뇌기반학습과학(13주차)

학습과학의 개요와

학제적 학습과학조규복 2014년

학습과학과 뇌기반 학습(13주차 강의)

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Handbooks-Psychology/dp/0521607779

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< 학습과학의 개요 >

1. 배경 (학교교육의 문제점)

2. 기초학문

3. 전제

4. 관점(관심)

< 학제적 학습과학 >

1. 뇌기반 학습과학

2. 3가지 융합(잠재적, 비공식적, 공식적 학습)

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학습과학의 개요와 학제적 학습과학

1. 배경(학교교육의 문제점)

◯학교교육의 비과학적 상식적 전제(교수주의)

- 지식은 세계에 관한 사실과 문제를 해결하는 절차로 구성됨

- 학교교육의 목적은 이러한 사실과 절차를 학생들의 머릿속에 넣어주는 것임.

- 교사는 이러한 사실과 절차를 알고 있고, 그것을 학생들에게 전달함.

- 비교적 단순한 사실과 절차로부터 시작해서 차츰 복잡한 것을 배워감.

‘단순함’과 ‘복작함’의 기준과 정의 및 교재의 적절한 배열은 교사와 교과서 저자

에 의해 혹은 수학자 및 과학자 역사학자와 같은 전문가에 의해 결정됨.

- 학교교육의 성공이란 학생들이 많은 사실과 절차를 습득하는 것이고, 그것은

시험으로 측정됨.

학습과학의 개요

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깊은 학습(인지과학 관점) 기존의 교실 수업(교수주의)

깊은 학습에 필요한 것은, 학습자가 새로운 아이디어

와 개념을 선행지식과 경험과 관련짓는 것이다.

학습자는, 교재를 자신들이 이미 알고 있는 것과 관계

없는 것으로 취급한다.

깊은 학습에 필요한 것은, 학습자가 자신의 지식을 상

호 관계되는 개념시스템과 통합하는 것이다.학습자는, 교재를 지식 조각의 모음으로 취급한다.

깊은 학습에 필요한 것은, 학습자가 패턴과 기초가 되

는 원칙을 발견하는 것이다.

학습자는, 사실을 기억하고 절차를 실행할 뿐, 그 이유

를 이해하는 것은 아니다.

깊은 학습에 필요한 것은, 학습자가 새로운 아이디어

를 평가하고 그것들을 결론과 연관짓는 것이다.

학습자는, 교과서에서 접한 것과 다른 새로운 아이디

어를 이해하는 것이 곤란하다.

깊은 학습에 필요한 것은, 학습자가 대화를 통해 지식

이 창조되는 과정을 이해하고 논의 중 논리를 비판적

으로 음미하는 것이다.

학습자는, 사실과 절차를 전지전능한 권위적 존재로부

터 전달된 정적인 지식으로 취급한다.

깊은 학습에 필요한 것은, 학습자가 자신의 이해와 학

습과정을 성찰하는 것이다.

학습자는, 기억할 뿐 목적과 자신의 학습전략을 성찰

하지 않는다.

1. 배경(학교교육의 문제점)

◯시대변화

- 위의 전제는 20세기 초 공업화 경제를 배경으로 함

- 기술 발전, 경제경쟁 격화 등 새로운 ‘지식경제’사회에 적합한 인재 양성 실패중

- 지식경제사회에서 성공하기 위해서는 사실과 절차에 대한 지식뿐만 아니라, 복잡한 개념

의 깊이 있는 이해, 새로운 사고와 이론, 제품과 지식을 만들어내기 위한 창조적으로 일하

는 능력이 필요함. 비판적으로 평가하는 능력, 자신의 사고를 표현하는 능력, 과학적 수학

적 사고를 이해하는 능력이 필요함

- 분류화되고 탈문맥화된 사실의 집합보다 통합되고 현실에 사용가능한 지식을 배우는 것

이 더 중요함

- 평생 자신의 학습을 책임감을 가지고 진행해나가지 않으면 안됨

=> 교수주의는 시대착오


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2. 기초학문

(학습과학 = 심리학 + 교육학 + 컴퓨터과학 + 인류학)

◯ 구성주의 : 왜 학생들이 교사의 말을 잘 듣거나 교재를 잘 읽는 것만으로 깊이있게 배울수 없는지를

설명(선행지식, 오개념 등)

◯ 인지과학 : 학습자를 학습문맥으로부터 떼어놓는 실험실연구방법

- 사실과 절차라는 고정적 지식 줌심

- 학습과학의 주요개념 제공(표상, 숙달, 성찰, 문제해결, 사고)

◯ 교육공학 : 티칭 머신, 교육소프트웨어>교사, 인프라

- 컴퓨터 사용이 학습과학에 바탕을 두지 않고 기존의 교수주의 중심

- 교사 대신 PC

- PC는 추상적인 지식을 구체적인 형태로 표현 가능

학습자의 학습과정을 가시화하거나 말로 명시화 가능

사고과정의 조작과 수정 가능

시각과 말로 통해 성찰 지원

학습자간 지식 이해와 공유 가능

◯ 사회문화적 연구 : 인공지능 연구 실패원인 지적

◯ 사회문화적, 상황론적, 분산인지적 관점 : 학교 밖 학습에 대한 연구 : 복잡, 협동


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3. 목적

How people learn?

◯ 어떻게 학습이 이루어지는가?

◯ 어떻게 학습을 촉진하는가?


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3. 목적

◯ 어떻게 학습이 발생하는가?

- 초심자에서 숙달자로의 이행

: 오개념 -> 깊은 개념 이해

- 선행지식의 활용

: 소박한(순진한) 이론 naive theory


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3. 목적

◯ 전문가

- 전문가와 유사한 활동(참실천 authentic practice)에 종사하게 함으로써 학생들은

보다 깊이 있는 지식을 배움

예)역사적 사실의 연월일과 순서를 기억하는 것이 아니라, 역사 관련 연구를 하게 함으로

써 역사를 배우도록 유도하는 것으로 역사교육을 개혁해야 함. 즉, 1차자료를 조사하고 역

사학자 사용하는 역사적 분석과 논증방법을 사용

- 전문가 연구특성

* 질문 - 가설 검증(증거, 평가)

* 전문가간에 상호작용하기 위해 복잡한 표상 사용

* 구체적이며 시각적인 모델을 사용

-신참자가 그 분야의 구성원이 되가는 과정

단원간 연관성을 배우지 않고 진행되는 교수주의에 바탕을 둔 수업이 아니라,

많은 학문분야와 관련된 기본적인 모델과 체계 및 실천을 배울 수 있는 수업이 요구됨


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3. 목적

◯ 어떻게 학습을 촉진하는가?

- 비계(스캐폴딩)

: 적극적으로 자신의 지식구축에 참여하도록 비계설정

즉, 학습자가 학습목표를 달성하려고 할 때, 필요한 지원으로 가르치는 것이 아님

학습자의 필요에 따라 추가 수정 삭제되는 것으로 구체적으로는 기회와 힌트 등이 포함됨

- 표현(외화)와 명시화

: 자신의 학습과정을 외화하고 명시화하는 것이 효과적임, 학습과 명시화는 상호강화관계

자신의 생각을 밖으로 내보내는 것(외화)이 조용히 배우는 것보다 신속하고 깊이있게 학습할 수 있음

어떻게 지속적으로 명시화를 유도하며, 어떤 명시화 형태가 효과적인가?

효과적인 성찰 유도

- 성찰

: 명시화가 학습에 효과적인 이유는 성찰, 메타인지 즉 자신의 학습과정과 지식에 대해 생각하는 것이

가능하기 때문

- 구체적인 것으로부터 추상적인 것으로

: 피아제(구체->추상) 예)수학학습에 블록과 막대 사용


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3. 목적

◯ 어떻게 학습을 촉진하는가?(연구)

- 학습환경 : 어떤 학습환경이 가장 효과적이며 어떻게 학습환경을 분석하여 개선에 필

요한 특징을 발견할 것인가?

- 실험연구 -> 디자인 연구(문화인류학, 담화분석, 사회문화적 심리학 연구법 활용)

- 상호작용분석 : 학습자간 관계와 그들의 상호작용 패턴 통시적 변화, 학습자의 활동, 문

제해결을 위한 개개인과 그룹에서의 절차와 그 통시적 변화

-미크로 + 마크로

- Journal of the Learning Science ,

International Journal of Computer Supported Collaboration Learning

- 환원주의, 대학 연구실 연구 -> 학교현장주의


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4. 관점(관심)

◯상황론적 지식

- 지식은 단순히 학습자의 머리 속에 있는 정적인 심적구조가 아님

- 안다는 것은 그 환경에서의 사람과 도구 그리고 다른 사람들과 관련되는 과

정이고, 지식을 활용하는 활동이 포함된 과정임

-학생들이 어떻게 집단에서 배우는 지를 주목하게 됨

-과학적 지식은 상황적이며 실천되는 협동 속에서 발생하는 것.

4. 관점(관심)

◯학습과정

- 지식은 단순히 학습자의 머리 속에 있는 정적인 심적구조가 아님

- 안다는 것은 그 환경에서의 사람과 도구 그리고 다른 사람들과 관련되는

과정이고, 지식을 활용하는 활동이 포함된 과정임

-학생들이 어떻게 집단에서 배우는 지를 주목하게 됨

-과학적 지식은 상황적이며 실천되는 협동 속에서 발생하는 것.


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4. 관점(관심)

◯ 보다 깊이 있는 개념 이해

-> 현실세계의 상황에 전이가능하며, 보다 유용한 사실과 절차 학습

◯ 교수뿐만 아니라 학습(배움과정)에도 초점 맞추기

: 교사가 잘 가르친다고 해서 학생이 깊이 있게 개념을 이해하는 것은 아니고,

학습에 능동적으로 참여함으로써 처음으로 배우는 것임

◯ 학습환경 만들기

: 사실과 절차 뿐만 아니라 깊이 있게 개념을 학습하기 위해서는

도와주는 학습환경의 주요 특징을 발견하고 이를 반영하여야 함.

◯ 학습자의 선행지식 고려

: 학습자는 빈 그릇이 아니라 이미 배운 개념을 가지고 교실에 옴

학습자의 선행지식에 바탕을 둔 학습환경을 만드는 것이 효과적임

◯ 성찰

: 학생들은 대화와 문장을 통해 자신의 사고과정을 표현하고,

자신의 지식 상태를 성찰하는 기회가 주어졌을 때 보다 잘 배울 수 있음


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2. 3가지 융합

- 잠재적 학습

- 비공식적 학습

- 공식적 학습 개선

학제적 학습과학

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신경과학이 학습관련 연구에 시사하는 점

- 뇌 활동 측정 기술 발달

①두피표면에서 측정된 전지적 유발전위 변화를 기록 (ERPs, event related

②뇌내 혈류 변화를 기록하는 기능적 자기공명화상법(fMRI)

③뇌내 통시적 자장변화 기록(MEG)

- 학습과학이 인지신경과학을 참고하는 이유

①학습 발생을 파악하는 것만이 아니라, 학습이 왜 어떻게 발생하는지를 밝혀야 한다.

②학습과 기억에 관련된 뇌의 메커니즘을 시간적 전개와 공간적 위치

③(정확성)학습 개인차 이해

④행동의 발생 원인 분석 가능(학습에 대한 깊이있는 이해)

=>그러나, 신경세포와 교실의 간격(너무 먼 다리, Bruer 1997)


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신경과학이 학습관련 연구에 시사하는 점

- 풍부한 환경 -> 뇌신경 발달

- 임계기/감수기, 언어 임계기(감수기)

(모국어) 유아기 초기 귀에 들어온 음성신호 -> 특정 특징에 초점을 맞추고 부

호화하는 신경 네트워크가 발달함 -> 학습패턴 분석 신경조직 형성 -> 언어 습

득

(외국어) 모국어 패턴에 대한 초기 부호화 -> 심적 필터(mental filter)(신경커

넥션) 확립 -> 뇌내 변화 -> 모국어 처리 효율화 -> 심적필터에 부합하지 않은

패턴 학습 방해 -> 외국어 학습 곤란 => 경험적 임계기(시간적 임계기)

- 거울 뇌(모방학습, 잠재적 학습)


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http://news.psu.edu/story/334349/2014/11/12/research/learning-languages-workout-brains-both-young-and-old

"Learning and practicing something, for instance a second language, strengthens the brain," said Ping Li, professor of psychology, linguistics and information sciences and technology. "Like physical exercise, the more you use specific areas of your brain, the more it grows and gets stronger."Li and colleagues studied 39 native English speakers' brains over a six-week period as half of the participants learned Chinese vocabulary. Of the subjects learning the new vocabulary, those who were more successful in attaining the information showed a more connected brain network than both the less successful participants and those who did not learn the new vocabulary.

http://news.psu.edu/story/334349/2014/11/12/research/learning-languages-workout-brains-both-young-and-old

http://cls.psu.edu/people/faculty/li_ping.shtml

http://cls.psu.edu/index.shtml

http://blclab.org/

2. 3가지 융합 – 잠재적, 비공식적, 공식적 학습

- 3가지가 독립적

- 이론과 실천의 분리


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2. 3가지 융합 - 잠재적 학습

- 잠재적 학습은 의식적인 노력을 하지 않고서 복잡한 정보를 습득하는 것으로,

습득된 지식을 언어화 하는 것이 곤란함(Berry 1997)

- 신속하고, 노력 없이, 가르치지 않아도 현상 변화 패턴을 파악하는 과정(Reber

1993)

- 예 : 성과 인종에 대한 사회적 태도, 스테레오타이프, 시작적 패턴, 운동반응시간

과제, 언어의 구문, 언어의 음운, 유아의 모방을 통한 도구 인공물 행위 관습 문화

적 의식,

- 만나고 경험하는 물건과 사람과의 상호교류을 통해 새로운 환경에 적음하게 됨

- 교육적, 진화론적 가치가 있음


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2. 3가지 융합 – 비공식적 학습

: 장소(학교/가정,사회), 방법(의도/비의도)

◯ 학교 밖 학습

- 학교란 일상생활과 단절된 특수한 교육적 경험으로 일상적인 활동에서 배운 학

습과 사고 방법에 반하는 학습 방법과 생각 방식을 요구하고 조장하는 경우가 많

음(Lave 1988)

- 학교 교육 경험이 많은 사람은 분류, 추론, 개념형성 방법에 다른 능력이 보임

(추상적 추론능력)


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2. 3가지 융합 – 비공식적 학습

◯ 비공식적 학습의 특징

- 개인지향, 개별주의

- 전통주의(연장자 우위)

- 감정과 지성의 융합

- 모방, 동일시, 협력

- 언어매개 학습이 아닌 관찰학습

- 활동 참가

- 스캐폴딩, 도제식 학습, 실천 커뮤니티에서의 정통적 주변참가

- 상호작용

- 아동의 학습 주도권

- 아동의 선행 지식


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2. 3가지 융합 – 공식적 학습 개선

◯ 공식적 학습의 특징

- 수행에 대한 보편적 가치, 기준, 규범 존재

- 언어 매개 학습

- 탈문맥화


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2. 3가지 융합 – 공식적 학습 개선

- 정형적 숙달화 : 학교의 교수행위의 대부분은 정형화되어 있지 않은 문제를 정형

화하여, 보다 효율적으로 문제해결할 수 있도록 학생들이 특정 유형의 문제에 관한

스키마를 습득하도록 지도

- 적응적 숙달화 촉진방법

① 지식의 진술보다는 구축

② 답을 도출하는 순서를 따르기 보다는 이론 구축과 반증을 중시하는 체계적 탐구

③ 혁신성을 높이기 위한 ‘스마트하게 활용할 수 있는 환경 디자인’과 성찰과 메타인지


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적응적 숙달화

: 혁신성(창조성)

정형적 숙달화

: 효율성(스크립트,

스키마, 프레임,절차)

2. 3가지 융합 – 공식적 학습 개선(연구)

- 3가지 관점

: 생태적(환경), 사회적(상황), 문화적 관점(실천)

- 3가지 시사점

: 개인 초월, 감정, 개념 확장


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감사합니다.

질문과 의견이 있다면

클래스팅 혹은 메일로 보내주세요.

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뇌기반학습과학(13주차)

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