본 연구는 성인간호학 교과목에 적용한 사례기반 문제중심학습(PBL) 수업 후 간호대학생의 메타인지, 문제해결능력, 전문직 자아개념 및 자기주도학습능력에 미치는 효과를 확인하기 위한 단일군 사전사후설계(One group pre-post test design) 실험연구이다. 연구대상은 D광역시 D간호대학의 성인간호학 교과목을 수강 신청한 4학년 60명이었으며, 2022년 9월부터 12월까지 자료를 수집하였다. 성인간호학 수업 모형은 PBL에 적합한 ADDIE모형을 기반으로 설계하였다. 교수학습 과정은 총 15주이었으며, 8주는 강의, 2주는 지필고사, 5주는 Barrow와 Myers의 5단계 PBL학습으로 진행하였다. 수집된 자료는 SPSS/WIN 20.0 Program을 사용하여 분석하였고 중재 전 후 변수 간의 차이 검정은 Paired t-test를 이용하였다. PBL수업 전·후 간호대학생의 메타인지(t=-8.04, p<.001), 문제해결능력(t=-4.08, p<.001), 전문직 자아개념(t=-4.67, p<.001) 및 자기주도학습(t=-4.65, p<.001)는 유의미한 차이를 나타냈다. 그러므로 간호학생들의 메타인지, 문제해결, 전문 직 자아개념 및 자기주도학습능력을 강화시키기 위해 간호학의 여러 전공교과목에서 PBL을 적용할 것을 제안한다.