인지부하이론의 진화와 의학교육에의 적용(Perspect Med Educ, 2015)

인지부하이론의 진화와 의학교육에의 적용(Perspect Med Educ, 2015)

The evolution of cognitive load theory and its application to medical education

Jimmie Leppink · Angelique van den Heuvel

도입

Introduction 

의료 영역은 복잡한 지식 영역입니다. 진단을 내리는 것은 의료 종사자가 환자 자신, 이전에 환자를 본 동료 종사자, 환자의 의료 기록 및 이와 유사한 환자의 경우와 같이 여러 출처에서 검색 한 정보를 처리하고 통합 할 것을 요구합니다. 이것은 인지부하이론 (CLT)이 정확히 무엇인지에 대한 것입니다. 학습이라는 프로세스는 새로운 정보가 소화되어 이미 저장된 기억에 관련되고, 장기 기억 내에 조직화되는 것이며, 그 결과 더 정교하고 광범위한 지식 기반을 갖추게 된다.

The medical domain is a complex knowledge domain. The making of a diagnosis requires medical practitioners to process and integrate information that is retrieved from multiple sources, such as the patient him or herself, fellow practitioners who have seen the patient before, the patient’s medical records, and similar patient cases. This is precisely what Cognitive Load Theory (CLT) is about: the process called learning whereby new information is digested and related to knowledge already stored and organized in longterm memory, the result of which is a more elaborate and extensive knowledge base [1].

그러나 역사는 학습이 자연스럽게 이루어지는 것이 아니라는 것을 알려주었다. 보다 구체적으로 말하면, 처리해야 할 새로운 정보의 복잡성 정도와 그 정보가 제시되는 방식에 크게 의존하고있는 것으로 보입니다. 이러한 연결을 더 잘 이해하려면 이 리뷰를 통해 작업 메모리와 장기 기억의 앙상블로 간주되는 메모리의 광범위한 작동을 파악하는 것이 중요합니다. 

• 작업기억은 새로운 정보 요소가 처음 수신되는 곳이며, 

• 장기기억은 처리 된 정보가 저장되고 인지 체계로 조직화되는 보관소이다.

History has taught, however, that learning does not just come about naturally. More specifically, it appears to be heavily reliant on two factors, that is, the degree of complexity of the new information to be processed, and the way in which that information is presented. To better apprehend these connections, it is important to grasp the broad workings of memory, which, throughout this review, are regarded as the ensemble of working memory and long-term memory, the former being the place where new information elements are initially received and processed, the latter being the depository where processed information is stored and organized into cognitive schemas.

CLT의 존재 이유는 작업 기억이 용량과 지속 시간 모두에 제한되어 있다는 것을 지적 할 때 의미가 있습니다. 다양한 경험적 연구에서 공통된 발견은: 작업기억은 한 번에 몇 가지 새로운 정보 요소 만 처리 할 수 ​​있습니다. 또한 현실적인 상황에서 작업 기억에 남을 수 있는 시간은 20초 이내이다. 이론의 핵심은, 가능한 한 효율적으로 사용 가능한 자원을 활용할 수 있도록 메모리 프로세스를 설명하는 것입니다. 이 프레임 워크의 핵심은 총 작업 메모리 부하와 같은 개념으로, 정신적 노력이나 인지 부하와 동등하며 동시에 처리되어야하는 정보 요소의 수에 의해 결정됩니다. 

• 정보가 제공되는 방식을 다루는 데 추가적 작업 메모리 용량이 필요하다는 것은 말할 필요도 없으며, 이를 외재적 인지 부하라고 한다. 

• 이로 인해서 정보의 본질적 내용을 다루는 데 필요한 작업 메모리 용량이 줄어드는데, 이것을 내재적 인지부하라고 하며, 그 역도 마찬가지이다.

CLT’s raison d’être will start to make sense when pointing out that working memory is limited both in capacity and duration, a finding that has found resonance in various empirical studies: only a few new information elements can be processed at a time, which elements, moreover, can— under realistic circumstances—be held in working memory for less than 20 s [2, 3]. The theory’s key remit, then, is to explain our memory processes in such a way that the available resources can be wielded as effectively as possible. Central stage in this framework are concepts such as total working memory load, which is tantamount to mental effort or  cognitive  load [4,  5] and is determined by the number of information elements that need to be processed simultaneously [1]. It goes without saying that the more working memory capacity is required for dealing with the way in which information is presented—a concept coined extraneous cognitive load [6]—the less working memory capacity remains for dealing with the intrinsic content of information—hereinafter referred to as intrinsic cognitive load [7, 8]—and vice versa. 

어떻게 CLT가 진화하였는가

How CLT has evolved

CTL는 작업기억의 용량과 지속기간이 제한된다는 개념을 중심으로 한다.

As was pointed out in the foregoing, CLT revolves around the notion of a working memory that is limited in capacity and duration [1–3].

CLT원칙의 경험적 근거

Empirical evidence for CLT principles

CLT 원칙을 뒷받침하는 경험적 발견은 네 가지 유형의 측정에서 비롯됩니다. 

• (1) 작업 수행 정확도 [9-11] 또는 작업 수행에 필요한 시간 [12,13]을 통한인지 부하의 간접 측정. 

• (2) 이중 작업 성과 측정 [14, 15]; 

• (3) 기능적 자기 공명 영상 (fMRI) [16] 또는 특정 뇌 심전도 (EEG) [17,18] 또는 안구 추적 변수 [19]와 같은 생체 측정. 

• (4) 주관적 평가 척도 [4, 20, 21].

Empirical findings supporting CLT principles come from four types of measures: 

• (1) indirect measures of cognitive load through task performance accuracy [9–11] or time needed for task performance [12, 13]; 

• (2) dual-task performance measures [14, 15]; 

• (3) bio-measures such as functional magnetic resonance imaging (fMRI) [16] or specific electroencephalographic (EEG) [17, 18] or eye-tracking variables [19]; and 

• (4) subjective rating scales [4, 20, 21].

간접적 측정은 외재적 또는 내재적 인지 부하에 의해 더 많은 용량이 사용되는 경우 작업 메모리 용량이 줄어든다는 이전 주장을 서포트한다

Indirect measures have provided support for the previous assertion that less working memory capacity remains if more capacity is taken up by either extraneous or intrinsic cognitive load.

특히 초보자들 사이에서는 문제 해결 검색에 참여하는 것은 외래인지 부하에 영향을 미치므로 내적인지 부하를 처리 할 여지가 적어지고 결과적으로 덜 정확한 작업 수행 또는 작업 수행에 필요한 시간 증가로 이어집니다.

Especially among novice learners, engaging in problem-solving search contributes to extraneous cognitive load, leaving less room for dealing with intrinsic cognitive load, resulting, in turn, in less accurate task performance or an increase in time needed for task performance.

외래인지 부하가 최소화되어도 내재 인지 부하를 과도하게 필요로 하게 되는 상황에서는 - 논리적으로 그러하듯 - 오류율이 증가하면서 전반적 인지 부하가 증가하고, 아마도 인지적 과부하가 발생합니다.

Excessive administration of intrinsic cognitive load, even with extraneous cognitive load being kept to a minimum, resulted in a very high overall cognitive load—and perhaps cognitive overload—with an increase in error rates as a logical consequence.

이중 작업 연구에서 참가자는 기본 작업과 일반적으로 기본 작업과 관련없는 보조 작업을 동시에 수행하도록 지시받습니다.

dual-task studies, participants are instructed to simultaneously perform a primary task and a secondary task that is typically unrelated to the primary task.

생체 측정을 ​​사용하는 연구는 늘 가능한 것은 아니며, 이것이 왜 지금까지 이 방법이 잘 사용되지 않아왔는지에 대한 논리적 인 설명을 제공한다.

Researchers using bio-measures is not always feasible, which provides a logical explanation for their infrequent use so far.

학습자가 경험하는 인지 부하을 측정하는 주관적인 평가 척도는 사용하기가 훨씬 쉬우 며 문헌에서 자주 접하게됩니다. 첫 번째 규모는 1990 년대 초반에 9 점 1 차원 정신적 노력 평가 등급으로 나타났습니다 [4]. 이 척도의보다 포괄적 인 변형은 NASA 작업 부하 지수 (TLX) [27]에 의해 나타낼 수 있는데, 정신적, 육체적, 시간적 요구, 자신의 성과, 노력과 좌절의 다섯 가지 측면을 포착하려고 합니다.

Subjective rating scales that measure cognitive load experienced by the learner are much easier to use and frequently encountered in the literature. The first scale made its appearance in the early 1990s in the form of a 9-point one-dimensional mental effort rating scale [4]. A more inclusive variation of this scale may be represented by the NASA task load index (TLX) [27], which seeks to capture five dimensions: mental, physical and temporal demands, own performance, and effort and frustration.

지금까지 의존해온 2-요인 프레임 워크는 인지부하의 증가가 학습을 뒷받침 할 수 있다는 생각을 지지하지 않는 것으로 보입니다. 따라서 세 번째 유형의 인지 적 부하가 관련되어 있다는 것이 그럴듯하게 보였습니다. 어떤 종류의 방법은 학습에 유익했습니다. 이 개념은 본유적 인지 부하로 알려져왔다 [28].

The two-factor framework one had relied on so far, did not appear to hold when considering that in some cases an increase in cognitive load could bolster learning. It therefore appeared plausible that a third type of cognitive load was involved, which in some sort of way was beneficial to learning. This concept came to be known as germane cognitive load [28].

지금까지 각각의 인지부하의 존재는 대체로 이론적이었습니다. 인지 부하를 측정하려는 시도는 많았지 만 이들 중 어느 것도 각 인지 부하를 개별적으로 측정하려고 시도하지 않았습니다.

So far, the existence of distinct types of cognitive load had been largely theoretical; although attempts to measure cognitive load had been plentiful, none of these had sought to measure each cognitive load separately.

서로 다른 유형의 인지부하를 측정하려는 노력

Attempts to measure the distinct types of cognitive load

이 시점에서 CLT는 다음의 두 가지 가정에 기반한다

(1) 외래인지 부하는 최소한으로 유지되어야한다.

(2) 내재적 인지 부하가 ​​특정한 수준에 이르렀을 때에만 본유적 인지 부하가 ​​발생할 수있다 [28]. 

이러한 믿음에 비추어 볼 때, 세 번째 유형의인지 부하가 ​​어떻게 제한된 작업 기억으로 흡수 될 수 있는지, 그리고 더 중요한 것은 특정 인지 부하가 ​​어떻게 정량화 될 수 있는지에 대한 의문이 제기되었습니다.

At this point, CLT rested on the assumptions that 

(1) extraneous cognitive load should be kept to a minimum; and 

(2) germane cognitive load could arise only if intrinsic cognitive load had reached a specific level [28]. In view of these beliefs, the question arose as to how a third type of cognitive load could be assimilated into a limited working memory, and more importantly, how each of the specified cognitive loads could be quantified.

어떤 연구도 소위 효과를 expertise reversal effect 설명해주지 못했다 [34,35]. 간결하게 말하자면, 초보 학습자에게 도움이 되는 학습 과제에 대한 교육 지원은, 학습자가 더 능숙해지면 효율성을 잃어 버리거나 심지어는 해가 될 수 있습니다.

none of the studies could address the so-called expertise reversal effect [34, 35]. Succinctly put, instructional support in a learning task that is beneficial for novice learners loses its effectiveness or even becomes detrimental as learners become more proficient in that type of task.

불행하게도, 이러한 개념적이고 방법론적 인 문제는 대부분 인식 할 수 없게되었고 대신에 이전의 원칙으로 돌아가는 것이 임박한 것으로 간주되었다 [36-38]. 본유적 인지 부하는 내재적 인지 부하의 하위 유형으로 재 개념화되어 2-요인 (내재적 / 외재적 인지 부하) 체계로 되돌아가는 탄원을 가져왔다.

Unfortunately, these conceptual and methodological issues were left largely unrecognized and, instead, a return to former principles was deemed imminent [36–38]. Germane cognitive load was reconceptualised as a subtype of intrinsic cognitive load, resulting in a plea for a move back to a two-factor intrinsic/extraneous cognitive load framework.

2 개의 추적 연구 [21]는 본유적 인지 부하 요인에 대한 더 이상의 증거를 제시하지 못했다. 그러므로 이 도구의 3 가지 요소는 내적인지 부하, 외래인지 부하 및 학습에 대한 주관적 판단으로 해석되어야한다고 제안되었다. 표 1은 내재적인지 부하 (항목 1-4)와 외부의인지 부하 (항목 5-8)를 각각 반영하는 8 가지 항목의 설문지를 나타낸다. 설문지는 항목 4와 8 없이도 사용될 수있다 [20-22].

two follow-up studies [21] failed to provide further evidence for the germane cognitive load factor. It was therefore suggested that the three factors in the instrument be interpreted to represent intrinsic cognitive load, extraneous cognitive load, and a subjective judgment of learning [21, 22]. Table 1 presents the eight items of the questionnaire that reflect intrinsic cognitive load (items 1–4) and extraneous cognitive load (items 5–8) respectively; the questionnaire can also be used without items 4 and 8 [20–22].

표1

2-요인 내재적/외재적 부하이론 프레임워크

A case for a two-factor intrinsic/extraneous cognitive load framework

CLT의 요지를 다시 말하자면 사실상 학습은 내재적 인지 부하를 다루는 것을 중심으로 이루어집니다 [22, 39]. 과제의 정보 요소의 수를 감안할 때, 학습에 익숙한 학습자는 초보자보다 더 낮은 내재적 인지 부하를 경험하게 될 것입니다. 왜냐하면 과제의 정보 요소 중 일부는 이미 숙달 된 학습자의 인지 스키마에 포함되어 있기 때문에, 처리할 새로운 요소의 수가 줄어든다. 학습자의 스키마에 아직 포함되지 않은 더 많은 정보 요소를 포함하는 과제를 제공하면 더 높은 내재적인지 부하가 ​​부여됩니다.

To rephrase the gist of CLT, learning in fact revolves around dealing with intrinsic cognitive load [22, 39]. Given the number of information elements in a task, a more proficient learner will experience a lower intrinsic cognitive load than a novice learner, because some of the information elements in the task are already part of the cognitive schema of the more proficient learner, leaving fewer new elements needing to be processed. Providing learners with a task that comprises more information elements that are not yet part of their schemas will impose a higher intrinsic cognitive load on their minds.

• 우리가 전에 보았 듯이, 내재적 인지 부하가 심해지면 이익보다 더 해를 끼칠 수 있습니다. 보다 정확하게는 내재적 인지 부하와 외재적 인지 부하의 합계가 작업 기억 용량을 넘어서버리면, 새로운 지식 요소를 기존 지식에 통합할 수 있을 것이라고 합리적으로 기대할 수 없다. 

• 내재적 인지 부하가 너무 적은 경우에도 똑같은 사실이 드러난다. 이미 가지고있는 지식에 비추어 학습자가 작업을 매우 쉽게 수행 할 때 학습보다는 지루함을 느낀다.

이것을 확장하면, 우리는 제한된 작업 메모리에 대해 추가적으로 본유적 인지 부하를 동화시키는 방식을 상상해보기가 그리 쉽지 않다. 이전에 언급 된 모든 조건을 충족하는 2-요인 프레임 워크는 훨씬 더 그럴듯 해 보입니다. 특히 본유적 인지 부하의 개념이 실제로 경험적 연구에서 지원을 찾지 못했다고 생각하면 특히 그렇습니다. 따라서 두 요소 프레임 워크는 논리적 출발점입니다. 지금까지 얻은 통찰력이 어떻게 의학 교육 설계 및 연구에 정보를 제공 할 수 있는지이 논문의 나머지 주제에서 다루고 있습니다.

• As we have seen before, excessive administration of intrinsic cognitive load can do more harm than good. More precisely, when the sum of intrinsic and extraneous cognitive load exhausts working memory capacity, it cannot reasonably be expected that any integration of new information elements into existing knowledge will occur. 

• The same holds true for trivial administration of intrinsic cognitive load: when tasks are made very easy for learners in the light of the knowledge they already possess, boredom may prevail over learning [42]. 

By extension, we have seen that the assimilation of an additional germane cognitive load into a limited working memory was not so easy to envisage. A two-factor framework that meets all the conditions previously addressed seems much more plausible, especially so if one considers that the concept of germane cognitive load has never really found support in empirical research. The two-factor framework is therefore a logical starting point from which to proceed. How insights yielded so far can inform medical education design and research is the topic of the remainder of this paper.

어떻게 의학교육 디자인에 CLT가 도움이 되는가?

How CLT can inform medical education design

첫째, 외부 인지 부하을 최소화해야합니다.

둘째, 내적 및 외적인지 부하의 합은 작업 기억 용량을 넘어서서는 안된다.

셋째, 의학 교육은 학습자가 가용 작업 기억 자원을 내적 인지 부하에 할당하도록 자극하도록 설계되어야한다.

Firstly, extraneous cognitive load should be kept to a minimum. 

Secondly, the sum of intrinsic and extraneous cognitive load should not exhaust working memory capacity. 

Thirdly, medical education should be designed such that it stimulates learners to allocate their available working memory resources to dealing with intrinsic cognitive load.

외래인지 부하를 줄이기위한 6 가지 전략

Six strategies for reducing extraneous cognitive load

1. 풀이 과정이 제시된 예제의 사용.

1. Use worked examples.

학습자가 예제를 공부하라는 지시와 함께 문제 해결의 상세한 사례를 제공하면 학습자가 문제를 자발적으로 해결하려고 시도 할 때 문제 해결 검색을 줄여줍니다. 이것은 또한 그룹 활동의 형태를 취할 수 있으므로 학습자가 서로 보완 할 수있어 지식 기반을 극대화 할 수 있습니다 [44].

Providing learners with a detailed example of a problem that has been solved with the instruction to study the example carefully reduces the problem-solving search learners would have to engage in when attempting to solve that problem autonomously. This can also take the form of a group activity, so that learners can complement each other, maximizing their knowledge base in a less demanding fashion [44].

2. 빈칸 채우기 과제 사용

2. Use completion tasks.

worked example에서 자율적 문제 해결로 전환하는 과정은 [학습자가 해결 된 솔루션 단계를 연구]하고 [나머지 단계를 독립적으로 완료해야하는 부분적으로 수행 된 예제], 즉 빈칸 채우기 작업을 사용하여 촉진 할 수 있습니다 [45]. 이러한 작업은 수술 도중에도 의대생이 외과 수술을 관찰하고 특정 부분 만 수행하는 등의 방식으로 시행 될 수 있습니다 [43].

The transition from worked examples to autonomous problem solving can be facilitated through the use of either partially worked examples or completion tasks that require the learner to study the solution steps worked out and independently complete the remaining steps [45]. Such a task could also be effected during surgery, having medical students observe a surgical operation and perform only a specific part of it [43].

3. 구체적이지 않은 목표로 시작하세요

3. Start with non-specific goals.

초보 학습자는 문제에 대한 명확한 해결책을 찾기 위해서 problem-solving search를 수행해야 하며, 이것은 비-구체적 목표를 가진 학습과제를 제시함으로써 줄어들 수 있다. 예를 들어, 학습자들에게 '이러한 증상에 대한 가장 가능성있는 인과 관계 설명을 찾도록 요청하는 것' 대신, '이러한 증상에 대한 많은 병인학적인 설명을 가능한 한 많이 찾아 보도록'[43]함으로써, 그들은 힘든 과제나 명확한 해결책을 찾는 과제에서 오는 어려움을 겪는 대신, 지식기반을 확장하는 쪽으로 유도할 수 있다.

Having to find a definite solution to a problem requires novice learners to engage in a problem-solving search that can be reduced by first confronting learners with learning tasks that have a non-specific goal. For instance, by asking learners to ‘find as many aetiological explanations for these symptoms as you can’ instead of asking them to ‘find the most probable aetiological explanations for these symptoms’ [43], they are encouraged to extend their knowledge base without being encumbered with the more strenuous task of finding a definite solution.

4. 주의 분산을 지양하라

4. Avoid split attention.

공간이나 시간으로 나누어 진 여러 출처 사이에주의를 나누면 학습자는 작업 메모리에 정보를 보유하면서 정보를 처리하려고합니다. 예를 들어, 

• 온라인 학습 환경의 출현으로 학습자가 웹 페이지의 일부를 앞뒤로 스크롤하고 새로운 정보를 처리하면서 페이지의 다른 부분에서 정보를 이해하는 데 필요한 공간적 주의 분산을 피해야합니다 또는 문제를 해결할 수 있습니다. 

• 마찬가지로 우리는 의대생에게 실제로 어떤 장비를 사용하는 때가 아니라, 그보다 이전에 장비를 사용하는 방법에 대한 지침을 제공하는 것과 같은 시간적 주의 분산을 피하는 것이 좋습니다. [46].

Having to divide attention between multiple sources that are divided in either space or time forces learners to attempt to process information while holding information in their working memory. 

• For instance, with the advent of online learning environments, we should avoid spatial split attention from learners having to scroll back and forth between parts of a webpage, attempting to process new information while holding information from another part of the page that is needed to understand or solve a problem. 

• Likewise, we should avoid temporal split attention by providing medical students with instructions on how to use a piece of equipment right when they it instead of sometime before that [46].

5. 형식 경계를 유의하라

5. Respect modality boundaries.

시각적으로 가장 잘 표현할 수있는 정보는 구두로 전달되어서는 안됩니다. 또한, 어떤 상황에서는 학습자가 시각 정보만 받는 것 보다는, 청각 / 시각 프레젠테이션의 듀얼 모드가 더 최적일 수 있습니다 [47, 48]. 예를 들어, 특정 해부학 적 구조에 직면 한 학습자는 이러한 구조의 시각적 이미지와 함께 구두 설명을하는 것이 도움이 될 수 있지만 말로만 설명하면 유익한 효과가 없을 수 있습니다.

Information that could best be presented visually should not be transmitted verbally. Moreover, in some situations, learners may be served optimally by dual-mode auditory/visual presentations rather than visual-only presentations [47, 48]. For example, learners who are first confronted with specific anatomic structures may benefit from having a verbal explanation along with visual images of these structures, while verbal-only explanations may not have any beneficial effect.

6. 불필요한 중복을 피하라

6. Avoid redundancy.

단일 정보 소스만으로도 메시지를 전달할 수 있다면, 그 외의 추가 정보는 불필요할 수 있습니다. 예를 들어, 심장, 폐 및 신체를 통한 혈액의 흐름을 보여주는 다이어그램은 그 자체로 내용을 잘 설명해준다. 그러나 구두 설명이 수반되는 경우,이 프리젠 테이션 모드는 중복 효과 (redundancy effect)를 만들어 낸 것일 수있다.

If a single source of information suffices to get the message across, any further information may be redundant. For instance, a diagram of the flow of blood through the heart, lungs, and body may speak for itself; if, however, it is accompanied by verbal descriptions, this presentation mode may just bring about what has been coined a redundancy effect [43].

중복을 피하라는 전략을 제외하고, 이들 전략은 초보 학습자에게만 효과가있는 경향이 있습니다. 앞서 언급 한 전문 역전 효과 [34, 35]는 능숙한 학습자에게는 INSTRUCTIONAL SUPPORT가 불필요할 수 있고, 외래적 인지 부하를 줄이는 데 도움이 되기보다는 오히려 그것을 높인다고 지적한다.

With exception of the strategy aimed at avoiding redundancy, these strategies tend to be effective only for novice learners. The aforementioned expertise reversal effect [34, 35] indicates that instructional support may be redundant for more proficient learners and as such increase rather than decrease extraneous cognitive load.

따라서 외래적 인지적 부하를 최소로 줄이는 것 뿐만 아니라, 내재적 인지 부하를 가장 적정한 수준으로 높이는 것이 필요합니다. 외래적인 부담이 완화 될수록 내재적인지 부하를 처리할 공간이 더 커진다.

This is necessary not only to keep extraneous cognitive load to a minimum, but also to raise intrinsic cognitive load to the most favourable level: the more the extraneous burden is eased, the more scope remains for intrinsic cognitive load to be processed.

내재적 인지부하를 최적화하기 위한 세 가지 전략

Three strategies for optimizing intrinsic cognitive load

어던 학습 과제가 복잡한 것으로 간주되는지 여부는 과제에 대한 개별 학습자의 인지적 스키마에 달려 있습니다. 학습자가 의지할 지식이 적을수록 학습 과제는 더 복잡해질 것이고, 결과적으로 경험하게 될 고유의인지 적로드의 양은 더 커질 것입니다.

Whether a learning task is regarded as complex depends on the individual learner’s cognitive schema of this type of task. The less knowledge learners can fall back on, the more complex a task will be, and, consequently the greater the amount of intrinsic cognitive load they will experience.

1. 점차적으로 작업 복잡성을 증가시킵니다.

1. Gradually increase task complexity.

학습자가 발전하고인지 체계가 더욱 발전되면서 점점 더 복잡한 정보에 대처할 수있게되었습니다. 사실 그렇게 한다면 복잡한 작업도 점점 덜 복잡한 것으로 인식됩니다. 따라서 작업 복잡성을 점차적으로 높여갈 수 있습니다.

As learners progress and their cognitive schemas become more developed, they are increasingly able to cope with more complex information; in fact, complex tasks are then gradually perceived as less and less complex. Hence, task complexity can be gradually upgraded.

2. 점차적으로 작업 충실도를 높입니다.

2. Gradually increase task fidelity.

진단을 내리는 복잡한 작업을 염두에두고, 이것은 학습자가 텍스트 설명을 먼저 검토하고,이어서 컴퓨터로 구현 된 환자 또는 동료가 담당하는 환자와 작업 한 다음 더 전문적인 배우가 연주 한 시뮬레이션 환자로 이동하여 연습 할 수 있습니다. 인턴쉽에서 실제 환자들과 끝납니다 [43].

To call to mind the complex task of making a diagnosis, this could be practised by having learners first review textual descriptions, subsequently work with computersimulated patients or patients role-played by peers, then move on to simulated patients played by more professional actors, to end with real patients in an internship [43].

3. 학습과 평가는 동전의 양면입니다.

3. Learning and assessment are two sides of the same coin.

Lafleur와 동료 [40]는, 학습과 평가가 우리의 인지 시스템의 경계를 존중하는 한, 더 도전적인 평가 기준이 학습에 더 좋은 영향을 줄 수 있음을 보여줍니다. 더욱이, 적절한 평가 프로그램은 특정 과정에서 학습자를 자극 할뿐만 아니라 교과 과정을 넘어 학습을 촉진 할 수있다.

The experiment by Lafleur and colleagues [40] illustrates that more challenging assessment criteria can influence learning for the better as long as instruction and assessment respect the boundaries of our cognitive system. Moreover, a proper assessment programme may not only stimulate learners in a particular course, but also facilitate further learning, throughout a curriculum and beyond [49].

능숙한 학습자, 초보 학습자, 희망없는 학습자를 위한 모델

A model for the proficient, the neophyte, and the hapless

앞서 언급 한 전략은 의학 교육 설계에 대한 일관된 접근 방식으로 결합됩니다.이 접근법은 그림 1에서와 같이 입방체로 시각화 할 수 있습니다.

The aforementioned strategies come together in one coherent approach to medical education design: This approach can be visualized in a cube as in Fig. 1.

이 모델은 작업 충실도 (문헌에서 실제 환자까지), 작업 복잡성 (작업의 정보 요소 수) 및 교육 지원 (작업 예제에서 자율적 인 문제 해결까지)의 세 가지 차원을 구별합니다.

This model distinguishes three dimensions: 

• task fidelity (all the way from literature to real patients), 

• task complexity (the number of information elements in a task), and 

• instructional support (all the way from worked examples to autonomous problem solving).

이 세 가지 차원은 함께 숙달 된 학습에 대한 세 가지 단계를 구성합니다. 

• (1) 저 충실도의 복잡하지 않은 작업에 대한 높은 지원으로, 시작하고 학습자가 더욱 능숙 해짐에 따라 점차적으로 지원을 줄여나간다. 

• (II) 충실도는 낮지만 복잡성이 높은 작업은 I를 반복합니다. 

• (III) 다음 단계의 충실도에서 이 순서로 I 및 II를 반복한다.

These three dimensions together constitute three steps to proficient learning: 

• (I) start with high support on low-fidelity low-complexity tasks and gradually fade that support as learners become more proficient; 

• (II) repeat I for low-fidelity but higher-complexity tasks; and 

• (III) repeat I and II in that order at subsequent levels of fidelity.

이것은 언어를 배우는 것과 같습니다. 간단한 단어 완성 작업으로 여전히 어려움을 겪고 있다면, 

It is like with learning a language. If one is still struggling with simple word completion tasks in a textbook, one cannot expect 

• a more solid understanding of sentence patterns (low-fidelity task) that is needed to have 

• a somewhat meaningful communication in that language with a teacher in class (medium-fidelity task) let alone 

• for some meaningful communication in an everyday environment of native speakers (high-fidelity task).

미래 연구를 위한 제안

Suggestions for future research

프레임워크 확장하기: 세 가지 고려할 요인

Expanding the framework: three factors to be considered

CLT는 3 가지 요인을 감안하면 더 확장 될 수 있습니다. 첫 번째 요인은 감정입니다. 보다 구체적으로 말하면 감정이 다양한 상황에서 정보를 처리하는 우리의 능력에 어떻게 영향을 미칠 수 있는지에 대한 질문은 대답 할만한 가치가 있습니다.

CLT could be extended further if three factors were taken into account, the first factor being emotion. More specifically, the question as to how emotions can influence our ability to process information in a variety of circumstances is one worthy of answering.

또 다른 요소는 평가입니다. CLT의 강조는 본질적으로 학습과 교육 이었지만, 최종 목적과 평가 기준이 우리가 실제로 학습에 참여하는 정도에 영향을 줄 수있는 방법을 다루는 데 덜 신경을 썼습니다.

Another factor the impact of which has been equally under-researched is assessment. While CLT’s emphasis has been essentially on learning and instruction, it has been less concerned with addressing how end terms and assessment criteria can affect the extent to which we actually engage in learning.

마지막으로, (의학 교육 디자인에 중요한) 내재적 및 외적인지 적 부하의 구분이다. 이는 단일 항목 측정으로는 이루어질 수 없으며 NASA TLX가 이러한 구분을하도록 어느 정도까지 도움이되는지는 분명하지 않습니다. 그러나 NASA TLX는 예를 들어 학습 절차 및 기술과 관련하여 표 1의 도구를 구축 할 때 고려할 때 연구자에게 영감을 줄 수 있습니다.

Finally, the distinction between intrinsic and extraneous cognitive load—which is crucial for medical education design—cannot be made by a single-item measure, and it is unclear to what extent the NASA TLX could help us to make that distinction. However, the NASA TLX could provide inspiration to researchers when considering for instance to build forth on the instrument in Table 1, especially in the context of learning procedures and skills.

Essentials

● 내적 및 외적인지 부하의 합이 작업 기억의 한계를 존중하고 학습이 내적인지 하중을 다루는 것을 감안할 때, 

외재적 인지 부하는 최소화하고, 내재적 인지 부화는 최적화되어야 한다.

● Given that the sum of intrinsic and extraneous cognitive load should respect the limits of working memory and learning is about dealing with intrinsic cognitive load, extraneous cognitive load should be minimized while intrinsic cognitive load should be optimized.

● 학습 지원은 초보 학습자에게는 외재적 인지 부하를 줄이지만, 능숙한 학습자들 사이의 외재적 인지 부하에 늘릴 수있다. 그러므로 학습자가 더 능숙 해짐에 따라 이러한 교육적 서포트는 점차 사라져야합니다.

● Instructional support that reduces extraneous cognitive load among novice learners may contribute to extraneous cognitive load among more proficient learners; this instructional support should therefore fade gradually as learners become more proficient.

●능숙한 학습자는 일종의 학습 과제에 대해보다 정교한인지 스키마를 가지므로 그 유형의 과제를 다룰 때 실력이 떨어지는 동료보다 낮은 내재적인지 부하를 경험합니다. 학습 과제의 복잡성은 학습자가보다 능숙 해짐에 따라 점진적으로 증가시킬 수 있다.

● More proficient learners have more elaborate cognitive schemas of a type of learning task and therefore experience a lower intrinsic cognitive load than their less proficient peers when dealing with a task of that type; learning task complexity should gradually increase as learners become more proficient.

● 실제 환자를 다루는 것과 같은 충실도가 높은 작업은 일반적으로 컴퓨터 시뮬레이션 환자 또는 진단의 텍스트 설명과 같은 충실도가 낮은 작업보다 어렵습니다. 학습 과제 충실도는 학습자가보다 능숙 해짐에 따라 점진적으로 증가시킬 수 있다.

● High-fidelity tasks such as dealing with real patients are generally more challenging than lower-fidelity tasks such as computer-simulated patients or textual descriptions of diagnoses; learning task fidelity should gradually increase as learners become more proficient.

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Perspect Med Educ. 2015 Jun;4(3):119-27. doi: 10.1007/s40037-015-0192-x.

The evolution of cognitive load theory and its application to medical education.

Leppink J1, van den Heuvel A.

Author information

1

Department of Educational Development and Research, Maastricht University, PO Box 616, 6200 MD, Maastricht, The Netherlands, jimmie.leppink@maastrichtuniversity.nl.

Abstract

Cognitive Load Theory (CLT) has started to find more applications in medical education research. Unfortunately, misconceptions such as lower cognitive load always being beneficial to learning and the continued use of dated concepts and methods can result in improper applications of CLT principles in medical education design and research. This review outlines how CLT has evolved and presents a synthesis of current-day CLT principles in a holistic model for medical education design. This model distinguishes three dimensions: task fidelity: from literature (lowest) through simulated patients to real patients (highest); task complexity: the number of information elements; and instructional support: from worked examples (highest) through completion tasks to autonomous task performance (lowest). These three dimensions together constitute three steps to proficient learning: (I) start with high support on low-fidelity low-complexity tasks and gradually fade that support as learners become more proficient; (II) repeat I for low-fidelity but higher-complexity tasks; and (III) repeat I and II in that order at subsequent levels of fidelity. The numbers of fidelity levels and complexity levels within fidelity levels needed depend on the aims of the course, curriculum or individual learning trajectory. This paper concludes with suggestions for future research based on this model.

PMID:

 

26016429

 

PMCID:

 

PMC4456454

 

DOI:

 

10.1007/s40037-015-0192-x

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