인지심리학에서 학습 연구 :

스마트러닝에의 시사점

박주용

서울대학교 심리학과

2011.11.16

학습의 여러 의미

• 반응 강화 – 많은 사람이 갖고 있는 기술을 더 빨리 더 정확히 발휘하는 능력

• 수동적 지식 습득과 재생산적 활용 – 기존의 지식/기술을 많이 알고 얼마나 잘 사용할 수 있는 능력

• 능동적 지식 구성과 지식의 적응적 활용 – 학습자가 자기주도적 사고와 판단을 통해 지식/기술을 익히고

이를 실제 장면에 적용하여 유용한 결과를 가져오게 하는 능력

반응 강화와 습득 중심의 교육

• 오랜 전통

• 교사는 물론 학생들에게 익숙

• 능동적 지식 구성과 적응적 활용에 대한 이론적 이해 부족

지식 습득에 대한 연구들

• Institute of Educational Science (2007) – Organizing Instruction and Study to Improve Student Learning

• Memphis 대학교의 학습 연구소 (2008) – 25 Learning Principles to Guide Pedagogy and the Design of Learning

Environments

• Carnegie Mellon 대학 (2010) – How learning works

• Psychology of Learning and Motivation (2011) – Cognition in education

효과적인 지식 습득 방법들 1

• Spacing Effect

– 집중학습은 지식과 기술의 습득을 단기적으로 더 용이하게 함

– 분산학습은 장기 기억을 향상시킴

• Generation Effect

– 학생들로 하여금 반응하게 하거나, 변형시키거나, 협동하게 하면

그렇지 않을 때보다 학습 효과가 좋음

효과적인 지식 습득 방법들 2

• Explanation Effect

– 교수적 설명은 효과적이지 않을 때가 많음 (Witter & Renkl, 2008)

– 스스로에게 혹은 상호작용 맥락에서의 설명은 효과적 (Chi, 2009)

• Testing Effect

– Better than studying or re-reading (Glover, 1989; Park, 2005)

• 1시간 학습 3일 후 20분 복습 3 일후 최종 시험

• 1시간 학습 3일 후 20분 시험 3 일후 최종 시험**

– Better retention for related materials (Passtötter et al., 2011)

• A - B, C - D vs. A - B, A - C

– Better transfer (Foos & Fisher, 1988; Rohrer et al., 2010)

– Pretesting effect (Richland et al., 2009)

효과적인 지식 습득 방법들 3

• 부정확한 상위인지 (metacognition)

– 자신의 인지과정이나 상태에 대한 지식, 자각, 통제 능력

– 공부를 못하는 학생들일수록 상위인지 판단이 부정확

– 안다는 착각 (illusion of knowing)

• 집중학습, 학습 후 즉각적 시험

• 나중에 인출할 수 있는지가 관건 (공부하고 나중에 시험을 보기)

미국 대학생의 공부실태 (K&B, 2007) • 자기 방식대로 공부 80%

• 무엇을 공부? – 곧 보게 될 시험/퀴즈 59% – 제일 못하고 있다고 생각하는 것 22% – 계획된 대로 11%

• 이전 학기에 배운 것 복습 14%

• 공부하며 스스로 시험을 본다면 그 이유 – 다시 읽는 것보다 더 잘 학습 18 % – 공부한 것을 얼마나 잘 아는지 파악 68 % – 스스로 시험 안 봄 9 %

• 안다고 판단한 공부 내용에 대해 – 나중에 다시 확인함 36 % – 다른 것에 집중하기 위해 넘어감 64 %

학습에 대한 오해

• 우리는 비교적 배우기를 좋아하고 잘 배우지만 노력한다고 모두 다 학자나 전문가가 되지 못함 – 연산과 수, 확률, 논리적 사고 능력은 타고나는 것처럼 보임

– 그러나 이들은 적당히 활용될 뿐이지, 누구나 배울 수 있고 잘 활용하지 못함 -> 구성주의 교육의 한계 (Pinker, 1997)

– 전문가가 되는 기회는 제한적

• 동기는 학습에 직접적으로 가 아니라 간접적으로 영향을 미침 – 많은 경우 더 많은 보상으로 수행을 향상시킬 수 없음

• Maximal vs. Typical

– 보상을 통한 동기 부여는 부작용도 있음 (Kohn, 1993)

노력은 인기는 없지만 가장 확실한 방법

• 노력을 중시할수록 실패에 더 적응적으로 대처 – 통제 소재 (locus of control)에 대한 Rotter(1965, 1990)의 연구

– 발달이론의 중요성에 대한 Dweck (1999) 의 연구

• 전문성에 대한 “의도적 훈련” 이론 – Ericsson (2001)

수동적 지식 습득의 문제점

• 전이의 어려움 – Thorndike (1901)

– Detterman & Sternberg (1993)

– Bransford & Schwartz (1999)

– Mestre (2005)

• 지식의 양과 과학적 사고 간의 괴리 – Bao 등(2009)의 연구 결과

능동적 사고를 요하는 학습법 관련 연구

• 발견학습(discovery learning)의 낮은 성과 – Mayer (2004)

– Klahr & Nigam (2004)

– Kirshner, Sweller, & Clark (2006)

• 문제중심 교육/탐구학습 의 효과성 논쟁은 아직 진행중 – Kirshner, Sweller, & Clark (2006)

– Sweller, Kirshner, & Clark (2007)

vs

– Schmidt, Loyens, Van Gog, & Paas (2007)

– Helmo-Silver, Duncan, & Chinn (2007)

– Scalise, Timms, Moorjani, Clark, & Holtermann (2011)

학습 관련 연구의 중간 정리

• 학습의 여러 의미 중 수동적 지식 습득에 초점

• 뛰어난 학습자는 정확한 상위인지적 판단에 기반하여

효율적인 방법을 사용하여 자기주도적으로 학습함

• 그렇지 못한 학습자들은 상위인지적 판단이 부정확할

뿐만 아니라 더 좋은 지식 습득 방법으로 확인된 것도 잘

사용하지 않음 -> 이들에게 학습법을 가르칠 필요가 있음

• 노력이 강요되기보다는 노력이 높이 평가되는 학습

환경의 조성이 필요

• 수동적 지식 습득에 치중하기 보다 능동적 사고를

촉진하는 학습방법을 연구 개발해야 함

테크놀로지를 이용한 교육

• 역사적으로 – 라디오, 카세트 테이프, TV, VCR

– PC, Web, notebook

– Tablet PC or 다른 스마트기기들

• 이들에 대한 평가 – 도입을 주장하는 사람들은 획기적인 변화를 예언

– 그러나 실제로는 교육에 급격한 변화를 일으키기보다는 점진적으로

도입되면서 교육도구의 한 부분이 되었음

– 이들을 사용함으로써 교육 효과가 크게 향상된다는 증거가 많지 않음

– 최근에는 테크놀로지 도입으로 시각화 능력은 향상되었지만, 추상적

어휘력, 반성, 귀납적 추리력, 비판적 사고 등은 오히려 쇠퇴했다는 우려

(Greenfield, 2009)

테크놀로지 도입 목적

• 효율성 – 같은 결과를 얻지만 더 싸고 쉽고 재미있게 (예, on-line 교육, virtual

labs, video games)

• 혁신성 – 다른 방식으로는 불가능한 부분을 해결 (예, simulations, interactive

testing)

성공적으로 도입된 테크놀로지

• 멀티미디어 : TV, VCR, & Projectors

• 수업 중 테스트와 피드백

– http://qomo.com

• 수학 교과 교육 CognitiveTutors

• 논술 채점 프로그램 Essay Grading Systems

• 과학 실험실 Virtual Labs

• 과학 데모 Simulations

• immersive interface

• E-assessment

성공적인 테크놀로지의 특징들

• 사용 용이성

• 개별화로 수업 참여도를 높임

– 수업 중 테스트와 피드백

• 즉각적 효과로 수업 집중도를 높임

– 주의 집중 및 이해 촉진 : 멀티미디어

• 수업의 전부가 아닌 보조 도구

• 교사부담 경감

– 개개인의 문제풀이 과정을 교사대신 모니터링하고 수준에 맞는

문제를 제시해줌 : CognitiveTutors

– 가장 큰 부담인 채점 문제를 해결 : 논술 채점 프로그램

스마트기기의 장점과 활용가능성 • 휴대성/개별화/다양한 UI

• 수업용 : 선행 성공 사례 통합 – 교사의 호응이 절대적으로 중요

• 미국 대학생들을 대상으로 한 수학 교육에 관한 최근 연구 결과 (Baggett, Ehrenfeucht, & Main, 2011) 가장 좋았던 부분과 함께 가장 나빴던 부분은 교사

• 교사 연수

– 수업 중 테스트 (그리고 피드백)

– 수업 중 개별 과제 수행과 제출 (예, 글쓰기, 문제 풀이 등)

– 학습 자료에 필기나 메모를 할 수 있게 하기

– 개별화된 학습 성취 관리 (성취 수준을 상시로 쉽게 확인 가능)

• E-assessment용 – 정책적 도입 가능

스마트 기기의 미래

• Art is long, life short, opportunity fleeting,

experiment dangerous, judgment difficult,

nor is it sufficient that the teacher should

attend to his work, but it is necessary also

that the student and those around him

should do theirs, and hopefully smart

tools can help them.

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