지식정보화 사회의 도래에 따라 학습방법의 변화가 요구되고 있다. 2005년 세계미래 포럼에서 지식기술의 주기가 농경시대에는 3000년, 산업시대에는 200년, 정보화시대는 50년으로 단축 되고 2010년 이후 후기 정보화시대에는 10년으로 예측하고 있다. 이와 같이 급격한 지식의 양적 생산이 이루어지는 상황에서는 강의식 방법을 통한 과거의 지식 전달로는 학생들에게 요구되는 창의성과 문제해결능력을 배양하는데 매우 제한적일 수밖에 없다.

변화의 시대인 21세기가 필요로 하는 글로벌 엔지니어는 자신의 전공분야의 지식과 기술의 숙련 뿐 아니라 여러 나라의 언어 사용 능력, 다방면의 넓은 지식, 타문화에 대한 인식, 세계 시장에 대한 이해 능력, 개혁과 경영마인드, 사업에 대한 기민성, 전문 분야에 대한 유연성과 유동성(Vest, 2008) 등을 요구하고 있다. 이와 같은 능력을 키우기 위해서는 강의 위주의 수업 보다는 학습자들이 현장의 문제를 가지고 새로운 경험과 기존 지식의 강화를 통해 학습자 스스로 문제를 해결하는 문제 중심 수업방법이 효과적이다.

이미 교수자 중심의 교육 패러다임으로부터 학습자 중심의 패러다임으로의 변화가 나타나고 있다. 아래 그림에서와 같이 정보제공자로서 교수자, 정보수혜자로서 학생에서 학습안내자로서 교수자와 정보창조자로서 학습자가 강조되는 다양한 방식의 학습자 중심의 수업이 학교 현장에서 이루어지고 있다. 이와 같은 패러다임의 변화 속에서는 강사의 통제와 책임, 교과서 위주의 탈 맥락적인 학습으로부터 학습자의 참여와 토론 위주의 수업, 학습자에게 유의미한 학습자중심의 수업이 강조되고 있다.
이미 오래 전부터 국내는 물론 외국의 산업체는 공대 졸업생들이 전공 문제 해결 능력은 우수하지만 팀워크, 의사소통능력, 비판적 사고 능력과 창의적 사고능력, 경영 능력 등이 부족해 취업 후 재교육이 필요하다는 불평을 했지만, 미국의 경우 1980년대 후반부터 교육기관들은 이 문제를 심각하게 받아들이기 시작하였다(Felder, 2008). 이제 단순히 수업을 듣고 학점을 이수하여 졸업만 하면 되는 것이 아니라 졸업생들이 교육을 통해 무엇을 할 수 있는지가 중시되는 성과중심의 교육이 강조되면서 대학의 교육과정 개편 작업이 진행되었다. 학생들의 문제해결 능력이 중시되면서 많은 공과대학에서 PBL과 같은 학습자 중심의 수업이 상당히 도입되었다. PBL은 실제 현장에서 만날 수 있는 문제를 가지고 팀을 중심으로 수업이 이루어지므로 학생들은 졸업 후 현장에서의 문제해결능력이 향상되며 조별활동을 통해 팀워크는 물론 리더십, 의사소통능력 등을 개발할 수 있기 때문이다. Oon-Seung(2003)은 PBL을 통해 학생들이 습득할 것으로 기대되는 능력을 그림같이 제시하였다. 이와 같은 능력은 21세기를 살아가는 사람들에게 요구되는 필수적인 능력이므로 어느 분야 할 것 없이 PBL의 적용가능성은 점점 더 확대될 것으로 기대된다.
원래 PBL은 의과대학에서부터 시작되었지만 이제 미국에서는 유치원은 물론 대학원까지 과목에 상관없이 실시되고 있다. 미국의 수 천 개의 학교들이 PBL에 대한 관심을 가지고 있으며 그들의 수업 레퍼토리에 PBL을 포함시키고 있다. 전국 단위의 조직화된 PBL 실천 운동은 이제 미국은 물론 세계적으로 확산되고 있다(Lambros, 2002). 문제중심학습은 현실에서 만날 수 있는 문제를 가지고 팀이 협동학습을 통해 문제를 해결하므로 팀워크와 문제해결 능력은 물론 정보의 기억에도 매우 효과적이다. Dale의 학습의 원추형 모형에 의하면 우리는 2주 후에는 읽은 것의 10%, 들은 것의 20%, 본 것의 30% 밖에 기억하지 못한다. 보고 들으면 50%로 기억의 양이 증가 한다. 그러나 학습자가 적극적으로 참여할 때 말한 것의 70%, 말하고 행동한 것의 90%를 기억할 수 있게 된다. 따라서 문제중심학습은 학습자가 단순히 수동적으로 정보를 받아들이는 것이 아니라 적극적으로 행동하고 참여함으로써 정보의 기억 양을 늘릴 수 있다.
PBL에 대한 많은 연구결과들은 PBL수업방식이 학생들에게 다음과 같은 효과가 있는 것으로 나타났다. 1) 자기 주도적 학습(self-directed learning) (Williams, 2001), 2) 과정(process)과 학습의 더 깊은 수준(deep level)을 촉진시킬 수 있는 수업내용의 실질적인 연계(Dominowski, 1998), 3) 협동학습(collaborative learning)(Allen,& Rooney, 1998; Daiute & Dalton, 1993)의 효과가 있는 것으로 연구되었다. 최근 들어 많은 연구에서 PBL의 학습 성과(learning outcome)에 대해 관심을 가지게 되었는데 학습 성과에 있어서도 전통적인 교육학적 방법만큼 효과적임이 증명되었다. 벨지움의 Universite catholique de Louvain(UCL- Belgium)의 공과대학과 프랑스의 Institut National des Sciences Appliquees de Toulouse(INSA-Toulouse)에서 2000년과 2003년에 PBL방식의 교육과정 개편을 시행한 결과 무엇보다 학생들의 자기주도적 학습과 학습의 질적 수준의 향상이 이루어진 것으로 나타났다. 학생들은 학문적 지지와 교수와 학생간의 지지적 관계형성이 더 이루어지고 정보탐색과 모니터링을 통한 적응적 전략이 향상된 것으로 지각하였고 심화 학습(deep learning)이 더 이루어졌다. 학생들의 출석률이 높아졌으며 학업로드가 많고 학습시간이 더 증가하였다. 그러나 학생들은 자신들이 하는 것이 제대로 하는 것인지 확신을 가질 수 없는데 대한 불안감을 가지는 것으로 나타나 학생들의 질문을 수용할 수 있는 장을 마련할 필요가 있는 것으로 나타났다(Moore et al 2005).