인지과학으로 푸는 공부의 비밀 (19)

컴퓨터는 한 번 배우면 잊어버리는 법이 없고 많은 정보를 빠르게 배울 수 있다. 오늘날 가정에 설치된 컴퓨터조차 웬만한 도서관에 있는 책들을 모두 담을 수 있을 정도로 용량이 크다. 사람이 평생에 걸쳐 공부를 해도 그 양은 컴퓨터에서 몇 초 동안 다루는 정보에 불과하다. 그런데도 아직까지 생각하는 능력에서 컴퓨터는 사람에 미치지 못한다.

뇌에 정보가 저장될 때는 맥락도 저장된다

사람은 상황에 맞게 생각할 수 있다. 냉장고에서 보리차를 꺼내 유리잔에 따라 마실 때, 우리는 보리차와 유리잔이 접촉할 경우 핵폭발이 일어날 가능성 따위는 검토하지 않는다. 인간은 상황에 따라 필요한 정보를 알맞게 떠올리고 사용할 수 있다. 하지만 컴퓨터에게는 이런 능력이 없다. 상황이 어쨌거나 컴퓨터는 매번 모든 경우의 수를 검토해야 한다. 정보가 많아질수록 컴퓨터에게는 재앙이 될 뿐이다. 가능한 경우의 수가 폭발적으로 늘어나기 때문이다.

상황에 맞게 생각하는 경향은 장점이면서 동시에 단점이다. 그것은 우리의 생각에 굴레를 씌운다. 예를 들어 흔히들 “공부는 엉덩이 싸움”이라고 말한다. 공부를 잘 하려면 한 자리에 앉아 열심히 해야 한다는 뜻이다. 물론 열심히 하는 것은 중요하다. 하지만 한 자리에만 앉아서 공부를 하면 뇌는 그 내용을 그 자리에 맞는 정보로 취급해 버린다. 그래서 그 자리를 벗어나면 잘 생각이 나지 않게 된다. 이렇게 뇌에 정보가 저장될 때 주변의 맥락까지 함께 저장되는 현상을 “맥락 부호화(context encoding)”라고 한다.

1975년 영국의 심리학자 던컨 고든(Duncan Godden)과 앨런 배들리(Alan Baddeley)는 맥락 부호화를 보여주는 유명한 실험 결과를 발표한다.1) 고든과 배들리는 잠수부들에게 단어를 암기하게 시켰는데 어떤 단어는 지상에서 외우게 하고 다른 단어는 물속 깊이 들어가서 외우게 했다. 그리고 지상과 물속 두 곳에서 단어 시험을 보았는데 잠수부들은 지상에서 외운 단어는 지상에서, 물속에서 외운 단어는 물속에서 잘 기억했다.

고든과 배들리의 연구 이후 지금까지 비슷한 연구들이 쏟아져 나와서, 공부한 장소 외에도 다양한 맥락들이 함께 저장된다는 사실이 밝혀졌다. 한 연구에서는 심지어 실험자의 옷차림도 그런 맥락에 포함된다는 결과가 나왔다. 실험자가 첫날에는 양복을 입고 와서 학생들에게 단어를 외우게 시키고, 둘째 날엔 후줄근하게 입고 와서 시험을 보게 하면 학생들은 양복을 입고 온 경우보다 시험을 잘 치르지 못한다.2)

또 비슷한 방식으로 학생들을 절반으로 나누어 시끄러운 환경과 조용한 환경에서 공부를 시킨 다음에 학생들을 다시 시끄러운 환경과 조용한 환경에서 시험을 보게 했다. 그 결과 시끄러운 환경에서 공부한 학생들은 시끄러운 환경에서 시험을 더 잘 보고, 조용한 환경에서 공부를 한 학생들은 조용한 환경에서 시험을 더 잘 보았다.3)

자기 자신도 공부의 맥락

심지어 공부하는 사람 자신도 맥락 부호화를 일으킨다. 우리의 몸과 마음은 계속해서 변한다. 그리고 기억을 할 때와 떠올릴 때의 상태가 비슷할수록 기억은 더 잘 떠오른다. 기분이 좋을 때 공부한 내용은 기분이 좋을 때, 기분이 나쁠 때 공부한 내용은 기분이 나쁠 때 기억이 더 잘 난다. 4)

술, 커피, 차 같은 음료를 마시면 그 안에 포함된 알콜이나 카페인이 우리 몸과 마음의 상태를 바꾼다. 알콜을 마시면 좀 더 흐리멍텅하게 되고 카페인을 마시면 정신이 맑아진다. 그리고 이런 맥락도 기억에 영향을 미친다. 좀 괴팍한 심리학자들은 다양한 물질들로 실험을 해보았는데 대마초, 담배, 몰핀, 일산화질소 등에서도 고든과 배들리의 실험과 같은 결과가 나타났다.

약에 취해 공부한 내용은 맨 정신일 때보다 다시 약에 취했을 때 기억이 더 잘난다. 반대로 맨 정신에 공부한 내용은 약에 취했을 때보다 맨 정신일 때 잘 기억이 난다. 물론 그렇다고 술을 마시며 공부를 하고 시험 보기 전에 술 한 잔 하는 것은 전혀 좋은 생각이 아니다. 맥락부호화와 별개로 술이나 담배는 기억에 부정적인 영향을 미치기 때문이다.

공부하는 방법도 관련이 있다. 같은 내용을 물어보더라도 시험 문제의 형식이 공부할 때 교재에 나왔던 형식이 비슷하면 더 성적이 좋다. 한 실험에서는 학생들에게 “하늘-파란”과 같은 단어쌍을 보여주고 ‘파란’만 기억하라고 지시했다. 이런 단어쌍을 많이 보여준 다음에 시간이 지나서 학생들에게 다시 단어를 보여주면서 이전에 본 기억이 있는지 물었다. 이때 “파란”만 보여주며 물어보는 경우보다 “하늘-파란”으로 보여주고 물어볼 때 학생들의 대답이 더 정확했다.5)

또, 두 나라 말을 할 수 있는 이중국어 사용자(bilingual)들을 대상으로 한 실험에서도 공부할 때 쓴 언어와 시험 볼 때 쓴 언어가 같으면 성적이 더 좋았다. 한국어와 영어를 모두 잘하는 사람이라도 한국어로 공부한 내용은 한국어로 시험 보면 좋고, 영어로 공부한 내용은 영어로 시험 보는 것이 더 좋다.6)

맥락부호화를 공부에 활용하기

이러한 연구 결과들은 공부하는 방법과 환경을 시험을 보는 상황과 가능하면 비슷하게 해야 효과적이라는 교훈을 준다. 물론 이런 과학 연구는 알지 못해도 경험적으로 그렇게 하면 좋다는 것을 체득하고 있기 때문에, 많은 사람들이 시험이 다가오면 모의고사를 거듭해서 풀면서 시험 연습을 한다. 이것은 좋은 방법이다.

하지만 언제나 시험과 비슷한 상황에서 공부할 수 있는 것도 아니고, 시험 상황이 꼭 한 가지만 있는 것도 아니다. 게다가 지나치게 시험에 특화된 방식으로 공부를 하면 반대로 시험과 전혀 다른 상황에서 그 지식을 활용하기가 어렵게 된다.

이런 문제를 피하는 방법은 간단하다. 아예 맥락을 바꿔가며 다양한 맥락에서 공부를 하면 된다. 물감을 이것저것 섞다보면 결국에는 아무 색도 아닌 칙칙한 검은 색이 되어버리는 것과 마찬가지다. 장소도 옮겨 가며 여러 가지 방법으로 공부하면 어떤 상황에서도 기억을 잘 떠올릴 수 있다.

맥락 부호화 현상은 단순히 공부하고 시험 치는 데만 적용되지 않는다. 이것은 습관을 만들거나 고치는데도 활용할 수 있다. 예를 들면, 침대에서는 잠만 자고 다른 것을 하지 않는 것이 좋다. 왜냐하면 침대라는 맥락에서 다른 것들을 해 버릇하면 침대에 누우면 그것이 생각나기 쉽게 되고 밤에 잠을 잘 못자는 원인이 될 수 있기 때문이다. 반대로 책상 앞에서 노는 습관이 붙으면 공부하려고 앉아도 놀 생각이 든다. 놀려면 아예 나가서 노는 편이 낫다.

한 수험생이 시험 시작을 기다리고 있다. 한겨레 자료사진

전이는 어렵다

한 맥락에서 공부한 기술을 다른 맥락에도 적용하는 것을 전이(tansfer)라고 한다. 앞의 내용을 생각해보면 전이가 결코 쉽지 않다는 것을 쉽게 짐작할 수 있다. 그리고 실제로도 그렇다. 맥락이 달라지면 공부한 맥락에서만큼 기억이 잘 떠오르지 않고 기술을 활용하기도 어렵다.

개발도상국 중에는 형편이 어려워서 어릴 때부터 일을 해야 하는 경우가 많다. 아이들은 일을 하는데 필요한 지식과 기술들을 현장에서 배우게 된다. 노점상을 하는 브라질 아이들은 손님이 이것저것 물건을 집으면 그 값을 빠르게 계산해낼 수 있다. 예를 들어 35원짜리 레몬 5개를 집으면 98%의 아이들이 암산으로 손님이 치러야할 값을 말할 수 있었다.

하지만 이 아이들에게 35 곱하기 5를 시키면 63%의 아이들이 대답을 하지 못한다. 35원짜리 레몬 5개나 35 곱하기 5나 똑같은 문제이지만 고작 그 정도 맥락만 달라져도 이미 알고 있는 기술을 적용하는데 실패하는 것이다. 재미있게도 아이들을 길거리에서 실험실로 데려와 똑같이 35원짜리 레몬 5개의 값을 물어봐도 아이들은 길거리에서보다 계산을 잘 해내지 못한다.7)

고전과 수학, 정말 도움이 될까?

고전을 많이 읽으면 인간과 세계에 대한 풍부한 이해가 생기고, 수학을 공부하면 논리적인 사고력이 발달한다는 식의 주장을 쉽게 접할 수 있다. 틀린 말은 아니지만 고전이나 수학을 책으로 공부 하는 것과 이것을 현실에 적용하는 것은 또 별개의 문제다. 다시 말해서 풍부한 이해와 논리적 사고력을 현실의 문제에 전이시킬 수 있어야 그것을 가르치는 의의가 있다.

이러한 약점은 오랫동안 널리 인식되어 왔기 때문에 이를 해결하기 위한 시도도 여러 가지로 이루어졌다. 가장 흔히 쓰이는 방법은 구체적인 사례를 가지고 학생들을 가르치는 것이다. 이런 교수법은 고전이나 수학을 그 자체로만 가르치는 방법보다 확실히 재미도 있고 학생들도 쉽게 이해하는 장점이 있다. 이런 방법들은 실용적이고 현실적이라는 인상을 주기도 한다.

그런데 이렇게 구체적 사례를 바탕으로 하는 교수법에도 브라질 실험에서 나타났던 것과 똑같은 문제가 있을 수 있다. 고전이나 수학 지식을 적용할 수 있는 사례는 매우 다양한데 학생들은 그 중에 몇 가지 사례로만 배우기 때문에 다른 사례에도 그 지식을 전이시키기가 어려울 수 있기 때문이다. 그리고 이 가능성은 사실로 확인 되었다.

제니퍼 카민스키(Jennifer Kaminsky)와 그의 동료들은 대학생들에게 수학적 개념을 두 가지 방법으로 가르쳐보았다. 한 가지는 전통적인 수학 교수법처럼 추상적인 기호와 개념으로 가르치는 방법이고 다른 한 가지는 컵과 물 같은 구체적인 사물들을 예로 들어 가르치는 방법이었다. 연구자들은 어느 방법으로든 학생들을 충분히 공부시키고 나서 완전히 새로운 사례를 주고 문제를 풀게 시켜 보았다.

구체적인 사례로 배운 학생들은 자신들이 배운 사례에 대해서는 수학적 개념을 잘 적용했지만 완전히 새로운 사례가 나오자 전혀 풀지 못했다. 학생들의 정답률은 찍어서 맞출 수준에 지나지 않았다. 브라질의 노점상 아이들처럼 대학생들도 새로운 상황에 부딪히자 그들의 기술을 전이시키는데 실패했다.

하지만 추상적인 기호와 개념으로 배운 학생들은 달랐다. 그들은 특별한 맥락이 없이 배웠기 때문에 처음 보는 구체적인 사례에도 쉽게 그들이 알고 있는 바를 잘 활용할 수 있었다. 구체적인 사례로 배운 학생들도 사례를 많이 공부하면 새로운 문제에도 점점 더 잘 대응하게 되기는 했지만, 추상적으로 배운 학생들은 한 번만 배워도 많은 사례를 공부한 학생들보다 새로운 문제를 더 잘 풀었다.

배울 때는 재밌지만, 적용할 때는 아니란다

연구자들은 여기서 그치지 않고 구체적인 사례로 배운 학생들이 그 지식을 새로운 사례에도 적용할 수 있도록 도와주어 보았다. 한 실험에서는 새로운 사례를 제시하면서 이 사례와 학생들이 배운 사례의 유사점을 구체적으로 설명해 주었다. 이런 도움도 아무런 효과가 없었다. 학생들은 여전히 찍어서 맞추는 수준을 넘어서지 못했다.

연구자들은 포기하지 않고 새로운 방법을 시도해보았다. 다른 실험에서는 학생들에게 스스로 새로운 사례와 배운 사례의 유사점을 찾아보도록 시켰다. 그래도 이 방법은 조금 효과가 있어서 44%의 학생들은 성공적으로 문제를 풀어냈다. 하지만 나머지 학생들은 여전히 새로운 사례를 어떻게 풀어야할지 알지 못했다.

마지막 실험에서는 더 놀라운 결과가 나타났다. 이번에는 한 집단의 학생들은 추상적인 방법으로 가르치고, 다른 집단의 학생들은 구체적인 예로 가르치고 나서 추상적인 방법으로도 가르쳤다. 가만히 보면 알 수 있겠지만 두 번째 방법은 교육에서 아주 널리 쓰이는 방법이기도 하다.

확실히 구체적인 예로만 학생들을 가르치는 방법보다 구체적인 예로 가르치고 나서 추상적인 방법으로도 가르치는 것이 더 효과적이기는 했다. 그런데 놀랍게도 이 학생들은 여전히 추상적인 방법으로만 배운 학생들보다 새로운 종류의 문제를 푸는 능력이 떨어졌다. 이 연구는 2008년 <사이언스>에 발표되었다.8)

요약하자면 이렇다. 사람들은 상황에 맞게 생각하는 능력이 있다. 그래서 공부한 것과 같은 맥락에서 기억을 잘 떠올리고 배운 기술도 잘 활용할 수 있다. 반대로 새로운 맥락에서는 그만큼 잘 하지 못한다. 따라서 시험을 대비한다면 시험과 가능한 비슷한 환경에서 시험과 비슷한 방법으로 공부하는 편이 좋지만, 다양한 상황에 지식을 활용할 수 있는 능력을 키우고자 한다면 다양한 방법으로 공부하거나 아니면 아예 특정한 맥락에 얽매이지 않는 추상적인 방법으로 공부하는 편이 더 효과적이다.