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연구과제 상세정보

삽화와 상위인지전략지도가 영어읽기이해에 미치는 영향: Working Memory, Eye Movements, fMRI 데이터를 중심으로
  • 연구자가 한국연구재단 연구지원시스템에 직접 입력한 정보입니다.
사업명 학제간융합연구사업 [지원년도 신청 요강 보기 지원년도 신청요강 한글파일 지원년도 신청요강 PDF파일 ]
연구과제번호 2010-371-A00020
선정년도 2010 년
연구기간 1 년 (2010년 09월 01일 ~ 2011년 08월 31일)
연구책임자 최성묵
연구수행기관 경북대학교
과제진행현황 종료
공동연구원 현황 이민호(경북대학교)
배정옥(경북대학교)
이예식(경북대학교)
최인철(경북대학교)
황정현(경북대학교)
과제신청시 연구개요
  • 연구목표
  • 영어로 된 텍스트를 읽고 이해하는 것이 EFL 학습에서 가장 중요한 부분이라고 말하는 것은 과언이 아니다. 하지만 제2 언어로 된 내용을 어떻게 하면 큰 어려움 없이 처리할 수 있는가의 문제는 많은 영어 학습자들이 직면하고 있으며 교육 분야의 연구자들이 풀어내야 할 과제이다. 읽기에 대한 많은 학습전략 중 주어진 텍스트와 관련하여 사진이나 그림 등의 삽화를 제공하는 방법이 가장 널리 사용된다. 삽화의 제공이 읽기에 긍정적 효과를 유발하는지 부정적 효과를 유발하는지는 연구마다 의견이 분분한 가운데 본 연구에서는 삽화가 어떠한, 그리고 왜 영향을 미치는 지에 대해 밝히고자 한다.
    읽기 텍스트와 함께 제공되는 삽화의 유형은 크게 두 가지로 나뉠 수 있다: 주제와 직접적인 연관성을 가지는 삽화(topic relevant illustrations, TRI)와 학습자들의 상황적 흥미를 유발하는 삽화(seductive illustrations, SI). 우선, TRI가 읽기 텍스트의 이해에 미치는 영향은 학습자가 삽화를 통해 텍스트가 서술하는 상황적 맥락을 이해하는 데 도움을 받을 수 있으므로 내용 이해뿐만 아니라 내용을 장기간 기억하는 데도 긍정적으로 작용한다(Sadoski & Paivio, 2004). 그러나 이와 상반되는 연구결과도 상당수 보고되었다(Baluerka, 1995; Harp & Mayer, 1997, 1998; Mayer, 1994, 1999, Mayer & Gallini, 1990). 예를 들어, 제시된 삽화가 텍스트와 근접하지 않을 때, 즉 같은 지면이나 화면에 제시되지 않을 경우 별다른 효과가 없는 것으로 나타났다(Ginther, 2002; Mayer, 1997; Mayer & Gallini, 1990). 한편, 읽기 텍스트와 함께 상황적 흥미 유발을 위한 SI가 제시된 경우에는 학습자의 읽기 자료에 대한 이해와 기억에 방해가 될 뿐 아니라 상황적 흥미 자체에도 유의미한 영향이 없다는 결과가 보고되었다(Christopher, Sanchez, Wiley, 2006; Mayer, 1997; Harp & Mayer, 1998; Sanchez & Wiley, 2006).
    이러한 선행연구들은 삽화 제시에 따른 효과는 제시하고 있지만 결과적 측면만을 기술할 뿐 이러한 결론을 내리게 된 근거를 밝혀내지는 못했다. 또한 Harp & Mayer(1998)은 학습자들의 상위인지전략이 발휘되지 못한 결과라고 추측할 뿐 왜, 어째서라는 구체적 데이터를 제시하지 못하고 있다. 이 선행연구에서 보여지는 것처럼 지금까지의 연구를 살펴보면 대부분이 독립변인(텍스트, 텍스트 + TRI, 텍스트 + SI)이 종속변인(이해와 기억)에 어떠한 영향을 미칠 수 있다는 결과에 집중하고 있어서 이러한 결과가 도출되는 과정을 조명한 연구는 없는 것으로 조사되었다.
    따라서 본 연구의 목적은 크게 세 가지로 기술될 수 있다.
    첫째, 한국인 영어 학습자들을 대상으로 시선추적기(eye tracker)를 이용한 시선고정(eye fixation), 응시시간(eye fixation duration), 시선 이동경로(eye scan path)패턴을 의미적, 통사적으로 분석(예를 들어, semantic, syntactic cues backtracking, discourse marker 등)한다. 또, fMRI를 이용하여 촬영된 두뇌 활성 영역의 이미지를 공학적, 의학적으로 분석하여 삽화가 학습자들의 이해와 흥미에 왜, 어떻게 영향을 미치는가라는 질문에 답하고자 한다.
    둘째, 주어진 읽기 정보의 이해와 기억과 관련하여 working memory의 역할에 대해 밝히고자 한다. 본 연구팀은 한국 대학생들의 영어 읽기 이해 양상을 조사 분석함으로써 working memory와의 관련성을 연구하려 한다. 선행 연구들에 따르면 working memory의 크기가 읽기 능력의 능숙한 정도를 구분하는 변수가 된다고 하였다(Daneman & Carpenter, 1980; Turner & Eagle, 1989; Waters & Caplan, 1996). 또한 Christopher, Sanchez, & Wiley(2006)은 working memory의 크기 차이와 삽화의 유형이 상호작용한다고 보고하였다. 이를 통해 working memory와 읽기 이해, 기억이 관련되어 있다는 점은 밝혀냈지만 영어를 배우는 한국인을 대상으로 유사한 양상을 보인다는 연구 결과는 전혀 없다.
    마지막으로, 학습자의 상위인지전략 수립에 따른 효과를 밝히고자 한다. 상황적 흥미를 유발하는 삽화(SI)의 부정적 효과에 대해 여러 연구자들은 상위인지전략의 기능이 부족하기 때문이라고 추측한다(Garner, Gillingam, & White 1989; Harp & Mayer, 1998). 이로써 상위인지전략의 수립 여부와 영어 읽기 이해 및 기억의 관계가 검증되어야 하는 필요성이 제기된다. 그러므로 본 연구에서는 상위인지전략의 지도가 두뇌활동에 어떤 변화를 야기할 수 있는지 알아보고, 특히 working memory내의 central executive가 존재하는 곳으로 여겨지는 prefrontal cortex 및 visual cortex, Broca’s area와 Wernicke’s area, 또한 mortor cortex의 활성화에 어떠한 차이가 있는지 조사한다.
  • 연구요약
  • 연구 배경 및 문제
    ◦ 영어로 된 읽기텍스트를 이해하고 기억 하는 것은 성공적인 제2언어 습득에 중요한 역할을 한다. 이해와 기억을 높이기 위해 가장 많이 사용되는 전략은 삽화를 추가하는 것이다.
    ◦ 그러나, 선행 연구에 따르면, 삽화는 유의미한 효과가 없거나, 심지어 부정적인 효과를 미친 연구 결과도 있었다 (Christopher, Sanchez, Wiley, 2006).
    선행연구의 문제점
    ◦ 삽화제시가 유의미하지 않은 그리고 방해적인 효과를 가져온 것에 대한 설명이 부족하다.
    ◦ 연구자들(Harp & Mayer, 1998)은 학습자들의 상위인지전략이 발휘되지 못해서 그러한 결과가 나왔다고 추측을 할 뿐 ‘왜’ 그리고 ‘어떻게’라는 질문에 구체적인 데이터를 제시하지 못하고 있다.
    ◦ 지금까지의 연구는 독립변인(텍스트, 텍스트 + TRI, 텍스트 + SI)이 종속변인(이해와 기억)에 어떠한 영향을 미칠 수 있다는 ‘결과’중심의 연구들이고, ‘과정’중심의 (‘왜’ 그리고 ‘어떻게’) 연구는 문헌 조사 결과 없는 것으로 나타났다.

    세 가지 주요 연구 목적
    가) 첫 번째 연구 목적은, 한국의 영어학습자를 대상으로 시선추적기(Eye Tracker)를 이용한 시선고정(eye fixation), 응시시간(eye fixation duration), 시선 이동경로(eye scan path)패턴을 의미론 및 통사론 관점에서 분석(예를 들어, semantic, syntactic cues backtracking, 담화표지어 등)하고, 그리고 fMRI를 이용하여 두뇌 활성 영역 이미지를 공학적 및 의학적 관점에서 분석하여 삽화가 학습자들의 이해와 흥미에 ‘왜’ 그리고 ‘어떻게’ 영향을 미치는가라는 질문에 답하고자 한다.
    나) 둘 째, Working Memory의 역할에 관한 연구이다.
    다) 셋 째, 상위인지전략지도의 효과이다. 위에서 제시된 상황적 흥미를 유발하는 삽화(seductive illustrations)의 부정적인(detrimental) 효과에 대해, 여러 연구자들(Garner, Gillingam, & White, 1989)은 학습자들의 상위인지전략의 기능이 부족한 결과라고 추측하였다. 바꿔서 말하면, 상위인지전략을 발휘하면 SI삽화의 부정적인 효과가 없을 수도 있다는 것이다. 비록 가능한 추측이긴 하지만, 이들 연구자들의 추측은 영어교육 특히 영어읽기 이해 및 기억측면에서 반드시 검증될 필요가 있어 보인다.
    연구질문
    1차 연구 질문
    1. 두 유형의 삽화(TRI vs. SI)가 영어읽기 이해에 어떠한 영향을 미치는가? 예를 들어, SI삽화가 읽기이해에 방해가 되는가?
    2. 두 유형의 삽화가 포함된 영어읽기에서 학습자들은 시선고정 대상, 응시시간, 시선 이동경로 패턴에 어떠한 차이가 있는가?
    3. Working Memory와 영어읽기이해에 어떠한 관련이 있나? 즉, Working Memory 크기가 클수록 읽기이해점수가 높을 것인가?
    4. 삽화 유형과 Working Memory 크기의 상호작용은 있는가?
    2차 연구 질문
    1. 상위인지전략지도가 학생들의 두 유형의 삽화(TRI vs. SI)가 포함된 읽기 이해에 어떠한 영향을 미치는가?
    2. 상위인지전략지도가 학생들의 응시시간에 어떠한 영향을 미치는가?
    3. 상위인지전략지도가 시선이동경로에 어떠한 영향을 미치는가?
    4. 상위인지전략지도, 삽화 유형, 그리고 Working Memory의 상호작용은 있을 것인가?
    3차 연구 질문
    1. 상위인지전략지도가 학생들의 brain function에 어떠한 영향을 미치는가? 예를 들어, fMRI를 사용하여 관찰했을 때, A집단(TRI + 텍스트)과 B집단(SI + 텍스트)의 활성화되는 두뇌 영역에 차이가 있는가?
    2. 상위인지전략지도가 삽화 유형에 따라 두뇌 기능의 활성화에 다른 영향을 미칠것인가?
    나. 실험 도구
    (1) 시선 추적기 (Eye Tracker)
    시선 추적 기능은 학제간의 연구 및 응용에 자주 사용되는 도구로서, 특히 인간의 시각적 과정과 집중 등을 연구하는데 매우 유용하다. 시각적 집중에 대한 연구는 백 년 이상 진행되어왔다.

    (2) fMRI
    본 fMRI 실험은 한국과학기술대학(KAIST)의 뇌과학연구센터(BSRC: Brain Science Research Center)에서 3T 자기 시스템의 fMRI 장비들로 수행될 예정이다. Time-to-repletion(TR)은 3000ms, time-to-echo(TE)는 35ms로 설정한다. 그리고, 피실험자는 지지대 내의 RF 코일 위의 LCD 영사기를 통해 특정 시각자극에 노출된다. fMRI 데이터 해석은 SPM(Statistical Parametric Mapping) 소프트웨어로 수행한다.
    (3) RSPAN(Reading Span)
    (4) PRT(Proposition Recognition Task)
    (5) 영어 읽기 텍스트 및 삽화

    다. 데이터 분석
    1-2차 연구에는 Path Modeling, 그리고 3차 연구에는 SPM이 기본 분석도구이다. 1-3차 공통으로는 삼각검증 (methodological triangualtion)을 위해 think-aloud 및 인터뷰 자료를 양적 데이터 분석 및 해석에 적극 활용한다.
  • 한글키워드
  • 시선고정,작동기억(working memory),상황맥락,읽기폭 검사(reading span),패스모델링(path modeling),학제간 연구,영어교육,읽기 이해,기억,제2 언어습득,외국어 입력 처리,삽화 제시,응시시간,학습전략,상위인지전략,흥미유발,시선추적,fMRI,중앙 집행기(central executive),시선이동경로
  • 영문키워드
  • English education,regression,saccade,eye fixation duration,eye fixation,eye-tracking,context,seductive illustration,language processing,illustration,reading span,interest,metacognitive strategies,metacognition,learning strategies,central executive,working memory,fMRI,eye scan path,interdisciplinary research,path modeling,proposition recognition task,topic relevant illustration,second language acquisition,memory,reading comprehension
결과보고시 연구요약문
  • 국문
  • 본 연구는 한국의 대학생을 대상으로 시선추적기(Eye Tracker, 운동자 움직임에 대한 정보 제공)와 fMRI를 이용하여 두뇌 활성 영역 이미지를 공학적 및 의학적 관점에서 분석하여 두 유형의 삽화(주제와 관련된 삽화, TRI: 감정적 흥미를 유발하는 삽화, SI)가 학습자들의 이해와 흥미에 ‘왜’ 그리고 ‘어떻게’ 영향을 미치는가라는 질문에 답하고자 한다. 둘 째, Working Memory(작업기억력, 단기기억과는 다름)의 역할에 관한 연구이다. 본 연구팀은 읽기이해 및 기억과 관련이 깊은 요소 중의 하나인(VanPatten, 1996) Working Memory와 한국대학생들의 영어읽기이해의 관계에 대한 조사를 하고자 한다. 마지막으로, 상위인지전략지도의 효과를 삽화의 유형과 관련하여 조사하고자 한다.

    지금까지의 주요발견은 다음과 같다.
    첫째, SI는 학생들의 요지 이해에 부정적인 영향을 미쳤다. 둘째, 예상과는 달리, SI는 학생들의 흥미를 유발하는데 실패하였다. 셋째, 작업기억력과 텍스트이해와의 관계는 유의미하지 않았다. 넷째, TRI보다 SI에 더 많은 시선고정(eye fixation)을 나타내었다. 다섯째, 작업기억력은 삽화의 유형과 상관없이 통계적으로 유의미한 관계가 나타나지 않았다. 여섯째, 작업기억력의 용량보다는, 학습자들의 메타인지전략의 사용이 학생들의 텍스트정보처리에 더 높은 관련성이 있는 것으로 나타났다. 구체적으로, 메타인지전략 하위 그룹이 텍스트의 주요내용보다는 감정적으로 흥미로운 텍스트에 더 많은 시선고정을 하는 것으로 나타났다. 일곱째, 메타인지전략 상위 그룹이 더 많은 시선후퇴(regression, 예를 들어, 읽었던 것을 다시 봄)를 보이는 것으로 나타났다. 마지막으로, fMRI 실험전에 실시된 행동데이터 분석 결과, 삽화가 텍스트 정보 처리시간에 유의미한 영향을 미친 것으로 나타났다. 특히, 감정이 추가된 이미지는 TR이미지가 추가된 텍스트보다 텍스트 정보처리에 상당히 부정적인 영향을 미친 것으로 드러났다. 이러한 결과는 추후의 fMRI실험과 관련지어 보고될 예정이다.
  • 영문
  • Major purpose of the study is to examine how two types of images (TRI, text-relevant image; SI, seductive image) affect reading comprehension, interest, and cognitive processes, as measured by eye movement and fMRI, as well as by behavioral measures such as reading comprehension scores. In addition, the study examined how metacognitive strategies interplay with the two types of images.

    Major findings are as follows:
    First, SI yielded negative effects on reading comprehension. Second, unexpectedly, SI rarely evoked interestingness. Third, there was no statistically significant relationship between working memory and reading comprehension scores. Fourth, SI attracted more attention, as measured by eye fixation durations. Fifth, Working memory did not interact with the two types of images. Six, rather than the sheer size of working memory span, megacognitive strategies appear to be a stronger predictor of reading comprehension. Seventh, learners of high metacognitie strategies made more regressions, as measured by eye tracker. Finally, behavioral data collected prior to fMRI experiment using Superlab program showed that SI text was significantly more difficult to process than TRI text.
연구결과보고서
  • 초록
  • 목적은, 한국의 영어학습자를 대상으로 시선추적기(Eye Tracker)와 fMRI를 이용하여 두뇌 활성 영역 이미지를 공학적 및 의학적 관점에서 분석하여 두 유형의 삽화(주제와 관련된 삽화, TRI: 감정적 흥미를 유발하는 삽화, SI)가 학습자들의 이해와 흥미에 ‘왜’ 그리고 ‘어떻게’ 영향을 미치는가라는 질문에 답하고자 한다. 둘 째, Working Memory의 역할에 관한 연구이다. 본 연구팀은 읽기이해 및 기억과 관련이 깊은 요소 중의 하나인(VanPatten, 1996) Working Memory와 한국대학생들의 영어읽기이해의 관계에 대한 조사를 하고자 한다. 마지막으로, 상위인지전략지도의 효과를 삽화의 유형과 관련하여 조사하고자 한다.

    이를 위해, 3차례의 파일럿을 통해 완성된 실험도구를 가지고, 1차 및 2차 실험이 실시되었고, 현재 3차 실험(fMRI) 실험이 진행 중이다. 3차 실험을 위한 실험도구 제작에 약 6개월, fMRI에 직접 적용하는데 약 2개월, 그리고 현재는 실험도구 및 디자인을 마지막점검하고 있다. 이에 대한 패러다임이 본 보고서에 제시되어 있다. 아울러, fMRI 실험과 함께 보고될 행동데이터에 대한 요약도 제시되어 있다.
  • 연구결과 및 활용방안
  • 지금까지의 주요발견은 다음과 같다.
    첫째, SI는 학생들의 요지 이해에 부정적인 영향을 미쳤다. 둘째, 예상과는 달리, SI는 학생들의 흥미를 유발하는데 실패하였다. 셋째, 작업기억력과 텍스트이해와의 관계는 유의미하지 않았다. 넷째, TRI보다 SI에 더 많은 시선고정(eye fixation)을 나타내었다. 다섯째, 작업기억력은 삽화의 유형과 상관없이 통계적으로 유의미한 관계가 나타나지 않았다. 여섯째, 작업기억력의 용량보다는, 학습자들의 메타인지전략의 사용이 학생들의 텍스트정보처리에 더 높은 관련성이 있는 것으로 나타났다. 구체적으로, 메타인지전략 하위 그룹이 텍스트의 주요내용보다는 감정적으로 흥미로운 텍스트에 더 많은 시선고정을 하는 것으로 나타났다. 일곱째, 메타인지전략 상위 그룹이 더 많은 시선후퇴(regression)를 보이는 것으로 나타났다. 마지막으로, fMRI 실험전에 실시된 행동데이터 분석 결과, 삽화가 텍스트 정보 처리시간에 유의미한 영향을 미친 것으로 나타났다. 특히, 감정이 추가된 이미지는 TR이미지가 추가된 텍스트보다 텍스트 정보처리에 상당히 부정적인 영향을 미친 것으로 드러났다. 이러한 결과는 추후의 fMRI실험과 관련지어 보고될 예정이다.

    본 연구의 결과를 바탕으로 그리고 이를 보완하여 2013년 새싹형과제를 신청할 예정이다. 또한, 연구결과를 국제학술지에 게재하기 위해 논문을 현재 집필 중이다. 추가적으로, 3차 실험의 결과를 별도로 국제학술지에 게재할 예정이다. 또한, 텍스트 정보의 언어를 영어로 한정하지 않고 한국어로 확장하여, 두 언어(영어, 한국어)와 삽화의 유형이 어떻게 상호작용하는지에 대한 연구를 진행하는데 활용할 계획이다.
    마지막으로, 본 연구의 결과는 영어교육 뿐 아니라, 교육 전반에 매우 큰 의미가 있으므로, 그 결과를 교사재교육과정, 각종 세미나, 그리고 학술대회 발표를 통해 지속적으로 홍보할 계획이다.
  • 색인어
  • image, illustration, photo, reading comprehension, eye movement, eye tracker, fMRI, reading, metacognition, metacognitive strategies, working memory
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