[정보 컴퓨터 교육론] 학습이론 - 인지주의, 행동주의, 구성주의

 

 

시작하며

학습이론에는 행동주의, 인지주의, 구성주의 학습이론이 있고 그에 대해 아래에서 다루겠습니다

 

 

 

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행동주의 학습이론

- 행동주의에서의 학습의 정의

경험의 결과로 나타나서 관찰할 수 있는 행동의 변화. 즉, 학습자의 외부 행동 변화가 학습이라고 정의한다. 

 

- 행동주의 학습이론의 근본원리

자극과 반응.

이때 자극은 학습환경에서부터 학습자에게 제시되는 모든 것이고, 반응은 그 자극으로 인한 행동을 의미한다. 

 

- 행동주의 학습이론의 기본 가정

1. 인간의 행동은 자연 법칙에 지배를 받기 때문에 과학적입장에서 탐구되어야 하며, 관찰하고 측정할 수 있는 겉으로 드러나는 행동만이 연구대상이 되어야 한다. 

2. 환경이 인간 행동에 일반적으로 작용하며 학습도 환경이 개체에 작용한 결과로서 이루어진다. 

3. 환경을 조절함으로써 인간 행동을 조절할 수 있다. 

 

- 행동주의 학습이론의 종류 

파블로프Pavlov의 고전적 조건 반사설 

특정 반응을 이끌어내지 못하던 자극(중성자극)이 그 반응을 무조건적으로 이끌어내는 자극(무조건자극)과 반복적으로 연합되면서 그 반응을 유발하게끔 하는 과정을 말한다. (Wikipedia) 

https://www.holistichounds.uk/post/the-science-behind-dog-training

 

 

손다이크Thorndike의 시행착오설

모든 학습은 자극과 반응의 시행착오적 반복을 통하여 이루어진다는 이론 (trial and error theory)
'시행착오이론'에 따르면 시행착오가 반복되는 것이 '연습'이며 초기 학습은 연습만으로 이루어진다고 주장했으나, 후에는 연습 이외에 굶은 동물에게 먹이를 주는 것과 같은 '보상'(reward)이 수반되어야만 학습이 이루어진다고 수정하게 된다. (교육정책뉴스) 

손다이크의 퍼즐박스 https://terriermandotcom.blogspot.com/2012/05/thorndikes-cat-box.html

 

스키너Skinner의 조작적 조건화

어떤 반응에 대해 선택적으로 보상함으로써 그 반응이 일어날 확률을 증가시키거나 감소시키는 방법을 말한다. 여기서 선택적 보상이란 강화와 벌을 의미한다. (Wikipedia) 

 

https://education-is-power.net/operant -conditioning/

가네Gagne의 위계학습이론

한 단계의 학습이 다음 단계 학습에 필수적 선행 요건이 된다는 학습 위계에 기초를 두고 있다.

 

https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Gagne%27s_Hierarchy_of_Learning.png

 

 

- 행동주의 학습이론이 교수 설계에 미친 영향

1) 학습목표의 행동용어 

학습을 시작하기 전에 원하는 정확한 행동변화를 미리 제시한다. 

학습결과는 학습자의 최종 행동 변화를 통해 판단 가능하기 때문에, 학습목표는 성취해야하는 결과 형태로 관찰 가능한 행동용어로 적어야 한다. 

 

2) 외재적 동기의 강화 

행동의 변화를 일으키는 외적 강화가 강조된다. 정답반응이 나타나면 미소, 칭찬과 같은 긍정적 반응이 필요하다. 긍정적 강화를 사용하는 것이 부정적, 혐오적 통제보다 매우 효과적이며 학습초기에는 즉각적, 긍정적 강화를 지속해서 제공해야한다. 

 

3) 수업내용의 계열화  

쉬운 것 -> 어려운 것으로 점진적 제시.

복잡하고 어려운 문제 -> 세분화, 단순화하여 제시해야한다. 

 

4) 학습평가와 피드백 

학습내용은 중간중간 평가되어야 하며, 평가 결과에 따라 즉시 피드백이 이뤄져야 한다.

 

인지주의 학습이론 

- 인지주의에서의 학습의 정의

학습자의 표현되는 행동이 아닌 학습자 내부에 일어나는 인지과정에 관심을 가진다. 

즉, 어떻게 정보를 수용, 해석, 생각하여 문제를 해결하는 지에 중점을 둔다.

 

인지(Cognition)란?
지각, 기억, 사고, 판단과 같이 머릿속에서 일어나는 일련의 지적인 과정.

 

- 학습에 대한 인지주의적 접근 

형태주의 심리학, 정보처리 이론

 

1) 형태주의 심리학 또는 게슈탈트 심리학

인간의 정신 현상을 개개의 감각적 부분이나 요소의 집합이 아니라 하나의 그 자체로서 전체성으로 구성된 구조나 갖고있는 특질에 중점을 두고 이를 파악한다. 이 전체성을 가진 정리된 구조를 독일어로 게슈탈트라고 부른다. (Wikipedia)

 

즉 형태주의 심리학에서 학습은 사물과 배경에 의해 전체적인 인식의 장을 고려하여 한 번 단일하게 발생하는 것. 

 

 

2) 정보처리이론

인간의 인지를 정보처리 관점에서 본다. 

 

아래는 정보처리이론의 인지과정으로 정보의 저장소로 감각등록기, 단기기억, 장기기억이 있다. 

http://ctl.kcu.ac/fsboard/fsboard.asp?id=student_03&mode=view&idx=64&page=1

 

- 감각등록기 Sensory Register

외부 환경으로부터 정보를 입력받는 감각 수용기관(눈, 귀 등)을 통해 정보를 최초로 저장하는 곳. 감각등록기에서는 약 4초 이내의 짧은 시간만 저장되고 더 이상 정보가 처리되지 않으면 정보가 사라진다. 컴퓨터에 비유하자면 키보드 안에 있는 버퍼. 

 

- 단기기억 Short-Term Memory 또는 작동 기억 Working Memory 

감각등록기에 저장된 정보에 의미를 부여하거나 다시 머릿속으로 되뇌이면 단기기억으로 옮겨간다. 성인의 경우 보통 20초 정도 저장됨. 

 

조지 밀러 George Miller에 의하면 단기 기억은 약 7개 정도의 정보 단위로 저장된다고 함. 컴퓨터에 비유하자면 휘발성 메모리(RAM)

 

- 장기기억 Long-Term Memory 

장기기억으로 저장되는 과정을 의미적 부호화 Semantic Encoding 이라고 한다. 컴퓨터에 비유하면 비휘발성 기억장치인 하드디스크. 

 

 

* 단기기억에서 장기기억으로 보내기 위한 정보의 활성화 전략

 

1) 유의미화 Meaningfullness

추상적이고 친근하지 않은 개념을 실생활에 접하는 구체적 현상이나 비유 설명으로 효과적. 즉, 정보에 의미가 있을 수록 기억이 쉬워진다. 

 

2) 순서적 위치 Serial Position 

정보에 제시 순서. 정보가 논리적, 시간적, 공간적 위치를 통해 제시되어야 기억하기 쉬워진다. 

 

3) 연습 Practice 

집중 연습보다 인터벌(일정시간 간격)을 두고 연습하는 것이 반복학습에서 더 효과적이다. 

 

4) 정보의 조직 Organization

단기기억은 7개의 정보단위로 기억됨. 여러 개의 정보를 하나의 단위로 조직하는 것. (즉, 청크 Chunk의 단위를 키우는 것) 

 

5) 기억술 Memonic Devices

기억하기 쉬운 이미지, 단어, 어구를 연결지어 기억하는 방법. 

태정태세 문단세, 와 같이 조선시대 왕들 첫 글자를 따서 외우는 방법도 이에 포함. 

 

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* 메타인지 전략

유의미 학습이론에서 정보를 장기기억에 부호화, 저장하고 회상하기 위해서 여러가지 전략이 있다. 단순히 기억이 아닌 사고 과정에 대한 지식.  

 

1) 발췌 Abstracting

핵심문장, 단어, 구절을 요약

 

2) 정교화 Elaborating

자신의 언어로 재정의. 학습에 해당하는 예시, 비유 떠올리기 

 

3) 도식화 Schematizing

학습내용을 그림, 기호로 만들기 

 

4) 조직화 Organinzing 

정보를 기준에 따라 분류, 구분 

 

5) 인지적 감지 Monitoring 

자기 질문, 검사를 통해 스스로 자신의 학습상황을 확인, 추적하는 과정 

 

- 인지주의 학습이론이 교수 설계에 미친 영향

 

1. 사고의 과정과 탐구기능의 학습 강조 

단순히 정보를 제공하는 것이 아니라 학습자가 탐구, 발견학습, 문제중심으로 학습하는 방법을 선호 

 

2. 정보처리 전략의 활용 

학습자가 새로운 정보를 처리할 수 있도록 다양한 전략이 필요하다.

 

3. 내재적 학습동기의 강화 

학습자가 내용 자체에 갖는 흥미, 필요, 자발적 의지가 중요하다. 

 

4. 학습 과정 위주의 평가 

인지의 과정(=학습과정), 그 과정에서 생기는 산출물이 평가의 중요한 기준이다.

 

구성주의 학습이론 

- 구성주의?

앞서 언급한 행동주의, 인지주의는 학습이 이루어지는 과정에 관해 연구하지만, 구성주의는 지식이 무엇이고 지식이 어떻게 구성되는질르 중심으로 하는 학문. 

 

- 구성주의에서의 학습의 정의

지식이 학습자 외부에 별도로 존재하는 것이 아니라 학습자에 의해 실제적 의미가 부여된다. 

학습은 학습자가 능동적으로 지식의 의미를 구성하는 과정. 

 

구성주의는 학습자의 지식형성과정에 미치는 요소들에 대한 강조점에 따라서 두 가지로 나뉜다. 

1. 인지적 구성주의: 지식을 구성하는 주요 요인이 개인의 인지적 작용이다. 개인이 지식을 구성해가는 과정과 인지적작용에 관심. 
2. 사회적 구성주의: 지식을 구성하는 주요 요인이 개인이 속한 사회, 문화, 상황이다. 개인에 의해 형성된 의미가 어떻게 사회,문화적 지식을 형성하는지에 대해 관심. 

 

-  1) 인지적 구성주의 

장 피아제 Jean Piaget의 인지발달 이론에 근거를 두고 있다. 

 

피아제의 인지발달과정

 

 

인간의 인지발달이 평형(Equilibrium)을 유지하려는 기본 본능이 있고, 동화(Assimilation)와 조절(Accomodation) 과정을 거쳐 능동적으로 발달한다고 한다. 

https://www.structural-learning.com/post/assimilation-vs-accommodation

 

즉, 학습은 인지적 갈등, 혼란, 모순을 겪을 때 동화, 조절을 통해 인지구조를 변화시키는 과정이다. 

 

또한 효과적인 교수학습과정은 적절한 인지발달 단계에 맞는 자극이 주어질 때 발생된다. 

 

피아제의 인지발달단계 https://www.verywellmind.com/piagets-stages-of-cognitive-development-2795457

 

 

 

-  2) 사회적 구성주의 

레프 비고츠키 Lev Vygotsky 의 심리발달 이론에 기반을 두고 있다. 

 

사회적 구성주의는 학습에 영향을 미치는 사회적 요소들에 관심을 두고 있다. 

인간의 인지적 발달과 기능은 사회적 상호작용이 내면화되면서 이루어지는 것이라고 사회적 구성주의에서는 정의한다. 

 

피아제는 아동이 스스로 자신의 세계를 구조화, 이해하는 존재라고 했다면, 비고츠키는 아동의 인지적 발달이 사회적 상호작용의 결과라고 주장한다. 즉, 인간의 정신은 사회적인 학습의 결과이며 학습은 사회적으로 맥락화된 지식을 자신의 시각으로 내면화하는 과정이다. 

 

사회적 상호작용의 중요성을 근접발달영역 ZPD : Zone of Proximal Development 를 통해 설명하고 있다. 근접발달 영역은 아동이 스스로 문제를 해결할 수 없지만 성인, 동료와 함께 학습할 경우 성공할 수 있는 영역을 의미한다. 

 

 

근접발달이론 https://www.letsgolearn.com/reading-assessment/what-is-the-zone-of-proximal-development/

 

아동이 성장하는 데 필요한 도움을 비계 Scaffolding 이라고 한다. 

 

 

 

 

-  3) Papert 의 구성주의 

시모어 페퍼트 Seymour Papert 는 컴퓨팅 사고력 Computational Thinking이라는 용어를 처음 제시한 학자. 

 

페퍼트의 구성주의는 피아제의 구성주의가 바탕. 페퍼트는 구체적 사물 Object 을 바탕으로 학습자의 지식 구성활동 (= 반영적 추상화 활동)을 지원, 촉진한다. 

 

스크래치 스프라이트. 실제로 페퍼트의 제자 M.Resnick은 페퍼트의 구성주의 철학을 근간으로 하여 스크래치라는 교육용 프로그래밍 언어를 개발하였다.

 

여기서 구체적 사물은 실제 물리적 도구뿐 아니라 스크래치의 스프라이트, 로고 LOGO 인터프리터 시뮬레이터에서 나오는 거북이 등 가시화된 가상의 도구도 포함이 되어 있다. 

 

페퍼트의 구성주의에서는 내면의 감정과 아이디어를 투영, 즉 구체적 사물로 표현하는 것이 학습의 골자이다. 

 

아이디어 -> 구체적 사물 -> 실체화하여 공유 -> 이를 통해 다른 사람과 의사소통 

분수로 만드는 집을 통해 분수를 설명 https://www.teacherspayteachers.com

 

페퍼트의 구성주의에서 자기주도적 학습은 학습자가 가장 관심있는 것을 탐색하는 데 도움이 되는 도구, 매개체를 스스로 개발하는 반복적인 과정에서 일어난다. (Edith Ackermann, 2011)

 

Learning by Doing 또는 Learning by Making 으로 구성주의를 설명할 수 있다. 

페퍼트 구성주의의 8가지 빅 아이디어는 아래와 같다. 

 

1. 경험을 통해 학습하기 

2. 테크놀로지 활용하기 

3. 힘든 목표를 달성하기 위해 즐기는 것

4. 학습방법을 배우는 것

5. 무엇인가 해내기 위해 시간을 적절히 활용하는 것 

6. 실패를 통한 배움

7. 학생들에 하는 대로 우리 자신에게 하기

8. 디지털 세상이 열리고 있다는 것 (즉 디지털 테크놀로지가 읽기, 쓰기만큼 중요해진다는 것) 

 

페퍼트 구성주의의 8가지 빅 아이디어 https://makers.global2.vic.edu.au/

 

- 구성주의 학습이론이 교수 설계에 미친 영향

 

1. 학습자 중심의 학습환경 

학습은 학습자들이 능동적으로 과정에 참여해야 의미가 있다.

행동주의, 인지주의는 교사의 활동이 강조되었지만 구성주의에서는 학습자의 활동이 주된 관심의 대상. 

 

2. 실제적 과제와 맥락

지식이 실제 사용되는 실제적 과제와 맥락을 강조한다. 

 

3. 문제 해결 중심의 학습

지식이 적용될 문제를 중심으로 학습을 제공한다. 

 

4. 보조자나 촉진자로 변하는 교사의 역할 

교사는 학습자가 의미 구성, 문제 해결 과정을 도와주는 역할이 되어야 한다. 

 

5. 협동학습의 강조 

비고츠키의 사회적 구성주의에서 사회적 상호작용이 학습에 중요한 요소가 된다. 공동체 안에서의 상호작용은 반성적 사고 Reflective Thinking을 유발, 학습을 촉진시킨다. 

 

6. 학습과정에서의 평가 

평가는 학습과정 중에서 이루어져야 한다. 

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마치며 

 

오늘도 읽어주셔서 감사합니다.

 

궁금한 점이 있다면 댓글로, 도움이 되셨다면 공감 부탁드립니다.

혹시 수정하거나 피드백하실  내용 있다면 언제든 댓글로 부탁드립니다.

 

감사합니다.

 

 

 

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참고 문헌 

위키페디아 , 정보교과교육론: 디지털 인재 양성을 위한 정보 교육 / 최현종, 정용주 / 한빛 아카데미