어떻게를 아는 것과 왜를 아는 것: 절차적 술기 전이에 대한 인지적 통합의 영향(Adv in Health Sci Educ, 2017)

어떻게를 아는 것과 왜를 아는 것: 절차적 술기 전이에 대한 인지적 통합의 영향(Adv in Health Sci Educ, 2017)

Knowing How and Knowing Why: testing the effect of instruction designed for cognitive integration on procedural skills transfer

Jeffrey J. H. Cheung1,2 • Kulamakan M. Kulasegaram1,3 • Nicole N. Woods1,3 • Carol-anne Moulton1,4 • Charlotte V. Ringsted5 • Ryan Brydges1,6,7

도입

Introduction

시뮬레이션 기반 훈련이 가질 것으로 생각되는 이점은 연습생들이 학습한 내용을 후속 학습 경험 및 궁극적으로는 임상 실습으로 전이transfer하는 것이다(Hamstra et al. 2014).

An assumed benefit of simulation-based training is that trainees will transfer what they learn effectively into subsequent learning experiences, and ultimately, into their clinical practice (Hamstra et al. 2014).

• 사후 시험 및 보존 시험은 정보를 회수하거나 성능을 재현하는 연습자의 능력을 평가하는 반면, 

• 전이transfer 시험은 기존 지식과 기술을 새로운 맥락에 적용하는 연습자의 능력을 평가한다(Chi and VanLehn 2012; Needham and Begg 1991). 

Post-tests and retention tests assess a trainee’s ability to recall information or reproduce performance, whereas transfer tests assess a trainee’s ability to apply previous knowledge and skills to new contexts (Chi and VanLehn 2012; Needham and Begg 1991). 

따라서 시뮬레이션 기반 훈련에 관한 문헌의 대부분의 경험적 연구와 리뷰는 [교육자가 어떻게 전이를 개선하기 위한 훈련을 설계해야 하는지]를 다루지 않았다.

Hence, most empirical studies and reviews of the literature on simulation-based training have not addressed whether and how educators can design training to improve transfer.

개선된 이전 결과와 연계된 한 가지 교육적 manipulation에는 학습자에게 [관련 지식 유형 사이에 의미 있는 관계를 만들도록 지시하는 것(인지적 통합cognitive integration이라 불리는 프로세스)]을 포함한다(Kulasegaram et al. 2013, 2015). 예를 들어 학습자에게 임상 진단을 하도록 가르칠 때의 인지적 통합은 진단에 필요한 임상 징후와 증상(예: 임상과학)과 함께 질병의 기본 메커니즘(예: 기초과학 지식)에 대한 개념적 설명을 제시하는 교육 자료에 의해 가장 잘 support되는 것으로 보인다(Baghda).dy et al. 2014a; Kulasegaram et al. 2013, 2015). 

One instructional design manipulation linked to improved transfer outcomes involves directing learners to create meaningful relationships between relevant types of knowledge—a process called cognitive integration (Kulasegaram et al. 2013, 2015). When teaching learners to make clinical diagnoses, for example, cognitive integration appears to be best supported by instructional materials presenting conceptual explanations about the underlying mechanisms of disease (e.g., basic science knowledge) alongside the clinical signs and symptoms required for diagnosis (e.g., clinical science) (Baghdady et al. 2014a; Kulasegaram et al. 2013, 2015). 

이러한 통합적 교육은 초보 학습자의 임상 추론 퍼포먼스의 retention을 향상시키는 것으로 보인다(Baghdady 등). 2009년, 2013년, 2014a, b; Woods 등, 2005년, 2006년, 2007a) 또한 더 어려운 임상 사례에서 정확하게 진단을 내릴 수 있는 능력이라 할 수 있는 새로운 문제에 대한 전이transfer 능력도 향상시키는 것으로 보인다(Woods 등, 2007b).

Such integrated instruction appears to enhance novice learners’ retention of clinical reasoning performance (Baghdady et al. 2009, 2013, 2014a, b; Woods et al. 2005, 2006, 2007a), as well as their ability to transfer learning to novel problems, as measured by the ability to diagnose more difficult clinical cases accurately (Woods et al. 2007b).

임상 추론에서처럼, 인지적 통합은 학습자가 [정신운동 기술의 학습과 전이을 위한 underlying 기억 구조]를 개발하는 데 도움이 되는 과정일 수 있다(Schmidt 1975). Psychomotor 기술은 고도로 인지적인 활동으로서, 과제의 계획, 조율, 조절, 해석과 같은 수많은 의사결정 과정을 필요로 한다(Starkes and Allard 1993).

Like in clinical reasoning, cognitive integration may be a process that helps learners develop the underlying memory structures for psychomotor skills learning and transfer (Schmidt 1975). Psychomotor skills are highly cognitive, requiring numerous decision making processes such as planning, coordinating, regulating, and interpreting movement tasks (Starkes and Allard 1993).

통합적인 교육은 학습자에게 정신운동 기술에 대한 학습을 보다 효율적이고 효과적으로 상세하게 하기 위한 개념적 기질을 제공할 수 있다.

Integrated instruction, then, may provide learners with the conceptual substrate to more efficiently and effectively elaborate their learning of psychomotor skills.

기존에 임상추론 기술에 대해 이루어진 [인지적 통합]에 관한 연구를 시뮬레이션 기반 기술 훈련으로 적용시키기 위해서는 [학습자가 반드시 통합해야 하는 지식의 유형]을 파악할 필요가 있다. 임상 추론에서는 임상과학과 기초과학을 통합하는 데 초점이 맞춰져 왔다. 이 두 종류의 지식은 각각 절차적 지식과 개념적 지식으로 더 광범위하게 분류될 수 있다(de Jong과 Ferguson-Hessler 1996).

To translate the work on cognitive integration from clinical reasoning skills to simulation-based procedural skills training, we need to identify the types of knowledge that learners must integrate. In clinical reasoning, the focus has been on integrating clinical science and basic science. These two types of knowledge can be more broadly categorized as procedural and conceptual knowledge, respectively (de Jong and Ferguson-Hessler 1996).

• 절차적 지식은 'knowing how'로 특징지을 수 있으며, 여기에 해당하는 지식은 특정 목표를 달성하기 위하여 필요한 구체적인 단계에 대한 지식으로 정의될 수 있고, 이 단계를 실행하기 위한 능력도 포함한다(Baroody et al. 2007). 

• 개념적 지식은 'knowing why'로 특징지을 수 있으며, [특정 문제나 절차에 반드시 얽매이지 않는] 일반화와 원칙에 대한 지식으로 정의된다(Baroody et al. 2007). 이 지식은 해부학과 생리학을 포함한 기초과학으로 생각되는 것을 포함할 수 있다.

• Procedural knowledge can be characterized as ‘knowing how’, and is defined by knowledge of the specific steps to achieve a particular goal, including the ability to execute these steps (Baroody et al. 2007). 

• Conceptual knowledge can be characterized as ‘knowing why’, and is defined as knowledge of generalizations and principles that are not necessarily tied to particular problems or procedures (Baroody et al. 2007). This knowledge can include what is thought of as basic sciences, including anatomy and physiology.

Methods

참여자

Participants

절차적 숙련도의 retention과 transfer에 대한 통합적 교육의 효과 크기에 대한 기존 연구가 없었기 때문에, 우리는 관련 영역의 이전 연구를 기반으로 표본 크기를 선택하는 원칙을 사용했다(Norman 등, 2012). 시뮬레이션에서 지침 설계 특징을 비교할 때 유의한 큰 효과를 발견한 연구의 중간 표본 크기를 나타내는 30명의 참가자를 모집하기로 했다(Cook et al. 2013). 특히, 30명의 참가자는 simple mediation analysis을 사용하는 사회 심리학 연구에서 lower end에 있다(Rucker 등, 2011).

Without previous studies on the effect size of integrated instruction on procedural skills retention and transfer, we used the principle of selecting sample size based on previous studies in a related domain (Norman et al. 2012). We chose to recruit 30 participants, which represents the median sample size of studies that have detected significant large effects when comparing instructional design features in simulation (Cook et al. 2013). Notably, 30 participants is within the range (on the lower end) of studies in social psychology that employ simple mediation analyses (Rucker et al. 2011).

학습 자료

Learning materials

기존 비디오(Haji 등 2016)를 수정하여 How 및 How에 대한 지침 비디오를 개발했다. How 그룹과 How and Why 그룹. 두 비디오 모두 lateral decubitus position에서 시뮬레이션된 환자에게 LP 단계의 구두 지시와 전문가 데모가 어떻게 이루어지는지 동일한 절차를 포함했다. How and Why 그룹의 비디오를 위해, 우리는 How 그룹의 비디오에 [왜에 대한 구두 및 시각적 지침(즉, 핵심 절차 단계의 기초가 되는 인과적 설명)]을 통합했다.

We modified pre-existing videos (Haji et al. 2016) to develop the instructional videos for the How and How ? Why groups. Both videos included the same procedural how verbal instructions and expert demonstrations of the steps of LP on a simulated patient in the lateral decubitus position. For the How ? Why group’s video, we integrated conceptual why verbal and visual instructions (i.e., causal explanations underlying key procedural steps) into the How group’s video.

두 동영상을 비교한 예는 그림 1에 제시되어 있다.

An example comparing the two videos is provided in Fig. 1.

절차

Procedure

참가자들은 개별적으로 이 연구를 완료했다. 우리는 참가자를 자가 조절 시뮬레이션 기반 LP 교육 세션에서 서로 다른 교육 자료에 대한 접근 권한을 받은 두 그룹으로 무작위화했다. 한 그룹은 지시 비디오(어떻게 그룹)와 다른 그룹은 개념적 이유와 함께 동일한 절차적 지침이 있는 비디오를 어떻게 받았는가(어떻게? 왜 그룹인가.)

Participants completed this study individually. We randomized participants into two groups that received access to different instructional materials during a self-regulated simulation-based LP training session. One group received the procedural how instructional video (How group) and the other received a video with the same procedural instructions, along with conceptual why explanations (How-Why group).

우리는 연수생들에게 제공되는 지식의 종류와 양에 대한 잠재적 차이를 통제하기 위해 외부 피드백을 제공하지 않기로 결정했다. 외부 피드백의 부족이 학습에 문제가 있는 것처럼 보일 수 있지만, 우리의 연구 설계는 참가자들이 각 LP 시도 전후에 교육용 비디오에 대한 자기조절적접근을 보장했다. 실제로, 자기조절적 observational practice는 강사가 통제하는 연습에 비해 운동 기술 학습을 향상시키는 것으로 여러 번 확인되었다(Chung et al. 2016; Domuracki et al. 2015; Wulf 2007).

We chose not to provide external feedback to control for potential differences in the type and quantity of knowledge provided to trainees. While the lack of external feedback may seem problematic for learning, our study design ensured participants had self-regulated access to the instructional video before, during, or after each LP attempt. Indeed, self-regulated observational practice has been repeatedly shown to enhance learning of motor skills compared to instructor-controlled practice (Cheung et al. 2016; Domuracki et al. 2015; Wulf 2007).

절차지식과 개념지식 평가

Procedural and conceptual knowledge testing

참가자들이 교육용 비디오에 제공된 절차 및 개념 지식을 얼마나 잘 이해하고 있는지를 테스트하기 위해, 우리는 두 가지 필기 시험을 개발했다. 절차적 지식 테스트는 참가자들에게 13단계의 LP를 적절한 순서로 정렬할 것을 요구하였다.

To test how well participants understood the procedural and conceptual knowledge provided in the instructional videos, we developed two written tests. The procedural knowledge test required participants to sort 13 steps of LP into the appropriate order.

(i) 왜 바늘을 15도 각도로 맞추는가?(1점)

(ii) 왜 바늘이 환자의 옆구리를 향하게 하는가? (3점)

(iii) L3–L4 또는 L4–L5 영역에 입력하는 이유(1점)

(iv) 왜 우리는 삽입 장소의 중앙에서 바깥쪽으로 청소하는가? (2점)

(v) 스타일릿이 있는 상태에서 바늘을 삽입하고 제거하는 이유는? (3점)

(i) Why do you angle your needle at 15 degrees? (1 points)

(ii) Why do you have the bevel of the needle facing the patient’s side? (3 points)

(iii) Why do we you enter at the L3–L4 or L4–L5 area? (1 points)

(iv) Why do we you clean in an outward fashion from the centre of the insertion site? (2 points)

(v) Why do we you insert and remove the needle with the stylet in place? (3 points)

요추천자 평가 시나리오

Lumbar puncture performance testing scenarios

참가자들은 다발성 경화증을 배제하기 위해 일상적인 LP가 필요한 건강한 환자로 구성된 훈련, 시험 후 및 보존 시나리오를 경험했다(Haji 등 2016). 훈련, 시험 후, 그리고 보존 테스트의 경우 시뮬레이터를 측면 디커비투스 위치에 놓고, 정상적인 연조직과 정상적인 척추 해부학을 나타내는 척추 삽입물을 사용했다. 

Participants experienced training, post-test, and retention scenarios consisting of a healthy patient requiring a routine LP to rule out multiple sclerosis (Haji et al. 2016). For training, post-test, and retention test, we positioned the simulator in the lateral decubitus position, and used a spine insert representing normal soft tissue and normal spinal anatomy. 

전이 테스트 시나리오의 경우 시뮬레이터를 똑바로 앉은 자세로 배치하고, 정상 척추 해부학으로 비만 환자를 나타내는 척추 삽입물을 사용했다. 임상적 줄기는 환자가 열이 나고, 수막염을 배제하기 위해 LP가 필요하며, 옆으로 누워 있는 것을 참을 수 없다는 점에 주목했다. 특히 '비만' 인서트에는 연조직 층이 두껍게 되어 있어 LP 시술에 대한 랜드마킹의 어려움을 가중시킨다.

For the transfer test scenario, we positioned the simulator in the upright sitting position, and used a spine insert representing an obese patient with normal spinal anatomy. The clinical stem noted that the patient was feverish, required LP to rule out meningitis, and could not tolerate lying on his side. Notably, the ‘obese’ insert has a thicker layer of soft tissue that increases the difficulty of landmarking for the LP procedure.

학습 성과

Study outcomes

동일한 두 명의 blinded rater가 LP용으로 개발된 45개 항목별 작업별 점검표(CL)와 5점 리커트 척도로 6차원을 기록한 글로벌 등급 척도(GRS)를 사용하여 각 성과를 독립적으로 채점했다(Martin et al. 1997). 이전 연구에서는 이러한 평가 도구 두 개가 모두 연구 연구에 사용하기에 유리한 유효성 증거를 가지고 있음을 입증하였다(Brydges et al. 2012). 시뮬레이션 기반 연구(Brydges et al. 2012; Igen et al. 2015)에서 CL에 비해서 GRS가 타당성 근거가 더 나은 것을 토대로, retention 및 transfer 테스트에 대해서는 GRS 점수를 주요 결과로 간주하였다.

The same two blinded raters independently scored each performance using a 45-item task-specific checklist (CL) developed for LP (Lammers et al. 2005) and a global rating scale (GRS) with 6 dimensions scored on a 5-point Likert scale (Martin et al. 1997). Previous studies have demonstrated that both of these assessment tools have favourable validity evidence for use in a research study (Brydges et al. 2012). Based on consistent findings of better validity evidence for GRS versus CL data in simulation-based studies (Brydges et al. 2012; Ilgen et al. 2015), we consider GRS scores on retention and transfer test as the primary outcomes.

통계 분석

Statistical analyses

그룹 간 및 사전 훈련 및 보존 테스트에서 개념적 및 절차적 지식 테스트 점수를 비교하기 위해 2 9 2(그룹 9 테스트) 반복 측정 분산 분석(ANOVA)을 사용했다.

To compare conceptual and procedural knowledge test scores between groups and across pre-training and retention tests we used a 2 9 2 (group 9 test) repeated measures mixed analysis of variance (ANOVA).

간단한 조정 회귀 분석(즉, 경로 분석의 한 형태)을 수행하기 위해(Hayes 2013; Leppink 2015; Rucker et al. 2011), SPSS 버전 22(Hayes 2013에서 제공) PROCESS 매크로를 사용하여 참가자의 할당된 그룹, 개념 지식 점수, 보유 및 전송 테스트 점수를 평가했다. 이러한 분석을 통해 모델에서 개념 지식 점수를 중재자로 포함시킬 때 그룹 처리의 직간접적 영향(그림 3A)과 LP 성능에 대한 그룹 처리의 총 효과를 평가할 수 있었다(그림 3B).

To conduct our simple mediation regression analyses (i.e., a form of path analysis) (Hayes 2013; Leppink 2015; Rucker et al. 2011), we used the PROCESS macro for SPSS Version 22 (provided in Hayes 2013) to assess relationships between participants’ assigned group, their conceptual knowledge scores, and their retention and transfer test scores. These analyses allowed us to assess the total effect of our group treatment on LP performance (Fig. 3A), as well as the direct and indirect effect of our group treatment when including conceptual knowledge scores as a mediator in the model (Fig. 3B).

결과

Results

절차지식과 개념지식 평가

Procedural and conceptual knowledge test performance

우리의 상관관계 분석 결과 retention(r = .47, p = .01)과 transfer(r = .43, p = .02) 모두에서 GRS 점수와 긍정적이고 유의하게 개념적 지식 시험 점수가 관련된 것으로 나타났다. 

Our correlation analyses revealed conceptual knowledge test scores related positively and significantly with GRS scores at both retention (r = .47, p = .01) and transfer (r = .43, p = .02). 

반대로 절차적 지식 시험 점수는 보존(r =-03, p = .89) 또는 전송(r = .19, p = .32)에서 GRS 점수와 유의하게 상관관계가 없었다.

Conversely, the procedural knowledge test scores did not correlate significantly with GRS scores at either retention (r =-.03, p = .89) or transfer (r = .19, p = .32).

Retention과 Transfer GRS 점수 사이에는 유의한 상관관계가 없었다(r = 28, p = .14).

retention and transfer GRS scores did not correlate significantly (r = .28, p = .14),

시험 후 GRS 점수는 어떤 결과 측정값과도 유의하게 상관관계가 없었다.

post-test GRS scores did not correlate significantly with any outcome measure.

요추천자 

LP performance tests

그림 4A의 경로 c는 그룹이 보존(c =-.13) 또는 전송(c =-.26)에 미치는 유의한 총 영향이 없음을 보여준다. 그림 4B는 모델의 개념적 지식 점수를 중재자 변수로 회계처리할 때 GRS 유지 및 이전 점수의 단순한 조정 분석을 나타낸다.

Path c in Fig. 4A shows there was no significant total effect of group on retention (c =-.13) or transfer (c =-.26). Figure 4B depicts the simple mediation analysis of GRS retention and transfer scores when accounting for conceptual knowledge scores in the model as a mediator variable.

고찰

Discussion

우리는 시뮬레이션 기반 LP 기술을 가지고, 초보 학습자에게 "왜"에 대한 개념적 설명을 "어떻게"에 절차적 교육에 통합하였을 때 retention and transfer에 어떤 영향을 주는지를 조사했다. 우리의 결과는 cognitive integration을 향상시키기 위해서 설계된 교육이 retention과 transfer를 높였음을 보여주었으며, 이러한 효과는 학습자의 conceptual knowledge 향상에 의해서 중재되었다. 그러나 통합적 교육과 retention/transfer의 유의한 total effect는 없었다.

We examined the effects of integrating conceptual why explanations with procedural how instructions on novice learners’ skill retention and transfer of simulation-based LP skills. Our results demonstrated an indirect effect of instruction designed to enhance cognitive integration on the retention and transfer of LP skills, an effect that was mediated by participants’ improved conceptual knowledge. There was however, no significant total effect of integrated instruction on either retention, or transfer.

우리의 결과를 교육 효과의 관점에서 해석하면, 데이터는 동일한 개념적 지식 시험 점수를 가진 두 참가자의 경우, 어떻게+왜 그룹이 retention GRS에서 평균 0.93점, transfer GRS에서 평균 0.59점을 더 얻는다. 이것은 5점 만점에 19%와 12%의 차이이다.

Interpreting our results in terms of educational effect, the data show that for two participants with the same conceptual knowledge test score, a participant in the How ? Why group would score an average of .93 more points on the GRS at retention and an average of .59 more at transfer. Scored out of 5, this translates to a difference of 19 and 12%, respectively.

우리의 가설과 관련하여, 통합적 교육은 개념적 지식 점수의 개선과 직접적으로 연관되었고, R & T 결과 개선과 간접적으로 연관되었다.

Related to our hypotheses, the integrated instruction was associated directly with improved conceptual knowledge scores, and it was associated indirectly with improved transfer and retention outcomes.

가설과 마찬가지로, 즉각적 post-test 점수는 다른 변수와 통계적으로 유의한 관계를 발견하지 못했다.

As hypothesized, we found no statistically significant relationship between immediate post-test scores and any other variable.

우리의 결과는 임상 추론 기술에 대한 인지적 통합을 강화하도록 설계된 지침의 이점을 시뮬레이션 기반 절차 기술 훈련(즉, 정신 운동 기술의 숙련된 성능)으로 입증하는 이전의 연구 결과를 확장한다. 임상 추론을 가르칠 때 임상 및 기초 과학 지식을 인지적으로 통합하면cognitive integration 학습자가 결과적으로 개념적 일관성conceptual coherence을 발달시킴으로써 진단 능력에 도움이 된다고 생각된다(Kulasegaram et al. 2013). 진단적 추론에서 개념적 일관성은 학습자가 [기초과학 개념에 의해 구조화된 coherent mental representation]에다가 [임상 지식을 조직화organize]할 수 있을 때 생겨난다(Woods 2007; Woods et al. 2007a).

Our results extend previous findings showing benefits of instruction designed to enhance cognitive integration for clinical reasoning skills to the training of simulation-based procedural skills (i.e., skilled performance of a psychomotor skill). When teaching clinical reasoning, cognitive integration of clinical and basic science knowledge is thought to benefit diagnostic ability through the resulting conceptual coherence developed by learners (Kulasegaram et al. 2013). Conceptual coherence, in diagnostic reasoning, is present when learners can organize their clinical knowledge into coherent mental representations, structured by basic science concepts (Woods 2007; Woods et al. 2007a).

절차 기술을 가르칠 때, 통합적 교육은 학습자가 신체적 행동을 조직화하는데 필요한 개념적 일관성conceptual coherence을 만드는 데 도움이 될 수 있다. 즉, R & T 결과에 대한 통합적 교육의 간접적, 긍정적인 효과는 향상된 개념적 지식이 참여자들이 LP의 절차 단계를 구성하고 수행할 수 있도록 더 잘 지원할 수 있음을 의미한다.

When teaching procedural skills, integrated instruction may also help learners to create conceptual coherence that organizes their physical actions. That is, the indirect positive effect of integrated instruction on transfer and retention outcomes implies that improved conceptual knowledge may have better enabled participants to organize and perform the procedural steps of LP.

교육설계와 전이를 위한 통합적교육의 함의

Implications of integrated instruction for instructional design and transfer

우리의 연구결과는 절차적 지식과 개념적 지식의 인지적 통합을 지원하는 교육설계에 의해 시뮬레이션 기반의 procedural skill의 transfer가 개선될 수 있음을 시사한다. 현재는, 시뮬레이션 기반 교육에 대한 교육설계적 특징에 통합적 지침이 생략되어 있다(Cook et al. 2012; Issenberg et al. 2005; McGagie et al. 2010). 통합이 언급되더라도, 인지 통합이 가장 잘 지원되는 세션session 레벨이 아니라 커리큘럼 레벨(예: 한 프로그램에서 4개의 시뮬레이션 반나절 포함)에서 논의된다(예: 각 4시간 반일 동안 시뮬레이션을 어떻게 사용할지 정확히 계획).

Our findings suggest that transfer of simulation-based procedural skills can be improved by instructional designs that support cognitive integration of procedural and conceptual knowledge. Current lists of instructional design features recommended for simulation-based training omit integrated instruction (Cook et al. 2012; Issenberg et al. 2005; McGaghie et al. 2010). When integration is described, it is discussed at the curriculum level (e.g., including four simulation half-days in a program), rather than at the session level where cognitive integration is best supported (e.g., scheduling exactly how simulation will be used during each 4-h half-day) (Kulasegaram et al. 2013).

교육 및 임상 추론(Mylopoulos et al. 2016; Mylopoulos and Woods 2014)의 연구결과에 따르면, Retention에 도움이 되는 인지 메커니즘과 그에 따른 교육설계는 Transfer에 도움이 되는 메커니즘 및 설계와 동일하지 않을 수 있다.

Findings from education and in clinical reasoning (Mylopoulos et al. 2016; Mylopoulos and Woods 2014) suggest the cognitive mechanisms, and thus the instructional designs, supporting retention may not be the same as those supporting transfer.

한계

Limitations and future directions

Conclusions

우리의 연구는 지금껏 간과되어온 교육 설계의 특징을 잡아낸다. 즉, procedure를 교육할 때에는 [절차적 지식]과 [그 이유에 대한 개념적 지식] 사이에 관계를 형성하는 데 도움이 되도록 통합적 교육을 해야한다.

our study adds an instructional design feature that has largely been over-looked in this domain: integrated instruction that helps learners form relationships between their procedural knowledge of how and their conceptual knowledge of why when learning a procedure.

Domuracki, K., Wong, A., Olivieri, L., & Grierson, L. E. M. (2015). The impacts of observing flawed and flawless demonstrations on clinical skill learning. Medical Education, 49(2), 186–192. doi:10.1111/ medu.12631.

Hamstra, S. J., Brydges, R., Hatala, R., Zendejas, B., & Cook, D. A. (2014). Reconsidering fidelity in simulation-based training: Academic medicine, 89(3), 387–392. doi:10.1097/ACM. 0000000000000130.

Ilgen, J. S., Ma, I. W. Y., Hatala, R., & Cook, D. A. (2015). A systematic review of validity evidence for checklists versus global rating scales in simulation-based assessment. Medical Education, 49(2), 161–173. doi:10.1111/medu.12621.

Kulasegaram, K. M., Manzone, J. C., Ku, C., Skye, A., Wadey, V., & Woods, N. N. (2015). Cause and effect: Testing a mechanism and method for the cognitive integration of basic science. Academic Medicine, 90, S63–S69. doi:10.1097/ACM.0000000000000896.

Kulasegaram, K. M., Martimianakis, M. A., Mylopoulos, M., Whitehead, C. R., & Woods, N. N. (2013). Cognition before curriculum: Rethinking the integration of basic science and clinical learning. Academic Medicine, 88(10), 1578–1585. doi:10.1097/ACM.0b013e3182a45def.

Mylopoulos, M., Brydges, R., Woods, N. N., Manzone, J., & Schwartz, D. L. (2016). Preparation for future learning: A missing competency in health professions education? Medical Education, 50(1), 115–123. doi:10.1111/medu.12893.

Mylopoulos, M., & Woods, N. (2014). Preparing medical students for future learning using basic science instruction. Medical Education, 48(7), 667–673. doi:10.1111/medu.12426.

---

Adv Health Sci Educ Theory Pract. 2018 Mar;23(1):61-74. doi: 10.1007/s10459-017-9774-1. Epub 2017 Apr 22.

Knowing How and Knowing Why: testing the effect of instruction designed for cognitiveintegration on procedural skills transfer.

Cheung JJH1,2, Kulasegaram KM3,4, Woods NN3,4, Moulton CA3,5, Ringsted CV6, Brydges R3,7,8.

Author information

1

The Wilson Centre, University Health Network, University of Toronto, Toronto, Canada. jeffreyjcheung@gmail.com.

2

SickKids Learning Institute, Hospital for Sick Children, Toronto, Canada. jeffreyjcheung@gmail.com.

3

The Wilson Centre, University Health Network, University of Toronto, Toronto, Canada.

4

Department of Family and Community Medicine, University of Toronto, Toronto, Canada.

5

Department of Surgery, University of Toronto, Toronto, Canada.

6

Centre for Health Science Education, Faculty of Health, Aarhus University, Århus, Denmark.

7

Department of Medicine, University of Toronto, Toronto, Canada.

8

Allan Waters Family Simulation Centre, St. Michael's Hospital, Toronto, Canada.

Abstract

Transfer is a desired outcome of simulation-based training, yet evidence for how instructional design features promote transfer is lacking. In clinical reasoning, transfer is improved when trainees experience instruction integrating basic science explanations with clinical signs and symptoms. To test whether integrated instruction has similar effects in procedural skills (i.e., psychomotor skills) training, we studied the impact of instruction that integrates conceptual (why) and procedural (how) knowledge on the retention and transfer of simulation-based lumbar puncture (LP) skill. Medical students (N = 30) were randomized into two groups that accessed different instructional videos during a 60-min self-regulated training session. An unintegrated video provided procedural How instruction via step-by-step demonstrations of LP, and an integrated video provided the same How instruction with integrated conceptual Why explanations (e.g., anatomy) for key steps. Two blinded raters scored post-test, retention, and transfer performances using a global rating scale. Participants also completed written procedural and conceptual knowledge tests. We used simple mediation regression analyses to assess the total and indirect effects (mediated by conceptual knowledge) of integrated instruction on retention and transfer. Integrated instruction was associated with improved conceptual (p < .001) but not procedural knowledge test scores (p = .11). We found no total effect of group (p > .05). We did find a positive indirect group effect on skill retention (B ab  = .93, p < .05) and transfer (B ab  = .59, p < .05), mediated through participants improved conceptual knowledge. Integrated instruction may improve trainees' skill retention and transfer through gains in conceptual knowledge. Such integrated instruction may be an instructional design feature for simulation-based training aimed at improving transfer outcomes.

KEYWORDS:

Basic science; Cognition; Instructional design; Integration; Path analysis; Procedural skills; Simulation; Transfer

PMID:

 

28434131

 

DOI:

 

10.1007/s10459-017-9774-1