[우리의 뇌는 어떻게 배우는가] 배우는 방법을 배워보자

학습능력, 배움의 중요성과 필요성

우리는 한정된 시간을 살아간다. 그런데 한정된 시간 안에 어떤 것을 배워야 한다면 빠르고 효율적이게 배우는 것이 인생 전체의 효율성을 올려줄 수 있다. 내가 영어 읽기를 배운다면 세상의 중요한 정보들을 더 빠르게 습득할 수 있고, 내가 금융 지식을 배운다면 내 자산을 더 효율적으로 분배하고 증식시키는 법을 배울 수 있다. 내가 코딩을 배운다면 내 머릿속의 서비스들을 실제로 꺼내서 현실로 만들 수 있다. 배움이라는 것의 중요성은 우리 모두 알고 있다. 그러나 보통 뇌가 정말로 어떻게 학습하는지는 알지 못한다. 뇌가 정말로 어떻게 동작하는지 안다면, 과학적으로 배우는 방법을 배울수 있을 것이다. 이 책은 배움의 관한 배움을 알려주는 책이라고 할 수 있다.

 

배움이란?

인지과학자의 입장에서의 배움은 '외부 세계의 내부 모델을 만드는 것'이라고 한다. 아래 예시를 살펴보자.

우리의 뇌는 현실에서의 상황을 가장 잘 설명할 수 있는 내부 모델을 설정한다. 아기가 '개'라는 단어가 어떻게 한 가지 개를 뜻하는 것이 아니라 모든 개를 뜻하는 것을 알까? 아기들은 자신이 세운 모든 가설을 확인하여 지금 상황에 맞는 가설을 유지시키면서 논리적인 추론을 한다. 만약에 우리가 개를 키우고, 그 개의 이름이 스누피라면 처음에 당신이 스누피를 '개'라고 말했을 때, 아기는 '개' 라는 단어가 스누피만 가리키는 단어라고 잠시 믿을 수도 있다. 그러나 당신이 스누피 옆에 지나가는 골든 리트리버를 '개'라고 말한다면, 아기의 뇌는 '개'라는 단어가 스누피만을 가리키는것이 아닌 개 전체를 가리키는 단어라고 추론한다. 이러한 과정의 수학적 모델이 아이의 뇌 속에 들어가 있고 이렇게 매개변수를 조작하는 방식으로 배운다. 85p

이 책에서는 배움을 7가지로 정의하면서 인간이 배우는 과정과 인공지능이 배우는 과정을 비교하면서 배움에 관한 이야기를 해 준다.

우리의 뇌는 변한다 - 뇌 가소성

2장에서는 우리의 뇌가 어떻게 배우는지 설명을 한다. 그 중에서 가장 놀라운 뇌 가소성이라는 부분을 살펴보자.

 

인간의 뇌는 신경세포(뉴런)로 이루어져 있다. 그리고 각각의 신경세포는 수상돌기와 축삭돌기로 이루어져 있는데, 간단히 표현하면 수상돌기는 다른 신경세포에서 정보를 전달받는 곳이고, 축삭돌기는 수상돌기에서 받은 정보들을 정리해서 내보내는 곳이다. 한 신경세포의 축삭돌기와 다른 신경세포의 수상돌기가 만나는 곳을 시냅스라고 한다.

 

신경생리학자 토머스 쥐트호프는 이 시냅스가 무엇을 하는지 연구했고, 결국 뇌의 시냅스들은 뇌의 나노프로세서인 신경계의 연산처리 단위들이라는 결론에 도달했다. 시냅스의 동작 원리를 간단하게 살펴보면 다음과 같다. 신경세포 안을 이동하는 메시지는 전기적인 신호이다. 그리고 이 전기신호가 축삭돌기 끝에 도달하면 신경전달물질이라고 불리는 분자들이 가득 들어있는 소포들이 열리고, 시냅스 공간 안으로 분자들이 들어간다. 이 분자들은 수용기라는 특정 지점들에서 다음 신경세포의 막에 들러붙는다. 신경전달물질과 수용기의 관계는 열쇠와 자물쇠의 관계와 같아서 신경전달물질들이 다음 신경세포의 문을 열고, 그 열린 채널들로 양전하 또는 음전하 원자인 이온들이 쏟아져 들어가 다음 신경세포 안에서 전류를 발생시킨다. 이렇게 메시지가 전기 메시지에서 화학 메시지로 바뀌고, 그런 다음 화학 메시지가 다시 전기 메시지로 바뀌며, 그 과정에서 메시지가 전달되는 것이다. 150p

이러한 중요한 역할을 하는 시냅스는 놀랍게도 우리가 무엇을 배울 때마다 강화된다. 이 시냅스는 자신이 연결하는 신경세포들이 함께 활성화될 때 더 강해진다.(도널드 헵의 원칙) 힘이 강해진 시냅스는 생산성이 늘어난 공장과도 같다. 또한 신경세포도 무언가를 배우면 모양이 변한다. 최근 현미경 기술이 발전하면서 학습하는 동안 시냅스와 축삭돌기 버튼들이 자라나는 것을 봄에 자라는 꽃 나무를 보듯 직접 볼 수 있게 되었다. 이런 일이 누적되면 수상돌기와 축삭돌기의 변화가 몇 밀리미터나 될 정도로 커진다. 즉, 우리가 많이 사용할수록 뇌의 고속도로들이 더 넓고 좋아지는 것이다. 162p 

우리가 어떤것을 배울 때 물리적으로 뇌의 구조 자체가 변화한다는 사실은 정말 놀랍지 않은가? 우리가 어떤 분야를 노력할수록 뇌가 그에 맞춰서 변한다는 것이 바로 '뇌 가소성'이론이다. 이를 통해서 우리의 능력이 고정된 것이 아니라 성장 가능하다는 '성장형 사고방식이' 해부학적 관점에서도 옳다는 생각이 들었다(진짜로 뇌가 변화하니까).

 

배움의 네 기둥

1. 주의

우리의 뇌는 끊임없는 자극을 받는다. 시각, 청각, 후각, 촉각이 매순간 뇌에 수백만 비트의 정보를 보낸다. 뇌의 자원은 한정되어있기 때문에 모든 자극을 그대로 처리할 수 없다. 따라서 필터링 기능을 통해 내가 집중해야 할 것과 집중하지 않아도 될 것을 구분하는 것이다. 의식하거나 주의를 기울이면 어떤 물체를 암호화하려는 감각 및 개념 신경세포들의 활동이 눈에 띄게 증가한다. 그러나 다른 신경세포들의 잡음들은 묵살된다. 이런 과정이 일어나기 때문에 주의를 기울인다는 것은 자신이 보지 않기로 선택한 것들은 보지 못한다는 의미가 되기도 한다. 한 번이라도 집중을 해 본 경험이 있는 사람이라면, 집중하는 순간에는 다른 모든 감각들이 무뎌지는 것을 경험했을 것이다.

 

아이가 글자를 배울 때에도 각 글자에 주의를 집중해 왼쪽에서 오른쪽으로 글자들을 손가락으로 짚어 가면서 배운다면 훨씬 배우기 쉬워진다. 결국 주의는 성공적인 배움의 필수 요소이다. 따라서 교사는 항상 아이의 주의에 관심을 기울여야 한다. 주의의 대상에서 멀어진 나머지 자극들은 아이의 시냅스 가소성에 거의 또는 전혀 영향을 주지 못하기 때문이다.

 

이것을 나에게 적용하면 어떨까? 어떤 것을 학습할 때 나의 주의를 분산시킬 가능성이 있는 것들을 치우고, 최대한 집중하는것이 효율적일 것으로 생각된다. 또한 집중하는 법을 배우는 것이 배움에 있어서 매우 중요한 요소이다. 초집중이라는 책도 구입했는데 읽어봐야겠다.

 

2. 적극적인 참여

뇌는 관심을 갖고 집중하고 적극적으로 마음속 모델을 만들 때 비로소 효율적으로 배운다. 새로운 개념을 더 잘 소화하기 위해, 적극적인 학생은 늘 그 개념을 자기 나름의 말이나 생각으로 바꾼다. 그러나 수동적 학생 특히 주의가 산만한 학생은 그 어떤 수업에서도 뭔가를 배우지 못한다.

배우는 사람이 관심을 갖고 생각과 기대를 하며 실수할 위험을 무릅쓰고 각종 가설들을 제시할 때만 배움이 가능해지는 것 같다. 관심과 노력과 깊은 성찰이 없다면 배움은 뇌 속에 별 흔적도 남기지 않고 그냥 사라진다.

 

여기서 주의해야 할 점은 아이들이 적극적으로 자신의 학습에 참여해야 한다는 옳은 견해는 발견학습 방법과 혼동되어서는 안된다. 발견학습이란 무엇일까?

 

- 발견학습에 관하여

발견학습의 뿌리는 장 자크 루소까지 올라간다. 그는 설사 많은 시간을 낭비하는 한이 있더라도 아이들로 하여금 스스로 발견해 지식을 쌓아 가게 하는 게 늘 더 바람직한 일이라고 생각했다. 그렇게 해서 결국 독립적인 정신을 키우게 되어, 천편일률적인 해결책을 내놓는 사람이 아니라 창의적이고 어려운 문제들도 스스로 해결할 수 있게 된다고 주장했다.

 

정말 매력적인 이론이고 나도 어느정도 이렇게 생각하고 있었지만, 이 이론의 교육학적 가치가 전혀 없다는 결론을 이 책에서 보고 정말 놀랐다. 예를 들어 수학 분야에서, 학생들에게 비슷한 문제를 직접 풀어 보라고 하기 전에 교사가 먼저 어느 정도 자세한 예시를 보여줄 때 학습 효과가 가장 크다. 설사 아이가 혼자 해결책을 발견할 정도로 똑똑하다고 해도, 나중에는 먼제 문제 푸는 법을 보여 준 뒤 직접 풀어보게 한 아이들에 비해 학습 성과가 떨어지게 된다. 나는 어떤 것을 학습할 때 돌아가더라도 스스로 해결하는 것에 초점을 많이 뒀었는데, 이것이 잘못되었다는 것을 깨닫게 되었다. 그리고 학습을 할 때 멘토가 있으면 얼마나 효율적인지도 알게 되었다. 이것은 학습 뿐만 아니라 인생에도 마찬가지 아닐까?

 

책에서 내린 결론은 가르칠 때 동기를 부여하고 적극적으로 참여하게 해 주어야 하지만 그렇다고 학생이 뭐든지 자기 뜻대로 하게 두어서는 안된다는 것이다. 교사는 학생을 적극적으로 참여하게 하면서 동시에 사려깊은 교육과정을 제공해야 한다.

 

- 호기심

적극적인 참여의 토대들 중 하나는 호기심이다. 유치원 시절부터 가장 호기심이 많은 아이들이 나중에 읽기와 수학도 잘한다. 따라서 아이들로 하여금 계속 호기심을 갖게 하는 것이야말로 성공적인 교육의 핵심 요소 중 하나이다.

 

인간은 기본적으로 무언가를 알려는 열정을 갖고 태어나며, 늘 새로운 것을 추구하고, 주변 환경을 적극적으로 탐구해 배울 만한 것들을 찾아낸다. 이런 호기심이 자극될 때 뇌의 도파민 회로가 자극된다. 또한 기억과 호기심은 서로 연결되어 있어, 뭔가에 호기심이 클수록 그걸 더 잘 기억할 가능성이 높다. 

 

호기심은 우리의 뇌가 우리가 이미 알고 있는 것과 우리가 알고 싶어하는 것 사이의 괴리, 즉 잠재적인 학습 소재를 찾아낼 때마다 생긴다. 우리는 전혀 놀랍지 않은 것들, 즉 그간 수천 번은 봐서 질려 버린 것들에게는 호기심을 갖지 않는다. 그러나 너무 새롭거나 너무 놀라운 것들, 너무 혼란스럽거나 복잡한 것들에도 끌리지 않는다. 그리고 이 끌림들은 계속 변화한다.

 

이런 알고리즘은 우리가 한때 매력적으로 보였지만, 너무 어려운 걸로 입증된 분야에서 눈을 돌리는 이유를 설명해 준다. 우리 뇌는 학습 속도를 측정하며, 충분히 빠른 속도로 발전하고 있지 못하다는 걸 뇌가 알아채는 순간 호기심이 사라진다. 연주회를 다녀 온 아이가 바이올린에 대한 열정을 갖게 됐다가, 몇 주 후 악기를 마스터하는 게 쉽지 않다는 걸 깨닫고 결국 바이올린 배우는 걸 포기하는 게 그런 경우이다. 바이올린 연주를 계속 하는 사람은 보다 온건한 목표(매일 조금씩 더 낫게 연주한다)를 세웠거나 정말 프로 음악가가 될 목표를 갖고 부모와 사회적 지지 속에 부단히 자신의 장기적 목표를 상기하면서 계속 스스로 동기부여하는 사람이다.

 

그렇다면 아이들이 계속 호기심을 갖게 하기 위해서는 자신이 아직 모르는게 있다는 걸 알려줘야 한다. 가장 이상적인 시나리오는 아직 발견해야 할 것이 수없이 많다는 걸 알려주어 아이의 창의력을 자극하면서 동시에 체계적인 교육 지침을 제공하는 것이다. 

 

3. 에러 피드백

모든 사람이 기꺼이 실수하는 법을 배워야 한다. 생각한다는 것은 한 가지 실수에서 다른 실수로 옮겨 간다는 것이다.
-알랭[교육이야기](1932)

실수는 배울 때 쓸 수 있는 가장 자연스런 방법이다. 실수와 배움은 사실상 같은 말이다. 모든 실수는 배움을 얻을 수 있는 기회를 주기 때문이다. 실제로 실수를 하더라도 일단 시작하지 않는다면 발전할 수도 없다. 개선 방법을 알려 주는 피드백을 받는 한 실수는 늘 용납된다. 이런 이유 때문에 에러 피드백이 배움의 세 번째 기둥이며, 가장 영향력있는 교육 변수 가운데 하나이기도 하다. 그리고 우리가 받는 에러 피드백의 질과 정확도가 높을수록 배우는 속도 또한 빨라진다.

 

실제로 뇌는 자신이 예측하는 것과 실제 받아들이는 것 사이에서 괴리를 인지할 때만 배우기 시작한다. 그리고 그 어떤 배움도 에러 신호 없이는 가능하지 않다. 그리고 생명체들은 자신의 예상과 다른 일이 일어날 때만 배운다. 

그렇다면 우리의 신경세포들이 끊임없이 주고받는 에러 신호들을 대체 우리는 어떻게 최대한 활용할 수 있을까? 아이나 어른이 효과적으로 배우려면, 그들의 환경이 그들에게 신속하고 정확한 피드백을 제공해 주어야 한다.

피드백을 제공할 때 주의해야 할 점은 처벌과 피드백은 다른말이라는 것을 명확하게 알아야 한다는 것이다. 아이들에게 될 수 있으면 최대한 중립적이고 유용한 피드백을 주도록 해야한다.

 

나는 완벽주의 성향을 가지고 있어서 실수와 실패에 관대하지 못한 사람인것 같다. 책에서 말했듯이 실수를 하지 않는 유일한 방법은 아무것도 하지 않는 것임을 알면서도 실수를 하고 실패를 했을 때 그것이 나의 인생 전체의 실패인 것처럼 받아들이곤 했다. 실패를 많이 해보지 않아서 그랬던 것도 같다. 실수와 실패가 배움이라는 것을 다시 한번 뇌에 각인시키면서 앞으로 나아가야겠다.

 

- 테스트

우리의 과학적 지식을 교실 안에 접목시킬 최선의 교육 방식은 무엇일까? 원칙들은 간단하다. 첫째, 학생들로 하여금 자신이 없더라도 수업에 참여하고 반응을 보이며 적극적으로 가설을 만들 수 있게 해 주어야 한다. 둘째, 학생들로 하여금 즉각 객관적이며 비처벌적 피드백을 받아 자신의 에러를 바로잡게 해 주어야 한다. 

 

이것을 해결할 수 있는 가장 편리한 방법이 존재한다. 바로 '테스트'이다. 정기적으로 학생들의 지식을 테스트하는 이 전략을 흔히 '인출 연습'이라고 한다. 여러 연구에서 밝혀졌듯이 테스트를 하면 메타인지가 올라가고, 받는 피드백도 많아져서 이후 학습에 큰 도움이 된다.

 

그러나 대부분의 학생들은 색색깔의 형광펜으로 여기저기 줄을 그어 가며 교과서와 강의 노트를 읽고 또 읽는 방법으로 공부를 한다. 잠시 스스로 테스트해보는 최상의 전략을 놔 두고 효과가 훨씬 없는 전략들을 따르는 것이다.

 

4. 통합

우리의 뇌는 매일 밤에 낮에 배운 것들을 통합한다. 또한 수면이 망각을 막아준다. 따라서 잠들기 직전에 중요한 학과 내용을 보면, 자신도 모르는 새에 뇌 세포들의 수면중 재활성화를 일으킨다. 이런 방식은 공부에 효과적이다.

또한 재미있는 점은 단순히 기존 지식이 저장되는 것 뿐만 아니라 보다 추상적이고 일반적인 형태로 다시 저장되는 경우도 존재한다.

따라서 잠을 잘 자는 것도 학습에 있어서 도움이 된다.

 

교육

교육의 중요성

나는 항상 교육에 관심이 많았다. 교육은 사람들을 가르치는 것이고, 가르침을 받은 사람들은 그 가르침을 다음 세대로 이어가기 때문이다. 즉, 좋은 교육이 가지는 영향력은 실로 엄청난 것이다.

교육을 통해 우리는 우리 이전 수천 세대가 갖고 있던 가장 뛰어난 생각들을 다른 사람들에게 전파한다. 우리가 배우는 모든 말, 모든 개념이 우리 조상들이 우리에게 건네 준 조그만 전리품이다. 언어가 없고 문화적 전달이 없고 공동체 교육이 없다면, 우리 가운데 그 누구도 혼자 지금 우리의 육체적, 정신적 능력을 확장시켜 주고 있는 그 모든 도구들을 찾아낼 수 없을 것이다. 교육과 문화를 통해 우리 한 사람 한 사람이 다 광대한 인류의 지혜를 계승하게 된다. 그러나 호모 사피엔스가 사회적 커뮤니케이션과 교육에 의존하는것은 축복이면서 저주이기도 하다. 가장 큰 부작용을 살펴보면 인간 사회에서 잘못된 종교적 믿음이나 가짜 뉴스가 쉽게 전파될 수 있는 것도 교육 때문이다. 아주 어린 시절부터 우리 뇌는 옳든 그르든 관계없이 주변에서 들려주는 이야기를 그대로 믿고 받아들인다. 학생들은 선생님의 지식에 관심과 신뢰를 가져야 하지만, 동시에 자주적이며 비판적인 사고를 하고 자기 학습의 주체가 되어야 한다. 271~273p

이 책이 가장 좋은 점은 바로 착각에 빠지지 않도록 세심한 노력을 기울인다는 점이다. 위의 인용에서도 볼 수 있다시피, 항상 이 책의 저자는 명과 암을 둘 다 소개시켜줌으로써 우리가 지식을 적용할 때 한쪽으로만 편향된 사고를 막도록 도와준다. 

 

가르치는 것은 단지 지식의 전달이 아니다.

가르침이라는 것은 교사가 자신의 지식을 전하기 위해 최선을 다하고 있다고 학생 스스로 설득될 만한 이유가 있을 때만 효과가 있다. 모든 건강한 교육학적 인간관계의 바탕에는 서로에 대한 관심, 경청, 존중 그리고 상호신뢰가 깔려 있어야 한다. 271p

내가 항상 느꼈던 것인데, 꼭 학교 선생님 뿐만 아니라 내가 배울점이 있다고 느낀 어른들은 항상 나를 존중해 주었다.

교육에 있어서 교육의 내용 뿐만 아니라 선생님과 학생의 상호작용이 얼마나 중요한지도 깨우쳐 주는 내용이었다.

 

또한 내가 가르치는 입장이 되었을 때도 명심할 내용인 것 같다.

 

성적이 학생을 망치는 방식

인간과 동물을 상대로 한 많은 연구 결과에 따르면, 스트레스와 불안감은 학습 능력을 급격히 떨어뜨릴 수 있다. 그런데 학생들에게 낮은 성적을 매겨 아이들에게 일종의 처벌을 가하는 것은 아이들의 발전을 심각하게 저해할 수 있는 행위이다. 스트레스와 좌절감으로 인해 아이들이 아예 학습을 할 수 없게 되기 때문이다. 이러한 처벌은 아이들이 '고정형 사고방식'을 가지게 할 가능성이 있다. 고정형 사고방식이란 자신의 실패나 성공을 이미 고정불변인 자기 성격의 특정 부분 탓으로 돌리는 사고방식을 말한다. "나는 수학을 정말 못하는 사람이야"가 고정형 사고방식의 한 예시이다. 그러나 이와 반대되는것이 모든 아이들이 무궁한 발전 가능성을 갖고 있다는 '성장형 사고방식'이다.

 

우리는 성적이 좋은 학생들에게 특별대우를 해 주어 '나는 재능이 있으니 열심히 노력하지 않아도 된다.'라는 잘못된 믿음을 심어 주어선 안 된다. 또한 아이들에게 성장형 사고방식을 심어 주어야 한다고 해서, 자존감을 살려 준다는 단순한 구실 하에 아이들에게 '네가 최고다.'라는 말을 해 줘야 한다는 의미도 아니다. 그보다는 아이들에게 참여를 권장하고 노력에 대해 보상을 주면서 아이들의 하루하루 발전에 관심을 기울여야 한다는 의미다. 또한 아이들에게 노력해야 한다는 것, 그리고 늘 반응을 보이도록 해야 한다는 것, 또 실수하는 것(그리고 그 실수를 바로잡는 것)이야말로 유일한 학습 방법이라는 것을 알려주는 등, 아이들에게 학습에 필요한 기본 사항들을 알려 주어야 한다.

 

이것은 비단 교사가 학생에게 알려줘야 하는 것만은 아니다. 학습을 하는 모든 사람이 학습의 기본 사항들을 알고있으면 효과적인 학습에 정말 큰 도움이 될 뿐만 아니라 잘못된 결론으로 고정형 사고방식에 빠진다든지, 재능이 전부라는 등의 헛소리에 귀를 기울이는 것을 막아줄 수 있다.

 

결론

이렇게 좋은 내용을 배웠으니 나에게 적용할 일만 남았다. 배움의 적용을 하지 않으면 이 책에서 배운대로 흘러가는 지식이 될 뿐이다. 배움의 네 기둥인 집중, 적극적 참여, 에러 피드백, 통합을 잘 활용해서 지금 배우는 것들에 적용해보려고 노력하는 삶을 살아가겠다.