[교육학개론] 4. 학습이론

 [학습목표]

• 경험의 결과로서 인간의 행동을 변화시키는 학습(Learning)이 어떤 과정을 통해 이루어지는지를 이해할 수 있다.
• 현대 학습이론의 큰 주류인 행동주의 이론, 인지이론, 정보처리 이론의 특징 및 차이에 관해 설명할 수 있다.

[학습이론]

• 행동주의 학습이론(S-R 이론)
• 고전적 조건형성이론
• 작동적 조건형성이론
• 인지적 학습이론
• 형태이론: 게슈탈트 지각, 통찰이론
• 사회인지이론
• 정보처리이론
• 작업기억모델
• 병렬분산처리 이론

[1. 행동주의 학습이론(S-R 이론)]

    [가. 고전적 조건형성]

• 파블로프(I. Pavlov, 1849-1936)
• 러시아 생리학자이다.
• 개를 대상으로 한 타액 분비 실험을 통해 학습의 과정을 설명한다.
• 학습이 일어나는 과정: 조건형성
• 고전적 조건형성이란 애초에 유기체로 하여금 어떤 반응을 불러일으킬 수 없었던 자극이 무조건적 자극과 결합하게 됨으로써 조건반응을 유발하게 되는 과정이다.

    [고전적 조건형성의 과정]

    

• 중성 자극(NS: Neutral Stimulus)
• 무조건 자극(US: Unconditioned Stimulus)
• 무조건 반응(UR: Unconditioned Response)
• 조건 자극(CS: Conditioned Stimulus)
• 조건 반응(CR: Conditioned Response)
• 조건화(Conditioning): 자극과 반응이 연결되는 것
• 개가 원래 전혀 침을 흘리지 않던 종소리에 대해 침을 흘리게 된 변화를 학습이 일어났다고 설명할 수 있다.
• 조건 형성을 통해 인위적으로 특정 받응을 유도할 수 있다.
• 학습이 이전에 없던 자극-반응 패턴이 새로 나타난다.

    [나. 작동적 조건형성 (=조작적 조건화)]

• 스키너(B. F. Skinner, 1904-1990)
• 미국의 심리학자이다.
• 동물을 대상으로 보상 실험: 자극에 의해 유발된 반응보다는 유기체의 자발적인 조작적 행동에 주목하여 학습과정을 설명했다.
• 상자 안에 비둘기, 쥐 등의 동물을 넣고 동물들이 지렛대를 누를 때마다 동물들이 좋아하는 먹이를 주면 그 행동의 빈도가 증가한다.
• 강화를 통해 특정 행동의 빈도를 높일 수도 낮출 수도 있다.
• 강화(Reinforcement): 행동의 발생 빈도와 강도를 증가시키는 것이다.

    

• 유기체가 어떤 행동을 할 때 그것을 계획적으로 강화하면 그러한 행동의 빈도가 높아진다.
• 학습을 통해 습관이나 성격 형성이 가능해진다.
• 조작적 행동과 그 행동의 빈도를 증가시키는 자극의 관계를 강화의 개념으로 설명한다.

    [주요 개념]

• 강화: 유기체의 행동 빈도나 강도를 높이는 처치
• 정적강화: 정적강화물을 제공하여 행동의 빈도를 높인다.
• 부적강화: 부적강화물을 없애줌으로써 행동의 빈도를 높인다.
• 강화물: 정적강화물 & 부적강화물
• 정적강화물: 유기체가 좋아하는 강화물이다.
• 부적강화물: 유기체가 싫어하는 강화물이다.
• 벌: 유기체의 행동빈도를 낮추는 것이다. 정적강화물을 제거하거나 부적강화물을 제공한다.
• 소거: 특정 행동에 대해 정적 강화를 해오다가 특정 시점에서 더 이상 정적 강화를 하지 않는 것이다. 이 떄 유기체의 행동 빈도는 점점 낮아져 원상태로 되돌아간다.
• 계속적 강화(전체적 강화): 반응할 때마다 강화를 한다.
• 부분적 강화(간헐적 강화): 일정 간격을 두고 강화를 한다.
• 계속적 강화는 학습을 촉진시키는 반면, 강화가 중지되면 부분적 강화에 비해 소거가 빨리 온다. 이는 학습 초기에는 계속적 강화를 하고 완전히 습득한 후에는 부분적 강화가 더 효과적일 수 있음을 시사한다.
• 교육도 강화를 통해 학생의 행동을 변화시키는 일이라는 점에서 볼 때 강화를 잘 활용하면 교육적 효과를 높일 수 있다.

    [다. 행동주의 학습이론의 한계]

• 학습의 과정을 인지능력과는 무관한 것으로 설명한다.
• 학습자가 자극이나 강화(Reinforcement)에 단순히 반응할 것이라고 전제한다.
• 아무리 정적강화를 해도 학습이 일어나지 않는 상황을 설명하는 데 한계가 있다.
• 학습이 일어나는 과정에서 인간을 수동적인 존재로 파악한다.

[2. 인지적 학습이론 (=인지이론)]

    [가. 형태주의 학습이론]

• 초기의 인지적 학습이론: 20세기 초 유럽에서 발달했다. 형태주의(Gestalt) 심리학 위주이다.
• 형태주의 심리학이란 독일 심리학자인 베르타이머(Wertheimer)의 가현운동(Apparent Motion)에 관한 연구에서 비롯되었다.
• "인간은 사물을 지각할 때 낱낱의 요소를 지각하는 것이 아니라 각 요소를 하나의 의미 있는 전체로 지각한다."  「생산적사고(1912)」

        [게슈탈트(Gestalt) 지각]

    

• 인간은 지각을 할 때 의미 있는 전체를 형성하기 위해 실제로 존재하지 않는 부분을 채워서 지각한다.
• 빠져 있는 부분을 채워서 전체로 지각하는 과정은 인지적 과정이다.
• 인간은 능동적으로 학습하는 존재임을 알 수 있다.

        [통찰 학습(Insight Learning)]

• 통찰이란 예리한 관찰력으로 사물을 꿰뚤어 보는 것이다. 새로운 사태에 직면하여 장면의 의미를 재조직화함으로써 갑작스럽게 문제를 해결하는 것이다. 이러한 행동은 게슈탈트 지각이라고 할 수 있다.
• 독일의 심라학자 쾰러가 침팬지-바나나 실험을 토대로 얻은 학습 방법이다.    
• 이 실험에서 침팬지들은 바나나를 얻기 위해 도구를 사용하였다.침팬지가 우연, 혹은 무질서한 시행착오를 걸쳐 문제해결을 하는 것이 아니다.
• 침팬지는 바나나, 막대기, 상자 등을 개별적인 요소로 본 것이 아니라 연관성을 발견하여 하나의 전체(게슈탈트)로 재구성함으로써 문제를 해결하는 과정을 보여준다.
• 게슈탈트 발견은 행동적 경험에 의존한 것이 아닌 인지적 활동의 결과이다.
• 학습은 자극-반응의 연합이므로 행동에 대한 강화 등으로 설명되는 행동주의 심리학적 원리로는 설명하기 힘들다.

    [나. 사회인지이론]

• 반두라(Bandura)는 강화 없이 관찰하는 것만으로도 학습이 일어날 수 있다고 본다. 학습이 인지적 과정임을 강조했다.
• 관찰학습 이론은 초기에는 사회학습이론으로 불리었으나 점차 사회인지이론으로 불리고 있다.

        [관찰학습]

• 관찰학습은 단순한 모방보다 훨씬 복잡하다. 관찰을 통해 학습되는 것은 인지적 과정을 통해 처리되는 정보이다.
• 타인을 관찰함으로써 얻어지는 간접적인 강화와 벌의 효과로 대리적 강화와 대리적 벌이 있다.
• 강화는 수행을 위해 필요한 조건일 뿐이지 학습을 위해 반드시 필요한 조건은 아니다.

        [보보인형 실험]

• Bandura, Ross & Ross(1963)의 실험이다.
• 대상은 3~4세의 남녀 어린이 62명이다.
• 어린이들을 세 집단으로 구분하여 비디오를 시청하도록 했다.
• 1집단은 모델이 인형에게 공격적인 행동을 했을 때 강화를 받는 장면을 시청했다.
• 2집단은 모델이 인형에게 공격적인 행동을 했을 때 벌을 받는 장면을 시청했다.
• 3집단은 모델이 인형에게 공격적인 행동을 했으나 강화나 벌 아무것도 받지 않는 장면을 시청했다.
• 비디오 시청 후 아동들이 인형을 가지고 노는 동안 공격성을 측정했다. 1 > 3 > 2 순으로 공격성을 드러냈다.
• 어린이들이 직접 강화나 벌을 받지 않아도 모델을 관찰하는 것만으로도 학습이 됨을 보여주었다.

        [학습은 인지적 과정]

• 학습과 수행을 구별한다.
• 행동주의 학습이론에서 학습의 필수조건으로 말하는 강화는 수행을 위해 필요한 조건이지 학습을 위해 필요한 조건은 아니다.
• 지연된 모방: 관찰한 내용을 시간이 한참 경과한 후에 수행에 옮기는 경우를 말한다.
• 학습이 일어난 한참 후에 수행으로 옮겨질 수 있다는 점은 관찰을 통한 학습이 인지적 기능에 의해 기억 속에 저장되었음을 시사한다. 이는 학습이 인지적 활동임을 증명한다.

[3. 정보처리이론]

• 정보처리이론이란 인간이 외부로부터 받아들이는 정보를 처리하는 과정을 인지과정으로 보고, 이 과정을 컴퓨터의 정보처리과정에 비유하려는 시도에서 비롯된 이론이다.
• 컴퓨터의 정보처리과정: 정보입력(Input) → 입력된 정보 처리(Processing) → 처리된 정보의 출력(Output)
• 대표적인 예시로 이중기억모델(Dual-Memory Model)이 있다.    
• 작업기억 이론: 단기기억에서 정보가 처리되는 과정에 초점을 맞춘 것이다.
• 병렬분산처리 이론: 정보들 간 네트워크 형성에 초점을 맞춘 것이다.

    [다중기억모델(Dual-Memory Model)]

    

• 감각등록기: 학습자가 환경으로부터 눈이나 귀와 같은 감각기관을 통해 정보를 최초로 저장하는 곳이다.
• 단기기억(작동기억): 감각등록기를 거쳐 투입된 정보가 약 20초 동안 저장되어 투입된 정보를 해석하고 결과를 판단하는 곳이다.
• 장기기억: 무한한 정보를 영구적으로 저장할 수 있는 곳이고 지식의 체계적인 네트워크를 구성한다.

    [가. 작업기억이론]

• 단기기억에서 정보가 처리되는 과정에 초점을 맞춘 이론이다.
• 배들리와 힛치(1974): 정보를 일시적으로 처리하고 저장하는 단기기억 체제를 작업기억(Working Mermory)로 명명했다.
• 작업기억은 중앙집행부, 음운순환로, 시공작업장으로 나눈다.
• 중앙집행부: 작업기억 내 정보의 흐름을 통제하고 종속체제인 음운순환로와 시공작업장의 지원을 받는다.
• 음운순환로: 음성적으로 부호화된 정보를 처리한다(음운자료 처리).
• 시공작업장: 시각 정보와 공간 정보를 단기적으로 처리한다(영상자료 처리).

    

    [나. 병렬분산처리(PDP) 이론

• 정보들 간에 어떤 네트워크가 형성되는가에 초점을 둔다.
• 인공지능에 관한 연구에서 비롯, 인간의 인지를 설명하려는 이론이다.
• 경험을 통해 새로운 연결이 이루어짐으로써 학습이 이루어진다고 보았다.
• 인지, 언어발달 등도 새로운 연결의 확립, 학습의 결과로 보았다.