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연구과제 상세정보

유추과정의 이중채널 분석과 창의성과의 탐색: 신경과학적 접근
Dual channel analysis of analogical and the exploration of its relationship with creativity: Aneuro-scientific approach
  • 연구자가 한국연구재단 연구지원시스템에 직접 입력한 정보입니다.
사업명 공동연구지원사업 [지원년도 신청 요강 보기 지원년도 신청요강 한글파일 지원년도 신청요강 PDF파일 ]
연구과제번호 2013S1A5A2A03045081
선정년도 2013 년
연구기간 3 년 (2013년 09월 01일 ~ 2016년 08월 31일)
연구책임자 박병기
연구수행기관 전북대학교
과제진행현황 종료
과제신청시 연구개요
  • 연구목표

  • 이 연구는 기존의 신경과학적 연구에서 접근하지 못했던 방식의 설계와 실행으로 유추과정을 분석하는 것을 일차적 목적으로 삼는다. 설계는 글과 그림 양식을 모두 포함하는 유추과정의 이중채널을 도입하고자 한다. 실행은 기능자기공명영상 (이하, fMRI)과 뇌파 (이하, EEG)를 모두 적용하여 유추과정의 실시간적 메커니즘을 파악하고자 한다. 제반의 심리학 영역에서 유추과정은 창의성의 매우 중요한 측면으로 이해되어 왔다. 이 연구는 신경과학적 연구를 통하여 유추과정과 창의성의 관계가 지지되는지 살피는 것을 이차적 목적으로 삼는다. 유추와 창의성의 신경학적 상관관계의 이해는 고차원적 인지기능과 응용, 특히 의약, 교육, 그리고 통신 분야를 이해하는 데 큰 시사점을 제공할 것이다(Gentner & Holyoak, 1997; Volle et al., 2010).
  • 기대효과
  • ○ 유추와 창의성의 신경학적 상관관계의 이해는 고차원적 인지기능과 응용, 특히 의약, 교육, 그리고 통신 분야를 이해하는 데 커다란 암시를 줄 것이다.
    ○ 유추와 창의성에 관한 신경학적 연구들을 검토함으로써 국내 인지과학계에 새로운 연구 주제와 쟁점들을 제공할 수 있다.
    ○ 유추와 창의성에 관한 신경학적 연구를 통해 기존의 인지과학, 교육학, 교육심리학, 심리학적 주제들에 대한 새로운 견해를 제시할 수 있다.
    ○ ‘신경과학에 기반 한 유추와 창의성’이 가지는 인지과학적 쟁점들에 대한 새로운 해법을 제시할 수 있다.
    ○ 유추와 창의성의 행동 메커니즘에 대한 입체적 연구를 진행하는데 유용한 가이드 라인을 제시 할 수 있다.
    ○ 지금까지는 유추적 추론과 학습등에서 석박사 과정 학생들을 배출했으나 창의성 관련 신경학적인 접근의 저변의 확대로 석박사 과정학생들이 연구원으로 도와 수업을 연계해서 가르칠 수 있다.
    ○ 연구 수행을 통해서 교육심리학, 교육학 전공학생들은 fMRI/PET, EEG와 같은 뇌영상을 배울 수 있는 계기가 될 것이며 뇌과학을 전공하는 학생들은 교육심리등에 대한 인지적모형들을 배우는 계기가 될 것 이다.
    ○ 이 연구에 합류하는 연구보조원은 교육심리학, 교육학, 뇌과학을 전공하는 석.박사과정 학생들로 이루어졌는데, 이들은 연구에서 다루는 주제를 박사논문으로 발전시킬 수 있다.
    ○ 동시에 연구자들과 함께 이 연구과정에서 자연스럽게 나타나는 세부 주제에 대한 공동 연구를 수행해서 이에 대한 학술 논문을 출판할 수 있다.
    ○ 더욱이 이러한 초학제적이고 통합적인 협동 연구를 함께 한 경험은 학문 후속세대인 이들이 나중에 젊은 연구자로 성장했을 때 다른 분야와 더 효율적인 소통과 협동을 이루게 할 수 있는 밑거름을 제공한다.
  • 연구요약
  • ○ 이 연구는 유추과정의 부호화(encoding), 맵핑(mapping) 그리고 응답(response)에서 글과 그림의 이중채널 양식에서 뇌 활성화 차가 있는지 밝힌다.

    ○ 유추과정의 부호화, 맵핑, 그리고 응답의 각 단계별로 뇌 활성화 차가 있음. 특히, 부호화와 맵핑 간 차를 주목함.

    ○ 이 연구에서는 유추과정에서 부호화, 맵핑, 그리고 응답의 각 단계에서 뇌의 활성화 차가 있는지 fMRI와 EEG를 이용하여 분석한다.

    ○ 이 연구에서는 교차영역(cross domain) 과 내부영역(within domain)에서 유추과정과 창의성의 관련성을 탐구한다.
    ○ 이 연구에서는 영역거리(domain distance)에 따라 문제발견과 문제해결의 뇌 활성화 부위가 달라지는지 탐색한다.

결과보고시 연구요약문
  • 국문
  • 이 연구에서 가장 중요한 것은 fMRI 실험을 효과적으로 수행할 수 있게 해주는 유추-창의성 자극의 구성이다. 이중채널 fMRI 설계를 보다 정교하게 수행하기 위하여 제 1차 년도에 다루었던 글-그림-유추-창의성 실험자극을 제 2차 년도에 다섯 차례 이상의 수정과정을 거쳐 세밀하게 다듬었다. 실험자극은 기본적으로 base(A:B)와 target(C:D)으로 구성되었다. 실제 구성은 글-그림, 동종-이종, T-F(true-false)의 세 가지 조합에 근거하였다. 글과 그림의 실험자극은 각각 TT 4개, TF 4개, FT 4개, FF 4개, 총 16 개를 포함하고 있다.
    실제 수행된 연구결과로서의 연구요약은 국내 학술지에 이미 게재된 두 개 논문에 대해서만 내용을 간략히 기술하겠다.
    첫째는 2015년 9월 30일에 한국교육심리학회가 발간하는 [교육심리연구] 29권 3호에 개재된 <영재학생과 일반학생의 창의성 비교: 메타분석>의 연구요약이다. 본 연구의 목적은 메타분석을 사용하여 영재학생과 일반학생의 창의성 차이를 살펴보는 것이었다. 창의성 차이는 주효과로서 평균효과크기, 그리고 상호작용효과로서 조절변수에 따른 평균효과크기의 차이를 포함하였다. 분석대상 논문은 2001년부터 2015년까지의 학위논문 38편, 학술지 논문 33편, 총 71편이었다. 자료의 분석은 CMA(Comprehensive Meta Analysis, V3)를 활용하였다. 총 71편의 논문으로부터 105개의 표본수준 효과크기와 1,234개의 변수수준 효과크기가 추출되었다. 효과크기의 분석모형으로서 고정모형과 무선모형 중 본 연구에서는 무선모형을 선택하였다. 영재성의 영역이나 수준에서 매우 다양한 영재학생들을 동질적인 집단으로 판단하기는 무리가 있다고 판단하였기 때문이다. 분석의 수준은 표본수준과 변수수준을 혼합하였다. 연구결과, 전체 평균효과크기는 표본수준에서 .772로서 중간 이상의 크기를 나타냈다. 지역, 교육기관, 영재영역, 측정도구 등은 조절효과가 있었으나, 출판년도, 논문종류, 성별, 학교급 등에서는 조절효과가 없었다. 창의성의 하위변인인 창의성 능력과 성향에서 평균효과크기는 차이가 있었다. 창의적 능력은 큰 효과크기를 나타냈으며, 출판년도, 논문종류, 지역과 성별을 제외하고 조절효과를 보여주었다. 창의적 성향은 창의적 능력보다는 대체적으로 낮은 효과크기들을 산출하였고, 출판년도, 지역, 학교급, 교육기관, 영재영역에서 조절효과를 보였다. 연구결과의 함의를 논의한 후 영재교육에 대한 시사점을 제안하였다.
    둘째는 2016년 12월 31에 한국감성과학회가 발간하는 [감성과학] 19권 4호에 게재된 <다층자료의 매개효과 분석: 통계방법, 분석절차 및 사례>의 연구요약이다. 본 연구의 목적은 다층자료 매개효과의 분석 방법을 제안하는 것이다. 연구내용은 다층자료 매개효과의 통계방법 탐색, 분석절차 제안, 그리고 분석의 실례 제시 등 세 가지다. 첫째, MLM(multilevel modeling)과 MSEM(multilevel structural equation modeling)중에서 어떤 방법이 다층자료의 매개효과 분석에 유용한지 탐색하였다. MSEM은 MLM의 약점을 극복한 것으로서 유용한 다층 매개효과 분석방법이었다. 둘째, 다층자료 매개효과의 분석절차를 연구모형설정, 전제조건 검토, 모형검증, 계수검증의 4단계로 전개하였다. 셋째, 매개효과 분석의 실례에 사용된 자료는 2,695명의 초중등 학생과 88명의 학급교사로 구성되었다. 분석 실례로 2층→2층→1층과 1층→1층→2층 두 가지를 제시하였다. 2층→2층→1층과 1층→1층→2층 모형은 완전매개모형이 지지되었지만, 2층→2층→1층 모형의 매개효과 계수만 95% 신뢰구간에서 유의하였다. 분석 실례에 사용된 Mplus 프로그램은 부록에 제시하였다. 연구결과를 기초로 본 연구의 의의와 제한점, 그리고 후속연구의 방향이 논의되었다.
  • 영문
  • The most important task for this study was to construct the analogy-creativity experimental stimuli which help the researcher to perform fMRI experiment effective. The word-figure dual-route fMRI experimental design can only be supported through the elaboratively constructed stimuli. The number of the stimuli were 16 each for the word or figure.
    As the research summary, only two articles already published are mentioned here. The first article was published in 2015 by the KEPA whose journal is Korean Journal of Educational Psychology, and the second was published in 2016 by the KSES whose journal is Science of Emotion & Sensibility. I would describe the abstracts of these two articles in order.
    The purpose of the first study of KEPA was to examine the differences between gifted and non-gifted students on creativity using a meta-analysis. Differences were examined in terms of overall mean effect size and by moderators. This study searched researches from 2001 to 2015 including 33 journal articles and 38 theses, 71 researches in total. CMA(Comprehensive Meta Analysis, V3) was used to analysis the included studies. Analysis was done by sample-based or variable-based. The number of sample- based effect sizes was 105 and that of variable-based was 1,234. Random effects model was chosen as analysis model on account of the heterogeneity of the diverse gifted students. The results showed that the overall mean effect size was .772, above moderate effect. Thereinto, moderator effects of district, gifted educational institute, domain of giftedness, and measurement tool were significant, whereas publication year, publication type, gender, and school level were not. As the sub-variables of creativity, creative ability and disposition displayed different mean effect sizes. Effect size was large in creative ability and moderator effects of school level, measurement tool, gifted educational institute, and domain of giftedness were significant. Effect size of creative disposition was broadly lower than creative ability. Moderator effects of publication year, district, school level, gifted educational institute, and domain of giftedness were significant. This study suggested implications for gifted education after discussing research results in detail.
    The purpose of the second study of KSES was to propose a proper method for the multilevel mediation analysis, for which the hierarchical method should be utilized, then MLM(multilevel modeling) approach as a hierarchical method has been popularly utilized until MSEM(multilevel structural equation modeling) approach was not proposed. This purpose was covered by three research questions about statistical methods, analytic procedure, and real example. First, MSEM statistical method was preferred to MLM method for its estimation accuracy and analytic flexibility. Second, the four-step procedures of model building, assumption examination, model comparison, and coefficient testing were proposed for the multilevel mediation analysis. Third, the real data of 2695 students of elementary and secondary schools and 89 teachers were analyzed in the multilevel directions of 2→2→1 and 1→1→2. Out of these directions of 2→2→1, and 1→1→2 model, only the coefficient of 2→2→1 model was significant at the 95% CI. Mplus programs used for the real example are attached on the Appendix. Based on the results, significance and limitations of this study, were discussed in detail.
연구결과보고서
  • 초록
  • 1. 당초 연구의 내용

    이 연구의 당초 연차별 연구내용은 다음과 같다. 1차 년도 연구는 유추과정과 창의성에 대한 선행연구 고찰과 fMRI 실험준비, 2차 년도 연구는 유추과정과 창의성에 대한 fMRI 실험과 자료분석, 그리고 3차 년도 연구는 유추과정과 창의성 fMRI 실험으로부터 이론, 연구, 및 실천을 위한 가능성 탐색을 연구내용으로 삼는다.

    2. 연차별 실제 연구의 내용

    이 연구에서 실제로 수행한 결과를 연차별로 간략하게 기술한다.
    제 1차 년도 연구의 주된 내용은 유추과정의 선행연구 고찰과 fMRI 실험준비 등 두 가지였다. 유추과정의 선행연구 고찰은 유추과정의 양식, 단계, 창의성과의 관계 등 세 가지를 다루었다. 실험준비는 fMRI 실험설계와 유추과제 설계를 포함하였다.
    제 2차 년도 연구는 유추과정과 창의성에 대한 실제 fMRI 실험과 자료분석에 초점을 두었다. 조금 더 구체적으로 진술하면, 글과 그림 양식을 모두 포함하는 이중채널 fMRI 설계를 도입하여 유추과정과 창의성을 분석하는 것이 제 2차 년도 연구의 주된 내용이었다. 이중채널 fMRI 설계를 보다 정교하게 수행하기 위하여 제 1차 년도에 다루었던 글-그림-유추-창의성 실험자극을 다섯 차례 이상의 수정과정을 거쳐 세밀하게 다듬었다.
    제 3차 년도 연구의 당초 연구목표였던 “유추과정과 창의성 fMRI 실험으로부터 이론, 연구, 및 실천을 위한 가능성 탐색”을 실현하기 위하여, 그리고 제 2차 년도에 해외 학술지에 투고한 논문의 실패를 발전적으로 승화하기 위하여 세 가지 연구를 수행하였다. 첫째 연구는 영재와 일반아를 메타분석적으로 비교함으로써 창의성의 본질적 특성을 찾는 것이었고, 둘째 연구는 개인내에서 작용하는 신경과학적 역동성을 입체적으로 파악할 수 있는 연구방법으로서 다층자료의 매개효과분석의 가능성을 탐색하였다. 셋째 연구는 상형문자로서 글과 그림의 두 가지 속성을 모두 갖고 있는 한자에 대한 fMRI 실험이었다.
  • 연구결과 및 활용방안
  • 제 3차 년도의 연구결과로서, 두 개의 연구가 국내 학술지에 이미 게재되었다. 첫째 연구의 제목은 <영재학생과 일반학생의 창의성 비교: 메타분석>으로서 2015년 9월 30일에 한국교육심리학회가 발간하는 [교육심리연구] 29권 3호, 543-567에 게재되었다. 둘째 연구의 제목은 <다층자료의 매개효과 분석: 통계방법, 분석절차 및 사례>로서 2016년 12월 31에 한국감성과학회가 발간하는 [감성과학] 19권 4호, 95-110에 게재되었다.
    이 연구의 결과는 학문적으로, 교육적으로 활용될 여지가 많다.
    첫째, 학문적인 면에서, 이 연구의 결과는 한국의 심리학과 신경과학, 그리고 융합연구가 가능한 다른 많은 학문들의 발전을 위한 방향을 제시할 수 있다는 점에서 큰 가치가 있다. 이 연구의 중요한 주제인 창의성을 매개로 하여, 이 연구의 결과는 뇌과학 및 신경과학과 관련된 문제와 함께 인문학 주제들을 탐구함으로써, 다양한 전공 연구자들의 참여 범위를 확대하게 해줄 수 있다. 결과적으로 이 연구는 기존의 인문학 연구를 더욱 풍성하게 만들고 과학과 인문학 사이의 거리를 좁히는데 기여할 수도 있을 것이다.
    둘쩨, 교육적인 면에서, 이 연구의 내용과 결과는 유추와 창의성을 통합적인 관점에서 바라보게 함으로, 향후 창의성교육이나, 유추를 통한 교육의 질 향상에 기여할 수 있다. 더욱이, 창의성과 유추과정의 통합적 이해가 신경과학을 매개로 이루어졌다는 점에서 이 연구는 진정한 뇌기반교육의 가능성을 부각시키는 데 기여할 것이다. 이 연구의 결과는 단순한 신념에 근거한 교육적 주장이나 실천에 머무는 것이 아니라, 미래교육이 인간행동의 가장 기본적인 신경과학에 근거하여 이루어질 수 있다는 가능성과 적합성을 검토하게 하는 자극제가 될 수 있다.
  • 색인어
  • 유추, 창의성, fMRI, 메타분석, 다층분석, 글-그림 이중채널
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