이 연구에서는 반복읽기와 소리내어 읽기를 결합한 소리내어 반복읽기를 수학과 교수·학습 방법으로 제안하고, 소리내어 반복읽기가 학생의 학업성취도와 인지부하에 미치는 영향을 살펴보고자 하였다. 또한 수학과 교수·학습 방법으로서 소리내어 반복읽기에 대한 시사점을 탐색해 보고자 하였다. 이를 위하여 중학교 3학년 학생 4명과 고등학교 1학년 학생 4명을 대상으로 ‘함수의 극한’ 단원과 ‘경우의 수/순열’ 단원에 대해 소리내어 반복읽기를 실시하고 학업성취도와 인지부하가 어떻게 변하는지 분석하는 사례 연구를 진행하였다. 그 결과, 연구에 참여한 모든 학생들은 소리내어 반복읽기가 누적됨에 따라 학업성취도와 인지부하에서 긍정적인 변화를 보였다. 단원별로 비교했을 때, 경우의 수/순열 단원에 비해 함수의 극한 단원의 학업성취도가 낮았으며 인지부하 측면에서도 함수의 극한 단원에서 학생들이 더 높은 인지부하를 드러냈다. 학년별로 비교했을 때, 인지부하에서는 큰 차이가 없었으나 두 단원 모두 고등학교 1학년 학생 4명의 학업성취도가 중학교 3학년 학생 4명에 비해 높았다. 학년별 학업성취도는 특히 함수의 극한 단원에서 큰 차이가 있었지만 그 격차는 소리내어 반복읽기를 진행할수록 줄어들었다.