교육을바꾸는사람들

‘학습과학의 이해와 적용’에 관한 칼럼은 ‘뇌에서 학습이 어떻게 일어나는가?’와 ‘뇌에 대한 이해를 통해 학습을 어떻게 최적화할 수 있는가?’에 대한 과학적 이해를 돕기 위한 것들이다. 이러한 원리의 이해와 적용은 모든 학생들에게 도움이 되지만 관련 연구에 따르면 특히 기초학력이 부진한 학생들에게 적용할 때 그 효과가 가장 크다고 알려져 있다. 이번 칼럼에서는 ‘<원리 14> 학습에는 몸과 마음/뇌가 동시에 관여한다.’를 소개하고 이 원리를 수업에 활용할 수 있는 방안에 대해 알아보기로 한다.

 

<원리 14> 학습에는 몸과 마음/뇌가 동시에 관여한다.

 

“학습은 유기체적 특성을 갖는다. 즉 정보는 뇌뿐만 아니라 몸속에 흡수되고 저장된다. 따라서 행동과 생각은 몸과 뇌 전반으로부터 오는 정보에 의존한다. 학습은 몸 전체가 관여될 때 강화된다.”

 

위 내용은 Susan J. Kovalik, Karen D. Olsen이 공저한 책 「Kid’s Eye View of Science(2010)」의 “두뇌 연구로부터의 추가적 메모”라는 소제목 아래 제공되고 있는 내용이다. “정보가 몸속에 흡수되고 저장된다”, “행동과 생각은 몸과 뇌 전반으로부터 오는 정보에 의존한다”라는 내용은 우리의 일반 상식과 다르다. 그러나 이는 연구에 의해 증명된 사실이다. 우리 몸의 내장기관, 신체 각 부위는 뇌 속에 지도화되어 있다.

 

<그림 1> 뇌와 신체의 협응관계

출처: https://blog.naver.com/cni1577/221350284482

 

몸은 단순히 뇌의 명령을 수행하는 매개체가 아니다. 몸과 뇌는 서로 완벽하게 상호적인 관계이다. 옷을 입거나 벗을 때, 자전거를 탈 때, 연장이나 도구를 사용할 때, 뇌 속에 부호화된 신체지도가 자연스럽게 협응한다. 심지어 우리의 의사결정과 생각에도 몸이 동원된다. 이번 칼럼의 내용은 기본적으로 위에 인용한 내용을 기반으로 하고 있다.

 

<원리 14>를 본격적으로 살펴보기에 앞서 먼저 몸, 마음, 뇌의 관계에 대해 알아보기로 한다.

 

1. 몸, 마음, 뇌에 관한 3가지 질문

 

우선 다음 세 가지 질문의 답을 생각해보자.

 

① 몸과 마음은 하나인가 아니면 분리되어 있는가?
② 몸과 뇌는 하나인가 아니면 분리되어 있는가?
③ 마음과 뇌는 어떻게 다른가?

 

먼저 첫 번째 질문 “몸과 마음은 하나인가 아니면 분리되어 있는가?”의 경우를 보자.

 

역사적으로 보면 시대에 따라 혹은 사람에 따라 몸과 마음의 일원론이나 이원론이 존재했었다. 플라톤은 몸과 마음을 독립된 개체로 본 대표적인 철학자였다. 그는 신체는 열등한 것이고 마음이야말로 몸에 비해 우위에 있는 것이란 생각을 전파한 바 있다. 르네 데카르트 역시 이원론을 받아들여 신체에서 느끼는 지각과 순수한 정신작용의 결과인 관념을 이원론적으로 구분하였다. 이와는 반대로 바뤼흐 스피노자는 신체와 정신이 하나이며 서로 다른 두 양상일 뿐이라는 심신일원론을 주장했다. 20세기에 들어서면서 프랑스의 현대 철학자 모리스 메를로퐁티 등을 통해 심신일원론의 주장이 더욱 힘을 얻기 시작했다. 21세기 들어 ‘체화된 마음(embodied mind)’과 ‘체화된 인지(embodied cognition)’¹에 관한 논문이나 책이 발행되면서 마음-신체 일원론이 과학적으로 증명되고 있다. 이들 주장의 핵심은 신경과학과 인지과학의 연구 결과를 바탕으로 인간의 심리적 과정들은 신체를 통하지 않고서는 불완전하며, 지각을 한다는 것은 몸의 구조들을 포함할 뿐만 아니라 몸에 의존한다는 것이다.

 

생활 속에서도 마음과 몸이 하나인 것을 발견할 수 있다. 여행을 가거나 어떤 사람과 같이 시간을 같이 보내기로 마음먹은 경우를 생각해보자. 그런 마음의 결정을 하는 순간 우리의 몸은 자극을 통해 관련 경험을 몸으로 느낀다. 이때의 몸의 느낌이 행동 결정에 매우 중요한 역할을 한다. 누군가가 수영을 하고 있는 것이나 음식을 먹고 있는 모습을 보면 이것이 뇌 속의 해당 신체지도(body maps)를 자극해 자신도 같은 것을 하고 싶다는 마음이 들게 한다. 이렇게 인간이 어떤 결정을 내리고 생각을 하는 데는 신체가 깊숙이 관여한다(psychologytoday.com).

 

두 번째 질문, “몸과 뇌는 하나인가 아니면 분리되어 있는가?”를 보자.

 

뇌는 약 1,000억 개의 신경세포(neuron)와 9,000억 개의 신경아교세포(glia cell)²로 구성되고 무게가 약 1.4kg(성인의 경우)이 나가는 단백질 덩어리인 신체 기관이다. 해부학적으로 보면 뇌는 신체의 일부이기 때문에 떼 내서 눈으로 모양을 볼 수도 있고 손으로 만질 수도 있다. 그러나 기능적으로 보면 뇌는 신경계를 통해 뇌는 신체와 긴밀히 연결되고 통합되어 있다. 뇌는 신체에 영향을 미치고 신체는 뇌에 영향을 미친다. 둘은 분리되어 작용하지 않는다. 우리가 보고, 듣고, 만지고, 맛보고 냄새를 맡을 때 신체와 뇌는 동시에 외부 자극에 상호작용하며 반응한다(Damasio, 1994).

 

세 번째 질문, “마음과 뇌는 어떻게 다른가?”를 보자.

 

흔히 많은 사람들이 마음과 뇌를 같거나 유사한 것으로 생각하지만 사실을 그렇지 않다. 둘은 서로 분리할 수는 없지만 서로 다르다. 마음은 뇌를 통해서 작용하고 뇌를 사용한다. 그리고 뇌는 마음의 작용에 반응한다. 뇌의 개입 없이는 의식적인 경험도 없지만 그렇다고 경험을 뇌의 작용으로만 축소할 수는 없다. 마음은 에너지이고 생각하고, 느끼고, 선택하는 것을 통해 에너지를 생산한다. 요컨대 마음은 생각, 감정, 믿음, 태도 등에 관한 정신적 상태를 말하며, 뇌는 이런 정신적 작용을 경험하게 해주는 하드웨어라 할 수 있다. 결국 몸과 마음, 그리고 뇌, 이 세 가지는 늘 함께 작용하며 이는 살아있다는 것을 의미한다(Caroline Leaf, 2021).

 

이어서 몸과 뇌가 학습을 위해 서로 어떻게 소통하는지에 대해 알아보기로 한다.

 

2. 학습에의 신체 전반의 관여

 

지난 수십 년 동안 과학자들은 새로운 경험과 학습에 의해 새로운 신경세포가 자라고(주로 해마에서) 신경세포들 간의 시냅스(synapse)³ 간극을 통해 정보가 전달되고 연결이 강화되는 학습의 기본 과정에 대해 이해를 높여왔다. 전통적으로 사람들은, 신경세포는 시냅스 간극을 통해 신호를 받을 때만 전기적 임펄스(impulse)를 내보내는 것으로 생각해왔다. 그러나 학습에는 신체 전반이 관여한다는 것이 밝혀졌다. 뇌의 신경세포는 신체 여러 곳에서 생성되는 정보물질인 신경펩타이드(neuropeptides)⁴ 및 신체 전반의 세포에서 분비되는 펩타이드 호르몬⁵에 반응해서도 전기적 신호를 발산한다(Spencer Kagan, 2014). 다시 말해 학습에는 뇌뿐만 아니라 신체 전체가 관여한다. 뇌 신경세포들의 시냅스 간극을 통해 신호 전달을 매개하는 신경전달물질은 소통(학습)을 담당하는 다양한 정보물질(information substances)⁶의 여러 범주 중 하나일 뿐이다(Susan Kovalik, 2010).

 

일부 과학자들은 신경세포 시냅스 간극을 통한 소통은 전체 소통의 2%에 불과할 수 있다고 말한다. 이는 놀라운 사실이다! 하나의 세포는 수만에서 백만 개에 이르는 다양한 수용체(receptors)를 갖고 있다. 따라서 생존에 유리하게 진화해온 인간에게서 정보 패턴의 파악이 하나의 장소에서 하나의 방법으로만(즉 시냅스 간극을 통해서만) 이루어진다는 것은 추론상 합리적이지도 않다. 이제 학습은 신체 전반을 통해 이루어진다는 것이 과학적으로 증명되었다. 생각과 판단에도 신체가 관여한다. 신체는 뇌와 소통하고 정보를 주고받는다(Susan Kovalik, 2010).

 

<그림 2> 학습에서 몸-뇌의 협력

신경펩타이드와 펩타이드 호르몬은 스트레스, 이완, 두려움, 화, 사랑, 배려와 같은 감정을 통제한다고 해서 캔더스 퍼트(Candace Pert)는 이를 ‘감정분자(Molecules of emotion)’라고 명명했다. 이 두 가지 물질은 감정뿐만 아니라 학습, 문제해결 등의 인지적 기능까지 통제한다. 또 심장 박동을 조절하고 우리가 타인에게 얼마나 매력적이게 보이는지, 학습 과제에 주의를 얼마나 기울이고 동기가 얼마나 유발되는지도 이 물질에 의해 좌우된다. 신경펩타이드의 긍정적 작용을 이끌어 내려면 도파민의 분비가 중요하고 이를 위해서는 신체 움직임 등을 통해 긍정적 감정과 마음 상태를 만들 필요가 있다.

 

이제 신체 움직임이 학습에 어떻게 또 얼마나 영향을 미치는지를 살펴보기로 한다.

 

3. 신체 움직임이 학습에 미치는 영향

 

신체를 움직이면 혈류가 증가하고 이는 뇌를 포함한 신체에 더 많은 에너지와 산소를 공급할 수 있고 기분, 주의 집중, 동기, 수업 태도, 품행 등의 향상을 가져올 수 있다. 따라서 이는 뇌의 수행 능력의 향상으로 이어진다. 학생들은 하루의 대부분을 앉아서 공부한다. 따라서 체육 시간, 뇌 휴식(brain breaks)⁷ 활동하기와 신체 움직임을 수반하는 수업활동을 강화할 필요가 있다. 신체 움직임을 수반한 학습은 기억과 회상에도 도움이 된다. 어떤 정보를 기억하기 위해 신체적 단서(cues)를 제공하면 이는 뇌에서 추가적인 연결고리를 만드는 효과가 있기 때문이다. 아울러 수업과 수업 사이에 쉬는 시간(recess)을 갖는 것 역시 중요하다.

 

<그림 3> 신체 활동과 뇌의 인지기능 활성화와의 관계(Charles Hillman, 2009)

출처: http://www.ueshironova.com/totw20150915/

 

힐먼(Hillman) 박사는 위 실험을 통해 신체 활동이 3가지 수준에서 학습을 향상시킨다고 말한다. 즉 주의력과 동기를 향상시켜 학습 최적화에 기여하고, 신경세포 간의 소통과 연결을 강화하며, 해마에서 새로운 세포의 생성을 촉진한다는 것이다.

 

이어서 운동이 뇌의 집행기능과 수학 성취도를 향상시킨다는 연구를 하나 소개하고 시사점에 대해 생각해보기로 한다. 아래 <도표 1>은 주로 앉아서 지내는 시간이 많은 미국의 비만 아동(7세~11세) 171명을 대상으로 13±1.6주 동안 에어로빅 운동 시간을 달리한(통제집단은 운동을 않게 하고, 운동량이 적은 집단은 매일 20분씩, 운동량이 많은 집단은 매일 40분씩) 후 집행기능의 향상 정도와 수학 성취도 향상을 측정한 결과다. 참고로, p값은 유의확률(significance probability)이란 뜻으로서 0~1 사이의 값을 가진다. 보통 5%(=0.05)보다 작으면 비교하는 집단 간에 유의미한 차이가 있다고 본다. 이 연구의 경우 p값이 모두 0.05보다 작으므로 통제집단과 두 운동집단 간에 유의미한 차이가 있다는 뜻이다. 이처럼 운동은 뇌의 집행기능과 수학 성취도 향상에 긍정적 영향을 미침을 알 수 있다

 

<도표 1> 운동과 뇌기능/수학 성취도 향상

위 도표를 보면 운동량을 늘릴 때 집행기능(executive function)과 수학 성취도가 비례해서 향상된 것을 알 수 있다. 집행기능은 인지 유연성, 작업기억, 충동억제를 담당하기 때문에 주의를 기울여 계획을 세우고 자신의 행동을 통제하며 과제를 해결하는데 필수적인 인지기능이다.

 

신체 활동 수준을 낮추면 학업 성취도가 떨어지고 반대로 신체 활동 수준을 높이면 성취도가 향상된다는 연구(Esteban-Cornejo et al., 2015; Michael et al., 2015)는 아동 발달과 교육정책 수립에 주는 시사점이 크다.

 

신체 움직임이 학습에 도움을 주는 것에 대한 또 다른 연구(Ratey, 2008)를 소개하면 다음과 같다. 이 연구는 미국의 한 공립고에서 이뤄진 보기 드문 실험으로, 학습을 향상시키는 요인 분석을 위해 수업을 어떤 시간대에 배정하는가를 하나의 변수로 사용해 분석했다. 이 학교에서 가장 힘들어하는 과목이자 성적도 좋지 않았던 과목의 수업 직전에 체육시간을 배정한 경우 특이한 현상이 발견되었다. 이 단순한 하나의 변화로 인해 이 학교의 많은 학생들의 성적이 과거 그 어느 때보다도 향상된 것이다. 이 학교의 성적은 전국 평균을 훨씬 더 상회했음은 물론, 세계 상위 5개국 안에 들 정도였다. 분명한 점은 마음, 신체, 정서는 서로 매우 긴밀히 연결되어 있어서 어떤 스포츠(야구, 달리기, 수영, 걷기 등)를 하든 뇌를 변화시킨다는 점이다(Jensen, 2020). 미국의 경우 지난 수십 년간 학교 교육과정에서 체육시간을 줄여왔는데 이 시기에 청소년 자살, 총기사건, 우울증의 증가가 그 어느 때보다 높은 것은 우연한 일이 아니라고 많은 연구자들은 말한다.

 

한국의 경우도 예외가 아닐 것이다. 체육시간을 늘리든가 아니면 뇌 휴식 시간, 쉬는 시간 등을 통해 하루 20~30분 정도라도 운동을 할 수 있는 시간을 줄 필요가 있다. 이를 통해 교사는 학생들의 뇌에 신경전달물질이 균형을 이룰 수 있도록 돕는 것이 중요하다. 이것이 학습자의 마음 상태에 깊은 영향을 주기 때문이다. 그래서 교사를 ‘마음 상태 관리자(mind state manager)’라고 부르기도 한다. 신체 움직임이 학습과 품행에 어떤 영향을 주는지에 대한 연구가 한국에서도 많이 이루어져야 할 것이다.

 

최근에는 운동과 코로나19와의 관련성에 대한 연구들(Robert Sallis et al., 2021; Jade Scipioni, 2021; Monique Tello, 2021)이 나오고 있다. 운동을 하지 않는 코로나19 환자일수록 중증치료로 인한 입원률과 치명률이 증가하고, 규칙적인 운동을 할 경우 감염이 심각한 상태로 진전되는 것을 줄일 수 있다는 내용이다. 사회적 차원에서 특히 성인들의 규칙적인 운동을 장려할 필요가 있다.

 

이어서 신체 활동이 주의, 기억, 신경생성(neurogenesis)⁸, 기분, 품행, 출석률에 주는 긍정적 영향에 대해 좀 더 자세히 알아보기로 한다.

 

1) 주의력 향상

 

몇 시간 연속해서 공부를 하고 난 뒤에 뇌의 속도가 느려진 것이나 집중이 어려울 때는 일어나 산책을 하거나 스트레칭 등을 하면 주의력이 회복되는 것을 경험한 적이 있을 것이다. 이와 같이 신체 활동은 노르에프네프린의 분비와 심장 박동수를 증가시켜 뇌로 가는 혈류의 양을 증가시키고 주의를 향상시킨다(Yang et al., 2016). 관련 연구에 따르면 도파민도 주의 집중과 유지에 결정적으로 중요한 역할을 하는데 이 역시 운동을 하면 분비 수준이 높아진다.

 

2) 기억

 

신체 활동은 기억을 향상시키는데 필수적인 요소다. 신체 활동을 하면 작업기억과 장기기억 둘 다 향상된다(Chen et al., 2016). 신체적 활동을 하면 뇌에 도파민, 노르에프네프린 등이 분비되는데 도파민은 작업기억의 향상에 도움이 되고, 노르에프네프린은 장기기억 향상에 도움을 주는 것으로 알려져 있다. 한 연구(Pontifex et al., 2016)에 따르면 학습하기 한 시간 전에 신체 활동을 한 학생들은 이런 운동을 하지 않을 학생에 비해 장기기억으로부터 회상하는 능력이 더 우수한 것으로 드러났다.

 

또한 신체활동이 작업기억에 미치는 영향이 매우 크다는 사실을 장기간에 걸쳐 밝힌 연구(López-Vicente et al., 2017)가 있었다. 이 연구는 1,000명이 넘는 어린이들 중에서 신체 활동 수준이 낮은 6세의 아동을 대상으로 8년 후 이들이 14세가 되었을 때 작업기억 과제를 수행하게 했더니 이들의 작업기억 스킬이 5% 이상 하락했음을 보여주었다.

 

또 신체활동은 뇌유래신경영양인자(腦由來神經榮養因子, Brain-derived neurotrophic factor: BDNF)⁹의 분비를 촉발해 장기강화(long-term potentiation: LTP)¹⁰와 기억 형성을 촉진한다(Vignoli et al., 2016). 매일 운동을 하면 이것이 기억의 저장과 상기에 중요한 역할을 하는 해마를 포함해 여러 곳의 BDNF 수준을 높이는 데 기여한다고 알려져 있다. 이런 연구 결과를 참작할 때 가능한 한 어릴 때 더 많은 활동을 하도록 할 필요가 있다.

 

3) 신경생성

 

신경생성은 신경계에서 신경 자극 등에 의해 신경 조직이 생성되는 과정을 가리킨다. 인간의 뇌에서는 매일 세포가 죽어 사라지기도 하지만 동시에 평균 700~1000개의 새로운 신경세포가 태어나는데 이를 신경생성이라 한다. 이런 신경생성은 뇌의 몇 몇 곳에서 일어나는데 대표적인 기관이 해마다. 이는 학습과 기억에 깊은 관련이 있는 곳으로서, 규칙적으로 신체 활동을 하는 학생들은 해마에 더 많은 새로운 신경세포를 자라게 해서 기억을 강화할 수 있게 된다. 한 연구(Jeon & Ha, 2017)에 따르면 달리기, 수영, 자전거 타기 등과 같은 강도 높은 운동을 매일 20분 동안 하면 엄청난 신경생성의 증가가 일어나는 것으로 알려져 있다. 뇌의 신경세포는 매일 죽어 사라지기도 하기 때문에 뇌의 기능을 극대화하는 핵심은 사라지는 신경세포를 줄이고 더 많은 새로운 세포가 태어나게 하고 이를 잘 유지시키는 것이다(Jensen, 2020).

 

뇌에 새로운 신경세포가 잘 자라게 하고 건강하게 잘 유지시키는 방법은 무엇일까? 일차적으로 신체운동을 통해 새로운 신경세포가 자라게 하는 것, 그리고 문제해결 등 도전적인 과제에 참여케 하는 것이다. 이것이 뇌의 생존 방식이다. 또한 운동 외에 식사, 삶의 방식, 사회적 상호작용, 정서 상태 등도 새로운 세포의 생성과 유지에 영향을 미친다(Poulose et al., 2017). 조건만 잘 조성해주면 우리는 우리의 뇌 속에 새로운 세포를 자라게 할 수 있다.

 

4) 기분(mood)

 

신체 움직임은 기분을 좋게 한다. 아침에 가벼운 산책이나 운동을 했을 때 종일 기분이 좋았던 기억이 있을 것이다. 운동은 뇌에 도파민을 분비하고 도파민 분비의 증가는 기분을 향상시킨다(Knecht et al., 2004). 그래서 운동이 우울증 치료에 가장 효과적인 방법의 하나이며, 실제 항우울증 약물 치료나 심리치료를 받는 것보다도 더 낫다는 것이 밝혀졌다(Kvam et al., 2016).

 

5) 교실 행동

 

신체 움직임은 수업 태도와 품행에도 긍정적 영향을 줄 수 있다. 학생들이 학교에서 종일 신체 활동이 부족한 경우에는 교실에서의 행동 문제가 증가한다(Carlson et al., 2015).

 

한 연구(Burns et al., 2016)에서 저소득층 학생들이 다니는 3개 학교의 1,500명 학생을 대상으로 장기적 신체활동 프로그램을 도입하기 전후로 수업에 참여하는(on-task) 행동과 참여하지 않는(off-task) 행동 중심으로 품행을 관찰했다. 이를 위해 연구자들은 6주간의 신체활동 프로그램과 12주간의 신체활동 프로그램의 실시 전후의 관찰 결과를 비교했으며, 그 결과는 매우 놀라웠다. 6주간의 신체활동 프로그램의 경우 도입 전보다 도입 후 80%의 학생들이 수업에 참여할 확률이 7배나 높아졌다. 한편 12주간의 신체활동을 도입한 경우는 도입 전과 비교했을 때 80%의 학생들이 수업에 참여할 확률이 무려 28배나 높아졌다. 이는 학생들의 문제 행동을 줄이기 위해 신체 활동을 강화하는 것보다 더 좋은 것은 없다는 것을 말해준다.

 

기억해야 할 것은 자극(신체 활동 증가)과 이완(신체 활동 감소)의 적정한 균형을 갖출 때 사람의 기본을 조절하는 신경전달물질 분비도 이상적인 수준을 유지할 수 있다는 점이다. 문제행동은 생리적 필요의 문제다. 어떤 학생이 지속적으로 바람직하지 않은 행동을 선택한다면 이는 관련 신경전달물질이 충분히 분비되지 않기 때문일 수 있다. 따라서 신체 운동을 통해 신경전달물질의 분비를 조절할 필요가 있다. 신경전달물질의 이런 결핍이 파괴적 행동의 형식으로 자극적 경험을 추구하게 한다. 신체활동을 최우선 순위로 삼게 되면 수업 중 방해 행동이 줄어드는 것을 직접 목격할 수 있을 것이다(Jensen, 2020).

 

6) 출석률

 

신체적으로 활발한 학생의 출석률이 더 높았다(Michael et al., 2015). 건강 수준이 더 높은 학생들은 학교 결석도 적었다(De Groot et al., 2017). 한 연구에서는 두 학생 집단의 신체 활동과 출석률 추이를 3년간 추적했다. 한 집단은 신체 활동을 20% 증가시켰고 다른 한 집단은 신체 활동을 20% 감소시켰다. 그 결과 신체 활동을 감소시킨 집단의 경우 결석이 다른 집단에 비해 12% 더 많았다(D’Agostino et al., 2018). 이러한 연구 결과는 활동이 적은 학생이 학교 수업에서도 더 많은 어려움을 겪는다는 것을 말해준다.

 

 

♣ 수업 적용

 

몸의 움직임을 수업에 반영하는 방법은 크게 수업 전 신체 활동(체육 시간 포함), 신체 움직임을 수반한 학습활동하기, 수업 중 뇌 휴식(brain breaks) 시간 갖기 등으로 나눌 수 있다. 뒤의 두 가지에 초점을 맞추어 활동을 소개하면 다음과 같다.

 

1. 학습에 신체 동작을 반영하기

 

모든 학생들이 운동감각 학습자 유형에 속하는 것은 아니지만 학년과 과목에 상관 없이 신체 움직임이 수반되는 수업은 모든 학생들에게 도움이 된다. 21세기 아동들의 경우 전반적으로 주의집중 시간이 더 짧아졌다. 이런 환경 변화를 고려해서라도 신체 활동을 수업에 반영하는 것은 꼭 필요하다. 사람은 신체 활동을 통해 더 잘 배운다는 개념에 바탕을 둔 수업의 접근을 ‘신체활동기반수업(movement-based lessons)’이라고 부르기도 한다. 수업 내용을 신체 활동과 통합하기 어려운 경우에는 뒤에서 소개할 ‘2. 뇌 휴식(brain breaks) 활동하기’를 할 수도 있고 이것이 여의치 않을 경우 중고생의 경우는 전통적인 스트레칭만으로도 크게 도움이 된다. 신체 활동은 몸이 하고 있는 것과 뇌가 하고 있는 것을 서로 연결하고 통합하는데 도움이 된다. 어떤 특정 신체동작을 통해 배우는 내용은 이 동작이 단서(cues)가 되어 이와 함께 배운 내용을 나중에 회상하기가 용이해진다. 따라서 신체 움직임 자체가 학습이라는 인식이 필요하다.

 

“신체 활동은 학습으로부터 잠시 쉬는 시간이 아니라 신체 활동은 학습 그 자체이다.” (Aleta Marigolds)

 

신체 움직임을 수반한 수업 방법에는 여러 가지가 있다. 대표적인 것 몇 가지를 소개하면 다음과 같다.

 

1) 일반적인 수업

 

• 러닝 스테이션(learning station)
러닝 스테이션은 교실 내 물리적 장소로서 학생들이 각 스테이션에는 학생들이 특정 과제를 수행하도록 준비되어 있다. 학생들은 러닝 스테이션을 돌면서 해당 스테이션의 문제 풀이, 질문에 답하기, 교구를 활용해 만들기 등 다양한 활동을 할 수 있다. 스테이션 간을 이동할 때 점핑 잭(발 벌려 뛰기, 팔 벌려 뛰기), 런지 동작 등을 하게 할 수도 있다. 다음은 국내 어떤 블로그(맘앤앙팡, 2021)에서 한 외국학교의 러닝 스테이션 수업 활동을 소개한 것인데 참고로 소개한다.

 

“제3의 선생님이라고 불리는 교실 환경도 세심하게 조성해 아이들이 자연스럽게 놀고 탐험하고 학습하게 한다. 교실마다 자유롭게 놀이 및 탐구를 할 수 있는 ‘러닝 스테이션(learning station)’을 구성했는데 아이들은 교실 안의 각 스테이션을 자유롭게 찾아 원하는 놀이를 즐기며 다양한 경험과 창의력을 키운다. 여기에는 미술 및 작문 활동을 하는 아틀리에, 다양한 종류의 블록으로 놀이를 할 수 있는 건축 스테이션, 창의력 개발을 위한 연극놀이 스테이션, 독서 스테이션이 마련되어 있으며 각 공간에서 활용할 수 있는 수학 및 과학 연계 자료 등을 제공하며 아이들의 관심사에 따라 공간 구성의 변화를 주기도 한다. 이러한 다양한 놀이 활동을 통해 쌓은 풍부한 경험은 아이들의 사회성, 창의력, 문제해결능력, 지적 능력 등을 향상시키는데 큰 도움이 된다.”

 

• 학습자를 협동학습이나 모둠활동에 참여시키기
협동학습이나 모둠활동은 대부분 신체 움직임을 수반하고 능동적 학습(activ learning)이기 때문에 주의력을 향상시키고 동기를 유발하는 데 유리하다.
• 시험 준비로 ‘눈뭉치(snowball)’ 활동하기 시험에 나올 예상문제를 종이에 적어 이를 공처럼 뭉친 다음 이를 학생에게 던지고 이를 받은 학생이 답하게 한다.
• 재료를 가지러 갈 때나 짝을 찾기 위해 움직일 때 런지(lunge) 동작, 문 워크(moonwalk), 껑충껑충 뛰어 걷기, 스쿼트(squat) 자세 취하기 등.
• 갤러리 워크(gallery walk)
학생들이 만든 성과물을 전시하고 여럿이 돌아가면서 살펴보는 활동이다.
• 리더가 하는 대로 따라 하기 활동
모둠의 리더가 어떤 신체 행동을 하거나 말로 배운 내용을 소리 내어 말하면 모둠의 동료들도 이를 그대로 따라하는 활동을 말하는데 재미있고 효과가 크다.

 

2) 수학 수업

 

• 일어나 발로 특정 도형을 그리기
• 일어나 특정한 수를 그리기
• 2/3/5의 배수를 말할 때 점프하기
• 2+5, 3×4 등의 셈 답만큼 점프하기
• 분수를 지도할 때 사람이 두 팔, 두 다리 4부분으로 구성되었다고 보고 ¼을 다양한 방법으로 나타내게 하기

3) 외국어 수업

 

• 일어서서 이야기를 들으면서 특정 단어(예: the, walk, can, which)가 나올 때마다 점프하기
• 특정 단어를 발로 쓰기
• 단어의 품사별 코너를 정하고 특정 단어의 품사에 따라 해당 코너로 움직이기
• 단어의 철자를 암기하면서 각 철자를 발음할 때마다 점프하기
• 어떤 이야기의 장면을 실제로 연기해 보여주기
• 어구 속에 제시되는 전치사를 실제 연기로 보여주기
예) Stand on the chair, next to the chair, in front of the chair
• 단어를 실제 연기로 보여주기
• 과일에 관한 어휘를 가르칠 때 실제 ‘수수께끼 상자(mystery box)’에 넣어둔 과일을 촉감, 후각, 미각 등을 통해 알아맞히기

 

4) 과학 수업

 

• 특정 신체 부위를 말하면 그것을 흔들기
• 동물의 걸음걸이를 흉내 내기
• 신체 움직임을 수반하는 과학 실험하기

 

2. 뇌 휴식(brain breaks) 활동하기

 

뇌 휴식은 수업 지도 중간에 피곤해진 뇌에 산소 공급을 늘리고 집중력을 다시 높이기 위해 짧게 신체 활동 등을 하는 것을 말한다. 취학 전 아동과 초등 저학년 학생들의 경우 주의 집중력이 떨어지기 시작하는 수업 후 약 10분마다, 나머지 학생들은 약 20분마다 2~5분 정도 내외로 뇌 휴지 활동을 하는 것이 적당하다.

 

이런 활동으로 2분 정도의 시간을 내서 짧은 스트레칭, 잠깐 걷기, 심호흡하기 등도 순환을 도와 뇌로 가는 혈류의 양을 증가시킬 수 있고, 학생들에게 허락받지 않고도 일어나 움직이며 스트레칭을 하고 자세를 바꿀 수 있게 한다든가 활동이 끝나고 다음 활동으로 전환될 때 여린 박자의 경쾌한 노래를 들려주는 것도 뇌 휴식에 도움이 된다. 뇌 휴식을 위한 신체 활동으로는 다음과 같이 다양한 것들이 있다.

 

• 자리에서 일어나 동료에게 하이파이브(hi-five)를 하고 자리에 다시 앉기

• 점핑 잭(jumping jacks) 30회 하기

• 스쿼트(squats) 15회 하기

• 30초 동안 플랭크(plank) 자세 취하기

• 일어나 다른 자리로 이동하기
• 몸을 30초 동안 비틀거나 꿈틀거리기
• 30초 동안 제자리 뛰기
• 스트레칭하기

• 두 손을 머리 위로 높이 뻗었다가 발가락 닿기 10회 하기
• 런지 동작 20회 하기

• 음악에 맞춰 댄스 파티하기

• 윗몸일으키기(Sit-ups) 10회 하기

• 푸시업(push-ups) 10회 하기

• 위 여러 동작을 섞어서 하기(예: ABAB 패턴)
• 교실을 돌면서 5개의 다른 의자를 만지고 다시 자리에 앉기
• 신체 동작을 포함한 ‘시몬 가라사대(Simon Says)’ 놀이하기
• 30초 동안 제자리서 좌우 무릎 높이 올리기 동작하기
• 어떤 진술에 대해 동의하면 자리에서 일어나기 (점핑 잭 1회하기 등)
• 귀와 코를 두 손을 활용해 교차해 만지기
오른손으로 왼쪽 귀를 만지는 동안 왼손으로는 코를 만지고, 다시 반대로 왼손으로 오른쪽 귀를 만지는 동안 오른손으로 코를 만지는 활동이다.
• 간단한 요가 동작하기(예: 소-고양이 자세 취하기)
• 5,4,3,2,1회 서로 다른 동작으로 활기 불어넣기
예) 짝에게 점핑 잭 5회, 팔굽혀펴기 4회, 윗몸일으키기 3회, 스쿼트 2회, 나무 포즈 1회
• 지시에 따라 손뼉치기

 

 

♣ 핵심 정리(key takeaways)

 

1. 인간의 행동과 생각은 몸과 뇌 전반으로부터 오는 정보에 의존한다. 심지어 우리의 의사결정과 생각에도 몸이 동원된다. 이렇게 인지를 할 때에 오직 뇌뿐만이 아니라 온 몸이 사용되어, 몸을 통해 느끼고 경험한 감각이 인지의 일부분이 되는 것을 체화된 인지(Embodied Cognition)라고 부른다.

 

2. 학습은 뇌의 신경세포들(neurons) 간의 소통과 연결뿐만 아니라 전신에서 분비되는 정보물질(information substances)과의 소통에도 의존한다.

 

3. ‘감정분자(Molecules of emotion)’라고 불리는 신경펩타이드와 펩타이드 호르몬은 두려움, 화, 사랑, 배려와 같은 감정을 통제할 뿐만 아니라 학습, 문제해결 등의 인지적 기능까지 통제한다.

 

4. 신체를 움직이면 혈류가 증가하고 이는 뇌를 포함한 신체에 더 많은 에너지와 산소를 공급함으로써 기분, 주의 집중, 동기, 수업 태도, 품행 등의 향상을 가져올 수 있다.

 

5. 관련 연구에 따르면 신체 활동 수준을 낮추면 학업 성취도가 떨어지고 반대로 신체 활동 수준을 높이면 성취도가 향상된다.

 

6. 신체 활동은 주의력과 기억의 향상뿐만 아니라 신경생성(neurogenesis), 기분, 교실 행동, 출석률에도 긍정적 영향을 미친다.

 

7. 신체 움직임의 강화를 통해 학습에 긍정적 영향을 미치는 방법에는 수업 전 신체 활동(체육 시간 포함), 신체 움직임을 수반한 학습활동하기, 수업 중 뇌 휴식(brain breaks) 시간 갖기 등이 있다.

 

8. 관련 연구에 따르면 운동을 하지 않는 코로나19 환자일수록 중증치료로 인한 입원률과 치명률이 증가하고, 규칙적인 운동을 할 경우 감염이 심각한 상태로 진전되는 것을 줄일 수 있다.

 

 

[이전 칼럼] • 학습과학의 이해와 적용(13) – <원리 12> 전이 가능한 학습을 위해서는 충분한 시간이 필요하다. • 학습과학의 이해와 적용(14) – <원리 13> 정보의 이중부호화는 인지과부하를 줄이고 기억을 향상시킨다.

 

 

[참고 문헌]

 

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https://post.naver.com/viewer/postView.nhn?volumeNo=30504972&memberNo=7821584&vType=VERTICAL
• Aleta Margolis. the founder and executive director for nonprofit Center for Inspired Teaching.
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1. 체화된 인지(Embodied Cognition) – 심리철학 용어로, 인지를 할 때에 오직 뇌뿐만이 아니라 온 몸이 사용되어, 몸을 통해 느끼고 경험한 감각이 인지의 일부분이 되는 것을 말한다(두산백과). 미국 심리철학자 로렌스 샤피로(Lawrence Shapiro)의 ‘체화된 마음 논제(Embodied Mind Thesis)’와 체화된 인지(Embodied cognition, 2nd edition, 2019) 등의 책이 발행되어 있다.
2. 신경아교세포(glia cell) – 중추신경계와 말초신경계에서 풍부하게 발견되는 세포로 신경세포(neuron)를 보좌·지지하는 역할을 한다. 이전에는 뇌세포라고 하면 신경세포에만 초점을 맞췄는데 최근 glia의 역할이 많이 밝혀지면서 그 중요성이 새롭게 대두되고 있다.
3. 시냅스(synapse) – 한 뉴런의 축삭돌기 끝 부분(axon terminal)과 다음 뉴런의 수상돌기(dendrite) 사이의 연접 부위를 말하며 세포들이 정보를 전달하는 장소다. 정보는(자극은) 축삭돌기에서 수상돌기 쪽으로 전달된다. 신호 전달의 매개체 역할은 신경전달물질이 담당한다.
4. 신경펩타이드(neuropeptides) – 신경세포뿐만 아니라 심장, 비장, 골수 등에서 만들어지는 펩타이드로서 직감, 육감(gut feeling)을 만들어내며 감정, 학습을 결정한다(Dr. Spencer Kagan, 2014: 4.4, 4.5).
5. 펩타이드 (peptide) – 생체 내에서 호르몬, 효소, 항체 등의 형태로 다양한 기능을 수행하며 뇌의 신경세포에서뿐만 아니라 신체 전반의 세포에서 분비되는 대표적인 정보 물질(information substances)이다.
6. 정보물질(information substances) – 펩타이드, 호르몬 등의 다양한 전달물질(transmitters)을 일컫기 위해 MIT 공대의 Francis Schmitt 교수가 만든 용어이다.
7. 뇌 휴식(brain breaks) – 수업 지도 중간에 피곤해진 뇌에 산소 공급을 늘리고 집중력을 다시 높이기 위해 짧게 신체 활동 등을 하는 것을 말한다.
8. 신경생성(neurogenesis) – 신경계에서 신경 자극 등에 의해 신경 조직이 생성되는 과정을 가리킨다. 신경발생(神經發生)이라고도 한다.
9. 뇌유래신경영양인자(腦由來神經榮養因子, Brain-Derived Neurotrophic Factor: BDNF) – 뇌에서 분비되어 신경에 영향을 주는 단백질로서, 성장요소의 일부인 신경영양인자(neurotrophic factor) 집단 중의 하나다. BDNF는 기억과 신경세포의 성장을 강화하며 뇌를 위한 기적의 성장인자(Miracle-Gro)는 별칭도 가지고 있다.
10. 장기강화(long-term potentiation: LTP) – 신경세포를 동시에 자극하는 것에 의하여 시냅스 연결들이 강화되고 두 신경세포 간의 신호전달이 지속적으로 향상되는 현상을 말한다.