교육의 뇌과학

바버라 오클리 , 베스 로고스키 , 테런스 세즈노스키 지음 | 이선주 옮김

현대지성 2025년 02월 20일 출간 국내도서 : 2025년 02월 20일 출간

작품소개

책소개

▶하버드 대학교 심리학과 교수 스티븐 핑커 강력 추천!
▶전 세계 500만 교육자가 선택한 최고의 학습법

학습 능력의 차이는 ‘타고난 머리’가 아닌 ‘뇌 사용법’의 차이다
열심히 공부하는데도 성적이 오르지 않는 학생, 초등학교 때는 잘했지만 중고등학교에서 성적이 하락하는 학생, 공부는 별로 안 하는데도 늘 상위권을 유지하는 학생. 이런 학습 능력의 차이는 ‘타고난 머리’가 아닌 ‘뇌 사용법’의 차이에서 비롯된다.
뇌과학 연구에 따르면, 효과적인 학습을 위해서는 새로운 지식을 뇌의 ‘장기 기억’에 저장하는 것이 핵심이다. 수학 포기자에서 공대 교수가 된 바버라 오클리를 비롯한 세계적 석학 3인이 뇌과학에 기반한 최적의 학습법을 제시한다.

◆ 세계적 석학 3인의 혁신적 학습법 대공개
󰋯‘수포자’ → 뉴질랜드 1위 대학 공대 교수
󰋯14년 현장 경험의 교육 전문가
󰋯AI 석학이자 신경망 연구의 권위자

◆ 그들이 밝혀낸 “뇌과학 기반 학습의 핵심”
󰋯작업 기억과 장기 기억을 활용한 최적의 학습 사이클
󰋯음악을 들으며 공부해도 되는 학생 vs. 피해야 하는 학생의 차이
󰋯벼락치기는 왜 효과가 없는가? 뇌가 선호하는 최적의 학습 타이밍
󰋯ADHD 학생들을 위한 과학적 학습 전략
󰋯온라인 수업에서 최고의 효과를 내는 방법

◆ 이런 분들에게 추천합니다
자녀의 학습 능력 향상에 고민이 많은 학부모
더 효과적인 교수법을 찾는 현직 교사
학생들의 성적 향상에 어려움을 겪는 강사, 교육 종사자
효율적인 학습법을 찾는 성인 학습자
뇌과학에 기반한 과학적 교육 방법을 알고 싶은 교육 연구자

목차

이 책에 쏟아진 찬사
들어가며: 뇌과학으로 열어가는 새로운 학습의 길

제1부 뇌과학으로 풀어보는 학습의 비밀

제1장 학생이 제대로 배우지 못하는 이유
학습: 신경세포 사이에서 연결 고리를 만드는 과정
배우고 연결하기
장기 기억 vs. 작업 기억
작업 기억을 믿지 마라
│교육자를 위한 수업 팁 ①│ 기억해내기 학습법
│교육자를 위한 수업 팁 ②│ 적으면서 기억해내는 연습
KEY IDEAS

제2장 작업 기억이 학습 속도를 결정한다
작업 기억에는 한계가 있다
작업 기억의 차이가 학습 능력을 결정한다
장기 기억으로 작업 기억을 강화하는 법
개인의 학습 속도에 맞춘 차별화 교육
공부할 때 음악을 들어도 될까
수업 내용을 세분화하라
│교육자를 위한 수업 팁 ①│ 작업 기억 용량이 작은 학생을 위한 효과적인 수업 전략
│교육자를 위한 수업 팁 ②│ 작업 기억 용랑이 작은 학생을 위한 필기 수업 요령
│수업 점검│ 짝지어 바로잡기
KEY IDEAS

제3장 서술적 경로 강화하는 법
능동적 학습에 대한 오해
서술적 학습 체계: 새로운 정보를 받아들이는 가장 빠른 방법
장기 기억 확장하는 법
수업 중 짧은 휴식으로 해마를 쉬게 하라
벼락치기 공부가 오래가지 못하는 이유
좋은 교육의 모순
신체 운동의 중요성
이상적인 능동적 학습 비율
│교육자를 위한 수업 팁 ①│ 학생의 정신적 재충전을 돕는 간단한 활동
│교육자를 위한 수업 팁 ②│ 차례차례 대답하기
│수업 점검│ 생각하고 짝지어 이야기 나누기
KEY IDEAS

제2부 두뇌 발달에 맞춘 효과적 공부법

제4장 미루는 습관 고치기
미루기, 최대의 적
미룰 때 뇌에서 벌어지는 일
미루는 습관을 고치는 동기 부여 방법
│교육자를 위한 수업 팁 ①│ 포모도로 기법으로 미루는 습관 고치기
│교육자를 위한 수업 팁 ②│ 교실에서 미루는 습관을 고치는 방법
│수업 점검│ 어려운 과제 잘게 나누기
KEY IDEAS

제5장 두뇌의 진화 과정이 공부에 중요한 이유
평생 두뇌가 발달하는 과정
배우지 않아도 모국어를 구사할 수 있는 이유
어려운 자료일수록 교육자 주도 수업으로
교육자 주도 수업에서 학생 주도 수업으로
│교육자를 위한 수업 팁│ 학생들을 계속 집중시키는 법
│수업 점검│ 직접 지도 수업 방법
KEY IDEAS

제6장 생각하지 않아도 답이 나오게 하는 법
서술적 경로 vs. 절차적 경로
서술적으로 시작해 절차적으로 마무리하라
단계적으로 수준을 높이는 개념 습득법
절차적 기억을 강화하는 최고의 방법
설명할 수 있다고 이해하는 것은 아니다
서술적 학습과 절차적 학습을 혼합하라
│교육자를 위한 수업 팁 ①│ 그래픽 오거나이저를 활용해 스키마 구축하기
│교육자를 위한 수업 팁 ②│ 끼워 넣기 연습, 시간을 두고 반복하기 수업의 이유 설명하기
KEY IDEAS

제3부 뇌과학이 찾아낸 새로운 교육의 힘

제7장: 공부하는 분위기 조성하는 법
절차적 학습의 힘을 형성하는 습관
생산적인 수업 분위기 만드는 법
뜻밖의 보상으로 도파민을 유발하라
반항하는 학생 다루는 법
│교육자를 위한 수업 팁│ 수업 절차 가르치는 법: 번호대로 줄 서기
KEY IDEAS

제8장: 유대감을 기르는 협동 학습의 힘
학습에는 좋은 스트레스가 필요하다
사회 정서적 학습이 스트레스를 줄인다
사회적 기술을 기르며 스트레스 조절하는 법
│수업 점검│ 협동 학습 계획하기
KEY IDEAS

제9장: 효율적인 온라인 수업의 비밀
실시간 온라인 수업 vs. 녹화 영상 수업
멀티미디어 학습: 들으면서 볼 때 가장 잘 배운다
온라인 수업 체계 세우는 법
실시간 온라인 수업: 직접 지도와 가장 가까운 방법
녹화 영상 수업: 상호작용이 중요하다
온라인 수업에서 주의를 집중시키는 법
학생의 평가와 참여 유도하기
실시간 온라인 수업과 녹화 영상 수업 혼합하기
│교육자를 위한 수업 팁 ①│ 온라인 수업 플랫폼에 빠르게 적응하는 법
│교육자를 위한 수업 팁 ②│ 비판적인 눈으로 TV, 동영상 보기
│교육자를 위한 수업 팁 ③│ 학생들이 동영상을 만들게 하자
│수업 점검│ 동영상 수업 만들기
KEY IDEAS

제10장: 탄탄한 수업 계획 세우는 법
경로 계획하기
여정 안내하기: 수업 차례 만들기
결승선에서
두뇌를 재구성하는 교육의 힘

마치며: 배우고 연결하기

부록 A: 협동 작업 중에 학생이 스스로를 지키는 법
부록 B: 교육자를 위한 점검 목록

감사의 말
미주
참고 문헌

책 속으로

사람들은 장기 기억의 저장 용량이 제한되어 있다고 생각하지만, 이는 사실이 아니다. 두뇌의 정보 저장 용량은 1,000조 바이트 정도다(1,000조는 0이 15개나 붙은 숫자다. 억만장자 100만 명이 가진 돈을 모두 합했다고 생각해보라). 전 세계 모든 해변과 사막의 모래알보다 훨씬 더 많은 정보를 두뇌에 저장할 수 있다는 뜻이다.
문제는 얼마나 많이 저장할 수 있느냐가 아니라, 정보를 어떻게 기억하고 끄집어내 활용하느냐다. 모든 노래를 들을 수 있는 실시간 음악 스트리밍 앱을 가지고 있는 상황과 비슷하다. 핵심은 원하는 노래를 찾는 일이다. 일생에는 10억 초가 있고, 두뇌에는 100조에 달하는 시냅스가 있다. 계산하면 초당 10만 개의 시냅스를 사용할 여유가 있다는 뜻이다.
_ 제1장 학생이 제대로 배우지 못하는 이유 p.31

학생들은 공부 방법에 대해 자주 의문을 품는다. 공부할 때 음악을 듣지 말아야 한다는 충고를 자주 듣지만, 즐겁게 음악을 들으면서 공부해도 좋은 성적을 얻는 학생도 있다. 누구는 음악을 들으면서 공부해도 좋은 점수를 받는데, 왜 누구는 음악을 피해야만 할까?
최신 연구 결과로 그 수수께끼가 풀렸다. 음악이 공부에 끼치는 영향은 작업 기억 용량에 따라 달라진다. 작업 기억 용량이 작은 사람은 공부할 때 음악을 아예 듣지 않아야 좋다. 반면 작업 기억 용량이 큰 사람은 음악을 들으면서도 공부를 잘할 수 있다. 작업 기억 용량이 커서 더 쉽게 집중할 수 있기 때문이다. 그러나 어떤 학생이든 수학 공부를 할 때는 음악을 듣지 말아야 한다. 수학과 음악이 사용하는 두뇌 영역이 겹치기 때문이다. 참고로 ADHD가 있는 학생들에게는 백색 소음이나 음악이 도움이 되는 듯하다.
_제2장 작업 기억이 학습 속도를 결정한다 p.59

신피질과 해마의 관계를 들여다보면, 수업 중 정신적으로 쉴 수 있는 짧은 ‘두뇌 휴식 시간’이 중요하다. 이 조용한 정신적 막간에 해마는 신피질에게 새로 배운 내용을 다시 속삭여준다. 해마가 신피질에게 속삭이면 그 내용을 반복해서 강화할 수 있고, 또한 해마는 색인 연결 고리를 천천히 제거할 수도 있다.
두뇌 휴식 시간은 어느 정도가 적당할까? 두뇌는 밤에 잠을 자면서 8시간 동안 휴식하고, 이때 기억이 전체적으로 견고해진다. 그러나 대부분의 준비는 하루 중 잠깐잠깐 짧은 휴식 시간 동안에 이루어진다. 한 연구에 따르면, 학습 후 15분 동안 눈을 감고 휴식을 취하면 휴식 없이 다음 과제로 넘어갔을 때보다 방금 배운 내용을 훨씬 더 잘 기억했다.
_제3장 서술적 경로 강화하는 법 p.81

해야 할 일을 미루는 가장 근본적인 이유는 하기 싫거나 하고 싶지 않은 일을 생각하면 두뇌에서 고통 신호를 처리하는 부분인 대뇌섬 피질에서 고통스러운 감정이 활성화2되기 때문이다. 샘처럼 일을 잘 미루는 사람들은 이 불편한 감정을 회피하는 식으로 처리한다. 뭐든 다른 일을 생각하는 것이다. 회피는 마법처럼 순간의 고통을 없애준다. 그러나 해야 할 일은 사라지지 않는다. 그래서 밤새 스트레스를 받다가 시험 때 꾸벅꾸벅 조는 대가를 치른다.
_제4장 미루는 습관 고치기 p.104

아기는 모국어를 빠르고 자연스럽게 익힌다. 아기의 자그마한 두뇌는 애쓰지 않아도 모국어 단어들을 쉽게 흡수한다. 생후 1세 무렵이 되면 단어를 몇 번만 들어도 이해하는 매핑mapping 과정을 통해 어휘 학습이 빨라진다. 생후 20~24개월 사이에는 사용하는 어휘가 3배로 늘어난다는 추정치가 있다. 이때 문장 구조도 함께 익힌다!
얼굴 알아보기, 모국어 말하기는 ‘생물학적 기본 자료’라고 불린다. 우리 두뇌는 이런 정보를 자연스럽게 배운다. 수천 세대에 걸친 진화적 선택에 의해 연마된 기술로, 신경세포들이 마법처럼 서로 연결되는 것처럼 보인다. 진화 과정에서 주변 사람들을 알아보고 대화할 수 있는 신경세포 조직을 가진 아기들만 살아남았기 때문이다.
반면 ‘생물학적 2차 자료’는 진화 과정에서 개발되지 않은 능력이다. 뉴스 읽기나 수학적 계산 같은 기술은 현대 사회에서 필수적이지만, 우리 두뇌는 이를 자연스럽게 처리하도록 설계되지 않았다. 따라서 지리, 정치, 경제, 역사는 물론 읽기, 쓰기, 수학 같은 복잡한 기술을 습득하려면 오랜 교육이 필요하다.
_제5장 두뇌의 진화 과정이 공부에 중요한 이유 p.131

최근 연구에 따르면, 신발 끈 묶기부터 수학의 복잡한 패턴 파악, 언어를 빠르고 자연스럽게 말할 수 있는 능력 등 복잡한 개념과 움직임을 학습할 때도 절차적 체계가 중요하다는 사실이 밝혀졌다. 우리는 평소 접하는 것들을 절차적 체계를 통해 관찰하고 학습한다. 어린 시절에 글자를 익히는 것과 마찬가지다. 루빅스 큐브를 빨리 맞추는 요령을 배울 때 활용하는 수학적 패턴 공식 역시 그렇다. 루빅스 큐브를 맞출 때는 그 과정을 하나하나 심사숙고하지 않고, 정해진 순서에 따라서 큐브를 움직인다. 이런 정보는 작업 기억을 통과할 필요가 없기 때문에(이런 사고는 의식하지 않고 이루어지기 때문에) 큐브를 빨리 맞출 수 있다. 그러나 큐브를 맞추는 방법을 알아도(절차적 체계) 쉽게 설명할 수는(서술적 체계) 없다는 뜻일 수도 있다.
_제6장 생각하지 않아도 답이 나오게 하는 법 p.168~169

학생들의 두뇌는 순간순간 어떤 보상을 받을 수 있을지 예측한다. 보상이란 물건이든 행동이든 내적 감정이든 긍정적으로 인식하는 무언가를 의미한다. 학생들의 일상은 대부분 예상 가능하게 흘러간다. 그래서 초콜릿이나 롤러코스터 같은 뭔가가 마법처럼 나타나지 않는 한 두뇌는 빈둥거리며 평소처럼 활동할 뿐이다. 그러나 뜻밖의 보상이 주어지면 학습과 관련된 두뇌의 여러 부분에서 도파민이 분출된다. 이 도파민으로 기분이 좋아질 뿐 아니라, 신경세포 사이 연결 고리가 더 쉽게 강화된다.
_제7장 공부하는 분위기 조성하는 법 p.219

학생들이 느긋하게 공부할 때보다 긴장감을 느끼며 시험공부를 할 때 더 효율적으로 집중하는 이유는 일시적인 스트레스로 인해 분비되는 신경 화학 물질 때문이다. 전교생 앞에서 발표하기 위해 공부한 정보가 몇 년 동 안 계속 머릿속에 남아 있을 수 있는 이유도 일시적인 스트레스 때문이다.
일시적인 스트레스는 뇌에서 아드레날린과 코르티솔 같은 호르몬을 분비한다. 이런 호르몬이 적당히 분비되면 신경세포들이 잘 연결된다. 감자를 구울 때 프라이팬에 기름을 두르면 감자가 프라이팬 바닥에 달라붙지 않는 현상과 비슷하다. 그러나 일시적이라도 스트레스를 너무 많이 받으면 글루코코르티코이드glucocorticoid, 즉 ‘기름’의 효과가 달라진다. 스트레스가 지나치면 신경세포 연결 고리가 타서 달라붙게 된다.
_제8장 유대감을 기르는 협동 학습의 힘 p.234

본론에 들어가기에 앞서 멀티미디어 학습 이론을 간단히 알아보자. 기본 개념은 간단하다. 말로 설명하면서 그림을 보여주면, 그림만 보여주거나 말로만 설명할 때보다 더 빨리 개념을 파악할 수 있다는 것이다. 이는 작업 기억이 청각적 요소와 시각적 요소를 모두 가지고 있기 때문이다(멀티미디어 이론의 다중 요소). 시각적 설명과 언어적 설명을 동시에 활용하면 학생은 한정적인 작업 기억을 더 잘 활용할 수 있다.
_제9장 효율적인 온라인 수업의 비밀 p.255

끌어들이기 요소를 효율적으로 사용하면 학생들이 이미 알고 있는 내용을 교사가 가르치려는 핵심 내용에 연결시킬 수 있다. 학생들이 수학을 바탕으로 한 물리학 수업에 흥미를 느끼게 하려면 우주여행을 소재로 시간, 거리 그리고 화성으로 우주비행사를 보내는 과제에 초점을 맞추자. 실제로 해결해야 할 매력적인 과제를 제시하면 학생들이 더 흥미진진해 한다(우주비행사가 꿈인 학생들은 특히 더 그렇다.)
_제10장 탄탄한 수업 계획 세우는 법 p.300~301

출판사 서평

뇌가 좋아하는 공부법은 따로 있다!
적게 공부하고 높은 성적을 얻는 아이들의 비밀

공부할 때는 다 아는 내용 같지만, 막상 시험지를 받으면 머릿속이 하얘진다. 책을 읽을 때는 제대로 이해하는 것 같아도 덮으면 남는 것이 없다. 머리가 나빠서가 아니다. 뇌가 새로운 지식을 받아들이는 방법을 알지 못한 채 공부했기 때문이다.
『교육의 뇌과학』은 뇌가 새로운 지식을 학습하는 과정을 상세하게 소개하고, 뇌가 지식을 가장 잘 받아들이는 경로를 이용하는 방법을 알려준다. 학창 시절 ‘수포자’였으나 현재는 뉴질랜드 최고 대학인 오클랜드 대학교의 공대 교수가 된 바버라 오클리, 14년간의 현장 교육 경험과 이론을 겸비한 베스 로고스키, 세계적인 신경망 연구자 테런스 세즈노스키는 이 책을 통해 누구나 최적의 학습 효과를 얻을 수 있는 공부법을 소개한다.
세계 최고 온라인 공개수업(MOOC) 사이트인 코세라(Cousera)에서 500만 조회수를 기록한 교육법 강의를 한 권으로 정리했다. 교사와 학부모 등 교실과 가정을 가리지 않고 학생의 공부를 지도하는 이들에게 최고의 효과를 거둘 수 있는 두뇌 맞춤형 학습법을 알려준다.


왜 학년이 올라갈수록 성적이 떨어질까?
평생 가는 뇌의 저장고, 장기 기억을 활용하라!

갓난아기도 쉽게 배우는 모국어와 달리, 수학이나 과학 지식은 왜 전문가의 도움 없이는 익히기 어려울까? 그 해답은 우리 뇌의 진화 과정에 있다. 생존에 필수적이었던 의사소통 능력과 달리, 독서나 수학은 후천적으로 학습해야 하는 기술이기 때문이다.
뇌는 새로운 지식을 ‘작업 기억’으로 처리한 뒤 ‘장기 기억’에 저장한다. 하룻밤 벼락치기로도 좋은 성적을 받는 학생들은 선천적으로 작업 기억 용량이 큰 경우다. 하지만 이런 학생들도 지식을 장기 기억에 저장하지 못하면 학년이 올라갈수록 성적이 하락한다.
효과적인 학습의 관건은 작업 기억의 정보를 얼마나 잘 장기 기억으로 전환하느냐에 있다. 저자들은 이를 위한 최적의 방법으로 ‘인출 연습’을 제시한다. 일반적으로 학습이란 지식을 머릿속에 ‘넣는’ 과정이라 생각하지만, 뇌과학적 관점에서는 오히려 배운 내용을 ‘끄집어내는’ 연습이 기억을 강화하는 데 효과적이다. 여기에 ‘끼워 넣기’와 ‘시간차 반복 학습’을 결합하면 더욱 효과적이다. 끼워 넣기는 서로 다른 주제의 문제들을 섞어 푸는 방식이고, 시간차 반복은 학습 간격을 점진적으로 늘리는 방식이다.
학습의 가장 큰 장애물인 미루는 습관을 고치는 방법도 알려준다. 과제를 단계별로 확인함으로써 지연 행동을 예방하는 ‘과제 세분화’ 교수법, 학습자가 실천할 수 있는 ‘포모도로 기법’이 이에 속한다.
또한 작업 기억 용량이 작아 학습에 오랜 시간이 걸리는 학생을 위한 효율적인 필기법, 장기 기억을 확장해 학습 속도를 높이는 구체적인 학습법에 이르기까지 실용적인 학습 전략을 제시한다.


급변하는 교육 현장을 포착하여
뇌과학으로 밝혀낸 ‘배움의 기술’

오늘날 교육 환경은 급격한 변화를 겪고 있다. SNS 등 주의를 분산시키는 요소가 늘어났고, 팬데믹을 계기로 온라인 수업이 일상화되었다. 학습용 동영상 시청이나 교육용 앱 활용도 필수가 되었다. 이처럼 자신의 학창 시절과는 전혀 다른 환경에서 교사와 학부모들은 혼란을 겪고 있다. 학생들에게 적절한 조언을 하거나 올바른 지도 방향을 설정하기가 쉽지 않다.
『교육의 뇌과학』은 최신 교육 현장의 변화를 속속들이 분석하고, 뇌과학에 기반한 최적의 학생 지도 기술을 알려준다. 예를 들어, 온라인 수업을 효율적으로 구성하고 활용하면 대면 수업 못지 않은 효과를 낼 수 있다. 다양한 학습 앱을 적절히 이용하면 학생의 흥미와 학습 효과를 동시에 높일 수 있다. 작심삼일에 그치지 않도록 학습 계획을 세우고 장기간 유지할 수도 있다.
학생을 위한 효율적 학습법을 찾는 교사와 학부모뿐만 아니라, 혼자서 공부를 시작하려는 성인 학습자에게도 최고의 해답이 될 것이다.

작가정보

저자(글) 바버라 오클리

10대 시절 수학을 포기했던 ‘수포자’에서 공대 교수가 된 특별한 이력의 소유자. 러시아어를 전공했다가 인생의 전환점을 맞아 전기공학, 컴퓨터공학으로 전향했다.
세계적 AI 석학 테런스 세즈노스키와 함께 개발한 학습법 강의는 세계 최대 온라인 공개 강좌 사이트 코세라에서 500만 명의 누적 수강 기록을 세웠다. “교육계의 노벨상”이라 불리는 맥그로우 교육상을 수상했으며, 베스트셀러 『이과형 두뇌 활용법』과 『인생을 바꾸는 생각들』 등을 썼다. 뉴질랜드 대학 랭킹 1위 오클랜드 대학교 산업시스템공학과 전임교수다.

저자(글) 베스 로고스키

14년간의 중학교 교사 경험을 바탕으로 교육학 박사와 인지신경과학 분야 박사후과정을 수행한, 현장과 이론을 겸비한 전문가다. 현재 펜실베이니아 블룸스버그 대학교에서 교육학 교수로서 언어와 학습의 신경과학적 원리를 연구 및 강의하며, 코세라의 인기 수업 〈상식을 뛰어넘는 교육Uncommon Sense Teaching〉을 진행하고 있다.

저자(글) 테런스 세즈노스키

현대 AI의 기반을 닦은 세계적 석학이며, 세계 최고 AI 학회 뉴럴IPS의 수장으로, 머신러닝과 신경과학을 아우르는 최고 권위자다. 딥러닝 핵심 기술인 볼츠만 머신을 개발하고 AI의 언어·시각 능력 혁신을 이끌었다. AI 연구의 최전선에서 인간의 학습을 혁신하는 길을 제시하고 있다.
소크 생물학 연구소 석좌교수이자 캘리포니아 대학교 교수로 학생들을 가르치고 있다.

번역 이선주

연세대학교 사학과를 졸업하고 서울대 대학원에서 미술사를 공부했다. 조선일보 기자, 조선뉴스 프레스 발행 월간지 『톱클래스』 편집장을 지냈다. 현재 전문 번역가로 활동하고 있으며, 옮긴 책으로는 『세계사를 바꾼 16가지 꽃 이야기』, 『코끼리도 장례식장에 간다』, 『인생 처음 세계사 수업』, 『애프터라이프』, 『바빌론 부자들의 돈 버는 지혜』, 『상처받은 관계에서 회복하고 있습니다』 등이 있다.