인지주의 학습이론

교육학 2009/10/04 17:20 Posted by horec

I. 서론

 1. 연구의 필요성

 학습자의 학습을 이해하고 설명하는 데 인지이론적 접근과 행동주의적 접근은 수업 방법에 상당한 차이를 나타낸다. 그렇다면 어떠한 접근이 학습자의 학습에 보다 유용할 것인가?


 2. 연구의 목적

  학습을 이해하는 데 행동주의와 인지이론은 다소 상이한 입장을 보인다. 물론, 인지이론이 행동주의 이론으로 설명할 수 없었던 많은 부분들을 보충하는 것은 사실이다. 그러나 중요한 것은 어느 이론이 보다 효과적이냐에 대한 논쟁이 아니라 두 이론 모두 학습을 설명하는 데 유용한 시각을 제시한다는 것을 이해하는 일이며, 교사는 실제 현장에서 두 이론을 적절히 적용할 수 있도록 노력해야 한다.


 3. 연구의 문제

 그렇다면 인지주의 학습이란 무엇이며, 그것을 어떻게 적절히 교육에 적용할 수 있는가?

II. 본론

 1. 인지주의 학습이론의 정의

 학습이론이란 '학습'이 일어나는 현상을 설명하는 방식이다. 이러한 방식의 양대 진영은 연합주의 학습이론과 인지주의 학습이론으로 구분되어 탐구되어 오고 있으며, 이 두 학습이론은 인간 학습현상을 부분적으로 설명하는 이론으로 인정되고 있다. 인지주의 학습이론은, 학습이란 학습자가 기억 속에서 학습사태에서 일어나는 여러가지 사상에 관한 정보를 보존하고 조직하는 인지구조를 형성함으로써 일어난다고 주장한다. 인지주의 학습이론의 배경이 되는 기본 가정은, 인간의 감각을 통하여 받아들이는 외부자극 요소들이 함유하고 있는 뜻을 추출해 내는 인지 혹은 사고과정을 통하여 사고 내용이 형성되고, 이들 사고 내용이 행동을 유발하는 원인이 된다는 것이다. 인지주의 학습이론의 중심 주제는 개념 형성, 사고과정, 지식의 획득 등이며, 인간의 지각, 인식, 의미, 이해 그리고 이와 유사한 의식적 경험 등이 학습을 결정하는 중심개념이라고 간주한다. 인지주의 학습이론에 포함되는 것으로 게슈탈트이론, 기호학습이론, 정보처리이론 등이 있으며, 현대 학습심리학의 연구 주류를 이루고 있다.1)


 2. 인지이론의 역사적 배경

 인지학습이론에 대한 기원은 19세기 독인의 W. Wundt로부터 시작된다. Wundt와 그의 동료들은 피험자로 하여금 주의깊고 체계적으로 자신의 생각을 기술하고 기록하게 하는 방법을 사용하여 인간의 인지(congnition)를 조사하였다. 따라서 이들은 내성주의자(introspectionist)라고 불리웠으며, 이러한 연구로부터 인지심리학의 전통이 시작되었다.

 W. James, W. Wundt, J. Galton 등 초기 인지 심리학자들은 학슴을 학습자 스스로에 의해 완성되는 것으로 이해하고 있었으며, 학습자는 학습이 일어나는 동안 신체적, 정신적으로 활발히 기능하고 있다고 가정하였다(Borich&Tombari, 1995). 이는 학습자를 수동적으로 보는 행동주의자들의 가정과는 상이한 접근이었다.

 그러나 초기의 인지이론은 학습을 설명하는 데 그다지 큰 영향을 미치지 못하였다. 왜냐하면 기본적으로 인지이론을 증명할 수 있는 정밀한 연구도구가 부족했기 때문이었다. 인지에 대한 그들의 연구는 학습이 일어난 순간에 무엇을 생각하고, 느끼고, 의식했는지를 피험자 스스로가 주관적으로 기술하는 자기보고(self-reports)에 의존하였다. 그러나 이러한 연구방법은 모든 측정방법에 기본적으로 내재되어 있어야 하는 신뢰도와 타당도가 부족하다는 행동주의자들의 거센 비판을 받았으며(Watson, 1926: Thorndike, 1913; Skinner, 1953), 이로 인해 인지심리학은 1950년대까지 실질적으로 큰 영향을 미치지 못하였다.

 그러나 제2차 세계대전을 거치면서 인지심리학은 제조명 되었다. 세계대전 중 심리학자들은 숙련된 레이다 조작수가 모니터에 나타난 물체를 놓치는 이유 또는 어째서 베테랑 비행사가 특별한 이유없이 비행 중에 서로 충돌하는가와 같은 전쟁과 관련된 문제들에 관심을 두기 시작했다. 이러한 문제들은 그때까지 주류를 이루었던 행동주의 심리학으로는 설명되지 않았기 때문이었다. 또한 심리학 이외의 분야에서도 행동주의를 비판하는 움직임이 나타났는데 언어학자인 N.Chonsky의 인간 언어에 대한 행동주의적 관점에 대한 비판은 심리학 이외의 분야에서도 행동주의 심리학이 심각한 도전을 받고 있음을 보여주는 대표적인 예라 할 수 있다. 그러나 행동주의 심리학에 대한 의문은 행동주의 자체적인 문제로부터 보다 강력하게 대두 되었다. 다음과 같은 ‘언어학습과 기억에 관한 연구’는 행동주의에 내재된 문제를 잘 보여준다. 연습이나 강화와 같은 변인들이 학습에 주는 영향을 연구하기 위해 연구자들은 피험자들에게 무의미한 음절인 sug-mel의 경우, 피험자들은 'sugary melon'으로 변형시켰고, 결국 ‘달콤한 메론’이라는 생각은 그것을 암기하는데 단서로 작용하게 된 것이다(Eggen&Kauchak, 1992).2)


 3. 형태주의 심리학

 학습자는 현상을 단편적으로 지각하는 것이 아니라 조직된 형태로 지각하려는 경향을 갖고 있다고 본다. 3)

  1) Köhler의 통찰이론

  통찰 학습은 넑게는 형태심리학의 학습이론을 말하고, 좁게는 Köhler의 침팬지 실험을 통한 학습이론을 말한다.

  (1) 의미 : 통찰은 ‘관계(relationship)에 관한 기본적 감각 혹은 느낌’, ‘전체적 관계를 파악하는 지능적인 행동’을 말한다. 즉 상황을 구성하는 요소간의 관계를 파악하는 것을 말한다.

  (2) 특징 : 어떤 사물에 관해 통찰한다는 것은 그 의미를 안다는 말이며, 그것을 인식하기 위한 나름의 인지도를  갖게 된다는 뜻이다. 통찰이 발달한다는 것은 개인의 생활공간에 관한 인지구조가 변한다는 뜻이다. 인지구조는 객관적인 것이 아니라 개인적⋅물리적․사회적 세계에 관한 주관적⋅심리적 지각으로 구성되어 있다. 유기체는 가능한 해결을 생각하며, 여러 가지 가설을 거치며, 그리고 바로 전략이 발견되었을 때 통찰이 일어나 문제를 해결한다. 통찰학습은 문제해결은 문제장면을 전체적으로 파악(요소간의 관계 파악)하여 목적과 수단의 관계가 한꺼번에 해결된다(a-ha현상).

  통찰은 a-ha 현상이라고 부르며, Archimedes가 목욕탕에서 부력의 원리를 발견하고 ‘Eureka'를 부르짖던 그 순간의 정신작용이 통찰의 의미와 유사하다.

  (3) Köhler의 실험 Köhler는 바나나를 높은 곳에 매달고 나무막대와 상자들을 놓아 둔 후에, 침팬지의 행동을 관찰하였다. 침팬치는 우리 안에서 웅크리고 앉아 바나나와 나무상자, 막대기 등을 한참동안 우두커니 바라보고 있었다. 원숭이는 갑자기 상자를 쌓아 올리고 막대기를 들고 올라가 바나나를 탁 쳐서 떨어트렸다.

실험의 결과분석

  실험에서 침팬지는 상자, 막대기와 바나나간의 관련성을 전체적으로 인식하고 상자와 막대기를 목적달성을 위한 도구로 사용하였다.

  침팬지는 문제사태를 전체적으로 이해하고 분석하여 인지함으로써, 자신의 목표달성을 위한 행동과 결부시켜 재구성 또는 재구조화하는 과정을 거쳤다.

  침팬지의 행동과정에서는 목적과 수단, 전체와 부분의 관계 등의 인지장의 재구조화가 진행되었다.

  2) Lewin의 장이론

  (1) 의미 : Lewin은 인간의 행동을 개인과 환경의 함수관계로 설명한다. 그는 행동이란 개인이 경험하는 심리적 사실에 영향을 받으며 심리적 사실은 개인의 전체적 상황으로서의 생활공간(life space)을 이룬다고 보았다.

 개체의 행동은 그의 내적 긴장체제와 외부의 환경의 함수 관계에 의해서 이루어진다.

  (2) 특징 : 장이론에서의 학습이란 개인이 지각하는 외부의 장과 개인의 내적⋅개인적 영역의 심리적 장의 관계에서 이루어지는 인지구조의 성립 또는 변화라고 할 수 있다. 지각과 실재는 상대적 관계가 있음을 주장하여 인간은 자아의 관심을 추구하며 항상 전체로서 관련된 상황을 강조한다. 현시성의 원리를 중시하며, 학습이란 통찰 또는 인지구조의 변화이다. 레빈은 행동을 개체와 그 개체기 처해 있는 환경과의 상호작용의 결과로 나타나는 역동적이며 전체적인 통합체로 보기 때문에 심리적인 위치나 힘과 같은 개념으로 이해하였다.

  場(field) : 생활공간이란 의미로서, 유기체의 행동을 결정하는 모든 요인의 복합적 상황을 의미한다.

  학습은 인지구조의 변화, 즉 생활 간의 확장을 의미한다. 한 개인이 문제 상황에 직면하여 처음에는 미분화 상태의 인지구조를 가지나 차츰 분화되고 새로운 인지구조가 형성되고 다시 재체제화 되어 감으로써 거의 완전한 생활공간을 형성하게 된다.

  3) Tolman의 인지이론

  그는 인지론적 학습이론을 전개하지만, 마지막 분석에서는 다른 행동주의자들과 마찬가지로 관찰 가능한 자극과 외현적인 반응을 다루고 있기 때문에, ‘목적적(purposeful) 행동주의’ 또는 ‘인지적 행동주의’이라 명명된다. Tolman의 이론은 신행동주의에 속하면서도 학습이론에 있어서는 인지적 측면을 강조하였으므로 인지이론으로 분류된다.

  (1) Tolman의 기호학습설

   의미 : 문제사태의 인지를 학습에 있어서 가장 필요한 조건이라고 생각하고 학습의 목표를 의미체라 일컫고 그것을 달성하는 수단이 되는 대상을 기호(sign)라 부르고 이 양자간의 수단·목적 관계를 기호-형태라고 하였다.

 학습이 이루어지는 것은 목적(goal)에 도달하는 길(route)을 아는 것이다.

  ② 특징 :  기호-형태는 개인에게 의미가 있는 목적적 대상(Gestalt)과 이것에 이르는 수단이 될 수 있는 대상 사이의 의미 있는 수단-목표 관계를 통해서 성립하는 종합적 인지구조를 뜻하며, 학습은 문제 해결이나 목표 도달에 이르는 기호를 학습하는데 있고, 기호-형태에 대한 기대의 성립과 의미를 인지․예측하는 데 있으며, 인지지도를 신경조직 속에 형성하는 것이다.

기호-형태-기대

  또한 직접 조건화 과정(즉, 미로를 통과하면 먹이를 주는 과정)이 없이도 학습이 가능하다. 즉, 쥐는 비록 보상(먹이 주는 것)이 없더라도 나름대로 미로 통과에 대한 인지도를 형성했기 때문에 일어나는 학습  현상이다. 이와 같이 반응에 보상을 주지 않는 무보상 기간에도 잠재적으로 진행되는 학습을 잠재학습이라 하고, 이는 곧 미로에 대한 인지도가 형성된다는 것이다.

  행동을 분자적(미시적) 단위로 보지 않고 전체적 단위의 과정으로 본다. 행동은 목표지향적이다. 전체적 행동은 목표에 이르는 수단으로서 환경의 뒷받침을 한다.

  학습이란 ‘기대의 형성’이라고 본다. 기대는 자기가 하는 행동을 선택하여 융퉁성 있게 반응할 수 있게 해준다.

  쥐의 미로실험에서 쥐는 해결의 길을 ‘인지도'(cognitive mao)라는 기호형태로 잠재적 학습을 하고 있다가 문제 상황에 처하면 이를 이용하여 먹이를 찾아간다.

  a. 쥐를 미로 속에 넣어두면 쥐의 탐색 행동은 먹이가 발견될 때까지 계속된다.

  b. 따라서 쥐의 행동은 목표 지향적이고 다분히 목적적인 것처럼 보인다.

  c. 쥐는 무엇이 거기에 있는 지를 학습한다. 왼쪽으로 돌면 어떤 것을 발견할 것이고(발견할 것을 ‘기대’하며),  오른쪽으로 돌면 다른 것을 발견할 것이란 것을 학습한다.

  d. 학습되어지는 것은 地形같은 것이며, 톨만은 이것을 認知圖라 부른다.4)


 4. 정보처리이론

  인간에게는 보고 듣고 느끼는 감각기관이 있는데, 이들 감각기관을 통해 들어온 정보를 체계적으로 정리하여 두뇌라는 저장고에 보관하고 필요한 경우마다 이를 재생시켜 원하는 곳에 활용한다고 본 것이다. 이러한 과정은 감각등록기>단기기억>장기기억의 단계를 거치게 된다.

  1) 배경 : 인지주의 학습이론은 1950년대에 이르러 인간의 인지작용(학습)을 컴퓨터의 기능에 유추하여 재조명하려는 입장으로 발전하게 되었는데, 이러한 맥락에서 나타난 것이 정보처리이론이다. 통상적으로 인지론자들은 인간의 학습을 내적 조직과 관련시키면서 학습해야 할 과제와 그것에 관련되어 있는 인지적 구조에 관심을 갖는다고 말할 수 있다.

*따라서 구조를 파악한다고 하는 것은 그 관련성을 의미있게 이해하는 것이다라고 말할 수 있는 것이어서 그것들이 어떤 관련성이 있는지를 학습하는 것이다.

  2) 정보저장소

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

메타인지(통제처리)

 

 

 

 

물리적투입

 

 

 

 

 

 

 

 

자극

감각기억

주의

지각

 

작동기억

시연

부호화

인출

장기기억

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

망각

 

망각

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

<인간의 정보처리 과정>


특징

감각기억

단기기억

장기기억

정보의 투입

외부자극

주의

시연

정보의 유지

불가능

계속적 주의, 시연

반복, 조직화

정보의 형태

실재의

복사

음운적

(시각과 의미에 의하기도함)

대개 의미에 의해

(청각과 시각적이기도 함)

용 량

작음

한계가 알려지지 않음

정보 상실

사라짐

대치(사라짐이 가능함)

상실이 거의 없음

(간섭에 의한 접근의 실패)

흔적 지속

2, 3초

30초까지

몇 분에서 수년간

인 출

정보 판독

거의 자동적

(의식 속의 항목들 일시적/

음운적 단서)

인출단서(탐색 처리가 가능함)

<기억의 구조>


  (1) 감각등록기

  감각등록기(sensory register)란 학습자가 환경으로부터 눈이나 귀와 같은 감각수용기관을 통해 정보를 최초로 저장하는 곳이다. 감각등록기는 자극을 아주 정확하게 저장하지만, 매우 짧은 시간 동안 저장한다는 특징을 가지고 있다. 시각인 경우 약 1초 정도, 그리고 청각인 경우엔 약 4초 정도 정보를 저장한다고 알려져 있다. 감각등록기는 그 수용량에 제한이 없지만, 투입되는 정보가 즉시 처리되지 않을 경우 그 정보는 곧 유실된다.

  (2) 작동기억과 단기기억

  작동기억(working memory)은 보통 단기기억(shortterm memory)이라고도 하는데, 이 곳이 일시적인 저장소이기 때문이다. 즉, 성인의 경우 보통 5-9개의 정보가 약 20초 동안 저장도리 수 있는 곳이며, 이렇듯 단기간 저장이 가능하다는 이유로 단기기억이라고 하며, 작동기억은 간단한 암산과 같은 정신작용이 일어나게 되기 때문에 붙여진 이름이다. 결국, 이 곳은 서로 관련있는 두 가지 기능이 일어나는 곳이며, 따라서 작동기억과 단기기억은 서로 혼용되어 불리우고 있지만 이 저장소의 유용하고 기능적인 속성을 강조하기 위하여 이러한 두 가지 기능을 모두 포함하는 의미로 작동기억으로 불리우게 된다.

  작동기억의 가장 큰 특징은 정보의 양과 지속시간에 제한이 있다는 점이다. 따라서 작동기억에 있어 청킹(chungking)의 역할은 매우 중요한 의미를 갖는다. 청킹이란 분리되어 있는 항목들을 보다 큰 묶음으로, 보다 의미있는 단위로 조합하는 것을 의미한다. 예를 들어, 'r,u,n'이라는 단어로 조합되면 한 개의 단위로 자리하게 된다. 이와 같은 청킹의 적극적인 활용은 제한된 작동기억의 수용량을 증가시키는 좋은 방안이 되는 것이다.

  (3) 장기기억

  장기기억(long-term memory)은 무한한 정보를 영구적으로 저장할 수 있는 곳이다(Ashcraft, 1989). 일반적으로, 장기기억은 일상기억과 의미기억이라는 두 부분으로 구성되어 있다고 가정된다(Tulving, 1985; Yantis&Meyer, 1988).

  일상기억(episodic memory)은 주로 개인의 경험을 보유하는 저장소이다. 일상기억에서의 정보는 주로 이미지로 부호화되며, 정보가 발생한 때와 장소를 기초로 조직된다. 이러한 일상기억은 기억되는 경험이 매우 의미있는 경우가 아닐 때에는 종종 인출에 실패하는 경향이 있는데, 이는 보다 최근에 발생한 정보로 인해 인출이 방해를 받기 때문이다. 의미기억(semantic memory)에는 문제해결 전략과 사고기술 그리고 사실, 개념, 일반화, 규칙 등이 저장된다. 따라서 학교에서 학습하는 대부분의 내용들은 장기기억 중 의미기억에 저장되는 것이다(Paivio, 1971). 이때, 의미기억에 저장되는 정보들은 서로 연관을 맺으면서 채계적인 네트워크(network)를 구성하게 되는데, 이는 교육과 관련하여 매우 중요한 함의를 갖는다.

  네트워크라는 말은 장기기억 속에 존재하는 정보들이 따로 따로 분리되어 존재하는 것이 아니라, 서로 관계성을 맺고 상호 연결되어 있다는 것을 강조하기 위한 표현이다. 이는 학습자가 단지 설명된 아이디어들을 수동적으로 받아들여서 저장하는 것이 아니라, 그들을 의미있는 구조로 만들어 간다는 것을 나타낸다. 장기기억에 존재하는 정보들이 네트워크를 이룬다는 사실은, 학습자가 정보를 수동적으로 받아들이는 것이 아니라 정보를 이해하고 능동적으로 조직한다는 정보처리이론의 기본 가정을 잘 보여주고 있다.5)

  3) 인지처리과정 : 인지처리과정이란 어떠한 정보를 하나의 저장소에서 다른 저장소로 옮기는 내부적이고 지적인 활동을 으미하며 주의집중, 지각, 시연, 부호화, 인출과 망각 등의 처리과정이 포함되어 있다.

  (1) 주의집중 : 주의집중이란 자극에 반응하는 것을 의미한다. 주의집중의 독특한 특성은 그것이 선택적이라는 것이다. 감각등록기에 들어온 수 많은 자극들은 주의집중을 하지 않으면 곧 유실된다. 따라서 학습은 주의집중을 함으로써 시작되는 것이다. 학생들 주위에 많은 자극들이 존재하고 또한 감각등록기의 용량이 무한하다고는 하지만, 관심을 두지 않으면 학습은 결코 일어나지 않는다는 사실은 교사와 학습자 모두에게 중요한 암시를 주고 있다.

  (2) 지각 : 지각(perception)이란 경험에 의미와 해석을 부요하는 과정이다. 감각등록기에 들어온 자극에 일단 주의집중을 하면 그러한 자극에 대해 지각을 하게 된다. 일단 지각이 일어난 자극은 그것이 ‘객관적 실재’ 로서의 자극이 아니라 개인마다 다르게 받아들이는 ‘주관적 실재’ 로서의 자극이 된다. 같은 사물을 보고도 다르게 해석하는 경우를 우리는 자주 볼 수 있다. 결국, 지각이란 과거 경험의 정도에 좌우된다. 일반적으로 자극들을 잘못 지각한 경우 그리고 그러한 지각이 장기기억으로 전달된 경유 그것을 제거하는 것은 상당히 어렵다.

  (3) 시연 : 시연(rehearsal)은 작동기억 안에서 이루어지는 처리과정으로서, 정보를 소리내어 읽든지 속으로 되풀이하든지 간에 그것의 형태와 관계없이 계속해서 반복하는 것을 의미한다. 작동기억 안으로 들어온 정보는 시역을 통해 파지(retention)가 되기도 하고 장기기억으로 전이가 이루어지기도 한다.

  시연을 통한 파지는 전화의 다이얼을 돌릴 때를 연상하면 쉽게 이해할 수 있다. 전화를 거는 경우 전화번호를 반복함으로써 머리에 담아두고 있지만, 일단 다이얼을 돌리고 나면 더 잇아 번호를 기억하는 데 관심이 없어진다. 우리는 작동기억 안에서 의도한 목적을 달성할 때 까지만 시연을 하는 것이다.

  시연을 통한 장기기억으로의 전이는 내용을 충분히 반복해서 시연하는 경유에 일어난다. 이는 아동이 가장 처음 사용하게 되는 장기기억으로의 전이 방법이다(Berk, 1989).

  (4) 부호화 : 부호화(encoding)란 장기기억 속에 존재하고 있는 기존의 정보에 새로운 정보를 연결하거나 연합하는 것으로, 작동기억에서 장기기억으로 정보를 이동시키는 과정을 의미한다. 부호화는 정보처리 모델에서 가장 중요한 인지처리과정이라고 할 수 있는데, 이는 부호화가 일어나지 않는다면 우리가 받아들이는 대부분의 정보가 단지 일시적으로 저장되기 때문이다.

  새로운 정보가 장기기억 속으로 부호화되는 데 있어 가장 중요한 것은 유의미한 부호화가 이루어져야 한다는 것이다. 유의미화란 기계적인 암기와 대별되는 것으로, 장기기억 속에 하나의 생각과 다른 생각들이 연결되어 새로운 체제로 구축되는 것을 의미한다. 정보가 유의미하지 않게 단순히 암기로 부호화되는 경우에는 새로운 정보가 기존의 정보와 연결되지 못하고 각각 떨어져 있게 된다. 그러나 새로운 정보가 기존의 정보와 연결된다면, 그 정보는 더욱 유의미해지고 장기 기억 속에 담겨지는 일이 매우 수월해질 수 있다.

  (5) 인출 : 인출(retrieval)이란 장기기억에서 정보를 찾는 탐색과정이며, 부호화와 밀접하게 관련되어 있다. 이는 효과적으로 부호화되지 않으면 효과적으로 인출될 수 없음을 의미한다. 따라서 교사는 학생들의 효과적인 정보저장 및 정리에 교수의 초점을 두어야 한다. 인출의 성공과 실패는 이용가능성(availability)과 접근성(accessibility)으로 설명된다. 즉, 저장된 정보는 장기기억의 어딘가에는 분명 존재하고 있지만 그 정보를 인출할 수 있느냐 하는 것은 정보에 어느정도 접근할 수 있는가에 달려있다. 설단현상(tip-of-the-tongue phenomenon)이라고 이름 붙여진(Brown&McNeill, 1966) 현상은 장기기억에 존재하는 특정한 정보에 대해 정확하게 접근할 수 없기 때문에 발생하게 된다. 실제 학교 현장에서 학생들에게 자주 일어나는 이러한 현상은 정확한 인출을 위해서 정교한 부호화가 필요하다는 것을 잘 보여준다.6)


 5. 신경망 이론

  1) 신경망 이론의 의의

  신경망 이론(neural network theory)이란 인간의 기억이 신경망으로 구성되어 있고, 기억 내용들이 노드(node) 사이의 연결강도로 저장된다는 이론이다. 신경망 이론에서는 단기기억과 장기기억이 기억 마디들의 활성화정도에 따라 구분된다고 설명한다.

  2) 등장배경

  (1) 정보처리 이론의 한계

  ① 정보처리 이론은 인간의 지능을 구성하는 중요한 요소인 상식의 추론과 패턴인식 기능을 설명하는 데 한계를 드러내고 있다.

  ② 정보처리이론은 인간이 정보를 기호에 의해 처리하는 것으로 전제하고 있지만, 인간은 기호처리(symbolic processing) 이외에 다른 형태로도 정보를 처리하고 있기 때문이다.

  (2) 신경망의 구성요소

신경망은 기본적으로 정보처리 요소와 연접경로(interconnect)로 구성된다. 정보처리 요소는 정보 전송로인 지향성 링크(link)에 의하여 서로 병렬로 연결되어 있다. 정보처리 요소는 뇌의 뉴론(neuron)을 모형화한 것이고 연접경로는 뇌의 시냅스(synapse)를 모형화한 것이다.

  (2) 정보전달과정

  ① 하나의 뉴론은 다른 많은 뉴론으로부터 여러 개의 입력 신호를 받지만 단 하나의 출력신호만을 낸다.

  ② 그러나 이러한 출력신호는 여러 개로 복사되어 분기되며, 분기된 출력신호들은 제각기 다른 뉴론의 입력신호로 분산된다.

  ③ 뉴론 사이의 정보를 전달하는 경로는 뇌 세포의 시냅스를 모형화한 연접경로이다. 연접경로는 두 개의 뉴론을 쌍으로 연결하고 있으며 각각 연결강도가 다르다.

  (3) 기본전제

  ① 분산 저장(distributed storage)

  정보처리이론이 장기기억에 정보가 저장된다고 가정하는 반면, 신경망이론에서는 인간의 뇌에 저장된 다량의 정보는 각각 서로 다른 위치에 분산되어 저장된다고 가정한다.

  ② 정보를 저장하는 요소와 정보를 처리하는 요소의 미분리

  신경망이론은 정보처리이론의 설명과는 달리 정보를 저장하는 요소와 정보를 처리하는 요소를 별도로 분리하지 않는다.

  ③ 디지털(digital) 형태와 아날로그(analog) 형태가 혼합

  뇌의 내부신호는 디지털(digital) 형태와 아날로그(analog) 형태가 혼합된 것으로 가정한다. 왜냐하면, 뇌는 복잡한 정보를 항상 정확하게 처리하는 것은 아니기 때문이다.

  (4) 신경망의 기능

 신경망이론에서의 신경망은 연상기능, 최근접 자료의 인출 기능, 비상안전 기능 등의 다양한 기능을 수행한다.

  ① 연상기능

  연상기능이란 그림의 일부를 보고 그림의 전체를 연상하는 것과 같이 훼손된 정보로부터 입력 당시의 정보 전체를 인출해 낼 수 있는 기능이다.

  ② 최근접 자료의 인출 기능

  최근접 자료의 인출 기능은 요청받은 정보에 정확히 일치하는 정보를 갖고 있지 않을 때 그것에 가장 근접한 정보를 인출해낼 수 있는 기능이다.

  ③ 비상안전 기능

  신경망의 비상안전 기능이란 몇 개의 뉴론이 손상된 경우에도 기억의 회상이 가능하다는 것을 의미한다. 이는 정보가 뉴론과 시냅스에 분산되어 저장되어 있기 때문이다.

  (5) 정보처리 모델과 신경망 모델의 차이점

  ① 정보처리 과정

  선형적인 정보처리 이론은 각각의 기억 단계가 분리되어 있으며, 정보를 처리하는 과정도 선형적인 구조를 갖는다. 즉, 정보처리이론에서는 인간이 정보를 처리하는 방식을 대부분 순차처리로 설명한다. 반면에 신경망은 본질적으로 병렬처리로 설명한다.

  ② 의사결정

  선형적인 정보처리 이론은 논리 연산에 의해 가부가 확실한 의사결정을 하지만, 신경방은 불완전한 자료에 근거하여 상황에 따라 최적의 의사결정을 한다.

  ③ 정보처리 절차

  처리 절차의 측면에서 정보처리 모델은 엄격하게 정해진 순서에 의해서 자료를 다루고 있기 때문에 행동을 언제나 통제 할 수 있으며 결과의 예측도 가능하다고 가정하지만, 신경망 이론에서는 자료를 처리하는 방법에 관하여 스스로 규칙이 만들어진다고 설명한다.

  ④ 정보의 저장

  정보의 저장에 있어 정보처리모델에서는 특정의 정보를 용이하게 검색할 수 있도록 정보가 저장된다고 설명하는 반면, 신경망은 정보의 일부를 검색하면 관련된 모든 정보가 자동적으로 함께 인출될 수 있도록 저장된다고 가정한다.

  ⑤ 학습의 관점

  정보처리이론에서는 입력된 정보의 부호화된 표상들이 장기기억 속에 저장되는 것을 학습으로 보고 있지만, 신경망이론에서는 정보처리 요소 사이의 연결강도의 변화를 학습으로 간주한다.7)


 6. 인지이론의 교육적 적용

  1) 정보처리이론의 수업의 적용

  (1) 학생들이 확실하게 수업에 주의를 기울이게 만든다.

  (2)학생들이 중요한 내용과 중요하지 않은 내용을 구분하고 가장 필수적인 정보에 중점을 두어 학습하도록 도와준다.

  (3)학생들이 새로운 정보와 이미 알고 있는 내용을 연결시킬수 있도록 도와준다.

  (4)정보를 반복해주고 복습시켜준다.

  (5)자료를 분명하게 조직적으로 제시한다.

  (6)암기에 매달리지 말고 의미를 이해하도록 강조한다.8)

  2)신경망이론의 교육적 적용

  (1) 행동주의 학습원리의 적합한 설명 제공

  정보처리 이론을 지지하는 인지 이론가와 달리 신경망이론에서는 인간의 학습과 하등 유기체에서 일어나는 학습의 원리가 유사하다고 생각한다.

  (2) 학습자의 주의 강조

  ① 신경망이론은 학습과 관련하여 학습자의 주의 (attention)를 강조한다.

  ② 일반적으로, 인간은 주의를 기울일 때 학습하게 되며, 강화물은 주의를 유발할 수 있는 것이어야 한다.

  3) 인지학습 이론의 교육적 시사점

  (1) 학습에 있어 내적 동기유발이 강조되어야 한다.

  (2) 발견학습이 가능하도록 지식이 구조화되어야 한다.

  (3) 지식의 구조는 학습자의 수준에 맞는 표현양식으로 제시되어야 한다.

  (4) 학습의 기대결과는 지식의 습득이 아니라 사고 과정의 변화이기 때문에 발견학습 과정이 강조되어야 한다.9)

  4)인지주의 학습이론의 기본/가정 원리와 수업설계와의 관련성

  인지주의자들에 의해 연구되고 활용된 많은 교수전략은 이유는 다르지만 행동주의자들에 의해서도 강조된다. 분명한 공통점은 피드백의 사용이다. 행동주의자는 바람직한 방향으로 행동을 수정하기 위해 피드백(강화)을 사용하지만, 인지주의자는 적절한 정신적 연결을 안내하고 지원하기 위해 피드백(지식 결과)를 사용한다. 습자분석과 과제분석도 인지주의자와 행동주의자 모두에게 중요한데, 여기서도 이유만 다르다. 인지주의자는 학습에 대한 소질을 결정하기 위해 학습자를 살펴본다(예를 들면, 학습자는 얼마나 그(녀)의 학습을 어떻게 활성화시키고, 유지하며, 나아가는가?)덧붙여서, 인지주의자들은 쉽게 동화될 수 있도록 수업을 설계하는 방법을 결정하기 위해 학습자를 검사한다(예를 들면, 무엇이 학습자에게 존재하는 정신구조인가?). 대조적으로, 행동주의자들은 학습이 시작되는 위치(즉, 어느 수준에서 현재 성공적인 수행이 이루어지는가?)와 어느 강화자가 가장 효과적인지(즉, 어떤 결과가 학습자에게 가장 바람직한가?)를 결정하기 위해 학습자를 살핀다.

  5) 수업의 구성

  행동주의 이론은 학생들이 제시된 자극에 적절히 반응하도록 교사가 환경조건을 배열해야 함을 암시한다. 인지주의 이론은 지식을 의미있게 만들고, 학습자들이 지식을 기억하기 쉽도록 새로운 정보를 조직하고 관련짓도록 도와주는 것을 강조한다. 수업은 효과적으로 학생에게 존재하는 정신적 구조 또는 스키마(schema)에 기초해야 한다. 학습자들이 새로운 정보를 어떤 의미있는 방법으로 기존의 지식과 연결할 수 있도록 정보를 조직해야 한다. 비유와 은유는 이러한 형태의 인지전략의 예들이다. 예를 들면, 교수 설계 교재는 수업설계자의 주된 책무와 기능을 개념화하고, 조직하고, 유지하는 것을 돕도록 하기 위해 잘 알고 있는 구조와 잘 알지 못하는 수업설계사이에 비유를 사용한다.  다른 인지전략은 틀잡기(framing), 개요잡기(outlining), 연상기호법(mnemonics), 개념 매핑(concept mapping), 선행조직자 등의 사용을 포함한다.  그런 인지주의에서 강조하는 것은 교사/설계자의 주된 과제가 (1) 학습결과에 영향을 줄 수 있는 학습상황에 개개인이 다양한 학습경험을 나타내는 것을 이해하고; (2) 학습자의 선수지식, 능력, 경험에 새로운 정보를 조직하고 구조화하는 가장 효과적인 방법을 결정하며; (3) 학습자의 인지구조 안에 새로운 정보가 효과적이고 효율적으로 동화되고 흡수되도록 피드백을 가진 문제를 배열하는 것이다.  인지접근법을 활용하는 다음의 학습상황을 고려해보자: 큰 회사의 교육부서를 담당하고 있는 관리자는 프로젝트 개발을 극대화하기 위해 비용-편익분석을 완수하도록 인턴을 가르쳐야 한다. 이 경우, 인턴은 업무 설정에서 비용-편익 분석에 대한 경험이 전무하다고 생각할 수 있다. 그러나, 인턴이 많이 경험했던 매우 비슷한 절차와 새로운 과제를 연관시킴으로써, 관리자는 유연하고 효율적으로 동화되도록 이 새로운 절차를 기억시킬 수 있다. 이 친숙한 절차는 개인적으로 매달 수표를 검사하도록 하고, 그(녀)가 사치품 구매에 관해 구매의사를 어떻게 하는지, 또는 주말을 보내는 활동들은 어떻게 결정을 하고 순위를 매기는지의 과정을 포함할 수 있다. 그러한 활동에 관한 절차는 비용-편익분석의 절차와 정확히 일치하지는 않는다. 그러나, 활동들 사이의 유사성이 친숙하지 않은 정보를 친숙한 상황 안으로 놓도록 해 준다. 더구나 요구사항 처리는 감소하고 단서를 기억하는 잠재적인 효과가 증가한다.

  6) 교수설계에의 시사점

  (1) 학습자에 의한 목표 설정

교사는 학습자가 현재의 지식수준보다 높은, 도달 가능한 목표를 설정할 수 있도록 도움을 줄 수 있어야 한다.

  (2) 내재적 동기유발

내재적인 동기유발을 위하여 교사는 학습자의 현 수준보다 높은 문제상황에 직면하게 함으로써 학습의욕을 촉진할 때, 학습자는 성취감을 맛보게 될 것이며 내재적 동기는 강화될 수 있을 것이다.

  (3) 교수방법

교사는 학습자 스스로가 새로운 정보를 처리할 수 있도록 인지처리 전략을 가르쳐 주거나 그것을 개발할 수 있는 교수 방법을 모색하여야 한다.

  (4) 수업계열

 교사는 우선 학습자들의 인지발달 수준을 알고, 그에 따라 적절한 학습내용을 조직하여 제시하는 것이 무엇보다 중요한 일이다.

  (5) 수업평가

학습결과 보다는 학습과정이 중요하게 평가되어야 한다.10)


III. 결론

 인지주의 학습이론은 학습이란 학습자가 기억 속에서 학습사태에서 일어나는 여러가지 사상에 관한 정보를 보존하고 조직하는 인지구조를 형성함으로써 일어난다고 주장한다.

 형태주의 심리학은 학습자는 현상을 단편적으로 지각하는 것이 아니라 조직된 형태로 지각하려는 경향을 갖고 있다고 본다. Köhler의 통찰이론, Lewin의 장이론, Tolman의 인지이론 등이 있다.

 정보처리이론은 인간에게는 보고 듣고 느끼는 감각기관이 있는데, 이들 감각기관을 통해 들어온 정보를 체계적으로 정리하여 두뇌라는 저장고에 보관하고 필요한 경우마다 이를 재생시켜 원하는 곳에 활용한다고 본 것이다.

 신경망 이론은 인간의 기억이 신경망으로 구성되어 있고, 기억 내용들이 노드(node) 사이의 연결강도로 저장된다는 이론이다. 신경망 이론에서는 단기기억과 장기기억이 기억 마디들의 활성화정도에 따라 구분된다고 설명한다.

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