1. 연구의 필요성

최근 복잡한 보건의료 환경에 간호대학생들이 잘 적응하고 실무에서 필요한 역량을 습득하기 위한 전략으로 효과적인 교수학습방법을 탐색하여 교육과정에 적용하고자 하는 노력이 지속되고 있다. 이 중 문제중심학습(Problem Based Learning [PBL])과 고충실도 시뮬레이션실습(High Fidelity Simulation Training [HFS])의 두 가지 교수학습방법은 학습자의 비판적 사고를 자극하면서 적극적으로 학습에 개입하도록 하는 공통점을 가지고 있다[1]. 이는 PBL이 문제해결을 위해 타인과 협동하여 최상의 해결책을 찾는 과정을 통해 학습자 스스로 지식을 체계화하고 학습과정을 터득하는 자기주도적 학습방법이기 때문이다[2]. 또한 HFS도 현실감 있게 임상을 모방해놓은 환경에서 상호작용이 가능한 비디오나 마네킨 같은 장치와 롤플레이 같은 기술을 통해 기술의 수행, 의사결정, 비판적 사고를 하도록 디자인된 활동이기 때문이다[3]. 이들 교수학습방법은 간호학 교육과정에 독립적으로 활용되다가 최근에는 두 가지 방법을 연계하는 PBL과 HFS 연계 교육(Simulation integrated with problem based learning [S-PBL])이 활용되고 있다[4].

PBL과 HFS의 연계는 학습활동의 개발과 평가에 활용되고 있는 ‘Miller's pyramid’ 개념 틀에서, “알고있음” 과 “방법을 안다” 수준에 해당되는 PBL과 “방법을 보여줌” 수준에 해당하는 HFS를 통합한 것으로 인지와 행동을 통합하는 전체론적 학습을 제공하는 학습전략이다. 이를 통해 학습자들은 지식, 기술 및 태도를 동시에 습득하고 전문가적 정확성을 경험하게 된다[4]. 또한 PBL이 임상환경을 반영하지 못하는 점, HFS에서 학습자들이 익숙하지 않는 환경과 관련된 지식을 충분히 갖추지 못하여 불안해하고 스트레스를 호소하는 점, 국내 교육여건상 개별 학생이 직접 HFS 교육에 참여하는 시간이 제한적이라는 점 등을 보완하기 위해 두 가지 학습방법을 통합하려는 시도가 이루어지고 있다[4, 5, 6, 7, 8]. 실증적인 연구에서도 두 가지 학습방법의 장점을 통합한 S-PBL은 PBL만 시행했을 때보다 간호대학생의 임상수행능력을 향상시키고[5], 강의식 교육보다 간호대학생의 지식, 임상수행에 대한 자신감, 교육에 대한 만족도 및 태도 등을 향상시키는 것으로 보고되었다[6, 7].

4학년 간호대학생을 대상으로 간호역량에 영향을 미치는 시뮬레이션 학습요인에 관한 구조모형 연구에서 시뮬레이션 설계특성은 학습자의 간호역량을 강화시켜주는 매개역할을 하였다[9]. 특히 졸업 직전의 4학년 학생에게 고도로 복합적인 임상환경을 대비하기 위해 매우 필요한 역량으로 판단되는 임상판단력의 경우 시뮬레이션 설계특성의 직접 매개역할이 확인되었다. 그러므로 간호역량 강화의 매개역할을 하는 시뮬레이션 설계특성을 다양하게 구성하고, 그에 대한 학습성과를 확인하는 연구가 이루어져야 한다[10]. S-PBL을 활용한 대부분의 선행연구들은 PBL을 먼저 실행하고 뒤이어 HFS를 시행하는 순으로 구성하고 있다[5, 6, 7, 8]. 이와 같은 순서로 운영할 경우 HFS에서 시뮬레이션 실기 후 이루어지는 디브리핑에 충분한 시간을 할애하지 못해 반영적 성찰이 이루어지지 않을 수 있는데[11], HFS를 먼저 시행하면 디브리핑 시간이 제한되더라도 연속해서 이루어지는 PBL 수업을 통해 반영적 성찰과정이 지속되어 충분한 성찰이 이루어질 수 있다[12]. 성인학습원리에 비추어 볼 때, 졸업 직전 간호대학생이 HFS를 먼저 시행함으로써 실제와 유사한 상황에서 환자문제를 인식하고 이러한 환자문제를 해결하기 위한 지식과 자신의 지식 차이를 스스로 인지하는 메타인지적 경험을 하게 되어 경험중심의 학습과 학습동기 유발학습이 이루어질 수 있다[13].

이러한 관점에서 최근 S-PBL의 운영 시 HFS를 먼저 시행한 연구가 시행되었는데, 간호사를 대상으로 당뇨병 자가간호 교육에 S-PBL 교수학습 순서를 다르게 적용하였을 때 두 순서 간 교육 만족도에 차이가 없었다[14]. 또한 의과대학생을 대상으로 HFS를 먼저 시행한 결과, 학생들의 긍정적인 경험을 확인한 질적연구[12]가 있었다. 고충실도 시뮬레이션은 아니지만, 경제학 분야에서는 비디오를 활용한 시뮬레이션 선행 S-PBL을 운영하였는데, 문제해결능력을 증진시키고 PBL을 통해 학생들이 관련 개념이나 원칙을 이해해야할 필요성을 인식하면서 지식을 획득하였다[15]고 하였다. 간호학에서 시뮬레이션 교육의 효율성을 극대화하기 위해 다양한 교수학습 전략을 접목하여 시뮬레이션 교육방법을 개발하고, 그 구체적인 성과를 확인하는 연구[16]와 S-PBL의 효과적인 운영방법을 위한 구체적인 전략에 관한 연구가 필요하다[8]. 또한 지금까지 S-PBL에서는 대부분 PBL을 선행하였는데, 기존 연계순서와 차별화된 시도를 통해 간호교육 과정에 반영할 수 있도록 근거를 마련하는 것이 필요하다.

Jeffries [3]의 시뮬레이션 학습에 관한 이론적 틀과 시뮬레이션 기반학습 효과에 관한 메타분석연구[17]에서 학습성과는 지식, 임상수행능력, 비판적 사고력, 자신감, 만족도를 개념적 혹은 실증적으로 확인하고 있다. 임상상황과 유사한 환경에서 시뮬레이션 실기를 적용하는 S-PBL 교수학습방법에서는 비판적 사고력이 임상판단력으로 나타나므로[18], 비판적 사고력 대신 간호실무를 반영할 수 있는 임상판단력을 직접 측정할 필요가 있다.

이에 본 연구는 S-PBL 교수학습방법에서 PBL과 HFS의 연계순서가 간호대학생의 학습성과에 미치는 효과를 파악하기 위해 교육 프로그램을 개발하고 연계순서을 다르게 적용한 후 지식, 임상수행능력, 임상판단력, 학습 자신감 및 교육 만족감에 미치는 효과를 비교하였다.

2. 연구의 목적

본 연구의 목적은 성인간호학 교과 영역의 S-PBL 교육프로그램을 개발하고 PBL과 HFS의 연계순서에 따라 학습성과에 미치는 효과를 비교하는 것이다.

3. 연구가설

제 1 가설: S-PBL의 문제중심학습을 선행하는 방법(연계순서 1)과 고충실도 시뮬레이션실습을 선행하는 방법(연계순서 2)은 지식점수의 차이가 있을 것이다.

제 2 가설: S-PBL의 문제중심학습을 선행하는 방법(연계순서 1)과 고충실도 시뮬레이션실습을 선행하는 방법(연계순서 2)은 임상수행능력 점수의 차이가 있을 것이다.

제 3 가설: S-PBL의 문제중심학습을 선행하는 방법(연계순서 1)과 고충실도 시뮬레이션실습을 선행하는 방법(연계순서 2)은 임상판단력 점수의 차이가 있을 것이다.

제 4 가설: S-PBL의 문제중심학습을 선행하는 방법(연계순서 1)과 고충실도 시뮬레이션실습을 선행하는 방법(연계순서 2)은 학습자신감 점수의 차이가 있을 것이다.

제 5 가설: S-PBL의 문제중심학습을 선행하는 방법(연계순서 1)과 고충실도 시뮬레이션실습을 선행하는 방법(연계순서 2)은 교육만족도 점수의 차이가 있을 것이다.

1. 연구 설계

본 연구는 간호대학생을 대상으로 S-PBL을 시행할 때 PBL을 먼저 시행한 후 HFS를 시행하는 방법(연계순서 1)과 HFS를 먼저 시행한 후 PBL을 시행한 방법(연계순서 2)을 교차로 적용한 후 연계순서에 따라 학습성과에 미치는 효과를 비교하는 무작위 교차설계(randomized crossover design)연구이다(Figure 1). 무작위 교차설계를 선택한 이유는 첫째, 두 가지 연계순서 중 어떤 순서의 효과가 우수할지에 대한 가정을 두지 않았기 때문에 대상자에게 두 가지 방법을 모두 경험하도록 설계하였고, 둘째, 윤리적인 측면에서도 연구결과에 따라 학습효과가 우수한 연계순서를 한 집단에게만 적용하는 것을 배제하고자 하였으며, 셋째, 학습자의 개인역량에 따른 효과를 배제하고자 하였고, 마지막으로, 자발적 참여로 인한 대상자 확보에 어려움이 예상되었기 때문이었다.

Figure 1
Research design.

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2. 연구 대상자

2016년 9월 1일부터 10월 21일까지 전공필수 이론교과목과 1,000시간 이상의 실습교과목을 이수하고, 일 전공선택 과목을 수강하는 C대학교 간호학과 4학년 학생을 대상으로 하였다. 수강신청하기 전 본 교과를 수강하는 경우 연구에 참여한다는 점을 미리 알렸고, 수강신청 정정 기간에 연구의 주제, 목적, 참여방법 등을 설명하여 자발적 참여에 대한 서면 동의를 받았으며, 연구참여에 동의하지 않아도 수강을 할 수 있고 수강신청을 원하지 않는 경우 수강신청을 정정할 수 있도록 하였다. 또한 첫 수업시간에 연구에 참여할 의무가 없고 교육을 제공하는 자와 학점을 부여하는 자가 따로 분리되어 있어 참여하지 않아도 불이익이 없음을 설명하고 원하는 경우 수강철회가 가능함을 다시 설명하였다. 4학년 재학생 총 79명 중 수강신청과 서면동의한 26명을 무작위 할당 프로그램(www.randomizer.org)을 사용하여 집단은 2, 인원수는 13을 투입하여 나온 무작위 번호에 따라 두 집단을 구성하였다. 그러나 수업 첫 시간에 출석하지 않은 학생 1명이 탈락되어 집단 1의 13명, 집단 2의 12명에게 교차로 처치가 이루어졌다(Figure 2). 표본 수 산정 프로그램 G-power 3.1을 이용하여 independent t-test, 유의수준(α=.05), 효과크기(d=.80), 검정력(1−β=.80)으로 계산하였을 때 연구에 필요한 최소표본은 52명이었다. 본 연구에서는 처치를 받지 않은 1인을 자료에 포함하여 실험처치 당 26명의 대상자가 참여하였으며 4차례 실험처치에 참여한 표본 수는 104 사례가 되어 최소표본을 만족하였다. 효과크기는 Liaw 등[5]의 연구에서 S-PBL의 효과크기가 높은 수준(.80 이상)으로 나타났기 때문에 높은 수준으로 설정하였다.

Figure 2
Participants' flow.

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3. 연구 도구

4. 연구진행 절차

연구는 S-PBL 프로그램 개발과 운영으로 진행되었다.

2) S-PBL 프로그램 운영

S–PBL 프로그램 운영은 이월효과(carry-over effect)를 배제하기 위해 각각의 교육회기 사이에 14일간의 유실기(wash-out period)를 두었고, 4회의 S-PBL 시행 및 유실기간을 포함하여 총 8주에 걸쳐 진행되었다(Figure 3).

Figure 3
Operation of S-PBL program.

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(1) 오리엔테이션

과목 소개와 함께 대상자의 불안을 감소시키기 위해 PBL과 HFS의 교수학습 방법을 소개하고 유용성을 설명하였다. 연구자가 개발한 S-PBL 지침서를 배부하여 시나리오별 학습주제, 사전학습 질문, PBL 주요학습 내용 및 HFS 알고리듬에 대하여 개략적으로 소개하였다. 학습자들에게 시나리오별 해당 간호술기를 연습할 수 있는 실습실과 과목 운영과 관련된 주의사항을 안내하였고, 사전학습을 충실히 준비하고 집단활동에 적극적인 참여를 할 것을 강조하였다. 오리엔테이션이 끝난 후 대상자를 한 조에 4~5명씩 6개 조로 편성하였으며, 연구보조자가 설문지를 배부하여 대상자가 자가기입식으로 일반적 특성에 대한 설문지를 작성하도록 한 후 다시 수거하였다.

(2) 사전 간호술기 연습

사전 간호술기 연습은 매 주 학습주제와 연관된 간호술기를 간호술기 연습실에서 시행하였다. 자율실습실 3곳에 간호술기를 연습할 수 있는 마네킨과 실습물품을 준비해 놓았으며, 조별로 간호술기를 반복 연습하였다. 사전 간호술기 연습은 조별 평균 40분이었다.

(3) PBL 운영

PBL은 교수자가 문제제시, 문제후속단계, 정리 및 평가의 단계로 운영하였으며, 총 60분 동안 진행하였다. 실험처치에 대한 오염을 막기 위하여 PBL 운영은 HFS 운영과 공간을 분리하여 이루어졌는데, 조별 토론이 가능하게 책상을 배치한 후 시행하였다. 문제제시 단계는 총 10분간 진행되었으며, 교수자가 학습목표를 제시한 후 학생들은 실습지침서에 제시된 환자병력 및 정보를 읽고 의사 처방지를 포함한 시나리오 진행개요 및 추가 처방내용을 파악하였다. 문제후속 단계는 총 40분간 진행되었고 조별 협동학습이 이루어졌는데, 시나리오에 제시된 정보와 사전학습에서 단서를 찾아 건강문제를 확인하고 문제를 해결하기 위하여 토론을 실시하였다. 조별로 브레인스토밍을 통해 환자의 건강문제를 정의하고 사전에 학습한 내용을 공유하여 필요한 지식을 습득하게 하였다. 학생들은 교과서 등의 다양한 자원을 활용하여 정확한 정보를 찾았으며, 이러한 자료를 바탕으로 환자문제를 해결하기 위한 간호중재를 계획하였다. 교수자는 모든 조원의 참여와 능동적인 토론을 유도하면서 조별 토론내용을 확인하고 문제해결을 안내하는 튜터역할을 하였다. 정리 및 평가 단계는 총 10분으로 진행하였는데, 조별 문제해결 결과를 공유하고 A4 종이에 정리하여 제출하도록 하였고, 다음차시의 내용을 예고하였다.

(4) HFS 운영

HFS는 HFS 시행과 디브리핑으로 구성되었다. HFS 시행은 고충실도 시뮬레이터 1대를 이용하여 각 조당 15분이 소요되었다. 조 구성원들은 직접 담당간호사가 되어 주·객관적 정보를 사정하고, 환자, 가족 및 보건의료인과 의사소통하며, 환자안전을 고려하면서 간호중재를 계획하고 수행하도록 하였다. 임의로 매겨진 조 번호순서에 따라 6개 조 중 3개 조는 HFS 시행, 나머지 3개 조는 간호술기 연습실에서 해당되는 간호술기를 연습하였으며 이후 서로 바꾸어 진행하였다. 매 수업마다 HFS 시행 시작 순서는 조 번호순서를 달리하여 진행하였다. 교수자는 일방향 거울이 설치된 시뮬레이션 실습실의 평가실에서 학생들의 행동을 관찰하면서 간호수행 정도에 따라 시나리오의 단계를 진행하도록 감독하였다. 집단별 HFS 시행은 실습실의 녹화시스템으로 녹화하였고, 만일의 상황을 대비하여 예비 카메라로 동시에 녹화하였다.

HFS 시행 직후에는 총 20분 간 디브리핑을 시행하였다. 디브리핑 질문은 Lasater [23]의 연구를 참고로 상황인지(Noticing) 단계 3문항, 해석(Interpreting) 단계 2문항, 반응(Responding) 단계 4문항, 반영(Reflecting) 단계 3문항으로 총 12문항으로 구성하였다. 개인별 디브리핑 질문을 작성한 후 조별 구성원이 모여서 질문을 중심으로 토의하였고, 시뮬레이션 활동 경험을 전체가 공유하는 시간을 가졌다.

(5) S-PBL 연계순서와 운영

S-PBL 프로그램은 PBL과 HFS의 연계 순서를 다르게 하는 두 가지 교수학습 방법으로 구성하였으며, 연계순서 1은 PBL을 시행한 후 HFS을 시행하는 방법, 연계순서 2는 HFS를 시행한 후 PBL을 시행하는 방법으로 진행하였다. 집단 1은 시나리오 1과 시나리오 4를 연계순서 1로, 시나리오 2와 시나리오 3을 연계순서 2 로 학습하였고, 집단 2는 시나리오 2와 시나리오 3을 연계순서 1로, 시나리오 1과 시나리오 4를 연계순서 2로 학습하였다.

매 회기 교육은 매 2주마다 같은 요일의 같은 시간에 이루어져 수업과 수업 간 14일의 유실기를 두었다. 1회기 교육은 연계순서 1로 운영하였으며 집단 1은 ‘수술 후 폐렴이 발생한 환자간호’ 시나리오(시나리오 1), 집단 2는 ‘만성폐쇄성폐질환 환자간호’ 시나리오(시나리오 2)로 학습하였다. PBL 선행, HFS 시행, 디브리핑의 순서로 진행하였다. 1회기 교육 시 사용했던 2개 시나리오를 두 집단이 1회기때와 반대의 연계순서로 바꾸어 HFS 시행과 디브리핑 선행, PBL의 순서로 진행하였다. 3회기 교육은 연계순서 2로 학습을 진행하였고 집단 1은 ‘울혈성심부전 환자간호’ 시나리오(시나리오 3), 집단 2는 ‘뇌졸중 환자간호’ 시나리오(시나리오 4)로 학습하였다. 4회기 교육은 시나리오를 서로 바꾸어 연계순서 1로 프로그램을 진행하였다.

시나리오 노출로 인한 그룹간 파급효과를 예방하기 위하여 두 집단의 PBL운영실과 시뮬레이션 실습실로 나누어 진행하여 두 집단 간 접촉을 최소화하였다. HFS 운영 시에도 6개조 별로 간호술기 연습과 HFS 시행으로 나누어 조별 접촉을 최소하고자 하였다.

(6) 사후조사

사후조사는 연구보조자가 매회 교육프로그램 종료 후 지식, 학습 자신감, 교육 만족도 설문지를 배부하여 대상자가 자가기입식으로 작성하도록 한 후 다시 수거하였다. 임상수행력과 임상판단력의 경우는 평가자 2인이 HFS을 재시행한 녹화 영상을 보고 독립적으로 평가하였으며 평가자 2인의 평균점수를 반영하였다. 평가자에게는 연계순서에 대한 정보를 제공하지 않았으며, 임상판단력의 ‘반영’ 항목은 학생들의 서면 자가 디브리핑 내용을 분석하여 평가하였다.

5. 자료분석 방법

수집된 자료는 SPSS WIN 21.0 통계프로그램을 사용하여 분석하며 통계적 유의수준 .05에서 양측검정 하였다. 자료는 intention to treat (ITT)에 의해 분석되었는데, 참여를 동의한 후 첫 수업시간에 출석하지 않아 처치를 받지 못한 1인에 대해서는 평균점수 부여방식으로 누락자료를 처리하였다. 4회에 걸친 종속변수 자료는 연계순서별로 52사례의 점수를 비교분석하였다.

대상자의 일반적 특성은 실수와 백분율로 산출하였다. 두 집단의 동질성과 종속변수의 정규성은 χ²-test, Shapiro-Wilk test를 통해 검증한 결과 종속변수 모두 정규성을 만족하여(W=0.95~0.97, p=.055~.206) 연계순서에 따른 종속변수의 차이에 대한 가설검정은 independent t-test를 이용하여 분석하였다. 측정도구의 신뢰도는 Kuder–Richardson Formula-20, Cronbach's alpha coefficients로 산출하였다.

6. 연구의 윤리적 고려

본 연구의 내용과 방법에 대하여 C대학교 연구윤리심의위원회의 승인을(IRB No.1040198-160 729-HR-065-04) 받은 후 자료를 수집하였다. 연구참여 동의 및 설문조사를 연구보조자가 시행하도록 하여 연구참여의 자발성을 보장하도록 하였고, 동의서에는 대상자의 익명성과 비밀보장에 대한 내용을 포함하였다. 동영상 촬영에 대하여 개별로 동의사항을 작성하여 동의를 받았으며, 시뮬레이션 시행만 녹화하고 연구종료 3년 후에 모두 폐기됨을 설명하였다. 대상자에게는 오리엔테이션을 포함하여 총 5회에 걸쳐 각 회기마다 일만원 상당의 문화상품권을 제공하였다.

1. 대상자의 동질성 검정

집단 1과 집단 2의 성별, 나이, PBL 교육경험 및 HFS 교육경험은 유의한 차이가 없었다(Table 1).

Table 1
Homogeneity of the Participants (N=26)

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2. 가설검정

S-PBL의 연계방법에 따른 학습성과 비교에 대한 가설검정은 Table 2와 같다.

Table 2
Comparison of Dependent Variables between Integration Sequences at Posttest (N=104^†)

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문제중심학습을 선행하는 방법(연계순서 1)의 지식점수는 평균 15.51점으로 고충실도 시뮬레이션실습을 선행하는 방법(연계순서 2)의 14.60점보다 높아서(p=.025) “제 1가설: S-PBL의 문제중심학습을 선행하는 방법(연계순서 1)과 고충실도 시뮬레이션실습을 선행하는 방법(연계순서 2) 간 지식 점수에서 차이가 있을 것이다.”는 지지되었다.

문제중심학습을 선행하는 방법(연계순서 1)의 평균 임상수행능력 점수는 24.55점으로 고충실도 시뮬레이션실습을 선행하는 방법(연계순서 2)의 27.88점보다 낮아서(p<.001) “제 2가설: S-PBL의 문제중심학습을 선행하는 방법(연계순서 1)과 고충실도 시뮬레이션실습을 선행하는 방법(연계순서 2) 간 임상수행능력 점수에서 차이가 있을 것이다.” 는 지지되었다.

문제중심학습을 선행하는 방법(연계순서 1)의 평균 임상판단력 점수는 33.48점으로 고충실도 시뮬레이션실습을 선행하는 방법(연계순서 2)의 35.92점보다 낮아서(p<.001) “제 3가설: S-PBL의 문제중심학습을 선행하는 방법(연계순서 1)과 고충실도 시뮬레이션실습을 선행하는 방법(연계순서 2) 간 임상판단력 점수에서 차이가 있을 것이다.”는 지지되었다.

문제중심학습을 선행하는 방법(연계순서 1)의 평균 학습자신감 점수는 4.10점으로 고충실도 시뮬레이션실습을 선행하는 방법(연계순서 2)의 3.97점과 유의한 차이가 없어서(p=.128) “제 4가설: S-PBL의 문제중심학습을 선행하는 방법(연계순서 1)과 고충실도 시뮬레이션실습을 선행하는 방법(연계순서 2) 간 학습자신감 점수에서 차이가 있을 것이다.”는 기각되었다.

문제중심학습을 선행하는 방법(연계순서 1)의 평균 교육만족도 점수는 4.25점으로 고충실도 시뮬레이션실습을 선행하는 방법(연계순서 2)의 4.12점과 유의한 차이가 없어서(p=.202) “제 5가설: S-PBL의 문제중심학습을 선행하는 방법(연계순서 1)과 고충실도 시뮬레이션실습을 선행하는 방법(연계순서 2) 간 교육만족도 점수에서 차이가 있을 것이다.”는 기각되었다.