학습 이론 정리

대학원 수업시간에 내가 발표한 내용이다. 책을 거의 그대로 번역한 거다. 다만 수업을 듣고 약간 수정한 부분이나 추가한 부분이 5%정도 되는 것 같다. 

학습이론

교수설계의 주된 목적은 학습을 촉진하고 수행을 증진하는 일입니다. 그러므로 학습에 대한 이론은 교수설계자와 매우 밀접한 관련이 있습니다. 학습 이론은 인간의 행동 및 정신 기능의 역할에 대한 이해를 도와주며 학습과 수행에 대한 상세한 설명을 제공합니다. 그러므로 4장에서는 (1) 행동주의적, 인지주의적, 사회적 학습이론을 포함하는 다양한 학습이론과 (2) 학습이론의 교수설계에 대한 적용과 (3) 학습이론의 교수설계에 대한 적용과 관련된 실제적 뒷받침에 대해 살펴봅니다.

 

 

학습 이론과 교수설계

  1800년대 이후에 심리학자들이 학습 과정을 탐구하는 데 관심을 가져오긴 했지만 그들의 관점은 계속해서 발전했습니다. 초기의 정의들은 주로 (특정 외부 상황에 의한) 변화에 관심을 가졌습니다.

  Mayer (1982)는 학습의 핵심 요소로 경험을 강조했습니다. 학습에 대한 최근의 정의에서 핵심 요소는 행동의 변화보다는 지식과 기술을 습득하는 과정입니다. 물론 학습에서 여러 요소가 중요하지만, 우리는 학습에 대한 Mayer(1982)의 정의가 오늘날에도 여전히 의미를 가진다고 생각합니다.

“학습”은 경험에 의해 어떤 사람의 지식이나 행동이 비교적 장기적으로 일어나는 변화입니다.

  이 정의는 세 가지 구성 요소를 가집니다. 먼저, 변화의 기간이 단시간이 아닌 장기적입니다. 따라서 학생들이 시험기간에 하는 벼락치기는 진정한 의미의 학습이라고 할 수 없습니다. 둘째로, 변화의 위치가 (학습자의 기억 속에 존재하는 지식의) 내용 및 구조입니다. 마지막으로 변화의 원인이 (피로, 동기, 약물, 신체적 상태 혹은 심리적 처치가 아니라) 환경 속에서의 학습자의 경험입니다.

  물론 다른 관점을 반영하는 학습의 정의들이 있지만 이 책에서는 Mayer의 정의 틀에서 행동적, 인지적, 사회 학습적 이론들을 살펴볼 것입니다. 그리고 각 이론이 교수설계에 어떻게 적용되는지도 알아봅니다.

 

행동주의적 학습 이론

  행동주의적 심리학자들은 학습을 새로운 행동을 수행할 수 있는 능력이라고 보았습니다. 즉, 그들은 학습의 자극-반응 접근에 초점을 맞췄습니다. 행동은 연구자 (실제 상황이라면, 교사, 교수 매체 등)에 의해 만들어질 수 있습니다. 그리고 연구자는 이러한 학습 상황에서, (학습자가 선호되는 행동들을 시연하고 그 행동들을 시간에 걸쳐 수행할 수 있도록 도와주는) 조건(conditions)들을 형성하려고 노력합니다.

  이제 행동주의를 기반으로 하는 세 가지 이론들을 살펴보고 이 이론들이 교수설계와 관련하여 어떤 중요성을 가지는지 살펴보겠습니다.

 

연결주의(connectionism)

  초기의 자극-반응 이론 중의 하나는 Edward L. Thorndike에 의해 개발되었습니다. 그의 이론은 연결주의라고 불립니다. 그는 학습을 시행과 착오의 과정으로 보았습니다. 인간은 반응하고, 그 반응이 맞을 때 강화를 받고, 반응과 강화를 연결함으로써 학습합니다.

  Thorndike의 가장 유명한 실험은 배고픈 고양이를 대상으로 합니다. 고양이는 먹이가 밖에 있는 닫힌 상자 안에 놓입니다. 목표는 고양이가 상자의 문을 열고 먹이를 찾아내는 것입니다. 처음에는 고양이의 행동이 임의적이고 시간이 많이 소요됩니다. 하지만 이후에 우연히 해결책을 발견함으로써 이후의 시행들은 훨씬 적은 시간이 걸립니다. 이 연구 결과들이 Thorndike의 연결주의 이론의 바탕이 되었습니다.

이 이론에는 세 가지 주요 법칙들이 있습니다.

  결과의 법칙은 일단 연결(connection)이 일어나면 연결의 강도는 이후에 일어나는 일에 따라 달라진다는 걸 암시합니다. 보상이 행동을 강화하고, 행동을 습관화시킬 수 있습니다. 그리고 처벌은 그 처벌은 그 행동을 약화할 것입니다. Thorndike는 강화가 처벌보다 훨씬 더 중요하다고 생각했습니다.

  준비의 법칙은 어떤 유기체가 행동할 준비가 되어 있다면, 그 유기체는 그 연결을 유지하려는 방향으로 행동할 것을 암시합니다. 따라서 연결을 만드는 것이 충족됩니다. 하지만 유기체가 준비되지 않았다면, 그 연결은 거슬릴 것이고, 결국 유기체는 그 연결을 제거하기 위한 일을 할 것입니다. 그리고 준비의 법칙에서의 준비는 선수 지식을 가지고 있거나 성숙해지는 것과는 관련이 없습니다. 오히려 행동을 위한 물리적인 준비와 관련이 있습니다.

  마지막으로 연습의 법칙입니다. 이 법칙은 연습을 통해 연결을 강화하고, 사용하지 않음으로써 다른 연결들을 약화하는 것과 관련이 있습니다. 연습의 법칙은 연습의 사용과 망각의 개념에 대한 시사점을 제공합니다. Thorndike는 옳은 반응에 대해 연습 이후에 보상이 수반되는 것의 중요성을 강조했습니다. 결과의 법칙과 연습의 법칙은 관계가 있습니다. Thorndike는 이해나 의미의 역할에 대해서는 전혀 강조하지 않았습니다. 그의 연구는 특정 행동의 발생 빈도를 증가시키고 그 행동이 일어나는 방식을 이해하는 방법에 초점을 맞추었습니다.

 

고전적 조건화(Classical Conditioning)

  Ivan Pavlov는 진정한 초기 행동주의자 중 한 명이었습니다. 개들을 연구하면서, 그는 (불빛과 같은) 무관한 자극을 사용하여 (타액 분비와 같은) 자연적인 반응을 끌어낼 수 있다는 것을 발견했습니다. 이러한 현상은 (관계가 없던 자극이 일정 기간 먹이와 연결되면서) 발생합니다. 일반적인 상황에서 타액 분비와 같은 자연스러운 반응은 음식과 같은 무조건적 자극에 대한 무조건적 반응이다. 하지만 자연적 반응이 조건적 자극과 충분히 연결된다면 조건화된 반응이 될 수 있습니다.

  고전적 조건화 실험에 기반을 둔 Pavlov의 개념에는 여러 측면이 있습니다.

  강화는 (반응이 일어날 확률이 실험자로부터 제시되는 자극 때문에 변경될 때) 발생합니다. 정적 강화는 자극의 제시가 선호되는 반응의 확률을 높일 때 발생합니다. 반면에 부적 강화는 자극의 제거가 원치 않는 행동의 확률을 감소시킬 때 발생합니다. 

  실험적 소거는 강화가 중단된 상태에서 무조건적 자극 없이, 조건화 된 자극만이 유일하게 제시될 때 발생합니다. 침 흘리는 개의 사례에서 실험적 소거는 불빛을 보고 침을 흘리는 조건화 된 반응이 더 발생하지 않을 때까지 먹이라는 무조건적 자극을 제공하지 않음으로써 발생합니다. 이 상황에서 일상적으로 발생하는 현상이 ‘자발적 회복(spontaneous recovery)’입니다. 즉, 특별한 자극 없이도 조건화된 자극이 갑자기 발생할 수 있습니다. 소거(extinction)는 망각과 다릅니다. 소거는 상대적으로 약해지지만, 다시 발생할 수 있습니다.

  일반화는 어떤 자극과 유사한 다른 자극에 같은 결과를 보이는 것을 말합니다. Pavlov의 연구에서 특정 소리에 침을 흘리는 반응을 보였다면 유사한 다른 소리를 듣고도 침을 흘릴 수 있습니다.

 

자발적 조건화(Operant conditioning)

  B. F. Skinner는 20세기의 가장 영향력 있는 심리학자 중 한 명입니다. 그는 자발적 조건화에 초점을 맞추며 자극-반응 및 강화와 관련된 이론들을 발전시켰습니다. 자발적 조건화는 행동을 식별, 예측, 통제하기 위해 변수를 조작하는 것입니다. 자발적 조건화의 목표는 특정 반응 이후에 강화물을 제공하여 해당 반응을 강화하는 것입니다.

  강화의 역할은 자발적 조건화에서 매우 중요합니다. Pavlov와 마찬가지로 Skinner도 정적강화와 부적강화를 구분합니다. 예를 들어 굶주린 사람에게 음식은 정적 강화가 됩니다. 자극의 제공이 원하는 행동이 일어날 빈도를 증가시키기 때문입니다. 반대로 소음은 혐오감을 유발하는 자극입니다. 소음, 지나친 추위나 더위와 같은 자극을 제거해주면 원하는 행동이 일어나는 빈도를 높일 수 있습니다. 처벌은 부적 강화가 아닌 것에 주의합시다.

  자발적 행동에서 강화가 항상 일정한 간격으로 이뤄지는 건 아닙니다. 카지노 게임에서 매번 보상을 얻을 수 있는 건 아닙니다. 그러나 오히려 카지노에서 보상이 간헐적으로 이뤄지기 때문에 반응이 더 강화된다. 사람들은 게임을 충분히 해야 돈이라는 보상을 얻을 수 있습니다. Skinner가 주장한 시간 간격의 원리는 이 상황을 설명해줍니다. 강화 간격과 결과적인 행동 사이에는 관련성이 있습니다. 그리고 간헐적 강화는 일반적으로 반응을 지속시켜줍니다.

  소거는 행동을 지속시켜주는 강화가 없을 때 발생합니다. 예를 들어 카지노에서 게임을 아무리 하더라도 돈이라는 보상이 주어지지 않는다면 사람들은 게임을 하지 않을 것입니다. Skinner는 목적인 어떤 반응을 완전히 제거하는 것이라면 처벌이 가장 효과가 작은 기법이라고 결론 내렸습니다. 특정 행동을 제거하기 위해서는 처벌보다는 오히려 강화물을 제거하는 방법이 바람직한 행동을 끌어내는 데 더 효과적입니다.

  Skinner 이론의 또 다른 중요한 영역은 조성(shaping)입니다. Skinner는 동물들이 레버를 힘있게 누르고 있도록 훈련했습니다. 처음에 그는 레버를 누르는 어떤 활동이든 동물들에게 보상을 주었습니다. 이후에는 레버를 충분히 힘있게 눌렀을 때만 보상을 주었습니다. 결국 미약한 힘으로 누르는 행동은 점차 소거되고 충분히 강하게 누르는 행동만이 강화되어 연구자가 원하는 행동을 만들 수 있었습니다.

 

행동주의 학습이론을 교수설계에 적용하기

  자발적 조건화, 강화, 시간 간격, 소멸, 조성과 같은 Skinner의 결론들은 여러 실제 상황들과 많은 교육적 맥락에 적용되었습니다. 여기서 우리는 교수설계에 적용된 몇 가지 행동주의적 학습 이론의 적용을 살펴볼 것입니다.

 

Teaching machines and programmed instruction

  1950년대 Skinner의 teaching machine 의 도입은 조성(shaping)의 행동주의 원리의 초기 적용입니다. Teaching machines는 학생들이 처방된 순서대로 계열화된 작은 구조들을 따라가며 해당 내용과 관련된 연습문제에 응답할 것을 요구합니다. 학생들이 정답을 맞히면 다음 단계로 넘어가고, 틀릴 경우에는 해당 내용을 반복합니다. 

  Teaching machines는 programmed instruction으로 발전합니다. Programmed instruction은 (1) 순서대로 작은 단위로 나누어진 내용, (2) 선택지 중 하나를 고르기보다는 학습자들이 직접 답을 기술하는 적극적인 참여, (3) 학습자의 행동을 만들고 유지하기 위한 즉각적인 반응(feedback), (4) 교수(instruction) 속도에 대한 학습자의 통제를 포함합니다.

  Lumsdaine(1964)은 programmed instruction에 대한 Skinner의 작업이 여러 심리학자로 하여금 교수(instruction)의 실질적인 문제에 관심을 끌게 유도했다고 지적했습니다. programmed instruction은 교수 문제 분석에 있어서 실증적인 접근을 취합니다. 이 원리는 오늘날 교수설계자들이 과제분석을 할 때도 적용됩니다.

 

Task analysis(과제 분석)

  학습자가 교수 목적을 달성하기 위해 수행해야 할 과제를 분석할 때 행동주의 학습이론이 적용됩니다. 과제분석은 절차적 분석(procedural analysis) 혹은 직무 분석(job analysis)이라고도 하며 이것의 산출물은 관찰 가능한 단계 및 각 단계에서 요구되는 기능을 정리한 문서입니다. 그러므로 과제 분석은 학습해야 하는 과제를 식별 및 세분화하고, 과제 수행에서 요구되는 행동 묘사를 포함합니다.

  설계자는 과제 분석을 통해 과제 수행에서 요구되는 단계를 분석합니다. 바람직한 과제를 확인했다면, 그 과제로 이어지는 각 단계가 결정되어야 합니다. 원하는 과제를 수행하는 데 필요한 모든 단계는 순서대로 문서화 되고 목록화됩니다. 교수설계에 시스템적 접근을 적용하면, 과제 분석의 산출물은 행동적 목표 개발을 위한 산출물로 사용됩니다.

 

행동 목표(behavioral objectives)

  행동 목표는 학습자들이 수업 후에 어떤 것을 할 수 있게 되는지를 측정 가능한 용어를 활용하여 기록하는 정밀한 진술입니다. 목표는 학습 성과에 대한 기술이며, 일반적으로 세 가지 구성요소를 포함합니다. 첫 번째는 ‘해석하다’, ‘협상하다’와 같은 관찰 가능한 행위 동사입니다. 두 번째는 학습자들이 해당 행동을 수행하게 되는 조건입니다. 일반적으로 조건은 행동을 수행하기 위해 주어지는 도구 혹은 정보를 포함합니다. 이러한 도구로는 업무 지원 매뉴얼, 또는 측정도구 등이 있습니다. 세 번째는 정확도, 시간제한과 같은 학습자들이 과제를 수행할 때 어느 정도로 잘해야 하는지에 대한 준거입니다. 대부분읜 교수설계자들은 학습 목표를 수립할 때 이 접근을 취하며 이는 학습과정 보다는 관찰 가능한 수행을 강조하는 행동주의자들의 주장이 반영된 부분입니다.

 

연습과 피드백(practice and feedback)

  연습을 통해 연결이 강화되고 연습을 하지 않으면 연결이 약화된다는 원리는 수업 설계에 있어 중요한 시사점을 제공합니다. 대부분의 체계적 교수설계 모형은 연습의 요소를 포함합니다. Dick과 동료들은 학습 목표와 직접 관련이 있는 연습 활동을 부여함으로써 학습을 촉진할 수 있다고 제안했습니다. 연구 결과 역시 연습 및 피드백이 학습에 강한 영향을 미친다는 걸 보여줍니다.

  피드백에 대한 초기연구는 근본적으로 피드백이 강화와 같다고 생각하는 행동주의 학습원리에 크게 영향을 받았습니다. 그러나 현대에 와서는 feedback의 여러 종류가 생겼습니다. 예) 정보적 feedback. 그러므로 feedback을 reinforcement와 동일시 하지 않습니다.

 

행동의 능숙도(behavioral fluency)

  어떤 교육자들에게 학습목적은 단순히 새로운 행동들을 습득하는 것 이상을 포함합니다. 오히려 그러한 행동들을 최소한으로 수행되어야 합니다. 이것이 바로 행동의 능숙도입니다. 행동의 능숙도는 만족할 만한 수행 수준으로서 갖추어야 하는 정확성과 속도의 조합입니다. 능숙도에 기반을 둔 교육은 자동화되거나 매우 자연스러운 수행 결과를 목표로 합니다. 행동의 능숙도에 관한 연구는 ‘정확한 수행을 적절한 빈도로 보이는 학습자들이 학습한 내용을 더 오래 기억하고, 방해 요소에 큰 영향을 받지 않으며, 학습을 다른 상황으로 더 잘 전이하는 경향이 있다’고 주장합니다. Retention, Endurance, Applications, and Performance Standards 약자 REAPS는 행동적 능숙도의 요소를 기술하는 데 사용됩니다. 학습 내용이 정확도와 속도를 함께 요구할 경우에 성공적인 수행의 준거로써 설계자들은 REAPS의 원리를 사용합니다. 이러한 교수설계의 원리는 연습의 중요성을 다시 한번 강조하고 있습니다.