과학 독서 토론 모임 : 학습과학 특강(1)
마음, 뇌, 교육 융합과학의 탄생
1. 서론 : 학습과학 특강 독서모임을 진행하였다. 새로운 교육 트렌드로 형성된 학습과학에 대해 알아보고 인지심리학과 신경과학과 교육학이 어떻게 만나는지 생각해 보았다.
2. 본론
- 발췌 내용 : 뇌에 대한 정보들이 많아지면서 '정보의 바다'가 커지게 되자 교육학에 영향을 미칠 수 있는 부분들이 '작은 섬'처럼 발견되었다. 이런 섬들은 시간이 지나면서 점점 더 많이 발견되었는데 당시 발견된 주요 정보들은 다음과 같다.
1. 운동은 학습과 기억을 향상한다.
몸을 움직일 때 뇌가 더 활발하게 움직인다는 연구결과가 나오면서, 수업시간에 '조용히 앉아서 듣기만 하는 ' 전형적인 교실환경이 문제점으로 부각되었다. 몸을 움직이면 '연료를 실은' 혈액이 뇌로 공급되며, 정보가(오래된 생존전략의 하나인) 장기기억 영역으로 더 많이 이동하게 되므로 새로 배운 내용을 이전에 배운 내용과 연결하는데도 도움이 된다. 뿐만 아니라 운동은 뇌의 회백질과 신경세포의 수를 증가시키고, 인지적 처리 및 감정조절 능력을 향상시킨다는 사실이 밝혀졌다.
교사들은 이런 연구 결과를 접하면서 학생들이 수업시간에 가급적 자리에서 일어나 몸을 움직일 수 있도록 장려했고 고부담시험 때문에 쉬는 시간이나 체육시간을 없애버리는 행태를 바로잡는데 일조했다.
2. 감정은 학습에 많은 영향을 끼친다.
초등학교 교사는 학생들의 감정표현을 다루는데 익숙한 반면, 중등학교 교사들은 정해진 수업시간에 가급적 많은 내용을 전달하려고만 한다. 그러다 보니 진도 빼기에만 급급할 뿐 학생들의 정서 발달에는 거의 신경쓰지 못한다. 하지만 대니얼 골먼은 감성지능을 통해 감정이 학습에 많은 영향을 미침을 밝혔다. 교사들은 감정, 특히 스트레스가 유발하는 생리적인 변화에 대해 반드시 알아야 한다. 또한 학생들이 신체적인 위협을 느끼거나 마음이 불안하다면 수업에 제대로 집중할 수 없다는 점을 명심해야 한다.
3. 학교의 사회 문화적 환경은 학습에 영향을 미친다.
인간은 사회적 존재이며 학생들은 또래나 교사들과 끊임없이 상호작용한다. 그런데 학생들은 또래나 교사들에게 얼마나 존중받고 있다고 느낄까? 또래문화에 얼마나 동조하고 있을까? 이런 궁금증을 해소하기 위해 신경영상기법을 이용해서 '사회적 맥락 속에서 사건의 의미를 평가하고 감정반응을 결정할 때 뇌의 어떤 부위가 관여하는지'를 밝혀냈다. 이런 연구결과를 토대로 만들어진 새로운 학문 분야가 바로 '사회인지신경과학'이다. 학교문화를 형성하는 의사소통의 자유, 학생에 대한 기대 수준, 노력에 대한 인정과 칭찬, 의사결정 과정에 대한 참여도, 돌봄의 문화 수준 등이 학생들의 자아존중감에 영향을 미친다. 따라서 교육자들은 긍정적인 학교문화가 형성될 수 있도록 세심한 주의를 기울일 필요가 있다. 학교에 반감이 클 때 발생하는 학교폭력의 여러 사례를 목격하고 있는 현실이 안타깝다.
4. 뇌는 새로운 신경세포를 만든다.
1990년대 후반, 장기기억을 담당하는 뇌 부위인 해마에서 신경세포가 새로 만들어진다는 사실이 입증되면서 연구자들은 뇌에서 새로운 신경세포가 만들어질 수 있다고 믿게 되었다. 이후 연구를 통해 신경 생성이 감정, 기억, 학습과 밀접하게 연관되어 있다는 사실이 밝혀졌다. 또한 충분한 영양섭취와 규칙적인 운동, 스트레스 조절을 통해 신경세포의 성장을 촉진할 수 있다는 사실이 증명되었다. 이러한 연구결과를 접한 교사들은 학생들에게 뇌가 어떻게 성장하는지, 신경세포가 꾸준히 새로 만들어지면서 뇌를 건강하게 유지할 수 있는 방법은 무엇인지 가르치지 시작했다.
5. 신경망은 스스로 재구성된다.
2000년대 초반, 주변 환경으로부터 여러 가지 자극을 받으면 뇌가 엄청나게 빠른 속도로 신경망을 재구성한다는 새로운 연구결과가 밝혀졌는데 이를 신경가소성이라고 한다. 이 발견을 계기로 난독증 진단을 받은 아동의 뇌 신경망을 영상기기로 관찰하여, 마침내 읽기장애 아동의 대뇌 신경망을 정상 아동의 신경망과 비슷하게 재구성하는 컴퓨터 프로그램과 프로토콜을 만들었다. 게다가 뇌세포는 평생 새롭게 생성된다고 하니 성인들에게도 기쁜 일이 아닐 수 없다.
6. 수업내용이 오래 기억되도록 할 수 있다.
기억체계에 대한 광범위한 연구를 통해 두 가지 사실이 있다. 첫째, 단기기억은 두 단계로 구성된다. 제일 처음 뇌에 들어온 정보는 뇌에 2-3초 머물며 '즉시기억'으로 처리되고 좀 더 오랜 시간 동안 의식적으로 처리할 정보는 '작업기억'으로 처리된다. 정보는 수행하던 작업이 끝나면 작업기억에서 사라진다. 둘째, 어떤 정보를 장기기억으로 저장할지를 결정할 때 뇌는 '이해와 의미'를 기준으로 판단한다. 교사들은 보통 수업내용을 이해시키는 데까지는 열심히 노력하지만 배움을 학생들의 삶에 연계시켜 의미를 부여하려고 노력하지는 않는다. 두 가지 연구결과를 통해 학생들이 수업내용을 오래 기억할 수 있는 교수전략이 필요하다는 것과 학생들 자신의 삶과의 연관성을 느낄 수 있는 교육과정을 계획해야 한다는 점을 알 수 있다.
7. 수면은 기억을 위해 중요하다.
연구에 따르면, 뇌는 잠을 자는 동안 믿을 수 없을 정도로 활발하게 움직이면서 신경망을 만들고 기억하고 학습하고 복잡한 정보들을 간추려내는 과정을 거친다. 수면이 부족하면 뇌가 여러 종류의 기억을 처리하는 데 문제가 생긴다. 연구에 따르면, 수면이 부족한 학생들은 충분한 수면을 취한 학생들보다 성적이 저조하거나 우울증을 앓은 경우가 더 많았다. 중 고등학생과 교사의 평균 수면시간은 고작 5-6시간으로, 수면이 상당히 부족한 상태로 학교에 온다. 교사가 위의 연구 결과를 안다면 수면의 중요성을 학생들에게 알려줄 것이다. 10대 청소년에게는 대략 9시간의 수면이 필요하다. 잠을 충분히 잔 학생은 그날 학교에서 배우는 내용을 빠짐없이 기억하고 더 쉽게 익힐 수 있다.
교사 : 위 내용을 읽으면서 학교 현장에서 많은 부분이 명쾌해진다는 생각을 하게 된다. 고3 담임이었을 때 고3 학생들에게 항상 강조하는 것이 공부 시간을 늘리는 것이 아니라 '운동하라' 라는 조언이었다. 결국 꾸준히 운동을 하는 학생은 6월 모평 이후에 슬럼프에 빠지지 않고 끝까지 공부해서 성적을 올리는 것을 많이 보았고 운동하지 않고 공부만 했던 학생은 나중에 힘이 빠져 수업 시간에도 졸고 수능 점수도 저조했던 것을 경험치로 알고 있었다. 그런데 연구 결과를 통해 이런 경험치를 입증하는 것 같다.
학생A : 맞다. 정말 그런 것 같다. 공부도 결국 운동하고 체력을 키우지 않으면 잘 할 수 없는 것 같다. 나의 경우 감정이 학습에 영향을 많이 미친다는 것에 공감했다. 내가 좋아하는 선생님의 수업은 더 집중하게 되고 성적도 잘 나오는데 내가 싫어하고 듣기 싫은 과목은 집중도 되지 않고 성적도 잘 나오지 않는 것 같다.
학생B : 수업내용을 오래 기억하는 방법으로 이해한 교과 내용을 개인적 에피소드와 연결되었을 때 잘 기억하는 것 같다. 선생님들이 수업하시다가 관련해서 개인적인 일화를 애기할 때 재미있게 듣는데 나중에 그 일화가 오래 기억나는 경험을 많이 하게 되었다.
교사 : 우리가 느끼는 경험들이 과학적 근거와 연구결과가 있다는 것이 신기하다. 이런 연구결과를 근거로 수업 현장과 학생 상담을 통해 더 깊이 이해하고 도움을 줄 수 있을 것 같다.
3. 결론
이번에는 인지심리학과 신경과학과 교육학이 융합된 학습과학이 무엇인지 알아보았다. 다음에는 신경영상기술과 교육신경과학의 발전에 대해 읽고 같이 나눠보자
