교육연구 - 실험연구(실험설계, 가설의 설정과 검증, 메타분석과 델파이 방법 )

	교육연구 14	실험연구

 

1. 실험연구의 의미

: 실험연구란 ①변인들간의 관계를 밝혀내기 위해, ② 통제된 상황에서 ③ 독립변인들을 인위적으로 조작하여 ④ 그것이 종속 변인에 어떤 영향을 미치는지를 관찰하여, 분석하는 방법이다.

 

2. 실험연구의 특징

1) 변인의 인위적 조작 : 실험연구는 독립변인과 종속변인 사이에 어떤 관계가 있는 지를 알아보기 위해 독립변인을 인위적으로 조작한다. 예를 들어, 토의법이 인성교육에 가장 좋은 방법이라는 가설을 세웠을 경우 강의법으로 교육을 받던 집단에게 토의법을 실시하는 것과 같은 경우이다.

2) 변인들의 통제 : 독립변인이 종속변인에 영향을 미치는지 여부를 파악하려면, 독립변인 이외의 다른 변인이 영향을 미치는 것을 막아야 하는데, 이를 변인통제라고 한다.

 

3. 가외적 변인의 통제

(1) 가외적 변인통제의 의미

1) 가외적 변인이란 독립변인 이외에 종속변수에 영향을 줄 수 있는 요인들을 의미한다.

2) 실험연구에 있어 오차를 일으킬 수 있는 이러한 오차요인을 통제하는 것이 변인통제이다.

 

(2) 변인통제의 방법

1) 무선화: 실험연구의 대상이 되는 표본들이 동질적일수록 오차가 적어지므로 피험자들을 무선으로 배치해야 오차를 줄일 수 있다.

2) 변인을 동일하게 유지 : 교수방법이 성적에 미치는 영향을 연구하고자 하는 실험연구에서 지능이라는 가외변인이 성적에 영향을 미칠 것 같은 경우에는 지능이 같거나 비슷한 피험자들만 표집하여 지능이라는 변인을 제거할 수도 있다.

 

4. 실험연구의 타당도

(1) 내적 타당도

1) 내적 타당도란 독립변인이 순수하게 종속변인에 영향을 미친 정도를 의미하는 것이다.

2) 따라서 내적 타당도는 독립변인 이외에 종속변인에 영향을 미칠 수 있는 변인들을 얼마나 잘 통제했느냐 여부에 달려 있다.

 

(2) 외적 타당도

1) 외적 타당도란 실험의 결과를 다른 사태에 일반화시킬 수 있는 정도를 나타내 주는 것이다.

2) 실험의 결과를 많은 다른 상황, 다른 대상, 다른 시기에 적용할 수 있으면 외적 타당도가 높다.

 

5. 실험연구의 타당도를 저해하는 요인

(1) 내적 타당도를 저해하는 요인

1) 역사: 사전검사와 사후검사 사이에 있었던 여러 가지 특수한 사건을 말한다.

2) 성숙: 시간의 흐름에 따라 나타나는 피험자의 내적 변화가 피험자의 반응에 영향을 줄 수 있다.

3) 검사: 사전검사의 경험이 사후검사에 영향을 줄 수 있다.

4) 도구사용: 측정도구의 변화, 관찰자나 채점자의 변화 등으로 측정치가 변화하는 경우이다.

5) 통계적 회귀: 피험자를 뽑을 때 극단적으로 점수가 높거나 반대로 점수가 극히 낮은 사람들을 선발하여 실험하게 되면, 실험처치의 효과가 없더라도 피험자들이 다음 검사에서 전집의 평균에 좀 더 가까운 점수를 받는 경향이 있는데 이를 통계적 회귀라고 한다.

6) 피험자의 선정: 실험집단과 통제집단을 선정할 때 두 집단간의 동질성 여부가 영향을 준다.

7) 피험자들의 중도탈락: 피험자들이 실험과정에서 중도에 탈락하게 되면 실험결과에 영향을 미치게 된다.

 

(2) 외적 타당도를 저해하는 요인

1) 검사실시와 실험처치간의 상호작용: 사전검사의 실시로 인하여 실험처치에 대한 피험자의 관심이 증가되거나 혹은 감소됨으로써 실험결과에 영향을 미치는 것을 말한다.

2) 피험자의 선정과 실험처치간의 상호작용 효과: 피험자의 유형에 따라 실험처치의 영향을 서로 다르게 받게 되는 현상을 말한다.

3) 실험상황에 대한 반동효과: 이것은 실험상황과 실제생활 사이의 이질성 때문에 실험의 결과를 일반화하기 어렵게 되는 것을 말한다.

4) 중다처치에 의한 간섭의 효과: 한 피험자가 여러 가지 실험처치를 받는 경우, 이전의 처치에 의한 경험이 이후의 처치를 받을 때까지 계속 남아 있게 됨으로써 일어나는 영향을 말한다.

 

6. 실험연구의 장․단점

(1) 장점

1) 변인들간의 인과관계의 방향을 명백히 알아 볼 수 있다.

2) 연구하고자 하는 변인들을 마음대로 조작할 수 있다.

3) 같은 실험을 여러 조건하에서 반복실시하여 그 결과를 평균해 봄으로써 보다 정확한 결과를 얻을 수 있다.

 

(2) 단점

1) 실험실과 실제 세계가 다르므로 실험결과를 일반화하는데 위험이 따른다.

2) 피험자의 표본이 대표성을 가지지 않을 경우 실험결과를 전집에 일반화하는 것이 어려워진다.

3) 실험연구는 인위적 조작, 즉 실험처치가 가능한 변인의 경우에만 사용될 수 있다.

 

	교육연구 15	실험설계

 

1. 실험설계의 유형

(1) 실험설계구분의 의미

1) 실험설계방법은 실험집단과 통제집단을 무선으로 뽑느냐 아니냐에 따라 진실험설계와 준실험설계로 나뉜다.

2) 즉, 구성원을 무선으로 뽑아 실험집단과 통제집단을 동질적으로 구성하는 것이 진실험설계이며, 집단은 임의적으로 선정해서 이질적으로 구성하는 것이 준실험설계다.

 

(2) 진실험설계

1) 진실험설계는 연구의 타당성을 위협하는 요인들을 제거하기 위해 각 집단의 조건을 같게 하고 집단원들을 무선으로 표집하여 배치하는 방법이다.

2) 이는 실험변인 외의 다른 변인들을 통제할 수 있기 때문에 타당성이 높다.

 

(3) 준실험설계

1) 이 방법은 피험자들을 무선적으로 표본하여 배치하기 어려운 경우 사용되는 설계방법으로, 학교현장에서 주로 이용된다.

2) 피험자들을 무선적으로 배치하지 않는다는 점과 가외변인의 통제가 잘 이루어지지 않는다는 점에서 진실험설계보다 타당성이 낮다.

 

2. 용어의 이해

(1) 실험집단

1) 실험집단이란 독립변인의 조작, 즉 실험처치를 하여 그에 따른 반응의 변화를 관찰하고자 하는 연구의 대상이 되는 집단이다.

2) 컴퓨터 보조수업이 학력상승에 미치는 영향에 대한 연구에서 컴퓨터보조수업을 받게 되는 집단이 실험집단이다.

 

(2) 통제집단

1) 실험집단과 같은 조건하에 두지만 실험처치는 하지 않는 집단이다.

2) 실험집단과의 비교하기 위해 뽑은 집단이다.

 

(3) 실험처치

1) 독립변인을 조작하는 것을 의미한다.

2) 컴퓨터보조수업이 학력상승에 미치는 영향을 조사하는 실험연구에서 실험집단에게 컴퓨터보조수업을 실시하는 것이 바로 실험처치이다.

 

3. 진실험설계방법

(1) 전후검사 통제집단 설계

R	O1	X	O2
R	O1		O2

 

1) 설계의 절차

① 무선으로 피험자를 표집하고, 이들을 실험집단과 통제집단에 무선으로 배치한다.

② 그런 다음, 이들 두 집단에 사전검사를 실시한다.

③ 일정한 기간이 경과한 후 실험집단에만 실험처치를 한다.

④ 실험처치를 한 후, 실험집단과 통제집단에 각각 사후검사를 한다.

⑤ 두 집단의 사전-사후 검사의 차이를 비교하여 분석한다.

2) 특징 : 실험의 내적 타당도를 위협하는 요인들을 대부분 통제할 수 있어 내적 타당도가 높다.

 

 

(2) 사후검사 통제집단 설계

R	X	O
R		O

1) 이 방법은 전후검사 통제집단 설계와 기본형태는 같지만 사전검사는 하지 않고 사후검사만 실시하는 방법이다.

2) 실험집단과 통제집단의 사후검사치의 차이로써 실험처치의 효과를 알아보려는 방법이다.

 

(3) 솔로몬 4개 집단 설계

R	O1	X	O2
R	O1		O2
R		X	O2
R			O2

 

1) 의미

① 사전검사가 결과에 미치는 영향을 제거하여 전후검사 통제집단 설계의 주요 결함을 보완하기 위해 솔로몬이 고안한 설계유형이다.

② 전후검사 통제집단 설계방식에 사전검사를 하지 않는 실험집단과 통제집단을 추가하여 4개 집단을 대상으로 연구를 하는 방법이다.

2) 절차

① 먼저 피험자를 무선으로 표집한 다음, 네 개의 집단에 무선으로 배치한다.

② 첫째 집단에는 사전검사를 실시하고 실험처치를 한 다음 사후검사를 실시한다.

③ 둘째 집단에는 사전검사를 실시하고 실험처치를 하지 않고 사후검사를 실시한다.

④ 셋째 집단에는 사전검사를 실시하지 않고 실험처치를 한 다음 사후검사를 실시한다.

⑤ 넷째 집단에는 사전검사와 실험처치를 하지 않고 사후검사만 실시한다.

 

3. 준실험설계방법

(1) 단일집단 사후검사 설계

X

O

 

1) 어느 한 집단의 피험자에게 실험처치를 가하고, 그 실험처치가 미친 영향을 사후 측정하는 방법이다.

2) 단 하나의 집단에 어떤 처치를 하고 한 번만 관찰해서 효과를 알아보려는 것으로 조건의 통제가 제대로 이루어지지 않아 타당도가 낮다.

 

(2) 단일집단 전후검사 설계

O1

X

O2

 

1) 연구대상으로 한 집단을 선정해 놓고, 실험처치를 하기 전에 사전검사를 실시하여 종속변인을 관찰한다.

2) 그 다음 실험처치를 한 후 사후검사를 실시하여, 두 검사결과의 차이를 살펴보는 방법이다.

 

(3) 이질집단 사후검사 설계

X	O
	O

 

1) 2개의 집단을 실험대상으로 하되 하나의 집단에만 실험처치를 가하고, 다른 집단은 그대로 두었다가, 이들 두 집단에 똑같은 사후검사를 실시한 후 그 검사결과를 서로 비교하는 방법이다.

2) 여기서 유의할 것은 두 개의 피험자 집단을 무선으로 나누지 않고 이미 존재하는 두 개의 집단을 대상으로 한다는 점이다.

(4) 이질통제집단 전후검사 설계

O1	X	O2
O1		O2

 

1) 절차

① 자연적으로 형성되어 있는 두 개의 집단을 실험집단과 통제집단으로 선정한다.

② 두 집단에 사전검사를 실시한 후, 실험집단에만 실험처치를 한다.

③ 두 집단에 사후검사를 실시하여 사전검사와의 차이를 비교한다.

2) 특징

① 실험집단과 통제집단이 있지만 두 집단이 실험을 위하여 무선으로 표본된 것은 아니다.

② 대개는 학교나 학급과 같이 기존의 집단을 자연상태 그대로 유지한 채, 실험집단과 통제집단으로 잡아서 연구하는 것으로, 현장교육연구에 많이 사용된다.

 

	교육연구 16	가설의 설정과 검증

 

1. 가설의 의미

1) 가설이란 실험연구에 있어서 변인들간의 관계에 대해 잠정적으로 내리는 결론이다.

2) 그러므로 가설은 두 개 혹은 그 이상의 변인들 간의 관계로 진술되어야 한다.

 

2. 가설의 종류

1) 영가설

① 실험연구는 독립변인이 종속변인에 영향을 미친다는 전제하에서 출발한다.

② 그러나 검사치들 사이에 아무런 차이도 나타나지 않거나, 연구되는 변인들간에는 아무런 관계도 나타나지 않을 것이라고 진술하는 것이 영가설이다.

③ 연구를 시작할 때는 이러한 가정이 틀리기를 마음속에서 바라고 있으므로, 영가설은 기각될 것을 기대하고 수립되는 가설이다. 즉 실험결과 틀리기를 바라고 마음속에 수립하는 것이 영가설이다.

2) 대립가설(통제가설)

① 영가설에 상대적으로 대립시켜 설정하는 것으로, 연구자가 연구를 통해 입증되기를 기대하는 예상이나, 주장하는 내용이 바로 대립가설이다.

② 즉, 연구를 시작할 때 연구자가 내리고 있는 잠정적인 결론이 바로 대립가설이다.

 

TR point	영가설과 대립가설의 예-
능력이 낮은 학생이 어느 반에 편성되느냐에 따라 열등감의 정도가 다를 것이라는 가설 하에 연구를 실시할 경우 1. 영가설 : “우수반에 편성된 능력이 낮은 학생들과 무선 배치된 학급에 편성된 능력이 낮은 학생들에게서 측정한 열등감에 아무런 차이가 없을 것이다.” 2. 대립가설 : “우수반에 편성된 능력이 낮은 학생들에게서 측정된 열등감은 무선 배치한 학급에 편성된 능력이 낮은 학생에게서 측정된 열등감보다 의의있게 높게 나타날 것이다.”

 

3. 가설 검증에서의 오류

(1) 제1종 오류 혹은 α

1) 영가설이 진(眞)인데도 이를 위(僞)로 보고 기각하여 생기는 오류이다.

2) 즉, 연구결과 변인들간의 관계가 입증되지 않았는데도 관계가 있는 것으로 파악하는 것이다.

3) 유의도 수준 또는 유의도치라고도 하며, 일반적으로 0.05(5%) 혹은 0.01(1%)로 설정한다.

 

(2) 제2종 오류 혹은 β

1) 영가설이 기각되었는데도 이를 수용하여 생기는 오류이다.

2) 다시 말해서 통계치 사이에 차이가 발생했는데도 영가설을 기각하지 않고 수용하여 차이가 없다고 판단하는 경우이다.

TR point	영가설의 수인과 기각
1. 영가설의 수인(수용) 1) 영가설을 수인한다는 것은 영가설이 옳다고 받아들인다는 것을 의미하므로 검사치들 사이에 차이가 없다고 결론을 내리는 것이다. 2) 즉, 실험처치가 아무런 영향을 주지 못했다는 것을 의미한다. 2. 영가설의 기각 1) 영가설을 기각한다는 것을 영가설이 위(僞), 즉 틀렸다는 것이므로 검차치에 차이가 있다는 것을 의미한다. 2) 즉, 실험처치가 종속변수에 영향을 미쳤다는 것을 나타낸다.

 

4. 영가설의 검증

(1) 영가설의 검증방법

1) 영가설은 집단간 또는 연구의 전후간 검사치의 차이가 없다는 가설이므로, 이를 검증하기 위해서는 검사치의 차이를 가지고 판단한다.

2) 이는 유의도 수준을 얼마로 설정하느냐에 따라 달라진다.

 

(2) 유의도 수준에 따른 영가설 검증

1) 유의도 수준이 0.05일 경우

① 영가설의 기각: 두 평균치의 평균치의 차이가 중심이 0이고 좌우대칭인 정상분포곡선에서 좌우로 0.025범위를 벗어나게 되면 영가설은 기각된다.(아래 그림의 B와 C부분)

② 영가설의 수용: 두 평균치의 차이가 좌우 0.025범위 내에 들면 영가설이 수용된다.(그림의 A 부분)

2) 유의도 수준이 0.01일 경우

① 영가설의 기각: 두 평균치의 차이가 정상분포곡선에서 좌우로 0.005의 범위를 벗어나게 되면 영가설을 기각된다.

② 영가설의 수용: 두 평균치의 차이가 좌우로 0.005이내에 들면 영가설이 수용된다.

 

 

 

	교육연구 17	메타분석과 델파이 방법

 

1. 메타분석

(1) 메타분석의 의미

1) 메타분석이란 이미 이루어져 있는 많은 수의 개별연구들을 분석하여 통합하고자 하는 의도로 이루어지는 방법이다.

2) 예를 들어 교수방법이 학업성취에 미치는 영향에 대한 개별연구들이 각자의 독특한 방법과 기준으로 시행되었을 경우 이러한 연구결과들을 분석하여 통합하고자 하는 것이 메타분석이다.

 

(2) 메타분석의 특징

1) 메타분석은 수많은 연구들의 결과들을 함축성있게 통합하여 의미를 추출하기 위해 계량적․통계적 방법을 사용한다.

2) 메타분석은 단편적인 결과들로부터 보편적이고 일반적인 결론을 도촐해 내려는 데에 목적이 있다.

 

(3) 메타분석을 요하는 상황

1) 단일주제의 연구에 두 개의 상반된 결론이나 논쟁이 야기되어, 보다 신뢰롭고 타당한 대결론을 내려야 할 필요가 있을 때

2) 현장에서 원자료를 수집할 만한 시간적 여유가 없을 때

3) 각종 학술 정보의 범람 속에서 체계적으로 압축된 지식 또는 정보들을 필요로 할 때

 

2. 델파이 방법

(1) 델파이 방법의 의미

1) 델파이는 고대 그리스 신화 중 아폴로 신이 미래를 통찰하고 신탁을 하였다는 신전인 델파이(Delphi)를 따라 명명된 것이다.

2) 이는 전문가 집단의 의견과 판단을 추출하고 종합하여 합의점을 찾아내는 방법이다.

 

(2) 델파이 방법의 특징

1) 델파이 방법이란 일반적으로 면밀하게 계획된 익명의 반복적 질문지 조사를 실시하여,

2) 조사 참가자들이 직접 한 곳에 모여 논쟁을 하지 않고도 집단성원의 합의를 유도해 내고자 하는 조사방법이다.

 

(3) 델파이 방법의 용도

: 이는 해결하고자 하는 문제에 대한 전문가 집단의 아이디어를 신속하고도 효율적으로 수집하기 위한 방법으로, 교육에 있어서의 미래예측, 교육과정 계획, 예산의 우선 순위 결정, 교육정책 수립 등에 이용되고 있다.

 

(4) 델파이 방법의 실행

1) 델파이 방법은 일반적으로 동일 대상자에게 3-4회를 계속하여 익명이 보장되는 질문지를 보내 실시하는데, 각 질문지는 전문가(개별응답자)로부터 나온 정보와 함께 배부된다.

2) 각각의 연속적인 질문은 전회의 질문결과와 함께 주어지므로, 질문의 횟수가 거듭될수록 예측이 서로 접근하게 되어 결론을 도출해 낸다.