Chapter 10. Design-Based Research

핵심키워드

• Design-Based Research(DBR)
• qualitive research
• naturalistic context
• problem, design & theory
• theory-in-context
  
• cycle(iteration)
• macro process &micro process
• interaction
  

함께 생각해 보아요 : 시작에 앞서 스스로에게 던져 보았던 사전질문

1. 학습과학이란 무엇이며, 학습과학자는 어떤 역할을 하는 사람인가?
2. 학습과학이 기존에 우리가 배워왔던 영역(교육심리, CSCL, 협동학습, 테크놀로지를 활용한 교수학습방법 등)과 어떠한 차이가 있는가?
3. 학습과학에서는 실험연구와 같은 양적인 연구 보다는 설계기반연구라는 형태의 질적연구에 초점을 맞추고 있다. 그러면 기존에 배워왔던 영역들과 영역적인 차이는 많지 않은데, 연구의 패러다임은 이렇게 다른 것일까?

양적인 연구와 질적인 연구는 연구의 방법에 대한 선택의 문제라기 보다는 연구를 바라보는 관점의 차이로 인해 발생한다고 할 수 있다. 따라서 Marie Volpe 교수가 이야기한 인터뷰를 통해서 데이터 수집을 하면 질적인 연구가 아니라 '왜 이러한 문제를 그렇게 접근하는가?'에 대한 근본이 다르기 때문에 학습과학에서 이야기하는 설계기반연구, 즉 질적연구가 많이 활용되는 것일까에 대한 논의가 필요할 것 같다.

개요

DBR은 연구자가 학습환경을 설계하고 변화시키기 위해 사용되는 방법이다. DBR에서는 프로토타입이라는 것이 중요시된다. 프로토타입을 통해 특정한 학습형태와 학습지원의 차원에서 연구를 진행할 수 있고, 결과를 가지고 다시 계획을 하는 반복적인 활동을 할 수 있다. DBR에서 이야기하는 설계 프로세스는 연구자들이 실제 세계를 보다 복합적으로 이해하기를 기대하며, 체계적인 변화가 학습과 실행에 어떠한 영향을 주는지에 대한 실험을 보다 광범위하게 진행하는 효율적인 연구방법을 포함하고 있다. 이것은 이론과 실제를 진보시키는 유용한 방법론으로써 DBR의 혁신적인 관점이다.

설계연구를 이해할 수 있는 방법 중 파스퇴르의 4분면(파스퇴르 쿼드런트, Pasteur's Quadrant)라는 것이 있다. 이것은 과학적 연구의 특성을 위한 모델로, 사용에 대한 고려와 발의 일반적 이해 여부에 따라서 순수기본연구, 사용에 영감을 주는 연구, 순수활용연구로 구분할 수 있다. 설계연구는 이해의 경계에 있지만, 또한 사용에 대한 고려를 통해 영감을 얻을 수도 있기 때문에 파스퇴르 쿼드런트 상에서 우상단에 위치할 수 있다.



DBR은 반드시 지역적인 영향을 증명해야함과 동시에 이렇게 나타난 결과가 특정한 이론에서 설명될 수 있어야 한다. 따라서 DBR은 간단한 산출물을 산출해 내는 것보다는 프로세스에 대한 통찰력 제공을 위한 기술적 설명(descriptive account) 이상의 것을 해야한다.

기존의 고립된 연구환경이나 인위적으로 조작된 실험실 환경 등에서 실시되던 실험연구(양적연구)로는 복잡하게 얽혀 있는 학습환경을 제대로 이해하고 설명하지 못한다. 몇 가지의 변수를 통해 상황을 이해하는 실험연구 보다는 다양한 샘플들과 사례를 통해 실제 변수들이 어떻게 실행되고, 이것이 맥락적인 실제 세계에 어떻게 이론적으로 녹아들어가 있는지에 대한 방법보다 효과가 좋다.

맥락은 연구발생하에 변하지 않는 일정한 무언가를 분리시켜 놓은 단순한 컨테이너(그릇)이 아니며, 연구할 현상이 발생되어지는 복잡한 원인의 메커니즘들의 통합이다.(Maxwell, 2004)

학습과학연구는 실험실에서 발생하거나 철학자의 생각에서 만들어지는 이론적인 것이라기 보다는, 자연스러운 맥락에서 이루어지며, 복잡한 변수들, 정치적 아젠다들, 여러가지 대안적인 가설들 그리고 무작위로 발생하는 시도들을 포함한다. DBR은 이론적으로 영감을 주는 혁신과 일반적인 학습환경 그리고 직접적이고 국지적인 문제상황들을 포함한다.



DBR은 세상 자체를 단순히 관찰만 하는 것이 아니라 새로운 이론을 일반화시키고, 진보시키기 위한 방법적인 차원에서 연구의 맥락을 체계적으로 엔지니어링하게 된다(Barab & Squite, 2004). 이러한 면에서 DBR은 새로운 방법론적인 도구라고 할 수 있다.

단계 설정(setting the stage)

DBR을 이야기할 때 1992년에 Ann Brown과 Allan Collins가 소개한 맥락적인 실제 생활상황에서 연구와 설계를 하기 위한 새로운 방법론에 대한 것을 자주 언급하곤 한다. 여기에 따르면 복잡한 학습환경에서는 실험설계를 위한 특정한 변수의 영향을 측정하는데 어려움이 많기 때문에 DBR은 이러한 실험설계의 단점을 보완하는 역할을 하는데, DBR은 복잡한 학습환경을 반복적으로 변화시킴으로써 결과를 얻는 방법을 택한다.

1. 이유를 기반으로 한 이해에 초점

DBR은 학습환경에서 왜 그러한 일이 발생했는지, 특정한 상호작용 또는 사건이 발생하기 위한 조건은 무엇인지 등과 같이 '이유'에 근거하여 발생한 상황에 대한 '이해'에 초점을 둔다. 특히 DBR은 (실험연구와 같이 조작적이고 인위적인 환경이 아니라) 자연스러운 맥락하에 발생하는 것을 연구하기 때문에 여러 가지의 상호작용 변인에 대한 검사와 증명이 가능하고, 이것으로 인해서 시스템 레벨에서의 이해를 할 수 있다.(여기서 시스템 레벨의 이해는 하나의 독립적인 사건이 아니라 조직적이고, 상호연관적인 상황에 있어서의 깊은 이해를 할 수 있다는 의미로 생각된다.)

2. 개인과 학습환경은 분리할 수 없다.

DBR에서는 실험심리에서의 '가설'은 학습환경에서 더이상 유효하지 않다라고 생각한다. (양적연구와 질적연구의 경우 연구를 바라보는 또는 연구방법에 대한 패러다임이 완전히 다르다라는 것을 반증하는 문장 중 하나인 것 같다.) 실험심리에서는 특정한 맥락과 분리된 개인의 인지적인 프로세스를 분석할 수 있다는 가정을 하는 반면에 학습과학자들은 개인과 학습환경은 분리할 수 없다고 가정한다.

3. 학습의 개선이 중요하다.

DBR은 연구를 하면서 학습참여자들의 학습에 대한 개선을 이루는 것을 목표로한다. 이것을 theory-in-context 라고 표현할 수 있다. 이는 듀이(Dewey)의 praxis(사고와 연관된 구체적 실천)라는 개념과 일맥상통한다고 할 수 있고, DBR도 일종의 proxis이다.

DBR은 다음과 같은 모습을 갖고 있다.

• 경험적인 실험
• 이론적인 연구와 연결
• 명백하고 명확한 추론의 연결
• 전문적인 조사와 비평을 가능하게하고 장려하기 위한 연구자료와 방법의 확산
• 확실하고 신뢰로운 방법론적인 실천을 채택

DBR은 '왜'와 '어떻게'에 대한 통찰력을 제공할 수 있는데, DBR을 활용하여 연구를 진행하기 위해서는 이론적으로나 방법론적인 엄격함이 필요하다.

DBR의 중요한 요소로는 설계(desing), 이론(theory), 문제(problem), 자연스러운 맥락(naturalistic context) 등이 있으며, 이러한 요소들은 다음과 같은 형태로 구성될 수 있다. DBR의 요소를 프로세스별로 정리해 보면 다음과 같다.
Cobb(2001)은 설계연구 사이클이라는 이름으로 위와 같은 형식의 프로세스를 제안했다. 설계연구 사이클은 학습과정, 수업활동, 과제조정, 자료수집, 자료평가 등과 같은 마이크로 사이클이 그룹화되고 계속 반복되어 매크로 사이클을 이루고, 이러한 반복의 결과로 축적된 연구결과는 패턴, 인식 그리고 영역-구체적 이론형성에 기여한다고 설명한다. 학습과학은 결과적으로 교수설계와 연구방법이 통합되어 연구를 통해 학습환경을 개선하는 것이라는 의미로 해석할 수 있다.

(1) 초기 설계단계 : 연구하려는 연구환경과 학습환경의 개선을 위한 학습환경에 대한 관계를 확인하는 단계이고, 이러한 환경들은 기록해 놓는 것이 중요하다.
(2) 자료수집, 측정, 분석 단계 : 연구와 설계를 위한 변수들, 자료들, 선행연구들을 수집한다.
(3) 매크로사이클 수준 분석 : 학습환경의 복잡성을 감안하여 매크로사이클의 다양한 관점에서 분석한다.
(4) 설계조정 : 연구를 통해 발견된 결과나 산출물을 학습을 개선하기 위한 설계에 반영한다. (1)-(4) 단계를 계속 반복한다.
(5) 연구보고와 이론형성 : 수집된 결과를 분석하고 통합하는 단계로 설계와 연구의 전반적인 목적, 설계의 각 요소들의 구조, 설계가 실행된 환경, 각 매크로사이클의 구조와 산출물, 연구결과를 통해 얻은 교훈 등을 종합하여 이론을 형성한다.

학습과학에서의 중요한 것은 '설계와 연구의 통합'이다. 설계연구는 학습환경의 설계와 학습의 프로토타입의 개발을 통합한다. 설계를 하는 동안 학습이론을 개발하기 때문에 설계가 연구이고, 연구가 설계이다. 설계연구는 설계, 실행, 분석, 재설계의 연속적인 사이클을 사용한다. 설계연구는 실제적인 환경에서 설계에 초점을 두고 있는 현장수행자들과 교수설계자들에게 시사점을 줄 수 있는 이론을 사용할 뿐만 아니라 실제로 만들어 내기도 한다.

DBR의 실행

1. ILF(Inquiry Learning Forum: 탐구학습포럼)

DBR의 한 예로 ILF가 있다.
ILF는 수학, 과학과목 선생님들에게 탐구기반 학습실천을 지원하기 위해 제공되는 웹사이트로, 가상의 웹기반 커뮤니티를 만들어 운영할 수 있다. ILF는 1990년대 후반부터 시작하였고, virtual community라는 개념이 만들어지면서 활성화되기 시작하였다. ILF의 가상 커뮤니티에 DBR의 설계와 이론적인 프로세스를 적용한 것이 DBR의 하나의 예가 될 수 있다.


ILF 웹사이트에서 선생님이 포럼을 개설하여 첫번째 반복을 수행하는데 약 5달 정도 걸렸고, 이후 초기설계를 위한 질문이 시작되었다. 초기에는 웹사이트에서는 탐구의 모습을 촬영하여 제공한 교실비디오를 주로 보여주었는데, 컴퓨터에 사용자들이 남겨 놓은 로그파일을 통해 분석해 보니 ILF 참여가 적었다. 12명의 선생님과의 인터뷰를 통해 가르치는 방법에 대해 자료를 수집했고, 이후 DBR 프로세스를 적용하여 가르치는데 직접적으로 유용한 실천방법을 제공해 줌으로써 개선할 점들을 도출했다. 이때 사용한 자료들은 참여관찰을 통한 데이터, 선생님 인터뷰, 가상커뮤니티에서 사용한 자료들이었다.

연구와 설계를 통해 먼저 ILF의 비전을 '학생과 선생님의 탐구를 지원하는데 초점을 두는 것'으로 세웠고, 이를 위해 한문장으로 된 표어(tagline)을 만들었다. "supporting students learning & teacher growth through inquiry"
초기에는 "building a community of indiana math and science teachers'였던 표어가 DBR을 통해 변경된 것이다. 표어의 변경은 전체적인 설계에 적지않은 영향을 주었는데, 표어를 통하여 개개인이 목적과 실행을 공유하고, 이를 함께 해 나감에 따라서 커뮤니티가 성장할 수 있게 된 것이다.

또 하나의 변화는 ILF 프로젝트가 웹사이트 개발이라는 관점에서 다른 관점으로의 변화되었다는 점이다. 팀 미팅을 통한 토론, 선생님들과의 인터뷰, 관련된 다른 연구들을 통하여 ILF는 사람들, 기술들, 자료들과의 소통이 포함되어야 한다는 결론이 나왔다. 이는 HCI에서 컴퓨터가 매개된(CMC로써의) HHI로의 전환을 의미한다.

선생님 2분의 협조를 얻어 ILF의 사용하는 모습을 관찰한 후 관찰된 결과를 기반으로 토론하였다.(질적연구의 전형적인 방법 : 현상학, 실행연구 등) 이를 통해 문제는 사용성에 문제가 있다는 등과 같은 기술적인 부분이 아니라 사회적인 부분이라는 점을 밝혀내었고, 커뮤니티에서 활동하는 모든 내역이 익명에게 공개되는 것에 대한 거부감이 있다라는 점을 찾아내었다. 이러한 연구결과를 통하여 모든 사람들이 접근할 수 있는 공간이 아닌 그룹별로 친밀한 활동을 할 수 있는 그런 공간을 만드는 방향으로 ILF를 개선했다.

2. QA(Quest Atlantis)

본 사례에서는 Quest Atlantis에서 학생들의 활동, Quest Atlantis와 관련된 이해관계자들과의 다양한 상호작용 등을 통해 Quest Atlantis에서 사회적 약속으로 삼을 수 있는 요인(7가지)을 도출하였고, 이때 사용된 절차를 '설계문화기술지'로 명명하고 총 5가지 단계로 정리하였다.

Quest Atlantis는 학생들 사이의 사회적 약속(social commitments)의 개발을 촉진하기 위한 목적으로 설계되었다. Quest Atlantis는 게임을 플레이하면서 레벨리 올라가고, 레벨이 올라감에 따라서 캐릭터의 기능을 개발할 수 있다. 또한 캐릭터의 레벨에 따라서 전문가로 표현될수도 있고, 전문가가 되면 새로운 임무를 부여받을 수도 있다. 2004년도에 Barab, Thomas, Dodge, Newell & Squire가 수행했던 연구를 기반으로 하여 본 연구의 기반이라고 할 수 있는 7가지 사회적 약속에 대한 요인을 도출하였다.

① 개인적 대리인(Personal Agency)
② 차이점 시인(Diversity Affirmation)
③ 건전한 공동체(Healthy Communities)
④ 사회적 책임(Social Responsibility)
⑤ 환경적 자각(Environmental Awareness)
⑥ 창의적 표현(Creative Expression)
⑦ 동정적 지혜(Compassionate Wisdom)

웹 페이지에 구현되는 다양한 색상의 꽃무늬를 통해 7가지의 사회적 약속이 표시되고, 학생들이 사회적 약속과 관련된 행동을 하게 되면, OTAL Side-Bar에 사회적 약속의 상태가 다양한 색상의 아이콘으로 표시된다. 또한 사회적 약속은 애니메이션 무비, 웹로그, Quest Atlantis를 이끌어가는 이야기의 줄거리를 통해서 표출된다.




교실에서 선생님과의 협력을 근간으로 7가지의 각각의 사회적 약속은 실행가능한 단위 계획에 초점이 맞춰지게 된다. Quest Atlantis에서 제시되는 임무(Quest)들은 사회적 약속과 학생들 스스로가 표현하는 관심사와 그것의 유형에 근간을 두고 있다. 임무가 완료되면 학생들은 영화, 음악, 장난감, 잡지 제작 등과 같은 방법을 통해 자신의 경험을 표현하도 한다.


(1) 연구장소로써의 Quest Atlantis

Quest Atlantis는 온라인 커뮤니티와 비디오 게임의 역할을 보다 잘 이해하도록 하기 위한 목적으로 NSF(the National Science Foundation)에 의해 투자된 프로젝트이다. Quest Atlantis는 엔터테인먼트와 교육 그리고 사회적 책임 형성의 접점에 있다. Quest Atlantis은 탐구기반 학습(inquiry-based pedagogy)이고, 경험을 중시하는 학습의 틀이며, 풍부한 이야기로 구성되어 있고(rich narratives), 웹에서 활동이 가능하여 전세계 어디에서나 참여할 수 있다. 또한 Quest Atlantis는 일종의 롤플레잉게임(role-playing game)으로 자유로운 실행(free play), 역할 실행(role play), 모험 그리고 학습 등과 같은 요소를 포함하고 있다. Quest Atlantis는 3D 기반의 가상 세계로 구성되어 있어, 교육과정에 기반한 과제를 자유롭게 선택하여 수행할 수 있고, 다른 학습자와 멘토 또는 가상의 페르소나(personae)(일종의 NPC(Non-Played Characters))들과 대화를 할 수 있다. Quest Atlantis에서 학생들은 가상세계를 탐색하는 '탐색자(Questers)'의 역할을 하게 된다.


Quest Atlantis에서 주어지는 퀘스트를 완수하기 위해서는 학생들은 실제 세계(real-world)에서 환경적 학문영역 구축, 다른 문화 조사, 신문기사 분석, 가족구성원 인터뷰, 실행계획서 작성 등과 같은 학습활동을 수행해야 한다. 또한 Quest Atlantis은 학습에 대한 파지(retention), 비판적 사고 및 메타인지 등을 촉진시킬 수 있도록 학습내용의 발견과 반성적 활동을 포함한다. Quest Atlantis에서는 자유로운 플레이를 통한 내적동기와 학문적인 엄격함이 적용되도록 하는 서로 다른 2가지 영역을 함께 수행하게 함으로써 학습자들이 참여하고 도전할 수 있도록 설계되었다. 그리고 학생들의 탐색을 원활하게 할 수 있는 스캐폴딩도 지원한다.

(2) 설계문화기술지의 수행절차Quest Atlantis에서의 문화기술지 연구를 비판적 설계연구 차원에서 수행한 결과 다음과 같은 5가지의 절차로 진행하는 것이 바람직하다는 결론이 도출되었다.

Step1 : 풍부한 이해 구축(Building a rich understanding)

설 계문화기술지는 풍부한 이해를 구축함으로 시작한다. 설계로 인해 영향을 받을 수 있는 특정한 맥락에 속해 있는 사람들의 관심사나 활동을 다층적인 설명을 통해 개발한다. 풍부한 이해는 이해관계자나 맥락에 대한 설명서를 읽거나 문화기술적인 방법으로 인한 참여 등을 통해 얻을 수 있고, 연구자는 참여자, 협력자로써의 역할을 수행하게 된다. 본 연구에서는 풍부한 이해를 구축하기 위하여 12개월 동안, 약 200여 곳의 방과후 학습 관련 사이트와 2곳의 초등학교를 방문하여 작성한 현장노트(field note)의 분량이 500페이지가 넘는다. 또한 웹사이트를 돌아다니면서 다양한 문서와 학생들의 숙제 등을 모았고, 비공식적으로 인터뷰 등도 수행했다.

Step2 : 비판적 약속 개발(Developing critical commitments)

1 단계에서 모아진 자료를 분석하는 단계로, 학생들의 7가지 사회적 약속에 대한 목소리와 관심사를 통합하는 활동을 했다. 이때 현재 또는 잠정적인 이해관계자들과의 비공식적인 인터뷰, 포커스 그룹 인터뷰, 설계워크샵 등을 수행하였다.

Step3 : 약속을 설계로 구체화(Reifying commitments into design)
풍부한 이해를 구축한 후 이것을 통합한 결과를 가지고 이론적인 설계로 구체화시키는 단계이다. 예 를 들어, Q/A에 참여한 남자 학생들의 경우 모든 종류의 카드를 교환(카드를 교환하는 행위 역시 사회적 약속 중 하나이다.)하고 있었다. 남자 학생들은 카드를 수집하는 것을 즐기고, 카드에 대해 이야기를 하고, 이를 서로 교환하는 것을 좋아한다는 사실을 발견하고는, Q/A에서 임무를 완수하였을 때 카드로 교환할 수 있는 포인트를 주도록 개발하였다. 또 다른 예로, 드라마틱한 이야기 흐름을 좋아하는 학생들의 특성에 맞추기 위하여 어린이용 텔레비젼 프로그램을 분석하기도 하였다.

Step4 : 영향의 확산(Expanding the impact)

설 계로 구체화된 내용이 연구대상에 어떤 영향을 미치는가를 정리하는 단계로, 본 연구에서는 Q/A의 경우 커리큘럼적인 혁신, 혁신과 연관이 있는 비판적 논제, 그리고 보편적인 비판적인 성향 등에 관심을 두었다. 예를들어, Q/A에서 지속가능성(sustainability)라는 것은 단순히 설계된 것을 실제 Q/A에 적용하는 차원이 아니라 교사와 학생들이 표출한 성향이나 사회적 약속에 대한 요인을 지속할 수 있도록 교사와 학생들에게 관심을 갖는 것이라는 시사점을 제시하고 있다.

Step5 : 이론적 주장 산출 (Generating theoretical claims)
마 지막으로 설계문화기술지에 대한 이론적 주장을 도출하는 단계이다. 본 연구는 단순히 산출물의 결과를 생성하는 것이 아니라 이론의 진보에 목적을 두고 있다. 비판적 설계의 존재이유는 사회적 약속의 발전과 지식을 일반화시킬 수 있는 기반을 제공하는 것이다. Malone과 Lepper가 1987년 개발한 비디오 게임의 조건인 도전감, 복잡성, 조작성, 공상 등과 같은 요인과 유사하게, 설계문화기술지의 5가지 단계를 통해 도출된 7가지 사회적 약속의 요인은 Q/A와 같은 가상 환경에서 실행되는 다중사용게임에 적용할 수 있을 것이다.

결론 및 논의

교육연구자는 설계기반 방법을 효과적을 사용해야 하는데, 이는 강력한 기술적인 도구들, 커리큘럼적인 간섭들, 특별히 가르치고 배우는 프로세스를 개선하는데 사용할 수 있는 이론적인 것을 개발하기 위함이다. DBR은 이론과 실천이라는 2가지를 모두 충족할 수 있는 핵심적인 방법론이다.

앞서 살펴본 2가지 사례를 통하여 DBR을 위한 절차를 살펴보면 다음과 같다.

1. 가설을 수립하고 정확한 연구의 기초가되도록 이론적 근거를 세운다.
2. 이론을 뒷받침할 수 있는 관련성 있는 다양한 유형의 자료를 수집한다.
3. 이론과 관련지어 지속적인 자료 분석을 수행한다.
4. 다양한 목소리를 통해 이론과 설계를 비판한다.
5. 다양한 책무성을 구축한다.
6. 이론, 설계, 그리고 선행연구를 변증법적으로 적용한다.

DBR이 원활하게 이루어지기 위한 선행조건들(개인적인 생각)

• 산학협동이 잘 되어야 DBR이 효과적일 것이라는 점
• 개선과 개선을 위한 이론적인 형성에 초점이 있기 때문에 산출물이 없는 경우에는 DBR을 할 수 없다는 점
• 방법론적인 차원에서 처방적인 성격을 갖기 보다는 보완적인 성격을 갖고 있다는 점

<References>

Cobb, P. (2001). Supporting the improvement of learning and teaching in social and instructional context. In S. M. Carver & D. Klahr (Eds.), Cognition and instruction: Twenty-five years of progress. Mahwah, NJ: Lawrence Erlbaum Associates.