신경교육학
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1. 개요
신경교육학은 뇌의 신경 메커니즘과 교육의 관계를 탐구하는 학문 분야이다. '신경'은 신경 이상을 의미하는 고대 그리스어 'neûron'에서, '교육'은 교육을 의미하는 라틴어 'educatio'에서 유래되었다. 신경교육학은 스포츠, 수면, 언어, 영양, 음악 등 다양한 요인이 학습에 미치는 영향을 연구하며, 운동이 기억력 향상에 기여하고, 수면이 기억 통합에 중요한 역할을 하며, 언어 습득에 결정적인 시기가 있다는 것을 밝혀냈다. 또한, 영양 상태가 뇌 기능에 영향을 미치고, 음악 활동이 뇌 구조와 인지 능력에 영향을 미친다는 점을 보여준다. 최근에는 학습 스타일보다는 개인의 차이를 고려한 과학적 학습 방법의 중요성이 강조되고 있다.
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2. 어원
"신경 교육"이라는 단어는 두 가지 변형으로 구성된다. 첫 번째, "neuro"는 고대 그리스어 neûron/νεῦρονgrc ("신경 이상")에서 유래했고,[3] 두 번째, "교육"은 라틴어 ''educatio'' ("번식, 교육")에서 유래했다.[4]
3. 신경과학과 교육의 융합: 주요 영역
3. 1. 스포츠와 신경교육
지난 수십 년 동안 수많은 연구에서 운동이 학습에 도움이 될 수 있음을 보여주었다. 에릭슨(Erickson)이 수행한 중재 연구에서 증가된 신체 활동이 인지 테스트 점수를 높일 수 있음을 보여주었다.[5] 120명의 건강한 성인을 두 그룹으로 나누어 실험한 결과, 걷기 운동은 해마의 부피를 증가시키고 기억력을 향상시킨다는 사실이 밝혀졌다. 이 연구에 따르면, 아이들은 운동이 학교에서 증가하는 체육은 전두정두신경망과 관련이 있다. 또한 읽기와 수학 수행 모두에 의해 활성화된다.
힐만(Hillman)의 연구에 따르면, 운동은 읽기와 수학 수행 모두에 의해 활성화되는 전두정두엽 네트워크와 관련이 있기 때문에 학교에서 체육을 증가시켜 학교 수행에서 이점을 얻을 수 있다.[6] 게다가 일회성의 운동도 뇌에 영향을 줄 수 있는데,[7] 운동은 즉시 도파민, 세로토닌 및 노르아드레날린 수치를 높여 학습효과를 극대화해 준다. 적어도 2시간 동안 지속될 수 있으며 기분과 집중력에 영향을 준다. 더 운동을 할수록 해마와 전두엽 피질이 더 커지고 강해진다. 이것 뇌의 이 두 영역이 인지에 가장 취약하기 때문에 노화를 느리게 하는데 매우 중요하다.
신체 활동은 생리적 상태를 변화시킬 수 있다. 생리학적 상태를 나타내는 U 곡선을 바탕으로 보면[8] 흐름과 영감 수준에서 더 나은 학업 성취를 기대할 수 있다. 그러나 곡선의 상태는 약간의 연습과 운동을 통해 변경할 수 있으며 더 나아가 운동으로 인해 해마의 새로운 세포를 생성하는데 도움을 줄 수 있다.
3. 2. 수면과 학습
지난 수십 년 동안 수많은 연구에서 수면이 학습에 매우 중요한 영향을 미친다는 사실이 밝혀졌다.[10] 우리는 일생의 거의 30%를 잠으로 보내므로 수면은 비싸고 귀한 것으로 간주할 수 있다. 수면의 많은 기능이 아직 밝혀지지 않았다는 불확실성에도 불구하고 많은 연구에 따르면 정신 건강과 수면 문제가 밀접하게 연관되어 있음은 확실하다. Loomis가 EGG와 최면에 대해 수행한 실험에서 EEG 수면 단계가 4단계라는 것이 밝혀졌다.[11] 이 연구에 따르면 양질의 수면은 모든 수면 단계로 구성되며 주기적으로 번갈아 나타난다. 그러나 수면 상태가 좋지 않은 사람은 깊은 수면 단계와 빠른 안구 운동(REM) 수면 단계로 잠드는 데 어려움을 겪을 수 있다. 신생아는 하루 약 16시간 동안 잠을 자고 수면의 약 50%가 REM 수면인 반면에 나이가 들수록 깊은 잠을 자는 것이 점점 더 어려워진다.
Rasch과 Born의 연구에 따르면 느린 파장 수면(SWS)과 빠른 안구 운동(REM) 수면은 기억 기능에 시냅스 통합을 하기 때문에 매우 중요하다. SWS 수면 동안 장기 기억의 가장 중요한 부분인 해마에서 강력한 뇌활동이 일어난다. REM 수면과 기억 통합 사이의 연관성에 대한 강력한 증거는 아직 없지만 REM 수면이 뇌의 시냅스 통합과 관련이 있음은 확실하다고 본다.[12]
3. 3. 언어와 학습
언어는 학습에 결정적인 시기가 있다.[16] 새로운 언어를 습득하는 기술은 나이가 들면서 감소한다. 아기와 어린이는 7세가 될 때까지 언어 학습에 천재라고 한다. 발달의 첫 번째 결정적 시기인 생후 첫 1년 동안 아기는 단어에서 전형적인 강세 패턴을 감지하고 통계적으로 배우려고 한다. 미러링을 통해 태어날 때 이미 의사 소통을 할 수 있다. 2009년 Mampe의 연구에 따르면 유아가 울 때 모국어 운율을 표현하므로 프랑스 아기와 독일 아기가 모국어에 따라 내는 소리의 주파수가 다르다는 사실이 밝혀졌다.[17] 마찬가지로 생후 6개월 영아는 모든 언어의 소리를 구별할 수 있지만 성인은 모국어 소리만 구별하고 외국어 소리는 구별하지 못한다. 일본어는 영어만큼 'Ra'와 'La'의 차이가 중요하지 않기 때문에 미국 아기들은 일본 아기들보다 'Ra'와 'La' 소리를 구별하는 능력이 뛰어나다. 놀랍게도 아이는 생후 10개월이 되면 모국어의 건전한 발달을 준비하기 위해 다른 언어의 소리를 듣는 능력을 잃기 시작한다. Patricia의 연구에 따르면 아동기의 언어적 결정적 시기는 사회적, 정서적, 인지적 발달에 중요하다.
3. 4. 영양과 학습
혈당 수치는 뇌 기능과 밀접하게 연관된 포도당 대사와 관련이 있어 뇌에 매우 중요하다.[18] 혈당 수치가 너무 낮으면 짜증, 배고픔, 집중력 저하를 유발할 수 있으며, 너무 높으면 두통과 집중력 저하를 일으킬 수 있다. 뇌는 에너지를 비축하지 않고 혈류에서 얻기 때문에 혈당 수치를 균일하게 유지하는 것이 중요하다.
아침 식사는 혈당 균형 유지에 도움이 되며, 전분이 풍부한 식품은 다른 당이 풍부한 식품보다 혈당 수치 조절에 더 효과적이다. 학습 과제가 정신적으로 힘들고 기억력과 관련되어 있을 때, 아침 식사를 거르면 학습 성과가 낮아질 수 있다. 탄수화물과 단백질 섭취는 뇌에서 신경 전달 물질 방출을 유도하여 학습에 영향을 미친다. 학계에서는 부적절한 영양이 학교에서 학습 능력에 영향을 미친다고 보고한다.[19]
3. 5. 음악과 학습
음악가와 비음악가의 뇌 구조는 다르다. Gaser와 Schlaug는 전문 음악가와 비 음악가의 뇌 구조를 비교하여 운동, 청각 및 시각 공간 뇌 영역에서 회백질 부피 차이를 발견했다.[20] 음악가의 지위와 회백질의 크기 사이에는 강한 연관성이 있는데, 이는 음악가의 뇌가 사용에 따라 구조적 변화를 보인다는 것을 의미한다. 이러한 뇌 영역의 차이는 선천적인 것이 아니라 장기간의 습득과 음악적 기술의 반복적인 연습에 기인한다.
음악 활동은 청각 피질뿐만 아니라 기억과 학습에도 영향을 미친다. 쥐를 대상으로 한 연구에서 음악에 노출된 쥐가 미로 테스트를 더 정확하게 수행하는 경향이 있는 것으로 나타났다. 또한, 음악에 노출된 쥐는 피질, 해마 및 도파민에서 더 많은 신경 성장 인자를 가지고 있었다. 그 결과, 움직임을 더 잘 제어할 수 있었고 학습 동기가 더 높아졌다. Putkinen의 연구 결과에 따르면 청각 능력은 학령기에도 계속 발전할 수 있다.[21] 또한 노래와 같은 음악적 활동을 통해 아이들이 과제에 집중할 수 있다. 음악가는 근육과 뇌 사이의 회백질이 더 발달되어 있기 때문에 음악 활동을 하지 않는 사람들보다 더 빠르고 더 많은 정보를 전달할 수 있다. 이것은 음악이 뇌 기능에 영향을 미친다는 것을 증명한다.[22] 음악 교육은 음소 인식 및 외국어 발음과도 연관될 수 있으며, 보다 정확한 뇌간 반응을 제공하여 학습 및 언어 발달에 문제가 있는 어린이에게 도움이 될 수 있다.
4. 과학적 학습 방법
최근 연구자들은 학습 스타일의 차이에 따른 학습 방법보다 개인의 차이에 관심을 갖게 되었다. 이는 'neuromyths'으로 판명난 학습 방식에 대한 비판적 고찰의 결과이다.[24] 연구에 따르면, 학습 효율을 높이기 위해서는 연구 사이에 약간의 공백을 두고 각 수업의 정보를 검토하는 것이 좋다.[24] 연습 시험을 보는 것도 학습에 도움이 될 수 있다.[25] 또한, 서로 다른 아이디어를 연결하여 함께 작동하는 방법을 설명할 수 있기 때문에 일이 어떻게 작동하고 왜 작동하는지 설명하는 것은 매우 좋은 방법이다.[26]
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