학습이론 초기이론들 강훈식 (kanghs@cnue.ac.kr) 정신력과개인기
학습이론이란? 학습현상을정리하여세운학습에대한설명체계 바람직한학습의방법과과정암시 학생들의학습을모두설명해주는이론은없음 상호보완적으로보이는몇가지이론이있으며, 이들전체가학생들이과학을공부하는방법에대한가장최근의연구결과를과학교사에게제공
4 가지주요이론 학습이론 (Behavioral Learning Theory) 인지학습이론 (Cognitive Learning Theory) 구성주의이론 / 인지과학이론 (Constructive Theory/Cognitive Science Theory) 사회학습이론 (Social Learning Theory)
주요학습이론비교 학습이론학습의정의학습자의상태 인지학습이론사회학습이론 학생의겉으로드러나는행동의변화정보와정보를다루는과정을포함한내적정신구조의변화학생의행동, 성취, 태도, 동기의변화 학생의머리속은블랙박스이며, 환경과행동의상호작용강조지식을구성하고능동적으로의미탐색사회적환경의산물인동시에사회적환경에대한능동적참여자
1. 학습이론 관찰하고측정할수있는겉으로드러나는행동 (overt behavior) 을강조 행동은자극과반응의기계적연결로이루어진다고주장함 행동이란학습자의외적사건에의하여결정되므로외부환경요인중시 고전적조건반사설에서출발하여인지 (cognitive behaviorism) 인위계학습이론으로발전
Pavlov 의고전적조건반사설 Thorndike 의자극 - 반응연합설 Skinner 의조작적조건화 Gagne 의위계학습이론 Next
A. Pavlov 의고전적조건반사설
고전적조건화 (classical conditioning) 무조건자극 (UCS) 무조건반응 (UCR) 무조건자극과무조건반응의확인 무조건자극 (UCS) + 조건자극 (CS) 조건반응 (CR) 조건반응을이끌어내기위한조건자극 조건자극 (CS) 조건반응 (CR) 조건자극에의해조건조건반응이일어남
개침반응 (salivation response) 음식 (UCS) 침흘림 (UCR) 음식 (UCS) + 종소리 (CS) 침흘림 (CR) 종소리 (CS) 침흘림 (CR)
고전적조건화의과정 일반화 (generalization): 조건자극과유사한자극에조건반응이발생 - Pavlov의실험에서처음에는 2000 사이클의종소리로조건반응이일어났으나나중에는 1300~2700 사이클의종소리에도개가반응. 유사한자극에까지반응이확산되어짐 변별 (discrimination): 일반화와는반대되는개념으 로관련은되지만동일하지않은자극에대해서상 이한반응을보이는것
과학시간이었다. 선생님은갑자기질문하는시간을가졌다. " 유경희!" 하고선생님은경희를지적하였다. 평소조금수줍음을타기는하지만, 매우주의깊고좋은성적을얻고있는경희는순간적으로선생님이호명하는것에당황했고, 결국선생님의질문을잘듣지못했다. 당황한나머지대답을못하고머뭇거리는경희를보고몇몇학생들이킥킥웃기시작했다. 경희의심장은두근두근뛰기시작했고얼굴은빨갛게달아올랐다. 그후로경희는과학시간에선생님이학생들의이름을부르기만하면가슴이뛰는것을느꼈다. 또한수학시간에도불편함을느끼기시작했는데 1), 무조건수학선생님자극역시 : 선생님이아무때나수업학생들을시간에호명하여갑자기질문을경희호명하시기때문이었다. 그러나경희는영어시간과국어시간에는여전히편안함을느끼고 2) 무조건있었다반응. 왜냐하면 : 갑작스런, 영어선생님과호명에당황하며국어선생님은머뭇거림날짜의끝자리와일치하는번호의학생들에게만질문을하시기때문에누구에게질문 3) 조건 : 선생님이학생들의이름을부름을하는지를알수있었기때문이다. 4) 조건반응 : 가슴이뛰고당황함 고전적조건화의이론을적용할때, 다음사항에해당하는내용을위의 예에서생각해보자. 5) 일반화 : 수학시간에도학생들을호명하면당황함 1) 무조건자극 2) 무조건반응 3) 조건 6) 변별 : 국어와영어시간에는편안함 4) 조건반응 5) 일반화 6) 변별
고전적조건화의한계 놀람, 두려움, 즐거움등자동적으로유발되는반사적행동에제한, 조건반응이단순물에대한공포, 어떤음식을먹다가체한경험등의연상은일생동안물, 음식을회피하도록이끌수있음 과학교육의목표와관련이적음 Thorndike나 Skinner와같은심리학자들의연구에기초가됨
라마즈분만법 종소리대신강아지로선괴로운자극즉, 전기쇼크를음식과함께주는일을반복했더니나중에음식을주지않고전기쇼크만주어도괴로워하지않으며침을분비하였음 이러한 " 조건반사 " 를산모의 " 분만 " 에응용한것이라마즈분만법임 " 전기쇼크 " 대신산모의 " 진통 " 을신호로생각을하고 임신기간중계속적인훈련을통해진통과분만에대 비해미리체계적으로준비를하는것
B. Thorndike 의자극 - 반응연합설 학습은자극과반응의충동에대한 연결로이루어짐 ( 자극 - 반응연결 ) 학습은관념 ( 사고 ) 의매개없이 자극 - 반응연합으로이루어짐 학습은통찰보다는시행착오와보 상의점진적연합에의해일어남
도구적조건화 : 환경에대한조작이새로운조 건화된반응을이끌어냄 Problem box( 수수께끼상자 ) 시행착오 (trial and error) 에서나온성공적수 행마다보상반복 학습의측정치 문제해결에소요되는시간
두가지법칙 연습의법칙 (law of exercise) : 조건적반응을반복하면자극상황과반응의결합이견고해짐. 반복하지않으면결합이약화 ( 후에 ) 연습 + 피드백을고려 효과의법칙 (law of effect) : 보상은강화시키고처벌 ( 부적강화 ) 은약하게함 ( 후에 ) 처벌은효과가적거나전혀없음
조작적조건화 : 스키너
조작적조건화 : 스키너 반응행동 : 외부자극에대하여직접적으로발생하는무의식적인반사적반응으로수동적인행동 (ex) 침의분비, 맥박이빨라짐등 조작행동 : 외부자극이없이어떤행동의결과를일으키게조작하는적응행동, 비교적능동적 (ex) 말하기, 걷기, 춤추기등
반응조건화 : UCS UCR 에서 CS CR 자극수준의비자율적학습 (Pavlov 의고전적조건화와유사 ) 조작조건화 : S R S 비교적자율적인고차원적학습 (Thorndike 의도구적조건화와유사 ) 변별자극 (S) 조작화된반응 (R) 변별반응 (S')
Skinner Box 지렛대를누르면먹이가나옴 불이들어올때지렛대 먹이 D.S R C.S 다른불이들어올때날뛰면 먹이 D.S R C.S
조건형성의주요원리 1 강화 : 어떤특수한반응이일어날확률을증가시키는모든것 정적강화 : 행동이일어난다음에마음을흡족하고유쾌하게해주는강화로다음에같은행동이일어날확률을높이는자극 ( 예 ) 칭찬, 상장 부적강화 : 불쾌감을주는자극으로서그것을제거하거나감해졌을때바람직한행동이일어날확률을증가시키는자극 ( 예 ) 발표하는학생에게화장실청소면제
조건형성의주요원리 일차강화 : 특별한훈련없이도사람이나동물의행동 을강하게하는데효과가있는것 ( 예 ) 인간의욕구를만족시키는음식, 물등 이차강화 : 중성적자극이었던것을 1차적강화자극과짝지음으로써 1차적강화의속성을갖게한것으로, 의지적, 조작적요소를첨가한것 사회적강화 : 칭찬, 얼굴표정, 친근감 상징적강화 : 점수, 꽃무늬, 별등 활동강화 : 게임, 자습시간등
조건형성의주요원리 2 벌 : 원하는어떤것을빼앗아가거나또는원하지않는 어떤것을줌으로써바람직하지못한행동이재차일어 나지않도록하는것 가하는벌 ( 제 1종의벌 ): 부적강화물을가하여불쾌자극을제시하는것 ( 예 ) 비난, 나쁜성적, 공공연한창피, 방과후에남는것, 떠든학생들청소시키기등 감하는벌 ( 제 2 종의벌 ): 정적강화물을박탈하여유쾌 자극을제거하는것
이론이과학교육에주는시사점 학습과제를세분화하여학습목표를세부적으로설정해야함 학습자의출발점행동을확인해야함 학습자의학습동기를유발해야함 하위과제에서상위과제로, 즉위계적으로서열화된학습경험을설계해야함 외형적으로표현되는행동의반복행동 표현된행동다음에는강화해야함
토론하기 (10 분 ) 1. 과학수업에서적 용의예찾기 2. 이론을과학교육 에적용할때의문제점
과학수업에서이론적용의예 긍정적인행동의강화 - 아동이어떤프로젝트를잘완수했을때칭찬함 - 특별히산만한과학행동을한후에뒷정리등좋은일을하는아동들의노력을교사가알고있다고말해줌 노력에대한강화 - 학급토의동안에아동이질문들에답하려고노력하는것에대해감사표시를함 - 야외활동을통해행동이향상된아동들을칭찬함 - 조별과외활동들에서협동적으로활동하는아동들을칭찬함 행동이구축된후비정기적인간격으로그행동에대한강화제공 - 어려운단원을학습하는동안에특별방문자나야외활동으로놀라움을줌 - 장기적인과학프로젝트를수행하고있는아동들을개별적으로촬영, 슬라이드로제작하여그프로젝트를수행하는여러시점에서예고없이보여줌
이론을과학교육에적용할때의문제점 문제해결능력, 창의력발달태도향상등의다양한목적달성어려움 행동과지식의혼동 동일지식을이용하더라도상황에따라여러행동을보일수있음 고학년으로갈수록행동보다는지식이많아짐 교수에서자극과반응만고려 학습자의내적상태, 인지과정무시 학습자와환경또는학습자와교사의능동적상호작용무시 과학의지식과방법적측면을설명하기어려움
위계학습이론 : 가네 1. 에서인지적로 내적상태를고려한후, 행동중시 태도나인지적전략등도일부고려 학습과제와학습결과 ( 학습자가얻는능력 ) 를바탕으로수업설계 학습의조건 외적조건 (EC) 환경적사건들. 적절한학습여건과상황수업시간중칭찬 내적조건 (IC) 학습자내적상태및인지적과정학습자의준비도와관련. 이전에배운지식회상 학습의결과 언어정보, 지적기능, 태도, 운동기능, 인지전략
2. 학습관 지식 : 경험으로부터귀납적으로추론된일반화에의해 이루어짐 관찰 : 과학개념, 학습의기본기술, 포괄적원리를일반 화하는바탕. 탐구의시작 학습 : 감각적자극을변별하고, 자료를조직하여귀납적으로추론 ( 일반화 ) 하고, 추론된결과를검증하는단계를거치면서일어남 심리학, 경험주의의인식론, 귀납적방법에기초제공
학습의누적적속성 학습은오랜기간동안지속되는성향또는능력의변화 발달은점차복잡한기능, 학습능력의누적 학습의위계질서 학습요소는독립적으로존재하는것이아니라, 다 른학습요소와상하로연결, 위계를이룸
학습위계의예
3. 초기의학습위계 1977 년이후하나로합쳐짐 고차원적유형 = 규칙학습 기본적유형
(1) 신호학습 (signal learning) 위계상가장단순한형태 학습은타고난반사기능을통해무조건자극이무조건반응을유발함으로써일어난다 ( 고전적조건화 ) (2) 자극-반응연결학습 자극과반응의단순한결합 이때의반응은의지적이고능동적이라는점에서도구적조건화와조작적조건화와상통 변별자극에의한반응을배움 조작적 ( 도구적 ) 학습이라고도함
(3) 연쇄학습 (chaining) 이미배운 2개이상의 S-R 연결 ( 의도적, 능동적 ) 비교적단순한신체적반응의연쇄적연합에의해일어나는학습 (4) 언어적연결학습 (verbal association) 언어로주어지는자극에의해언어적반응이일어남으로써언어와언어가연합반응 어떤사물을보고그이름을부르는경우 지적활동의초보적단계이며, 고차원적학습의도구
(5) 변별학습 (discrimination learning) 그룹에서여러대상을구별하는능력의학습 연합과연합을구분하고다르게반응할때일어나는학습 일련의자극을구분하고각자극에따라다르게반응할때일어나는학습 (6) 개념학습 일련의자극간의공통성, 유사성을인식하고어느자극에나동일한반응을나타낼때일어남 학생들은이러한반응을통해서사물이나사건을범주화하거나부류화함으로써개념이라는학습의결과를얻음
(7) 규칙학습 (Rule learning) 둘이상의개념을연쇄적으로연결하거나현상들사이의관계를아는것 법칙과원리에관한학습 (8) 고차원규칙학습 (higher-order rule learning) 원리를조합해서새로운문제를해결할수있는것 발견학습, 문제해결등을의미함 문제해결은공식암기로하는기계적학습이아니고, 새로운문제의해결책발견함을의미