산수문제 해결 과정에서의 동공 반응과 수행력: 시행별 정답률과 평균 정답률의 상호작용에 대한 다층모형 분석

초록

본 연구의 목적은 반복적으로 측정된 동공 반응을 다층모형으로 분석하여, 인지부하를 넘어 수행력 지표로서 동공 반응의 가능성을 탐색하는 데 있다. 이를 위해 산수 문제 해결 과정에서 측정된 동공 시계열 데이터를 활용하여 동공 반응의 면적 값을 AUC(Area Under the Curve)로 산출하였다. 개인 내 수준 변인으로는 과제 복잡성 조건과 시행별 정답률을, 개인 간 수준 변인으로는 전체 시행별 정답률의 평균인 평균 정답률을 설정하였다. 연구 대상은 45명이며, 각 개인당 72회의 시행에서 총 3,240개의 데이터를 분석에 활용하였다. 다층모형 분석 결과, 과제 복잡성 조건과 시행별 정답률의 기울기를 허용한 모형을 최종 모형으로 채택하였다. 또한 과제 복잡성 조건과 평균 정답률이 증가할수록 동공 AUC는 유의하게 증가하였으며, 개인 내 시행별 정답률이 높을수록 동공 AUC는 감소하는 경향이 나타났다. 특히 시행별 정답률과 평균 정답률 간의 상호작용 효과가 유의하게 나타나, 시행별 정답률이 동공 반응에 미치는 영향이 개인의 수행 수준에 따라 다르게 나타남을 확인하였다. 이러한 결과는 동공 반응이 단순한 인지부하 지표를 넘어, 개인의 수행 수준과 의사결정 과정의 차이를 반영하는 생리지표로 활용될 수 있는 가능성을 시사한다. 본 연구는 동공 반응을 활용하여 학습자의 수행 상태를 정교하게 파악할 수 있는 가능성을 제시하며, 향후 비대면 교육 환경에서 교수자와 학습자 간 상호작용을 보완하는 생리 기반 피드백 지표 개발에 기초 자료를 제공한다.

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