(20)의}격차를 평가하는 데 도움이 될 수 있는 학생들의 근거와 한계에 대한 피드백을 제공하면서 정식 개념을 설명하는 것으로 구성되지만, 초기 문제 해결 단계가 완료된 후(학생의 일반적인 솔루션의 경우 그림 3 참조).

이 두 가지 전략에 대한 문학의 지원을 감안할 때, 사례를 대조하고 학생들의 솔루션에 대한 교육을 구축하는 것은 실제 교육 관행에 PS-I의 포함을 촉진 할 때 그들을 고려하는 것이 중요합니다. 이것은 우리의 프로토콜의 첫 번째 목표입니다. 이 프로토콜은 이러한 두 원칙을 통합하는 PS-I 개입에 대한 자료를 제공합니다. 적응이 가능하면서도 일반적으로 PS-I^29문헌의대상 집단인 대학과 고등학생을 위한 매우 일반적인 수업인 통계적 가변성에 대한 수업을 위해 문맥화되는 프로토콜이다. 초기 문제 해결 단계는 많은 학습 분야의 학생들에게 친숙할 수 있는 논란의 여지가 있는 주제^인 국가의 소득 분배에 대한 가변성 측정을 발명하는 것으로 구성됩니다. 그런 다음 학생들이 이 문제에 대한 해결책을 연구하고, 임베디드 연습 문제와 함께 학생들이 생성한 일반적인 솔루션에 대한 토론을 통합하는 강의를 위해 자료가 제공됩니다.

우리의 프로토콜의 두 번째 목표는 PS-I의 실험적인 평가를 교육자 및 연구원이 접근할 수 있도록 하는 것이며, 이는 문학 전반에 걸쳐 일정한 조건을 유지하면서 더 다양한 관점에서 PS-I의 조사를 용이하게 할 수 있습니다. 그러나 이 실험 평가의 조건은 수정에 유연합니다. 프로토콜에 기재된 실험 평가는 일반 수업에 적용될 수 있으며, 단일 클래스의 학생들은 PS-I 조건에 대한 자료 또는 직접 교육 조건에 대한 자료를 동시에 할당할 수 있기때문이다(도 4). 본 직접 교육 조건은 연구 및 교육 요구에도 적응할 수 있지만, 원래 프로토콜에 설명된 바와 같이 학생들은 목표 개념에 대한 초기 설명을 작업 예제와 함께 얻은 다음 이 지식을 연습 문제와 통합합니다(PS-I 학생이 초기 문제에 지출하는 시간을 보상하기 위해이 조건에서만 제시됨) 및^{강의(23)를}통해 이 지식을 통합한다. 잠재적인 적응은 강의로 시작하여 학생들이 문제 해결 활동을 하도록 하는 것을 포함하며, 이는 종종 PS-I 상태^{7,13,19,26에}대한 더 나은 학습을 주도한 PS-I를 비교하기 위한 전형적인 제어 조건이다. 대안적으로, 대조조건은 강의 단계에 이어 작업된 예의 탐색으로 축소될 수 있는데, 이는 원래 제안된 것보다 더 단순화된 다이렉트 교육 접근법이 문헌에서 더 흔하고 다양한 결과를 초래하고 있으며, PS-I^15,24, 및 이러한 유형의 직접 교육^{조건14에서}더 나은 학습을 나타내는 연구 결과를 초래하고^있다.

마지막으로, 프로토콜의 세 번째 목표는 다른 소인과 인지 능력을 가진 학생들이 PS-I^15의혜택을 누릴 수있는 방법을 평가하기위한 자원을 제공하는 것입니다. 이러한 소인의 평가는 일부 학생들이 STEM 과정에 자주 가지고 있는 부정적인 소인과 PS-I가 여전히 어떤 경우에는 부정적인 반응을 일으킬 수 있다는 사실을 고려할 때 특히 중요합니다^14. 그러나 이에 대한 연구는 거의 없습니다.

한편, PS-I는 공식적인 지식보다는 개인의 아이디어와의 학습을 용이하게 하기 때문에, PS-I는 낮은 학업 수준의 학생들에게 동기를 부여할 수 있는 것으로, 능력이 낮은 사람, 또는 과목^13,27에대한 낮은 동기부여를 가진 학생들을 도울 수 있다고 가설이 될 수 있다. 한 연구에 따르면 숙달 방향이 낮은 학생, 즉 개인 학습과 관련된 목표가 적어^27을배우려는 동기가 높은 학생들보다 PS-I로부터 더 많은 혜택을 받았다. 반면, 다른 프로필을 가진 학생들은 PS-I에 참여할 때 어려움을 겪을 수 있습니다. 보다 구체적으로, metacognitionPS-I^31에서중요한 역할을 하며, metacognition 기술이 낮은 학생들은 지식 격차를 인식하거나 관련^콘텐츠를분별하는 데 어려움을 겪고 있기 때문에 PS-I로부터 혜택을 받지 못할 수 있다. 또한, PS-I의 초기 단계는 개별 솔루션의 생산을 기반으로 하므로, 서로 다른 능력이 낮은 학생, 주어진 상황에서 다양한 응답을 생성하는 어려움, 다른 학생들보다 PS-I로부터 덜 혜택을 누릴 수 있습니다. 프로토콜은 다른 사람을 고려할 수 있지만 이러한 소인(표 1)에대해 평가할 신뢰할 수있는 계측기를 제시합니다.

요약하자면, 이 프로토콜은 교육자와 연구자가 접근할 수 있는 PS-I 문헌의 허용된 원칙을 따르는 PS-I 개입을 구현하는 것을 목표로 합니다. 또한, 프로토콜은이 개입의 실험 적 평가를 제공하고, 학생들의 인지 및 동기 부여 소인의 평가를 용이하게. 새로운 기술이나 특정 리소스에 대한 액세스가 필요하지 않으며 연구 및 교육 요구에 따라 수정할 수 있는 프로토콜입니다.