교수-학습 이론 INSTRUCTIONAL TECHNOLOGY

생각해볼 문제

• 교수-학습의 기저이론에 해당하는 3가지 주요 이론에는 어떤 것이 있는가

• 행동주의

• 인지주의

• 구성주의

• 각 이론들이 주는 교수설계의 시사점은 무엇인가?

행동주의 학습이론

교수-학습 기저 이론의 개관

• 20세기 중반 행동주의 교육은 학생의 관찰 가능한 행동 변화와 주변 환경의 함수처럼 기술 될 수 있다.

• 1970년대 인지주의 교육현상에 대한 설명은 기억이나 동기와 같이 관찰 불가능한 개념에 의지한다.

• 1980년대 구성주의 피교육자는 능동적인 지식의 창조자. 피교육자는 세상을 관찰하고 조작하고 해석함으로써 지식을 습득한다.

행동주의 학습이론 원리

학습이란‘경험의 결과로 나타나는 행동의 비교적 영속적인 변화’

행동주의 이론의 근본원리:

자극(stimulus)과 반응(response)간의 연합이 근본원리

자극이란 학습자에게 제시되는 모든 환경

반응이란 자극에 의해 발생하는 학습자의 행동

고전적 조건형성 이론(Pavlov)

모든 학습과정은 자극(S)과 반응(R)간의 조건형성의 과정 학습이 일어나는 환경의 속성을 변화시킴으로써 학습의 양

과 가능성을 변화시킬 수 있음

조건형성실험

먹이를 주면 타액이 나온다

종소리만 들려줘도 타액이 나온다

중성 자극

조건 자극

무조건반응 무조건자극

조건 반응

Ivan Pavlov(1849~1936)

조건형성 전 무조건자극(UCS)

(고 기) 무조건반응(UCR)

(침)

조건형성 중

조건형성 후 조건자극(CS)

(종소리)

무조건자극(UCS) (고 기)

조건자극(CS) (종소리) 무조건반응(UCR)

(침)

조건반응(CR) (침)

중성자극(NS) (종소리)

고전적 조건형성 이론(Pavlov)

조건화 또는 조건형성이란?

중성자극(NS,종소리)을 특정한 반사적 반응(침분비)

을 일으키게 하는 무조건 자극(US 고기)과 같이 짝지

어 제시함으로써 그 중성자극이 특정한 반사적 반응

을 일으키도록 된 상태

Edward Thorndike

시행착오설

고양이 페달을 밟음

상자에서 탈출 먹이를 얻음

만족스러운 결과

결 합

- 우연히 페달을 밟고 먹이를 먹은 고양이는 실험의 횟수가 증가함에 따라 상자 탈출시간이 짧아짐 - 학습을 시행과 착오의 과정을 통해 특정한 자극과 반응이 결합됨으로써 발생하는 것으로 봄

행동주의 학습이론_학습원리

강화의 원리

조건자극과 무조건자극이 반복될 때 무조건 자극은 조건자극에 대해 강화의 기능을 가짐

간격의 원리

조건 자극과 무조건자극이 시간적으로 거의 동시에 혹은 조건자극이 앞서 주어져야 효과적

일반화 및 변별의 원리

• 일반화 : 조건자극과 유사한 자극에 조건반응이 일어남

• 변별 : 훈련 시 사용된 자극이나 한정된 범위의 자극에만 반응

"내가 그녀를 처음 만난 겨울 그녀는 늘 붉은색

털모자를 쓰고 다녔어요. 우리는 교정을 걸으며 사랑을

속삭였고, 데이트가 끝날 때면 그녀는 붉은색 모자를

살랑살랑 흔들며 다음에 만날 것을 약속했어요.

우리는 학교를 졸업하고 결혼하기로 했으나, 결국은

헤어져서 각각 다른 사람과 결혼을 했어요. 이미 헤어진

지 수 십년이 지났지만, 아직도 붉은색 털모자만 보면

가슴이 뛰고 그 사람이 생각나요.”

행동주의 학습이론_적용문제

적용문제

(붉은 털모자)

(정서반응) (그녀)

조건자극

무조건자극 조건반응

• Q: 아기가 병원을 처음 갔습니다. 간호사 언니가 반갑

게 맞아줍니다. 아기가 방긋 웃습니다. 그러나 간호사가 아픈 주사를 놔줍니다. 아기는 그 이후로 간호사 언니만 보면 무서워서 엉엉 웁니다.

• 고전적 조건형성원리에 맞게 위 상황을 설명해 보세요.

행동주의 학습이론_적용문제

적용문제

조건자극 (병원)

조건반응 (병원이 무서움)

무조건자극 (주사)

• 딱히 공부를 좋아하지 않았던 철이가 좋은 선

생님을 만난 후로 공부를 좋아하게 되었다.

행동주의 학습이론_적용문제

적용문제

조건자극 (공부)

조건반응 (수업을 좋아하게 됨)

무조건자극 (좋은 선생님)

고전적 조건형성

주로 정서 학습, 반사 반응 학습과 관련 광고의 원리와 밀접 (특정 기관 홍보대사)

조작적 조건형성 이론(Skinner)

어떤 행동 후에 강화물이 주어지면 그 행동을 더 빈번히 하게 되고, 처벌이 주어지면 그 행동을 더 이상 수행하지 않는다는 원리

스키너의 비둘기 실험

조작적 조건화의 과정

쥐가 우연히 페달을 밟아 먹이 가 나오게 됨

쥐는 페달을 밟으면 먹이가 나 오는 것을 학습하게 됨

배고플 때마다 페달을 밟음

http://www.gettyimages.com/detail/photo/rat-royalty-free-image/AA050315

조작적 반응 예) 학생이 손을

든다.

강화자극 예) “잘 했다.”

변별 자극 예) “질문 할 땐 손을 들어라.”

SD R SR

변별자극 : 조작적 반응이 유발될 수 있는 가능성을 증가시키

기 위해서 하나의 신호나 단서로 사용하는 자극 이것은 행동의 원인이 아니라 단지 행동을 하도록

안내하거나 지시 행동은 신호가 아닌 결과에 의해 조절하고, 신호는

적절한 반응에 도움

조작적 조건형성 이론(Skinner)

행동주의 학습이론_Skinner

Watson의 생각 계승 발전하여 행동주의원리 적용으로 새로운 발전된 인간군을 만들 수 있다고 생각

환경 변화로 인간을 변화시킬 수 있다고 믿음

크랜베리 분류기계, 새총발명

비둘기 훈련시켜 미사일 방향조작 프로젝트 수행

비둘기 사용하여 조작적 조건형성 시킴: 우연히 왼쪽으로 고개를 돌렸을 때 먹이를 줌으로써 행동 강화 (행동형성: Shaping) 비둘기가 한바퀴 돌게 됨.

교육에 “Teaching Machine” 발명하여 적용시킴

행동주의 학습이론_Skinner

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/7/7f/Skinner_teaching_machine_03.jpg

고전적 조건화와 조작적 조건화 비교

고전적 조건형성 조작적 조건형성

자극-반응 계열 자극이 반응의 앞에 온다.

반응이 효과나 보상의 앞에 온다.

자극의 역할 반응은 추출된다. 반응은 방출된다.

자극의 자명성 특수반응은 특수자극이 일으킨다.

특수반응을 일으키는 특수자극이 없다.

조건 형성 과정 한 자극이 다른 자극을 대치한다.

자극의 대치는 일어나지 않는다.

내 용 정서적·不隨意的 행동이 학습된다.

목적지향적, 의도적 행동이 학습된다.

강화의 유형과 벌

효 과 자극제시 자극제거

행동 유발 정적 강화 (사탕 주기) 부적 강화 (꾸중의 철회)

행동 약화 벌 (꾸중) 정적 강화물을 감하는 벌 (사탕 안 줌)

※ 행동수정 : 강화를 사용하여 행동을 통제하고자 하는 것이다.

행동수정의 단계

①원하는 행동을 설정한다. ②언제, 어떤 행동을 해야 할지, 안

해야 할 지에 대한 정확한 피드백을 제공한다.

③목표 행동이 아닌 것은 무시한다. ④원하는 행동이 일어났을 때 강화를

제공한다.

행동수정을 위한 방법

① 암시 ② 연쇄 ③조형

원하는 행동유발위한 단서제공

한 번에 학습하기 힘든 복잡한 행동을 형성하기 위해 단순한 행동을 순서적으로 연결하

는 기술(넥타이 매기를 단계별로 나

눠 가르침)

목표행동과 유사한 행동을 강화하여 점진적으로 행

동을 형성 (책상 근처 가는것 칭찬책상앞에 앉는 것 칭찬 책펴는 것 칭찬공부)

행동주의 학습이론

1.고전적 조건화 이론(p.111) ① 강화의 원리 ② 간격의 원리 ③ 일반화 및 변별의 원리

2.시행착오설 ① 효과의 원리 ② 연습의 원리 ③ 준비성의 원리

3.조작적 조건화 이론 ① 강화의 원리 ② 소거의 원리 ③ 조형의 원리 ④ 자발적 회복의 원리 ⑤ 변별의 원리 ⑥ 강화 계획

교수설계에의 시사점

행동목표 제시: 바람직한 학습을 유도하기 위해 초기에 학

습하기를 원하는 정확한 수행을 미리 제시 수업이 끝났을 때 학습자가 성취해야 하는

결과를 관찰 가능한 행동목표로 진술

외재적 동기의 강화: 정반응이면 칭찬, 미소, 상 등 긍정적 결

과를 주고 오반응이면 무시 부정적 통제보다 긍정적 강화 사용이 효과

적이며, 늘 일관된 강화를 간헐적으로 주도록 함

교수설계에의 시사점

수업 계열: 수업 내용은 쉬운 것에서부터 어려운 것으

로 점진적으로 제시 복잡하고 어려운 문제를 단순한 것으로 세

분화하여 제시 (오반응 가능성 최소화, 바람직한 반응 유도)

수업 평가: 수업 목표에서 진술된 행동의 계속적 평가

와 피드백을 제공 행동은 관찰가능하기 때문에 정확한 평가

가 가능,학습자에게 능동적 반응기회 제공

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프로그램학습: 행동주의 원리 적용한 대표적 교수법

1.학습 기본단위인 프레임을 작은 단계로 나눠 학습자 능력

맞는 학습 지향, 성공확률 높여

2.학습자의 적극적, 능동적 반응 유도

3.프레임 배열을 통해 이해 촉진 (단순 복잡, 구체 추상,

부분전체로 배열)

4.올바른 반응 유도할 암시, 힌트 (오류극소화, 동기유발)

5.즉각적 피드백 통해 긍정적 강화, 오류수정기회 제공

6.

- 강의 아닌 문자기반 수업 - 작은 단위(unit)의 학습과제 - 개인속도진행 - 조교들이 학습도움 - 강의와 시연으로 동기부여

프로그램학습

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강의 아닌 문자기반 수업 작은 단위(unit)의 학습과제 개인속도진행 조교들이 학습도움 강의와 시연으로 동기부여

개별화한 것이 Personalized System of Instruction

(PSI)

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프로그램 학습용 텍스트

인지주의 학습이론

인지주의 학습이론은 행동주의 학습이론에 저항하여 생겨난 인간 학습이론

우리 눈으로 직접 관찰 가능하지는 않지만 우리 두뇌 속에서 벌어지는 외부 감각적 자극의 변형, 기호화 또는 부호화, 파지, 재생 또는 인출 이라는 일련의 정보처리 과정을 연구

외적 행동을 불러일으키는 내적 과정에서 학습의 의미를 구명

학습관 및 이론적 가정

형태주의 심리학

학습이 점진적인 연합에 의해 일어나는 것이 아니라, 어느 순간 문제상황 속의 사물들간의 관계의 구조(형태)를 파악하는‘통찰’에 의해 일어나는 것으로 파악

'전체는 부분의 합보다 크다'

인간의 지적 현상을 연구하여 의미 규명 학습자가 상황을 지각할 때 낱낱으로 보는 것이 아

니라 여러 부분들을 조직하고 연결하여 조직된 형태(gestalt)로 지각

Wertheimer 이론: 체제화가 모든 정신활동 기초. 인간의 자신이 지각하는 장이 체제화되어 있지 않으면 이를 하나의 형태로 체제화 하려는 보편적 생득적 경향성 가짐 지각의 법칙(law of perception), 유사성의 법칙,

근접성의 법칙, 폐쇄성의 법칙, 연속성의 법칙, 욕구의 작용, 의미부여의 법칙

Köler 의 통찰이론: 침팬지가 시행착오과정 없이 막대기를 도구로 이용하여 문제해결

형태주의 심리학(Gestalt Psycology)

Wertheimer 의 이론

폐쇄성의 법칙

연속성의 법칙

유사성의 법칙 근접성의 법칙

간결의 법칙

Wertheimer 의 이론

Wertheimer 의 이론

폐쇄성의 법칙

연속성의 법칙

유사성의 법칙 근접성의 법칙

학습이론 및 학습원리

간결의 법칙

Wertheimer 의 이론

폐쇄성의 법칙

연속성의 법칙

유사성의 법칙 근접성의 법칙

간결의 법칙

Wertheimer 의 이론

Wertheimer 의 이론

폐쇄성의 법칙

연속성의 법칙

유사성의 법칙 근접성의 법칙

간결의 법칙

Wertheimer 의 이론

Wertheimer 의 이론

폐쇄성의 법칙

연속성의 법칙

유사성의 법칙

간결의 법칙

근접성의 법칙

여러 종류의 모양이 합쳐진 것으로 보기보다 다섯 개의 원으로 보는 경향

Wertheimer 의 이론

정보처리이론

1) 학습자 내부에서 학습이 발생하는 기제를 설명

2) 컴퓨터처리과정에 비유해 인간에게 새로운 정보의 투입, 저장, 인출되는 방식 연구

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정보처리이론

단기기억장치

기억활성화장치

장기기억장치

감각등록기

주의집중

자극

반응

근육

sensory register: 학습자가 눈이나 귀 등을 이용해 정보를 최초로 저장하는 곳. 4

초 이내 짧은 시간만 정확히 기억.

short-term memory: 감각기관을 통해 들어온 정보를 받아들이며 일차적 정보의 기억장치로 작용. 20-30초 정도 동안 7개 정보단위저장. 정보분할(정보 단위 크기 늘리는 것)과 시연(반복해 외우는 것)으로 능력 확장가능

작동기억, working memory: 새롭게 들어온 정보를 이미 저장되어 있는 정보와 비교하면서 기존의 지

식구조와 통합. 암산과 같은 정신작용 일어남

long-term memory: 정보를 영구히 저장. 정보는 의미 있는 형태로 기억되며(의미적 부호화),

재생 필요시 기억활성화장치 거침

정보처리이론 학습원리

정보처리 이론:인간의 일련의 기억과정을 컴퓨터가 ‘정보 투입→정보 처리 →결과 산출’ 하는 과정에 비유함.

인식 유지암송 집중 정교암송

환경적 자 극

감 각 등록기

단 기 기 억

장 기 기 억

반 응

물리적 투입

주 의 부호화

인출

망 각

시연

정보처리 이론 학습원리

단기기억 장소의 기억 활성화에 영향을 미치는 요소

① 유의미화

② 순서적 위치

③ 연습

④ 정보의 조직

⑤ 전이와 간섭

⑥ 기억술

정보처리 이론의 시사점

학습자에 의한 목표 설정: 학습 목표는 학습자 스스로가 설정 교사는 학습자가 현재의 지식수준보다 높은, 도달

가능한 목표를 설정할 수 있도록 도움

내재적 동기유발: 교사는 학습자의 내재적인 동기유발에 힘을 기울일

필요 내재적인 동기유발을 위하여 교사는 학습자의 현 수

준보다 높은 문제상황에 직면하게 함으로써 학습의욕을 촉진할 때, 학습자는 성취감을 맛보게 될 것이며 내재적 동기는 강화

교수방법:외적으로 관찰 가능한 학습의 결과를 강조한 행동주의에 비해 인지주의는 학습자의 내부에서 일어나는

인지 과정에 관심을 두어 사고의 과정과 탐구 기능의 교육을 강조

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

정보처리 이론의 시사점

교수설계에서의 시사점

수업계열: 교사는 우선 학습자들의 인지발달 수준을

알고, 그에 따라 적절한 학습내용을 조직하여 제시

교사는 ‘지식의 구조’를 이해하고, 이를 바탕으로 학습내용이 학습자에게 유의미하게 전달될 수 있도록 조직하여 제시

J. Bruner

개별적인 학문의 구조, 또는 개별적인 교과의 구조를 일반적으로 지칭

‘학문의 기저를 이루고 있는 일반적 아이디어’, ‘기본개념’, ‘일반적 원리’ 등과 동의어로 사용 (이홍우, 2006).

‘지식의 구조를 가르친다’ = ‘교과답게 가르친다’. 즉, 해당 분야의 학자와, 비록 ‘수준’에 있어서는 다르

다 하더라도, ‘종류’에 있어서 동일한 일을 하는 것

따라서 교과를 가르치는 방법상의 원리를 나타내는 용어로 ‘탐구학습’ 또는 ‘발견학습’을 강조

지식의 구조 (Structure of knowledge)

교수설계에서의 시사점

수업평가: 인지주의에서는 행동의 결과가 아닌 인지

과정에 관심 평가의 대상은 기억력이 아니라 탐구력 즉, 학습결과 보다는 학습과정을 중요하게

평가

PC의 구조 INSTRUCTIONAL TECHNOLOGY

정보처리 기본단위

Bit (Binary Digit): 0 또는 1

컴퓨터는 데이터를 0 또는 1로만 기억

a = 01000101, b = 01000111

1byte = 8bits

1024bytes = 1Kilobytes

1024kilobytes = 1Megabytes

1024Megabytes = 1Gigabytes

1024Gigabytes = 1Terabytes

정보처리 기본단위

• Floppy Disk = 1.44 MB

– 2백자 원고자 8천장 기록

• CD-ROM = 700MB

• DVD-ROM = 4.5-8.5(17)GB

초기 PC

Random Access Memory: 얼마나 많은 정보(프로그램)을 일시적으로 컴퓨터가 읽어서 처리할 수 있는지 말해주는 기억용량. 2,4,8,16,32…512, 1024Mbyte로 표현

RAM

• USB(Universal Serial Bus): pc와 주변기기(마우스, 프린터, 저장장치) 연결

USB Port/선