심리학자들은 학습을 어떻게 연구하는가?
학습심리학 : Winfred F. Hill 저, 이영애 역, 을유문화사, 1998 (원서 : Learning : A Survey of Psychological Interpretations, 5th ed, HarperCollins, 1990), page 15 ~ 33.
학습을 설명하는 이론 체계들이 학습 실험 연구와 더불어 발전해 왔으므로 한 이론 체계를 이해하려면 그에 관한 실험 연구를 이해해야 한다. 학습 실험 연구는 보통 일상 생활의 문제들, 특히 교육 문제들로부터 싹텄으나 곧 이들을 다루는 데 적합한 이론상의 그리고 실험상의 문제들을 다루게 되었다. 이론상의 관여는 원래의 문제를 거의 알아보지 못할 정도까지 진전되었다. 그러므로 학습에 관한 상이한 이론 체계를 상세하게 개관하기 전에 학습 분야의 이론, 연구 그리고 응용의 상호 관련성을 잠시 살펴보는 것도 가치 있는 일이라 생각된다.
독자들은 심리학자들이 쓰는 학습이라는 용어가 일상 생활에서 쓰는 학습이라는 용어보다 광범위하다는 점을 우선 유념해야 한다. 비록 심리학자들이 일반적으로 받아들이는 학습의 의미를 정확하게 정의하기란 거의 불가능하지만, 적어도 학습이라는 용어가 적용되거나 또는 적용되지 않는 어떤 특정한 상황을 알아볼 수는 있다. 심리학에서는 학습되는 것이 '옳거나' 적응적일 필요가 없으며 (사람들은 좋은 습관뿐만 아니라 나쁜 습관도 학습한다), 의식되거나 숙고될 필요도 없으며 (어떤 기술을 지도할 때 장점 중 하나는 무의식적으로 배운 오류를 깨닫게 하는 데 있다), 그리고 어떠한 외현적 행위를 수반할 필요도 없다 (지식과 기술뿐만 아니라 태도와 정서도 학습될 수 있다). 자동차 운전, 즐거웠던 휴가 기억, 민주주의 신념, 상관에 대한 미움과 같은 다양한 반응들 모두는 학습의 결과이다.
학습은 어떻게 일어 날까? 무엇을 배울 것인지 그리고 그것을 얼마나 빨리 배울 것인지를 어떤 요인들이 결정하는가? 이런 질문에 대한 답을 필요로 하는 사람들이 수없이 많다. 더 나은 학습 방법을 찾으려는 학생들, 교수법을 개선하려는 교사들, 그리고 신참 노무자들을 훈련시키기 위해 더 나은 방법을 찾는 산업 종사자들이 곧 생각난다. 이 외에도 최선의 자녀양육 방법을 찾는 부모들, 내담자의 정서와 사회 적응력을 길러 주려는 상담자들, 맹인경의 일거리를 준비하는 동물 조련사들, 그리고 거래처의 제품을 소비자들이 좋아하게끔 만들려는 광고업자들을 생각해 볼 수 있다. 이 모든 경우에서, 학습 과정에 관한 지식은 힘을 발휘한다.
이와 같은 실제 요구만이 학습에 관해 더 많이 알기 원하는 유일한 이유가 아니다. 사람들은 항상 스스로에 관해 호기심을 가져 왔으며, "무엇이 그들로 하여금 그렇게 행동하도록 하는지" 를 알려고 애썼다. 학습은 현재 우리의 존재와 행위에서 이처럼 중요한 요인이므로, 학습 과정을 잘 이해할수록 우리 자신을 더한층 잘 알게 될 것이다. 결과적으로, 사람들은 실질적인 이득뿐만 아니라 그들이 어떻게 오늘날의 그들로서 존재하게 되었는가에 관한 호기심 때문에 학습을 연구하려는 동기를 갖게 되었다.
학습이 그 기본이 되는 환경, 즉 학교부터 알아보기로 하자. 학교에서 아동들은 이루 말할 수 없이 복잡한 학습 상황에 당면한다. 학교는 아동들이 보기에 복잡하며, 이를 과감하게 분석하려는 심리학자들에게는 더욱 그러하다. 아동들은 다양한 학습 상황에 의해 수없이 영향을 받는다. 그들은 교과목에 포함되어 있지 않는 것들과 교사 또는 학생 어느 누구도 분명히 알지 못하는 것들을 포함하여, 많은 것을 교사로부터 배운다. 아동들은 또한 책으로부터, 동료 학생들을 통하여, 그리고 학교의 환경적인 배치나 시설로부터 무엇인가를 배운다. 그들이 배우는 내용들 중에서 구체적 지식과 기술은 측정될 수 있지만, 다른 학습 내용들은 매우 미묘하지만 다소 극적인 변화를 수반하는 태도, 정서, 사회적 행동, 그리고 다양한 여러 반응들을 포함한다. 심리학자의 과업은 이와 같은 복잡한 상황을 성분들로 분석하여 관련된 학습과 동기의 원리를 찾아내는 일이다.
알렉스라는 6 학년 학생이 학교에서 하루를 보낸 예를 보자. 우리가 알렉스를 처음 본 것은 그가 읽기 책에서 단어를 공부하고 있을 때였다. 교사 (다소 구식임) 는 학생들에게 철자 공부를 하도록 하였다. 알렉스는 12 개 단어로 된 목록을 정확하게 받아쓸 수 있도록 공부하고 있었다. 그러나, 그는 문어체인 책으로 공부하면서 시험에 대비하여 구어체를 입 속으로 중얼거려야 하는 다소 다른 과제를 받게 된다. 그는 발음도 해보고 철자를 외우면서 단어 목록을 검토해 갔으나, 주의가 산만해지는 것을 느낀다, 창밖을 내다보면서 지난 주말을 회상해 본다. 그는 읽기 책을 다시 움켜잡은 후, 의무적으로 목록의 끝까지 외워 나간다. 그리고 각 단어의 첫 글자는 그대로 두고 나머지는 손으로 가린 채 그 철자들을 외워 본다. r 가 나오자,그는 i와 e에 대한 규칙을 기억하려고 애쓴다. 결국 그는 'receive' 로 정한다음, 손을 치우고 자신의 추측이 맞았음을 확인하자 안심을 한다. 그는 s 가 나오자 'seperate' 철자를 거침없이 말한 후에, 자기가 틀렸음을 알고 이맛살을 찌푸린다. 그는 ar 을 잠시 응시하고는 기억 속에서 그것을 맞추어 보려는 시도를 한 후, 계속해서 단어 목록을 훑어 나간다. 반쯤 지나서, 그는 첫 글자만으로는 단어를 기억해 낼 수 없음을 깨닫는다.
불안해 하면서, 그는 단어 하나하나를 보면서 그것을 기억하려고 주의를 집중한다. 두 단어를 지나서, 똑같은 일이 다시 발생한다. 그는 그 단어를 보면서 왜 그것을 기억하기 어려운지 의아해 하고는 낙심한다. 그는 워싱턴이 델라웨어를 건너는 모습의 그림이 붙은 벽을 응시하고는, 자신이 그러한 원정대를 이끌어 가는 모습을 상상한다. 교사의 눈길을 알아차리자, 재빨리 책으로 되돌아와서 그 목록 읽기를 끝낸다. 그는 마지막 단어의 철자를 자신있게 "cematary" 라고 말한 후에, 책에 있는 'cemetery' 가 자기를 빤히 보고 있음을 알아차리게 된다. 당황해서, 그는 'separate' 로부터 'cemetery' 까지 번갈아 보면서 '나는 철자 공부가 싫어' 라고 생각한다.
다음에는 쉬는 시간에 알렉스가 신나게 뛰어나가서 소프트볼 게임에 끼여드는 것이 보인다. 그는 외야를 맡아 게임을 시작한다. 타자가 알렉스 쪽으로 땅볼을 치자, 알렉스는 달리기 시작하는데, 그 속도와 방향이 그 공을 잡아채기에 충분했다. 공 가까이에 가자 그는 몸을 구부려서, 공 앞에 두 손을 벌리고는, 공을 잡기에 바로 적절한 순간에 두 손을 모았다. 그리고 눈을 들어 주자의 위치를 알아차리고 1 루 쪽으로 공을 던졌는데, 그 팔동작이 너무 힘차서 1 루수에게까지 공이 갈 수 있을 정도였다. 이런 전체 순서는 잘 조화되었으며, 목표 행동은 사고나 언어적 자기 지시의 증거가 없이 재빨리, 거의 자동적으로 일어났다. 교사는 알렉스를 지켜보면서, 자신이 그를 안 이후 그가 소프트볼을 매우 잘하게 되었음을 알고 깊은 인상을 받았다.
게임을 하는 동안, 알렉스는 "내가 배트를 잡을 때까지 기다려 !" 그리고 "내 차례가 언제지 ?" 라고 빈번히 외친다. 드디어 그의 차례가 온다. 그는 배트로 타석을 두드리고는 "공을 던져 !"라고 외쳤다. 투수가 공을 던지자, 알렉스가 공을 향해 배트를 강하게 휘둘러댔지만 공을 놓쳐 버린다. 그는 분해 보이지만 "또 한 번 쳐 볼께 !" 라고 외친다. 그는 또다시 배트를 휘둘러 보았지만 공을 놓치고 만다. 이번에 그는 얼굴을 찌푸리고 아무말도 하지 않는다. 그는 타석에 더 꼿꼿이 서서는 이를 악문다. 세번째 투구에서 스윙은 더 긴장되고, 부자연스러웠으며, 그는 또다시 공을 놓치고 만다. 그는 배트를 내려 놓고 성큼성큼 걸어나간다. 외야에서 그의 순서가 돌아왔을 때, 그는 아무 소리도 지르지 않았으며, 그의 수비는 좀 어설펐다. 쉬는 시간이 끝나자, 그는 주변의 재잘거림을 무시한 듯 조용히 교실로 돌아온다. 그는 휴식 시간이 끝나서 안심이 되는 듯 보였다.
다음에는 알렉스가 산수 시간을 어떻게 보내는지 알아 보자. 학생들은 직사각형의 넓이를 계산하는 방법을 배우고 이었다. 이제 교사는 삼각형의 넓이를 계산하는 문제를 내준다. 교사는 한 변이 4인치이고 다른 한 변이 3 인치인 직삼각형을 칠판에 그리고 그 넓이가 얼마인지 학생들에게 묻는다. 알렉스는 산수를 좋아하며 새로운 문제 풀기를 즐겨하므로, 이 문제의 답을 알려고 열심이다. 그는 직사각형의 규칙을 적용하려고 하지만, 그것을 어떻게 적용하는지를 모른다. 그러자 교사는 두 개의 선분을 더 그어서 삼각형의 빗변을 직사각형의 대각선이 되게 하여 직사각형을 만든다. 알렉스는 이것을 잠시 응시한 다음, 싱긋 웃고는 신이 나서 손을 든다. "넓이는 6 입니다. 전체 직사각형은 12 인데, 거기에는 두 개의 삼각형이 있고 각 삼각형은 그 직사각형의 반입니다 !" 교사가 미소를 짓는다. "매우 잘했어요. 넓이는 4 곱하기 3 을 반으로 나눈 것입니다. 산수는 그 답을 알아낼 때 비로소 뜻이 잘 통합니다." 알렉스는 교사의 인정을 받고 문제에 대한 도전에서 얻은 승리로 기쁜 나머지 성취감에 젖는다.
우리는 알렉스가 다소 좌절을 경험했던 하루를 성공으로 끝낸 것을 기쁘게 생각하며, 이제 그를 더 이상 관찰하지 않으려 한다. 그러나 알렉스의 경험을 분석하는 심리학자의 도전은 사건이 지난 후 오랫동안 계속된다. 실상, 알렉스의 하루 일과에 관한 이런 이야기는 숨겨진 그림 찾기처럼 사용될 수도 있다. 즉 "여러분은 이 사건에서 얼마나 많은 학습의 면모가 드러났다고 대답할 수 있는가?" 예컨대, 알렉스를 관찰했던 세 상황의 유사점과 차이점을 보자. 모두가 학습, 동기, 목표 지향 행동, 그리고 성공과 실패를 수반했다. 모든 상황이 알렉스가 다양한 환경 자극에 대하여 나타낸 반응으로 또 그가 환경을 지각한 방식으로 분석될 수 있었다. 또한, 세 상황 모두 사회적 환경에서 알렉스, 그의 교사, 그리고 동료 학생들이 공유하고 있는 (완전하지는 못하지만) 규범과 가치를 배경으로 발생하였다. 그러나, 세 상황은 그들 각각이 수반하는 학습의 종류에서 크게 달랐다 (철자목록의 암기, 소프트볼 구장에서 드러난 운동 기술, 그리고 수학 문제 해결에서 보여 준 논리적 통찰), 세 상황은 거기서 발생한 정서 학습과 몇몇 부차적 원리에서도 달랐다. 그렇다면 각 상황에서 어떤 요인들이 알렉스의 성공과 실패에 기여했는지를 물을 수 있다. 예컨대, 알렉스가 cemetery 의 철자 암기에서 겪는 어려움이 단어 그 자체, 목록상의 위치, separate 가 같은 단원에서 처음 나온다는 사실, 그 순간의 주의 분산, 알렉스에 관한 다른 여러 사실들, 수업, 그리고 일반 상황에 얼마나 의존해 있었을까? 심리학자가 이 세 가지의 일상적 상황에서 분석할 수 있는 사항들은 수없이 많다.
그러나, 이러한 분석은 사람들이 학습 원리들을 이미 많이 알고 있음을 가정한다. 몇몇 요인들이 알렉스의 행동에 영향을 주었다고 생각되는 경우에, 각각의 요인이 얼마나 중요한지를 제대로 추측할 수 없다. 예컨대, cemetery 의 오류에서 단어 그 자체와 알렉스가 경험했던 상황 중에서 어느것이 더 많은 기여를 했는가에 관한 판단은 다른 암기 사례들에서 단어들의 상대적 중요성과 그 단어들의 맥락을 모르면 거의 불가능하다. 심리학자들이 실험을 수행하는 이유는 바로 행동의 규칙성에 관한 이러한 정보를 제공하기 위함이다. 어떤 상황이 단어 암기에 있어 어떤 어려움을 초래한다는 연구로부터 무엇인가를 배운다면, 우리는 알렉스의 오류를 설명할 때 그리고 그를 돕기 위한 방법을 찾을 때 훨씬 더 나은 위치에 있게 된다.
이제 보통 실험실에서 학습 상황을 보기로 하자. 알렉스의 경험과 비교해 보면, 실험실 학습 상황은 인위적이거나 대단치 않은 것처럼 보일 수 있다. 이런 차이는 다른 변수는 고정시키고 원하는 변수만을 조작해서 그결과 나타나는 행동의 변화를 정확하게 측정할 수 있는 상황을 갖는 데 대해서 치르는 값이다. 이제 알렉스가 학습한 복잡한 상황과 이처럼 간단하고 더 잘 통제된 실험실 학습 상황간의 여러 관계를 보기로 하자.
첫 실험 상황에서는 알렉스의 산수 시간에서처럼, 학습자 (보통, 피험자라불린다) 에게 문제가 제시된다. 대학생들에게 제시하는 전통적인 문제는 천장에서 늘어진 두 끈을 함께 묶는 문제이다. 두 끈이 너무 떨어져 있어서, 한 끈을 잡고서 다른 끈을 잡을 수 없게 되어 있는데, 이런 이유 때문에 이처럼 쉬운 과제가 문제로서 성립이 된다. 이 문제를 푸는 데 도움이 되는 유일한 도구는 펜치이다. 학생들이 두 끈을 묶는 방법을 발견할 수 있을까? (두 끈이 있는 방이 실제로 있을 필요가 없으며 연필과 종이만 있으면 해결이 가능하다.)
이런 상황에서 피험자는 다양한 접근을 시도하는데 모두가 실패로 끝난다. 펜치는 두번째 줄을 잡기 위한 팔의 연장으로 쓰일 수 있으나, 너무 짧다. 한쪽 끈을 펜치로 잘라서 다른쪽에 묶는 방법도 있지만, 두 끈은 여전히 묶여지지 않는다. 결국 끈을 흔들어야 된다는 생각이 대부분의 사람들에게 든다. 이런 실마리가 주어지면, 해결책이 보통 빨리 떠오르는데, 즉 펜치를 어느 한쪽 끈에 묶어서 그 끝이 추처럼 흔들리도록 한 다음에 다른 끈쪽으로 달려가서 그것을 흔들리고 있는 끈에 가능한 가까이 가져와서, 움직이고 있는 끈을 그것이 만드는 호의 가장 가까운 지점에서 잡는다. 이제 피험자가 두 끈을 모두 쥐고 있기 때문에 이 둘을 쉽게 묶을 수 있다.
이러한 실험실 문제는 알렉스가 교실에서 풀었던 기하 모형 문제와 어떻게 다른가? 두 문제는 원리상 거의 차이가 없다. 두 문제 모두가 문제 해결자의 과거 경험을 이끌어내는 간단한 해결을 요하지만 과거 경험을 새로운 방식으로 쓰도록 요구하기 때문에 어렵기도하다. 교사가 그렸던 두 여분의 선분, 또는 두 끈의 문제에서의 추라는 힌트 단어는 문제를 빨리 풀게한다. 끈을 묶거나 삼각형의 넓이를 계산하는 능력은 대부분의 다른 학습된 재료에 비하여 갑자기 나타날 뿐만 아니라 매우 잘 간직된다.
중요한 차이는 두 문제간에 있는 것이 아니라 교실과 실험실간에 있다. 교실의 경우 알렉스가 교사의 힌트 없이 그 문제를 도대체 얼마나 빨리 풀 수 있었는지, 또는 알렉스가 문제를 풀지 못했다면 얼마나 많은 다른 학생들이 그 문제를 풀 수 있었는지, 또는 다른 학생들의 존재가 알렉스를 어떻게 도와주었는지 또는 방해했는지를 알 수 없다. 한편 실험실에서는, 이런 문제들 모두가 체계적으로 연구될 수 있다. 피험자들에게 미리 정해진 지점에서 힌트를 주기도 하고, 문제가 개별로 또는 집단으로 제시될 수 있으며, 그리고 각 사람이 해결하는 데 (그리고 해결에 실패하는 데) 걸린 시간을 기록할 수 있다. 이런 실험실 상황은 학습에 기여하는 두 세트의 요인들 - 상황 요인들과 개인 요인들 - 을 연구할 수 있게 한다.
또 다른 실험실의 예는 학습 상황에서 흔히 볼 수 있는 단순 암기 (rotememorization) 이다. 암기해야 할 항목들은 보통 단어나 세 철자 (trigrams, 단어가 아닌 연속된 세 글자) 이지만, 때로는 문장이나 문장보다 긴 구절이다. 실험 과제는 항목들을 순서대로 학습하거나 (일련의 지시를 학습할 때처럼), 순서와는 상관없이 가능하면 많은 항목들을 기억하거나 (해야 할 일들을 모두 기억하기처럼), 쌍으로 된 항목에서 한 항목에 대한 반응어를 말할 수 있게 항목들을 쌍으로 학습하기처럼(외국어의 어휘 학습에서처럼) 그 가능성이 얼마든지 있을 수 있다. 항목들이 학습자에게 전달되는 속도는 보통 실험자에 의해 컴퓨터 단말기의 스크린에 제시되는 속도로 제어된다.
이런 실험실 학습 과제와 알렉스의 철자법 과제간의 차이는 또다시 실험 장치가 허용하는 제어의 정확성에서 주로 찾아볼 수 있다. 알렉스는 학습할 단어를 어떤 순서로든 암기할 수 있었으며 어떤 방식으로든 시간을 분산시켜 암기할 수 있었다. 더욱이, 검사가 구술에 의한 받아쓰기임에도 불구하고, 그는 책으로 공부했다. 끝으로, 교실이라는 상황이 그의 주의를 분산시키기 쉬웠다. 반면에, 실험실 피험자는 미리 정해진 순서대로 그리고 일정한 시간 동안 주의 분산을 최소로 줄이게끔 작은 방에서 학습 항목들을 보게 된다. 피험자는 각 항목을 목록에서 매번 자동적으로 검사받게 되므로 학습 과정의 매 단계에서 각 항목의 숙달 정도를 계속해서 기록해 나갈 수 있다. 이런 기록은 단계별로 목록상 위치가 다른 개별 항목의 학습 과정을 분석할 수 있도록 한다.
실험실의 문제 해결과 단순 학습 (rote-learning) 상황 모두는 교실이나 실험실 밖의 일상 생활 어디에서나 찾아볼 수 있는 학습 상황을 정교하게 한 것이다. 그러나 실험 심리학자들은 이런 저런 학습의 예들 (예, 소프트볼 수비와 관련된 알렉스의 운동 기술의 학습) 을 더 간단한 성분들로 분석하고 이 성분들을 따로 떼어 연구한다. 그들은 알렉스가 학습한 것과 같은 복잡한 반응 패턴을 연구하기보다는, 한 반응의 빈도나 크기 또는 속도상의 변화를 연구한다. 그들의 목표는 잘 제어된 조건에서 일상적 종류의 학습을 연구하는 것이 아니고, 학습이 무엇인지 더 잘 이해하기 위하여 일상 학습 배후의 성분을 연구하는 것이다. 이러한 이해는 더 복잡한 상황에서 전개되는 매우 다양한 학습을 예언하기에 유용하리라고 기대된다. 이런 접근은 복잡한 화학 물질을 그 성분 요소로 분석하거나 그 물체가 우편 행랑인지, 낙하산이 펴지기 이전의 스카이 다이버인지, 또는 수소 폭탄인지와는 상관 없이, 낙하 물체의 속도를 떨어진 거리의 함수로 연구하는 다른 과학들의 접근과 비교할 만하다.
이런 부류의 연구는 학습을 가장 간단한 본질적 요소로 축소시킨다는 가정 때문에, 동물을 인간보다 더 만족스러운 피험자라고 생각한다. 동물에게는 언어의 복잡성이라든가 문화 전통이 없으므로, 과거 경험에 대한 그들의 배경은 인간의 경험 배경에 비해 더 간단하고 (적어도 그들이 실험실에서 사육되었다면) 덜 다양하며, 또한 그들의 사육뿐만 아니라 유전도 상당한 정도로 제어될 수 있다. 이러한 모든 요인들이 다른 요인들을 고정시킨다면 한 번에 하나씩 동물 학습 과정의 면모를 더 쉽게 연구할 수 있다. 예컨대, 개가 전기 충격을 피하려고 다리 굽히기를 얼마나 빨리 학습하는지 연구하기 위하여, 실험 목적에 관한 개의 해석이나 개가 얼마나 용감하게 정중하게, 합리적으로 행동하는지에 관한 개의 관심을 걱정할 필요가 없지만, 만일 인간에 관해 똑같은 행동을 연구한다면 이 모든 요인들이 중요하다. 이것은 인간이 그러한 상황에서 쓸모 있는 연구 대상이 될 수 없음을 뜻하는 것이 아니며, 인간도 자주 그런 상황에서 연구되기 때문에 오히려 문제의 핵심은 동물들이 어떤 목적으로 또 어떤 이유로 더 선호되는지에 있다.
이러한 논의는 어떤 종을 연구하는지가 크게 문제되지 않음을 함축하는데, 학습의 기본 법칙은 쥐, 개, 비둘기, 원숭이, 그리고 인간에게서 모두 같다고 본다. 학습 심리학자들은 실제로 이런 가정을 보통 한다. 여기서 기본이라는 단어를 강조한다. 상이한 종들의 학습 방식에 차이가 있음을 어느 누구도 의심하지 않지만, 광범위한 종에 적용되는 공통된 원리가 있으며, 이 원리로부터 상이한 종의 세부 학습 패턴이 연역된다고 가정한다. 이 가정에 관해서는 17장에서 더 많은 것을 언급하겠으나, 현재로서는 학습 이론에서 이 가정이 다년간 얼마나 중요했는지를 주목하는 것으로 충분하다. 이 가정이 적용된 여러 예를 후속 장들에서 보겠다.
그 동안 집중적으로 연구되어 온 한 간단한 동물 반응은 비둘기의 쪼기 반응이다. 점화된 원반이 비둘기가 들어 있는 상자의 한쪽 벽에 나타난다. 이 원반을 건반 (key) 이라고 부르는데, 그 이유는 이 건반이 마치 전신기의 건반처럼 비둘기의 반응을 기록하기 위해 전기 회로를 닫기 때문이다. 이 장치는 6장에서 살펴볼 스키너 (Skinner) 라는 학자에게 경의를 표하는 의미에서 스키너 상자로 알려져 있다. 만일 배고픈 비둘기가 빠른 속도로 건반을 쫄 때 가끔 먹이를 받으면, 비둘기는 빠른 속도로 건반을 쪼게 된다. 쪼는 속도는 배고픈 정도, 음식의 강화의 빈도, 그리고 다른 변수의 변화에 매우 민감하다. 그러므로 쪼기 반응을 통해 여러 간단한 학습 현상을 연구할 수 있다.
먹이를 주기 전에는 비둘기가 쪼는 비율이 비교적 낮은데 이것을 조작 (또는 기저선) 비율이라 부른다. 비둘기가 건반을 쪼자마자 먹이가 처음 제시되면, 쪼는 비율이 증가한다. 이런 변화는 먹이가 쪼기를 강화함을 시사하므로, 기술적인 용어로 이 먹이를 강화물 (reinforcer) 이라고 한다. 모든 쪼기 반응이 아니고 일부 반응에만 먹이가 뒤따르므로, 특수한 강화 패턴이 사용되는데(예, 매 열 번 쫀 후에, 또는 매분마다 한 번 쫀 후에 먹이 주기) 이것을 강화 계획 (schedule of reinforcement) 이라고 부른다. 만일 아무리 쪼아도 먹이가 뒤따르지 않으면, 쪼는 반응률은 떨어진다. 강화를 제거함으로써 초래되는 이런 반응률의 감소는 소거 (extinction) 라고 알려져 있다. 소거가 발생한 후에 비둘기가 건반에 접근하지 않는 기간이 있는데, 이 기간이 지난 후에 건반을 다시 제시하면, 건반을 쪼는 속도가 소거가 일어났을 때에 비해 빨라지는 경향이 있다. 반응률의 이런 증가는 자발적 회복 (spontaneous recovery) 이라고 부를 만하다. 비둘기의 쪼기 반응이 계속 강화를 받았던 한 건반이 다른 색깔로 바뀌면, 새 건반을 여전히 쪼려 하지만, 원래의 건반만큼 많이 쪼지는 않는다. 훈련시에 사용된 자극 건반과는 다른 자극에 반응하는 이런 경향을 일반화 (generalization) 라고 부른다. 만일 이 두 건반이 번갈아 제시될 때 어떤 건반을 쪼면 강화를 받지만 다른 건반을 쪼면 강화를 받지 못하게 되면, 비둘기는 강화받는 건반은 빠른 속도로 쪼고 강화받지 못하는 건반은 거의 쪼지 않는다. 이때 두 건반에 변별 (discrimination) 이 이루어졌다고 말한다.
이러한 학습 현상의 여러 특성들이 실험으로 연구되었다. 쪼는 속도는 먹이의 양, 강화 계획, 조기와 음식간의 지연에 따라 얼마나 달라지는가? 자발적 회복은 소거와 검사간의 시간 간격에 의해 달라지는가? 또 일반화는 두 건반간의 색깔 차이에 따라 변하는가? 비둘기를 많이 굶기면 변별력이 증가하는가 또는 감소하는가? 이런 질문들은 비둘기의 건반 쪼기 반응률뿐만 아니라 다양한 종의 여러 다른 행동 유형을 대상으로 연구될 수 있다.
실험 연구에서 확립된 이런 학습 현상은 (다소 수정된 후) 일상 생활의 복잡한 학습에 적용될 수 있다. 알렉스의 행동에서 강화나 소거의 효과를 관찰할 수 이을 정도로 충분히 오랜 기간 그를 관찰하지는 못했지만, 이런 과정이 아마 그에게도 일어나고 있었음을 몇몇 경우에서 주목할 수 있다. 삼각형 면적에 관한 그의 대답은 교사의 칭찬에 의해, 소프트볼 수비에서 그의 기술은 동료 선수들의 인정에 의해, 그리고 그의 정확한 철자법은 인쇄된 단어들의 철자를 확인함으로써 각기 강화되었다. 한편, 그의 틀린철자법, 그의 타격술, 그리고 베팅에 관한 그의 자신만만한 태도는 강화받지 못했으므로 어느 정도 소거되었을 것이다. 그가 삼진을 당한 후에 자신 있는 외침이 사라진 것은 소거의 증거로 간주될 수 있다. 만일 그외침이 다음 소프트볼 경기에서 다시 나타났다면, 이 행동은 자발적 회복으로 해석 될 수 있다. separate 에서 ar 그리고 cemetery 에서 er 의 철자 문제는 분명히 비슷한 두 상황의 변별 학습을 포함하며, 철자를 음성으로 해독하려는 경향의 소거로 해석될 수 있다.
이런 학습 과정이 일상 생활에 작용하고 있음을 확인할 수 있을 뿐만 아니라, 학습 실험으로부터 일상 생활의 학습 상황을 예측할 수 있다. 예컨대, 반응과 강화의 지연은 학습된 반응의 저조한 수행을 초래한다는 사실이 실험에서 흔히 발견된다. 이런 발견으로부터 서로 다른 교수법의 효율성을 예언할 수 있다. 만일 알렉스가 어느 날 철자법 시험을 보았는데 다음날 시험지가 배부될 때까지 어느 단어들이 맞았는지 알 수 없었다면, 그는 책으로 학습했을 때보다 철자를 더 적게 학습했을 수도 있는데, 강화의 지연이 그 이유이다. 그러나, 그 반대도 가능한데, 채점된 정답이 스스로 채점해 본 정답보다 강화를 더 줄 수 있고, 받아쓰기가 철자법을 공부하는 더 좋은 방법일 수도 있고, 또는 다른 여러 이유가 있을 수 있다. 이 예는 실험실 연구의 유용성이 일상 생활의 학습에 주는 시사성과 그런 시사성을 무비판적으로 받아들일 때 생길 위험 모두를 지적한다.
실험실 학습의 네번째 예는 평범한 학습 상황에 관한 그림과는 다소 다른데, 고전적 조건 형성 (classical conditioning) 이라는 실험에서 그 모습을 볼 수 있다. 그 중 첫번째는, 여전히 가장 유명한데, 3 장에서 보게 될 러시아의 생리학자 이반 파블로프 (Ivan Pavlov) 가 개로 하여금 새로운 자극에 침을 흘리도록 훈련시키는 데 사용한 절차이다. 이 절차의 또 다른 변형(개에게 침을 흘리게 한 실험보다 덜 유명하지만, 미국 실험실에서는 더 유명함) 은 인간과 토끼를 대상으로 한 눈깜박임 반사의 조건 형성이다. 희미한 불빛을 주시하고 있는 사람들은 그 빛이 더 밝아져도, 보통 눈을 깜박거리지는 않는다. 그러나 부드러운 한 줄기의 바람을 눈에 받으면, 그들은 눈을 깜박인다. 조건형성 절차는 한 줄기의 바람을 보내기 약 1초 전에 밝은 불빚을 제시하여 이 두 자극이 짝지어서 이루어진다. 매번 이런 순서로 두 자극이 제시될 때마다 피험자는 한 줄기의 바람에 반응하여 눈을 깜박거린다. 그러나 이제, 피험자는 바람이 오기 전에 빛이 제시되자 눈을 깜박거리기 시작한다. 빛의 제시가 전에는 그렇지 못했지만 이제는 눈깜박임 반응을 유발시키기 때문에, 학습이 발생했다고 볼 수 있다. 이런 장치에서, 바람은 눈깜박임을 이미 유발시켰으므로, 무조건 자극 (unconditioned stimulus), 그리고 눈깜박임을 무조건 반응 (unconditioned response) 이라고 부른다. 빛의 밝기의 증가는 조건 자극 (conditioned stimulus) 이고, 이에 대한 학습된 눈깜박임 반응은 조건 반응 (conditioned response) 이다. 이러한 학습 과정은 조건 형성 (conditioning) 으로 알려져 있다. 비둘기의 쪼기에서 설명되었던 강화, 소거, 자발적 회복, 일반화, 그리고 변별 원리가 고전적 조건 형성 상황에서도 똑같이 적용된다.
이런 부류의 학습의 두드러진 특징은 전에는 무조건 자극만이 유발시켰던 반을을 학습 경험 이후에는 조건 자극이 유발시킬 수 있다는 점이다(어떤 사람들은 조건 형성이라는 용어를 다소 광범위하게 사용하므로, 이런 특수한 조건 형성을 고전적 조건 형성 또는 파블로프의 조건 형성이라고 보통 부른다). 고전적 조건 형성이 새로운 반응의 학습, 문제 해결, 또는 목표 지향 활동의 수행을 포함하고 있지 않기 때문에, 얼핏 보기에는 이제부터 소개하려는 다른 형태의 학습과 비교해 볼 때 별로 중요하지 않게 생각될 수도 있다.
어떤 학자들은 고전적 조건 형성이 실험실의 호기심에 불과하다는 주장에 동조한다. 다른 학자들은, 이제 보겠지만, 고전적 조건 형성을 매우 중요하게 생각한다. 한 견해는 주로 정서 반응의 학습을 이해할 때 고전적 조건 형성이 중요하다고 말한다. 알렉스가 철자법과 타격에 실패했을 때, 그는 낙담했으며 화가 나 있었다. 이런 반응들은 실패라는 무조건 자극에 대한 무조건 반응으로 간주될 수 있다. 그가 "나는 철자법을 싫어해"라고 말했을 때, 이 생각은 조건 형성이 발생하고 있음을 지적하는 것으로서 철자법 공부 시간은 조건 자극으로, 그리고 낙담과 분노는 조건 반응으로 작용한 셈이다. 이런 해석은 정서 반응의 고전적 조건 형성이 우리가 삶에서 접하는 사람, 대상, 그리고 상황 모두에 대한 태도를 학습하는 데 매우 중요함을 뜻한다.
학습의 다섯번째 그리고 마지막 실험실 예는 미로 (maze) 이다. 미로 학습 원리들은 이미 언급한 원반 쪼기 실험의 원리들과 유사하지만, 미로가 학습 실험에서 매우 광범위하게 사용되므로 따로 말할 만한 가치가 있다. 원래의 미로는 영국의 헴튼 궁전 미로 (Hampton Court maze) 를 본뜬 것인데, 방문객이 찾아 들어가야 하는 꼬불꼬불한 통로를 높은 울타리가 얼기설기 얽힌 패턴으로 형성하고 있었다. 이 미로의 축소판이 인간과 동물들이 막다른 길을 피해 출발점으로부터 목표까지 정확한 통로를 찾도록 학습하는 방법을 연구하는 데 사용되었다. 일찍이 심리학자들이 학습의 기본 원리를 찾기 위해 미로를 사용하게 되면서 미로는 점점 더 간단한 형태로 변하게 되었다. 햄튼 궁전의 미로의 꼬불꼬불한 통로는 일련의 간단한 좌우 회전만이 포함된 샛길로 대체되었다. 그러나, 이런 미로들마저 복잡하다고 생각되어, 좌회전과 우회전의 간의 어느 한 선택만 가능한 '미로' 로 대체되었다. 미로의 형태에 따라, 이런 미로들을 T-미로라고 부른다. 이 미로가 사람들에게는 너무 쉬워서 쓸모가 없지만, 동물들 특히 잘 길들여진 휜 쥐에게 광범위하게 사용되어 왓다. 심지어 한 분기점이 제거되어도, 직선 활주로는 남는다. 여기서는 단지 동물이 얼마나 빨리 달리는지 그리고 도대체 동물이 달리기는 하는지 여부만을 알 수 있다. 직선 활주로는 간단하지만, 강화, 소거 그리고 심지어 변별 등 학습의 여러 현상을 연구하는데 가치 있음이 증명되었다. 더욱 최근에, 미로는 또다시 좀더 복잡해지기 시작하였다. 흔한 예가 방사선 미로 (radial maze) 인데, 중앙의 높은 단상으로부터 여덟 개의 팔이 방사선 형태로 뻗어 있어서, 쥐는 음식을 찾기 위해 이 팔에서 저 팔로 달릴 수 있다. 방사선 미로는 음식이 어느 곳에 위치해 있는지에 관한 동물들의 기억을 연구하는 데 유용하다.
앞의 예들은 실험실에서 연구되는 여러 학습 상황을 교육자나 일반인이 많은 관심을 가지고 있는 일상 생활의 학습 상황과 관련시켜 진술하는 데 도움을 주었다. 그러나, 이 두 상황의 관계를 더 면밀하게 논의하는 것이 좋을 듯하다. 여기서 두 가지를 고려할 필요가 있는데, (1) 심리학자들은 실험실이라는 다소 인위적인 조건에서 학습을 연구하면 어떤 이득이 있으며, 그리고 (2) 그 결과를 다른 비실험적인 상황에 적용하는 데 어떤 어려움이 있는가? 이다.
심리학자들은 실험실에서 학습을 문제시하여 득을 보는 두 가지 주된 방법이 있다. 그 중 하나는 측정에 관한 것이다. 실험실 상황은 실험자들로 하여금 피험자의 행동을 대체로 실험실 밖에서보다 더 적절하게 측정하도록 만든다. 실험자들은 피험자가 어떤 재료를 외우거나 주어진 문제를 푸는데, 얼마나 오래 걸렸는지, 그리고 연속되는 단계 중 어느 단계에서 완벽한 수준에 도달했는지를 정확하게 기록할 수 있다.
이처럼 개선된 측정이 가치 있다고 보는 데는 세 가지 이유가 있다. 첫째, 이와 같은 측정은 학습 과정을 보다 완전한 그림으로 나타낸다. 측정되지 않았거나 간과되거나 금방 잊혀질 수 있는 세부 사항이 기록된다.
둘째, 이와 같은 측정은 연구자들로 하여금 그들이 기대하는 것만을 주목하고 기록하게 만드는 오류로부터 그들을 보호한다. 그러므로 오래 걸려서 답이 구해지는 나눗셈의 새 교수법이 옛 방법보다 더 좋다고 확신하는 교사는 새 방법의 두드러진 성공은 명확히 기억하고 있겠지만, 실패는 중요하지 않은 예외로 간과하게 된다. 물론 이런 경우에 실패가 중요하지 않은 예외일 수 있지만, 앞뒤 생각없이 즉각적인 직관에 의존하지 말고 세심하게 고려해서 사실 여부를 결정해야 한다. 만일 성공과 실패 모두를 때마다 기록하면, 그리고 실패뿐만 아니라 성공을 경감시키는 상황을 주목해두면, 새 교수법의 효과가 더 객관적으로 평가될 수 있다.
셋째, 이 교사의 체계적 편파성과는 별개로, 세밀한 측정은 연구가 일상 업무의 일부로 수행되었을 때 발생하기 쉬운 관찰과 기억의 모든 비체계적 오류로부터 연구자들을 보호한다. 이처럼 실험실에서 수행되는 측정은 아마도 비교될 만한 다른 어느 측정보다 더 철저하고, 더 정확하고, 그리고 객관적일 것이다. 원칙상 실험실 밖에서도 훌륭한 측정이 똑같이 가능하겠지만, 실제로 그렇게 되기는 대단히 어렵다.
실험실에서 학습을 연구해서 얻는 또 다른 이득은 통제이다. 기본적으로, 이런 이득은 한 번에 한 가지 일만을 학습할 수 있는 인간의 능력과 관계된다. 한 변수를 통제할 때, 그 변수를 고정시키고 다른 변수의 연구에 그 변수가 끼여들지 못하게 한다. 예컨대, 유사한 철자들의 순서 (예, separate 와 cemetery) 때문에 혼돈을 일으키기 쉬운 단어들이 같은 단원에 있을 경우와 다른 단원에 있을 경우, 어느 경우에 그 철자들을 배우기가 더 쉬운지 알기 원한다고 하자. 이 문제를 연구하려면 각각의 원칙에 맞는 두 세트의 단원을 준비해서 두 집단의 학생들이 이것을 사용하게 한다. 그러나, 두 집단의 학생들이 지능, 철자법에 대한 흥미, 이런 단어들의 사전 경험, 또는 학교 공부에서 좋은 성적을 얻으려는 동기에서 차이가 없어야 함을 유념해야 한다. 또는 이 집단들이 교수 능력이나 열성에 있어서 차이가 없는 교사들에 의해 가르침을 받아야 함을 염두에 두어야 한다. 다른 말로하면, 지능, 동기, 그리고 철자 수업에서 쓸 단어의 배열을 제외하고는 모든 다른 변수들을 통제해야 한다. 이렇게 해야만 철자 수업의 숙달에서 발견되는 여하한 차이가 두 집단의 학생들 간의 어떤 다른 차이가 아니고 단어 배열상의 차이라는 확신을 가지게 된다. 교실에서 실제적 요구는 이러한 통제를 얻기 어렵게, 또는 이런 통제가 얻어졌는지를 알기 어렵게 만들기 때문에, 잘 통제된 실험을 하려면 특별히 마련된 실험실을 가져야 한다.
학습에 관한 실험실 연구가 측정과 통제라는 큰 이득을 주지만, 이런 연구가 실제의 학습 관리를 묻는 질문에 쉽게 답할 수 있다고 생각해서는 안된다. 실험실 연구는 일상 맥락을 떠나 단일 변수만을 보통 연구하므로 주어진 맥락에서 이 변수들이 어떻게 작용하는지를 묻는 질문에 직접적 답을 주기 어려울 수 있다. 예컨대, 몇몇 실험들은 학습 상황에서 강화물이 클수록 수행이 더 나아짐을 밝힌 바 있다.
그렇다면 교사가 학생들의 성공에 대해 그들을 아낌없이 칭찬한다면, 학생들은 공부를 더 잘할 것인가? 아마 그럴 수도 있겠지만, 이와 같은 결과가 뒤따르지 않을 수도 있는 여러 이유들이 이다. 학생들은 그런 과장된 칭찬에 너무 익숙해 있기 때문에 그들이 받은 칭찬의 효과는 다른 학생들이 받은 약간의 칭찬에 불과한 강화 효과밖에 지니지 못할 수 있다. 또는, 아마도, 칭찬을 받는 데 실패한 학생들은 그들이 그렇게 갈망했던 칭찬을 못받았기 때문에 더욱더 좌절하고, 그 결과 전체 상황이라는 자극에 대해 더욱 심한 낙망과 분노 반응으로 조건 형성될 수 있다. 더욱이, 실험실에서 사용되는 강화물이나 학습과제가 교실에서 사용되는 것과는 다르므로 (사실상, 강화의 양에 관한 많은 연구들이 동물들을 연구 대상으로 하였다), 이런 차이가 그 결과의 정도와 종류의 차이까지도 만들 수 있다.
끝으로, 피험자, 과제, 그리고 강화물이 실험실과 교실에서 모두 비슷하더라도, 익숙치 않은 상황 (실험실) 에서 혼자서 공부하기와 익숙한 집단 상황 (교실) 에서 공부하기 간의 차이가 상당한 행동 차이를 가져올 수 있다. 이런 모든 이유들 때문에 실험실 연구들을 교실 상황에 직접 그리고 자신있게 적용하고 일반화하는 데 무분별하게 되기 쉽다. 그러나, 실험실 연구는, 학습 과정에 관한 기본 지식을 제공해 주는 것 이외에, 교실과 다른 응용 장면들에 여러 모로 적용이 가능함을 시사한다.