교육을바꾸는사람들

인간의 뇌 속에는 약 1000억 개의 신경세포 뉴런(neuron)이 있고, 이들은 이론상 100조개의 연결을 만들 수 있다. 그리고 뇌의 겉 층인 피질(cortex)을 펼친 면적을 합치면 신문지 한쪽만한 넓이이지만 이 속에는 정보를 무제한으로 저장할 수 있다. 그리고 뇌는 신체 에너지의 약 20%를 소비한다. 그리고 인간의 뇌는 모든 인지작용을 매우 정교하게 효율적으로 집행한다. 이를 담당하는 것이 뇌의 집행기능(Executive Functions: EF)이다. 집행기능은 과제해결에 필요한 정보를 유지하거나 새롭게 하고, 특정 반응을 억제하거나 주의를 전환하는 기능 등을 일컫는데, 이 기능은 인간의 모든 인지적 활동에 결정적으로 중요하다. 공부를 못하는 학생들일수록 대부분 이 기능이 발달되어 있지 않다. 이는 뇌의 다양한 자원을 쓸 줄도, 통제나 조절할 줄도 모른다는 뜻이다. 품행 역시 마찬가지다. 좋은 품행, 나쁜 품행 모두 뇌의 집행기능과 관련이 깊다. 집행기능은 자기조절의 기반이다. 21세기 들어 뇌과학이 급격히 발달되면서 이 기능에 대한 연구와 발전이 활발하다. 이번 칼럼에서는 학습부진 아동이 특별히 부족한 뇌의 집행기능에 대해 살펴보기로 한다.

 

 

1. 집행기능(Executive Functions)은 어떻게 구성되나?

 

뇌의 집행기능은 모든 인지적 기능과 주의의 할당(어떤 것에 주의를 기울일까의 결정) 등을 담당하는 중앙통제시스템과 같은 것인데, 정부로 말하면 중앙정부의 기능에 해당된다. 중앙 행정부가 모든 사회 기능을 조정하고 관리하듯이 뇌의 집행기능도 인간의 모든 인지적 기능을 통제하고 조절한다.

 

집행기능을 구성하는 주요 요소는 다음과 같다.

 

① 목표/계획 세우기, 우선순위 정하기
② 정보의 체계화/구조화/정리정돈
③ 학습 및 문제해결 방법의 유연한 전환
④ 충동의 억제
⑤ 작업기억에서의 정보의 유지와 조작
⑥ 자기 관찰과 점검

 

[그림1] 교실활동과 집행기능

위 [그림1]처럼 모든 교실활동에는 집행기능이 필수적이다. 독해, 글쓰기 등의 활동을 성공적으로 해내기 위해서는 뇌의 인지적 자원(cognitive assets)을 잘 쓰는 것이 중요하다. 중앙정부로 말하면 나라 살림을 위해 초점을 어디에 두고(예: 경제 살리기), 어디에 예산을 얼마나 지원하는가와 같은 뇌의 기능이다. 또 정책 실행이나 예산 집행에서 유연성을 발휘하는 것도 중요한데 뇌의 경우도 마찬가지다. A에 기울이던 주의를 필요에 따라 B로 신속히 전환하는 집행기능도 필요하다. 특히 문제를 해결할 때 접근방법의 유연성이 중요하다. 이렇게 뇌의 집행기능은 중앙정부의 집행기능과 매우 빼닮았다. 뇌의 집행기능이 약하다는 것은 정부가 무능하거나 무정부 상태인 것과 흡사하다. 학습부진 아동의 뇌는 무정부 상태를 닮았다. 이런 아동은 공부를 잘 할 수 없다. 그리고 문제행동이 잦을 수밖에 없다. 이 중 중요한 것들을 좀 더 자세히 설명하면 다음과 같다.

 

1) 우선순위 정하기(Prioritizing)

어떤 교실활동을 하든, 목표 달성을 위해 상대적 우선순위를 정하는 스킬을 말한다. 글쓰기, 프로젝트, 시험 등을 볼 때 정보를 순서대로 활용하는 것, 읽기를 할 때 핵심 주제와 세부사항을 구분하는 것, 시간과 주의자원을 배정할 때 우선순위에 따라 하는 것 등의 능력과 관련된다.

 

2) 정보나 사물의 구조화/조직화(organizing)
어떤 과제를 수행하기 위해 관련 정보를 옮기고 정리하고 조직화하는 것을 말한다. 가령 에세이를 쓸 때 차트나 그래픽 오거나이저를 활용하여 구상이나 개요를 정리하는 것이 대표적인 예다.

 

3) 작업기억의 활용(using working memory)
학습을 하기 위해서는 외부서 들어오는 정보를 작업기억 시스템에 유지시키며 분류하고 분석해서 정보의 패턴을 읽고 이해를 하는 작업을 지휘하고 감독하는 데에 뛰어나야 한다. 작업기억 시스템을 제대로 이해하고 작업기억의 제약들을 극복하는 기술을 익히지 않으면 수업 중 필기조차도 원활히 할 수가 없다. 또, 여러 단계로 구성된 과제를 해결하기 위해서도 작업기억의 역할이 결정적이다. 읽으면서 중요한 것과 덜 중요한 것을 가리는 노력과 기술도 모두 중요한 집행기능이다. 교사와 학생 모두 작업기억과 수업활동의 관계를 잘 이해하는 것이 중요하다.

 

4) 유연한 접근(flexible approach)
어떤 과제를 해결하기 위해서는 유연한 접근이 필요하다. 시도한 방법이 통하지 않을 때는 다른 방법을 찾아야 한다. 이런 스킬도 훈련이 필요하다. 가령 영어 문장 속의 단어를 해석할 때 가장 기본적인 뜻을 적용해서는 이해가 안 될 경우에 다른 뜻을 적용해보는 등의 유연성을 말한다. 21세기 사회를 살아갈 때 매우 중요한 창의성도 이런 접근의 유연성을 갖추는 것이 매우 중요하다. 이것도 대표적인 집행기능의 하나다.

 

5) 자기 모니터링과 자기 점검(self-monitoring/self-checking)
자신이 자주 범하는 실수를 한 것은 아닌지 체크리스트를 가지고 점검하는 것 등을 말한다. 이런 기능은 대표적인 상위인지능력이기도 하다.

 

 

2. 집행기능은 왜 중요한가?

 

집행기능이 약하거나 어려움이 있는 학습자는 정보 과부하(overload)를 겪게 된다. 다시 말해 아래 그림처럼 출력(output) 성능에 비해 입력(input) 양이 과도하다는 뜻이다.

 

[그림2] 집행기능의 깔때기 모델(Meltzer and Krishnan, 2007)

학습자의 뇌는 한 번에 한 가지에만 주의를 기울일 수 있다. 그래서 만약 학습자가 학습할 내용에 주의를 다 할당하고 나면 집행기능에 할당할 주의자원이 없게 된다. 자원 활용의 통제나 조절기능이 발휘될 수 없다는 뜻이다.

 

위 깔때기 그림처럼 정보는 쏟아져 들어오는데 이를 미처 처리하지 못하고, 정보처리에 과부하가 걸리면 과제 수행에 실패한다. 기초학습부진 아동들은 모두 이런 상황이다. 뇌의 처리능력은 10밖에 안 되는데 교실 수업으로부터의 정보는 100이 쏟아져 들어오는 상황과 유사하다(인지부하는 칼럼 [71회] 참조). 그러니 출력 성능이 너무 떨어지게 된다. 이들은 어렵사리 알게 된 지식과 정보도 발표에 어려움을 겪게 된다.
따라서 학교에서는 아동의 집행기능 스킬을 잘 가르쳐 주어야 한다. 지능이 정상이라 하더라도 이런 아동은 학습부진을 겪을 수밖에 없다. 중학교, 고등학교로 올라갈수록 정보 과부하는 더 심해진다. 여기에 주의를 지속할 수 있는 시간이 짧고, 작업기억 용량이 적으며, 당장의 결과나 욕망을 억제할 수 있는 능력까지 떨어질 경우, 이 상태에서 학습은 거의 불가능해진다. 그래서 이런 학생들일수록 집행기능과 상위인지전략을 지도하는 것이 필수적이다.

 

 

3. 교사는 집행기능을 어떻게 지도해야 하는가?

 

교사가 집행기능 전략을 잘 지도하고 있는지를 점검하는 도구가 있다. 교사의 (전략) 실행 측정(Measure of Teacher Practice: MTP)이란 것인데 그 내용은 다음과 같다.

 

1) 집행기능 전략 지도의 표준 가이드라인
① 각 전략을 이해시킨다.
② 각 전략의 용도를 이해시킨다.
③ 각 전략을 언제 사용하는지 이해시킨다.
④ 각 전략을 어떻게 활용하는지 모델을 보여준다.
⑤ 실험적으로 학생들이 전략을 짝과 함께 혹은 모둠형태로 활용해보게 한다.
⑥ 전략이 얼마나 효과가 있었는지 뒤돌아보게 한다.

 

2) 쓰기 활동을 할 때 교사를 위한 MTP
• 계획하기
–  지도할 내용과 과제를 학습자들이 감당할 수준으로 잘게 쪼갠다. 1-2-3
• 구조화하기
– 쓸 글의 구조를 명시적으로 설명한다. 1-2-3
– 개념을 지도하기 위해 그래픽 오거나이저를 사용한다. 1-2-3
• 우선순위정하기
– 쓰기 과정을 우선순위에 따라 절차 체크리스트를 만들어 제공한다. 1-2-3
• 기억하기/여러 정보를 동시에 다루기
– 천킹(chunking), 두문자글자(acronym) 등을 활용하여 절차를 기억하는 방법을 지도한다. 1-2-3
• 전환하기
– 동일한 개념을 다양한 어휘로 표현하는 방법, 논리적 연결어(transition phrases) 등을 지도한다. 1-2-3
– 다른 독자, 다른 결과 등에 따른 접근 방법을 다양하게 다르게 시도하는 법을 가르친다. 1-2-3
• 자기점검
– 교열, 편집을 위한 체크리스트를 교사와 학습자가 함께 만든다. 1-2-3
– 쓴 글을 개선하는 방법을 지도한다. 1-2-3

 

이상과 같은 교사용 체크 리스트는 학년에 따라 수업활동의 종류에 따라 달라진다. 위의 내용은 쓰기활동과 관련된 것들이다. 1-2-3 중 최소한 2점 이상은 되어야 한다. 그러나 학습부진아동 지도를 위해서는 ‘3’ 수준이 되어야 할 것이다.

 

집행기능 훈련을 할 때 특히 유의할 점이 있다. 매우 쉬운 내용이나 과제로 해야 한다. 그렇지 않으면 학습자의 주의 자원이 모두 내용에 할당되어 집행기능 훈련에 쓸 주의자원이 남아 있기 않게 되기 때문이다. 특히 과제에 포함된 생소한 어휘나 개념은 사전에 충분히 예습을 하고 집행기능 훈련에 들어가야 한다.

 

 

4. 집행기능을 향상시키는 스킬에는 어떤 것들이 있는가?

 

몇 가지 중요한 것을 소개한다.

 

<스킬1> 다양한 지식의 구조를 내재화 하기(internalizing scripts)

 

인간이 정보나 사물을 이해하는 것은 이미 그것에 관한 지식의 추상적 구조(scripts, schema)가 뇌의 장기기억에 저장되어 있을 때만 가능하다. 갑순이가 갑돌이를 알아보는 것은 과거 갑돌이와 자주 만났기 때문에 가능하다. 어떤 어휘나 지식도 마찬가지다. 그 지식의 패턴과 똑같거나 매우 유사한 것을 과거 만난 적이 있고 그것이 기억 속에 저장되어 있기 때문에 어휘나 지식을 이해할 수 있는 것이다. 따라서 특히 기초학습부진 아동은 어휘와 가장 기본적인 지식을 반복학습해서 내재화 시키는 것이 가장 중요하다. 그런 바탕이 없으면 아무 것도 이해할 수 없다. 그래서 많이 듣고 읽는 것이 필요하다.

 

▶ 지도 포인트: 슬로건 활용
아래와 같은 슬로건을 외치면서 실천하도록 한다.

 

• 잘 들어야 배운다(No listening, no learning!).
• 열심히 하면 누구나 머리가 좋아진다(Trying hard is being smart!).
• 천천히 꾸준히 하는 사람이 이긴다(Slow and steady wins the race!).
• 계획을 세워 하는 것이 운을 바라는 것보다 낫다(Having a plan is better than hoping for luck!).
• 잘 정리정돈을 하는 것이 되는 대로 하는 것보다 낫다(Being organized is better than being random!).
• 비슷한 것에 많은 차이가 있을 수 있고, 다른 것들 사이에 비슷한 점이 많을 수 있다(In things that are similar, there can be many differences; in things that are different, many things can be similar!).

 

<스킬2> 억제하기(inhibition)

 

쉽게, 자동으로, 습관적으로 하던 것을 억제하는 능력이며 욕구, 충동, 믿음, 생각, 목표 등을 통제하는 것을 말한다. 즉각적인 결과를 바라는 반응을 늦추거나 중지하는 훈련이 필요하다. 또, 평소 늘 하던 행동이 바람직하지 않은 것일 때 중단하는 일, 학습에 방해가 되는 주의의 산만함, 방해가 되는 일을 조절하는 방법을 훈련해야 하다.

 

▶ 지도포인트: 충동적 행동에 대처하는 방법

 

• 수업에서 꼭 지킬 규칙 등을 학생들과 함께 정해 실행
• 신체 움직임을 수업 중 일정 간격으로 포함시키기
• 교사의 시선과 주의가 늘 고르게 닿을 수 있는 교실 배치
• 눈감고 몇 초간 심호흡하기
• 긍정적 행동을 할 때 이름을 불러주며 칭찬하기
• 학교밖에서 언제 충동적이지 않고 신중하게 행동하는지를 파악한 다음 이를 교실활동에도 적용하기
• 충동적 행동을 할 때 이를 자제하라는 비밀 신호를 개발해서 사용하기

 

<스킬3> 집중이 없으면 학습도 없다! (No attention, No learning)

 

작업기억의 제약 때문에 사람은 특정 순간에는 딱 한 가지에만 주의를 지속시킬 수 있다. 배가 고프거나, 집단따돌림을 당하거나, 집안에 문제가 있거나, 학급에서 참여하지 못하고 소외되거나 하면 아동은 이런 고민에 주의를 다 집중하고 수업에는 집중할 수 없다.

 

▶ 지도포인트1: 10-20분 마다 수업의 모드 바꾸기

 

뇌는 연령에 따라 10-20분이 지나면 집중력이 현격히 떨어진다. 따라서 10-20분마다 수업의 모드를 바꾸어주는 것이 필요하다.

 

• 신체 움직임 갖기: 일어서서 혹은 돌아다니며 하는 활동하기
• 언어의 사용: 짝과 함께 배운 내용 공유하거나 소모둠 토론하기, 배운 내용을 글로 정리하기
• 주제 바꾸기: 학습자가 흥미를 가질 만한 관련 이야기 해주기

 

▶ 지도포인트2: 학습자의 집중을 돕기

 

• 집행기능 사용에 문제가 있는 아동을 창가나 뒷자리에 앉히지 않기
• 주의 집중에 있어서 방해 요인은 무엇이고 이를 어떻게 대처할지 토론해서 방법 찾기
• 주의 집중이란 무엇을 의미하고 왜 중요한지 토론하기
• 주의 집중 시간(예: 15분)을 의식하면서 수업하기
• 시간이 짧게 걸리는 과제 주기; 짧은 중간 단계를 두기
• 주의력이 약해질 때 신호하기(자신)와 신호주기(교사)
• 자신의 주의 집중을 점검할 수 있는 체크리스트 사용하기
• 학교밖 생활에서는 언제 주의를 오래 집중할 수 있는지에 대해 학생과 대화나누기

 

집중시간을 늘리기 위해서는 각자 좋아하는 것을 하게 하는 것도 방법이다. 획일적인 내용이나 활동 대신 여러 가지 내용이나 활동을 마련해서 각자 선택하게 하면 된다.
주의 집중시간이 매우 짧은 아동들에게는 다음과 같은 훈련을 하면 효과가 있다.

 

• 삐 소리를 들으면, 스스로에게 질문하라.

 

“수업에 집중하며 열심히 수업을 듣고 있는가?”
혹은 “나는 지금 학습에 집중했는가?”

 

질문의 답이 “예”라면, “예” 칸에 체크하고, 질문의 답이 “아니오”라면, “아니오” 칸에 체크한다.

이상과 같은 체크 리스트를 만들어 일정한 간격으로(1-2분) 아래 질문에 대해 ‘예/아니오’로 체크하게 하는 훈련을 몇 주 하면 약 50% 정도 집중시간이 길어진다는 연구도 있다.

 

<스킬4> 계획/목표 수립하기(planning and setting goals)

 

계획을 세울 때 목표를 달성할 수 있는 가능성이 더 높아진다. 구체적인 목표가 없으면 계획을 세울 이유도 없어진다. 목표가 있을 때 집행기능은 목표 달성이나 문제해결을 위해 필요한 에너지와 자원(예: 주의력)을 투입한다. 과제를 혼자서 수행하지 못하는 대부분의 아동은 계획을 세우고 목표를 수립하는 기술을 알지 못한다.

 

▶ 지도포인트: 학습목표를 분명히 하기

 

• 아동이 이해할 수 있는 언어를 사용하기
• 하나의 단원에서 한두 가지의 목표에만 집중하기
• 구체적이며 측정이 가능한 학습목표 세우기
• 목표의 서술은 복문이 아닌 단문으로 하기
• 목표를 종이에 써서 붙이기
• 목표와 관련된 수업 내용의 시작과 끝을 분명히 하기
• 짝과 함께 수행한 과제에 대해 되돌아보는 시간을 갖기
• 목표 달성의 중간 점검 시간을 갖기
• 학습목표의 서술방식을 평가해보기
예: ‘짝과 함께 활동을 해서 두 등장인물의 성격을 비교하기’
• 목표 수립을 어려워하는 아동에게는 열린 과제를 주지 말고 목표를 꼭 찝어서 주기
• 문제 해결의 단계가 여러 개일 때는 그 단계를 적어서 붙여두고 보면서 하게 하기
• 학습에 어려움을 겪는 아동에게는 1-2단계 정도만 필요한 간단한 과제를 주기
• 장기간에 걸친 과제는 작은 몇 개의 단계로 나누고 마감시간도 정하고 기대수준도 알려주기. 과제 수행에 필요한 준비물 리스트도 만들어 주기.

 

“경희야, 오늘 학습의 목표가 무엇이지?”
“시작하기 전에 너의 계획을 말해 줄 수 있을까?”
“지시사항에 있는 여러 단계들 중 몇 개나 기억할 수 있지?”

 

<스킬5> 체계화/구조화/정리하기(organization)

 

학습부진을 겪는 아동들 중에는 아래와 같은 문제점을 가지고 있는 경우가 많다.

 

– 과제를 기한 내 완수하지 못한다.
– 숙제 및 물건을 가져오는 것을 잘 잊는다.
– 과제에 착수할 줄 모른다.

 

이들은 동원되어야 하는 정보/지식/자원을 쓸 줄 모른다. 이는 작업기억의 용량이 작은 것과도 관련이 깊다. 체계화/구조화/정리하기는 목표의 수립과 계획세우기에 필요한 요소다. 이 조직화 훈련은 시간이 오래 걸린다.

 

▶ 지도포인트: 체계화/구조화/정리정돈 돕기

 

• 교실활동에서 정보의 체계화 및 구조화/정돈하기 등이 왜 중요한지 토론하기
• 그래픽 오거나이저 활용하기
• 정기적으로 책상/교실/가방 정돈하는 시간을 갖기
• 체계화/구조화/정리하기에 관한 브레인스토밍 활동하기
• 학교밖 생활에서 체계적으로 정리를 잘 한 경험을 나누는 활동하기
• 교실 규칙 같은 것을 정해 정리정돈을 뿌리 내리게 하기
• 정리정돈을 잘 했을 때 칭찬하기

 

<스킬6> 전환하기(shifting)

 

전환하기는 주의를 집중하는 대상, 방향, 전략 등을 바꿀 때 사용하는 인지적 기술을 말한다. 전환은 억제와 직결되어 있다. 우리가 습관적으로 하는 행동을 억제할 수 있으면 행동의 전환이 가능하다. 전환하기는 유연성에 관한 일이기도 하다. 학습에 있어서 안 되는 방법 하나에 매달리게 되면 실패한다. 전환은 인지적 처리 방식을 바꾸는 것이기 때문에 시간과 에너지가 든다. 따라서 자칫하면 과부하가 걸리기 쉽다.

 

▶ 지도포인트: 인지적 유연성 강화하기

 

• 교실 환경을 말끔히 정돈해서 주의를 산만하게 하는 자극을 없애기
• 한 가지 익숙한 것에서 새로운 것으로의 전환 연습하기
• 산수나 수학에서 문제를 풀 때 복수의 방법을 소개하기. 단, 한 가지에 익숙해진 후 도입한다.
• 비주얼 스케쥴과 점검표 사용하기
• 전환 전에 비주얼 혹은 언어적 신호주기
• 선택을 제한하기
• 과제를 끈기있게 수행하되 유연성을 발휘하기
• 수업을 시작할 때 학습목표를 세우고 수업 중에 다시 확인하고 수업이 끝났을 때 이에 대해 되돌아보기

 

집행기능 활용기술은 효과적인 학습기술을 의미한다. 정보와 개념의 학습에 실패하는 학생은, 배우는 내용에 관련된 문제보다는 집행기능의 활용 기술의 부족이 더 큰 문제다. 한편 아동들마다 다양한 이유로 집행기능의 활용 기술이 다 다르다는 점도 유의해야 한다. 이와 관련된 다음의 인용문은 학습부진 해결을 위해 집행기능훈련을 강화할 필요가 있음을 잘 설명해 준다.

 

“교과 내용의 지도에 집중하면 할수록, 공부 못하는 학생은 더 어려움을 겪게 된다.”
(Francis Bailey and Ken Pransky, 2014)

 

또, 이 말은 기초학습부진 아동에 대한 현재의 접근 방법이 얼마나 잘못된 것인지를 보여준다. 그리고 과다한 학습량과 이로 인한 진도빼기식 수업은 학습부진 아동을 더 떨어지게 만들고 집행기능의 발달은 상상도 할 수 없게 만든다는 점을 잊지 말았으면 한다. 교육부는 이런 문제점을 그리 심각하게 생각하고 있지 않는 것 같아 안타깝다. 교육부, 교사, 학부모 모두 21세기 학습과학의 꽃이라 할 만한 교육뇌과학(educational neuroscience)의 기초 소양을 갖추는 것이 급선무라고 생각된다.

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