16. 행동주의 학습이론(1)
1. Pavlov(파블로프)의 행동주의 학습이론
1) Pavlov의 실험
◆ 고전적 조건형성 또는 고전적 조건반사설은 소련의 생리학자인 파블로프(Ivan P. Pavlov,
1849～1936)에 의하여 주장된 이론이다. 처음에는 그냥 조건반사이론으로 알려졌으나, 후에
스키너(B. F. Skinner, 1904～1990)의 작동 조건형성설(operant conditioning)이 나오면서 이와
구별하기 위하여 고전적 조건형성이론이라고 명명하게 되었다.
◆ 동물은 생득적(生得的)으로 어떤 자극에 대해서 자동적으로 반응하는 경향을 가지고 있다.
예컨대, 갑자기 강한 빛을 눈앞에 비추면 동공을 수축하는 동공반사, 무릎을 망치로 살짝 때리면
다리가 튕겨 오르는 무릎반사, 맛있는 음식을 보면 침이 저절로 나오는 타액반사 등은 유기체의
생리상 본래부터 가지고 있는 경향으로서 이를 반사(反射)라고 부르며, 학습하지 않고서도 하게
되는 것이 특징이다.
- Pavlov(1927)는 러시아의 성 페테부르크(St. Petelsburg) 군의학교 생리학 교수이자 노벨
생물학상 수상자(1904)로서 원래 개의 소화기능에 관심을 가지고 소화액 분비에 관한 실험을
시작하였다. 그런데, 개에게 음식을 주는 시간을 알리기 위하여 종을 쳤는데, 개가 종소리만
듣고도 침을 흘리는 현상을 발견하고, 연구의 방향을 바꾸어 이에 관한 조직적 연구를 하게
되었다.
◆ Ivan Pavlov, Pavlov가 고안하여 사용한 고전적 조건형성 실험장치
- Pavlov는 이 실험에서 침을 흘리게 하는 고기를 무조건자극(UnConditioned Stimulus : UCS)이라
부르고, 개가 고기를 보고 침을 흘리는 행동을 무조건반응(UnConditioned Response : UCR)이라고
불렀다. 무조건반응이란 무조건자극 때문에 유발된 반응을 말한다.
- 개에게 음식을 줄 때마다 종을 울리면 일정기간이 지난 후, 개는 종소리만 듣고 음식을 보지
않고서도 침을 흘리게 되었는데 이런 현상을 조건화(conditioning)이라 하고, 종소리만 듣고도
침을 흘리는 행동을 조건반응(Conditioned Response : CR)이라고 불렀다. 이와 같은 일련의
조건형성과정을 고전적 조건형성이라고 부른다.
◆ Pavlov가 고안하여 사용한 고전적 조건형성 실험장치
◆ 무조건 반응 : 무조건자극 때문에 유발된 반응
- 고전적 조건형성
① 조건화 현상 : 개에게 음식을 줄 때마다 종을 울리면 일정기간이 지난 후 개는 종소리만 듣고
음식을 보지도 않고서도 침을 흘리게 되었음
② 조건반응 : 종소리만 듣고도 침을 흘리는 행동
2) 고전적 조건형성의 주요원리
(1) 조건반사의 형성
① 조건반응이 형성되려면, 무조건자극(UCS)과 조건자극(CS)이 짝지워지는 횟수와 두 자극 간의
시간간격이 매우 중요하다.
- 조건자극과 무조건자극은 짝짓는 횟수가 증가하면 할수록 일정한 수준까지는 조건반응의
강도가 급속도로 증가한다.
- 그 횟수가 더욱 많아짐에 따라 증가하는 속도가 점차 줄어들고 어느 수준에 이르면 증가를
멈추게 된다.
② 조건반응의 형성에서 또 하나 중요한 것은 조건자극(CS)과 무조건자극(UCS)을 짝지워 제시할
때, 두 자극 간의 시간간격이다.
- 조건화가 가장 잘 형성되는 이상적 시간간격은 조건화되는 반응이 무엇인가에 따라 상이하다.
(2) 자극의 일반화
- 어떤 특정의 조건자극에 대한 조건반응은 이 조건자극과 유사한 다른 자극에 의해서도
유발되는데, 이와 같은 현상을 자극의 일반화라고 한다.
- 이것은 조건화가 완전히 형성되기까지는 무조건자극(고기)에 결부된 조건자극(종소리)과 유사한
자극에 대하여 모두 조건반사가 일어나는 현상이다.
- 일반적으로, 두 번째 제시되는 자극이 원래의 조건자극과 비슷하면 할수록 일반화가 잘
일어나고, 다르면 다를수록 일반화의 양은 적어진다. 자극일반화는 자극의 유사성에 대한
반응이다.
(3) 변별
- 조건화가 진행되는 과정에서는 조건자극과 유사한 모든 자극에 대하여 반응하지만, 점차
변별력이 생겨서 자극을 변별하며 반응하게 된다.
- 즉, 조건화가 완전하게 이루어지면 최초부터 주어졌던 조건자극에 대하여서만 조건반응이
나타나고 유사한 자극에는 조건반응이 일어나지 않는다. 이러한 현상을 자극변별(stimulus
discriminaion)이라고 한다.
예) 최초에 주어졌던 조건자극인 종소리에는 조건반응이 일어났지만 휘파람 소리나 사이렌 소리
같은 자극에는 조건반응이 일어나지 않는 것을 말한다.
(4) 소거
- 일단 조건반응(CR)이 형성된 후에라도 무조건자극(UCS)은 주지 않고 조건자극(UCS)만을
계속해서 제시하면, 조건반응은 점차 약해지고 마침내는 반응 자체가 일어나지 않게 된다. 이와
같이 반응 자체가 일어나지 않게 되는 현상을 소멸 또는 소거(extinction)라고 한다.
- 소거는 일시적 억압현상으로 보여진다.
(5) 자발적 회복과 재조건 형성
- 소거현상에 의하여 조건반응이 일어나지 않게 된 후, 조건자극도 무조건자극도 전혀 제시하지
않다가, 무조건자극을 다시 제시하면 소거되었던 것으로 보이던 조건반응이 다시 회복되는 경향이
있다. 이것을 자발적 회복(spontaneous recovery)이라고 한다.
- 자발적 회복이 생긴 이후 계속해서 조건자극과 무조건자극을 짝지어 제시하면, 조건반응은 곧
원래의 강도를 되찾게 된다. 이러한 현상을 재조건 형성(reconditioning)이라고 한다.
- 재조건 형성은 처음 조건형성될 때보다 시간이 단축되어 빨리 이루어지는데, 이것은 소거가
이루어진 후에도 원래 조건형성되었던 것이 어느 정도 남아 있었기 때문이다.
(6) 이차적 조건형성
- 어떤 조건자극이 일단 조건반응을 유발하는 힘을 획득하고 난 다음에는, 그 조건자극은 다른
제2의 자극과 짝 지워졌을 때, 제2의 자극에 대한 무조건자극이 되어 새로운 조건반응을
일으키는 자극력(刺戟力)이 될 수 있다.
- 다시 말하면, 조건화가 형성된 이후에 조건자극을 무조건자극으로 하고, 조건반응을
무조건반응으로 하여 또 다른 조건반응을 형성할 수 있다. 이것을 이차적 조건형성(secondary
conditioning)이라고 한다.
- 이런 방식으로 제3, 제4의 조건자극을 만들어 낼 때, 이러한 절차로 이루어진 형성을 고차적
조건형성(higher－order conditioning)이라고 부른다.
2. Skinner(스키너)의 행동주의 학습이론
1) Skinner의 생애
◆ 스키너(Burrhus Frederic Skinner)는 1904년 3월 2일 펜실베니아의 스키하나에서 태어나
화목하고 안정된 가정에서 성장했다 그의 아버지는 변호사였으며, 그의 어머니는 쾌활하고
아름다웠으며, ‘선(善)’에 대한 확고한 기준을 가지고 있는 사람이었다.
- 그는 대학을 졸업한 후 작가가 되려고 했으나 실패하고 하버드 대학 심리학과 대학원에서
동물행동을 전공해서 1931년 박사학위를 받고 여러 대학에서 교수와 연구자로 탁월한 업적을
남겼다.
2) Skinner의 조작적 조건화 실험
◆ Skinner는 스스로 Skinner box라고 명명한 조그마한 실험상자를 만들어 실험하였다.
- Skinner상자는 여러 번 개조하였는 바, 보통으로는 철망마루, 빛(전구), 지렛대 및 먹이통을
갖추고 있다. 동물이 지렛대를 누르면 배식기계가 작동하여 먹이가 먹이통에 나오도록 되어 있고,
실험자에 의하여 조작이 가능한 전구가 지렛대에 부착되어 있다.
◆ Skinner는 우선 실험동물인 흰쥐(때로는 비둘기)를 박탈 스케줄(deprivation schedule)에 따라
훈련한다. 박탈 스케줄이란, 흰쥐에게 먹이를 강화인으로 사용하기 위하여, 실험 전 며칠 간
23시간 동안 먹이를 박탈하고 1일 1회만 먹도록 순응시키는 것을 말하는데, 먹이의 양도
조절하여 자유로이 먹이를 먹을 때의 체중의 80%를 유지시킨다.
◆ Skinner box에 넣은 흰쥐의 행동
- 이렇게 며칠 동안 박탈 스케줄을 거치게 한 다음, 흰쥐를 Skinner box에 넣는다.
- 흰쥐는 상자 안에서 쉬지 않고 계속 움직이면서 새로운 환경을 탐색하다가, 우연히 지렛대를
눌러 먹이가 먹이통에 떨어지는 것을 보고 이를 먹고는, 다시 지렛대를 누르는 행동을 계속하게
되었다.
- 이때 먹이는 지렛대를 누르는 행동을 강화시켜 주어, 지렛대 누르는 행동이 증가되었다.
◆ 지렛대 누르는 반응을 통한 흰쥐의 학습과정
- 지렛대 누르는 반응은 먹이라는 강화를 받았기 때문에 반복된 것이며, 다시 누르면 또다시
강화를 받았기 때문에 지렛대 누르는 반응은 증가하게 되었다.
- 이러한 절차가 반복됨에 따라 흰쥐는 지렛대 누르는 반응을 학습하게 된다.
- Skinner는 흰쥐가 이러한 행동을 통하여, 환경에 스스로 작용함으로써 어떤 결과를 생성해 내는
것을 조작(operant)이라고 하고, 이와 같은 절차로 되는 과정을 조작적 조건형성(operant
conditioning)이라고 불렀다.
◆ 조작
- 흰쥐가 이러한 행동을 통하여, 환경에 스스로 작용함으로써 어떤 결과를 생성해 내는 것
- 이와 같은 절차로 되는 과정 → 조작적 조건 형성
3) 조작적 조건형성의 주요원리
(1) 반응적 행동(respondent behavior)
“반응적”이란 용어는 구체적인 자극에 의해 유발되는 구체적인 행동을 뜻한다.
(2) 조작적 행동
조작적 행동은 환경을 조작해서 어떤 결과를 낳게 되는 행동이다
(3) 변별 자극
조작적 행동도 특정 자극의 영향을 받을 수 있다. 예를 들어, 비둘기를 스키너 상자에 넣고 불이
켜졌을 때에만 원판을 쪼는 행동을 강화한다.
(4) 강화
스키너는 행동의 결과로 일어날 수 있는 강화에는 두 가지, 정적 강화(positive reinforcement)와
부적 강화(negative reinforcement)가 있다고 했다. 이 두 가지 강화는 모두 반응의 가능성을
증대시킨다. 즉 행동을 강화한다.
(5) 벌
벌(punishment)이란 어떤 사람에게 그가 원하는 어떤 것을 빼앗아가거나 또는 원하지 않는 어떤
것을 줌으로써 반응을 약화시키는 절차를 말한다.
(6) 행동의 조성
행동의 조성은 복잡한 행동이나 기술을 학습시키는 과정이다. 스키너는 조작적 조건형성의
행동조성 방식은 조각가가 조각품을 만드는 방법과 유사하다고 지적했다.
(7) 행동의 유지 : 강화 계획
강화는 행동을 조성하는 것 이상의 역할을 한다. 강화는 형성된 행동을 유지하기도 한다. 어떤
사람이 현재 보이고 있는 행동의 범위와 그 복합성을 이해하려면 현재의 강화의
조건부(contingencies of reinforcement)를 분석해야 한다. 즉 강화가 일어나는 외적 조건을
알아야 한다.
