전이를 최적화하기 위한 기초의학교육(Med Teach, 2009)

전이를 최적화하기 위한 기초의학교육(Med Teach, 2009)

Teaching basic science to optimize transfer

GEOFF NORMAN

McMaster University, Canada

Flexner 시대 이후, 전 세계의 의학 교육은 2년 이상의 전임상 교육과, 이어지는 비슷한 기간의 임상 훈련 시간으로 구성되었다. 그러한 arrangement는 의료행위를 생물학, 심리학 및 기타 분야의 과학적 기반과 연결시키는 Flexner의 우려를 정당화한다. 그러나 이러한 보편적 접근의 기반은 학습의 본질에 대한 100년도 넘은 오래된 관점이다; 즉, "기초"과목을 먼저 배우고, 그 이후에 그 과목과 관련된 일반적 "mental faculties"를 심어준다는 생각이다.

Since the time of Flexner, medical education worldwide has consisted of 2 or more years of preclinical education followed by an equivalent time of clinical training. Such an arrangement legitimizes Flexner’s concerns about linking the practice of medicine to the scientific underpinnings in biology, psychology, and other disciplines. Yet this universal approach rests on a century old perspective on the nature of learning; the notion that there are ‘‘foundational’’ subjects that can be taught early, and will inculcate general ‘‘mental faculties’’ related to the subject matter.

1950년대까지 이 철학을 인용한 교육자들은, [라틴어가 모든 서양 언어의 근본이고 철학이 과학의 기초]라는 입장을 취하여, 공립학교 학생들에게 라틴어 강좌와 논리학을 강요하였다. 슬프게도, 그러한 관행에 의해 길러진 "general mental facilities"의 개념은 손다이크(1913년)에 의해 틀리다는 것이 증명되었지만, 그 관습은 이후에도 적어도 50년은 더 지속되었다.

Until the 1950s, educators who ascribed to this philosophy took the position that Latin was the underlying foundation of all Western languages, and philosophy was the basis of science, so inflicted courses in Latin and logic on public school students. Sadly, although the notion of ‘‘general mental facilities’’ fostered by such practices was disproved by Thorndike (1913), the practice survived for at least another 50 years.

그러나 교육학에 대한 이와 같은 역사적 관점과 더불어, 심리학은 행동주의에 의해 지배되었는데, 행동주의의 기본 전제는 모든 학습은 (특정)자극에 따른 반응에 해당하며 일반화되지 않는다는 것이다. 이 이론적 틀에서, 모든 반응은 특정한 자극에 조건화되기 때문에, 그 반응이 새로운 상황에 일반화되는 것은 도저히 가능하지 않았다.

However, paralleling this historical view in education, psychology in the last century was dominated by behaviorism, whose fundamental premise is that all learning amount to stimulus – response links, with no generalization. From this theoretical framework, generalization to novel situations was simply not possible, since all responses are conditioned to specific stimuli.

일반화와 전이현상에 대한 보다 온건한 견해가 1960년대부터 시작된 인지심리의 혁명으로 나타났다. 초기에, 인지에 대한 은유로서 심리학에서는 '장기 기억', '작업 기억', '감각 입력 시스템'과 같은 컴퓨터에서의 개념을 사용하였다. 인지적 관점에서, 학습은 장기기억의 변화였으며, 그 이상도, 이하도 아니었다.

A more moderate view of the phenomenon of generalization and transfer has emerged with the revolution in the cognitive psychology beginning in 1960s. Cognitive on metaphor, psychology was initially based a computer with concepts like ‘‘long-term memory’’, ‘‘working memory’’, and ‘‘sensory input systems’’. in the cognitive view, learning amounts to changes in long-term memory – no more and no less,

많은 교육자들에게 기억과 학습에 대한 인지적 관점은 환원주의적이며, 인간 학습의 본질과 풍부함에 대한 광범위한 견해와 양립할 수 없는 것처럼 보일 수 있다. (인지적 관점은) 학습에 있어서의 사회적 요인에 대한 고려나 동기 부여와 같은 정서적 영향을 명확하게 배제하며, 흔히 학습에 영향을 미칠 수 있는 지적 능력이나 공간적 능력 등의 개인별 적성 차이도 examine하지 않는다. 그럼에도 불구하고 인지적 관점은 학습, 사고, 추론의 많은 측면을 설명하는 데 상당한 성공을 거두었다.

To many educators, the cognitive view of memory and learning may seem reductionist and incompatible with broader views of the nature and richness of human learning. It clearly excludes considerations of social factors in learning, or emotional influences such as motivation, nor does it typically examine individual differences in aptitude that may influence learning, such as intelligence or spatial ability. Nevertheless, the cognitive perspective has had considerable success in explaining many aspects of learning, thinking, and reasoning.

인지 심리학에서 반복되는 연구 주제는 "전이transfer"이라는 개념이다. 즉, 한 맥락에서 습득한 지식을 사용하여 다른 맥락에서 새로운 다른 문제를 해결하는 것이다.

One recurring research theme in cognitive psychology is the idea of ‘‘transfer’’ – using knowledge acquired in one context to solve a new dissimilar problem in another context.

전형적으로, 하나의 문제 맥락에서 개념을 배운 학생들은 새로운 문제를 해결하기 위해 개념을 적용하는 데 있어 10-30%의 성공률을 가질 뿐이다.

Typically, students who have learned a concept in one problem context will only have a 10–30% success rate in applying the concept to solve a new problem.

의학 교육자들은 이 문제를 확실히 인식했다. 과학을 배우고, 시험에 합격했지만, 실제 문제를 해결하거나 설명하는 데에는 이 지식을 적용하지 못하는 의대생들의 이야기는 흔한 일이다.

Medical educators have certainly recognized the issue. basic Stories of medical students who have learned the science, passed the examinations, but were then unable to apply this knowledge to solve or explain problems, are commonplace.

지난 50년 동안 가장 중요한 두 가지 혁신은 1950년대의 케이스 웨스턴 리저브 대학의 장기 시스템 접근법과 1960년대 후반 맥매스터가 개척한 문제 기반 학습(PBL)이다. 이러한 두 가지 혁신의 상당한 보급에도 불구하고, 그들이 실제로 기초과학과 임상과학의 통합을 개선하는 데 성공했다는 증거는 거의 없다.

The two most significant innovations of the past 50 years, the organ system approach of Case Western Reserve University in the 1950s and problem-based learning (PBL), pioneered by McMaster in the late 1960s were both directed to integrating basic science and clinical learning. Despite the significant dissemination of these two innovations, there is little evidence that they have actually succeeded in improving the integration of basic and clinical science.

커리큘럼 수준에서의 비교는 (교육과정에 따른) 차이가 작거나 전혀 없음을 보여준다. 맥락을 활용한 학습이 성과에 있어 극적인 이점을 갖지 않는다고 봐도 무방하다.

curriculum-level comparisons show small or no differences; it is safe to say that no dramatic advantages in performance have emerged from learning in context.

흥미롭게도, 몇몇 저자들은 PBL이 실제로 전이을 방해할 수도 있다고 주장했다. Bransford 외 연구진(1999)은 학생들이 하나의 문제 맥락에서 개념을 배울 때, 그 개념은 맥락에 너무 밀접하게 '묶여' 있어서 맥락 없이out of context 학습한 경우보다 전이에 덜 이용될 수 있다고 주장했다. 로스(1987년)는 이것에 대한 증거를 입증했다.

Interestingly, several authors have argued that PBL may actually impede transfer. Bransford et al. (1999) has argued that when students learn a concept in one problem context, the concept is so tightly bound to the context that it may be less available for transfer than if it were learned out of context. Ross (1987) has demonstrated evidence of this,

...학습의 초기단계에서, 사전에 제시된 사례에 의해서만 원리를 이해한다. 이 시기에 원칙과 사례는 함께 묶여 있다. 학습자에게 원칙이나 공식이 주어진다 하더라도, 그들은 현재의 문제에 어떻게 그 원리를 적용할지를 알아내는 데 앞서 본 문제의 세부사항을 사용할 것이다.

...during early learning, the principle is only understood in terms of the earlier example ...the principle and example are bound together. Even if learners are given the principle or formula, they would use the details of the earlier problem in figuring out how to apply that principle to the current problem

개념 학습의 모델

A model of concept learning

단순성을 위해, 우리는 선형 흐름을 가정한다.

For simplicity, we assume a linear flow.

첫째, 학습자가 개념을 습득한다introduced. 이것은 텍스트, 첨부된 사진이 있는 텍스트, 강의, e-러닝 모듈 또는 그 사이에 있는 어떤 것일 수 있다. 그러나 본질적인 요소는 내용-배워야 할 개념이다.

First, the learner is introduced to the concept. This may be as text, or text with accompanying picture, a lecture, an e-learning module, or anything in between. But the essential element is the content – the to-be-learned concept.

둘째, 학습자는 개념이 적용되는 사례를 본다. 즉, 개념이 어떻게 '실제적 세계'에서 발생하는지 말이다. 기호를 포함할 수 있고 추상적일 수 있는 원래의 개념과는 대조적으로, 이 단계에서는 그 개념이 프로토타입적 사례에 의도적으로 내재되어 있다. 이 단계에서 기본 요소는 개념과 상황 정보를 모두 포함하는 예시적 사례다.

Second, the learner may well see an example of the concept – how the concept arises ‘‘in the real world’’. In contrast to the original concept, which may involve symbols and is abstract, in this phase, the concept is deliberately imbedded in a prototypical example. In this stage, the basic element is the illustrative example containing both concept and contextual information.

마지막으로, 학습자는 연습 문제에 참여하도록 권장될 수 있다. 이것들은 모두 방금 학습한 동일한 원리를 적용하는 예시일 수도 있고(blocked), 또는 의도적으로 다른 관련 개념을 설명하여 혼동을 유발할 수 있는 예(mixed)일 수도 있다. 그러나 본질적으로는, 여러 가지 연습 문제를 접하는 것이다.

Finally, the learner may be encouraged to engage in practice problems. These may all be illustrations of the same principle just learned (blocked practice), or may deliberately contain confusable examples illustrating other related concepts (mixed practice). But the essential element is multiple practice problems.

• 원리만 가르친다면 새로운 문제로 전이될 가능성은 약 5%이다(Quilici & Mayer 1996). 

• 원리가 단일 프로토타입의 예와 함께 설명된다면, 전이는 약 25%에 이를 수 있다. 

• 원리가 여러 예와 함께 설명될 경우, 전이율은 47%에 이를 수 있다(Catrambone & Holyoak 1989; Lowensteinet al. 2003). 

 if only the principleis taught, likelihood of transfer to new problems is about 5%(Quilici & Mayer 1996). If the principle is illustrated with asingle prototypical example, transfer may go to about 25%. Ifthe principle is illustrated with multiple examples, transfer canbe as high as 47% (Catrambone & Holyoak 1989; Lowensteinet al. 2003). 

왜 그렇게 어려운가?

Why is it so difficult?

새로운 문제를 해결하기 위해 학습된 개념을 retrieve하는 것은 왜 그렇게 어려운가? 난관은 정신적 표상에 있다.

Why is it so difficult to retrieve a learned concept to solve a new problem? The difficulty lies in the mental representation.

문제를 어렵게 만드는 흔한 이유는 문제가 적어도 표면적으로는 다른 예와 유사하게 보이지 않는다는 것이다. 실제로, 만약 어떤 사람이 그 문제를 본질적으로 해결할 수 있는 정확한 비유를 찾을 수 있다면 문제를 해결할 수 있을 것이다. 그러나 이것은 생각하는 것보다 더 어려워 보인다.

frequently, what makes the problem difficult is that it does not, on the surface, look analogous to other examples. Indeed, if one can find the correct analogy, that essentially solves the problem, but this appears more difficult than one might think.

왜 이렇게 어려운가? 간단히 말해서 유사성을 식별하기 위해서는 깊은 (개념적인) 구조 수준에서 동일성을 파악해야 하기 때문이다. 밝혀진 대로 이것은 학습자가 아니라 전문가의 특징이다. 한 예(Chi et al. 1981) 전문가 물리학자들은 말 그대로 문제를 초보자와 전혀 다르게 "볼" 것이다. 초보자들은 이를 "공을 굴리는" 문제로, 전문가는 "에너지 보존" 문제로 표현할 수 있다.

Why is it so difficult? Simply, because in order to identify the analogy, the similarity must be identified at the level of the deep (conceptual) structure. As it turns out, this is a characteristic of experts, not learners. As one example (Chi et al. 1981) expert physicists will literally ‘‘see’’ a problem differently from novices – novices may describe it as a ‘‘ball rolling down a plane’’ problem; experts as a ‘‘conservation of energy’’ problem.

그리고 문제의 깊은 구조를 보는 것이 왜 그렇게 어려운가? 인지 심리학에서 한 이론은 근본적으로 다른 두 가지 사고방식이 있다고 단언한다. 시스템 1은 물리적 물체의 식별과 관련하여 빠르고 무의식적이며 구체적이며 맥락적이다. 시스템2는 느리고, 심의적이며, 개념적이며, 추상화와 관련이 있다.

And why is it so difficult to see the deep structure of a problem? One theory in cognitive psychology posits that there are two fundamentally different ways of thinking. System 1 is rapid, unconscious, concrete, and contextual, associated with identification of physical objects. System2 is slow, deliberative, and conceptual, and associated with abstractions.

• 초보자들은, (기계학과 같은 추상적인 분야에서 이용할 수 있는) 구체적인 예만 가지고 있어서, 표면적 구조만을 문제로 바라본다. 

• 대조적으로, 전문가들은 추상적인 문제들에 대한 수많은 예들을 가지고 있기 때문에, 이 문제를 보다 정교한 시스템 1 사고를 이용하여 근본적인 원리로 볼 수 있다. 

확실히, 우리는 의학에서 전문가 진단이 시스템 1, 비분석적 추론에 의해 지배되고 있다는 충분한 증거를 가지고 있다(Norman et al. 2007b).

novices, who only have concrete examples available in an abstract field such as mechanics, represent problems by surface structure. Experts, by contrast, have numerous examples of abstract problems to draw on, so can see the problem as an underlying principle, using a more refined System 1 thinking. Certainly, we have ample evidence in medicine that expert diagnosis is dominated by System 1, non-analytic reasoning (Norman et al. 2007b).

촉진 요인

Facilitating factors

초기 개념 학습

Initial concept learning

비유의 활용

Use of analogy.

학습의 인지적 관점에 따르면, 학습이란 우리가 이미 알고 있는 것에 비추어 새로운 지식을 해석하는 것에 해당한다. 이를 위해 새로운 개념을 알려진 것이 학습을 촉진하는 것으로 보인다. (예: '펄서 항성'과 명시적으로 연계시키는 지침은 실제로 두 반대 방향으로 빛의 흐름을 발산하고 있다. 회전하면서 마치 등대가 그러하듯이 맥동하는 것처럼 보인다.(Donnely & McDaniel 1993; Norman et al. 2007a).

The cognitive perspective of learning proposes that learning amounts to interpreting new knowledge in light of what we already know. To that end, instruction that explicitly links the new concept to something known (e.g. ‘‘a pulsar star actually is emitting streams of light in two opposite directions. As it rotates, it appears to pulsate, just like a lighthouse would’’) has been shown to facilitate learning. (Donnelly & McDaniel 1993; Norman et al. 2007a).

멀티미디어 학습의 효과

Impact or not of multimedia learning.

메이어(1997)는 멀티미디어 학습에 관한 문헌을 검토했다.

Mayer (1997) reviewed literature on multimedia learning,

일련의 연구에 따르면, 전달방식medium에 따른 차이는 없었다. 컴퓨터 애니메이션은 도면이 있는 종이에 대한 프레젠테이션보다 아무런 이점이 없었고 평균은 컴퓨터 7.5, 책 7.3이었다. 이와는 대조적으로, 텍스트 설명만 제시한 것에 비해서 (텍스트와 일러스트레이션을) 복합적 교육combined instruction의 극적인 효과를 보여주었다. 평균 효과는 내레이션과 애니메이션으로 100% 증가했으며 텍스트와 일러스트레이션 대 텍스트로 67% 증가하였다.

Over a series of studies, there was no demonstrable effect of the medium – a computer animation had no advantage over a presentation on paper with drawings – with a mean of 7.5 for computer and 7.3 for book. By contrast, he showed dramatic effects of combined instruction (text and illustration) against a text explanation alone. Average effect was 100% gain with narration and animation, and 67% gain with text and illustration vs. text.

마지막으로 메이어는 텍스트와 그림을 함께 제공하는 것이 놀라울 정도로 큰 효과를 보여 주었다. 평균 62%의 이득.

Finally, Mayer has shown surprisingly large effects from simply providing text and picture together vs. apart (contiguity); an average gain of 62%.

문제 맥락과 개념의 관계

Relation between problem context and concept.

PBL의 본질은 학습해야 할 개념을 문제 맥락에서 imbedding하는 것이다. 단, 단일 문제의 사용과 관련된 불이익이 수반될 수 있다. 그렇다면 PBL과 같은 조작이 전이를 용이하게 하거나 방해할 수 있다는 증거는 무엇인가?

The essence of PBL is the idea of imbedding the concept to be learned in a problem context. However, there may be accompanying disadvantages, related to the use of a single problem. What then is the evidence that PBL-like manipulations can facilitate or impede transfer?

이러한 조작이 PBL의 효과를 포착하는 범위까지, 우리는 원리를 문제에 imbed하는 것은 잠재적으로 작은 이익이 있다고 결론지을 수 있다. 그러나 메커니즘은 다소 불명확한 상태로 남아 있다.

To the extent that these manipulations capture the effect of PBL, we might conclude that there is a potential small benefit for imbedding principles on problems. However, the mechanism remains somewhat unclear.

사례 교육을 위하여

For teaching examples

예를 들어, 로웬슈타인 등이 있다. (2003)은 두 가지 개입을 대조했다. 학생들이 원칙을 가르치고 전이 과제에 대한 하나의 예(공통 연습) 수행을 했을 때 19%가 되었다. 예를 설명해야 한다면, 실적은 44%이다. 암묵적 원리로 두 가지 예를 제공하면 38%의 전송 정확도가 나왔다. 그러나 분명한 비교와 함께 두 가지 경우 정확도는 61%로 거의 세 배나 높았다.

For example, Lowenstein et al. (2003) contrasted two interventions; When students were 

• taught a principle and given a single example (common practice) performance on a transfer task was 19%. 

• If they had to explain the example, performance was 44%. 

• Providing two examples with an implicit principle yielded a transfer accuracy of 38%. 

• But two cases, with an explicit comparison, yielded an accuracy of 61%, nearly three times as great.

결론은 명백하다. "여러 개"가 고작 "두 개"인 경우에조차, 학생들을 여러 개의 교육 사례에 참여시킴으로써 실질적인 이득을 얻을 수 있다. 학생들이 매우 다르게 보이는 사례들 사이의 깊은 구조적 유사성을 식별하기 위해 적극적으로 비교하고 대조하도록 함으로써 추가적인 이득이 발생한다.

the evidence is quite clear. Substantial gains can be achieved by engaging students in multiple teaching examples, even where multiple is two. Additional gain results from getting students to actively compare and contrast to identify the deep structural similarities between examples that appear very different.

실천을 위하여 

For practice

"챕터 끝 문제"는 두 가지 심각한 결손을 가지고 있다. 

• 첫째, 우리는 그것이 어떤 종류의 문제인지 이미 알고 있다. "t-test" 챕터 끝의 문제는 항상 t-시험 문제다. 

• 둘째로, 그 실천은 지식이 "신선할 때" 이루어지지만, 지식이 썩을 시간이 생긴 후에는 반복되지 않는다.

the ‘‘problems at the end of the chapter’’ has two serious deficits. First, we already know what kind of problem it is. Problems at the end of the ‘‘t-test’’ chapter are always t-test problems. Second, the practice takes place while the knowledge is fresh, but are not repeated after the knowledge has had time to decay.

첫 번째 이슈는 '블록' 대 '혼합' 연습의 개념과 관련된다. 이번 주에 일련의 t-테스트 문제, 그리고 다음 주에 분산 분석 문제를 하는 것은 "블록"연습이다. 그것들을 섞어서 학습자는 그것이 어떤 종류의 문제인지(혼합 연습)를 해결하려고 노력해야 한다.

The first issue is captured in the notion of ‘‘blocked’’ vs. ‘‘mixed’’ practice. Doing a series of t-test problems this week, then some ANOVA problems next week, is ‘‘blocked’’ practice. Mixing them up, so the learner must try to work out what kind of problem it is (mixed practice) can lead to substantial gains in transfer.

문헌에서 흔히 볼 수 있는 다른 연습 조작은 "집중" 대 "분산" 연습이다. 이 연습은 모두 한 세션에서 수행되거나 여러 세션에 걸쳐 배포된다.

The other practice manipulation common in the literature is ‘‘massed’’ vs. ‘‘distributed’’ practice, where the practice is all done in a single session or is distributed over several sessions.

Conclusions

---

Med Teach. 2009 Sep;31(9):807-11.

Teaching basic science to optimize transfer.

Norman G1.

Author information

1

McMaster University, Canada. norman@mcmaster.ca

Abstract

BACKGROUND:

Basic science teachers share the concern that much of what they teach is soon forgotten. Although some evidence suggests that relatively little basic science is forgotten, it may not appear so, as students commonly have difficulty using these concepts to solve or explain clinical problems: This phenomenon, using a concept learned in one context to solve a problem in a different context, is known to cognitive psychologists as transfer. The psychology literature shows that transfer is difficult; typically, even though students may know a concept, fewer than 30% will be able to use it to solve new problems. However a number of strategies to improve transfer can be adopted at the time of initial teaching of the concept, in the use of exemplars to illustrate the concept, and in practice with additional problems.

AIM:

In this article, we review the literature in psychology to identify practical strategies to improve transfer.

METHODS:

Critical review of psychology literature to identify factors that enhance or impede transfer.

RESULTS:

There are a number of strategies available to teachers to facilitate transfer. These include active problem-solving at the time of initial learning, imbedding the concept in a problem context, using everyday analogies, and critically, practice with multiple dissimilar problems. Further, mixed practice, where problems illustrating different concepts are mixed together, and distributed practice, spread out over time, can result in significant and large gains.

CONCLUSION:

Transfer is difficult, but specific teaching strategies can enhance this skill by factors of two or three.

PMID:

 

19811185