교육을 바꾸는 사람들 대표 이 찬 승www.21erick.org

경인교대 뇌친화적교수학습원리 40 과 학습부진의 이해 연수(2014-8-05)

뇌기반 교수학습원리 40과

학습부진의 이해

강의 소개

주요 내용

21 세기 아동 청소년의 뇌 이해 뇌기반 교수학습의 정의 뇌기반 교수학습원리 40

- 뇌는 어떻게 작동하는가 ? - 학습은 어떻게 일어나는가 ? - 효과적인 교수학습 전략은 ?

학습부진 – 어려움은 무엇인가 ?

1. 무기력하고 의욕이 없음 • 수업에 대한 흥미가 없고 자신감이 부족 • 학습에 거부감이나 두려움이 심함 • 생각하는 것을 싫어함 • 매사에 의욕상실 , 수업태도 불량 , 왕짜증 • 말수도 적고 속마음을 잘 표현하지 않음 • 공부 자체를 싫어하고 , 무슨 핑계를 대든지 안 하려고 함 2. 산만하고 집중력이 너무 떨어짐 • 수업을 10-20 여분이상 지속하려 않으려 함 3. 이해력이 너무 떨어짐

4. 기억력이 매우 약함새로운 것을 배우고 문제도 풀고 다 이해한 듯해도 그 다음 시간에 아주 까맣게 잊어버림 5. 자신감과 자존감이 매우 낮음 6. 제멋대로만 하려고 함 • 누가 시키는 것을 너무 싫어함 . • 수업 시간에도 개별행동 하고 , 빨리 고치지 않음 . • 다루기 어려움 ( 약속시간 대답해놓고 자기 맘대로 함 ) • 아직 예의가 갖추어지지 않아 바른 행동이 나오지 않음 . • 성격이 폭력적 경향이 보여 화가 나면 통제가 힘듦 . 교사의 딜레마 주어진 진도를 다 나가면서 학습부진의 문제까지 해결해야 한다 .

학습부진 – 어려움은 무엇인가 ?

학습부진 – 해법은 무엇인가 ?

학습부진 해결의 핵심

EACH + SHARE + ISP

1. 학습자가 배우고 싶어하는 실제적 욕구 (real learning needs)에서 출발한다 .

2. 지도내용 , 지도방법 , 지도속도 , 배운 것의 표현 / 평가 방법의 개별화와 학습자의 통제와 선택의 강화로 출발한다 .

3. 뇌의 학습 원리를 따르고 , 학습능력을 키운다 .

제시

• 배울 내용을 듣기자료 형태로 제공 • 큰 활자체 사용 • 페이지 / 줄 당 정보의 수 줄임 • 글 읽어 주는 사람의 배정 • 구두언어로 지도

E A C H감성과 사회성 발달 문제Emotional and Social Chal-

lengers

급성 / 만성 스트레스 요인들Acute/Chronic Stressors

인지기능의 저하Cognitive Lags

건강과 안전 문제Health and Safety Issues

S H A R E능력 키우기 ( 주의력 , 작업기억 등 )Skill-Building

희망 / 성장을 위한 마음 갖추기Hope & Growth Mindset

과제 제시방식의 변경과 조정Accommodations

교사 - 학생 관계성 증진Relationships

다양한 참여 프로그램Enriched Engage-ment

문제가

무엇인가 ?

빈곤이 행동 /

학업수행에 미치는

4 가지 영향

해법은

무엇인가 ?

변화를 만들기 위한

5 가지 성공 열쇠

21 세기 아동 청소년의 뇌 이해

청소년 학습자의 이해

컴퓨터 , 비디오 , 영상물에 대한 과다노출로 인한 뇌의 변화

빠른 처리나 검색 몰입과 집중의 어려움 감성 , 사회성 발달 저해 공감능력 부족

9

표준적 아동들 ( 건강한 뇌를 가진 품행이 좋은

아동 )

예외적 아동들 ( 영재 , 특별교육수요자 , 빈곤가정자녀 , 뇌건강불량자 ) = 10%

10%

10%

표준적 아동들 ( 건강한 뇌를 가진 품행이 좋은

아동 )

예외적 아동들 ( 영재 , 특별교육수요자 , 빈곤가정자녀 , 뇌건강불량자 ) = 90%

낡은 패러다임 vs. 새로운 패러다임

변연계와 전두엽의 발달

1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 ( 세 )

발달

(%)

위 그림은 연령에 따른 뇌의 변연계와 전두엽의 발달을 보여준다 . 전두엽 ( 이성의 뇌 ) 은 변연계 ( 감정의 뇌 )보다 완전히 발달하는데 10~12 년 더 걸리기 때문에 많은 청소년들이 위험한 상황에 잘 말려든다 .

100

80

60

40

20

0

변연계전두엽

출처 : 공부하는 우리 아이들 머릿속의 비밀 ( 교육을 바꾸는 책 , 2013)

11

전두엽

전두엽

편도체

편도체

12

사고의 뇌 (Thinking Brain)

뇌 안의 CEO( 집행기능 ) 전전두엽 (Prefrontal lobe) 아직 덜 성숙함

미리 계획을 세우고 결과를 예측하는 기능이 완전하지 않음

감정의 뇌 (Feeling Brain)

변연계 (Limbic system) 발달은 최고조 감정에 따라 행동하며 , 충동 조절에 어려움을 겪을

수 있음

생존의 뇌 (Survival Brain)

스트레스를 받으면 재빨리 생존 모드로 돌입 ! 인지적으로 사고하는 능력을 방해 , 살기 위해

방어적으로 반응하는 뇌간 (Brain stem) 활성

청소년의 뇌 이해

뇌기반 교수학습의 정의

14

[ 정의 ]교육 신경과학 , 인지심리학 , 교육학 등 과학적 연구에서 나온 뇌의 ( 학 ) 원리를 ( 상 ) 과 (목 ) 에 맞게 교육에 ( 적 )하는 것이다 .

뇌기반 교수학습이란 ?

학습의 뇌과학적 이해

뇌 운전하기(Driving Your Brains)

핵심원리핵 심 발견내 용 (for

학생 )

핵 심 발견내 용 (for

교사 )관련 BBE 원리

학습의

핵심원리

1

학생은 세상사에 대한

선입관념 (先入觀念 )

이나 선험지식을 가진

상태로 수업에 임한다 .

학생이 이미 가지고

있 는 선 험 지 식 을

이끌어 내 파악하고

이 를 감 안 해

수 업 지 도 내 용 과

방법을 조정한다 .

< 원리 17> 학습은

과 거 의 선험지 식 ,

경 험 을 바 탕 으 로

학 습 자 에 의 해

재 구 성되는 과 정 이

다 .

학습의

핵심원리

2

학생은 개념적 틀의

맥락 속 에 서 사 용

가 능 한 기초지 식 을

충실히 갖추고 사실을

이 해할 수 있어 야

한다 .

교 사 는 단 원 에 서

가르칠 내용은 물론

그 내 용 의 개념적

틀까 지 이 해할 수

있어야 한다 .

< 원리 14> 학습은

학 습 자 가 정 보 를

처리하는 3단계 , <

입력 - 처리 - 산출 >

에 관련된 능 력 인 ‘

인 지 적 자 산 ’만큼

배울 수 있다 .

학습의

핵심원리

3

학생은 자신의 학습의

진전 상황을 스스로

모 니 터 링 하 면 서

자 신 의 학 습 을

조 절 하 는 방 법 을

배워야 한다 .

교 사 는 학 생 에 게

자신의 생각에 대해

생 각 하 는

상 위 인 지 능 력 을

가르친다 .

< 원 리 38> 20-50

분 수 업 단위 마 다

상 위 인 지 전 략

활용활동과 배운 내용

되 돌 아 보 기 가

효과적이다 .

뇌친화적 교수학습원리의 적용

뇌기반 교수학습 원리

40

뇌친화적 교수학습원리 40 도출의 배경

신경과학

교수원리와 방법

( 인지 )심리학

교육신경과학

Source: Interpretation of Tokuhama-Espinosa’s trans-disciplinary fieldby Nakagawa, (2008), redrawn by Bramwell 2010.

마음 - 뇌 - 교육 융합과학 (MBE Science) 은 초 (超 ) 학과성(transdisciplinarity) 성격을 띤새로운 융학과학이며 . 새로운 뇌기반교수학습 원리다 .

뇌과학을 교육에 어떻게 적용할까 ?

인지심리학

• 실험실 환경• 연구 설계• 뇌의 기능 및 원리 파악

신경과학

• 교실 환경• 우연적 상황 • 개별 학생의

학습원리 파악

교육학

뇌는 어떻게 작동하는가 ?

How the Brain Works

뇌의 작동 원리 - 뇌 친화적 수업 3 가지 요소

Caine & Caine (1994)

편안하고 의욕이 넘치는

상태Relaxed

Alertness

학습경험에 대한 몰입Orches-trated

Immersion

활발한 정보처리Active

Processing

학습

LearningLea

rnin

g

BBE: Brain-Based Education

들어가는 질문

22

Q1. 지능은 고정된 것인가 아닌가 ?

Q2. 지능이 낮다는 것은 무엇을 의미하는가 ?

Q3. 경험에 의해 뇌가 변한다는 것은 학습과 관련해서 무엇을 의미하는가 ?

Q4. 모든 아동의 뇌가 다르다는 것은 교사에게 무엇을 의미하는가 ?

뇌의 작동원리

< 원리 1> 뇌는 경험과 학습에 의해 일생 동안 지속적으로 변한다 .

• 신경가소성 (neuro-plasticity) – 반복적 운동 등과 같이 새로운 자극과 활동이 주어지면 , 근육이 강화되듯이 뇌의 신경회로망도 강화된다 . 학습의 종류에 따라 뇌는 그에 맞는 특정 구조적 변화를 겪는다 . “Neuroplasticity is simply the ability of the brain to change as a result of daily learning(Sousa, 2006).”

• 신경세포의 생성 (neuro-genesis) – 해마 , 소뇌 등에서는 새로운 신경세포가 생성되며 , 운동 , 영양 , 스트레스 감소 등에 의해 자란다 . 학습 = 수상돌기의 성장 !

새로운 신경세포 생성 - 신경가소성(Neuroplasticity)

외부의 자극 , 경험 ,

학습→ 새로운 신경세포 생성

학습이 일어나면…→ 신경세포가 자라나→ 다른 신경세포와

연결되거나→ 필요 없는 신경세포와의

연결을 제거한다 .

해마에서 신경세포 생성

신경세포 활동 증가

학습 , 기억 , 정서 조절

• 학생 성취도의 50% 는 교사의 수업이 얼마나 효과적인가에 달려있다 .

• 학습에 대한 민감기 (sensitive pe-riods) 는 있어도 , 결정적 시기(critical periods) 는 없다 !

• 특정 과제에 대한 현재의 수행능력은 각자의 고유한 뇌가 지금까지 경험하고 습득한 인지적 자산 (cognitive as-sets) 을 반영한 것일 뿐이지 , 그 과제의 수행능력에 대한 절대적 가능성을 말하는 것이 아니다 !

• 뇌는 연결이 일어날 때 변하므로 교사는 연결을 중시하는 수업을 한다 .

“ 지능은 고정되어 있지 않고 향상된다 !”

< 원리 2> 모든 아동의 뇌는 각기 다르다 .

• 모든 사람들은 98% 이상 동일한 유전자를 가지고 있지만 유전과 환경의 상호작용으로 발생하는 유전자 발현 (gene ex-pression: 유전자를 활성화하는 과정 ) 의 정도나 내용에 따라 서로 다른 생각과 성격을 갖게 된다 . 스트레스 , 영양 , 운동 , 학습 , 사회화 등의 환경적 요인이 유전자 발현에 영향을 미친다 .

• 모든 학습은 학습의 맥락에 따라 매 순간 다르게 일어난다 . 똑 같이 가르쳐도 각자 다 다르게 배운다 !

• 교사 중심의 교실 수업 방식은 학생 중심으로 전환되어야 한다 .• 교사가 잘 가르친다는 것은 , 학습자의 과거 경험을 정확히 파악한 후 이에 따라 지도와 평가를 개별화하는 것이다 .

• 학습에 대한 민감기 (sensitive periods) 는 있어도 , 결정적 시기 (critical periods) 는 없다 .

뇌의 작동원리

공정한 학습기회 – 보편적학습설계 (UDL)

UDL(Universal Design for Learning) 이란 무엇인가 ?

정의 1: 모든 개별 학습자에게 동등한 학습기회를 제공하기 위한 교육과정 개발 원칙 (cast.org)

정의 2: 학습과학을 근거로 한 3 가지 원칙을 중심으로 이루어진 수업지도를 위한 틀 (Karen R. Harris 외 , 2012)

UDL 은 모든 개별 학습자에게 가장 적합한 학습 목표 (goals), 학습방법(methods), 학습자료 (materials), 평가(assessments) 를 개발하기 위한 청사진이다 . 이는 한 가지 획일적인 방법 대신 개인의 욕구에 대해 유연하고 맞춤식 접근을 하는 것이 특징이다 .

< 원리 3> 뇌는 < 감각등록 , 단기기억 ( 작업기억 ), 장기기억 > 이 긴밀하게 서로 협력하여 정보를 처리한다 [정보처리 이론 ].

뇌의 작동원리 - 기억시스템

기억을 위해 적어도 3 가지의 시스템이 존재한다 .• 감각기억 - 정보를 매우 짧은 시간 동안 저장하는 기억으로서 ,

감각 정보가 인지 체계에 처음 등록되는 곳이라는 의미에서 감각 등록기라고도 한다 .

• 단기기억 [ 작업기억 ] - 외부의 정보 (= 자극이니 경험 ) 를 수초 동안만 의식 속에 유지해 두는 순간적인 메모지 역할을 한다 . 주의를 기울이는 것만 단기기억으로 들어올 수 있고 계속 주의를 기울여야 유지된다 . 작업기억에 유지시킬 수 있는 정보의 양 , 머물 수 있는 시간에는 한계가 있다 . 그래서 작업기억의 용량이 작은 사람은 학습에 심각한 어려움을 느끼게 된다 .

• 장기기억 - 작업기억을 통한 많은 양의 정보가 아주 오랫동안 저장된 형태의 기억이다 . 작업기억 속의 정보는 반복 시연 (試演 , rehearsal) 등을 통해 장기기억으로 전환된다 .

뇌의 작동원리 - 작업기억

• 목표과제를 완수하기 위해 정보를 유지하고 , 조작하고 , 기존 정보와 연결을 맺는다 .

• 집중하려고 노력하지 않으면 작업기억은 10-30초 정도만 유지된다 .

• 시연 (rehearsal) 해보고 반복적으로 연습할 경우 , 작업기억 정보는 24 시간 정도 유지된다 .

• 정교화 시연을 할 시간이 부족하면 단순암기에 의존함으로써 응용력을 키울 수 없다 .

시연 (試演 , rehearsal)

감각기관에 들어오는 정보 (= 자극 ) 에 대한 기억과 회상을 촉진하기 위해 그 정보를 을 반복적으로 되뇌는 기억 전략의 하나이다 . 시연 전략을 통해 학습자는 단기 기억에 있는 정보를 장기기억에 저장한다 . 일반적으로 정보가 단기기억에서 더 많이 시연될수록 장기기억에 저장되기 쉬워진다 . 단순히 그 정보를 마음속에서 그대로 반복하여 잊혀지는 것을 방지하는 시연을 유지시연 (maintenance re-hearsal) 혹은 단순반복시연 (rote re-hearsal) 이라 하고 , 기억하고자 하는 정보를 몇 차례의 재처리 과정을 거치면서 장기기억 속의 기존의 관련 정보와 연관시키는 것을 정교화시연(elaborative rehearsal) 이라고 한다 .

Q. 시간이 부족하면 어떤 시연 방법을 택하게 되는가 ?

< 원리 4> 기억 방식에는 최소한 두 가지 유형이 있다 : 하나는 주입해서 저장하는 방식이고 , 다른 하나는 하나의 사건을 영화장면처럼 의미있는 경험으로 자동으로 저장하는 방식이다 .

장기기억에는 의식적으로 서술할 수 있는 서술기억과 의식적으로 서술할 할 수 없는 절차기억인 비서술기억이 있다 .

• 의미 기억 (Semantic Memory) - 추상적 , 보편적 사실 • 일화 기억 (Episodic Memory) – 영화의 한 장면 같은 개인적 사건 • 절차 기억 (Procedural Memory) - 기술 , 방법 • 감정 기억 (Emotional Memory) - 강한 감정적 사건

절차기억 만들기• 이따금“동작 기억 (motor memory)” 또는 “근육 기억 (muscle memory)” 등으로도 불린다 .

• 쓰기 , 그리기 등을 함으로써 습득하게 된다 .• 기술은 반복된 연습을 필요로 하지만 , 마침내

자동화된다 . • 테스트는 참 평가 (authentic assessments) 를

통해 할 수 있다 .

일화기억 만들기• 일화기억은 일회성 사건으로 만들어지며 ,

기억을 위해 기록한다 : 기사 , 일기 등• 그림을 그리거나 이야기를 나눔으로써

사건을 다시 체험한다 . • 기억에 남기 쉽도록 교사가 교실 앞 쪽이

아닌 다른 식으로 등장을 달리 해본다 .• 학생들에게 (단 몇 분만이라도 ) 좌석을

바꾸도록 한다 .

일화기억을 의미기억으로 전환하기

일화 기억

다중감각자신특정시간특정장소

의미 기억

일반화된 지식부호화 없음 :

• 자신• 시간• 장소

언어로 재부호화

(Francis Bailey, 2014)

경험학습의 주기 (cycle)

학습자 경험

경험의 묘사

경험의 분석

지식의 통합과 적용

(Francis Bailey 외 , 2014)

< 원리 5> 장기기억은 < 부호화 -응고화 - 저장 - 인출 >의 4 요소로 이루어진다 .• 부호화 (encoding) – 기억에 입력하는 과정 . 지각한 것 (빛깔 , 모양 , 소리 , 냄새 , 맛 , 촉감 ) 을 전기화학적 신호로 변환해서 심상 (mental representation; mental imagery) 즉 마음속에 이미지화 하는 것

• 응고화 (consolidation) – 새롭게 형성된 기억의 흔적을 안정시키는 과정으로서 , 부호화와 저장의 일부이기도 하다 . 응고화의 차원에는 세포 수준에서의 응고화 ( 시냅스 간에 일어남 ) 와 시스템 수준에서의 응고화 ( 해마에서 일어남 ) 가 있다 .

• 저장 (storage) – 부호화된 정보를 장기적으로 등록하는 과정이다 . 저장을 하기 위해 위계 (hierarchy) 나 도식(schema), 망 (network) 의 방식을 사용한다 .

• 인출 / 검색 / 회상 (retrieval) - 장기기억에서 정보를 찾아 다시 불러오는 과정이다 .

기억은 부호화 (encoding) 의 질과 , 부호화에 들이는 시간에 좌우된다 .

• 더 깊이 있는 학습 , 심화된 학습을 하면 더 많이 기억된다 . 예 : 듣기 -> 쓰기 -> 그리기 / 구성하기

뇌의 작동원리 – 부호화의 깊이와 기억률

정교부호화 새로운 정보를 이미 머리 속에 있는 지식과 연결지어 기억으로 변환시키는 과정이다 .

예 : 83261220 이라는 숫자의 부호화 그냥 암기하려면 어렵겠지만 , ‘8번째 말이 9번째 경주에서 2 등을 할 가능성이 6 대 1 이라는 것에 220 달러를 걸겠다’라고 의미를 부여하면 암기하기 훨씬 수월해진다 .

시각적 심상 부호화 새로운 정보를 심성 그림 (mental pictures) 로 바꾸어 저장하는 것을 말한다 . 가령 , 달걀 , 간장 , 두부를 사러 마트에 간다고 하자 .

구입해야 할 품목들을 기억하려고 할 때 , ‘ 간장으로 채워져 있는 방 , 천장에서 전구 역할을 하기 위해 매달려있는 달걀 , 그리고 매트리스 대신 두부가 올라가 있는 침대’를 상상해보자 .

뇌의 작동원리 – 부호화

조직적 부호화일련의 항목들 사이의 관계를 인지하는 것과 관련된 범주화의 한 형태영어 단어장들을 보면 종종 ' 동물 ', ' 음식 ', ' 직업 ' 등의 카테고리를 나누어 단어를 정리한 것들이 있다 . 이것은 조직적 부호화와 관련된 단어암기방법이다 .

예 : < 소 , 테이블 , 사과 , 소파 , 체리 , 사자 , 말 , 컴퓨터 , 복숭아 >라는 단어를 외워보자 .아마 쉽게 외워지지 않을 것이다 . 그렇다면 < 동물 , 물건 , 과일 > 로 범주를 나누어 외워보라 .• 동물 - 소 , 사자 , 말 • 물건 - 테이블 , 소파 , 컴퓨터• 과일 - 사과 , 체리 , 복숭아아마 더 쉽게 단어를 외울 수 있었을 것이다 . 의미적으로 관련이 깊을 수록

더 가까지 저장된다 .

뇌의 작동원리 – 부호화

응고화 (consolidation)

1. 시냅스 (synaps) 차원의 응고 몇 분 ~ 몇 시간에 걸침 해마 의존 기억 2. 시스템 차원의 응고 몇 주 ~ 몇 년에 걸침 해마로부터 독립된 기억 3. 재응고 (reconsolidation) 기억 경로의 재활성화

뇌의 작동원리 - 응고화

인출 (引出 , retrieval)

인출은 부호화에 커다란 영향을 받는다 . 따라서 효과적으로 부호화되지 않으면 효과적으로 인출될 수 없다 . 인출의 성공과 실패는 존재여부(availability) 와 접근성 (accessibility) 으로 설명된다 . 즉 , 저장된 정보는 장기기억의 어딘가에는 분명 존재하고 있지만 그 정보를 인출할 수 있느냐 하는 것은 정보에 어느 정도 접근할 수 있는가에 달려 있다 . 기억이 날 듯 말 듯 혀끝에 뱅뱅 도는 설단현상 (tip-of-the-tongue) 은 장기기억에 존재하는 특정한 정보에 대해 정확하게 접근할 수 없기 때문에 발생하게 된다 .( 교육심리학용어사전 )

뇌의 작동원리 – 인출 / 불러오기

뇌의 작동원리 – 정보처리 우선순위

< 원리 6> 뇌의 정보처리에는 우선순위가 있다 .

뇌는 생존을 위해 다음과 같은 순서로 정보를 처리한다 .1. 생존관련 정보 (data affecting survival)2. 정서정보 (emotional data)3. 새로운 학습 정보 (data for new learning)

3차 : 새로 학습된 정보( 성찰적 - 전두엽 , frontal

lobe)2차 : 감정 정보

( 반사적 - 변연계 , limbic area)

1차 : 생존 정보( 반사적 - 뇌간 , brain-

stem)

생존과 감정에 대한 강력한 자극이 주어질 때 , 새로 학습된 정보는 처리 우선순위에서 나중으로 밀린다 .

< 원리 7> 뇌의 기억회로는 반복사용에 의해 강화되고 , 사용하지 않으면 끊어진다 .

뇌는 꾸준히 성장해서 연결을 늘리기만 하는 게 아니다 . 학습 자극을 받으면 성장하고 , 자극이 없으면 제거된다 .

• 필요한 부위의 신경 연결이 더욱 단단해지면 전달 속도가 높아져 , 학습 효율이 좋아진다 [ 수초화 ].

• 사용되지 않는 부위의 신경 연결은 제거하여 불필요한 에너지 사용을 줄인다 .

뇌의 작동원리 – Use It or Lose It

축삭돌기 (axon/nerve fiber 軸索突起 )

• 신경세포인 뉴런을 구성하는 한 부분 . 다른 뉴런에 신호를 전하는 기능을 가지고 있으며 그 기능을 위해 길게 뻗어 있는 섬유 같은 모양의 , 액체로 채워진 관이다 .

• 축삭돌기는 일반적으로 뉴런에서 뻗어 있는 돌기 가운데 가장 길며 하나의 뉴런에 한 개만이 존재한다 . 다른 짧은 돌기는 신호를 받는 역할을 하는 돌기로 가지돌기 / 수상돌기 (樹狀突起 : dendrite)라고 한다 .

• 축삭돌기는 신호를 보내는 역할을 맡고 있으며 , 끝부분은 많은 가지로 갈라져 있고 다른 뉴런의 수상돌기에 접근하여 시냅스 (synapse) 구조를 이룬다 .

• 사람의 축삭돌기는 1mm 정도 되는 길이에서부터 시작해서 , 척수에 존재하는 축삭돌기는 수 십 cm 단위의 길이가 되는 것도 있다 .

미엘린 (myelin)

• 주로 뉴런의 축삭 (axon) 주위를 둘러싸는 절연체로 하나의 층으로 이루어진 구조를 말한다 . 미엘린은 축삭을 전기적으로 절연하는 원형질막의 한 형태며 , 바깥으로 돌출되어 있는 교세포다 . 자극을 통해 전달되는 활성전위가 뉴런을 통해 흩어지지 않고 제대로 이동되도록 보호한다 .

• 학습을 반복적으로 하면 할수록 축삭에 대한 미엘린 코팅을 더 두터워지며 그 결과 , 정보전달 속도는 더 빨라진다 . 수초화(myelination) 는 특정 연결을 보호하는 것이기 때문에 이는 뇌에게 가지치기를 하지 말라는 신호다 .

• 연습을 많이 하면 할수록 수초화가 강화되며 , 정보의 이동속도가 빨라져 학습 효율이 높아진다 . 기억이 사라지면 있던 축삭이 소멸된다 .

< 원리 8> 뇌는 부분과 전체를 동시에 인식하고 처리한다 .

뇌의 작동원리

• 뇌는 외부로부터 들어오는 수많은 정보에서 의미를 추출하기 위해서 전체적인 것과 부분적인 것에 동시에 주의를 기울인다 . 즉 뇌는 나무(detail) 와 숲 (framework) 을 동시에 보는 능력을 가지고 있다 . “ 부분”은 대뇌 피질의 좌뇌가 , “ 전체”는 우뇌가 처리한다 . 매 순간마다 쏟아져 들어오는 수많은 정보를 처리할 수 있기 위해서 뇌가 가져야 할 필수적인 생존능력이다 .

• 그러나 ! 좌뇌형 인간 혹은 우뇌형 인간은 없다 . 모든 사람은 좌뇌와 우뇌를 같이 사용한다 .

전체와 부분 , 큰 그림과 세부 내용이 통합될 때 학습이 효과적으로 일어난다 .

뇌의 작동원리 - 좌우뇌의 협력

교육적 함의좌뇌 우위의 학습자에게는 우뇌 개발 활동 ( 예 : 자유롭게 그리기 , 색칠하기 ) 을 , 우뇌 우위의 학생에게는 좌뇌 개발활동 ( 예 : 들은 대로 정확하게 반복하기 ) 을 하게 한다 .

시사점

• 학습자는 부분과 연결된 ‘전체에 관한 감을 잡을 수 있는 경험을 제공할 때’ 효과적으로 학습한다 . 

• 전체에 대한 감과 전체와 부분간의 연결에 대한 이해 없이는 의미의 이해도 일어나지 않는다 .

• 교사는 부분 간의 관계를 연결해서 숲에 해당되는 부분까지 이해할 수 있도록 학습자를 도와야 한다 .

• 큰 그림 없이 단편적 지식만 제시하는 지도와 구체적인 내용 없이 큰 그림만 제시하는 지도는 지양되어야 한다 .

< 원리 9> 작업기억의 용량과 주의집중 시간 (attention span) 에는 한계가 있다 .

• 정보처리이론에 의하면 작업기억은 어른의 경우 , 일시적으로 동시에 유지할 수 있는 정보의 개수가 7±2 개 (최신연구 : 4~5 개 ) 다 . 이런 정보 중 장기기억으로 저장되지 않는 것은 20~30 분 정도 유지될 뿐이다 . • 학습자가 주의를 집중시킬 수 있는 기간은 대개 나이 x1 분이

다 .• 외부서 들어오는 입력정보를 유지하기 위해서는 이를 즉시

선험지식과 연결하여 장기기억으로 옮기든가 , 정보 사용이 끝날 때까지 반복시연을 하는 것 , 두 가지 방법이 있다 .

• 뇌는 생물학적으로 ( 주의력을 많이 필요로 하는 ) 2 가지 이상의 외부 정보를 동시에 처리하지 못한다 (Medina, 2008).

뇌의 작동원리 – 작업기억 용량의 한계

작업 기억

감각입력

작업 기억

활발한 정보처리

중앙집행기

장기기억

집행기능

단기기억

언어정보

시각정보

음운고리

시공간스케치판

뇌의 작동원리 - 작업기억 (working memory) 의 중요성

출처 : How the Brain Learns Mathematics, David Sousa, 2008 p52

작업기억IQ습관3Rs

인지부하 - 과제 해결 과정에서 인지적 요구량 . 어떤 정보가 학습되기 위해서는 작업기억 용량 내에서 정보가

처리되어야 하는데 , 작업기억이 처리해 낼 수 있는 정보의 양보다 처리해야 할 정보가 더 많으면 인지부하가 발생한다 .

• 내재적 인지부하 ((intrinsic cognitive load) 학습자료나 과제의 난이도와 복잡성에 의해 결정되는 인지부하 • 외생적 인지부하 (extraneous cognitive load) 학습을 수행하는 과정에서 불필요하게 투입된 인지적 노력 .

학습방법 , 자료제시방법 , 교수전략 등에 의해 개선될 수 있음 .

• 본질적 인지부하 (extraneous cognitive load) 새로운 지식을 기존의 지식체계에 통합시키려는 정신적인 노력

인지부하 (cognitive load)

주의와 인지부하의 원리 1. 학습자가 한 요소에 주의를 더 많이 기울이면

기울일수록 다른 요소에 기울일 주의의 양은 그만큼 줄어든다 .

2. 교사가 , 수업이 학습자에게 얼마나 인지부담을 주는지 측정하는 데 숙련되면 될수록 , 수업의 성공가능성은 더 높아지고 , 학습자는 더 많이 배울 수 있게 된다 .

(Francis Bailey 외 , 2014)

인지부하 (cognitive load)

인지부하 (cognitive load)

인지부하를 낮추는 방법

1. 연습 , 연습 , 연습기본적인 어휘 , 개념 , 공식 , 내용 등은 처리에 드는 시간과 노력이 “ 0” 이 될 때까지 연습한다 . 자동화가 중요하다 .2. 이해할 수 없는 내용의 회피• 이해할 수 없고 , 의미를 도출할 수 없는

내용이 인지부하를 높인다 .• 이해가 일어나도록 하기 위해 , 또 작업기억의

인지부담을 줄이기 배경지식을 제공하고 , 선험지식과 연결시키는 것이 중요하다 .

3. 전체와 부분의 연결을 돕기낱개 정보는 기억에 부담이 크다 . 하지만 이런 부분 전체를 아우를 수 있는 큰 개념과 연결시킬 때 더 인지부하도 줄이고 기억도 더 잘 할 수 있다 .

작업기억용량 향상

"5 주 동안 하루에 15 분간 기억 훈련을 한 결과 ,

작업기억이 상당히 향상되었다 .

향상된 작업기억 양의 90% 이상이

3 개월 후에도 그대로 유지되었다 ."

출처 : Training and transfer effects of executive functions in preschool children. Develop-mental science. 12(1) 106-113 (Thorell et al.)

작업 기억력 한계를 극복하는 방법

1. "잠깐 멈춤 " 기법 . 내용을 받아들이도록 몇 분간 멈춘다 . Use the “pause” technique. Every few minutes, pause to let content

sink in.

2. 이해를 돕기 위해 기억 단위를 짧게 , 그 다음 다시 반복 Chunk content into smaller chunks to aid understanding, then review.

3. 내용에 대한 관심을 갖도록 사전 활동 실시 Prime the learning to create an attentional bias to the content.

4. 도파민 , 노르에피네프린이 분비되어 전두엽을 자극시키기 위한 신체 움직임을 먼저

Do a fast physical activity 1st to activate frontal lobe uppers like dopamine and norepinephrine.

< 원리 10> 뇌는 의미탐색의 도구며 , 의미의 탐색은 패턴인식을 통해서 이루어진다 .

• 외부세계에 대한 의미 부여를 통해 인간의 뇌는 생존과 진화를 해왔다 . 의미를 찾아야 뇌는 안정감을 느낀다 .

• 뇌에게는 단편적인 정보보다 의미가 더 중요하다 . 그래서 뇌는 정보간의 연결 관계 , 상하 관계 , 반복성 , 규칙성 , 미래 예측성 , 존재이유 등을 알고 싶어한다 .

• 정보가 뇌로 들어오면 이 정보와 유사성이 높아 통합 가능성이 높은 신경회로가 활성화된다 . 적합한 패턴이 즉시 찾아지지 않으면 뇌는 계속해서 새로운 정보를 통합시킬 곳과 방법을 찾는다 . 새로운 정보를 저장할 적합한 곳을 찾지 못하면 이런 정보는 버려지거나 쉽게 잊혀질 가능성이 높다 . 학습자가 새로운 정보를 이해하지 못한다는 말은 새로운 정보를 아무리 조직화 , 범주화 하더라도 이와 연관된 선험지식이나 과거경험 패턴을 찾지 못한다는 뜻이다 .

적용

뇌의 작동원리 – 의미탐색과 패턴인식

카니자 삼각형 (Kanizsa Trian-gle)

먹구름을 ( 패턴 인식 ) 보고 비가 올 것이라고 예상을 하는 것 ( 의미탐색 )

패턴화 (patterning)

패턴을 찾는 작업은 정보를 의미있게 조직하고 범주화를 함으로써 의미를 탐색하는 과정이다 . 패터닝의 핵심은 유사성과 차이에 기초한 범주화이다 . 패터닝은 뇌 속의 일련의 뉴런들 간의 활성화가 패턴화 되는 것이며 , 학습은 새로운 자극이 기존의 패턴을 변화시킴으로써 일어난다 .

학습이란 새로운 지식을 먼저 배운 지식과 연결하거나 낱개로 흩어진 정보들을 묶어서 , 기존에 사용하던 인식 패턴에 새로운 정보를 통합함으로써 패턴을 재구조화하는 과정이다 .

교육이란 ? 학습자가 정보를 사용하고 , 인지하고 , 소통하는 데 필요한 인식 패턴들을 조금씩 늘려주는 과정이다 .

뇌의 작동원리 - 패턴화

▶ 시사점 신정보와 구정보의 연결 ; 학습자의 선험지식의 양과 구조 파악

중요 ; 교사는 기억 전달자가 아니라 기억 도우미 ! • 의미를 탐색할 수 있는 풍부한 정보와 경험 (input!) 이 제공될 때 뇌가 흥미를 느끼고 이것이 ‘학습 동기’이다 .

• 학생에게 예측 가능한 순서의 학습 활동을 제시할 때 학생은 안정감을 느낀다 . 같은 순서의 활동을 주기적으로 반복하면서 내용을 새롭게 알차게 한다 .

• 학생에게 의미와 재미가 있는 이슈에 학생이 몰입할 수 있도록 해야 하며 그것에는 실제 세상에 대한 노출 (real-world expo-sure) 이 중요하다 . 직업에 관련된 프로젝트 하기 , 현장답사 , 전문가의 강연 듣기 , 다양한 미디어 사용하기 등이 효과적이다 .

뇌의 작동원리 – 의미탐색과 패턴인식

학습은 어떻게 일어나는가 ?

How Learning Oc-curs

< 원리 11> 학습은 패턴을 탐색하고(patterning-seeking) 잦은 활용을 통한 자동화 (program-building) 의 과정이다 .

• 뇌는 혼란스런 상황에서 본능적으로 질서를 찾는다 (The brain seeks to make order out of chaos).

• 뇌가 사물 , 상황 , 관계 등에서 일관되게 나타나는 패턴을 스스로 찾을 수 있는 능력은 상상을 초월할 정도로 탁월하다 .

• 학습은 뇌가 선험지식을 바탕으로 확률에 의거하여 패턴을 찾아 이해하고 , 연결짓고 , 패턴을 통합하고 이를 활용을 통해 자동화해 가는 과정이다 .

뇌의 학습원리 – 패턴 탐색과 자동화

Flat tire

Fixing it

• 스스로 패턴을 발견할 수 있는 다양한 경험과 충분한 시간을 제공하라 .

• 뇌가 싫어하는 것 : 이미 패턴이 정리되어 있는 정보 . 교과서나 문제집 . (Caulfield & Jennings, 2006)

학습의 2단계

뇌의 학습원리 – 패턴 탐색과 자동화

패턴이란 ?

수많은 정보 단서들에서 공통 성분을 찾아 하나의 패턴으로 인식

물체 , 행동 , 절차 , 상황 , 관계 , 시스템

물체

행동 절차물체

시스템 관계 상황

패턴 찾기

CLUE CLUE CLUE CLUE CLUE CLUE CLUE CLUE CLUE CLUE

CLUE CLUE CLUE CLUE CLUE CLUE CLUE CLUE CLUE CLUE

주전자 / 머리빗강아지 / 고양이

달리기 / 수영하기걷기

옷 입기 / 장보러 가기운전하기 / 목욕하기

시험 치르기 / 생일잔치

포식자 -먹이 / 원인 - 결과

가족 / 컴퓨터법 / 정치

프로그램이란 ?

어떤 목적을 이루기 위한 일련의 단계 혹은 행동 일단 뇌에 프로그램이 한번 저장되면 , 추후 동일한 목적을

추구할 때 자동으로 실행된다 .

저장되어 있는 패턴을 인식

해결 과제 (목적 )

1. 평가 Evaluation 2. 선택 Selection 3. 이행 Implement

인지기제 프로그램

가장 적절한 패턴을 선택 실제 적용

뇌의 학습원리 – 학습의 생물학적 정의

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< 원리 12> 학습은 뇌세포 (neuron)가 물리적으로 성장한 결과다 .

• 뉴런 (neuron) 은 자극을 받았을 경우 전기를 발생시켜 다른 세포에 정보를 전달하는 기능을 한다 . 이렇게 발생한 전기 신호를 활동전위 (活動電位 :action poten-tial)라고 한다 .

• 뉴런은 크게 세 가지 부분으로 나눌 수 있다 . 핵이 있는 세포 부분이 신경 세포체이며 , 다른 세포에서 신호를 받는 부분이 수상돌기(樹狀突起 :dendrite), 그리고 다른 세포에 신호를 주는 부분이 축삭돌기 (軸索突起 :axon) 이다 . 돌기 사이에 신호를 전달하는 부분은 시냅스 (synapse)라고 한다 .

• 경험 ( 자극 ) 에 따라 수상돌기의 모양 , 크기 , 연결이 커졌다 줄어들었다 한다 .

``

• 학습과 기억의 물리적 기반은 신경세포의 축색종말 (axon terminal)과 다른 신경세포의 수상돌기 (dendrite) 사이로 전기적 자극(impulse) 이 신경접합부(synaps) 의 간극을 뛰어넘는 현상 .

• 하나의 신경세포에서 다른 신경세포로 전기화학적 신호가 효과적으로 전달될 수 있도록 시냅스 기능의 효율성을 높이는 것 .

뇌의 학습원리 – 학습의 생물학적 정의

신경전달물질의 역할 시냅스에서는 도파민과 같은 신경전달물질이 분비되는데 , 이 신경전달물질을 통해 신경정보가 다음 뉴런의 가지돌기로 전달된다 . 신경전달물질의 고갈 뇌에 정보가 쉬지 않고 들어와 시냅스에 신경전달물질이 고갈되면 , 신호전달 속도가 느려져 신경정보가 제대로 전달되지 않는다 .

뇌의 학습원리 – 시냅스의 기능

신경의 정보 교신을 담당하는 신경전달물질

http://dmangus.blogspot.kr/2012/06/hebbs-rule-neurons-that-fire-together.html

전기 신호가 함께 흐른 신경세포들은 함께 신경회로를 만든다Hebb's Rule: Neurons That Fire Together Wire To-gether

“ 교사는 신경세포를 흥분시키는 사람”

뇌의 학습원리 – Fire Together, Wire To-gether

뇌의 학습원리 – 수상돌기의 성장

수상돌기 성장의 4 가지 법칙 (Four RULES OF THE Dendritic Growth)

1. 수상돌기는 기존의 것 [ 선험지식 ] 으로부터 자란다(Dendrites grow only from what is already there).

2. 수상돌기는 학습 ( 듣기 , 읽기 , 쓰기 말하기 , 연습하기 ) 을 통해 자란다 (Dendrites grow for what is practiced).

3. 수상돌기는 자극이 풍부한 경험을 할 때 잘 자란다 (Dendrites grow from stimulating experiences).

4. 사용하지 않으면 잊는다 (Use it or lose it)!David Sousa, 2006

뇌의 학습원리 - 신경연결이 복잡 /정교해진다 .

• 풍부한 경험 -> 뉴런이

오밀조밀 , 정보 연결성이

좋아진다 .

• 특정 분야에 대한 전문가 지식

(expert knowledge) 이

축적되면 , 신경 연결망

(Neural network) 이

복잡하고 정교해진다 .

학습에 의해 신경연결이 복잡 / 정교해진다 .

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< 원리 13> 학습은 기억과 주의 (= 학습에 대한 동기 )를 바탕으로 이루어진다 .

• 기억한다는 것은 내용 그대로를 저장했다가 되불러 오는 것이 아니라 , 정보로부터 내용을 재구성하는 과정이다 .

• 교사는 학습자가 효과적으로 기억하고 , 주의를 기울일 수 있도록 하는 스킬을 연마해야 한다 .

• 학습자들로 하여금 주의를 기울이게 하는 하나의 방법은 , 학습자가 자신의 주의를 온전히 자신에게 집중시키고 , 학습자 중심의 활동을 하거나 , 학습자의 흥미를 파악해 이를 활용한다 .

“교사가 학습자의 주의를 끌거나 , 학습자가 스스로 의 미를 탐색하고 의미를 구성하는 ... 이 두 가지 일은 동시에 일어날 수 없다 (Jensen, 1998)!”

뇌의 학습원리 – 기억과 주의

뇌의 학습원리 – 인지적 자산

< 원리 14> 학습은 학습자가 정보를 처리하는 3단계 , < 입력(input)- 처리 (processing)- 출력 (output)> 에 관련된 능력인 ‘인지적 자산 (cognitive assets)’ 만큼 배울 수 있다 .

• 정보의 처리는 감각 정보를 수집하는 입력단계 (input: gathering sensory infor-mation), 사고를 심화시키기 위해 정교히 분류 분석․ ․연결시키는 처리단계(processing: elaborating thought), 실제로 적용해보는 출력단계 (output: applying in the world) 로 나눌 수 있다 . • 학습부진을 보이는 학생 중 , 10-15% 는 입출력의 문제 , 85-90% 는 정보처리 능력의 문제다 .

▷ 입력단계 (input stage) 의 인지적 자산학습자의 호기심 ; 목표달성 의지 ; 계획수립 ; 긍정적 사고 ; 주도성 ; 정보 수집 스킬 ; 혼자서 과제를 수행할 준비 상태 ; 모둠활동에 적극적 참여 ; 다양한 관점의 사고 ; 선별적으로 주의를 기울이는 능력 ; 마감일을 지키는 태도 ; 과제를 예정대로 끝내기 위해 시간을 할당하는 능력 등

▷ 처리단계 (processing stage) 의 인지적 자산문제의 정확한 정의 ; 문제의 영향력 평가 ; 가장 가능성 있는 구체적인 해결책 수립 ; 계획의 실행에 필요한 자원의 확인 ; 상황의 평가와 사고의 수정 ; 배울 내용 , 교사 , 동료들과의 활발한 상호작용 ; 인지적 유연성 ; 단서의 적절한 활용 ; 분류 , 연결 , 추론 , 가설 수립 , 의미도출 , 요약 ; 효과적인 부호화 / 기억술 선택 ; 배운 지식의 실제 삶에 활용 이해 등

▷ 출력단계 (output stage) 의 인지적 자산각각의 학습 상황에서 숙고하고 바르게 대응하는 능력 ; 충분한 분류 분석․ ․연결 계획 후에 자신의 반응을 효과적으로 표현할 수 있는 능력․ ; 상황을 평가하고 사명과 목표의 흔들림 없이 적절한 행동을 할 수 있는 용기 ; 난관에도 불구하고 오랜 시간 동안 지속적인 노력을 통해 과제를 완수하는 능력 ; 경험을 통해 새로운 학습을 하고 향후 비슷하거나 상이한 상황에서 어떻게 할지를 선택할 수 있는 능력의 습득 등(Donna Wilson 외 , 2011)

뇌의 학습원리 - 인지적 자산 부족과 영향

주의Attention

일정 시간 동안 과제에 집중하지 못할 경우 , 다른 핵심기술이 발휘하지 못한다 .

작업기억Working memory

정보를 처리하기 위해 필요한 정보들이 유지되지 않고 잊혀진다면 , 학습 자체가 곤란하다 .

처리 속도 Processing speed

정보를 처리하는 속도가 느리면 , 작업기억에 저장된 정보는 사용되기 전에 사라져버린다 .

시각정보 처리 Visual processing

시각적인 정보를 조작하거나 마음 속에 그려보는 처리 능력이 부족하다면 , 수학적 개념이나 용어를 이해하기가 힘들다 .

장기기억Long-term memory

정보를 장기간 저장 /유지하는 능력이 부족하다면 , 결론 (학생들의 대답 ) 이 잘못될 수 있다 .

청각정보 처리Auditory processing

필요한 소리 정보만을 조합하고 분리하고 분석하는 능력이 부족하다면 , 단어를 발음하거나 철자를 쓰는데 어려움을 겪는다 .

논리 / 추론Reasoning and logic

논리 / 추론 능력이 부족한 경우 , 문제 해결과 개념 이해에서 어려움이 있다 .

이해력Comprehension

이해가 부족하면 , 새로운 정보의 의미를 파악하고 배우는 것이 어렵다 .

http://www.processingskills.com/ps/02_step2.htm

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< 원리 15> 학습은 의식적 처리와 무의식적 처리를 동시에 수반한다 .

• 학습자의 뇌 속에서 일어나는 사고 (思考 ) 나 처리의 많은 부분은 무의식적으로 일어난다 . 이해의 많은 부분은 수업 중에 즉시 일어나지 않고 수시간 , 수주 혹은 수개월 후에 일어날 수도 있다 .

• 교실에서의 수업활동은 대표적인 의식적 학습이지만 , 교사의 표정과 목소리 톤으로부터 느끼는 위협의 수준은 학습자가 무의식적으로 인지한다 .

• 잠을 자는 동안 서술적 지식이 장기기억으로 연결되어 응고되는 것은 대표적인 무의식적 학습이다 .

뇌의 학습원리 – 의식적 , 무의식적 동시 처리

기억의 원리 – 저장과 응고화

1. 습득 (15분 )

뉴런과 뉴런 사이 , 시냅스 간 연결이 처음 형성된다 .

2. 세포연결 강화

(60 분 )

해마에서 시냅스 연결이 단단해진다 .

3. 웅고화 Consol-idation(1-3 일 )

잠을 자는 동안 학습 내용이 응고화된다 .

장기기억으로 연결된다 .

4. 연결 / 통합 (3-30 일 )

관련된 정보를 지닌 다른 세포들과 연결

/ 통합된다 .

학습 = 의식적 처리 + 무의식적 처리 의식적 처리 = 학습 피라미드의 학습활동 무의식적 처리 = 담금질 , 명상 , 성찰 , 수면

• 교사는 무의식적 처리를 용이하게 해주는 수업을 설계해야 한다 . 이를 위해서는 맥락이 있는 수업 , 배운 것 다시 되돌아보기 , 상위인지능력을 활용하는 활동 , 배운 내용에 대해 의미를 심층 분석하고 활용하는 활동 등을 적극 도입한다 .

• 명상과 성찰은 두뇌 활동을 증가시키며 스트레스 수준을 낮춘다 .

• 무의식적 담금질 (incubating) 을 위해 신체의 이완과 쉬는 짬 갖기 ; 응고화 시간 갖기 ; 10/2 의 법칙 적용 (10 분 수업 +2 분 되돌아보기 ); 충분한 수면 취하기 등도 학습 효율을 높인다 .

뇌의 학습원리 – 의식적 , 무의식적 동시 처리

< 원리 16> 학습은 주의를 집중하는 대상뿐만 아니라 주변의 것까지 지각하면서 일어난다 .

뇌의 학습원리 – 주의와 지각

• 학습에는 “초점에 두는 주의”와 “주변 것에 가는 주의” 둘 다 개입한다 .

• 뇌는 다음과 같은 자극에 주의를 기울인다 (Kagan, 2006, 362).

- 사람 - 새로운 정보 - 패터닝을 가능하게 하는 의미 있는 정보 -피드백 • 뇌가 주의를 기울이는 것을 학습

동기라 한다 ! • 집중력과 더불어 학습 환경이 학습에 절대적인 영향을 끼친다 .

• 뇌가 싫어하는 것 : 무미건조한 교실

다음 5 가지 행위의 공통분모에 해당되는 단어는 무엇 ?

1. 감지 (detection)2. 차단과 선택 (filtering and selection)3. 탐색 (search)4. 자동적인 처리 (automatic processing)5. 집중 (concentration)

적용

• 내가 선호하는 수업환경은 ?• 최적의 학습환경은 ?

뇌의 학습원리 – 주의와 지각

< 원리 17> 학습은 과거의 선험지식 , 경험을 바탕으로 학습자에 의해 재구성되는 과정이다 . 학습은 백지상태에서 일어나지 않는다 .

• 개인의 경험이 다 다르므로 지식도 다 다르게 구성된다 .

• 기존의 선험지식이 광범위하면 그만큼 새로운 지식의 연결도 수월해 진다 .

http://www.hebisd.edu/news/article.asp?ArticleID=1882

뇌의 학습원리 – 선험지식의 재구성

• 모든 학습자는 임의적 형태든 무의식적으로 배운 것이든 선험지식을 가지고 있다 .

• 선험지식은 실제적이고 물리적인 뇌의 시냅스 , 신경세포 그리고 이들의 연결망으로 되어 있다 .

• 선험지식은 학습자가 학습할 내용을 정확히 그리고 깊이 학습할 수 있는지 또 어떤 방법으로 학습할지를 결정한다 .

• 선험지식은 개인마다 다르고 매우 복잡한 형태며 변화에 저항감이 높다 .

• 최선의 교수법은 학습자의 선험지식을 이해하고 , 존중하며 , 새롭게 확장해 가는 것이다 .

선험지식이란 ?

뇌의 학습원리 – 선험지식의 재구성

학습과 선험지식

선험지식의 유무와 구조 파악 신정보와 구정보의 연결

교사는 학습자의 뇌 속에 학습이 일어나가 위해서는 관련 선험지식 (prior knowledge) 의 양과 구조를 파악하고 신정보와 구정보의 통합을 통해 정보의 패턴을 읽을 수 있도록 해야 한다 .  배경지식이 없으면 정보의 패턴 분석이 거의 불가능하여 결국 이해에 실패할 가능성이 높다 . 그래서 효과적인 교수학습을 위해서 교사는 학습자의 선험지식의 파악 , 그리고 신정보와 구정보의 연결이 매우 중요하다 . 이런 요소들을 고려하지 않은 수업은 ‘밑 빠진 독에 물 붓기’일 뿐이다 . 학습은 이렇게 신정보와 구정보의 통합을 통해 일어난다 .

뇌의 학습원리 – 선험지식의 역할

뇌 속의 사전들

grapheme( 자소 : 문자 체계에서 음소를 표시하는 최소의 변별적 단위로서의 문자 혹은 문자 결합 ) 과 phoneme( 음소 : 소리의 최소 단위 ) 의 연결은 어떻게 이루어지는가 ?

• 철자 사전 (orthographic lexicon) 시각적 정보를 영어 단어 및 grapheme 형태로 지각할 수 있는 스펠링에 대한 사전 . • 음운 사전 (phonological lexicon)

인식된 grapheme 이 어떤 phoneme 과 대응되는지에 대한 정보가 있는 발음에 대한 사전 .

• 의미 사전 (semantic lexicon) 지각된 grapheme 이나 phoneme 이 어떤 의미와 대응되는지에 대한 정보가 있는 백과사전과 같은 사전 .

이러한 mental lexicon 은 그 동안의 학습과 노출을 통해 형성된다 . 뇌는 지각된 자극에 대응되는 것이 있는지 없는지 이 거대한 데이터베이스를 순식간에 검색한다 .

정보처리 사례 - 읽기

< 원리 18> 가르친다고 학습은 일어나지 않는다 . 학습은 학습자의 능동적 정보조작을 통해 일어난다 .

• 학습 (learning) 을 일으키는 것은 가르치는 행위(teaching) 가 아니다 . 학습의 학습자가 스스로 수행을 시도할 때 일어난다 . 학습은 피드백의 질과 배운 내용을 활용할 기회에 달렸다 .

• 학습은 < 배운 것을 머리에 떠올려보기 , 선험지식과 연결짓기 , 배운 내용에 대해 옆사람과 생각 나누기 , 의미도출하기 , 좀더 상세하게 논의하기 , 적용하기 , 자신의 삶과 관련지워 가치를 부여하기 , 핵심내용 요약하기 > 등을 통해 일어난다 .

적용

가르친다고 학습은 일어나지 않는다 ! 학습은 학습자에 의해 일어난다 . 가르치는 행위는 학습이 일어날 수 있는 환경을 마련하는 것일 뿐 !

“교사가 설명을 많이 할수록 ,

학생들은 수업에서 더 멀어진다 .”The longer we talk, the more students we

lose.

출처 : Whole Brain Teaching for Challenging Kids

뇌의 학습원리 – 위협과 안정감

< 원리 19> 학습은 적절한 도전과 정서적 안정감에 의해 향상되고 , 불안 , 걱정 , 스트레스에 의해 방해 받는다 .

편안한 각성상태란 ? • 틀릴 때 야단맞고 , 창피 당할지 모른다는 두려움 ; 실패의

두려움 ; 각종 근심 , 걱정이 없다 .• 새로운 배움에 대한 기대로 신나고 / 들뜬 상태다 . • 정서적으로 몰입이 준비된 상태다 . • 새로운 것에 대해 질문과 탐구 , 실험해보고 싶다 . • 어려움과 불확실함 속에서도 나는 비교적 집중할 준비와

가능성에 대해 열린 자세를 갖추고 있다 . • 스트레스는 아동을 바보로 만든다 !

Stress makes students stupid!

심리적 안정감 제공하기

• 미소 짓기•유머 활용하기

• 일상으로 지켜야 할 규칙 /절차 만들기 • 동료애 강화하기 활동에 참여• 소규모 학습 커뮤니티 만들기 • 높은 단계의 성취를 이루도록 지도하기 • 지지적이고 비위협적인 교실 분위기 만들기

뇌의 학습원리 – 스트레스의 영향

아래 상태를 어떻게 개선할 수 있는가 ?

• 틀릴 때 야단맞고 , 창피당할지 모른다는 두려움 ; 실패의 두려움 ; 각종 근심 , 걱정 ;

• 무기력 , 자신감 부족 ; 부정적 자아상

• 배울 내용 , 수준 , 표현방식 등 많은 것이 강제적이며 학생 스스로 결정할 수 있는 것이 부족

• 피드백도 제대로 받지 못한 학습 후 그 결과로 성적 산출

• 모든 활동에는 시간제한이 존재

< 원리 20> 학습에는 신체의 생리적 작용과 기능이 전반적으로 개입한다 .

• 신체 (body) 와 뇌는 분리할 수 없으며 , 학습은 신체와 뇌가 함께 만든다 . 따라서 신체의 발달 , 신체를 움직임을 수반하는 활동 , 개인적 편안한 분위기 , 긍정적 태도 등을 통해 학습능력이 향상된다 . 몸과 마음은 분리할 수 없으며 서로 영향을 끼치는 하나의 유기체다 . 따라서 학습에는 인지적 , 정서적 , 신체적 영역이 동시에 관련된다 .

• 가만히 앉아서 조용히 공부하는 것 , 운동 부족 , 영양부족 , 수면 부족은 학습에 집중하는 것을 방해한다 .

• 수면은 뉴런이 수상돌기 (dendrite) 에서 특정 연결의 형성을 도와 단기 기억세포에서 장기 기억세포로 이동하는 것을 촉진시킨다 .

• 생리작용을 주관하는 “생명의 뇌”까지 자극하는 학습이 효과적이다 .

뇌의 학습원리 – 생리작용의 개입

뇌는 영양을 필요로 한다

뇌는 영양을 필요로 한다 .

• 우리는 뇌에 충분한 영양을 주어야 한다 ! • 뇌는 단지 3파운드 정도의 무게로 체중의 약 2%

정도지만 , 우리 몸의 물과 에너지의 20% 를 소비한다 .

• 1천억 개 뉴런에 영양을 주기 위해 많은 에너지를 소모한다 .

뇌에 영양을 주는 요소

• 음식 (Food)

• 물 (Water)

• 산소 (Oxygen)

• 환경 (The Environment)

• 수면 (Sleep)

• 음악 (Music)

"Movement is Good 4 the

Brain"움직임은정신을 맑게 하고 스트레스 줄여주며전반적인 몸 상태를 좋게 한다 .

뇌의 학습원리 - 학습과 신체의 움직임

• 아침식사가 인지학습과 문제행동에 어떤 관련이 있을까 ? 최근 미국에서 초등학교 3~5 학년 1,023명 대상으로 아침식사가 학 업성적에 끼치는 영향에 대한 조사를 했다 . 아침을 먹었을 경우 표준 화 시험에서 수학 , 읽기 , 어휘 성적에서 의미 있는 향상이 있었고 , 결 석과 지각 그리고 문제행동이 감소한 것으로 나타났다 . • 또 영국에서는 재소자 대상 연구에서 영양이 고른 아침식사를 통해 충분한 비타민 , 미네랄 , 필수지방산을 섭취할 수 있게 했더니 폭력과 반사회적 행동이 감소했다는 연구결과가 나왔다 (OECD, 2007b).

• 청소년들의 주중 평균 수면시간은 중학생 7.1 시간 , 일반계 고등학생 5.5 시간 , 특성화계 고등학생 6.3 시간이며 , 수면시간이 8 시간 미만인 경우는 각각 74.8%, 97.7%, 89.8%였다 . 수면시간이 5 시간 미만인 학생은 7~8 시간 자는 학생보다 흡연 , 음주를 하는 비율이 높았고 , 스트레스를 많이 받으며 자살생각을 하는 비율도 높게 나타났다 .

(질병관리본부 , 2012)

뇌의 학습원리 – 생리작용의 개입

< 원리 21> 학습에는 충분한 시간이 필요하다 .

학습에는 왜 시간이 걸릴까 ?

• 작업기억 용량에 한계가 있고 ,

• 해마에서 장기기억을 형성하는 데 시간이 걸리며 ,

• 시냅스가 단단하게 연결되어야 하고 ,

• 신정보와 연결할 구정보를 찾고 의미를 연결하는 과정에 충분한 시간이 필요하다 .

적용가령 이것에 20 분 , 저것에 40 분식의 시간 배정은 의미있는 수업이 일어나기 어렵게 하며 학습에 흥미를 잃게 하는 최적의 방법이다 .

뇌의 학습원리 – 충분한 시간 필요

뇌의 학습원리 - 기억의 과정

1. 정보습득2. 세포연결

강화

3. 기억 굳히기 4. 연결 / 통합15 분

60 분

1-3 일

3-30 일

뉴런과 뉴런 사이 , 시냅스 간 연결이 처음 형성된다 .

해마에서 시냅스 연결이 단단해진다 .

잠을 자는 동안 학습 내용이 장기기억으로 연결된다 .

관련된 다른 정보와 연결 /통합한다 .

시간

학습은 비율이 중요 !

뇌는 1) 내용을 이해하고 , 2) 의미를 발견하고 ,3) 다른 정보와 연결을 맺고 , 4) 장기기억으로 응고화

(consolidation)되기 위해 " 충분한 시간이 필요하다 ."

학습 내용을 가르치는 시간은 50% 미만

나머지 시간은 사전 지식을 테스트하고 (pre-test), 다른

지식과 연결하여 정교화하고 (elaboration), 간단한 질문을

던져 회상 (recall) 하게 하고 , 적절한 피드백 (feesback) 을

주어라 .

효과적인 교수학습전략은 ?

Strategies that Work

효과적인 학습전략 – 전뇌의 사용

< 원리 22> 최적의 수업은 3 가지 뇌 ( 생명의 뇌 , 감정의 뇌 , 이성의 뇌 ) 의 기능을 동시에 잘 활용할 때 가능하다 .

• 전통적인 교육은 이성의 뇌에만 초점을 맞추고 있어 비과학적 , 비효율적이다 . • 뇌는 정보 처리를 할 때 < 생명의 뇌 -> 감정의 뇌 -> 이성의

뇌 > 순으로 작동하며 , 어떤 외부 정보도 < 생명의 뇌 -> 감정의 뇌 >란 관문을 통과하지 않고는 대뇌피질로 올라갈 수 없다 .

신포유류구포유류

파충류

대뇌피질

변연계 감정

뇌간 생명유지

이성

명칭 뇌의 부위 기능

생명의 뇌 - 체온 , 심장박동 , 영양 , 수면 , 성욕 등 생존에 필요한 가장 기본적인 기능을 담당한다 . 신체와 뇌에 산소를 공급하는 것은 생명의 뇌의 가장 기본적인 기능이다 .

감정의 뇌 - 감정과 정서를 담당하는 뇌며 , 음악과 색깔 등에 활발히 반응한다 . 감정의 뇌를 구성하는 주요 기관의 하나인 편도체는 정서기억을 저장하고 , 회상을 조절할 뿐 아니라 학습된 정서 반응에 중요한 역할을 한다 . 특히 위협에 대한 반응은 편도체를 통해 뇌의 다른 부분에 전달되어 도전 또는 회피 (fight or flight) 반응을 유발한다 .

감정이 실린 경험은 더 높은 흥미와 적극적인 참여 , 활발한 기억 유지가 일어나도록 한다 . 정서적 학습이 뇌에서 우선적인 처리과정이 이루어지기 때문이다 .

이성의 뇌 - 계획 , 논리 , 창의 등의 고등사고기능을 담당한다 .

효과적인 학습전략 – 전뇌의 사용

감정의 뇌 (= 변연계 ) 의 작용 원리를 거스르지 않는다 .

• 변연계라는 감정의 뇌는 감정의 평가센터다 . 화 , 두려움 , 기쁨 등과 같은 감정은 감정의 뇌가 주위 환경을 평가한 결과다 .

• 변연계는 장기기억에 저장된 정보를 이용해서 주변 상황을 평가하고 그 결과 감정의 종류에 따라 어떤 행동에 우선순위를 줄지를 결정한다 .

• 학습환경에 대해 학습자가 불안이나 두려움을 가지고 있다면 변연계는 수업 내용에 높은 우선순위를 부여하지 않으며 이는 학습을 위해 접속해서 활성화해야 할 회로망을 활성화하지 않게 된다 . 불안감 , 두려움 , 학습자에게 무관하거나 무의미한 내용 , 혼란스러움 , 화 등의 상황 속에 있게 되면 변연계의 판단과 명령에 따라 학습자는 웅크리고 자신을 보호하거나 무관심한 모드로 전환하게 된다 .

• 아무리 수업계획은 훌륭하게 잘 짜도 학습자의 감정의 뇌를 긍정적으로 개입시키지 못하면 학습은 성공적으로 일어날 수 없다 .

• 수업이 시작되는 시점에도 변연계가 여전히 집에서 혹은 거리에서 일어난 기분 나쁜 감정의 처리에 몰두하고 있을지도 모른다 . 변연계가 이렇게 자신의 안전을 위해 경계 태세에 있는 상황에서는 학습은 일어나기 어렵다 . 따라서 안전하고 열린 수업환경의 마련은 학습이 성공적으로 일어나기 위한 가장 중요한 필요조건이다 .

< 원리 23> 동기는 보상 , 낙관주의 , 높은 기대 / 관심에 의해 강화되며 , 낮은 자존감 , 비관주의 , 낮은 기대 /관심에 의해 저하된다 .

관점 전환 • 동기가 없는 아동은 없다 . 동기가 없는 것이 아니라 오직 아무 것도 하고

싶지 않거나 부모나 교사에게 반항하고 , 저항하고 , 회피하고 싶은 쪽으로 동기가 잔뜩 유발되어 있는 것이다 . 이들은 그들은 현재 유발된 동기를 위해 많은 에너지를 쏟고 있다 . 공부하는 쪽으로 어떻게 동기를 유발시킬까는 순전히 학교 / 교사 / 부모의 몫이다 .

출처 : Motivating Underachievers Part I by James Lehman, MSW

• 동기부여가 지속되기 위해서는 의미부여 (meaning-making) 가 이루어져야 한다 .

• 학생에 대한 교사의 기대 , 그리고 그 기대를 바탕으로 한 피드백은 공부에 대한 열정에 지대한 영향을 끼친다 (Sternberg 외 , 2010).

효과적인 학습전략 – 동기유발의 원리

자아존중감 저하 - 부정적 피드백 초중고 12 년 동안 학생이 받는 부정적 피드백의

수 : 15,000 회 (Reasoner, 1989)

유치원 때의 긍정적 자아상 비율 : 80% 초등 6 학년 때의 긍정적 자아상 비율 : 12%

효과적인 학습전략 - 동기

자아존중감 저하 - 복합 요인

학습결손의 발생과 보정기회 놓침 학습을 저해하는 두려움 증가 부정적 자아상 부정적 호칭 갖기 심한 질책 받음 처벌 받음

학습자들에게 긍정적 기대와 믿음을 보낼 때 학습자들의 뇌는 이에 긍정적으로 반응한다 .

기대효과 (The expectation effect) - 자신 혹은 타인에 대한 기대의 결과 , 인식과 행동이 변하는 현상

• 피그말리온 효과 (Pygmalion effect) - 누군가에 대한 사람들의 믿음이나 기대 , 예측이 그 대상에게 그대로 실현되는 경향

• 로젠탈효과 (Rosenthal effect) - 피그말리온 효과를 교육학에 접목한 것• 플라시보 효과 (Placebo Effect) - 약효가 전혀 없는 거짓약을 진짜 약으로

가장 , 환자에게 복용토록 했을 때 환자의 병세가 호전되는 효과• 호손효과 [Hawthorne effect] - 실험대상이 된 피험자들은 자신이

실험과정에 참여함을 인식하는데 , 이러한 인식이 실험결과에 미치는 효과

효과적인 학습전략 - 기대

동기 유발 전략

1. 학습 과제의 의미 / 가치를 이해시킨다 - 습득 가치 - 흥미 가치 - 사용 가치 2. 학습 목표 수립을 도와준다 3. 남과 비교하지 말고 자신의 목표와 비교하게 한다 4. 성공 경험의 축적으로 자기유능감을 향상시킨다 5. 선택권을 준다 6. 학습의 주인이 되게 한다 7. 성공과 실패 모두 자신이 책임을 지게 한다 8. 결과보다 과정에 초점을 맞추어 칭찬한다 9. 기대 수준을 낮추지 말고 성공의 기회를 만들어 준다 10. 학업 성과란 갑자기 좋아지지 않고 점차 나아지는 것임을 알게 한다

효과적인 학습전략 - 동기유발

< 원리 24> 모든 수업은 학습자의 상태변경이 먼저다 .

상태관리 4 가지 원칙

• 상태를 신속히 읽는다 .

• 상태를 정확히 읽는다 .

• 현재의 상태에 맞게 반응한다 .

• 문제가 일어나지 않도록 상태를 사전에 관리한다 .

효과적인 학습전략 – 마음상태 변경

• 욕구불만과 좌절감에 빠져있는 아이들은 자신들이 교사에 의해 정당한 관심과 대우를 받고 있지 못하다고 느끼면…

• 감정이 격화되어 화를 내거나 주어진 상황에서 회피 /도망가거나 무관심해진다 .

효과적인 학습전략 – Fight or Flight

• 교사가 각 상황마다 정상화의 실마리를 적시에 포착하지 못하면 결국 화냄과 무관심을 맞이할 수밖에 없게 된다 . 어떻게 하실 것인가요 ?

수 백 가지 상태

태도와 믿음 감각

정서

불안평화로움희망에 참

의심

분노호기심

예측더 없는 행복

혼돈만족

갈구

공감

자부심

효과적인 학습전략 – 상태 변경

효과적인 학습전략 - 상태변경

1단계 주의를 집중하지 못하는 학생 발견2단계 현재 학생의 상태를 유심히 관찰3단계 전략 세우기4단계 계획 짜기5단계 상태 전환 유도하기6단계 상태 전환 과정7단계 학생의 상태가 전환되는 전 과정을

관찰하기

[ 예시 전략 ] 신체적 활동을 유도 ( 스트레칭 , 걷기 , 그룹 활동 ) 학생이 직접 선택하도록 유도 ☞ 자신의 학습 상태를 스스로 조절하고 있다고 믿게끔 만들어라 ." 선생님한테 좋은 생각이 있어 . 어떻게 할지 선생님이 몇 가지

제안을 할게 . 그 중에서 네가 원하는 것을 선택하는 거야 ." 참고 : Teaching with the Brain in Mind (2th, Jensen), p.103-111

< 원리 25> 학습은 15-20 분 단위의 수업활동마다 교수학습 방식 (mode) 을 바꿔줄 때 효과적이다 . • 학습자의 나이와 성숙도에 따라 주의를 지속시킬 수 있는

기간은 10~20 분이다 . • 교사는 약 20 분 단위로 수업에 변화를 줄 필요가 있다 . - 수업 주도자의 변화 ( 예 : 학습자 주도 활동 ) - 공간의 변화 ( 예 : 좌석 변화 ) - 주제나 초점 변화 - 수업방식의 변화 ( 예 : 수업 되돌아보기 ; 배운 것에 대한 생각 , 감상 , 회상 , 의견 )• 수업시작은 마음끌기 활동을 , 수업중간은 모둠활동 ( 예 : 파트너를 찾아 새롭게 배운 것 2 가지 말하기 ) 을 , 수업 마무리는 배운 것 핵심정리로 한다 .

뇌의 학습원리 - 주의

" 너무 지루하지도 않고 아주 재미있지도 않

은 , 일반적인 수준의 수업을 들을 때 ,

학생들은 수업 시작 후 언제부터 흥미를 잃기

시작할까 ?"

10 분

수업은 몇 분 단위로 ?

출처 : Sousa, D. (2009). How the brain learns

공부가 잘 되는 시간 vs. 공부가 안 되는 시간Impact on Block Scheduling

수업은 몇 분 단위로 ?

출처 : Sousa, D. (2009). How the brain learns

몇 개의 짧은 수업으로 나누기Rest Between Block Lesson Segments

새로운 자극으로 주의를 끌어라 .

주의를 어디에 두는가는 과거 자신의 경험에 바탕을 둔다 .

☞ 익숙한 것 , 늘 일어나는 일 VS 새로운 것 , 깜짝 놀랄만한 일

☞ 새로운 자극 ( 비일상적이고 예측할 수 없는 자극 ) 으로 학생들의 주의를 끌어라 .

☞ 영화 '죽은 시인의 사회(Dead Poets Society)' 의 한 장면

효과적인 수업전략 – 주의의 유지

< 원리 26> 주의의 유지 (staying focused) 여부는 배우는 내용의 , 새로움 (novelty), 관련성 (relevance), 의미(meaning) 에 달렸다 .

• 뇌는 새로운 것의 탐색을 좋아하며 , 끊임없이 세상을 이해하고 정보가 의미가 있는지를 확인하려고 한다 .

• 학습자는 주어지는 정보 (= 수업의 내용 ) 에 관심이 가고 중요하다고 여길 때 주의를 집중한다 . 따라서 교사는 학습자를 몰입시키기 위해서는 쉽고 재미있게 가르치는 것보다는 우선적으로 학습자의 입장에서 수업이 의미있는 것이어야 한다 .

• 정보는 이해가능하고 의미가 있는 것일 때 주의를 받고 , 장기기억에 저장될 가능성이 높아진다 .

적용• 수업환경과 수업방식을 어떻게 바꿀 것인가 ?

뇌는 새로운 것 (novelty) 을 찾는다

• 뇌는 교사의 목소리에 대한 정보를 처리하는 동안 어조의 질 , 교사의 복장 , 머리모양 등에 대한 판단 뿐만 아니라 옆에 앉아 있는 학생 , 교실의 온도 , 주의를 분산시키는 소음 등에 대한 판단도 할 수 있다 .

• “너 집중하고 있니 ?”• 내용에 중점을 두되 , 과정을 이용하여 놀래키기• 익숙함을 탈피하기

뇌는 지식 ( 사실 , 기능 ) 이 실제 삶의 상황 속에 깊이 연결되어 있을 때 가장 잘 배운다 .

• 실생활 속의 경험은 일화기억화 되어 오래 기억된다 . • 뇌는 이치에 맞고 , 의미를 느끼는 지식을 가장 잘 배우며 ,

학습자의 삶과 관련이 적은 것에 집중하기 어렵다 . • 교사에게는 두 가지 선택의 길이 있다 . 하나는 기존의 모형 ,

비디오 , 인터넷 , 가상세계에서의 견학여행 등을 이용하는 것이고 , 다른 하나는 학습자의 기계적 암기에 의존하는 것이다 .

효과적인 수업전략 – 실생활과의 연관

집중의 필요조건

모든 수업은 배울 내용의 의미와 가치 발견을 통한 동기유발이 먼저다 .

• 새로운 주제를 도입하거나 새로운 단원을 시작할 때는 시간을 내서 새로운 학습에 대해 의미를 찾고 가치를 발견하게 한다 . 이것이 학습에 대한 내적 동기를 형성한다 .

• 인간의 뇌는 외부 정보를 받아들이기 전에 다음 두 가지 질문을 던져 평가한다 .

“ 이해 가능하고 이치에 닿는가 ?” (Does this make sense?)

“나에게 어떤 의미가 있는가 ? 왜 내가 이를 배워야 하는가 ?” (Does it have meaning?; Why do I have to know this?)

< 원리 27> 학습의 내용 , 방법 , 수준 , 속도 , 표현방식에 대해 학습자 스스로 선택 (choice) 하고 통제 (control)할 수 있을 때 동기가 향상되고 학습이 강화된다 .

• 학습자 스스로 학습내용 , 학습방식 , 평가방식을 선택(choice) 하고 주도할 (control) 수 있을 때 학습에 대한 책임감 , 주인의식 , 동기 , 성과가 향상된다 .

• 무언가를 ‘선택’한다는 것은 엄청난 힘을 지닌다 . 우리는 스스로 선택한 것에 대해 책임 지려하기 때문이다 .

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효과적인 수업전략 – 학습자의 선택과 통제

< 원리 28> 감정상태는 이해 ( 패턴찾기 ), 기억 , 학습 , 의사결정에 결정적인 역할을 한다 .

• 감정의 뇌와 이성의 뇌의 협력이 중요하다 . 감정에 의해 어떤 자극에 주의 (attention) 를 줄 지 , 무엇을 학습하고 기억할지 결정된다 (Kovalik, 2009; Jensen, 2008). 결국 감정은 학습능력을 향상시키기도 하고 떨어뜨리기도 한다 . 감정과 정서는 학습으로 가는 온오프 스위치라고도 부른다 .

• 적절한 감정을 수반하는 학습과 감정이 실린 경험은 더 높은 흥미와 적극적인 참여 , 활발한 기억 유지가 일어나도록 한다 .

• 긍정적 감정은 도파민 분비를 촉진해 장기기억을 돕는다 .

효과적인 수업전략 – 학습자의 기분 관리

• 외부 정보의 의미를 탐색할 때 감정의 역할이 매우 중요하다 . 감정은 모든 생각 , 행동 , 학습 과정의 일부이자 배경이다 (Caine et al. 2009).

효과적인 수업전략 – 수업에 영향을 미치는 2경로

교실 분위기

긍정적 분위기는 혈액 내 엔도르핀 수치를 높여 행복감을 느끼도록 하며 전두엽을 자극한다 .

부정적 분위기는 혈액 내 코티솔을 증가시켜 불안 수준을 높이며 전두엽이 “싸움 / 회피”에 초점맞추게 한다 .

학습 활동

어떤 교수 활동이 학생들을 학습 내용에 정서적으로 연관시키게 할 수 있을까 ?

정서(Emotions)

( 비명시적 기억 ) (명시적 기억 )

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< 원리 29> 뇌는 사회적이며 , 사람은 사회적 상호작용을 통해 더 잘 배운다 .

• 모든 인간은 “소통 /접촉의 욕구”를 통해 완전해지고자 한다 . • 인간은 사회적 동물이다 . 그래서 뇌는 주변의 사회적 반응 , 정서적

분위기 등에 영향을 받으며 발달한다 . 거울신경 (mirror neuron)의 발견을 통해 인간이 < 행동 이해 , 모방 , 의도 이해 , 공감 > 등 네 가지가 대표적인 기능을 통해 사회적 동물임을 생물학적으로 증명하고 있다 .

• 학습의 사회적 특성은 실제적인 맥락 속에서 학습자의 능동적인 수업참여를 강조하는 교수 학습 방법의 하나인 상황학습 (situated learning), 학습 공동체 (community of practices) 등이 대표적이다 .

• 상황학습의 접근은 배우는 것 (learning) 과 행하는 것 (doing) 은 분리될 수 없으며 , 학습은 문화에 순응하고 그 가치관을 흡수하여 동화하는 것으로 보는 , 비고츠키 (L. Vygotsky) 의 사회문화적 구성주의와 문화인류학적 접근에서 이론적 토대를 두고 있다 .

• 학습자의 사회적 상호작용 및 관계맺음에 대한 욕구가 존중되고 적극 활용될 때 효과적인 학습이 일어난다 .

• 학습자는 자신의 생각을 발전시키고 , 상대방에게 자신의 아이디어를 제시하고 반응을 살피면서 더 잘 배운다 .

• 최적의 학습 수행은 타인 ( 교사 , 동료 , 부모 등 ) 의 도움이 매우 중요하다 . 모든 학습은 사회적 맥락과 깊이 관련되어 있다 . 혼자서 하는 학습조차도 과거의 경험 , 과거의 상호작용에 뿌리를 두고 있다 . 각자의 아이디어를 나누면 ‘ 1+1=3’ 이 된다 .

• 상호작용을 통해 각 학습자들의 강점과 약점을 통합한다 .

사회적 상호작용 강화수업

뇌는 다른 사람들과 상호작용할 때 더욱 더 활성화된다 . 논의토론협동 학습

협력학습 활동의 예

생각하기 -짝과 생각 나누기 - 발표하기 (Think-Pair-Share)

바꾸어 말하기 (Paraphrase Passport)번호 부여하기 (Numbered Heads)뭔가 말해봐 (Say Something)전문가 직소 (Expert Jigsaw)독서 토론회 (Literature Circles)질문 생성자 (Question Generator)활동의 보상으로 칩 주고받기 (Talking Chips/Drop a

Chip)

< 원리 30> 뇌는 배울 내용 ( 정보와 기술 ) 을 맥락과 함께 제시하고 , 경험을 통해 배울 때 더 잘 이해하고 , 기억하고 , 회상할 수 있다 .

• 교육은 가르칠 내용을 학습자의 삶의 경험과 통합시킬 때 몰입하고 더 잘 배운다 .

• 지식을 삶과 연결시키는 것이 뇌친화적 교수학습 원리 중 가장 중요하다 .

• 모국어를 배울 때 어휘와 문법을 실제의 삶 속에서 풍부한 상호작용을 통해 가장 잘 배우는 것이 전형적인 예다 .

교육적 함의• (범교과 ) 프로젝트 수업 , 시연 , 스토리텔링 , 비유 , 역할극 ,

현장실습 , 견학 등의 경험학습 (experiential learning) 을 강화한다 .

• 강의는 경험학습의 수단이거나 부분이 되게 한다 .

효과적인 수업전략 – 맥락이 있는 수업내용

학습 효율성 피라미드

강의 듣기 5%

읽기 10%시청각 수업듣기 20%

시범강의 보기 30%

능동적

수동적

구체적

추상적

학생 참여 과제 종류

활동 유형에 따라 내용을 회상 , 전이 , 적용하는 평균 정도

집단토의 50%

실제 해보기 75%

서로 설명하기 90%

기억률을 좋게하는 수업진행

• 학습자의 질문 중심 수업 • 개방형 질문 • 참여형 문제해결• 체험학습 & PBL • 실생활과 연결짓기 • 그래픽 오거나이저 활용 • KWL 활동 • What I know; Want to know;

Learned• Think-Pair-Share 활동

효과적인 수업전략

⊗⊗⊗⊗⊗⊗⊗⊗⊗⊗⊗⊗⊗⊗

Q. 피자를 이용해 설명할 경우 뇌안에는 어떤 변화가 일어날까 ?

15 개 피자의 각각을 4쪽으로 나누면 총 60쪽이 된다 .

15 ÷ 1/4 = 15 x 4/1 = 60

효과적인 수업전략 – 삶의 경험과 연결 /맥락 제공

그림만 있는 경우

글만 있는 경우

구체적인 내용

추상적인 내용

내용이 구체적일 경우 , 시각적으로 장면을 떠올릴 수 있기 때문에 기억률이 약간 더 높은 것으로 보인다 .

http://theweek.com/article/index/248669/12-things-we-know-about-how-the-brain-works

효과적인 수업전략 – 구체성의 강화

기억률을 좋게하는 수업진행

• 학습자의 질문 중심 수업 • 개방형 질문 • 참여형 문제해결• 체험학습 & PBL • 실생활과 연결짓기 • 그래픽 오거나이저 활용 • KWL 활동 • What I know; Want to know;

Learned• Think-Pair-Share 활동

효과적인 수업전략

< 원리 31> 다중감각을 활용한 교수지도 방법은 다중기억회로를 형성한다 .

• 다양한 감각 ( 청각 , 시각 , 촉각 등 ) 을 자극하도록 수업활동을 구성하면 다른 감각은 각기 다른 기억회로를 형성한다 .

• 다양한 학습 경험의 제공을 통해 복수의 기억망에 정보를 저장해 두면 더 효율적으로 회상할 수 있다 .

• 억지로라도 배운 것을 회상하는 훈련을 시킴으로써 ‘마음 습관’ 의 형성을 돕는다 .

• 학습의 종류에 따라 동일 뉴런의 다른 분기에서 시냅스가 다른 방식으로 형성된다 (Langone Medical Center, 2014).

• “더 기억하기 좋은 수업활동을 어떻게 짤 것인가 ?” “각자 자신에게 맞는 회상 전략을 만들어 보도록 돕는다 .”

효과적인 수업전략 – 복수의 기억회로

대뇌피질 반구 (hemisphere) 를 네 영역으로 구분하면 ?

전두엽사고와 언어

측두엽언어능력 , 청각

후두엽시각정보

두정엽

체감각과 운동감각의 수용과 평가

각 영역은 기능이 완전히 분화되어 있는 것일까 ? 1차적으로는 각 영역에서 기능을 수행하나 , 2차 , 3차

처리과정을 거치며 상호 통합적으로 작용

다양한 감각을 자극 , 천천히 이해할 수 있는 속도로

수업 내용이 다양한 자극을 통해 입력되면 , ( 보고 , 듣고 , 만지고 , 온도를 느끼고 , 상상을 자극하는 수업 ) 다양한 감각 신경이 동시에 자극을 받는다 .

☞ 시간 근접성의 원칙(temporal contiguity princi-ple)

동일한 의미를 가진 글자와 그림을 연속적으로 제시하기보다는 동시에 제시할 때 더 잘 익힌다 .

☞ 양상성의 원칙(modality principle)

학생들은 자막이 나오는 애니메이션보다 내레이션이 나오는 애니메이션을 볼 때 더 잘 기억한다 .

Earth

영상

영상

자막

내레이션

+

+

멀티미디어 정보 제시의 원칙

1. 멀티미디어의 원칙 (multimedia principle) 학습자는 글자로만 배우는 것보다 글자와 그림으로 배울 때 더 잘 익힌다 . 2. 시간 근접성의 원칙 (temporal contiguity principle) 학습자는 상응하는 글자와 그림이 연속적으로 제시될 때보다 동시에 제시될 때 더 잘 익힌다 . 3. 공간 근접성의 원칙 (spatial contiguity principle) 학습자는 상응하는 글자와 그림이 각각 페이지와 스크린에 멀리 떨어져 제시될 때보다 서로 가까이 제시될 때 더 잘 익힌다 . 4. 통일성의 원칙 (coherence principle) 학습자는 관계없는 자료가 포함될 때보다 제외될 때 더 잘 익힌다 . 5. 자료양식의 원칙 (modality principle) 학습자들은 애니메이션과 자막의 결합 방식보다는 애니메이션과 내레이션의 결합방식을 통해 더 잘 익힌다 . (Brain Rules, 2009)

저장방식의 이해 - 기억은 흩어지고 모아진다

정보가 뇌 속으로 들어오면 , 개별적인 속성으로 나누어져 저장된다 .

1) what 경로 ( 색상 , 모양 , 크기 등 )2) where 경로 ( 위치 , 움직임 등 )

1사과를 본다

2뇌에서 전기적 신호로 변환

사과가 놓였던 장소사과가 움직이고 있나 , 정지해 있나 ?

사과의 색상 , 모양 , 크기

' 두정엽 ' 부근에 저장되는 정보

'측두엽 ' 부근에 저장되는 정보

효과적인 수업전략 - 이중 부호화

항목을 문자부호와 영상부호로 표상하면 기억이 향상된다는 이론

각 시스템은 동일 개념에 대한 서로 다른 유형의 정보를 처리하며 , 하나의 정보가 활성화되면 연결되어 있는 다른 정보가 함께 활성화된다 .

예 ) ‘ 고양이’를 부호화할 때 ‘고양이’라는 단어뿐만 아니라 영상 (image) 까지 기억하면 , 단어나 영상 중 하나만 인출해도 그 항목을 재생할 수 있다 .

출처 : Cognitive Psychology: Mind, Research, and Everyday Experience, 2nd Ed. by Bruce Goldstein.

읽기만 한 경우

듣기만 한 경우

보기만 한 경우

듣기와 보기를 함께한 경우

• 비디오 감상• 전시회 관람• 설명해주는 영상 보기• 그 자리에서 하는 것을

지켜보는 경우

14 일 후에 기억한 내용의 비율 (%)

http://theweek.com/article/index/248669/12-things-we-know-about-how-the-brain-works

학습양식별 기억 유지 비율

효과적인 수업전략 – 전뇌 (whole brain) 의 사용

< 원리 32> 뇌는 학습자가 선호하는 학습유형 (learning style)에 맞추어 지도하기보다는 다중지능 (multiple intelligence)을 활용할 때 더 잘 학습한다 .

• 학습자가 선호하는 학습 유형에 맞추어 지도하는 것이 더 효과적이라는 오랜 통념은 근거가 없는 것으로 밝혀졌다 (Harold Pashler 외 , 2008).

• 지도방법을 과목이나 배우는 내용의 특성에 일치시키는 것이 더 효과적이다 ( 예 : 기하와 지리과목에는 시각의 활용한 수업 , 시에 관한 학습은 언어를 사용한 수업 ).

• 사람들은 학습에 영향을 미치는 다중지능을 가지고 있다 . 각 학습자들이 가지고 있는 적성과 지략을 기반으로 한 다중지능을 사용하도록 하는 것이 더 효과적이다 (Peter C. Brown 외 , 2014). 

• 각 학습자는 적성 , 선험지식 , 지능 , 흥이 . 자기유능감 등 다양한 자원을 가지고 있으면 이런 요소들이 학습하는 방법과 약점을 보완하는 방법에 영향을 준다 .

• 학습에 영향이 가장 큰 학습자별 차이 중 하나는 언어 사용능력과 읽기능력이다 .

효과적인 수업전략 – 다중지능의 활용

HOW 어떻게 해야 할까 ?

다중지능을 고려한 모둠 구성

다중지능 검사를 통해 개개인의 다중지능을 알아보고 , 이를 기준으로 모둠을

구성한다 . 모둠별로 개인의 특성과 강점을 살린 활동을 선택할 수 있다는

이점이 있으며 , 원하는 방식으로 배우고 평가 받는 과정에서 개개인의

다양성을 살려주는 모둠 운영방식이다 .

< 원리 33> 기억 / 학습은 집중학습 (massed learning) 보다 분산학습 (spaced learning) 이 , 반복학습 ( 입력 ) 보다 반복회상 ( 출력 ) 이 더 효과적이다 .

분산학습은 응고화를 통한 장기기억으로의 전이를 용이하게 한다 . 학습한 내용을 굳히는 방법으로 , 개념 회상과 추론 능력을

기준으로 효과를 비교했을 때 인출활동이 심화된 입력활동보다 더 효과적인 것으로 밝혀졌다 (Karpicke and Blunt, 2011)

• 인출활동 – 예 : 이해와 추론 유형의 문제 풀이 ( 정확한 학습여부를 확인하기 위한 활동 )

• 심화 입력활동 – 예 : 개념도 작성하기 출처 :https://www.sciencemag.org/content/331/6018/772.abstract

이상적인 복습 시기 • 1 주 후 평가가 있을 때 – 1~2 일 후 복습

• 4~6 주 후 평가가 있을 때 – 1 주 후 복습

• 1 년 후 평가할 때 – 1~2 개월 후 복습

효과적인 수업전략 - 분산학습

뇌의 기억원리 - 반복된 연습과 회상 정도

회

상 정

도

10 분 1 일 1 주 1 개월 6 개월

http://isites.harvard.edu/fs/docs/icb.topic951136.files/powerOfTestingMemory-roedigerKarpicke.pdf

효과적인 수업전략 – 테스트의 기억강화

Research on learning shows that retrieval practice is the most effective study method: Students don’t know this

Karpicke & Blunt, 2011, www.sciencexpress.org, Jan 20, p.1-4.

• 회상 / 출력의 기회를 더 많은 학습자가 갖도록 하기 위해서는 모둠 학습이 효과적이다 .

• 학급 전체를 대상으로 하는 강의식 지도는 수동적으로 듣는 기회만 제공하며 , 스스로 능동적으로 회상 / 표현해볼 수 있는 기회를 제한한다 .

효과적인 수업전략 – 회상과 표현의 강화

기억률을 높이기 위한 책략

1. 반복시연 (rehearsal) 시연이란 나중에 회상해 낼 것을 생각하고 미리 기억해야 할 대상이나 정보를 눈으로 여러 번 보아 두거나 말로 되풀이하는 것 .

2. 정보를 더 큰 단위로 묶기 (chunking) 3. 범주화 (categorization) 자료들 중 속성이 같거나 비슷한 것들을 상위 부류로 묶는 과정 . 예 : 사과 , 나팔꽃 , 제비꽃 , 배 , 귤 , 복숭아 , 코끼리 등의 단어를 암기할 때는 동물끼리 , 과일끼리 , 꽃끼리 묶어서 기억하는 것 .

4. 정교화 (elaboration) 기억해야 할 둘 이상의 자료간의 공유하는 의미나 공통된 참조물을 찾아 이들

자료들을 어떤 의미를 가지도록 연결시켜 기억에 저장하는 방법 . 예 : ‘TV-토끼’를 기억해야 할 경우 , ‘TV 안테나처럼 귀를 쫑끗 세운 토끼

가 ...’ 처럼 심상 (mental image) 을 이용하여 기억하는 것 .

작업기억의 효율성 높이기

• < 원리 34> 학습은 적절한 수준의 인지적 부하 (cognitive load), 복잡성 (complexity) 과 난이도 (difficulty) 가 있는 과제를 제시하고 실수 / 실패하면서 배우게 하는 것이 효과적이다 .

• 인지부하는 학습자에게 지나치게 낮은 수준의 학습자료를 제공하거나 높은 자료를 제시하게 되면 일어나지 않는다 . 그러나 학습자에게 적절한 수준의 학습자료를 제공하면 학습자는 문제를 해결하기 위해 정신적인 노력을 기울이게 된다 (본유적 인지부하 ).

• 쉽게 이해하고 실수하지 않도록 조금씩 떠먹여 주는 방식의 교수법은 비효율적이다 .

• 실수를 줄이기 위해 단기기억 상태에 있는 정보를 회상하는 교수학습방식은 비효율적이다 .

• 방법이나 풀이법을 예로 보여주기 전에 스스로 해결해 보도록 하면서 바른 피드백을 주는 방식이 효과적이다 .

• 실수 / 실패는 노력하고 있다는 증거이고 , 전략의 수정이 필요하다는 신호일 뿐이다 .

효과적인 수업전략 – 실수 / 실패의 가치

수업설계 - 개정된 커민스 (Cummins) 사분면

A B

C D

고맥락

저맥락

낮은인지부하

높은인지부하

구체적경험을 통한

행위

글로 쓰인추상적강의

149

< 원리 35> 뇌는 강의 일변도보다는 안내성 질문 (guided question) 을 자주 던지며 , 즉각적인 피드백을 제공할 때 더 잘 학습한다 .

• 좋은 질문은 신정보와 구정보를 연결시키는데 도움이 된다 . • 좋은 질문은 수동적 청취대신 학습자의 참여를 이끌어 낸다 .

피드백이란 ?• 학습자는 적절한 시기에 피드백을 받고 후속적으로 연습할

기회를 가지며 지식과 스킬을 정교화해 간다 .• 피드백을 받지 못하면 학습자는 배울 목표와 배운 것의 차이 ,

배운 내용의 정확성 등을 알지 못한다 . 뇌는 학습자가 의식하지 못한 부분에 대한 타인의 피드백을 갈망한다 !   

• 가장 강력한 피드백은 스스로에게 하는 피드백 (self-feed-back) 이다 . 스스로의 학습 과정을 돌아보는 시간을 줄 때 학습이 효과적이다 .

효과적인 수업전략 – 질문과 피드백

질문의 4 가지 주제 1. 학습자가 만드는 질문의 효과성 ; 성취도 향상 2. 비판적 사고를 이끌어 내는 열린 질문의 사용 3. 질문의 답을 생각해볼 수 있는 충분한 시간 제공 4. 질문의 답을 본문에서 찾아 명시적으로 설명하기

우수한 교사가 던지는 4 가지 질문“[ 수업 시작 전 ] 이 과를 가르칠 때 어떤 것에 집중해야 하나 ?” “[ 수업 시작 ] 여러분들 중 몇 사람이나 이 주제에 대해 알고

싶은가 ?” “[ 수업 중간 ] 나는 나의 수업을 어떻게 나의 의도와 일치시킬 수 있는가 ?”

“[ 수업 후 ] 나의 수업은 학습자들의 주의를 끌었는가 ?”

효과적인 수업전략 – 효과적인 질문

학습자의 입장에서는 피드백의 의미

• 나는 어떤 지식과 기능을 습득해야 하는가 ?• 나는 학습 목표에 어느 정도 도달하고 있는가 ?• 나는 다음 단계로 무엇을 해야 하는가 ?

효과적인 수업전략 - 피드백

대표적인 피드백 활동평가 (test, assessment); 응답에 대한 설명 ; 확인(verification); 재시도 지시 (try-again); 오류가 있는 위치 표시 (error-flagging); 심화학습 (elaborated); 학습할 개념이나 역량의 속성 제시하기 (attribute iso-lation); 주제 관련 정보 제공 ; 실제의 예를 제시하기(worked examples); 힌트 (hints/cues/prompts); 오답분석 ; 칭찬 등

피드백의 원리 / 전략• 적시에 한다 ( 가까울수록 효과가 더 높다 )• 피드백이 있을 것에 대해 사전에 예고를 한다 .• 정답을 알려주지 말고 조금씩 힌트를 추가하여

스스로 정답을 찾게 한다 .• 완전히 이해할 때까지 반복 , 심화 학습을 하게 한다 .• 시간의 부족은 컴퓨터의 학습관리시스템 (LMS) 을

이용하거나 동료검토 (peer feedback) 를 활용한다 . (Brain-Targeted Teaching Model, 2012)

효과적인 수업전략 - 피드백

피드백을 어떻게 주어야 할까 ?구성 내용 좋은 피드백Time 언제 , 얼마나

자주 ?

- 객관적인 사실은 즉각적으로 제시 (맞다 /틀리다 )- 학생들이 생각하고 처리할 수 있도록 약간의 시간- 다른 학생들과 차이가 날만큼 피드백 주는 시기를

지연시켜서는 안 된다 . - 모든 과제에 대해서 가급적 자주

Amount 몇 가지에 초점을 두며 , 얼만큼 강조해야 할까 ?

- 우선순위 : 가장 중요한 요소- 주요 학습 목표와의 관련성- 학습 발달 수준을 고려

Mode 어떤 방식으로 ?( 말로 , 써서 , 시각자료로 ?)

- 내용에 가장 적합한 방식 (책상 옆을 지나가면서 한마디씩 언급하거나 , 별도의 모임에서 다루거나 )

- 서로 주고받는 피드백이 최고 !- 쓰기 과제에 대해서는 종이에 쓰는 방식- ' 하는 방법 ' 을 모르거나 예를 필요로 한다면 시연해줄것

Audi-ence

개별적 혹은 그룹 / 학급별 ?

- 개별적인 피드백을 주면 아이들은 " 선생님이 나의 학습을 가치 있게 생각한다 .' 고 여긴다 .

- 반 아이들 대부분이 과제의 공통되는 개념을 놓치고 있을 때 전체 학급에 대한 피드백이 필요 .

좋은 피드백 vs 나쁜 피드백

피드백의 목적 : 1) 어떤 부분이 잘 되었는지 칭찬해주고 , 2) 나아지려면 어떻게 해야 할지 제안해주기 위해

좋은 피드백 나쁜 피드백

• 긍정적으로 제시• 지적할 때도 구체적으로 , 논리적으로• 제안을 함께 제시 ( 처방을 내리거나 선언하지 말 것 )

• 실수 찾아내기• 잘못을 지적하고 어떻게 해야 하는지 제안을 제시하지 않음• 과제를 제대로 하지 않았을 때 벌을 주거나 창피를 주는 것

예시 )" 재활용에 반대하는 사람들을 설득시키기에 조금 더 설득력 있는 주장이 없을까 ? 재활용에 드는 비용과 환경에 미치는 영향을 더 알아보면 좋을 것 같구나 ."

예시 )" 보고서 제출이 늦었구나 . 대체 뭘 했던 거니 ?"

"네 보고서가 우리 반에서 제일 짧아 . 내용을 충분히 담지 못했구나 ."

피드백의 효과 - 즉각적인 피드백 vs 지연된 피드백

수학성적이 저조한 학생들에게 피드백을 즉각적으로 해준 경우와 피드백을 늦게 해준 경우의 점수를 비교한 결과 (Brosvic et al., 2006)

즉각적인 피드백 지연된 피드백

덧셈 뺄셈 곱셈 나눗셈

음악 수업을 하면 뇌의

감각피질이 20-40%

변한다 !

감각피

질

< 원리 36> 예술 활동은 인지적 학습능력을 향상시킨다 .

• 예술 교육 vs. 예술 통합교육• 예술교육과 주의력 , 인지능력 향상과 상관 큼

효과적인 수업전략 - 예술활동

< 원리 37> 뇌는 일반적 발달 단계 , 선험지식 등의 다양한 개인차를 고려한 교수학습이 이루어질 때 더 잘 학습한다 .

• 인간의 발달과정은 예측가능하나 그 속도가 개인마다 다르다 . • 아동기 , 청소년기에는 이성의 뇌가 아직 발달 과정에 있어서

감정의 뇌에 더 영향을 받는다 . 이 시기에는 사고가 논리적이기 보다는 충동적 , 감정적이다 .

• 모든 학습은 이전에 있었던 학습을 바탕으로 해서 일어난다 . 이런 과정은 학습경험을 통해 생물학적 변화를 수반한다 .

• 현재 학교 시스템은 학습자를 나이를 기준으로 나누나 , 이는 인간 발달 단계에서 나타나는 불 예측성과 다양한 개인차를 반영하지 않는 잘못된 방식이다 . 현재의 발달 단계와 성취능력이 기준이 되어야 한다 .

기회의 창 : 뇌 발달 / 성숙에 따른 민감기

운동 발달

정서 통제

어휘

언어 습득

수학 논리

악기 연주

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

?

특정 능력이 발달하는데 중요한 시기가 있다 .이 시기에 습득한 해당 능력은 더 오래 지속되고 유지된다 .

운동 능력 발달

< 원리 38> 수업의 마무리 활동으로 상위인지활용 활동 (metacognitive activ-ity) 과 배운 내용 되돌아보기 (self-reflec-tion) 가 효과적이다 .

상위인지능력 - ‘ 자신의 인지 / 사고에 관한 지식’ 과 ‘자신의 인지 / 사고에 관한 조절 , 조정’ 의 두 가지 측면을 포함하는 인지능력 .

효과적인 수업전략 – 상위인지전략과 되돌아보기

전자는 자신의 사고 상태와 내용 , 능력에 대해 알고 있는 지식(초인지적 지식 ) 을 말하며 , 후자는 문제 해결 과정에 있어 계획하고 , 적절한 전략을 선택 · 사용하고 , 과정을 점검 ·통제하고 , 결과를 반성 · 평가하는 사고 기능 (초인지적 기능 )을 말한다 . ( 실험심리학용어사전 , 2008, 시그마프레스 )

수업 시간의 80% 만 가르쳐라 .

나머지 시간은 새로운 학습 내용에 대해 흥미를 유발하고 , 배운 내용을 다시 되새길 수 있는 시간으로 !

상위인지전략 활용활동 4 요소

• 자기 점검 (self-monitoring) - 자신의 수행 과정이나 전략을 스스로 확인 ·점검하는 정신적 과정이나 행위

• 자기 질문 (self-question) - 학습자가 과제 수행과 관련하여 스스로 질문을 제기하는 일

• 자기 평가 (self-evaluation) - 언어 사용 중이나 혹은 후에 언어 학습 과제에 대한 자신의 수행이나 능력 , 태도 등을 스스로 확인하는 일

• 자기 조정 (self-regulation) - 학습자가 과제 수행과 관련하여 스스로 과제 목표나 계획 , 수행 , 결과 들을 점검 · 수정 · 평가하는 지적 행위

대표적인 상위인지 전략

1. 배운 것에 대한 생각 , 감상 , 회상 , 의견 쓰기 ; 배운 것에 대해 질문 만들어 보기 등2. 자기 중요성 인정하기 : 과제를 마친 후 칭찬과 보상하기3. 스스로 가르치기 : 수학문제를 풀 때 과정을 입으로 중얼거리기4. 자기 평가 - 에세이를 제출하기 전에 다시 읽어보거나 수정하기5. 도움 청하기 - 모르는 단어 찾기 혹은 스터디 그룹 만들기

효과적인 수업전략 - 상위인지전략

수업시작을 위한 두 가지 질문1. [ 연결 ] 이 주제에 대해서 이미 알고 있는 것은 무엇인가 ? 2. [ 동기확인 ] 이 주제에 대해 알고 싶은 것은 무엇인가 ?

수업 마무리를 위한 3 가지 질문1.[ 이해확인 ] 오늘 우리는 무엇을 배웠는가 ?2.[ 구정보와 통합 ] 오늘 우리가 배운 것은 기존에 알고 있는 것과 어떤 관련성이 있는가 ?

3.[ 의미확인 ] 오늘 우리가 배운 것은 향후 어떻게 활용할 수 있는가 ?

효과적인 수업전략 - 질문

출처 : http://tfabaltimore.wikispaces.com/file/view/KWL+charts.pdf

K-W-L 접근법

Think-Pair-Share란 ?

각자 먼저 생각해 (Think) 본 후 짝과 (Pair) 함께 공유한다 (Share).

학습자가 생각할 시간을 갖는다 . 능동적인 학습이 된다 . 학습자 몰입과 기억률이 향상된다 . 구정보를 바탕으로 새정보를 이해하게 된다 . 동료간 각자의 견해를 나누므로 실수에 대한 부담이 적다 . 학습당 학생수가 많아도 활동이 가능하다 .

< 원리 39> 사회성 , 감성 스킬이 인지적 학습에 결정적 역할을 한다 .

학교 경영자에 대한 경고 : 아이들의 생활과 삶이란 사회성에 관련된 소위 ' 소프트 스킬 측면 ' 을 일축하거나 무시해서는 안 된다 . 아이들의 뇌는 바로 그 사회성과 감성 위에 작동한다 . 그들의 감정과 느낌 그리고 그들의 행동 역시 그런 요소들에 의해 작동된다 . 인지기능도 이런 요소들 위에서 작동한다 . 인지기능과 감정 사이에는 아주 복잡한 상호작용이 이루어진다 .

효과적인 수업전략 – 사회성 / 감성 교육 강화

아이들이 서로 잘 어울리고 , 사귀고 , 교사와 동료사회에 받아들여지고 있다고 느낄 때 그들의 학습도 향상된다 .

사회성 - 감성 교육 핵심 5 요소

자기인식능력self-awareness

자기관리능력self-management

책임감 있는 의사결정능력responsible de-cision-making

관계 능력relation skills

사회적 인식능력

social awareness

사회성감성

교육

타인을 이해하고 공감하는 능력

목표달성을 위해 감정과 행동을 조절할 수 있는 능력

자신의 강점과 한계는 물론 자신의 감정과 지향하는 가치를 인식하는 능력

개인적 ,  사회적 행동을 할 때 윤리적 ,  건설적인 판단 능력

긍정적 관계형성 , 팀워크 , 효과적인 갈등해결 능력 http://casel.org/why-it-matters/what-is-sel/

사회적 뇌의 운영시스템 - 핵심적인 사회적 속성 6 가지

공감(Theory of Mind)

사회적 신호 인지

보상 및 상호관계

감정상태 통제 능력소속감유대감

( 가족 , 친구 , 교사와의 유대감 )

사교기술( 사회성 )

사회적 속성 6 가지가 수업분위기 , 학교분위기 , 학생의 성공을 결정한다 .

출처 : Teaching with poverty in mind(Eric Jensen) 6장

정서적 지원의 중요성

부모 혹은 양육자와의 안정적인 유대감 형성

(Attachment)

긍정적인 태도자신이 주변을

통제한다는 생각자기 유능감 (self-effi-

cacy)

자기 존중감 (self-es-

teem)

호기심 , 각성상태 ,

독립성 , 사회기술빈곤 아동들은 자신이 소외되어 있고 , 사랑 받지 못한다고 생각하는

경향

☞ 학업 성적 저조 , 문제 행동 , 자퇴 및 약물 남용으로 이어질

가능성

☞ 대학 진학 자체를 염두 하지 않는 경향

☞ 가난의 대물림 현상

(Sroufe, 2005)

각각의 감정들을 하나의 키보드에 비유해보자 . 타고난 감정만으로는 소수의 계이름으로만 연주가능 사회적으로 중요한 감정들은 학습이 필요

학습 되는 감정들

• 겸손

• 관대함

• 공감능력

• 낙관주의

• 열정

효과적인 수업전략 - 감성 키보드의 이해

학습 되는 감정들타고난 감정들 슬픔

기쁨

역겨움

분노

놀라움

두려움

• 동정심

• 인내심

• 수치심

• 협동심

• 감사

(Ekman, 2003)

학습환경의 최적화 - 긍정적인 감성 마침표 !

가정이나 학교에서 활용할 수 있는 것들긍정적인 발언 , 웃음 , 몸짓 , 고개 끄덕임 , 칭찬 , 신나는 음악 , 축하 , 이름 불러주기 , 미리 정해진 축하 의식들

긍정적인 사건(Episode)

긍정적인 감성 마침표

기억 향상

감성 마침표의 예

1. 지금 잘하고 있어 .2. 네가 해낸 거야 .3. 괜찮아 .4. 좋아 , 잘했어 . 5. 오늘 정말 열심히 했구나 . 6. 걱정하지마 , 잘하게 될 거야 .7. 열심히 하는 걸 보니 선생님이 기분이

좋구나 .8. 앞으로 충분히 더 잘 할 수 있을 거야 . 9. 네가 자랑스럽구나 . 10. 그렇지 , 그렇게 하는 거란다 . 11. 오늘은 네가 최고구나 . 12. 대단한데 . 13. 정말 놀라운 발전이구나 . 14.네가 해내리란 걸 예전부터 알고 있었단다 .

15.축하한다 .

16. 정말 빨리 배우는 구나 . 17. 오늘은 정말 너의 날이구나 .18. 너 스스로도 자랑스럽지 않니 ? 19. 한번 더 해봐 , 틀림없이 할 수 있을

거야 .20. 계속 좋아지고 있어 . 21. 오우 , 멋진데 ! 22. 정말 놀라운 일이구나 . 23. 이제 어떻게 하는 건지를 아는 것 같구나 .

24. 기억력이 좋은데 .25. 좋아 , 계속 그렇게 해 . 26. 잘했어 , 선생님이 계속 지켜 볼게 .27. 정말 자랑스럽구나 . 28. 힘내자 !29. 행운이 너의 편인 것 같구나 .

http://www.princetonol.com/groups/iad/Files/praise.htm

효과적인 수업전략 – 사회적 / 정서적 영역

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< 원리 40> 교사의 신념 , 기대 , 존중 , 열정 등과 같은 마음의 상태가 거울신경을 통해 학습자의 행동과 학습에 직접적인 영향을 미친다 .

거울신경은 마음이론 (Theory of Mind) 과 관련이 깊다 . 마음이론이란 어떤 학설이 아니라 인간의 신념 , 의도 , 욕구 , 이해 등과 같은 마음의 상태가 자신 또는 상대방의 행동에 영향을 미친다는 것을 이해하는 능력을 말한다 이 능력은 뇌의 거울신경(mirror neuron) 이 담당한다 . 거울신경 덕분에 타인의 행동을 보고 있기만 해도 자신이 그 행동을 할 때처럼 뇌의 신경세포가 작동한다 . 거울신경은 타인의 행동을 관찰할 때만 작동하는 것이 아니라 , 어떤 행동이 어떻게 일어났는지 이야기만 듣고 있어도 작동한다 .

효과적인 수업전략 - 거울신경

뇌기반 교수학습원리를 5 가지로 통합

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뇌기반 학습원리 40 의 정리

40 개 원리를 5 가지 핵심원리로 암기하기

1. 뇌는 안전 (safety; security) 을 원한다 .2. 뇌는 영양이 필요하다 . 3. 뇌는 사회적 상호작용을 필요로 한다 . 4. 뇌는 감정 / 정서 (emotion) 의 역할이 크다 . 5. 뇌는 의미를 탐색하고 정보를 처리한다 .

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