교육에서 일정 수준의 도전을 경험하는 것은 학생들의 성장과 발달에 도움이 된다는 것은 잘 알려져 있다.
때로 어떤 경험은 기대가 가득 담긴 도전이지만,
어떤 경험은 고통이 되기도 한다.
우리는 이런 고통을 회피하며 살수 없다.
그것이 상처를 주는 측면에 있어서 우리가 무기력함을 말하려는 것이 아니다.
우리는 그런 고통들을 겪어내며 면역력도 키우고 강해지고 단단해지며 성장한다.
때로는 이 고통이 새로운 출구가 되어 인생에 중요한 전환점이나 해법을 가져다 주기도 한다.
고통은 필요하다.
문제는 이 고통을 생산적인 것으로 만드는 것은 우리의 의지에 달려 있다.
그 고통이 나에게 생산적 결과를 가져다 줄것으로 기대해야 기꺼이 감내할 수 있다. 이를 위해 교사의 잘 설계된 안내가 필요하다. 이를 위해서는 학생에 대한 깊은 이해와 과제에 대한 이해가 필수적이다.
이런 고통을 “Desirable Difficulty(바람직한 어려움)”라는 용어로 로버트 비요크(Robert Bjork)가 제안한 바 있다. 이것은 학습자가 일부러 적당한 어려움을 경험하도록 함으로써 오히려 장기 학습과 이해에 도움을 줄 수 있다는 심리학적 개념이다. 단순히 쉽게 외우는 것보다, 약간 힘들게 회상하거나, 문제를 풀면서 애쓰는 과정이 기억을 강화하고 깊은 이해를 촉진한다는 이론이다. 수학교육에서는 생산적 고통(Productive Struggle)이 구성주의의 관점에서 Hiebert & Grouws(2007) 에 의해 제시되었다.
desirable difficulty(바람직한 어려움) 과 productive struggle(생산적 고군분투) 은 서로 유사하면서도 살짝 맥락과 강조점이 다르다. 간단히 살펴보며 비교해 보자.
1. Desirable Difficulty
제안자: 로버트 비요크(Robert A. Bjork, 1994).
핵심: 학습 과정에서 일부러 적절한 어려움을 설계하면 장기 기억과 전이가 더 잘 일어남.
사례:
- 학습 간격 두기(spaced practice)
- 시험 대신 인출 연습(retrieval practice)
- 다른 문제 유형 섞어 풀기(interleaved practice)
특징:
- 학습 과정은 느리고 힘들 수 있지만, 장기적으로 학습 효과가 크다.
- 학습 설계자가 교수 방법 차원에서 적용하는 원리.
2. Productive Struggle
주로 수학교육 분야에서 강조.
핵심: 학생이 문제 해결 과정에서 겪는 "좋은 고생".
단순 정답이 아니라 개념적 이해를 쌓는 데 초점.
교사의 역할이 중요하다. 적절한 아내를 제공해야 한다.
특징:
- 즉각적인 도움보다는 탐색과 시행착오를 겪게 함.
- 학생의 자기 효능감과 문제 해결 능력 강화.
- 정서 발달 측면에서 근면성(Industry) 함양과도 연결.
| 구분 | Desirable Difficulty | Productive Struggle |
| 기원/맥락 | 인지심리학 (Bjork, 1990s) | 수학교육·구성주의 (Hiebert & Grouws, 2007) |
| 초점 | 기억과 전이(learning & retention) | 개념 이해와 문제 해결 |
| 적용 주체 | 교사·교육 설계자 (학습 방법 설계) | 학생·교사 상호작용 (수업 상황) |
| 전형적 전략 | 분산학습, 인출연습, 교차연습 | 문제 해결 과정에서의 탐구와 토론 |
| 위험 요소 | 너무 어렵거나 무작정 복잡하면 오히려 학습 방해 | 지원이 없으면 좌절, 지나친 안내는 기피 |
"productive struggle(생산적 고군분투)"는 특히 수학교육에서 자주 언급되는 개념이므로 좀더 살펴보기로 하자.
- 정의: 학습자가 문제를 해결하는 과정에서 겪는 의도적이고 건설적인 어려움.
- 단순히 막히는 좌절(frustration)이나 불필요한 고생이 아니라, 학습자가 스스로 사고를 확장하고 전략을 탐색하는 과정에서의 "좋은 고생"을 말한다.
- 목표는 학생이 깊은 개념적 이해를 얻고, 단순 암기나 정답 맞추기를 넘어설 수 있게 하는 거다.
- 비고츠키의 근접발달영역(ZPD) 이론과 연결돼 있기 때문에, "혼자서는 못하지만, 약간의 지원(teacher scaffolding)과 노력으로 해낼 수 있는 영역"에서 productive struggle이 일어난다.
- 구성주의 학습이론 기반: 학습자는 스스로 지식을 구성해야 하고, 이 과정에서 도전은 필수적이라는 입장이다.
- 적절한 난이도: 너무 쉽지도 않고, 너무 어렵지도 않아야 한다.
- 교사의 지원(Scaffolding): 완전히 방치하면 좌절만 생기고, 과도하게 도와주면 학습이 얕아진다.
- 문제 해결 중심: 단순 계산 연습보다 "왜 그런가?"를 탐구하는 질문에서 효과적.
- 정서적 측면: 학생은 도전 속에서 성취를 경험하며 근면성을 기를 수 있다. (에릭슨의 발달 과업과도 연결돼).
- 수학 문제에서 즉시 풀이 방법을 알려주지 않고, 학생이 여러 방법을 시도해보도록 유도한다.
- 개념을 가르치기 전에, 학생이 직접 패턴이나 규칙을 찾아보게 한다.
- 협력학습에서 서로 다른 전략을 공유하고 비교한다.
- 문제 해결력과 창의적 사고력 발달.
- 지식의 전이(transfer) 능력 강화로 새로운 맥락에서도 배운 것을 응용할 수 있다.
- 학습 지속성이 높고 “어렵지만 내가 해냈다”는 경험이 지속적으로 동기 부여한다.
3. 뇌과학(cognitive neuroscience) 관점
뇌과학(cognitive neuroscience) 관점에서도 생산적 고군분투를 뒷받침되는 연구들이 꽤 나와 있다.
가. 시냅스 가소성(synaptic plasticity)과 학습
학습은 뇌의 시냅스 연결 강화 과정인데, 너무 쉬운 문제는 기존 경로만 반복 사용해서 새로운 연결을 만들지 못한다.
적절히 도전적인 과제(=productive struggle)는 새로운 신경 경로를 활성화시키고, 장기 강화(long-term potentiation, LTP)를 촉진한다. 즉, "조금 힘든 학습"이 뇌에서 새로운 시냅스 성장을 유발해 더 깊은 이해를 만든다.
나. 전전두엽(prefrontal cortex)의 역할
productive struggle은 실행기능(계획, 억제, 전환)을 요구한다. 문제 해결 중 좌절과 도전은 전전두엽과 전측 대상피질(anterior cingulate cortex, ACC) 을 활성화시키는데, 이 부위는 오류 감지·주의 조절에 핵심이다. 학생이 스스로 오류를 탐색하며 수정하는 과정이 바로 productive struggle이 뇌에서 작동하는 방식이다.
다. 도파민과 보상 회로 : 어려운 문제를 스스로 해결했을 때, 중뇌-변연계 경로(ventral tegmental area → nucleus accumbens)에서 도파민이 분비돼 강한 보상감을 준다. 이는 "좌절 끝의 성취"가 뇌의 동기 시스템을 강화한다는 뜻이다. 이것은 productive struggle이 자기효능감과 학습 동기를 높이는 효과도 설명한다.
라. 적절한 난이도(Zone of Proximal Development, ZPD)와 뇌 부하 : 뇌과학적으로도 인지 부하 이론(Cognitive Load Theory) 과 연결되는데, 난이도가 너무 높으면 작업기억(working memory)이 과부하되어 학습이 좌절로 끝난다. 또한, 너무 낮으면 도전이 없어 뇌가 "자동모드"로 처리한다. productive struggle은 ZPD(근접발달영역) 에 해당하는 적정 수준의 인지적 부하를 유지하는 상태라고 볼 수 있다.
4. 정서(emotion)과 연결된 Productive Struggle
생산적 고군분투는 정서(emotion)와도 밀접하게 연결돼 있다. 정서가 개입되면서 학습 경험이 뇌 속에서 더 강하게 각인된다.
- 실패 → 시도 → 성공의 과정 : 어려운 과제를 해결하려는 시도는 전두엽(문제 해결, 계획, 억제 기능)과 해마(기억 형성)를 반복적으로 활성화한다. 이때 "아! 깨달음(Eureka moment)"을 경험하면, 도파민이 분비되어 학습 효과가 강화된다.
- 가벼운 인지적 좌절 : 좌절은 편도체(amygdala)의 정서 반응을 일으키지만, 완전히 압도하지 않는 수준에서는 오히려 주의 집중과 각성을 높여준다. 즉, "적절한 난이도"가 중요하다! 너무 어려우면 불안·회피로 가고, 너무 쉬우면 지루해져서 학습 동기가 떨어진다.
- 긍정 정서와 동기 : 작은 성공 경험은 자율감(self-efficacy)을 높여 정서적으로 안정감을 준다. 이는 비고츠키의 근접발달영역(ZPD)에서 scaffolding과 연결되며, 사회적 지지가 "정서적 안전망" 역할을 하면서 학습자의 도전을 가능하게 만든다.
- 부정 정서도 자원으로 : 좌절·실망 같은 감정도 잘 관리되면 동기와 집착(persistence)을 강화하는 에너지로 작동한다. 최근 연구에서는 “productive failure”가 감정적 불편을 수반하지만, 이후 반추(reflection) 과정에서 장기 기억에 강력한 효과를 준다고 설명하고 있다.
- Bjork, R. A., & Bjork, E. L. (2011). Making things hard on yourself, but in a good way: Creating desirable difficulties to enhance learning.
- Immordino-Yang, M. H., & Damasio, A. (2007). We feel, therefore we learn: The relevance of affective and social neuroscience to education. Mind, Brain, and Education.
– 정서, 좌절, 성취가 뇌에서 어떻게 학습을 강화하는지 다룸. - Hiebert, J., & Grouws, D. A. (2007). The effects of classroom mathematics teaching on students’ learning.
– productive struggle 개념의 교육학적 토대. - Kapur, M. (2016). Examining “Productive Failure,” productive struggle, and the learning of mathematics.
– 실패 경험이 어떻게 뇌에서 개념적 이해를 촉진하는지. - Kapur, M. (2016). Examining “productive failure,” productive success, unproductive failure, and unproductive success in learning. Educational Psychologist, 51(2), 289–299.
- Immordino-Yang, M. H., & Damasio, A. (2007). We feel, therefore we learn: The relevance of affective and social neuroscience to education. Mind, Brain, and Education, 1(1), 3–10.