이 연구는 문제기반학습의 수행과정에서 학습자들이 느끼는 어려움을 해소하고 인지활동을 돕기 위해 인지기제 활용 방안을 제안하고 그 효과성을 검증하고자 하였다. 이를 위해 먼저 인지기제 활용 문제기반학습을 설계하고, 초등학교 4학년 2학기 수학과에서 실험단원을 선정하여 인지기제 활용 문제기반학습의 각 단계에 따라 수업을 하고, 학업성취도와 수학적 태도의 관점에서 효과성을 분석하였다. 연구대상은 서울특별시 소재 ‘ㅈ’초등학교 4학년 학생들 중 사전 학업성취도와 수학적 태도 검사에서 동질집단으로 확인된 2개 학급 56명이었다. 연구결과 첫째, 인지기제 활용 문제기반학습은 실험집단과 통제집단의 학업성취도에 있어서 통계적으로 유의한 차이가 있었다. 둘째, 수학적 태도 변화에 있어서도 두 집단 간에 유의한 차이가 있었으며, 특히 수학에 대한 자아개념, 수학에 대한 태도 영역에서 차이가 있었다.
본 연구는 문제기반학습의 수행과정에서 학습자들이 느끼는 어려움을 해소하고 인지활동을 돕기 위해 인지기제 활용 방안을 제안하고 그 효과성을 검증하고자 했다.