PBL의 가설연역적추론에서 논증의 역할(IJPBL, 2018)

PBL의 가설연역적추론에서 논증의 역할(IJPBL, 2018)

The Role of Argumentation in Hypothetico-Deductive Reasoning During Problem-Based Learning in Medical Education: A Conceptual Framework

Hyunjung Ju (Inje University College of Medicine) and Ikseon Choi (The University of Georgia)

도입

Introduction

 

문제 기반 학습(PBL)은 학습자가 먼저 문제에 부딪힌 다음 문제를 이해하고 해결하는 학생 중심의 질의 과정을 계속하는 학습 방법이다(Barrows & Tamblyn, 1980; Schwartz, Mennin, 2001). PBL 방법은 학생들이 문제의 맥락에서 규율의 기본 개념을 습득할 수 있을 것으로 예상하는데, 이는 그들의 전문적 실무에서 나중에 이러한 지식의 검색과 적용을 지원할 수 있고, 학생들의 추론과 문제 해결 능력을 개발할 수 있을 것이다(Barrows & Tamblyn, 1980; Savery, 2006).

Problem-based learning (PBL) is a method of learning in which the learners first encounter a problem and then continue with the student-centered inquiry process of understanding and solving the problem (Barrows & Tamblyn, 1980; Schwartz, Mennin, & Webb, 2001). The PBL method expects students to acquire basic concepts of a discipline in the context of problems, which can support the retrieval and application of this knowledge later in their professional practice, and to develop students’ reasoning and problem-solving skills (Barrows & Tamblyn, 1980; Savery, 2006).

PBL의 필수적인 요소들 중 하나는 그룹 토론이다: 4~8명의 작은 그룹으로 이루어진 학생들은 그들의 아이디어를 만들고 교환하고 다른 사람들의 생각, 믿음, 그리고 인식에 도전하도록 장려된다. (Hmelo-Silver & Barrows, 2008) 소규모 그룹 토론을 통해 학생들은 주어진 complex and ill-structured 문제에 대해서 원인을 탐구하고, 여러 해결책을 생성하고, 문제에 대한 대안적인 해결책을 협상하며, 필수적인 지식의 본질을 구축한다(Hmelo-Silver, 2004; Johnson, Johnson & Smith, 2007). 이러한 그룹 토론 동안 학생들은 문제를 합리적으로 해결하고 합리적인 결정을 내리기 위해 자신의 생각에 대한 정당성을 제공하는 타당한 주장을 구성할 수 있어야 한다(Jonassen, 2011). 즉, 논쟁은 소그룹 문제 해결에서 학생들 사이의 증거 기반 통신을 중재하는 핵심 메커니즘 중 하나이다(Jonassen, 2011; Kuhn, 1992; Walton, 2007).

One of the essential elements of PBL is group discussion: students in small groups of four to eight are encouraged to construct and exchange their ideas and challenge others’ thoughts, beliefs, and perceptions (Hmelo-Silver & Barrows, 2008). Through small group discussions, students explore causes of a given problem that is complex and ill structured, generate multiple solutions, negotiate alternative solutions to the problem, and build an essential body of knowledge (Hmelo-Silver, 2004; Johnson, Johnson, & Smith, 2007). During these group discussions, the students should be able to construct valid arguments, providing justifications for their ideas in order to rationally resolve the problem and make reasoned decisions (Jonassen, 2011). In other words, argumentation is one of the key mechanisms for mediating evidence-based communications among students in their small group problem solving (Jonassen, 2011; Kuhn, 1992; Walton, 2007).

교육학적으로 논쟁에 중점을 두는 것은, 학생들의 추론 능력을 향상시키려고 하는 일반적인 교육 목표와 일치하는데, 여기에는 원인reasons에 주의를 기울이고, 그러한 원인들의 질과 타당성을 평가하고, 그러한 이유에 기초한 유효한 생각이나 신념의 형성이 포함된다(Siegel, 1995). 이것은 학생들의 논쟁을 지원하는 것은 PBL에서 그들의 추론과 문제해결을 촉진하는 것을 포함한다(Cerbin, 1988; Jonassen, 2011). 컴퓨터 지원 협력 논술 소프트웨어(예: 조앤 조너슨, 2002) 사용 또는 질문(예: McNeill & Pimentel, 2010) 사용과 같은 비정형 문제 해결을 위한 학생들의 논술 능력을 배양하기 위한 교육 전략을 탐구하였다. 

A pedagogical emphasis on argumentation is consistent with general educational goals that seek to enhance students’ reasoning abilities, including paying attention to reasons, evaluating the quality and relevance of those reasons, and formulating valid ideas or beliefs based on those reasons (Siegel, 1995). This suggests that supporting students’ argumentation involves promoting their reasoning and problem solving in PBL (Cerbin, 1988; Jonassen, 2011). Several studies have explored instructional strategies for fostering students’ argumentation skills for ill-structured problem solving, such as using computer-supported collaborative argumentation software (e.g., Cho & Jonassen, 2002) or questioning (e.g., McNeill & Pimentel, 2010). 

논쟁 촉진 전략의 개발 외에도, PBL의 특정 분야에서는 어떤 추론 전략이나 문제해결 과정이 적용되는지를 파악한 다음, PBL의 문제해결 각 단계 내에서 어떤 1차적인 내용을 논쟁에 포함시켜야 하는지를 결정하는 것이 필수적일 것이다. 이것은 PBL의 특정 분야에서의 주장의 구조structure of argumentation를 위한 프레임워크의 구축을 지도할 수 있으며, 학생들에게 각 문제 해결 과정의 관점에서 건전한 논쟁을 만드는 방법에 대한 지침을 제공할 것이다. 

In addition to developing argumentation promotion strategies, it would be essential to identify what reasoning strategies or problem-solving processes are applied in a specific discipline of PBL, such as medical education, and then to determine what primary content should be included in arguments within each phase of problem solving in PBL. This can guide the construction of a framework for the structure of argumentation in the specific discipline of PBL, which will provide students with guidance as to how to generate sound arguments in terms of each problem-solving process. 

논쟁의 일반적인 구조로서, 주장, 자료, 영장 등 논쟁의 일차적 요소를 규정하는 툴민(1958년)의 논거모델은 주로 과학 교육(예를 들어, 과학 교육)을 포함한 많은 분야에서 문제 해결을 위한 논쟁을 용이하게 하기 위해 채택되어 왔다. 친앤 오스본, 2010). 그러나 논증 이론과 영역별 추론 또는 문제해결 과정을 통합하는 독특한 틀이나 모델에 초점을 맞춘 연구는 특히 드물다.

As the generic structure of argumentation, Toulmin’s (1958) argumentation model that specifies primary components of argumentation, such as a claim, data, and a warrant, as well as the mechanisms for generating arguments, has been mostly employed to facilitate argumentation for problem solving in many disciplines, including science education (e.g., Chin & Osborne, 2010). However, research focusing on a unique framework or model integrating argumentation theory and domain-specific reasoning or problem-solving processes is especially scarce.

PBL은 의료, 법률, 공학 교육을 포함한 다양한 전문 분야로 구현되었다(Sortret, 2006; Jonassen, 2011). 1960년대 후반 PBL이 의학 교육에 처음 도입된 이후, 전세계의 많은 의대들은 교과 과정의 일부로 PBL 접근 방식을 채택했다(Khoo, 2003; Neville, 2009; Savery, 2006). 이 논문은 의학 교육의 맥락에서 PBL에 초점을 맞출 것이다.

PBL has been implemented in a variety of professional disciplines, including medical, legal, and engineering education (Savery, 2006; Jonassen, 2011). Since PBL was initially introduced in medical education in the late 1960s, many medical schools around the world have adopted the PBL approach as part of their curricula (Khoo, 2003; Neville, 2009; Savery, 2006). This paper will focus on PBL in a medical education context. 

의대 PBL은 학생들이 기본적인 과학과 임상 지식을 적용하여 환자의 문제의 원인을 탐구하고 문제 관리에 대한 결정을 내릴 수 있는 능력을 포함하는 임상 추리 기술, 특히 가설연역적추론(HDR) 기술을 개발할 수 있도록 돕는다(Barrows, 1985, 1994; Barrows & Tamblyn, 1980). HDR 과정에서, 소그룹의 학생들은 

• 문제의 영역에서 연구가 발생하기 전에 먼저 종이, 비디오 또는 표준화된 환자를 통해 환자의 의료 문제를 제시해야 한다. 

• 그들은 환자의 문제의 원인을 설명하기 위해 여러 가설을 만들어낸다. 

• 그 가설을 검증하기 위해 조사를 하다. 

• 마침내 환자를 위한 진단 결정 및 치료 계획을 수립한다(Barrows, 1985, 1994, Barrows & Tamblyn, 1980).

(Barrows, 1985, 1994; Barrows & Tamblyn, 1980). 따라서 HDR은 학습 모델뿐만 아니라 임상 추론 모델로도 간주된다(Barrows, 1985, 1994; Barrows & Tamblyn, 1980; Groves, 2007; Hmelo, 1998; Patel, Arocha & Zhang, 2005). 

PBL in medical schools helps students develop their clinical reasoning skills, especially hypothetico-deductive reasoning (HDR) skills, that involve the ability to explore causes of a patient’s problem and make decisions about the management of the problem, applying basic science and clinical knowledge (Barrows, 1985, 1994; Barrows & Tamblyn, 1980). In the HDR process, students in a small group are 

• first presented with a patient’s medical problem through a paper, video, or standardized patient before any study occurs in the area of the problem, and 

• they generate multiple hypotheses to explain the causes of the patient’s problem, 

• conduct inquiries to test their hypotheses, and 

• finally make a diagnostic decision and treatment plan for the patient (Barrows, 1985, 1994; Barrows & Tamblyn, 1980). 

Thus, HDR is considered as a clinical reasoning model as well as a learning model (Barrows, 1985, 1994; Barrows & Tamblyn, 1980; Groves, 2007; Hmelo, 1998; Patel, Arocha, & Zhang, 2005). 

PBL은 전통적인 방법과 비교했을 때 이론상 학생들의 임상추론기술, 특히 HDR 기술을 촉진할 것으로 기대되지만, 이론적인 결과와 실제로 실제로 획득한 것 사이에는 차이가 있었다(Hung, 2011). 

• Patel과 그녀의 동료들(1993)은 임상 사례를 설명할 때 PBL 커리큘럼의 학생들이 비 PBL 커리큘럼의 학생들보다 더 광범위한 생물 의학 정보를 생성했지만, 이들의 정교함이 일관성이 떨어지고 때로는 진단추론오류가 발생했다고 보고했다. 

• 주 외 연구진(2016년)은 또한 의대생들이 PBL(예: 환자의 문제에 대한 특정 진단으로 뛰어드는 것) 동안 체계적인 임상 추론 과정에 관여하는 데 어려움을 겪었다는 것을 발견했다. 

Although PBL is expected to promote students’ clinical reasoning skills, especially HDR skills, in theory when compared to traditional methods, there have been gaps between theoretical outcomes and those actually obtained in practice (Hung, 2011). 

• Patel and her colleagues (1993) reported that when explaining clinical cases, students in PBL curricula generated more extensive elaborations of biomedical information than students in the non-PBL curriculum did, but their elaborations were less coherent and sometimes resulted in the generation of diagnostic reasoning errors. 

• Ju et al. (2016) also found that medical students had difficulties engaging in systemic clinical reasoning processes during PBL (e.g., jumping to a specific diagnosis for a patient’s problem). 

HDR은 PBL에서 학습과 문제해결에서 핵심적인 역할을 하기 때문에 PBL에서 학생들의 HDR에 힘을 실어줄 수 있는 방법을 모색할 필요가 있다. 앞에서 논의한 바와 같이 논증 능력이 추론 능력과 관련이 있다는 점을 고려할 때 학생들은 기본적인 과학적 지식을 임상적 맥락에 통합하고 진단 연구에 일관성 있는 접근법을 취하고 HDR 과정 중 환자의 질병에 대한 집단적 모델을 구축할 수 있도록 논쟁에 참여하도록 권장해야 한다. (Frederiksen, 1999; Hmelo-Silver & Barrows, 2008). 

As HDR plays a key role in learning and problem solving in PBL, it is necessary to explore ways to empower students’ HDR in PBL. Considering that argumentation ability is related to reasoning ability, as discussed earlier, students should be encouraged to engage in argumentation so that they can integrate basic scientific knowledge into clinical contexts, take a coherent approach to diagnostic inquiry, and build a collective model of a patient’s illness during HDR processes (Frederiksen, 1999; Hmelo-Silver & Barrows, 2008). 

의대생들이 PBL 동안 이성적인 주장을 생성하기 위해서는 HDR 프로세스에서 논쟁의 역할을 이해하고 HDR의 각 단계에 따라 주장을 구성하는 방법을 배우도록 돕는 것이 중요하다. 또한 의대생들의 논쟁 기술 발달의 중심은 비계인데, 이것은 더 많은 지식을 가진 사람 또는 교육 도구와 자원이 학습자가 학습자의 능력을 벗어나는 작업을 수행하는 데 도움을 주는 과정으로 정의된다. 그러나 PBL에서의 HDR 프로세스와 관련하여 의대생들의 건전한 논쟁의 건설을 지원하기 위한 구체적인 비계 전략에 대한 연구는 거의 없었다.. 

In order for medical students to generate reasoned arguments during PBL, it is important to help them understand the role of argumentation in the HDR process and learn how to structure arguments according to each phase of HDR. Also central to the development of medical students’ argumentation skills is scaffolding (Andriessen, 2006; Belland, Glazewski, & Richardson, 2011; Cho & Jonassen, 2002), defined as the process by which more knowledgeable persons (Wood, Bruner, & Ross, 1976) or instructional tools and resources (Puntambekar & Hubscher, 2005) help learners accomplish a task that would otherwise be beyond the learners’ abilities. However, there has been little research on specific scaffolding strategies to support medical students’ construction of sound arguments with regard to the process of HDR in PBL. 

따라서 본 논문의 목적은 PBL 동안 HDR 프로세스의 맥락에서 논쟁 구조를 의학 교육 환경에서 설명하고 HDR 프로세스에서 학생들의 주장을 강화하기 위한 가능한 비계를 제공하기 위한 개념적 프레임워크를 개발하는 것이다. 이러한 목적을 위해 본 논문은 PBL에서의 HDR의 성격과 HDR의 역할에 대해 논할 것이다. 마지막으로, 우리는 의학적 교육 환경에서 논거를 HDR 프로세스에 통합하는 개념적 프레임워크를 제안하고 강사와 도구에 의해 배열된 비계를 포함하여 제안된 프레임워크에 대한 교육적 권고를 논의할 것이다. 본 논문은 의학 교육 분야에서 사용되는 PBL 동안 학생들의 논쟁에 초점을 맞추고 있지만, 개념적 프레임워크는 다른 분야의 문제 해결이나 추론 과정과 관련하여 논쟁의 구조를 구성하는 것을 조명할 것이다.

Thus, the purposes of this paper are to develop a conceptual framework for explaining the structure of argumentation contextualized in HDR processes during PBL in a medical education context and to provide possible scaffolding for enhancing students’ argumentation in the HDR process. For these purposes, this paper will discuss the nature of HDR and the role of HDR in PBL in terms of medical education as well as the nature of argumentation. Finally, we will propose a conceptual framework that integrates argumentation into the HDR process in a medical education context and discuss instructional recommendations for the proposed framework, including scaffolding arranged by tutors and tools. Although this paper focuses on students’ argumentation during PBL used in the medical education field, the conceptual framework will shed light on constructing the structure of argumentation in relation to the problem solving or reasoning process in other disciplines.

 

가설연역적추론

Hypothetico-Deductive Reasoning (HDR)

 

추론은 주어진 문제를 해결하고 결정을 내리기 위한 일련의 논리적 단계를 통해 관측 데이터에 대한 관련 설명을 제공하는 과정이 포함한다(Feinstein, 1973a). HDR은 과학 분야에서 널리 사용되는 과학적 추론 접근법이다(Lawson, 2000; Patel et al., 2005). HDR은 "가설을 제안하고 그들의 논리적 결과가 관측된 데이터와 일치하는지 여부를 결정함으로써 그들의 수용성이나 거짓성을 시험하는 방법에 관계, 존재 또는 이용"으로 정의된다(Florida University of Florida, 2012). 

Reasoning involves the process of providing relevant explanations for observational data through a series of logical steps to solve a given problem and make a decision (Feinstein, 1973a). Hypothetico-deductive reasoning is a scientific reasoning approach widely used in the field of science (Lawson, 2000; Patel et al., 2005). Hypothetico-deductive reasoning (HDR) is defined as “relating to, being, or making use of the method of proposing hypotheses and testing their acceptability or falsity by determining whether their logical consequences are consistent with observed data” (University of Florida, 2012). 

HDR로서의 의학적인 추론은 내재된 과학적 방법으로 특징지어진다(Barrows & Tamblyn, 1980; Patel, Evans, & Groen, 1989). 의학에서 HDR은 의사가 익숙하지 않은 환자 사례를 접할 때 "환자의 의료 문제를 평가하고 관리"하기 위하여 사용된다(Barrows & Tamblyn, 1994; Barrows & Tamblyn, 1980; Seft on, Gordon, & Field, 2008). 의사들의 HDR은 다음과 같은 단계를 포함할 수 있다(Barrows, 1985, 1994; Barrows & Tamblyn, 1980).

Medical reasoning as hypothetico-deductive is characterized as the embodied scientific method (Barrows & Tamblyn, 1980; Patel, Evans, & Groen, 1989). In medicine, HDR is used to “evaluate and manage a patient’s medical problems” (Barrows & Tamblyn, 1980, p. 19) when physicians encounter unfamiliar patient cases (Barrows, 1985, 1994; Barrows & Tamblyn, 1980; Seft on, Gordon, & Field, 2008). Physicians’ hypothetico-deductive reasoning may incorporate the following phases (Barrows, 1985, 1994; Barrows & Tamblyn, 1980): 

(1) 문제 프레이밍. 의사가 불충분한 정보를 가진 알 수 없는 환자와 마주쳤을 때, 그들은 환자의 초기 불평을 듣고, 그들의 관찰이나 의사의 질문에 대한 환자의 발언과 반응에서 얻은 다양한 단서(예: 외모, 나이, 또는 개인적인 상황)를 지각한다. 눈은 식별자의 초기 신호의 합성으로서 환자의 문제의 초기 개념을 형성한다.

(1) Problem framing. When physicians encounter a patient as an unknown with insufficient information, they listen to the patient’s initial complaint and perceive a variety of cues (e.g., appearance, age, or personal circumstances) taken from their observations or the patient’s remarks and responses to the physicians’ own questions. They form an initial concept of a patient’s problem as a synthesis of the identified initial cues. 

(2) 가설 생성, 확인된 신호에 기초하여, 의사들은 브레인스토밍과 다른 사고를 사용하여 환자의 문제를 설명하기 위해 가능한 한 많은 가설을 생성한다. 이러한 가설들은 특정한 진단적 실체, 병리학적 과정, 해부학적 위치 또는 생화학적 변이일 수 있다. 가설을 만들고 순위를 매길 때, 그들은 질병의 유병률과 환자 상태의 심각성을 고려한다(Kovacs & Croskerry, 1999). 가설을 수정할 수도 있고, 가설의 순위를 변경할 수도 있고, 조사가 계속됨에 따라 새로운 가설이 만들어질 수도 있다.

(2) Hypothesis generation. Based on the identified cues, the physicians generate as many hypotheses as possible to explain the patient’s problem, using brainstorming and divergent thinking. These hypotheses can be specific diagnostic entities, pathophysiological processes, anatomical locations, or biochemical derangements. When generating and ranking hypotheses, they consider the prevalence of disease and the acuity of the patient’s condition (Kovacs & Croskerry, 1999). Hypotheses may be modified, the ranking of hypotheses can be changed, or new hypotheses may be created as the inquiry continues. 

(3) 조사(자료수집) 전략. 의사들은 병력청취, 신체검사 또는 실험실 검사를 통해 가설을 강화, 보강 또는 배제하는 더 많은 정보를 얻기 위해 조사를 수행한다. 조사를 위해, 그들은 의사소통 기술과 기술 또는 정신 운동 기술과 같은 임상 기술을 채택할 필요가 있다.

(3) Inquiry strategy. Th e physicians carry out an inquiry to obtain more information that will strengthen, refine, or rule out hypotheses through history taking, physical examinations, or laboratory tests. For the inquiry, they need to employ clinical skills, such as communication skills and technical or psychomotor skills. 

(4) 데이터 분석 및 통합. 그들은 자료수집 전략으로부터 데이터를 얻으면서, 모든 증상, 징후 또는 실험실 결과에 책임이 있는 기본적인 메커니즘의 관점에서, (수집한) 데이터가 고려되는 가설을 강화시키거나 약화시키는지 또는 새롭고 예상치 못한 가설을 제안하는지 결정하기 위해 수집된 가설에 대한 데이터를 분석한다. 획득한 중요한 데이터는 의사가 환자의 문제에 대해 마음속에 축적하고 있는 정보에 추가된다. 이 단계는 환자의 문제를 지속적으로 요약하는 것을 말한다.

(4) Data analysis and synthesis. Aft er obtaining data from the inquiry strategy, they analyze the data against the hypotheses entertained in order to determine whether the data strengthens or weakens any of the hypotheses being considered or suggests new and unsuspected hypotheses, in terms of basic mechanisms responsible for all symptoms, signs, or laboratory findings. Any significant data obtained is added to the information the physicians are accumulating in their minds about the patient’s problem. This refers to the ongoing summary of the patient’s problem. 

(5) 진단 결정. 의사들은 습득한 데이터들의 일관성을 위해 각 가설을 평가하고 경쟁 가설들을 제거한다. 현재의 만남에서 더 이상 도움이 되는 데이터를 수집할 수 없다는 결론에 따라/그들은 환자의 문제와 관련된 근본적인 메커니즘이나 병리 생리학에 관해 가장 가능성이 높은 임상 진단에 도달한다.

(5) Diagnostic decisions. Th e physicians evaluate each hypothesis for consistency with the obtained data and eliminate competing hypotheses. Upon the conclusion that no more helpful data can be collected from the present encounter, they come to the most likely clinical diagnosis/es as to the underlying mechanisms or pathophysiology involved in the patient’s problem. 

(6) 치료 결정. 그들은 환자의 상태를 개선하기 위해 적절한 관리 계획(예: 수술 또는 약물)을 수립하거나 정확한 기초 메커니즘을 확인하거나 증폭하기 위해 추가 조사(예: 실험실 또는 방사선 검사)에 대한 결정을 내릴 수 있다. 

(6) Therapeutic decisions. They can make appropriate management plans (e.g., surgery or medication) to improve the patient’s condition or make a decision on further inquiry (e.g., laboratory or radiology tests) to verify or amplify the correct underlying mechanisms.

 

HDR에는 여러 단계가 있지만 프로세스는 다소 반복적이다(그림 1 참조). HDR의 일부 단계(가설 생성, 조회 전략, 데이터 분석/합성)는 의사가 필요한 모든 데이터를 얻었으며 여러 가설 중 하나가 다른 가설보다 상당히 가능성이 높다고 결정할 때까지 반복된다(Barrows, 1985, 1994; Barrows & Tamblin, 1980).

Although HDR has several phases, the process is rather iterative (see Figure 1). Some phases of HDR (hypothesis generation, inquiry strategy, and data analysis/synthesis) repeat until physicians decide that they have obtained all the data they need and that one of multiple hypotheses is significantly more likely than the others (Barrows, 1985, 1994; Barrows & Tamblyn, 1980).

HDR 프로세스는 도메인 지식과 경험이 부족하거나 문제의 해결책에 불확실성이 있을 때 종종 사용될 수 있다(Patel et al., 2005). 예를 들어, 의사는 이전에 보았던 환자와 유사한 임상 프레젠테이션을 가진 새로운 환자를 만났을 때 패턴 인식을 채택할 수 있는 반면, 더 복잡하고 알려지지 않은 환자 사례에 직면했을 때 HDR에 의존할 수 있다. HDR 모델은 의료 학생들에게 진단 문제를 해결하기 위한 유용한 절차 지침을 제공할 수 있다. 대부분의 임상 상황은 그들에게 친숙해 보이지 않고 일상적인 문제 해결 방법에 대한 경험이 부족하기 때문이다(Elstein, 1995). 의대생들이 문제 해결 능력을 개발하도록 돕기 위한 적절한 접근방식으로서의 HDR 모델은 PBL에 통합되어 있다(Groves, 2007; Hmelo, 1998; Patel et al., 2005). 

The HDR process can often be used when domain knowledge and experience are insufficient or when there is uncertainty about a problem’s solution (Patel et al., 2005). For example, physicians may employ pattern recognition when encountering a new patient who has similar clinical presentations to patients seen previously, whereas they may resort to HDR when confronted with more complex and unknown patient cases. The HDR model can provide medical students with a useful procedural guideline to solve a diagnostic problem, because most clinical situations do not seem to be familiar to them and they lack experience with routine methods of problem solving (Elstein, 1995). The HDR model as an appropriate approach for helping medical students develop their problem-solving skills is incorporated in PBL (Groves, 2007; Hmelo, 1998; Patel et al., 2005).

 

PBL에서의 HDR

Hypothetico-Deductive Reasoning (HDR) in PBL

 

PBL은 학생들에게 주어진 문제 상황에 기본 개념, 이론 또는 원칙을 적용할 수 있는 기회를 제공함으로써, 문제에 대한 합리적인 설명을 구성하고 문제에 대해 실행 가능한 해결책을 제시하며, 이는 기존의 지식 기반 구조 조정과 새로운 지식 구축에 도움이 될 수 있다(Hmelo-Silver, 2004; Savery)., 2006). 의학 교육에서의 PBL의 경우, 의대생들은 임상 문제로서 제기되는 특정 사례의 맥락에서 기초적인 과학적 지식을 습득하도록 장려되어 그들이 미래의 임상 사례에서 지식을 더 잘 보존, 적용 및 회수할 수 있게 된다. PBL은 [학생들의 추론이 임상 정보를 과학 원리와 이론에 연결시키게 하여] 의대생들이 생물학적 지식과 임상적 지식을 통합하는 능력을 개발하도록 되어 있다(Barrows, 1994; Barrows & Tamblyn, 1980; Prince, Van de Wiel, Schherpbier, Van der Vleuten, & Boshuizen, 2000). 

PBL provides students with opportunities to apply basic concepts, theories, or principles to a given problem context in order to construct reasonable explanations underlying the problem and generate viable solutions to the problem, which can assist in restructuring their existing knowledge base and building new knowledge (Hmelo-Silver, 2004; Savery, 2006). For PBL in medical education, medical students are encouraged to acquire basic scientific knowledge in the context of specific cases posed as clinical problems so they can better retain, apply, and retrieve the knowledge in their future clinical practices; PBL is supposed to develop medical students’ abilities to integrate biomedical and clinical knowledge in a way that students’ reasoning links clinical information to scientific principles and theories (Barrows, 1994; Barrows & Tamblyn, 1980; Prince, van de Wiel, Scherpbier, van der Vleuten, & Boshuizen, 2000). 

• 임상 지식은 질병의 증상, 징후, 치료, 관리와 관련된 질병의 속성에 대한 지식으로 정의된다. 대조적으로, 

• 생물의학 지식은 질병의 표현에 관련된 해부학적, 생화학적, 병리학적, 생리학적 원리 또는 메커니즘에 대한 지식을 포함한다(Boshuizen & Schmidt, 1992; Diemers et al., 2011; Patel et al., 1989). 

• Clinical knowledge is defined as the knowledge of the attributes of diseases, which relates to its symptoms, signs, treatments, and managements (Diemers, van de Wiel, Scherpbier, Heineman, & Dolmans, 2011; van de Wiel, Boshuizen, & Schmidt, 2000). 

• In contrast, biomedical knowledge includes the knowledge of anatomical, biochemical, pathological, and physiological principles or mechanisms involved in the representations of diseases (Boshuizen & Schmidt, 1992; Diemers et al., 2011; Patel et al., 1989). 

• 학생의 경우, 임상 경험이 거의 없거나 전혀 없으므로, 환자의 문제를 이해하는 데 주로 생명 의학 지식이 활성화될 것이다(van de Wiel et al., 2000). 

• 의료전문가의 경우, 주로 환자의 문제를 표현하고 진단하기 위해 생물학적 지식이 아닌 임상경험에서 축적된 임상지식을 사용한다(Patel et al., 1989) 그러나 낯선 환자의 경우, 그들은 쉽게 설명되지 않는 임상적 특징을 연결하기 위해 그들의 생물의학 지식을 사용한다.

• For students who have little or no clinical experience, biomedical knowledge would be mainly activated in comprehending a patient’s problem (van de Wiel et al., 2000). 

• For medical experts, they predominantly use clinical knowledge accumulated from their clinical experiences, rather than biomedical knowledge, to represent and diagnose a patient’s problem (Patel et al., 1989), but when faced with an unfamiliar patient’s case, they employ their biomedical knowledge for connecting clinical features that are not easily explained (van de Wiel et al., 2000; Woods, Brooks, & Norman, 2007).

HDR의 과정에서는 "기본 과학 규칙(생리학적)을 중간 규칙(병리학적)으로 전환한 다음 임상 규칙(환자 중심)으로 전환해야 한다"(Patel, Groen, & Scott, 1988, 페이지 402) 

• 기본적인 과학적 설명은 학생들이 특정 질병(Feinstein, 1973b; Woods et al., 2007)에서 특정한 징후나 증상이 발생하는 이유를 이해하고 임상적 추론에서 가설이 확산되는 것을 통제하는 역할을 한다(Feinstein, 1973b; Scholovits, Patil & Schwartz, 1988). 

• 생리적 과정이나 질병 메커니즘에 대한 병리학적 지식은 기계적으로 여러 계층으로 구성되어야 한다(Szolovits et al., 1988). 이 계층은 임상적 특징이 흐트러졌을 때 학생들이 임상 케이스의 일관된 정신 표현을 만들도록 도울 수 있다(Boshuizen & Schmidt, 1992; Woods e).t al., 2007). 환자 문제의 원인, 병리학적 메커니즘은 환자의 문제에 책임이 있는 가설을 설명하고 검증하는 데 유익하다(Miller & Geissbuler, 2007). 

In the process of HDR, “the basic science rules (physiological) have to be converted into intermediate rules (pathophysiological) and then into clinical rules (patient-oriented)” (Patel, Groen, & Scott, 1988, p. 402). 

• Basic scientific explanations help students understand why a particular sign or symptom occurs in a specific disease (Feinstein, 1973b; Woods et al., 2007) as well as play a role in controlling the proliferation of hypotheses in clinical reasoning (Feinstein, 1973b; Szolovits, Patil, & Schwartz, 1988). 

• The pathophysiological knowledge about physiological processes or mechanisms of diseases should be mechanistically organized into multiple hierarchies (Szolovits et al., 1988), which can assist students in creating a coherent mental representation of a clinical case when the clinical features become disorganized (Boshuizen & Schmidt, 1992; Woods et al., 2007). Causal, pathophysiological mechanisms of a patient’s problem are beneficial in explaining and validating hypotheses responsible for the patient’s problem (Miller & Geissbuler, 2007). 

HDR 프로세스에 참여하는 동안 학생들은 환자의 문제를 분석하도록 권장되어야 하며, 기초 과학 지식을 사용하고 검색하며, 근본적인 책임 메커니즘에 초점을 맞추어야 한다(Barrows, 1985, 1994). 즉, 장기, 조직, 세포 또는 분자 수준과 같은 적절한 수준에서 환자 문제의 병리 생리학적 메커니즘뿐만 아니라 관련 시스템의 정상적인 구조와 기능을 이해할 수 있어야 한다(Barrows, 1994).

While engaging in HDR processes, students should be encouraged to analyze the patient’s problem, using and retrieving basic science knowledge and focusing on the underlying responsible mechanisms (Barrows, 1985, 1994). In other words, they should be able to understand the normal structure and function of the systems involved as well as pathophysiological mechanisms of the patient’s problem at the appropriate level, such as organ, tissue, cellular, or molecular levels (Barrows, 1994). 

그러나, 몇몇 연구는 의대생들이 생물 의학적 지식을 임상 사례로 옮기기 위해 애쓰고 있다고 보고했다. (Boshuizen & Schmidt, 1992; Diemers et al., 2011; Prince et al., 2000) 학생들이 [학습]을 [문제 해결]로 전이하는 데 어려움을 겪는 것은 기본 개념에 대한 이해(개념과 이론의 정의만 간단히 암기), 추론 기술 또는 이전 경험 부족 등 다양한 요인에 기인할 수 있다(Dixon & Brown, 2012; Jonassen, 2011). 

However, several studies have reported that medical students struggle to transfer biomedical knowledge to clinical cases (Boshuizen & Schmidt, 1992; Diemers et al., 2011; Prince et al., 2000). Students’ difficulties in transferring their learning into problem solving can be attributed to diverse factors, such as their incomprehension of underlying concepts (simply memorizing definitions of concepts and theories), lack of reasoning skills, or previous experiences (Dixon & Brown, 2012; Jonassen, 2011). 

파텔 외 연구진(1988년)의 연구에서는 8명의 1학년과 2학년 의대생에게 3개의 기초과학 문헌을 읽고, 그 다음 임상 사례를 읽고 나서 진단을 내리고, 이 사건의 근본적인 병리학적 과정을 설명하도록 하였다. 

• 1학년 학생들은 두 영역의 정보의 피상적 유사성에 근거하여 주어진 임상 문제에 기초적인 과학 정보를 적용하는 경향이 있었다. 예를 들어, 학생들은 정상 체온이 정상 체온조절과 연관되어 있기 때문에 환자의 비정상 체온을 비정상 체온조절과 연관시켰다. 그들은 그들의 개인적인 경험에 근거하여 병리학적 설명을 만들었다. 

• 2학년 학생들은 광범위한 기초과학 지식을 사용하여 임상 사례의 병리학을 설명했지만, 그들의 인과적 설명은 때때로 부정확하고 일관성이 없어 보였다. 이것은 학생들이 HDR 과정 동안 환자의 사례에 관련된 병리학적 과정을 명확히 하기 위해 학습된 관련 정보를 통합하는, 환자 사례에 대한 인과적 과학적 설명을 구축할 수 있도록 교육 전략이 필요할 수 있음을 나타낸다. 

In Patel et al.’s (1988) study, eight first-year and eight second-year medical students were asked to read three basic science texts, followed by a clinical case, then make a diagnosis, and explain the underlying pathophysiological processes of the case. 

• The first-year students tended to apply basic science information to the given clinical problem based on the superficial similarity of the information in the two domains—for example, students related the patient’s abnormal temperature to abnormal body thermoregulation, because normal temperature is associated with normal body thermoregulation—and they constructed pathophysiological explanations based on their personal experiences. 

• The second-year students used extensive basic science knowledge to explain the pathophysiology of the clinical case, but their causal explanations sometimes seemed incorrect and inconsistent. This indicates that instructional strategies may be needed so that students can build a causal, scientific explanation of a patient’s case that integrates the relevant information learned to clarify the pathophysiological processes involved in the patient’s case during HDR processes. 

개념 매핑은 기본 과학 개념과 임상 컨텍스트(예: Rendas, Fonseca, 2006; 자세한 내용은 교육 권장 섹션 참조) 사이의 학생들의 과학적 연결을 촉진하기 위한 전략 중 하나로 사용되어 왔다. 더욱 중요한 것은 환자의 문제에 대한 설명을 진전시키기 위한 과학적 개념과 문제 또는 데이터의 조정을 포함한 HDR 프로세스는 이성적인 논쟁의 담론 내에 일련의 명제와 추론을 수반한다(Duschl & Osbert, 2002). HDR 프로세스 중에 의대생들이 자신의 주장을 명시적으로 제시하게 된다. 이 때, 학생들은 [환자의 사례에 기초적인 과학 지식을 적용하는 것]뿐만 아니라 [과학적 조사 과정과 환자의 사례에 대한 일관성 있는 설명]에 근거해야 한다. 이것은 다음 절에서 논의될 논쟁을 포함한다. 

Concept mapping has been used as one of the strategies to facilitate students’ scientific connections between basic science concepts and clinical contexts (e.g., Rendas, Fonseca, & Pinto, 2006; see the instructional recommendation section for more detail). More importantly, the HDR process, including the coordination of scientific concepts and problems or data to advance an explanation of a patient’s problem, entails a series of propositions and inferences within a discourse of reasoned arguments (Duschl & Osborne, 2002). During HDR processes, engaging medical students in explicitly presenting their claims based on reasons can support not only the application of basic science knowledge to a patient’s case but also scientific inquiry processes and coherent explanations of the patient’s case. Th is involves argumentation that will be discussed in the following section.

 

논쟁

Argumentation

 

Argumentation은 두 명 이상의 개인이 클레임을 구성하고, 교환하고, 평가하고, 클레임에 대한 정당성을 제공하는 대화에 참여하는 사회적 과정을 말한다. 논쟁은 문제 해결이나 의사결정에 중요한 역할을 하는 추론과 관련이 있다. PBL에서 학생들은 그들이 문제를 어떻게 조사했는지, 무엇이 문제를 야기했는지, 그리고 바람직한 문제 해결을 위해 어떤 해결책이 필요한지에 대한 유효한 논쟁을 구성하도록 장려되어야 한다. 또한 학생들의 논거 능력을 결정하는 것은 그들의 문제 해결 능력이나 추론 능력을 평가하는 수단을 제공할 수 있다(Jonassen, 2011; Nussbaum, 2011).

Argumentation refers to a social process in which two or more individuals engage in a dialogue where they construct, exchange, and evaluate claims and provide justifications for the claims (Blair, 2011; Cho & Jonassen, 2002; Jonassen, 2011; Nussbaum, 2011; Walton, 2007). Argumentation is associated with reasoning that plays a key role in problem solving or decision making (Cerbin, 1988; Jimenez- Aleixandre & Rodriguez, 2000; Jonassen, 2011; Kuhn, 1992; van Eemeren et al., 1996). In PBL, students should be encouraged to construct valid arguments about how they investigated a problem, what caused the problem, and what solutions are necessary for quality problem solving. Also, determining students’ argumentation ability can provide a means for assessing their problem-solving or reasoning abilities (Jonassen, 2011; Nussbaum, 2011). 

Argumentation theory는 사회적 및 인지적 관점에서 협력적 문제 해결의 이해를 위한 이론적 프레임워크를 제공할 수 있다(Anderson et al., 2001; 드라이버, 뉴턴, 2000). 2011; Siegel, 1995). 툴민의 모델(1958년)은 논쟁 이론 분야에서 대표적인 것으로 여겨져 왔다(안드루스, 2005년; 지메네즈-알리산드레 & 로드리게스, 2000년; 조나센, 2011년; 누스바움, 2011년). 툴민 모델(1958)은 argumentation의 구성 요소를 설명하고 그들 사이의 기능적 관계를 나타낸다(그림 2 참조). Toulmin(1958)은 논쟁에 기여하는 세 가지 필수 구성요소를 다음과 같이 식별했다.

Argumentation theory can provide a theoretical framework not only for understanding collaborative problem solving from both social and cognitive perspectives (Anderson et al., 2001; Driver, Newton, & Osborne, 2000) but also for developing tools to analyze and evaluate students’ thinking and reasoning (Driver et al., 2000; Jonassen, 2011; Nussbaum, 2011; Siegel, 1995). Toulmin’s model (1958) has been considered to be seminal in the field of argumentation theory (Andrews, 2005; Jimenez-Aleixandre & Rodriguez, 2000; Jonassen, 2011; Nussbaum, 2011). Toulmin’s model (1958) describes the constitutive elements of an argument and represents the functional relationships among them (see Figure 2). Toulmin (1958) identifi ed three essential components which contribute to an argument: 

(1) 주장: 장점이 확립되어야 하는 주장 또는 결론 

(1) a claim: an assertion or conclusion whose merits need to be established; 

(2) 데이터: 주장에 대한 지원을 제공하는 사실fact 

(2) data: facts to provide support for the claim; and 

(3) 이유: 데이터에서 주장로 이행하는 것을 정당화하고, 주장에 대한 자료의 관련성을 밝히는 사유(예: 규칙, 원칙 또는 추론 규칙).  

(3) a warrant: a reason that justifies the transition from the data to the claim and reveals the relevance of the data for the claim (e.g., rules, principles, or a rule of inference). 

타당한 argument의 핵심은 주장을 지지하는 데이터이며, 데이터와 주장 사이의 추론을 이어주는 다리로서의 이유이다, 데이터나 이유가 없다면, 주장이나 결론이 적절하고 정당하기는 불가능해질 것이다(Toulmin, 1958). 더욱이, Toulmin(1958) 식별자는 보다 복잡한 주장에서 다음과 같은 세 가지 추가 요소를 편집한다. 

Central to the soundness of arguments is data that supports claims and warrants that act as inferential bridges between data and claims; without data and warrants, it would become impossible for claims or conclusions to be appropriate and legitimate ones (Toulmin, 1958). Furthermore, Toulmin (1958) identifi ed three additional components in more complex arguments: 

(1) 백킹: 영장에 대한 근거를 제공하는 기본 가정(예: 사실 정보, 원칙, 가치 또는 믿음) 

(1) a backing: a basic assumption that provides a rationale for the warrants (e.g., factual information, a principle, value or belief); 

(2) 반박문: 주장을 약화시키거나 무효화하는 문구 

(2) a rebuttal: a statement that weakens or invalidates the claim; and 

(3) 클레임의 확실성을 제한하는 한정자. 일반적으로 "대부분", "아마도" 또는 "가능성"과 같은 모달 부록을 포함한다. 

(3) a qualifier that limits certainty of the claim, which usually includes a modal adverb, such as “most,” “perhaps” or “probably.” 

모든 arguments에 반드시 이러한 구성요소가 포함되어 있지는 않다. 일부 인수 구성요소는 존재하지 않거나 암묵적으로 남아 있을 수 있다(Nussbaum, 2011; Toulmin, 1958). 툴민의 모델(1958년)은 논쟁의 구조를 결정하고 논쟁의 질을 평가하기 위한 프레임워크를 제공하기 위해 사용되었다(Andrews, 2005; Duschl & Osbon, 2002; Newton, Driver, 1999; Nussbaum, 2011). 또한, 이 모델을 가르치는 것은 학생들이 토론에서 논쟁이 어떻게 전개되어야 하는지를 배우고 그들의 정당성을 더 명확히 하는 데 도움이 될 수 있다(Hewson & Ognnniyi, 2010; Newton et al., 1999; Nussbaum, 2011).

All arguments do not necessarily contain these components; some argument components may be absent or left implicit (Nussbaum, 2011; Toulmin, 1958). Toulmin’s model (1958) has been used to determine the structure of arguments and to provide a framework for evaluating the quality of argumentation (Andrews, 2005; Duschl & Osborne, 2002; Newton, Driver, & Osborne, 1999; Nussbaum, 2011). Also, teaching this model can help students learn how an argument should unfold in discussion and make more explicit their justifications (Hewson & Ogunniyi, 2010; Newton et al., 1999; Nussbaum, 2011).

몇몇 연구들(예: Berland & Reiser, 2009)은 학생들이 건전한 논쟁을 구성하는 데 어려움을 겪는다는 것을 발견했다. 예를 들어, 학생들은 자신의 주장을 뒷받침할 증거를 거의 제공하지 않고, 반론이나 상충하는 근거대한 고려를 거의 하지 않는다(Cerbin, 1988; Driver et al., 2000; Reznitskaya, Anderson, & Kuo, 2007). 또한 학생들은 그들의 주장과 증거를 정당화하기 위해 warrants이나 backing을 명확히 하는 데 어려움이 있다(Jimenez-Aleixandre & Rodriguez, 2000; McNeill, Lizotte, Krajcik, 2006). 

Several studies (e.g., Berland & Reiser, 2009) have found that students have difficulty constructing sound arguments; for example, students provide little evidence to support their claims and give little or no consideration to counterarguments or conflicting evidence (Cerbin, 1988; Driver et al., 2000; Reznitskaya, Anderson, & Kuo, 2007) or students have challenges in articulating warrants or backings to justify their claims and evidence (Jimenez-Aleixandre & Rodriguez, 2000; McNeill, Lizotte, Krajcik, & Marx, 2006). 

논쟁에 대한 학생들의 어려움은 학생들이 논쟁 구조에 대한 개념에 부족이나(Cerbin, 1988; Zeidler, 1997), 문제나 주제에 대한 지식이 부족에 기인할 수 있다(Cerbin, 1988; McNeill 등, 2006; von Aufschannaiter, Erduran, Osbon, 2008), 또는 교사들이 학생들의 논쟁에 대한 지지 능력이 부족하기 때문이다. 강의실(Driver et al., 2000; Newton et al., 1999). 학생들의 어려움을 극복하고 그들의 주장을 강화하기 위한 전략을 개발할 필요가 있다.

Students’ challenges with argumentation can be attributed to students’ naive conceptions of argument structures (Cerbin, 1988; Zeidler, 1997), their lack of knowledge about the issue or topic (Cerbin, 1988; McNeill et al., 2006; von Aufschnaiter, Erduran, Osborne, & Simon, 2008), or teachers’ lack of skills in supporting students’ argumentation in the classroom (Driver et al., 2000; Newton et al., 1999). It is necessary to develop strategies to overcome the students’ difficulties and foster their argumentation.

 

HDR 프로세스에 논쟁을 통합하기 위한 프레임워크

A Conceptual Framework to Integrate Argumentation into the HDR Process

HDR과 논쟁에 대한 이전의 논의에 근거하여, 본 섹션은 다음과 같은 프레임워크에 대해 자세히 설명할 것이다. 

의학적 분야의 HDR의 각 단계에서 일반적인 논쟁 구조가 문맥화 될 수 있는 방법.

Based on the previous discussion on HDR and argumentation, this section will elaborate on a framework that explains how the generic structure of argumentation can be contextualized in each phase of HDR in the medical field. 

HDR 과정의 맥락 안에서, 의대생들은 그들의 주장에 대한 증거와 생물 의학 및 임상 지식을 통합하여 [claim와 증거로부터 추론하는 것을 포함하여] 논쟁에 참여하는 것이 중요하다. 학생들의 주장은 환자의 문제에 대한 과학적, 인과적 설명을 만들고 환자의 상태에 대한 문제 해결을 위한 과학적 조사의 질을 개선하는 데 도움이 될 것이다. 

Within the context of HDR processes, it is important for medical students to engage in argumentation, including relating evidence for their claims and reasoning from the claims and evidence by integrating biomedical and clinical knowledge. The students’ argumentation will help build scientific, causal explanations for a patient’s problem and improve the quality of their scientific inquiry for problem solving about a patient’s condition. 

학생들이 HDR 과정 동안 건전한 논쟁을 구성하기 위해서는, 그들의 주장에서 툴민의(1958) 논쟁 모델의 최소 세 가지 기본 요소를 제공하는 것이 필수적이다. 

• 클레임, 

• 데이터(증거) 및 

• 워런트 

In order for the students to construct sound arguments during HDR processes, it is essential to provide at least three basic components of Toulmin’s (1958) argumentation model in their arguments: 

• a claim, 

• data (evidence), and 

• a warrant. 

• 클레임은 본래의 질문이나 문제에 답하는 진술이 될 수 있다. 

• 데이터는 학생들의 주장을 뒷받침하는 것으로서, 관찰 자료, 학생들에게 주어진 읽기 자료 또는 면접, 신체검사 또는 진단시험을 포함한 조사와 같은 몇 가지 출처에서 얻을 수 있다. 

• 워런트는 왜 데이터가 주장을 뒷받침하는지에 대한 논리로서, 병리학적, 생리학적 원리나 메커니즘 또는 임상적 특징의 기초가 되는 프로세스 등이 있다.

• The claim can be a statement that answers the original question or problem. 

• The data that supports students’ claims can come from several sources, such as observations, reading materials given to students, or investigations, including interviews, physical examinations, or diagnostic tests. 

• The warrant used to articulate the logic behind why the data support the claim can include pathological and physiological principles, mechanisms, or processes underlying clinical features. 

예를 들어, 환자의 문제와 함께 제공된 경우, 학생들은 청구, 데이터 및 영장을 포함한 논쟁을 구성하여 그림 3에서와 같이 환자의 문제에 대한 가설을 생성할 수 있다.

For example, when provided with a patient’s problem, students can construct an argument, including a claim, data, and a warrant, to generate a hypothesis responsible for the patient’s problem as illustrated in Figure 3.

 

다음은 HDR의 Barrows(1994) 모델에서 채택된 HDR의 6단계와 관련하여 Toulmin의 (1958) 모델(청구, 데이터 및 영장)에 기초한 인수의 3가지 필수 요소를 포함한 논쟁의 구조를 논한다.

— 문제 프레임, 가설 생성, 조회 전략, 데이터 분석 및 통합, 진단 결정 및 치료 결정 - 

이는 인수 통합 HDR 모델에 통합되어 있다(다음 페이지 그림 4 참조).

The following discusses the structure of argumentation, including the three essential components of an argument based on Toulmin’s (1958) model (a claim, data, and a warrant), in relation to the six phases of HDR adapted from Barrows’s (1994) model of HDR—problem framing, hypothesis generation, inquiry strategy, data analysis and synthesis, diagnostic decision, and therapeutic decision — which are integrated in The Argumentation- Integrated HDR Model (see Figure 4, next page): 

(1) 문제 프레이밍. 

• 학생들은 식별된 환자 정보 또는 중요한 것으로 간주되는 단서의 초기 해석으로서 환자의 문제에 대한 초기 개념을 형성하며, 이는 이 단계에서 주장이 될 수 있다. 

• 이러한 주장을 뒷받침하기 위해, 그들은 관찰에서 얻은 초기 정보나 단서 또는 환자와의 처음 만남에서 언급된 환자의 발언을 사용한다. 

• 학생들은 확인된 정보나 단서가 환자 자신의 청구와 데이터의 관련성을 정당화하는 데 있어 영장으로서 중요한 것으로 간주되는 이유를 설명한다.

(1) Problem framing. 

• Students form an initial concept of a patient’s problem as an initial interpretation of identified patient information or cues considered important, which can be a claim in this phase. 

• To support the claim, they use initial information or cues taken from observations or the patient’s remarks mentioned in the initial encounter with the patient. 

• The students explain why the identified information or cues are regarded as important for the patient as warrants for justifying the relevance of their claims and data. 

(2) 가설 생성. 

• 학생들의 주장은 기본 메커니즘(예: 생리적 메커니즘)이나 환자의 문제의 원인이 될 수 있는 질병 실체 같은 가설이다. 

• 이러한 주장에 대한 데이터(증명)로서 학생들은 환자와 처음 만났을 때 나타나는 환자의 불만이나 증상을 설명한다. 

• 데이터가 왜 주장을 뒷받침하는 것으로 간주되는지를 보여주는 정당성을 제공하기 위해 학생들은 환자의 문제와 관련된 병리 생리학적 메커니즘을 사용하여 영장을 제공한다. 

학생들은 기초과학을 장기, 조직, 세포 또는 분자 수준에서 환자의 문제를 근본적으로 이해하도록 권장된다(Barrows, 1985).

(2) Hypothesis generation. 

• Students’ claims are hypotheses, such as basic mechanisms (e.g., physiological mechanisms) or disease entities that can be causes for the patient’s problem. 

• As data (evidence) for the claims, students describe a patient’s complaints or symptoms presented in their initial encounter with the patient. 

• To provide a justification that shows why the data are considered to support the claim, students provide warrants using pathophysiological mechanisms involved in the patient’s problem. 

Students are encouraged to relate basic sciences to a fundamental understanding of the patient’s problem at the organ, tissue, cellular or molecular level (Barrows, 1985). 

(3) 자료수집 전략. 

• 주장에는 가설을 검증하는 데 필요한 조치(수집, 신체검사 항목, 실험실 또는 진단 시험) 또는 추가 정보가 포함된다. 

• 이러한 주장을 뒷받침하기 위해 학생들은 고려된 가설에 의해 구성된 환자의 정보나 단서를 제공한다. 

• Warrant는 그들의 가설을 강화하거나 약화시키는 데 도움이 되는, 실험이 중계하는 것 또는 어떤 종류의 정보에 관한 정보를 접하는 기본적인 메커니즘을 포함한다.

(3) Inquiry strategy. 

• Students’ claims include what actions (questions, physical examination items, and laboratory or diagnostic tests) or further information can be necessary for validating their hypotheses. 

• To support the claims, students provide the patient’s information or cues organized by the hypotheses considered. 

• Warrants involve basic mechanisms underlying hypotheses entertained or information about what the tests relay or what kind of information the actions will produce that would be helpful in strengthening or weakening their hypotheses. 

(4)데이터 분석과 합성. 

• 주장은 고려하고 있는 환자 데이터 가설과의 관계에서 중요한지 여부이다; 즉, 청구는 조사 전략에서 얻은 환자의 데이터에 대한 해석이다.

• 데이터(증거), 질문에 대한 환자의 답변, 신체 검사 결과 또는 실험실 또는 진단 테스트 결과가 포함된다. 

• 청구와 데이터(증거)의 연관성을 확립하기 위해 학생들은 생리적 또는 생화학적 메커니즘과 같은 기본적인 메커니즘에 대한 지식(기관, 조직, 세포 또는 분자)을 이용하여 warrant를 구성한다.

(4) Data analysis and synthesis. 

• Students’ claims involve whether the patient’s data is significant in relation to the hypotheses considered; in other words, the claims are interpretations of the patient’s data obtained from the inquiry strategies. 

• As data (evidence), the patient’s answers to questions asked, the findings of the physical examinations, or the results of laboratory or diagnostic tests are included. 

• To establish the connections between the claims and data (evidence), students construct warrants, using the knowledge of basic mechanisms, such as physiological or biochemical mechanisms, at the appropriate level (organ, tissue, cellular, or molecular). 

(5) 진단 결정. 

• 학생들은 가설 중에서 환자의 문제에 책임이 있을 가능성이 가장 높은 것을 결정하여 주장한다. 

• 그들의 주장에 대한 데이터(증거)로서, 학생들은 분석/합성 과정에서 획득한 중요한 환자 데이터와 해석을 사용한다. 

• 주장과 증거를 연결하기 위해, 그들은 환자의 문제와 관련된 메커니즘을 설명하며, 관련된 사건, 프로세스 및 구조의 인과관계를 설명하거나 환자의 가장 가능성이 높은 질병에 대한 진단 기준을 제시한다.

(5) Diagnostic decision. 

• Students make claims about decisions on the hypotheses most likely to be responsible for the patient’s problem. 

• As data (evidence) of their claims, students use significant patient data and its interpretations acquired in the analysis/synthesis process. 

• To link the claims and evidence, they explain underlying responsible mechanisms involved in the patient’s problem, describing the cause-effect chain of events, processes, and structures involved or present diagnostic criteria for the most likely disease of the patient. 

(6)치료적 결정. 

• 학생들은 환자의 문제 치료나 관리 전략에 결정에 대해 주장한다. 

• 자신의 주장을 뒷받침하는 증거로서, [환자의 관련 증상, 징후 또는 임상 결과와 함께] 진단 결정을 사용한다. 

• Warrant로서, 그들은 치료적 개입에 관련된 생물학적 지식과 병리생리학적 메커니즘을 명확히 하거나, 증거 기반 의학과 관련하여 같은 질병을 진단 받은 환자에게 수술이나 방사선 같은 표준적인 의료 치료가 효과적인지 여부를 보여주는 연구 결과를 참조한다(디킨슨, 1998; Sackett, Rosenberg, Gray, Haynes, & Richardson, 1996.) 

이 단계에서 학생들은 기본적인 병리학적 메커니즘의 관점에서 치료적 결정을 하도록 장려되어야 한다(Barrows, 1985).

(6) Therapeutic decision. 

• Students make claims about decisions on treatment or management strategies of the patient’s problem. 

• As evidence to support their claims, they use their diagnostic decisions with the relevant patient’s symptoms, signs, or clinical findings. 

• As warrants, they articulate pathophysiological mechanisms relating biomedical knowledge to therapeutic interventions or refer to results of research showing whether or not standard medical treatments, such as surgery or radiation, are effective for patients who are diagnosed with the same disease in relation to evidence-based medicine (Dickinson, 1998; Sackett, Rosenberg, Gray, Haynes, & Richardson, 1996). 

In this phase, students should be encouraged to make therapeutic decisions in terms of basic pathophysiological mechanisms (Barrows, 1985).

 

협력적 논쟁

Collaborative Argumentation

 

PBL이 학생들에게 소규모 그룹 토론을 통해 문제를 해결하기 위해 협력할 것을 요구한다는 점에서(Barrows, 1985; Barrows & Tamblyn, 1980; Hmelo-Silver & Barrows, 2008), 이러한 맥락에서 논쟁은 문제 해결과 의사결정을 위한 협력 과정으로 간주된다(Baker, 2003). Means와 Voss(1996)는 학생들이 더 나은 추론을 만들고 문제해결 과정에 참여하도록 도울 수 있는 지식의 인식과 회수를 자극함으로써 학생들 사이의 상호작용 형태의 논쟁이 학생들의 추론과 학습에 중심적인 역할을 한다고 제안했다. 즉, 지지적인 대화형 환경에서 논쟁은 그룹 구성원들이 자신의 생각을 공식화하고 공유하고, 문제에 대한 여러 관점을 고려하고, 자신과 다른 사람들의 주장을 질문, 정당화, 평가하기 위한 수단으로 사용된다(Baker, 2003; Brown & Redmond, 2007; Golanics & Nussbaum, 2008).

Given that PBL requires students to work together to solve problems through small-group discussions (Barrows, 1985; Barrows & Tamblyn, 1980; Hmelo-Silver & Barrows, 2008), argumentation in this context is regarded as a collaborative process for problem solving and decision making (Baker, 2003). Means and Voss (1996) proposed that argumentation in the form of interactions between students plays a central role in students’ reasoning and learning by stimulating the recognition and retrieval of knowledge, which can help them generate better inferences and engage in the problemsolving process. In other words, argumentation in a supportive dialogical setting is used as a vehicle for group members to formulate and share their ideas, to consider multiple perspectives on an issue, and to question, justify, and evaluate their own and others’ arguments (Baker, 2003; Brown & Redmond, 2007; Golanics & Nussbaum, 2008). 

HDR 프로세스 중에 소규모 그룹의 개별 학생들은 argumentation-integrated HDR 모델을 적용하여 청구, 데이터 및 영장을 포함한 유효한 주장을 스스로 생성할 수 있다. 또한 그룹 구성원의 주장에서 누락된 특정 요소를 제공하거나 질문을 통해 타인이 건전한 주장을 구성하는 데 도움을 줌으로써 협력적 논쟁 구성에 기여한다. 

During HDR processes, individual students in a small group can generate valid arguments, including a claim, data, and a warrant, by themselves, applying the argumentation-integrated HDR model, as well as contribute to collaborative argument construction by providing certain components that are missing in their group members’ arguments or assisting others in constructing sound arguments through questioning. 

예를 들어, "EKG[전심전도]가 환자에게 필요할 것 같다"와 같은 조사 전략 단계에서 그룹 내 한 학생이 자료와 영장 없이 청구만 했을 때, 다른 학생들이 데이터(예: "심근경색 가설을 테스트해야 한다") 또는 청구에 대한 영장(예: "EKG의 ST 세그먼트 상승 또는 우울증은 일반적으로 심근경색을 나타낸다.)을 추가하거나, 또는 "왜 검사가 필요하다고 생각하는가?"와 같은 질문을 할 수 있다.

For example, when one student in a group only offered a claim without data and warrants during the inquiry strategy phase, such as “I think an EKG [electrocardiogram] would be necessary for the patient,” other students could add data (e.g., “We need to test the myocardial infarction hypothesis”) or warrants (e.g., “ST segment elevation or depression on EKG is typically indicative of myocardial infarction”) for supporting the claim, or ask a question, such as “Why do you think the test is necessary?” 

더욱이, 논쟁 통합 HDR 모델에 따르면, 협력적인 논쟁은 학생들이 무엇을 모르거나 어떤 추가적인 정보나 지식이 필요한지 인식하도록 자극할 것이다. 예를 들어, 위에서 언급한 상황에서 그룹 내 어떤 학생도 왜 테스트(EKG)가 환자를 위해 수행되어야 하는지에 대한 warrant을 제공할 수 없거나 테스트에 대한 자신의 지식이나 정보에 대해 확신을 가질 수 없다면, 그들은 탐색해야 할 그룹 학습 문제를 스스로 결정할 것이다.

Moreover, collaborative argumentation, according to the argumentation-integrated HDR model, will stimulate students to be aware of what they do not know or what additional information or knowledge is needed. For example, if in the situation mentioned above no students in the group could provide a warrant about why the test (an EKG) should be performed for the patient or feel certainty about his or her knowledge or information about the test, they would then determine their own group learning issues that need to be explored.

 

통합형 HDR 모델의 지침적 권장사항

Instructional Recommendations of the Argumentation-integrated HDR Model

 

우리가 만든 논거 통합 HDR 모델은 학생들이 PBL에서 HDR 프로세스 동안 건전한 논쟁을 생성하는데 도움을 줄 수 있는 교육 및 학습 전략의 필요성을 추가적으로 제시할 수 있다. 다음 절에서는 이전 연구를 바탕으로 다양한 유형의 비계(예: 강사와 도구에 의해 제공되는 지원)를 포함하여 학생들의 주장을 촉진하기 위한 4가지 교육 전략을 권고하고 PBL에서 의대생의 HDR 프로세스에 각 전략을 어떻게 적용할 수 있는지 논의한다.

The argumentation-integrated HDR model that we constructed can further suggest the need for teaching and learning strategies to assist students in generating sound arguments during HDR processes in PBL. The following section will recommend four instructional strategies for promoting students’ argumentation, including different types of scaffolding (e.g., supports provided by tutors and tools) based on previous studies and discuss how each strategy can be applied to the HDR processes of medical students in PBL.

 

타당한 논쟁의 구조설정에 관한 연구

An Aid for Understanding the Structure of Sound Arguments

 

학생들이 건전한 논쟁을 구성할 수 있도록 논쟁의 주요 요소와 다른 요소와의 관계를 이해하는 것은 필수적이다. 논쟁 구조의 발달되지 않은 정신적 모델을 가진 일부 학생들은 청구 지원 관계를 인식하지 못하고 누락되거나 혼란스러운 요소들로 논쟁을 일으킬 수 있다(Cerbin, 1988; Sampson & Clark, 2008; Zeidler, 1997). 

It is essential for students to understand the primary components of an argument and their relationships with the other components so that they can construct sound arguments. Some students who have an undeveloped mental model of an argument structure may fail to recognize the claim support relationship and produce arguments with missing or confused elements (Cerbin, 1988; Sampson & Clark, 2008; Zeidler, 1997). 

논거 구조에 대한 학생들의 이해를 지원하기 위한 검증된 전략 중 하나는 "업무에 대한 일반적인 학생 어려움에 기초"하도록 설계된 딱딱하거나 고정된 비계 역할을 하는 그래픽 논쟁 도구의 사용이다. 논쟁의 그래픽적 표현 전략은 학생들이 논쟁의 구조를 시각화할 뿐만 아니라 사고나 추론의 핵심 요소들을 더 명확하게 하는데 도움이 되며, 이것은 더 엄격한 논쟁 구조를 이끌 수 있다.

One of the validated strategies for supporting students’ understanding of argument structures is the use of graphical argumentation tools, which serve as hard (Saye & Brush, 2002) or fixed (Azevedo, Cromley, & Seibert, 2004) scaffolds that are designed “based on typical student difficulties with a task” (Saye & Brush, 2002, p. 81). The strategy of graphically representing arguments helps students not only visualize the structure of arguments but also make the key elements of thinking or reasoning more explicit, which can guide a more rigorous argument construction (Buckingham Shum, MacLean, Bellotti, & Hammond, 1997; Chin & Osborne, 2010; Jonassen, 2011; Toth, Suthers, & Lesgold, 2002). 

진과 오스본의 (2010) 연구는 학생들이 툴민(1958년)의 논증 모델에 기초한 논증 도표의 종이 기반 방식을 사용하는 것이 학생들이 시각적, 언어적으로 생각을 정리하고, 그들 자신의 논증의 성격을 이해하고, 그들의 논증의 장점과 단점을 파악하는 데 도움이 된다고 제안했다. 서더스와 헌드하우젠(2003)의 연구에 따르면 대학생들은 주어진 과학 문제의 원인을 탐구하는 동안 자신의 가설, 자료, 그리고 가설과 자료 사이의 관계를 나타내기 위해 컴퓨터 기반 도구인 세 가지 중 하나를 사용했고, 그 후 그들의 조사 결과에 대한 에세이를 쓰도록 요구받았다. 이 연구는 다이어그램 사용자가 매트릭스와 텍스트 사용자보다 에세이에서 가설과 데이터 사이에 더 일관된 관계를 형성한다는 것을 발견했다.

Chin and Osborne’s (2010) study suggested that students’ use of a paper-based mode of an argument diagram based on Toulmin’s (1958) model of argumentation assisted the students in organizing their thinking visually and linguistically, comprehending the nature of their own arguments, and identifying the strengths and weaknesses of their arguments. According to Suthers and Hundhausen’s (2003) study, college students used one of three computer-based tools—a diagram, matrix, and text form—to represent their hypotheses, data, and relations between the hypotheses and data, while exploring causes of given science problems, and then were asked to write an essay about the results of their inquiry. The study found that the diagram users constructed more consistent relations between hypotheses and data in their essays than the matrix and text users did. 

논쟁 다이어그램은 PBL에서 HDR 과정 동안 의대생들의 논쟁의 질을 촉진하는 잠재적인 해결책을 제공한다. 예를 들어, 학생들은 HDR 단계와 관련된 논쟁 구조를 배우고 종이 기반 또는 컴퓨터 기반 주장 다이어그램을 사용하여 개별적으로 또는 소규모 그룹으로 논쟁을 생성하는 연습을 하도록 권장되어야 한다. 학생들의 노력 외에도, 교사들이 HDR 과정에 대한 논쟁의 구조를 이해하는 것을 돕기 위해 PBL 튜터 교육 프로그램이나 워크숍이 필요할 것이며, 이 프로그램은 HDR 과정 동안 학생들의 주장을 뒷받침하는 기술을 개발할 수 있다. 그림 5(다음 페이지)는 논거 통합 HDR 모델에서 채택된 HDR의 각 단계에 대한 인수에 포함할 3가지 필수 구성요소(청구, 데이터 및 영장)를 학생 및 강사가 식별하는 데 사용할 논거 다이어그램의 예를 보여주고 있다. 

Argument diagrams offer a potential solution in promoting the quality of medical students’ argumentation during HDR processes in PBL. For example, students should be encouraged to learn the structure of argumentation in relation to HDR phases and practice generating arguments individually or in small groups, using a paper-based or computer- based argument diagrams. In addition to the students’ efforts, a PBL tutor training program or workshop would be needed to help tutors understand the structure of an argument for the HDR process and exercise argumentation using argument diagrams, which can develop their skills to support students’ argumentation during HDR processes. Figure 5 (next page) shows an example of an argument diagram to be used for students and tutors to identify each of the three essential components (a claim, data, and a warrant) to be included in an argument for each phase of HDR, that was adapted from the argumentation-integrated HDR model.

 

질문을 통한 적시적 안내

Just-in-Time Guidance Through Questioning

 

질문은 학생들의 추론을 촉진할 수 있는 "가장 근본적인 인지 구성요소 중 하나"(Jonassen, 2011, 페이지 285)로 간주된다(Graesser, Bagget, & Williams, 1996). PBL과 같은 문제해결 학습 환경에서 교사들은 지식이나 설명을 제공하기 보다는 질문을 함으로써 자극의 역할을 하고 문제해결 과정에 학생들을 참여시켜야 한다(Hmelo-Silver & Barrows, 2008). 그러한 교사들의 질문은 [학생의 학습진행이나 과제성과에 대한 교사들의 지속적인 모니터링에 기초한 적시성 지원을 통해] 학생들의 논쟁 기술의 발전을 비계scaffold할 수 있다. (Andriessen, 2006; Jonassen, 2011). 

Questioning is regarded as “one of the most fundamental cognitive components” (Jonassen, 2011, p. 285) that can promote students’ reasoning (Graesser, Bagget, & Williams, 1996). In problem-solving learning environments such as PBL, teachers should serve as stimuli and engage students in problem solving processes by asking questions rather than providing knowledge or explanations (Hmelo-Silver & Barrows, 2008). Such teachers’ questioning can scaffold the development of students’ argumentation skills through just-in-time supports based on teachers’ ongoing monitoring of their students’ learning progress or task performance (Andriessen, 2006; Jonassen, 2011). 

• 예를 들어, McNeill과 Pimentel의 (2010) 연구에서, 주어진 과학 문제에 대한 토론 중에 교사가 종종 개방형 질문(학생들에게 그들의 생각을 표현하고 그들의 추론을 설명하도록 요청함)을 사용하는 학생들은 과학적 논쟁에 관여할 가능성이 더 높았고, 자료(증명)와 그들의 클리닝을 정당화하기 위한 영장을 제공했다. 

• 또한, Hmelo-Silver와 Barrows(2008)는 PBL 세션 동안 학생들이 병리학적 메커니즘에 대한 지식을 활용하여 환자의 문제에 대한 인과적 설명을 구축하는 데 도움이 되는 PBL의 심층적인 추론과 설명을 필요로 하는 PBL의 촉진자의 질문을 제안했다.

• For example, in McNeill and Pimentel’s (2010) study, students whose teacher frequently used open-ended questions (asking students to express their ideas and explain their reasoning) during discussions about the given science problem were more likely to engage in scientific argumentation, providing data (evidence) and warrants to justify their claims. 

• Additionally, Hmelo-Silver and Barrows (2008) suggested that PBL facilitators’ questions that required medical students’ deep reasoning and explanations, such as causal antecedent and consequence questions, during PBL sessions helped students build causal explanations of a patient’s problem, employing knowledge of pathophysiological mechanisms. 

의대생들이 PBL에서 HDR 과정에 참여할 때, 교사들은 학생들이 환자의 문제의 원인에 대한 그들의 생각을 설명하기 위해 증거와 영장을 제공할 수 있도록 의도적으로 그들의 주장에 주의를 기울이고 적절한 질문을 함으로써 학생들의 주장을 비계화scaffold해야 한다(Barrows, 1985; Hmelo-Silver & Barrows, 2).008). HDR의 각 단계 중 학생들의 주장을 촉진하기 위해 강사가 사용할 수 있는 가능한 질문은 표 1에 제시되어 있다. 

When medical students engage in HDR processes in PBL, tutors should scaffold the students’ argumentation by deliberately paying attention to their arguments and asking just-in-time questions so that the students can provide evidence and warrants to explain their ideas about the causes of a patient’s problem (Barrows, 1985; Hmelo-Silver & Barrows, 2008). Possible questions tutors can use for promoting students’ argumentation during each phase of HDR are presented in Table 1.

 

구조지식 및 추론에 대한 협력

Supporting Elaboration on Structural Knowledge and Reasoning

 

학생들이 그들의 구조적 지식을 상세히 설명하도록 하는 것은 학생들의 과학적 논쟁을 촉진하기 위한 효과적인 교육 전략으로 사용될 수 있다. 과학적 논쟁은 개념들 사이의 관계를 이해하고 설명하는 것을 포함한다(Duschl & Osborn, 2002). 이것은 "도메인 내의 개념들이 어떻게 상호 관련되는지에 대한 지식"으로 정의되는 구조적 지식과 관련이 있다. 

Engaging students in elaborating on their structural knowledge can be used as an effective instructional strategy for promoting students’ scientific argumentation. Scientific argumentation involves understanding and explaining relationships between concepts (Duschl & Osborne, 2002), which is related to structural knowledge defined as “the knowledge of how concepts within a domain are interrelated” (Jonassen, Beissner, & Yacci, 1993, p. 4). 

개념 매핑(개념의 구조화 및 정리, 연계 명제화 과정)은 학습자가 자신의 구조적 지식을 활성화하고 표현하는 데 도움이 되는 도구가 될 수 있다. 문제 해결에서 개념 매핑 접근방식은 학생들이 조사 중인 문제에 대한 근본적인 설명을 제공하면서 개념 관계의 동적 네트워크를 두드러지게 만들 수 있다(Gonzalez, Palencia, Umana, Galindo & Villafrade, 2008; Rendas 등, 2006).

Concept mapping —a process of structuring and organizing concepts and making a propositional statement to link them— can be a tool for assisting learners in activating and representing their structural knowledge (Edmondson, 1994; Jonassen et al., 1993; Novak & Gowin, 1984; Rendas et al., 2006; Watson, 1989). In problem solving, the concept mapping approach can enable students to make salient the dynamic network of conceptual relationships, providing underlying explanations for a problem being investigated (Gonzalez, Palencia, Umana, Galindo, & Villafrade, 2008; Rendas et al., 2006). 

슈의 연구(2004년)에 따르면, 간호 강좌에서 PBL 토론 중에 컨셉 맵핑을 사용한 실험 그룹과, 컨셉 맵핑을 사용하지 않은 제어 그룹은 최종 테스트에서 임상 사례에 관한 컨셉 맵을 그려달라는 요청을 받았다. 연구 결과, 실험 그룹은 통제 그룹보다 개념 지도에서 더 높은 점수를 얻었으며, 이는 개념 매핑이 학생들이 환자 데이터를 조직하고, 간호 과정에 제시된 개념을 임상 사례에 적용하고, 문제에 대한 해결책을 도출하는 데 용이하게 한다고 나타냈다. 렌다스 외 (2006) 또한 PBL 병리학 강좌에서 의대생들의 개념 매핑 사용이 환자의 문제와 관련된 관련 병리 생리학적 개념에 대한 학생들의 이해를 촉진시키고, 그 문제를 해결하기 위한 가설을 만들고 정보를 모으는 데 도움을 주었다.

According to Hsu’s (2004) research, an experimental group, who used concept mapping during PBL discussions in a nursing course, and a control group, who did not use concept mapping, were asked to draw a concept map about a clinical case on their final test. Th is study revealed that the experimental group had higher scores for their concept maps than the control group, which indicated that concept mapping facilitated the students in organizing patient data, applying concepts presented in nursing courses to a clinical case, and generating solutions to problems. Rendas et al. (2006) also found that medical students’ use of concept mapping in a PBL pathophysiology course promoted the students’ understandings of the relevant pathophysiological concepts involved in a patient’s problem, and assisted them in generating hypotheses and gathering information for solving the problem. 

따라서 PBL에서 개념 매핑은 기초과학의 정보를 구조화하고 체계화하고 환자의 임상발표와 연관시켜 의대생들의 임상추리를 돕는 인지적 도구가 될 수 있으며, 이는 환자의 문제에 대한 병리학적 이해를 향상시킬 수 있다(Ad대, Wilson, & Carrington, 2012; Azer, 2005; Dee, Haugen, & Kreiter, 2014; Guerrero, 2001; Rendas et al., 2006). 다음은 환자 문제의 메커니즘의 도표로 개념 지도를 작성하는 것이 HDR 과정 중 학생들의 일관성 있는 논거 구축을 지원하기 위해 고정된 비계(Saye & Brush, 2002; Azevedo et al., 2004)로 사용될 수 있음을 보여준다.

Thus, in PBL, concept mapping can be a cognitive tool to assist medical students with clinical reasoning by helping them structure and organize information and relate concepts in the basic sciences to a patient’s clinical presentations, which can enhance a pathophysiological understanding of a patient’s problem (Addae, Wilson, & Carrington, 2012; Azer, 2005; Dee, Haugen, & Kreiter, 2014; Guerrero, 2001; Rendas et al., 2006). The following shows that creating a concept map as a diagram of the mechanisms of a patient’s problem can be used as fixed scaffolding (Saye & Brush, 2002; Azevedo et al., 2004) to support students’ coherent argument building during HDR processes: 

(1) 가설 생성. 개념 매핑은 학생들이 병리학적 메커니즘의 관점에서 데이터(증명)와 청구권(가설)을 명확히 할 수 있도록 할 수 있다.

(1) Hypothesis generation. Concept mapping can facilitate students to articulate data (evidence) and warrants for claims (hypotheses) in terms of pathophysiological mechanisms. 

(2) 자료수집 전략. 학생들은 자신의 가설을 검증하기 위한 추가 임상 조사에 대한 제안을 토론하는 동시에, 그들의 연구 전략에 대한 자신의 생각을 정당화하기 위해 개념 지도에서 도출된 가설과 병리 생리학적 메커니즘을 재검토할 수 있다.

(2) Inquiry strategy. Students can discuss suggestions for further clinical investigations to validate their hypotheses while revisiting the hypotheses and pathophysiological mechanisms elicited in the concept map to justify their ideas about inquiry strategies. 

(3) 데이터 분석 및 통합. 학생들은 질문 전략에서 얻은 환자 데이터가 향응하는 가설 및 병리학적 메커니즘과 어떻게 관련되는지 결정하기 위한 주장을 생성하기 위해 개념 지도에 포함된 가설과 병리학적 메커니즘을 사용할 수 있다. 그들은 또한 이전 개념 지도에 중요한 환자 데이터와 상세한 병리 생리학적 메커니즘을 추가하여 개념 지도에 상세히 기술할 수 있다.

(3) Data analysis and synthesis. Students can use the hypotheses and pathophysiological mechanisms included in the concept map to generate arguments for determining how the patient data obtained from inquiry strategies relate to the hypotheses and pathophysiological mechanisms entertained. They can also elaborate on the concept map, adding the significant patient data and detailed pathophysiological mechanisms to the previous concept map. 

(4) 진단 및 치료 결정. 최종 가설을 중심으로 한 정교한 개념 지도는 학생들이 환자 문제에 대한 진단 및 치료 개입에 대한 주장을 구성하도록 유도할 수 있으며, 이는 환자 문제에 대한 종합적인 기계론적 도표 구축을 촉진할 수 있다.

(4) Diagnostic and therapeutic decisions. The elaborated concept map that is focused around the final hypothesis can guide students in constructing arguments about diagnosis and therapeutic interventions for the patient’s problem, which can promote building a comprehensive mechanistic diagram of the patient’s problem. 

환자 사례에 대한 기계론적 시퀀스의 시각적 표현을 통해 학생들의 과학적 논쟁을 향상시키기 위해서는, 강사들이 PBL에서 HDR 프로세스 동안 학생들에게 자신의 개념 매핑에 대해 질문하거나 피드백을 제공함으로써 적시에 지원을 사용할 필요가 있을 것이다(Azer, 2005; Torre, Durning, 2013). 

In order to enhance students’ scientific argumentation through a visual representation of mechanistic sequences for a patient’s case, it would be necessary for tutors to employ timely supports by asking the students questions about or providing feedback on their concept mapping during HDR processes in PBL (Azer, 2005; Torre, Durning, & Daley, 2013).

 

HDR 과정에서의 학생논쟁 품질 평가

Assessing the Quality of Students’ Argumentation in the HDR Process

 

HDR 과정 중 학생들의 논쟁의 질을 평가하는 것은 그들의 주장을 진단하고 그들의 주장을 촉진하기 위한 효과적인 지침을 제공하는 데 필수적이다(Jonassen, 2011). 툴민(1958년)의 논법 모델은 다양한 분야의 논법의 질을 분석하고 평가하는 일반적인 틀로 이용되어 왔다. 예를 들어, 조와 조나센(2002)은 경제학 강좌에서 문제해결 세션 동안 구성된 학생들의 주장을 평가했고, 진과 오스본(2010)은 과학 수업에서 유사한 평가를 수행했다. 둘 다 툴민(1958년)의 논거 모델을 기반으로 한 스크럼을 사용했다.

Assessing the quality of students’ argumentation during HDR processes is essential for diagnosing their argumentation and providing effective guidance for promoting their argumentation (Jonassen, 2011). Toulmin’s (1958) argumentation model has been used as a generic framework for analyzing and assessing the quality of argumentation in diverse disciplines. For example, Cho and Jonassen (2002) assessed students’ arguments constructed during problem-solving sessions in an economics course, and Chin and Osborne (2010) performed a similar assessment in a science class; both used rubrics based on Toulmin’s (1958) argumentation model. 

앞서 제안된 argumentation-integrated HDR 모델은 HDR 과정 동안 구성된 의대생들의 주장을 평가하는 데 효과적인 도구가 될 수 있다. 모델에 제시된 HDR의 각 단계에 따른 논쟁 구조는 각 추론 단계에서 생성된 학생들의 각 주장에 어떤 인수 요소(청구, 데이터 또는 영장)가 포함되었는지 결정하는 데 사용될 것이다. 

Meanwhile, the argumentation-integrated HDR model previously proposed can be an effective tool for assessing medical students’ arguments constructed during HDR processes. The structure of argumentation according to each phase of HDR represented in the model will be used for determining which components of an argument (a claim, data, or a warrant) were included in each of the students’ arguments generated during each reasoning phase. 

예를 들어, 가설 생성 단계에서 "환자가 혈류분해와 호흡곤란을 호소하기 때문에 폐암에 걸릴 수 있다"와 같은 주장을 만든다면, 그 주장은 가설 생성 단계의 argument structure 측면에서는 청구(환자. . 폐암)와 데이터(그. . 호흡곤란)의 두 가지 요소로 해부될 것이다.  

For example, if a student produced an argument during the hypothesis generation phase such as, “The patient may have lung cancer, because he complains of hemoptysis and dyspnea,” the argument would be dissected into two components — a claim (The patient . . . lung cancer) and data (because he . . . dyspnea)— in terms of the argument structure for the hypothesis generation phase. 

그런 다음, 학생들의 논쟁에서 세 가지 주요 요소의 조합이 발생하는지 확인한다. 1 청구, 2 데이터와 관련된 청구, 3 데이터 및 영장과 결합된 청구와 같은 청구는 학생들의 논거의 품질을 확인하는 데 도움이 될 수 있다. 세 가지 요소를 모두 포함하는 논쟁의 질은 주장만 포함하는 논쟁의 질보다 더 높은 것으로 간주된다. 

Then, identifying what combinations of the three primary components of an argument occur in the students’ arguments, such as a claim, a claim coupled with data, and a claim coupled with data and a warrant, can be helpful for ascertaining the quality of the students’ arguments; the quality of an argument including all of the three components is regarded as higher than the quality of an argument that only includes a claim. 

이 평가는 학생들이 HDR의 각 단계에 대해 일관성 있는 접근법을 취하는지 여부뿐만 아니라 학생들의 논쟁의 장단점을 감지할 수 있게 해 줄 수 있으며, 이는 학생들에게 효과적인 피드백을 제공하는 데 도움이 된다. 또한, 개념적 프레임워크는 HDR 과정 동안 학생들의 자기반성과 자기평가에 있어 그들의 논쟁의 질을 향상시키기 위한 노력으로 안내할 수 있다. 그러므로 argumentation-integrated HDR 모델을 사용하여 HDR 과정 중 학생들의 논쟁의 질을 평가하는 것은 학생들의 주장을 촉진하는 데 중심적인 역할을 할 것이다.

This assessment can allow for detecting the strengths and weaknesses of the students’ argumentation as well as seeing if the students take coherent approaches to each phase of HDR, which helps to provide effective feedback for the students. Furthermore, the conceptual framework can guide students in self-reflection and self-assessment on their own argumentation during the HDR process in an effort to enhance the quality of their argumentation. Thus, assessing the quality of students’ argumentation during HDR processes through the use of the argumentation-integrated HDR model will play a central role in promoting students’ argumentation.

 

시사 및 결론

Implications and Conclusion

 

건전한 주장을 구성하고 합리적 사고를 강화하는 것은 증거와 영장(Lu, Chiu, & Law, 2011; Von Aufschannaiter et al., 2008)과 같은 자신의 주장에 대한 정당성을 제공하는 능력에 달려 있다. 이러한 논쟁 기술은 학생들이 PBL에서 이성적인 토론을 수행하는데 필수적이며, 이것은 질적인 추론과 문제 해결로 이어질 수 있다. 그러나 의학 교육 환경에서 학생들은 PBL(예: Ju et al., 2016) 동안 의미 있는 논쟁과 임상적 추론 과정을 통해 어려움을 겪는 것처럼 보였다. 이것은 HDR과 같은 임상적 추론 과정에서 문맥화된 학생들의 주장을 개발하고 검토하는 방법에 대한 명확한 지침이 필요하다는 것을 시사하였다. 본 연구에서는 툴민(1958년) 모델에 기초한 논거의 3가지 필수요소(청구, 자료, 영장)를 포함한 논쟁의 구조를 바로우스(1994년)의 임상 추론 모델에서 채택된 HDR의 각 단계에 통합하는 개념적 프레임워크를 제안했다.

Constructing sound arguments and enhancing rational thought depends on the ability to provide justifications for one’s claims, such as evidence and warrants (Lu, Chiu, & Law, 2011; von Aufschnaiter et al., 2008). Such argumentation skills are essential for students to carry out reasoned discussions in PBL, which can lead to quality reasoning and problem solving. However, in a medical education context, students seemed to have challenges with meaningful argumentation and clinical reasoning processes during PBL (e.g., Ju et al., 2016). This has suggested the need for explicit guidance on how to develop and examine students’ argumentation contextualized in clinical reasoning processes, such as HDR. In this study, we proposed a conceptual framework integrating the structure of argumentation, including the three essential elements of an argument (a claim, data, and a warrant) based on Toulmin’s (1958) model, into each phase of HDR adapted from Barrows’s (1994) model of clinical reasoning. 

프레임워크로 설명한 argumentation-integrated HDR 모델은 의대생들이 HDR 프로세스의 논쟁 구조를 식별하고 PBL의 HDR 프로세스 동안 의대생들의 주장을 분석하고 평가하는 수단으로 사용될 수 있다. 또한, 논거 구조 이해, 질문, 구조 지식의 상세화, 논거 평가 등 PBL 중 HDR 프로세스에 관한 학생들의 주장을 촉진하기 위한 모델에 기초한 교육 권고안을 논의하였다. 특정 비계 예제와 함께 권장되는 이러한 전략은 PBL 이전에 교직원 전문 개발 및/또는 학생 오리엔테이션에서 구현될 수 있으며 PBL 중에 적용할 수 있다. 

The argumentation-integrated HDR model articulated in the framework can be used as a means to help medical students identify the structure of argumentation for HDR processes and to analyze and assess medical students’ argumentation during HDR processes in PBL. In addition, we discussed instructional recommendations based on the model for promoting students’ argumentation concerning HDR processes during PBL, such as understanding argument structures, questioning, elaborating on structural knowledge, and assessing argumentation. These recommended strategies with specific examples of scaffolding can be implemented in faculty professional development and/or students’ orientation prior to PBL and applied during PBL. 

예를 들어, 논쟁 통합 HDR 모델에 대한 지침을 포함하여 PBL 이전에 PBL 강사와 학생들에게 제공되는 교육 세션은 PBL 동안 학생들을 논쟁에 참여시키고 HDR을 향상시키기 위한 지침을 제공할 수 있다. 또한 모델로부터 개발된 질문 프롬프트를 강사에게 제공하면 PBL 동안 HDR의 각 단계에 따라 학생들에게 질문을 하는 데 도움이 될 수 있다. 추천된 전략이 학생들의 논쟁의 질과 그들의 HDR 능력에 미치는 영향을 조사하기 위한 향후 연구가 필요하다.

For example, a training session offered to PBL tutors and students prior to PBL, including instruction on the argumentation- integrated HDR model, can provide guidelines for engaging students in argumentation and enhancing their HDR during PBL. Moreover, providing tutors with question prompts developed from the model can assist tutors in asking students questions according to each phase of HDR during PBL. Future research is needed to investigate the effects of the recommended strategies on the quality of students’ argumentation and their HDR abilities.

비록 우리의 개념적 프레임워크가 의학 교육 상황에 초점을 맞추었지만, 그것은 주요 추론 전략의 하나로 HDR을 사용하는 다른 학문에 적용될 수 있다. HDR 접근방식은 화학 및 생물학과 같은 과학 교육에 사용되었다(Lawson, 2000; Patel et al., 2005). 예를 들어 생물학에서 PBL에 대한 논쟁 구조는 생물학적 문제 상황에 따라 본 논문에서 제안된 논쟁 통합 HDR 모델을 채택하고 수정함으로써 개발될 수 있다.

Although our conceptual framework focused on a medical education context, it can be applicable to different disciplines using HDR as one of the primary reasoning strategies. The HDR approach has been used in science education, such as chemistry and biology (Lawson, 2000; Patel et al., 2005). For example, the structure of argumentation for PBL in biology may be developed through adapting and modifying the argumentation- integrated HDR model proposed in this paper in accordance with the biological problem context. 

또한, 개념적 프레임워크는 의학적 교육 분야를 넘어서는 분야별 추론 또는 문제 해결 모델과 논쟁 구조를 결합하는 프레임워크 또는 모델을 구축하는 데 모범적일 수 있다. 

• 예를 들어, 법교육에서의 PBL은 "문제 발견, 문제 해결 접근법의 예비 고려, 질의 전략, 발행 식별, 연구, 법률 분석 및 해결책, 상담이나 사례 관리"와 같은 법적 문제 해결 과정을 포함한다(Kurtz, Wylie, & Gold, 1990, 페이지 804). 각 프로세스의 성격과 과제를 파악함으로써, 툴민의(1958년) 주장 모델을 법적 문제해결 프로세스에 통합하는 개념적 프레임워크나 모델을 개발할 수 있다. 

• 마찬가지로, 공학 교육에서 학생들은 엔지니어가 고객과 사용자의 요구를 충족시키기 위한 효과적인 해결책을 고안하기 위해 적용하는 설계 사고를 개발하도록 권장된다(Dym, Agogino, Eris, Frey, & Leifer, 2005). 설계 사고 과정에는 " 강조, 정의, 이상, 프로토타입 및 테스트"를 포함한 몇 가지 단계가 포함된다(d.school, 2013). 논쟁 모델과 설계 사고 과정을 결합한 프레임워크는 학생들이 설계 과정 동안 의미 있는 토론에 참여하도록 유도할 수 있으며, 따라서 더 높은 품질의 문제 해결을 제공할 수 있다.

Moreover, the conceptual framework can be exemplary for building a framework or model combining an argumentation construct with a discipline-specific reasoning or problem- solving model beyond the medical education field. 

• For example, PBL in legal education includes the following legal problem-solving processes: “problem finding, preliminary consideration of approaches to the problem, inquiry strategy, issue identification, research, legal analysis and solutions, and counselling or case management” (Kurtz, Wylie, & Gold, 1990, p. 804). Through identification of the nature and task of each process, a conceptual framework or model that integrates Toulmin’s (1958) argumentation model into legal problemsolving processes can be developed. 

• Likewise, in engineering education, students are encouraged to develop design thinking that engineers apply to devise effective solutions for meeting the needs of clients and users (Dym, Agogino, Eris, Frey, & Leifer, 2005). The design thinking process involves several phases, including “emphasize, define, ideate, prototype, and test” (d.school, 2013). A framework combining an argumentation model with design thinking processes may guide students in engaging in meaningful discussions during the process of design and thereby yield higher quality problem solving.  

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Abstract

One of the important goals of problem-based learning (PBL) in medical education is to enhance medical students’ clinical reasoning—hypothetico-deductive reasoning (HDR) in particular—through small group discussions. However, few studies have focused on explicit strategies for promoting students’ HDR during group discussions in PBL. This paper proposes a novel conceptual framework that integrates Toulmin’s argumentation model (1958) into Barrows’s HDR process (1994). This framework explains the structure of argumentation (a claim, data, and a warrant) contextualized in each phase of HDR during PBL. This paper suggests four instructional strategies—understanding argument structures, questioning, elaborating on structural knowledge, and assessing argumentation—for promoting medical students’ argumentation in relation to HDR processes. Further implications of the proposed framework for other disciplines, such as science, legal, and engineering education, are also discussed.

Recommended Citation

Ju, H. , & Choi, I. (2018). The Role of Argumentation in Hypothetico-Deductive Reasoning During Problem-Based Learning in Medical Education: A Conceptual Framework. Interdisciplinary Journal of Problem-Based Learning, 12(1).

Available at: https://doi.org/10.7771/1541-5015.1638