이 요약은 수십 년간의 연구를 통해 강력한 지지를 받은 여섯 가지 핵심 인지 학습 전략인 분산 연습, 교차 학습, 인출 연습, 정교화, 구체적인 예시, 이중 코딩에 대해 자세히 설명하고 있습니다. 각 전략의 기본 연구 배경, 실제 적용 사례, 그리고 향후 연구 방향까지 제시하여 교육자들이 효과적인 학습 방법을 이해하고 교육 현장에 적용하는 데 도움을 줍니다. 또한, 이러한 인지 전략들이 현재 교육 현장에서 어떻게 활용되고 있는지, 그리고 어떤 오해가 있는지에 대한 통찰도 제공하고 있어요. 😊

1. 서론: 학습 과학의 중요성과 현재 교육의 간극

학습 과학은 효과적인 교수 및 학습 전략에 대한 우리의 이해에 크게 기여했지만, 안타깝게도 교육 분야 외의 많은 교육자들은 이러한 연구 결과에 대해 잘 알지 못하는 경우가 많습니다. 현재 교육은 증거 기반 실천이라는 의료 모델을 따르지 않고 있어요. 하지만 지난 수십 년 동안 인지 과정이 교육에 적용되는 방식에 상당한 발전이 있었습니다. 📈

2013년에 던로스키(Dunlosky)와 동료들의 연구, 그리고 2007년에 파슐러(Pashler)와 동료들의 보고서에 따르면, 교실 안팎에서 학습 효과를 검증받은 소수의 학습 기법들이 있습니다. 하지만 2016년 교과서 분석(Pomerance et al., 2016) 결과, 이러한 6가지 핵심 학습 전략 중 일부를 다루는 교사 연수 교과서는 극히 드물고, 모든 전략을 다루는 교과서는 전혀 없다고 합니다. 이는 이러한 효과적인 전략들이 체계적으로 교육 현장에 도입되지 못하고 있음을 시사하죠. 😥

흥미롭게도, 최근 영국을 중심으로 인지 심리학에 깊은 관심을 가진 교사들이 등장하고 있습니다. 이들은 주로 'Make it Stick'이라는 책을 읽고 학습 과학에 관심을 갖게 되었으며, "researchED"라는 증거 기반 교육 컨퍼런스 네트워크를 형성하여 소셜 미디어와 블로그를 통해 인지 심리학 기법과 교육 적용에 대해 활발히 논의하고 있어요. 이러한 교사들의 비공식적인 글은 학습 과학이 교실에 어떻게 적용될 수 있는지, 때로는 어떻게 오용될 수 있는지, 그리고 과학 문헌에서 다루지 않은 질문들이 무엇인지 엿볼 수 있는 좋은 기회를 제공합니다.

2. 분산 연습 (Spaced Practice)

분산 연습은 학습 과학이 교육에 기여한 가장 강력한 요소 중 하나로 꼽힙니다. 같은 양의 정보를 반복해서 공부하더라도, 이를 한 번에 몰아서 하는 것(벼락치기)보다 시간을 두고 분산해서 공부할 때 장기적인 기억에 훨씬 더 효과적이라는 원리죠. 에빙하우스(Ebbinghaus)가 19세기 자신의 기억력을 광범위하게 연구하면서 이 효과를 처음 경험적으로 증명했어요. 그는 12개의 음절 시리즈를 다시 배우는 데 필요한 반복 횟수를 3일에 걸쳐 분산 학습했을 때 거의 절반으로 줄일 수 있다는 것을 발견했습니다.

"시간에 걸쳐 적절하게 [반복]을 분산하는 것이 한 번에 몰아서 하는 것보다 훨씬 더 유리하다." (에빙하우스, 1885/1913, Section 34)

이후 수백 건의 연구를 통해 분산 연습의 효과가 실험실과 교실 모두에서 확인되었으며, 특히 한 달 이상의 긴 파지 간격에서 그 효과가 더욱 두드러집니다. Bjork와 Bjork (1992)의 "새로운 불용 이론(new theory of disuse)"은 분산 연습의 이점을 기계적으로 설명합니다. 이 이론에 따르면 기억은 인출 강도(retrieval strength)와 저장 강도(storage strength)를 모두 가지고 있습니다. 인출 강도는 특정 시점에 기억을 얼마나 쉽게 불러낼 수 있는지를 나타내고, 저장 강도는 기억이 마음에 얼마나 깊이 박혀 있는지를 나타내는데, 직접 측정할 수는 없어요. 공부를 할 때는 두 강도 모두 증가하지만, 저장 강도의 증가는 인출 강도에 반비례합니다. 즉, 현재 인출 강도가 높을수록 저장 강도의 증가는 작아지는 것이죠. 따라서 벼락치기로 학습한 정보는 높은 인출 강도에도 불구하고 낮은 저장 강도로 인해 빠르게 잊히는 반면, 학습을 분산시키면 다시 학습하기 전에 인출 강도가 약해지도록 허용함으로써 저장 강도가 증가합니다.

교사들은 두 가지 방법으로 분산 연습을 도입할 수 있습니다.

1. 학기 내내 또는 다음 학기에도 정보를 다시 접할 기회를 만드는 것. 이는 초기 계획이 필요하고 정해진 교육 과정을 소화해야 하는 시간 제약 때문에 어려울 수 있지만, 매 수업 시간에 몇 분씩 할애하여 이전 수업 정보를 복습하는 방식으로 큰 부담 없이 달성할 수 있습니다.
2. 학생 스스로 분산 학습을 하도록 유도하는 것. 이는 고등학생 이상에게 적합하며, 미리 계획이 필요하므로 교사가 학생들의 학습 계획을 돕는 것이 중요합니다. 예를 들어, 수업이 월요일과 수요일에 있는 경우 화요일과 목요일에 복습 세션을 잡도록 제안할 수 있습니다. (그림 1 참조)

그림 1: 일주일 동안의 분산 연습 일정. 고등학생의 일반적인 시간표를 나타내도록 설계되었습니다. 이 일정에는 4시간의 한 시간짜리 학습 세션, 주말의 한 번의 긴 학습 세션, 그리고 하루의 휴식일이 포함되어 있습니다. 각 과목은 학교에서 다룬 다음 날에 학습되어 수업과 학습 세션 사이에 간격을 만듭니다.

학생들은 분산 학습을 할 때 벼락치기보다 자신감이 떨어질 수 있는데, 이는 분산 학습이 더 어렵기 때문입니다. 하지만 바로 이러한 "바람직한 어려움(desirable difficulty)"이 장기적인 학습에 도움이 됩니다. 시험 합격이 목표라면 벼락치기도 "효과가 있다"고 생각할 수 있지만, 장기적인 정보 유지가 중요하다는 점을 강조해야 합니다.

영국에서는 2013년부터 고등학생들이 3년 전의 내용을 누적 시험(GCSE 및 A-레벨)에서 기억해야 하므로, 인지 심리학을 따르는 교사들은 시험 직전의 몇 주간의 "복습" 기간보다 3년에 걸쳐 학습을 분산하는 방식으로 우선순위를 바꾸고 있습니다. 예를 들어, 일부 교사들은 숙제를 이전 주제에 대한 분산 연습 기회로 활용할 것을 제안했습니다. 그러나 분산 연습이 벼락치기 기간의 필요성을 완전히 없앨 수 있는지, 그리고 최적의 지연 간격을 어떻게 파악할 수 있는지에 대한 질문은 여전히 남아 있습니다.

최적의 지연 간격에 대한 연구는 복잡하지만, 연구 세션 간의 간격과 학습 및 시험 간의 간격이 장기적인 파지에 영향을 미친다는 것을 발견했습니다. 교사들이 이러한 복잡한 연구 결과를 교실에 적용하는 데 도움이 되도록 유연한 분산 연습 프레임워크를 만들고 연구 패러다임을 단순화하는 것이 필요합니다. 예를 들어, 교사들이 지연된 수업을 계획하는 데 도움이 되는 엑셀 매크로 스프레드시트가 개발되기도 했습니다. 하지만 여전히 교사들은 이러한 정교한 계획이 단순히 이전에 잘 이해하지 못했던 자료를 수동으로 선택하여 나중에 복습하는 것보다 나은지에 대한 의문을 가지고 있습니다. 따라서 교사들이 교육 과정에 분산 학습을 가장 효과적이고 효율적으로 구현할 수 있는 구체적인 증거 기반 도구와 가이드라인이 필요하며, 연구자들은 이러한 도구의 실제 교실 환경에서의 효과를 평가하여 교육적으로 의미 있는 권장 사항을 제공해야 합니다.

3. 교차 학습 (Interleaving)

교차 학습은 학습 효율을 높이는 또 다른 스케줄링 기법으로, 같은 종류의 문제를 여러 번 연속해서 푸는 일반적인 방법(차단 학습)과 달리, 다양한 아이디어나 문제 유형을 번갈아 가며 해결하는 방식을 말합니다. 이 원리는 수학이나 물리와 같은 과목에서 특히 유용해요. 예를 들어, 대학생들을 대상으로 한 연구에서 로러와 테일러(Rohrer & Taylor, 2007)는 다양한 도형의 부피를 계산하는 수학 문제를 무작위로 섞어서 풀게 한 학생들이 같은 유형의 문제를 연속해서 푼 학생들보다 1주일 후 시험에서 더 좋은 성과를 보였다는 것을 발견했습니다. 이는 7학년 학생들이 그래프와 기울기 문제를 풀 때도 마찬가지였습니다. 교차 학습의 이점은 학생들이 특정 문제 해결 방법 자체를 배우는 것을 넘어, 다양한 문제 유형에 어떤 방법을 적용해야 할지 선택하는 능력을 기를 수 있게 해주기 때문으로 설명됩니다.

교차 학습의 이점은 문제 해결을 넘어 다른 영역에도 확장될 수 있습니다. 미술사 학생에게 그림과 화가를 연결하는 과제와 같이 변별력이 필요한 상황에서 유용하게 활용될 수 있죠. 코넬과 비요크(Kornell & Bjork, 2008)는 다양한 화가의 그림들을 교차 학습한 학생들이 한 화가의 그림들을 몰아서 학습한 학생들보다 나중에 그림과 화가를 매칭하는 시험에서 더 높은 성공률을 보였다고 보고했습니다. Birnbaum과 동료들(2013)은 교차 학습이 다른 범주의 사례들 간의 비교를 가능하게 함으로써 학습을 향상시킨다는 변별-대조 가설(discriminative-contrast hypothesis)을 제시하며 이 가설을 뒷받침하는 증거를 발견했습니다.

또 다른 유형의 교차 학습은 학습과 시험 기회를 번갈아 가며 제공하는 것입니다. 학생들은 문제를 풀거나 예시를 보거나 하는 활동을 교차로 진행할 수 있습니다. 이러한 패턴은 특히 절차 숙달에 걸리는 시간을 줄이는 데 효과적이라고 해요. 이러한 학습과 시험 기회의 교차 학습은 "시험 촉진 학습(test-potentiated learning)"이라고 알려진 과정을 통해 이점이 생길 수 있습니다. 즉, 인출 시도 직후에 이루어지는 학습이 인출이 선행되지 않은 학습보다 더 효과적일 수 있다는 것이죠.

교사들이 교차 학습을 교육 전략으로 활용할 때는 몇 가지 주의할 점이 있습니다. 연구는 주로 서로 관련 있는 자료를 교차 학습하는 것에 초점을 맞추었습니다(예: 다양한 수학 방정식 풀이). 하지만 학생들은 때때로 서로 다른 과목의 자료를 교차 학습해야 하는지에 대해 묻곤 하는데, 이러한 방식은 경험적인 지지를 받지 못했습니다. 따라서 독립적인 학습을 지도할 때 교사들은 신중하게 접근해야 합니다. 어린 학생들은 관련 없는 정보를 교차 학습하는 것과 관련 있는 정보를 교차 학습하는 것 사이의 미묘한 차이를 혼동하기 쉽기 때문에, 어린 학생들을 가르치는 교사들은 숙제나 퀴즈 과제에서 교차 학습 기회를 직접 만들어주는 것이 더 좋습니다. Quizlet, Memrise, Anki와 같은 학습 앱은 교사가 만든 퀴즈를 학생들이 풀 수 있게 할 뿐만 아니라, 내장된 교차 학습 알고리즘을 제공하여 교사나 학생이 항목들을 언제 어떻게 교차 학습할지 세심하게 계획해야 하는 부담을 덜어줄 수 있습니다.

교육 현장에서 분산 학습과 교차 학습의 구분을 명확히 하는 것이 어려울 수 있습니다. 교사들은 종종 "교차 학습"이라는 용어를 학년 내내 주제를 여러 번 다시 다루는 교육 과정이라는 의미로 확장하여 사용합니다. 이는 인지 심리학자들이 "분산 학습"이라고 부르는 개념에 더 가깝습니다. (그림 2b는 교차 학습과 분산 학습의 시각적 차이를 보여줍니다.)

그림 2: a 분수 문제에 대한 차단 연습과 교차 연습. 차단 버전에서는 학생들이 4개의 곱셈 문제를 연속으로 풀고, 교차 버전에서는 곱셈 문제, 나눗셈 문제, 덧셈 문제 순으로 푼 다음 다시 곱셈으로 돌아옵니다. b 교차 학습과 분산 학습의 그림. 각 색상은 다른 숙제 주제를 나타냅니다. 교차 학습은 주제를 차단하는 대신 번갈아 가며 다루는 것을 포함합니다. 분산 학습은 연습을 한 번에 몰아서 하는 대신 시간에 걸쳐 분산하는 것을 포함합니다. 교차 학습은 다른 과제가 교차된 세션 사이의 공간을 자연스럽게 "채우는" 방식으로 본질적으로 분산 학습을 포함합니다.

하지만 인지 심리학자들은 이러한 방식으로 교육 과정을 구성하는 것의 효과를 아직 충분히 연구하지 않았습니다. 학기 내내 이전 주제를 반복적으로 다루는 것이 새로운 정보 학습을 방해하는지, 한 수업 내에서 기존 정보와 새로운 정보를 교차 학습하는 효과적인 기법은 무엇인지, 그리고 오래된 정보와 새로운 정보의 균형을 어떻게 결정해야 하는지 등은 여전히 미해결 과제로 남아 있습니다.

4. 인출 연습 (Retrieval Practice)

시험은 주로 교육 환경에서 성과를 평가하는 데 사용되지만, 덜 알려진 시험의 이점은 시험을 통해 시험 본 정보의 기억력이 향상된다는 것입니다. 우리의 기억을 정보의 도서관이라고 생각한다면, 인출(시험을 볼 때 일어나는 일)이 기억력을 향상시킨다는 것은 놀라울 수 있습니다. 그러나 한 세기 동안의 연구를 통해 지식을 인출하는 것이 실제로 기억력을 강화한다는 것을 알고 있습니다.

기억력을 강화하는 시험의 효과는 100년 전부터 밝혀졌으며, 지난 10년 동안은 인출 연습의 기억력 향상 이점에 대한 연구가 급증했습니다. 인출 연습의 효과는 대학생뿐만 아니라 유아, 초등학생, 중학생, 고등학생 등 다양한 연령대에서 입증되었습니다. 또한, 인출 연습은 단순한 시험을 넘어 개념 지도(concept mapping)와 같이 인출 연습을 통합할 수 있는 다른 활동에도 적용되어 효과를 보였습니다.

좀 더 복잡한 자료에 대한 인출 연습의 효과에 대해서는 현재 논쟁이 진행 중입니다. 지식을 새로운 상황에 적용하는 능력(예: 전이 학습)을 향상시키는 것으로 나타났지만, 일부 연구에서는 재학습과 비교하여 전이 학습 증가가 제한적이거나 전혀 없었다고 보고했습니다. 고차원적 학습에 대한 인출 연습의 효과는 사실 학습보다 인코딩 요인(예: 학습 자료 제시 방식)에 더 민감할 수 있습니다. 또한, 고차원적 학습의 경우 더 많은 스캐폴딩(scaffolding)과 적용 질문을 통한 목표화된 연습이 포함될 때 인출 연습이 더 유익할 수 있습니다.

인출 연습은 어떻게 기억력에 도움이 될까요? 그림 3은 인출 연습의 직접적인 이점과 간접적인 이점을 모두 보여줍니다.

그림 3: 인출 연습의 과정과 그로 인한 이점을 보여주는 개념 지도. 인출 연습은 학습된 정보를 장기 기억에서 작업 기억으로 인출하는 과정을 포함하며, 이는 노력을 필요로 합니다. 이는 학습된 정보의 통합을 통해 직접적인 이점을 생성하여 나중에 기억하기 쉽게 만들고 기억, 전이 및 추론을 개선합니다. 인출 연습은 또한 학생과 교사에게 피드백을 제공하는 간접적인 이점을 생성하며, 이는 부정확하게 인출된 정보에 초점을 맞추어 더 효과적인 학습 및 교수 관행으로 이어질 수 있습니다.

• 직접적인 이점: 인출 행위 자체가 기억력을 강화하는 것으로 생각됩니다. 예를 들어, 정보가 실제로 생산되지 않고 단순히 마음속으로 인출(잠재적 인출)될 때도, 명시적으로 인출(명시적 인출)될 때와 마찬가지로 정보가 잘 기억됩니다. 피드백이나 재학습 기회가 없더라도 정보를 마음속으로 불러오는 행위 자체가 해당 정보의 기억력을 향상시킨다는 결론을 내릴 수 있습니다.
• 간접적인 이점: 인출 연습에 참여하는 것은 간접적인 이점도 가져올 수 있습니다. 예를 들어, 학생들이 시험을 볼 것이라고 예상하면, 이러한 기대가 새로운 정보의 인코딩 품질을 향상시킵니다. 또한, 잦은 시험은 학생들이 공부해야 할 자료와 관련 없는 생각인 마음 भटक임(mind-wandering)을 줄이는 데 도움이 될 수 있습니다.

인출 연습의 이점은 어느 정도 성공적인 인출에 달려 있습니다. 인출 성공률이 극도로 낮으면 기억력 향상에 도움이 되지 않을 가능성이 높습니다. 그러나 인출 연습 상황이 너무 성공률이 높게 구성되면, 정보를 마음속으로 불러오는 행위 자체가 약화되어 이점이 줄어들 수 있습니다. 따라서 인출 성공과 전반적인 난이도 사이의 균형을 맞추는 것이 중요합니다. 초기 인출 성공률이 낮을 경우, 피드백이 인출 연습의 전반적인 이점을 향상시키는 데 도움이 될 수 있습니다. 흥미롭게도, 일부 연구에서는 성공적인 인출 여부보다는 인출 시도 자체가 학습 이점을 가져온다고 보고하기도 했습니다.

인출 연습은 의미 있는 정보 학습을 향상시키는 강력한 방법이며, 교실에서 비교적 쉽게 구현할 수 있습니다. 예를 들어, 학생들에게 수업 자료를 치우고 특정 주제에 대해 아는 모든 것을 써보라고 요청하는 것만큼 간단할 수 있습니다. 교사들은 단답형 또는 객관식 연습 시험, 정보 회상을 위한 개방형 프롬프트 제공, 기억을 바탕으로 개념 지도 작성 등 다양한 인출 기반 학습 전략을 활용할 수 있습니다. 중요한 것은 교사가 학습 과정에서 인출 연습의 기회를 제공하는 것입니다. 이전 연구에 따르면, 정보의 성공적인 인출을 촉진하는 모든 활동은 학습을 향상시킬 것입니다.

교사 블로그에서는 인출 연습이 많은 관심을 받고 있으며, 낮은 위험 부담 또는 심지어 위험 부담이 없는 시험에 중점을 두는 경향이 있습니다. 이는 성과 평가보다는 학습 향상을 목표로 합니다. 실제로 영국의 한 유명 차터 스쿨은 표준적인 숙제 대신 매일 30분씩 과목 지식에 대한 자기 시험을 보도록 하는 공식적인 숙제 정책을 가지고 있습니다. 숙제가 학습 효과를 높이는 데 도움이 되는지 여부는 아직 논쟁의 여지가 있지만, 숙제에 인출 연습을 포함하는 것이 더 효과적일 수 있다는 것이 하나의 열린 질문으로 남아 있습니다.

마지막으로, 시험 불안이라는 중요한 고려 사항이 있습니다. 인출 연습이 기억력 향상에 매우 효과적일 수 있지만, 일부 연구에 따르면 인출 중 압력이 학습 이점의 일부를 약화시킬 수 있습니다. 높은 압력 조건의 학생들이 나중에 시험에서 낮은 압력 그룹보다 성과가 좋지 않은 것으로 나타났습니다. 따라서 시험 불안은 인출 연습의 학습 이점을 감소시킬 수 있습니다. 모든 고압력 시험을 없애는 것은 불가능하겠지만, 교사는 학생들에게 학습을 향상시키는 데 도움이 되는 많은 낮은 위험 부담의 인출 기회를 제공할 수 있습니다. 낮은 위험 부담의 시험은 시험 불안을 줄이는 데 도움이 될 수 있으며, 최근에는 급성 스트레스가 학습에 미치는 해로운 영향을 상쇄하는 것으로 나타났습니다. 이는 인출 연습의 효과를 잘 모르는 많은 교사들이 "시험"이라는 용어가 주는 압력에 거부감을 느낄 수 있기 때문에, 향후 연구에서 특히 중요한 연구 방향입니다.

5. 정교화 (Elaboration)

정교화는 새로운 정보를 기존 지식과 연결하는 것을 의미합니다. 앤더슨(Anderson, 1983)은 정교화에 대해 "학습 자료에 대한 피험자의 기억력을 높이는 데 수행될 수 있는 가장 강력한 조작 중 하나는 피험자가 기억할 자료를 정교화하게 하는 것이다"라고 주장했습니다. 포스트맨(Postman, 1976)은 정교화를 "명목상의 입력에 대한 추가"라고 간결하게 정의했으며, 힐쉬만(Hirshman, 2001)은 이를 더 정교화하여 "기억해야 할 정보를 기억 속에 있는 다른 정보와 연결하는 의식적이고 의도적인 과정"이라고 정의했습니다. 이러한 정의들의 공통점은 정교화가 기존 기억에 특징을 추가하는 것을 포함한다는 점입니다.

정교화의 한 가지 형태는 정보를 더 깊은 수준에서 생각하는 것입니다. 크레이크와 록하트(Craik & Lockhart, 1972)가 제안한 처리 수준(levels of processing) 프레임워크는 정보가 형태가 아닌 의미 면에서 더 깊이 처리될 때 더 잘 기억될 것이라고 예측합니다. 그러나 이 프레임워크는 "깊이"를 측정하기 어렵다는 비판을 받았습니다. 즉, 어떤 정보가 더 잘 기억되었기 때문에 더 깊이 연구되었다고 결론 내리는 것인지, 아니면 더 깊이 연구되었기 때문에 더 잘 기억되었다고 결론 내리는 것인지 순환적인 논리가 될 수 있다는 것이죠.

정교화가 학습에 이점을 주는 또 다른 메커니즘은 조직화의 향상을 통해서입니다. 정교화는 정보를 기존 지식 구조와 더 통합되고 조직화되도록 만드는 것을 포함합니다. 학습할 정보를 기억 속의 다른 개념들과 연결하고 통합함으로써, 학생들은 자신의 마음속에 아이디어가 조직화되는 정도를 높일 수 있고, 이러한 조직화의 증가는 인출 시 과거 정보를 재구성하는 것을 용이하게 합니다.

정교화는 매우 광범위한 용어이며 다양한 기법을 포함할 수 있으므로 항상 학습에 도움이 된다고 주장하기는 어렵습니다. 그러나 정교화의 범주에 속하는 특정 기법 중 그 효과에 대한 비교적 강력한 증거가 있는 것이 있습니다. 바로 정교한 질문(elaborative interrogation)이라는 기법으로, 학생들이 공부하는 자료에 대해 스스로 질문을 던지는 것을 포함합니다. 구체적으로, 이 기법을 사용하는 학생들은 공부하는 개념에 대해 "어떻게" 그리고 "왜"라는 질문을 던집니다. (예를 들어, 비행 물리학에 대한 그림 4 참조)

그림 4: 학생들이 비행 물리학을 공부하면서 던질 수 있는 "어떻게"와 "왜" 질문(즉, 정교한 질문)의 예시. 물리학이 비행을 어떻게 설명하는지 이해하기 위해 학생들은 다음과 같은 질문을 스스로에게 던질 수 있습니다: "비행기는 어떻게 이륙하는가?"; "비행기는 왜 엔진이 필요한가?"; "상향력(양력)은 어떻게 작동하는가?"; "날개는 왜 곡선형 상부 표면과 평평한 하부 표면을 가지고 있는가?"; 그리고 "날개 뒤에 하향 기류가 있는 이유는 무엇인가?".

그리고 가장 중요한 것은 학생들이 이러한 질문에 대해 자료를 참고하거나 궁극적으로는 기억을 통해 답을 찾으려고 노력하는 것입니다. 불확실성을 가지고 질문에 대한 답을 찾아가는 과정은 학습에 도움이 될 수 있습니다. 그러나 이 기법을 사용할 때 학생들이 자료나 교사에게 답을 확인하는 것이 중요합니다. 왜냐하면 정교한 질문을 통해 생성된 내용이 부실할 경우 실제로 학습에 해로울 수 있기 때문입니다.

학생들은 학습하면서 개념을 스스로 설명하도록 격려받을 수도 있습니다. 이는 학생들이 방정식을 푸는 데 필요한 단계를 단순히 소리 내어 말하는 것을 포함할 수 있습니다. 알레벤과 코딩거(Aleven & Koedinger, 2002)는 문제 해결 과제 중에 학생들이 "인지 튜터"의 지시에 따라 자기 설명을 제공했는지 여부를 조사한 두 가지 교실 연구에서 자기 설명이 성과 향상으로 이어졌다는 것을 발견했습니다. 궁극적으로 정확한 자기 설명 또는 정교화의 가장 큰 잠재적 이점은 학생들이 지식을 새로운 상황으로 전이할 수 있게 된다는 것입니다.

"정교한 질문"이라는 전문 용어는 교육 블로거들의 일상어에 아직 들어오지 못했습니다. 하지만 일부 교사들은 정교화 전반(Hobbiss, 2016)과 특히 깊이 있는 질문(Class Teaching, 2013)에 대해 블로그를 작성했지만, 특정 용어를 사용하지는 않았습니다. 이 전략은 교실에서 정교한 질문의 사용을 촉진하고 구현의 가능한 장벽을 해결하기 위해 연구자와 교사 간의 더 개방적인 대화가 필요할 수 있습니다. 교실 환경에서 정교한 질문에 대한 과학적 이해를 진전시키기 위해서는 학생들이 독서 중에 정교화하는 것이 실제로 이해에 도움이 되는지 여부를 알아보기 위한 대규모 개입을 수행하는 것이 유익할 것입니다. 또한 학생들이 스스로 "어떻게"와 "왜" 질문을 생성해야 하는지, 아니면 다른 사람들이 제공한 질문에 답해야 하는지 아는 것이 유용할 것입니다. 학생들이 답을 찾기 위해 얼마나 오래 노력해야 하는지, 그리고 이 작업을 잘 수행하는 데 필요한 전문성 수준을 고려할 때 이 작업에 참여할 적절한 시기는 언제인지에 대한 질문도 남아 있습니다. 이러한 질문에 대한 답을 알지 못하면 교사들에게 이 기법을 수업에서 사용하도록 지시하기에는 너무 이르다고 할 수 있습니다. 마지막으로, 정교한 질문은 시간이 많이 걸립니다. 이 시간이 효율적으로 사용되고 있을까요? 아니면 학생들이 몇 가지 질문에 답하려고 노력하고, 수업으로 정보를 모은 다음, 정보 인출 연습으로 넘어가는 것이 더 나을까요?

6. 구체적인 예시 (Concrete Examples)

핵심 아이디어와 개념을 학습하는 데 있어서 지지 정보를 제공하는 것은 매우 중요합니다. 특히, 좀 더 개념적인 내용에 구체적인 예시를 더하면 아이디어를 더 쉽게 이해하고 기억할 수 있습니다. 구체적인 예시는 학습 과정에 여러 가지 이점을 제공합니다.

• 정보를 간결하게 전달할 수 있습니다.
• 학생들에게 기억하기 쉬운 구체적인 정보를 제공합니다.
• 단어에 비해 그림의 우수한 기억 가능성을 활용할 수 있습니다. ("이중 코딩" 참조)

더 구체적인 단어들은 추상적인 단어들보다 더 잘 인식되고 회상됩니다. 또한, 구체적이고 상상 가능한 정보는 추상적인 내용이라 할지라도 연관성 학습을 향상시키는 것으로 입증되었습니다. 따라서, 교수 과정에서 구체적인 예시를 제공하는 것은 단순히 구체적인 예시 자체를 더 잘 기억하는 것을 넘어, 관련 추상 개념의 기억력을 향상시켜야 합니다. 구체적인 예시는 가르치는 동안뿐만 아니라 연습 문제에도 유용하게 사용될 수 있습니다. 학생들이 두 예시가 어떻게 유사한지 능동적으로 설명하고 스스로 기본 구조를 추출하도록 격려하는 것도 전이(transfer)에 도움이 될 수 있습니다. 한 연구에서 베리(Berry, 1983)는 학생들이 구체적인 연습 문제를 받았을 때 언어화(정교한 질문과 유사) 사용 여부와 상관없이 좋은 성과를 보였지만, 언어화는 학생들이 구체적인 문제에서 추상적인 문제로 이해를 전이하는 데 도움이 되었다는 것을 보여주었습니다. 향후 연구에서 특히 중요한 영역 중 하나는 학생들이 구체적인 예시와 추상적인 아이디어 사이의 연결 고리를 가장 잘 만들 수 있는 방법을 결정하는 것입니다.

추상적인 개념은 구체적인 정보보다 파악하기 어렵기 때문에(Paivio et al., 1994), 교사는 추상적인 아이디어를 구체적인 예시로 설명해야 합니다. 그러나 예시를 선택할 때는 주의를 기울여야 합니다. 르페브르와 딕슨(LeFevre & Dixon, 1986)은 학생들에게 구체적인 예시와 추상적인 지시를 모두 제공했을 때, 이들이 일치하지 않으면 학생들이 추상적인 지시보다는 구체적인 예시를 따르는 경향이 있어 가르치는 추상 개념의 적용을 제한할 수 있다는 것을 발견했습니다. 르 외(Lew et al., 2016)는 학생들이 강의를 이해하는 데 어려움을 겪는 이유를 인터뷰 방식으로 조사했는데, 일부 문제들은 구성 요소보다는 전반적인 주제 이해와 관련이 있었고, 가르치는 자료에서 명확하게 이어지지 않는 비공식적인 구어체 사용과 관련이 있다는 응답이 있었습니다. 이 두 가지 문제 모두 더 많은 관련 구체적인 예시를 포함함으로써 해결될 수 있었을 것입니다.

구체적인 예시를 사용할 때 한 가지 우려는 학생들이 그 예시만 기억할 수도 있다는 것입니다. 특히 재미있거나 기발한 예시라면 더욱 그렇죠. 그리고 그 예시에서 다른 예시로, 또는 더 넓게 추상적인 개념으로 이해를 전이하지 못할까 봐 걱정될 수 있습니다. 하지만 재미있고 관련성 있는 예시가 중요한 정보에 대한 기억력을 손상시켜 학습에 해를 끼친다는 증거는 없는 것 같아요. 오히려 재미있는 예시나 농담은 더 기억에 남는 경향이 있지만, 농담에 대한 기억력 향상이 기본 개념에 대한 기억력에 손실을 가져오는 것 같지는 않습니다. 😊

하지만 두 가지 중요한 주의사항을 강조해야 합니다. 첫째, 더 기억에 남는 내용이 관심 개념과 관련이 없을 경우, 목표 정보의 학습이 손상될 수 있습니다. 따라서 모든 예시와 기발한 아이디어들이 실제로 학생들이 습득해야 할 핵심 개념과 관련이 있고, 관련 없는 지각적 특징을 포함하지 않도록 주의해야 합니다.

둘째, 초보자들은 종종 기본 구조보다는 예시의 표면적인 세부 사항을 알아차리고 기억하는 경향이 있습니다. 반면에 전문가들은 표면적으로는 다르지만 구조적으로 유사한 예시들로부터 기본 구조를 추출할 수 있습니다. (물리학의 예시를 보여주는 그림 5 참조)

그림 5: 초보자와 전문가가 다르게 분류할 물리학 문제 세 가지 예시. (a)와 (c)의 문제는 표면적으로 유사하게 보여 초보자들은 이들을 한 범주로 묶을 것입니다. 그러나 전문가들은 (b)와 (c)의 문제가 모두 에너지 보존 원리와 관련이 있음을 인식하고 이 두 문제를 한 범주로 묶을 것입니다.

긱과 홀리오크(Gick & Holyoak, 1983)는 학생들이 표면적으로는 다르지만 구조적으로 유사한 문제에 규칙을 적용하도록 시도했습니다. 그들은 여러 예시를 제공하는 것이 단일 예시를 사용하는 것보다 전이 과정에 도움이 된다는 것을 발견했는데, 특히 예시들이 다른 표면적 세부 사항을 가질 때 더욱 그러했습니다. 일반화가 일어나기에 충분한 예시의 개수를 결정하는 방법에 대한 추가 연구도 필요합니다(물론 이는 맥락적 요인과 개인차에 따라 달라질 것입니다). 구체적/특정 예시와 더 추상적인 개념 사이의 연속체에 대한 추가 연구도 유익할 것입니다. 즉, 예시가 충분히 구체적이지 않으면 이해하기 너무 어려울 수 있습니다. 반면에 예시가 너무 구체적이면 더 추상적인 개념으로 일반화하는 데 해로울 수 있습니다(다양한 매우 구체적인 예시 집합이 이 문제를 해결하는 데 도움이 될 수 있겠지만요). 사실, 논쟁의 여지가 있는 논문에서 카민스키 외(Kaminski et al., 2008)는 추상적인 예시가 구체적인 예시보다 더 효과적이라고 주장했습니다. 이 논문에 대한 나중의 반박은 원래 연구에서 추상과 구체의 구분이 명확하게 정의되었는지에 대해 이의를 제기했습니다. 이러한 구체적-추상 연속체 상의 이상적인 지점은 발달과도 상호작용할 수 있습니다.

구체적인 예시에 대한 교사 블로그 게시물을 찾는 것은 이 글의 다른 전략들보다 어려웠습니다. 한 가지 낙관적인 가능성은 교사들이 교육에서 구체적인 예시를 자주 사용하며, 따라서 이를 인지 심리학의 특정 기여라고 생각하지 않는다는 점입니다. 저희가 찾을 수 있었던 구체적인 예시를 논의한 한 블로그 게시물(Boulton, 2016)은 이것이 사실일 수 있음을 시사합니다. "추상적인 개념을 구체적인 예시와 연결하기"라는 아이디어는 Pomerance 등(2016)의 보고서에 따르면 미국에서 사용되는 교사 연수 교과서의 25%에서 다루고 있습니다. 이는 "심층적인 질문 던지기"(즉, 정교한 질문) 다음으로 여섯 가지 전략 중 두 번째로 자주 다루는 것입니다. 향후 연구를 위한 유용한 방향은 교사들이 실제 교육에서 구체적인 예시를 어떻게 사용하고 있는지 파악하고, 학습 과학 연구를 바탕으로 개선을 위한 제안을 할 수 있는지 알아보는 것입니다. 예를 들어, 두 가지 예시가 하나보다 낫다면, 추가적인 예시도 필요한지, 아니면 더 많은 예시를 제공하는 것에 대한 효용 체감 법칙이 있는지? 그리고 교사들은 구체적인 예시가 사전 지식과 일치하도록 어떻게 가장 잘 보장할 수 있을까요?

7. 이중 코딩 (Dual Coding)

기억력 연구와 일반적인 통념 모두 시각적인 예시가 도움이 된다는 점을 지지합니다. "그림 한 장이 천 마디 말보다 낫다"는 속담이 바로 그 예죠. 실제로, 여러 단락의 텍스트보다 간단한 그림을 통해 더 많은 정보를 전달할 수 있다는 것은 잘 알려져 있습니다. 그림은 특히 개념이 여러 부분이나 단계를 포함하고 사전 지식이 부족한 사람들을 대상으로 할 때 특히 유용해요. 그림 6은 뉴런과 시냅스를 통해 정보가 어떻게 흐르는지 보여주는 구체적인 예시를 제공합니다.

그림 6: 시각적 예시를 사용하여 학습을 향상시키는 방법의 예시. 학생들은 뉴런 통신의 시각적 표현을 제공된 단어와 함께 보거나, 직접 유사한 시각적 표현을 그릴 수 있습니다.

정보를 더 간결하게 전달할 수 있을 뿐만 아니라, 그림은 단어보다 기억에 더 잘 남습니다. 기억력 연구에서는 이를 그림 우수 효과(picture superiority effect)라고 부르며, 이중 코딩 이론은 이 효과를 설명하기 위해 개발되었습니다. 이중 코딩 이론은 학습을 향상시키기 위해 텍스트에 보완적인 시각 정보를 함께 제공하는 개념에서 출발합니다. Paivio (1971, 1986)는 여러 정보 "코드"의 통합을 통해 정보를 처리하는 기계적 설명으로 이중 코딩 이론을 제안했습니다. 이 이론에서 코드는 개념의 모달 또는 다른 뚜렷한 표현에 해당합니다. 예를 들어, "'책'에 대한 정신 이미지는 이미지가 기반으로 하는 참조 대상이 불러일으키는 것과 유사한 시각적, 촉각적 및 기타 지각적 특성을 가집니다." Aylwin (1990)은 "개"라는 단어가 언어적, 시각적, 행동적 표현을 어떻게 불러일으킬 수 있는지 명확한 예시를 제공합니다. (그림 7은 "스푼"이라는 단어에 대한 유사한 예시를 보여줍니다.) 코드들은 또한 감정적인 특성에도 해당할 수 있습니다. 광범위하게, 이중 코딩 이론은 동일한 정보에 대해 여러 가지 표현을 제공하는 것이 학습과 기억력을 향상시키며, 추가적인 표현(자동 이미지 처리 과정을 통해)을 더 쉽게 불러일으키는 정보가 유사한 이점을 얻는다고 제안합니다.

그림 7: "SPOON"이라는 단어와 관련된 시각적, 언어적, 운동적 코딩 속성의 예시. 단어는 여러 유형의 표현("이중 코딩 이론"의 "코드")을 불러일으킬 수 있습니다. 단어를 보는 것은 그 구성 문자 및 음소와 관련된 언어적 표현을 자동으로 불러일으킬 것입니다. 사물을 나타내는 단어(즉, 구체 명사)는 유사한 사물에 대한 정보, 사물의 구성 부분, 그리고 사물이 일반적으로 발견되는 위치에 대한 정보를 포함하여 시각적 표현도 불러일으킬 것입니다. 어떤 경우에는 추가적인 코드도 불러일으킬 수 있는데, 예를 들어 표현된 사물의 운동 관련 속성, 즉 사물의 기능적 의도 및 조작 행위와 관련된 상황 정보도 단어를 읽을 때 자동으로 처리될 수 있습니다.

Paivio와 Csapo (1973)는 언어적 코드와 이미지 코드가 기억 회상에 독립적이고 상가적인 효과를 가진다고 제안합니다. 시각 자료를 사용하여 학습과 기억력을 향상시키는 것은 특히 어휘 학습에 적용되었지만, 의료 분야와 같은 다른 영역에서도 성공을 거두었습니다. 이중 코딩을 활용하려면 가능할 때마다 언어 정보에 시각적 표현을 동반해야 합니다. 그러나 논의된 모든 연구들은 정보의 여러 표현을 사용하는 것이 유리하다는 것을 나타내지만, 각 표현은 인지 부하를 증가시키고 과부하로 이어질 수 있다는 점을 인정하는 것이 중요합니다.

그림이 일반적으로 단어보다 더 잘 기억된다는 점을 고려할 때, 학생들에게 제공되는 그림이 배우려는 내용에 도움이 되고 관련성이 있는지 확인하는 것이 중요합니다. McNeill 외(2009)는 시각적 예시를 제공하면 개념적 오류가 줄어든다는 것을 발견했습니다. 그러나 McNeill 외 연구진은 시각적으로 풍부한 예시를 제공받은 학생들이 시각적 예시를 전혀 제공받지 않은 학생들보다 성과가 더 좋지 않다는 것도 발견했는데, 이는 시각적 세부 사항이 때때로 주의를 산만하게 하고 성과를 저해할 수 있음을 시사합니다. 따라서 교육에 사용되는 이미지는 명확하고 의미가 모호하지 않도록 고려하는 것이 중요합니다.

이중 코딩 이론의 범위를 더욱 넓히면, Engelkamp와 Zimmer (1984)는 "손잡이를 돌리는 것"과 같은 운동 동작이 추가적인 운동 코드를 제공하여 기억력을 향상시킬 수 있다고 제안하며, 운동 행동(실행) 연구를 이중 코딩 이론과 연결시켰습니다. 실제로 실행 효과는 인출 시점보다는 주로 학습 시점에 발생하는 것으로 보입니다. 비슷한 맥락으로, Wammes, Meade, Fernandes (2016)는 그림을 그리는 것이 시각적 이미지, 그림 우수성 및 기타 기억력 향상 효과만으로는 설명할 수 없는 기억력 이점을 제공한다는 것을 보여주었습니다. 수렴 증거를 제공하면서, 명시적인 운동 행동 자체가 중요하지 않을 때에도, 기능적 사물을 나타내는 단어는 나중에 기억력을 향상시키는 것으로 나타났습니다. 이는 운동 과정이 시각적 이미지와 유사하게 기억력을 향상시킬 수 있음을 나타내며, 구체적인 단어와 추상적인 단어의 기억력 차이와 유사합니다. 추가 연구는 기능적 사물에 대한 자동 운동 시뮬레이션이 이러한 기억력 이점의 원인일 가능성이 있음을 시사합니다.

교사들이 교육 실천에서 시각 자료와 단어를 결합할 때, 항상 최적의 방식으로 이중 코딩을 활용하는 것은 아닐 수 있습니다. 예를 들어, 최근 트위터에서 한 교사는 7학년 학생들이 과학 실험 보고서에서 특정 단어를 해당 단어의 그림으로 대체하도록 결정한 것에 대한 논의가 있었습니다. (예: "주사기를 사용하여..."라는 지시가 주사기 그림으로 대체됨). 다른 교사들은 정보에 대한 두 가지 다른 표현이 더 이상 없기 때문에 이것이 이중 코딩이 아니라고 주장했습니다. 첫 번째 교사는 그림이 있는 이 실험 보고서가 원래의 완전히 언어적인 보고서와 함께 사용될 것이기 때문에 이중 코딩이 유지된다고 주장했습니다. 개별 단어를 그림으로 대체하도록 하는 이러한 특정 구현은 인지 문헌에서 조사되지 않았으며, 아마도 어떤 이점도 기대되지 않기 때문일 것입니다. 어떤 경우든 우리는 이중 코딩의 구현에 대해 더 명확하게 설명할 필요가 있으며, 교사들이 여러 표현과 그림 우수성이 제공하는 이점을 어떻게 활용할 수 있는지 명확히 하기 위한 더 많은 연구가 필요합니다.

중요하게도, 이중 코딩 이론은 개인이 자신의 양식 선호도에 맞는 교육을 통해 이점을 얻는다는 아이디어인 "학습 스타일" 개념과는 다릅니다. 이 아이디어는 널리 퍼져 있고 개인들은 종종 주관적으로 선호도를 느낍니다. 하지만 학습 스타일 이론이 경험적 연구 결과에 의해 뒷받침되지 않는다는 증거가 있습니다. 즉, 학생들을 선호하는 학습 스타일에 따라 가르치는 것이 전반적인 학습 향상으로 이어진다는 증거는 없습니다. 게다가 학습 스타일은 심리학 내에서 신화나 도시 전설로 묘사되기도 했습니다. 학습 스타일에 대한 회의론은 증거 기반 교사들 사이에서 흔한 입장입니다. 학습 스타일 개념에 반하는 증거를 제공하는 연구에서, Kraemer, Rosenberg, Thompson-Schill (2009)은 "언어 학습자"와 "시각 학습자"로 분류된 개인들이 자신의 선호도에 맞는 실험 시험에서 더 좋은 성과를 보이지 않았다는 것을 발견했습니다. 대신, 선호하는 학습 스타일을 통해 학습하는 것이 학습에 대한 주관적인 판단을 높이는 것과 관련이 있지만, 객관적인 성과와는 관련이 없다는 것이 최근에 밝혀졌습니다. 학습 스타일과 대조적으로, 이중 코딩은 개인의 선호도에 맞춰 교육을 조정하는 것이 아니라, 학습을 향상시키기 위해 추가적이고 보완적인 형태의 정보를 제공하는 것에 기반을 둡니다.

결론

지금까지 살펴본 여섯 가지 학습 전략들은 실제 교육 환경에서 서로 결합되어 활용될 때 더욱 강력한 효과를 낼 수 있습니다. 예를 들어, 분산 연습은 인출 연습과 결합될 때 학습에 특히 효과적이에요. 새로운 자료와 이전 자료를 교차 학습하는 것은 자연스럽게 분산 효과를 가져옵니다. 구체적인 예시는 언어적 형태뿐만 아니라 시각적인 형태도 가능하여 이중 코딩의 이점을 활용할 수 있답니다. 또한, 정교화, 구체적인 예시, 이중 코딩 전략은 모두 인출 연습의 한 부분으로 사용될 때 가장 효과적입니다.

예를 들어, 앞서 언급된 개념 지도 연구에서 자료를 보면서 개념 지도를 만드는 것보다 기억을 바탕으로 개념 지도를 만드는 것이 나중에 기억력에 더 효과적이었어요. 정교한 질문을 연습할 때는 학생들이 처음에는 수업 자료를 활용하여 "어떻게"와 "왜" 질문에 답하다가, 점차 기억을 통해 답을 찾아가는 방식으로 진행하는 것이 좋습니다. 그리고 다양한 문제 유형을 교차 학습할 때는 단순히 풀이 과정을 살펴보는 것이 아니라, 실제로 문제에 답을 해보는 연습을 해야 합니다.

하지만 이러한 전략 조합에 대한 아이디어들이 경험적 기반을 가지고 있음에도 불구하고, 이러한 전략들의 학습 이점이 상가적인지, 초상가적인지, 혹은 어떤 경우에는 양립할 수 없는지는 아직 명확히 밝혀지지 않았습니다. 따라서 미래 연구는 다음과 같은 방향으로 진행되어야 합니다.

• 각 전략의 정의를 더 잘 공식화해야 합니다 (특히 정교화와 이중 코딩).
• 교실에서 구현하기 위한 최선의 방법을 식별해야 합니다.
• 각 전략의 경계 조건을 명확히 해야 합니다.
• 이 글에서 다룬 여섯 가지 전략들 간의 상호작용을 전략적으로 조사해야 합니다.

이러한 연구들이 활발히 이루어져 학습 과학이 교육 현장에 더욱 효과적으로 적용될 수 있기를 기대합니다! ✨