뇌 기반 학습이론에 기초한 교육과정 개발 모형 = (A) Curriculum Development Model for Brain-based Learning Theory

국문 초록 (Abstract)

본 연구의 목적은 뇌 기반 학습이론에 기초한 교육과정 모형을 개발하고, 뇌 기반 교수ㆍ학습의 특징과 효과를 분석함으로써, 그 적용 가능성을 탐구하는 것이다. 1990년대 이후 교육과정학 연구에서 이 이론을 적용하려는 시도가 이루어져 왔다. 그러나 선행연구들은 뇌 과학의 연구 결과를 일부 교과나 특정 교수ㆍ학습 영역에 부분적으로 적용하는 연구들로서, 뇌 기반 교육과정의 개발에 대한 통합적인 관점을 제시하지 못하였다.
뇌 기반 학습이론에 대한 논의는 교육목표, 학습내용의 선정, 교수ㆍ학습 전략, 평가, 학습 환경과 같은 교육과정 개발의 틀로 확장되고 구체화 되어야할 시점에 도달하였다. 본 연구에서는 뇌 기반 학습이론에 기초한 통합적인 교육과정의 모형을 어떻게 구성할 수 있는지 탐구하였다. 그리고 실제적인 교육과정의 개발 차원에서, 이 이론이 우리나라 초등학교 교수ㆍ학습에 주는 효과를 탐구하고, 그 적용 가능성을 모색하였다.
첫 번째 연구문제에 대해서는 메타분석의 방법이 사용되었으며, 뇌 과학의 연구 결과, 뇌 기반 학습이론, 그리고 교육과정 이론에 대한 230개의 연구물이 핵심적으로 도출되는 개념에 따라 통합적으로 분석되었다. 이들은 교육과정의 개념적 틀로 재조명되었으며, 교육과정 개발의 의사 결정을 위한 지침으로 제작되었다. 한편 뇌 기반 교수ㆍ학습의 특징과 효과를 개념화하고 학교 현장의 적용 가능성을 모색하기 위해, 장학사 1명, 교감 2명, 현장교사 11명과 심층면담을 실시하였다. 현장 교사들의 숙의와 반성이 교육과정 개발에 반영됨으로써, 실제적인 교육과정 개발의 기틀을 마련되었다. 이와 같이 수집된 자료는 전사, 주제별 약호화와 적용, 주제 생성이라는 질적 분석의 일반적 절차를 통해 재조직 되었다. 그리고 연구 결과물은 연구 참여자의 평가 작업(member check)을 거치면서 타당도를 높였다.
메타 분석을 통해 개발된 뇌 기반 교육과정 모형은 다음과 같다. 뇌 기반 교육과정의 교육목표란 개별 학습자의 뇌의 특성이 반영된 교육목표와 교수ㆍ학습을 제시하고, 협력적 학습문화를 통해 정서적인 뇌와 고등사고기능을 개발함으로써, 학습자의 이해(understanding)를 도모하는 것이다. 이러한 교육목표에 도달하기 위해서는 네 가지 학습 내용 선정의 원리에 유념해야 한다. 즉, 개개인 학습자의 특성에 맞게 학습 내용을 차별화하고, 실제적ㆍ경험적ㆍ반성적인 학습내용으로 시냅스의 연결을 강화하며, 기존 인지구조와 연합할 수 있는 의미 있는 학습내용을 조성해야 한다. 그리고 학습에 대한 선택권을 통해 그들의 지적 도전의식을 함양시켜야 한다.
아울러 본 연구에서는 학습자의 뇌 프로파일에 따라 다양하고 실제적이며 유의미하게 선정된 학습내용을 일곱 가지 교수ㆍ학습 전략으로 구체화하였다. 정서적인 뇌의 활성화로 지력을 개발하는 수업, 학습자 간의 사회적 상호작용 속에서 비계(scaffolding)를 설정해 주는 수업, 학습자의 뇌의 특성에 맞는 비획일적인 수업, 뇌의 패턴화 과정을 촉진하는 통합적인 수업, 다양한 기억 전략을 활용하여 장기기억을 향상시키는 수업, 소뇌의 활성화를 촉진하는 신체적 움직임이 포함된 수업, 이미지와 음악을 활용하여 개념을 획득함으로써 고등사고 능력을 증진시키는 수업이 제시되었다.
위와 같은 교육목표, 학습내용의 선정 및 교수ㆍ학습이라는 일련의 교육과정을 더욱 정교화 하는 평가 방법으로는 뇌의 패턴구축에 도움이 되는 수행과 실제중심의 평가, 과정 지향의 평가, 정서적인 안정감을 내포하는 평가가 있다. 그리고 뇌 기반 학습이론이 충분히 구현될 수 있는 교육 환경으로서, 정서적으로 안락한 학습 환경과 풍부하고 실제적인 학습 자료가 갖춰진 학습 환경의 필요성이 제기되었다.
뇌 기반 교육과정의 개발에 대한 논의와 더불어 두 번째 연구결과로 뇌 기반 교수ㆍ학습의 효과를 탐구하고, 이 이론의 현장 적용 가능성을 모색하였다. 먼저 우리나라 현장 교사들이 뇌 기반 학습이론을 적용하여 실시했던 일곱 가지 대표적인 수업 시나리오가 제시되었다. 그리고 우리나라 초등학교 교사들이 인지한 뇌 기반 교수ㆍ학습의 특징이 아동의 자기주도적인 학습에 주력하는 수업, 정서적 안정감과 학습동기를 강조하는 수업, 최적의 학습을 지향하는 수업으로 개념화되었다.
뇌 기반 수업 사례와 그 특징을 기초로 할 때, 뇌 기반 교수ㆍ학습이 우리나라 초등학교 현장에 주는 효과는 다음과 같다. 첫째, 뇌 기반 수업은 아동의 지적 열정과 자아효능감을 증진시켰고, 협력적인 학습공동체(Community of Learning)를 통해 타인에 대한 이해력과 자기 지식을 향상시켰다. 또한 아동은 정서가 포함된 활동과 이미지 중심의 개념획득, 탐구 중심의 사고력 개발, 자기표현 훈련 등을 통해 고등사고능력을 키워나갈 수 있었다. 결과적으로 뇌 기반 교수ㆍ학습은 아동이 개념을 획득하고, 탐구력을 향상시키며, 자기 표현력을 도모하는 가운데 고등사고능력을 개발하는데 효과적이었다.
뇌 기반 학습이론에 기초한 교육과정 개발 모형은 바람직한 교육과정의 개발과 수업 개선에 몇 가지 시사점을 제공하였다. 첫째, 개개인 뇌의 특성에 맞는 상이한 교육목표를 제시하고, 이에 맞는 교수ㆍ학습 및 평가를 개발해야 한다. 둘째, 교육과정의 개발과 수업에서 학습자의 정서적 편안함(emotional wellness)을 고려해야 한다. 셋째, 교사와 학습자, 학습자와 지역사회 사이의 사회적 상호작용을 통해 학습자의 사회적 뇌를 활성화함으로써, 이해의 깊이를 심화시켜나가야 한다. 넷째, 유의미한 학습에 기초한 개념획득으로 장기기억을 증진시켜야 한다.
본 연구는 뇌 기반 학습이론에 기초한 교육과정 개발의 모형을 개발함으로써, 지식기반사회에서 학습자가 고등사고능력을 발현하고 이해를 증진시킬 수 있는 방법을 구체화하였다. 그리고 교육자들이 그 동안 개인적인 경험이나 상식에 입각해 실행해 오던 교수ㆍ학습의 원리에 대한 뇌 과학적인 근거를 제공하였다. 이는 궁극적으로 교사의 전문성을 높이고 교육에 대한 책무성을 향상시킬 수 있는 기반을 조성했다는 점에서 의의가 있다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

The purpose of this study is to develop a curriculum model for brain-based learning theory, and to generate the characteristics and effects of the theory in the South Korean educational context. Brain-based learning theory purports to optimize students' learning while adapting up-to-date findings discovered through brain-imaging technologies, such as the fMRI, PET, DTI, MEG/EEG, and others. Recent research has developed curricula for the theory, but it has a limitation either modulating the theory into a specific subject matter or introducing teaching and learning strategies with a narrow perspective for the theory. In other words, they don't interpret an integrative and general curriculum development model for brain-based learning theory.
In order to overcome the limitation of the recent research, two research questions are discussed here: (1) what is a curriculum development model for brain-based learning theory, and (2) what are the effects of brain-based teaching and learning in South Korean elementary schools? The underpinning motivation behind these questions is to look into ways of synthesizing and integrating individual research for decision-making in a brain-based curriculum development, and to optimize educational practices by research findings.
First of all, to develop a brain-based curriculum model, a meta-analysis methodology is applied. The results from the reviews of literature on human brain research, brain-based learning theory, and curriculum theories are integrated: 230 documents, books, and papers from South Korea and the United States are analyzed for curriculum decision-making. Second, in the process to find out the effects of brain-based teaching and learning, I interviewed 14 educational practitioners for 6 months: a policy maker, two assistant principals, and eleven elementary school teachers all of who have been teaching children on the basis of brain-based learning theory. The data collection consists of audio taped materials and their transcriptions from the in-depth interviews. The main purpose of the interviews is to come to understand practitioners' deliberations and reflections in situations requiring a naturalistic curriculum development.
The results from the analysis were categorized into five conceptual frameworks: (1) goals, (2) selecting content, (3) teaching and learning, (4) assessments, and (5) educational environment. Among the specifically outlined frameworks, the goals of the curriculum are introduced first. Within the curriculum, the goals are intended to enhance learners' understanding while developing both the emotional brain and the cognitive one at the same time. To optimize a learner's understanding, not only an individual brain's uniqueness, but also the concepts of social learning－associated with the social brain－are integrated into the curriculum.
Based on reviewing the literature, four principles are regarded for developing learning content: differentiated contents that address each brain's uniqueness; authentic, experimental, and reflective learning content; meaningful content to strengthen the connections among synapses; and learners' autonomy to choose learning content.
After learning content, the third area to be covered in this study is teaching and learning strategies. With a clear view of the principles underlying the choice of learning content, this study focuses on the following seven teaching and learning strategies: encouraging learners to utilize their emotional brain in improving intellectual power, providing learners with scaffolding through social interactions, teaching in a differentiated classroom, offering integrated instruction to facilitate the brain's patterning, using a variety of memorizing tactics to augment the diverse memory lanes, making use of movement-driven instruction which is involved in the activation of the cerebellum, and adapting images and music while attaining and representing concepts that lead learners to higher order thinking.
In the meantime, three brain-compatible assessments that emphasize the learner's reflection and outcomes have been formulated and are part of the fourth area of the brain-based curriculum to be covered here. They are the following: performance and authentic assessments that help to construct meaningful patterns in the learner's brain; appropriate and useful feedback to enhance learner's view of their achievement; and to create emotionally safe assessment for activating the hippocampus and the cortex that are vulnerable to stress. By the same token, in this section, this study deals with the learning environment which is a threat-free and an ecologically enriched environment with authentic and hands-on curricular materials.
For the second part of the study, I describe the characteristics and effects of brain-based teaching and learning in a South Korean context. Prior to seeking the effects of brain-based teaching and learning what teachers experienced, seven lesson plans and their characteristics are introduced. The distinctive points of brain-based teaching and learning are as followed: concentrating on children's self-directed learning; putting an emphasis on emotional wellness and learning motivation as well as cognitive development; and finally pursuing optimal learning with meaningful concept attainments.
These points enable children to achieve the educational aspiration of the theory. Most notably, brain-based teaching and learning have improved children's intellectual enthusiasm and self-efficiency. Second, self-knowledge and understanding other peers are enhanced in the Community of Learning (CoL). Third, children are able to expand their higher order thinking skills through concept attainment, discovery learning, and self-representation. In short, it implies that brain-based teaching and learning are effective in terms of improving children's understanding and higher order thinking from actual developmental level to their potential developmental level.
On the basis of these features and positive effects, four perspectives in regards to the curriculum inquiry and its development were suggested . First, differentiated educational goals, teaching and learning strategies, and brain-compatible assessments should be implemented to ascertain each brain's potential capability. Second, emotional wellness must be considered and should be included in creating a curriculum. Third, learners need to be able to deepen their understanding of social interaction so the social brain's function is activated. Finally, meaningful concept attainment, images, and music ought to be involved in teaching and learning in order to improve learners' long-term memory.
In a knowledge-based society, it is imperative to develop curriculum to discover learners' practical capability for higher level thinking. I have interpreted recent brain research findings into a curriculum development model to provide optimal educational services for students. It connotes the Zeitgeist that will sustain teachers in their best practices while enhancing their professionalism and educational accountability.

목차 (Table of Contents)

• 국문초록
• I. 서 론 = 1
• 1. 연구의 필요성 및 목적 = 1
• 2. 연구문제 = 4
• 3. 용어정의 = 5
• II. 이론적 배경 = 8
• 1. 뇌 기반 학습이론의 출현과 그 특징 = 8
• 2. 뇌에 대한 이해와 학습의 원리 = 13
• 3. 뇌 기반 학습이론의 연구동향: 선행연구 고찰 = 42
• III. 연구 방법 = 50
• 1. 연구방법 = 50
• 2. 연구절차 = 56
• IV. 뇌 기반 학습이론에 기초한 교육과정 개발 모형 = 65
• 영역 I: 교육목표 = 67
• 영역 II: 학습내용의 선정 = 69
• 영역 III: 교수ㆍ학습 전략 = 76
• 영역 IV: 평가 = 94
• 영역 V: 학습 환경 = 100
• V. 뇌 기반 교수ㆍ학습의 효과 = 107
• 1. 뇌 기반 수업의 다양성과 가능성: 우리나라 초등학교를 중심으로 = 107
• 2. 현장교사가 인지한 뇌 기반 수업의 특징 = 121
• 3. 현장교사가 경험한 뇌 기반 수업의 효과 = 137
• VI. 요약 및 결론 = 150
• 1. 요약 = 150
• 2. 결론 = 155
• 참고문헌 = 159
• 부록 = 174
• Abstract = 178