교육심리 (12) 인지주의 학습이론

설보연(2024). 설보연 SANTA 교육학 2(개정 2판). 해커스임용. [설]
DAVE(2024). 원페이지 교육학 상(개정7판). 도서출판 새벽노을. [원]

이선화(2024). 이선화 교육학 잇썸 요약노트. 미래가치. [이]

1.인지주의 일반

[원]

• 인간과 동물의 학습에는 질적인 차이가 있다. 
• 인간은 자신의 인지과정을 재구성하는 능동적 존재이며, 환경에 적극적으로 반응하는 목표지향적인 존재다.
• 인간은 환경을 지각할 때 개별로 지각하는 거싱 아니라, 요소 간의 관계를 전체로 지각한다. 즉, 전체는 부분의 합 이상이다.
• 인간은 정보를 기억에 기록하는 것이 아니라, 알고 있는 것에 기초하여 정보를 구성하여 받아들인다. 

[2007 초등] 인지주의 학습이론을 바르게 설명한 것은? ③ 정보에 관한 의미 처리 과정을 강조한다. 
[2004 중등] 인지주의 학습이론을 가장 잘 반영한 것은? ② 수업의 중점을 학습자의 사고기능과 탐구능력 신장에 둔다. 
[2002 중등] 다음 중 인지주의 학습 원리를 가장 잘 적용한 교사는? ③ 학생에게 질문을 한 뒤 생각할 시간을 충분히 주었다. 
[2001 중등] 인지적 학습이론에 따른 수업방법과 관계가 깊은 것은? ④ 통찰이 잘 일어나도록 문제 상황을 구조화하여 제시한다. 

 

2. 메타인지(초인지, 상위인지)

• 메타인지: '인지에 대한 인지'로, 자신의 인지과정에 대한 점검과 통제. [2007 초등] '방금 공부한 것을 노트에 따로 적어두는 것이 좋겠어. 평상시 나를 생각해 볼 때 다시 생각나지 않을 것 같아.'  [2006 초등] 상위인지는자신의 사고 과정에 대한 인식(지식)이다. [2017 7급] ① 자신의 인지과정을 점검하고 조절하는 기능을 한다. / ③ 사고에 대한 사고, 인지에 대한 인지로 볼 수 있다. / ④ 내가 무엇을 알고 무엇을 모르는지에 대한 지식이다 [2015 7급] ① 메타인지는 자신의 인지를 알고 통제하고 조절하는 것이다. / ③ 자신의 학습전략이 효과적인지 아닌지를 판별하는 것도 메타인지의 사례이다. ④ 새로운 개념을 학습할 때 그 이해과정을 모니터하는 것도 메타인지에 포함된다. [2020 7급] 메타인지 - 사고과정에 대한 지식으로 자신의 인지과정 전체를 지각하고 통제하는 정신활동
• 메타인지 능력은 두 가지로 구성됨
  1. 메타인지적 지식: 자신의 인지능력과 과제특성, 학습전략 등에 대해 아는 것
  2. 메타인지적 기술: 자신의 인지과정을 계획, 점검, 조절, 평가하는 능력
• 메타인지의 주요 기술: 계획(목표 설정, 시간 배분, 전략 선택) - 점검(진행 상황을 확인하고 이해도를 점검하며 선택한 전략의 적절성을 판단) - [이: 조절(부적절한 인지전력/학습방법 수정)] - 평가 - 계획 재수립(필요 시 평가의 결과를 반영해 계획을 재수립) [2006 초등] 상위인지의 주요한 기술은 계획, 점검, 평가 등이다.
• 일반적으로 메타인지능력이 높은 학생은 학습능력이 높다. 메타인지가 높은 학생은:
  • 주의집중의 중요성을 자각하기 때문에 학습할 때 자신의 주의집중 여부를 확인하고, 주의집중을 높이기 위해 필요한 조치를 취함.
  • 자신의 오류 가능성을 암. 따라서 항상 정보가 정확한지를 고민하고 자신이 오해한 부분은 없는지 고민하며, 결국 정확한 정보를 얻어 성취가 높음.
  • 자신의 이해도를 정확하게 자각함.
  • 자신의 학습 전략이나 기억 전략이 효과적인지 점검하고, 더 효과적인 전략을 활용하고자 함
  • [이: 스스로 효과적인 학습환경을 창조. 더 정확하고 확실하게 학습할 수 있음. 작업기업의 정보처리 조절. 유의미한 학습 촉진]

[2009 중등] 인지 전략 또는 초인지 전략

• 발췌(abstracting): 학습 내용의 핵심을 추출
• 정교화: 배운 내용에 정보를 늘려나가기(예: 예시와 삽화를 추가) [2009 중등] 배운 개념을 학생 스스로 비유적으로 표현하거나 자신의 언어로 말해보게 하였다.
• 도식화: 학습한 것을 이해하고 기억하도록 돕는 틀(예: [2009 중등] 학습 자료에서 주요 개념들을 찾아 개념도를 그려 보게 하였다.)
• 조직화: 내용을 몇 개의 묶음으로 나누어 분류(예: 목차 짜기) [2009 중등] 책의 목차를 훑어보면서 앞으로 배우게 될 내용의 위계를 파악하도록 하였다.
• 인지적 점검: 학습을 제대로 하고 있는지 추적하고 통제 [2009 중등] 오답 공책을 만들어 자신의 부족한 부분에 대해 확인하고 그 원인을 분석하도록 하였다.

메타인지를 가르치는 방법

• 설명 및 시범: 교수자가 직접 자신의 상태를 점검하고 학습전략을 언제 어떻게 사용할 수 있는지 설명한 뒤, 시범을 보이기 [사고 과정을 소리내어 말하기]
• 체크리스트: 메타인지 전략과 과정에 대해 체크리스트를 제공해 자신의 학습을 돌아볼 수 있도록 하기
• 시험 및 백지쓰기: 내용을 얼마나 잘 치고 있는지 점검할 수 있도록
• [학습 일지 작성: 학습에서 어려웠던 것, 쉬웠던 것, 효과적이었던 전략, 효과적이지 않았던 전략, 학습 습관, 앞으로 기르고자 하는 학습 습관 등에 대한 질문에 답하는 형식으로 일지를 매주 작성하게 하기]
• [모델링: 메타인지 시범 보이기]

3. 쾰러(Kohler)의 통찰이론(아하 현상)

• 통찰학습 = 아무런 관련이 없는 장의 구성 요소 간의 관계를 재구성하여 문제를 해결하는 것.
• 학습은 자극-반응의 연합이나 시행착오의 결과처럼 점진적으로 이루어지는 것이 아니라, 순간적인 통찰 때문에 비약적으로 일어나는 사고 과정의 결과임.

[2018 7급] 문제해결의 과정에서 관련 없어 보이던 요소들이 유의미한 전체로 파악되고 결합된다. / 전날 저녁 내내 문제가 풀리지 않았으나 새벽에 일어나서 보니 해결방법이 갑자기 떠올랐다.

4. 정보처리이론(Atkinson & Shiffrin)

https://en.wikipedia.org/wiki/Information_processing_theory

(1) 기억의 저장소

1. 감각기억(감각 등록기): 감각기관을 통해  정보를 최초로 저장하는 장소. 1~4초 정도만 저장되며, 주의를 기울인 정보만 작업기억으로 전이되고 나머지는 망각된다. [2002 초등] 교사가 칠판에 판서를 하면서 학습 내용을 설명할 경우, 학생들은 필기에 집중하여 교사의 설명을 잘 듣지 못한다. 이런 현상과 가장 관계가 깊은 것은? ① 감각 등록기
2. 작업기억(=단기기억): 작업기억은 정보들을 일시적으로 저장하고, 각종 인지과정을 수행하는 작업장으로서의 기능을 수행하는 단기기억이다. 용량의 한계: 7±2개의 정보가 약 20초 정도 저장된다. 인지부하와 관련. [2007 전문직] 다음 사례와 가장 관계 깊은 기억은? 철수는 수첩에서 친구의 전학번호를 찾아 그 번호를 잊지 않기 위해 암송을 하면서 전화기 번호판을 누르고 있었다. 그런데 옆에 있던 친구가 갑자기 질문을 하는 바람에 철수는 조금 전에 기억하고 있던 전화번호를 잊어버렸다. ④ 단기 작동 기억(short-term, working memory) 
   • 인지적 과부하에 유의: 학생들의 작업기억은 한계가 있으므로 교사는 너무 많은 내용을 전달하지 않도록 한다. [2010 초등] 그런데 한 화면에 너무 많은 글과 그림이 동시에 들어가게 되면 학생들의 이해를 방해할 수도 있을 것 같아요.
   • [이] 인지부하이론: 인지과부하를 학습 부진의 주요 원인으로 보고 불필요한 인지부하를 초래하는 교수 변인을 밝혀내어 대안적으로 효과적인 교수설계 전략을 개발하는 데 목적. 인지부하의 종류: (1) 내재적 인지부하: 과제 자체의 복잡성에 기인. (2) 외재적(비본질적) 인지부하: 과제를 제시하는 방식에 의해 발생. (3) 본유적(germane, 적절한) 인지부하: 학습을 촉진하는 인지부하
3. 장기기억: 오래 지속되는 기억으로, 무제한의 용량을 가짐[이: 무한한 정보를 영구적으로 저장할 수 있는 곳]. 작업기억의 정보를 부호화 과정을 거쳐 오랫동안 저장하는 장소. 저장용량과 지속시간은 무제한. [2007 중등] 명제와 산출 등에 기초한 다양한 형태의 정보망과 도식적 지식으로 이루어져 있다.

(2) 작업기억 용량의 한계 극복 방법

• 청킹(의미덩이짓기): 개별 정보들을 보다 크고 의미 있는 단위로 묶는 것. (예: rdmae를 dream으로, [설]두문자법)
• 자동화: 의식적 노력 없이 정보를 능숙하게 처리하는 것. 별도의 작업기억 용량을 활용하지 않고 수행할 수 있게 됨.  전문가는 문제 해결의 많은 부분이 자동화됨. (예: 운전을 처음 배울 때는 매 동작에 신경써야 하지만, 많은 반복을 통해 정신적 에너지를 들이지 않고 수행하게 됨)
• 이중처리(dual processing): 시각 자료와 언어적 설명을 함께 활용 [2013 중등] 언어적 설명에 의존하여 수업을 하는 과학과 윤 교사는 수업시간에 학생들 대부분이 자신의 수업을 이해하지 못해 고개를 가우똥거리는 모습이 마음에 걸렸다. 다음날 윤 교사는 식물의 뿌리와 관련된 수업을 할 때, 곧은 뿌리와 수염뿌리에 대해 언어로 설명하면서 동시에 배추와 마늘의 뿌리가 있는 사진을 보여 주는 방식으로 학생들의 이해를 도와주었다. [2010 초등] 이중부호화: 각 화면의 교육내용을 학생들에게 효과적으로 전달하기 위해서는 글만 제시하지 말고 그림을 함께 사용하면 좋을 것 같아요.
• 유지암송: 정보를 변형하지 않고 반복적으로 암송하는 것

(3) 장기기억의 유형

• 장기기억 속의 지식: 선언적 지식(declarative knowledge): 무엇이 어떻다는 것을 아는 것. (2) 절차적 지식(procedural knowledge): 무엇을 어떻게 하는가에 대한 지식. [이: 과제를 수행하는 방법에 대한 지식] (3) 조건적 지식(conditional knowledge): 선언적 지식과 절차적 지식을 언제 어떻게 활용할 것인지에 관한 지식[이: 선언적 지식과 절차적 지식을 언제, 왜, 어떻게 사용하는지에 대한 지식. 특정 과제를 수행할 때, 그 과제에 맞게 선언적 지식과 절차적 지식을 적절히 구사할 줄 아는 것]
• 선언적 기억(declarative memory): 자각하고 회상해낼 수 있는 지식. (1) 의미기억(semantic memory): 개념, 원리, 관계에 대한 기억('한국의 수도는?'에 응답할 때 사용). (2) 일화기억(episodic memory): 개인적 경험에 대한 기억('어제 한 일은?'에 응답할 때 사용)
• 비선언적 기억(non-declarative memory)(= 운동기억, 절차기억): 의식하지 못하는 유형의 기억으로, 자동적으로 발현됨. 무엇을 어떻게 하는 방법에 관한 기억 (예: 수영하기)
• [이] (1) 명시적 기억: 의식적으로 생각해낼 수 있는 기억 vs. (2) 암묵적 기억: 행동이나 사고에 영향을 미치지만 우리가 그것을 기억한다는 사실을 의식하지 못하는 기억

(4) 도식이론

• 도식: 기억 속에 존재하는 조직화된 구조. 즉, 장기기억 속의 지식이 서로 조직화 되어 연관을 맺으면서 체계적으로 저장됨. [이: 스키마이론 : 지식의 덩어리들이 어떻게 표상되고그 표상이 지식의 활용을 어떻게 촉진하는가에 대한 이론]
• 특징:
  1) 중요한 정보에 주의를 기울인다.
  2) 직접적인 경험이 아니라 추상적인 표상이다.
  3) 교육이나 경험을 통해 변화한다.
  4) 저장된 정보를 더 잘 기억하는 데 도움이 된다.
• [2010 중등] 다음 실험 결과들에 공통적으로 관계되는 인지학습이론은? • 피험자들에게 ‘0-0’와 같은 모호한 형태의 그림을 보여주면서 ‘안경과 비슷하다.’라는 말을 했을 때, 피험자들은 회상검사에서 안경을 닮은 그림을 더 많이 그렸다.  • 두 집단의 피험자에게 ‘집에 관한 글’을 제시하고 각각 ‘주택 구입자’의 관점과 ‘좀도둑’의 관점에서 읽도록 했을 때, 두 집단의 피험자가 기억한 내용은 서로 달랐다. • 음악 전공 학생들과 체육 전공 학생들에게 ‘카드 게임’이나 ‘즉흥 재즈 연주’로 해석할 수 있는 이야기를 들려주었을 때, 음악 전공 학생들은 즉흥 재즈 연주로 이해한 반면에 체육 전공 학생들은 카드게임으로 이해했다.

(5) 정보처리과정[인지처리 과정]

1. 주의집중(attention): 감각기억에서 단기기억으로의 전환를 위해 자극에 대한 의식적 집중이 필요 [원] 주의는 기억과정의 시작이므로 교사는 학습자의 주의를 끌어야 함 [2010 중등] 자료를 제시하고 요리명을 설명하면서 중요한 부분에 밑줄을 그어 주의를 유도하였다. [이] 자극에 의식적으로 초점을 두는 과정
   • 선택적 주의: 특정 정보에만 선택적으로 주의를 집중하고 다른 측면은 무시하는 것(“여러분들 이 부분은 정말 특별하죠? 자 다음 그림을 잘 보세요.”) [2007 초등] 최 교사는 공기를 주제로 과학 수업을 하면서 풍선에 공기를 서서히 불어 넣어 학생들 앞에서 터뜨리기도 하고, 판서할 때 중요한 개념 밑에 노란색으로 밑줄을 그어 그 개념을 강조하기도 하였다. 최 교사의 이런 행동을 가장 잘 설명할 수 있는 것은? ③ 선택적 주의
   • 칵테일파티 효과: 시끄러운 파티에서도 자신에게 의미 있는 정보인 이름은 잘 들리는 현상 [2013 중등] 수업이 시작되어도 학생들이 수업에 주의를 기울이지 않아 항상 고민이던 사회과 강 교사는 다음날 몽골 문화를 주제로 하는 수업을 위해 몽골인 복장을 하고 교실로 들어갔다. 그러자 어수선하고 소란스럽던 학생들이 강 교사에게 집중하기 시작했다.
   • 주의집중 전략: 강조하기, 흥미로운 자료 제시, 시범 보이기, 그림, 도표 활용, 질문하기. 
2. 지각(perception): 주의 집중한 자극·경험을 해석하고 의미를 부여하는 과정. [이: 자극에 의미를 부여하고 반응하는 과정]
3. 시연(rehearsal): 정보를 변형하지 않고 계속 반복하는 것. (예: 운전면허 시험 과정을 머릿속으로 계속 반복함) [설: 기계적인 학습의 형태이며 유의미성이 높지 않아 효과가 낮음] [이: 기계적 시연 vs 정교화된 시연]
4. 부호화(encoding): 정보를 장기기억에 표상하는 과정. 효과적인 부호화를 위해서는 장기기억 속에 이미 저장된 정보들과의 연결성, 즉 유의미성이 높아야 함. [원: 정보를 유의미하게 전환하여 장기기억 속으로 넘기는 것.] [이: 제시된 정보를 처리 가능한 형태로 변형하는 과정] 부호화 촉진 전략: 
   • 정교화(elaboration): 새로운 정보를 기존 지식과 연결하여 의미를 부여하는 것 (예: 구체적 사례 제시, 유비, 자신의 말로 설명하기, [설: 기억술]) [이: 논리적 추론, 연결적 결합, 사례제시, 구체화 등 전략 사용] [2011 초등] • 학생들에게 기억해야 할 새로운 정보를 선행지식과 연결하게 함으로써 정보의 유의미성을 높였다. • 학생들에게 새로운 정보의 의미에 대해 토론하게 하거나 글의 요점에 대해 설명해 보도록 하였다. • 학생들에게 새로운 정보에 대해 생각할 수 있는 시간을 주면서 다음과 같은 질문들을 적절히 활용하였다. - 이 정보의 예로는 어떤 것들이 있을까요? - 이 정보로부터 어떤 결론을 도출할 수 있을까요? - 이 정보를 일상생활에서 어떻게 활용할 수 있을까요? [2006 초등] 권 교사는 ‘빨간 사과’라는 단어를 학생들에게 더 잘 기억시키기 위해 ‘‘화난 사람이 얼굴을 붉히며 빨간 사과를 집어 던졌다.”는 문장을 제시했다. 권교사가 사용한 인지 전략은? ① 정교화 / [2017 9급] 새로운 정보를 기존의 지식과 관련짓는다. 학습한 정보를 자신의 말로 바꾸어 보거나 또래에게 설명해 보는 것이 그 예이다.
   • 조직화(organization): 별개의 정보를 서로 관련 있는 것끼리 묶어서 제시하는 것. [설: 잘 조직화된 내용은 요소 사이의 관계를 서술하기 때문에 인지적 부하가 줄어들고 부호화와 인출이 더 효과적으로 일어남.] (예: 개요, 도표, 그래프, 모형, 구조도) [이: 관련 있는 내용을 공통 범주나 유형으로 묶는 과정. 도표, 행렬표, 개념지도, 모형, 개요 등 전략 사용] [2012 중등] 엣킨슨과 쉬프린의 정보처리 모형에 근거할 때, 학생들의 부호화를 촉진하기 위한 교사의 교수활동 중 조직화 전략에 해당되는 것: (ㄴ) 우리나라의 주요 하천에 대한 학습을 촉진하고자 하천의 흐르는 방향, 특징 등의 범주로 묶은 도표를 제시하면서 설명하였다. (ㄹ) 식물에 대한 학습을 촉진하고자 식물을 크게 종자식물과 포자식물로, 다시 종자식물을 속씨식물과 겉씨식물로 구분한 위계도를 사용하여 설명하였다. [2010 중등] (ㄴ) 음식을 만드는 데 필요한 재료 목록을 제시하고 유사한 항목끼리 묶어 기억하도록 하였다. / [2017 9급]  개별적 정보를 범주나 유형으로 묶는다. 도표나 그래프, 위계도를 작성하는 것이 그 예이다.
   • 심상화(visual imagery): 내용에 관한 시각적 자료를 함께 제시하는 것(=이중부호화이론) [이: 정보에 대한시각적 이미지를 머릿속에 표상. 사진, 영상, 도표, 다이어그램,모형 차트 등 전략 사용] [2017 9급] 정보를 시각적인 형태인 그림으로 저장한다. 자동차를 언어적 서술 대신에 그림으로 기억하는 것이 그 예이다.
   • 맥락화(context): 내용을 상황(맥락)과 연결짓는 것 (예: 특정 문법이 활용되는 글을 작성하게 하고 이 과정에서 문법을 알려줌)
   • 기억술(mnemonic)[설: 정교화에 포함]: 새로운 정보와 기존 정보 사이에 인위적인 연결고리를 만듦 (1) 장소법: 정보를 자신과 친숙한 장소에 연결 (2) 연상법: 사실을 단어나 숫자와 관련지어 기억 (3) 핵심단어법: 학습한 단어의 의미와 단어를 심상으로 결합하기 (4) 운율법: 정보를 익숙한 노래 가사로 넣기) [2010 중등] (ㄷ) 음식을 만드는 주요 과정을 랩 가사로 만든 후 학생이 익숙한 노래 가락에 맞추어 부르게 하였다. 
   • [설] 도식 활성화: 새로운 지식이 기존 지식과 연결될 수 있도록 적절한 사전지식을 활성화시키는 부호화 전략. (예: 주제에 관해 이미 알고 있는 것이 무엇인지 묻기, 관련된 개인적 경험을 말하도록 하기)
   • [설] 생성: 새로운 정보와 관련된 정보를 스스로 만들어 내는 학습전략(예: 스스로 도표를 만들어 보거나 심상화를 통해 정보를 나타내 보기)
   • [원] 학생들은 자신의 선행지식을 토대로 정보를 부호화하기 때문에, 교사는 학생들의 선행지식을 활성화하여 새로운 내용과 연결할 수 있도록 해야 함 
5. 인출(retrieval): 장기기억에 저장된 정보를 의식에 떠올리는 것[설: 작업기억으로 가져오는 것]
   • 인출을 돕는 단서가 제공될 때 인출이 잘 됨. [설] 주관식 시험처럼 단서나 도움이 제공되지 않으면 회상(recall), 객관식 시험처럼 단서나 도움이 제공되면 재인(recognition). 회상보다 재인이 쉬움.
   • 부호화가 잘 된 정보가 인출이 잘 된다.
   • 부호화 특수성(encoding specificity)의 원리: 인출 단서의 맥락과 부호화 맥락이 일치할 때 인출이 가장 잘 된다. (물속에서 암기한 집단은 물속에서 인출이 더 잘 되고, 물 밖에서 암기한 집단은 물 밖에서 인출이 더 잘 됨. 학습조건과 시험조건을 일치시키면 인출이 촉진됨.)
   • 설단현상(tip-of-the-tongue phenomenon): 장기기억에 저장된 정보를 인출하지 못하고, 생각이 날 듯 말 듯 혀끝에서 맴도는 현상이 발생할 수 있음

(6) 망각 이론

• 쇠잔이론(흔적쇠퇴설, decay theory): 기억을 사용하지 않으면 시간의 경과에 따라 기억이 쇠퇴한다고 설명. (=불용이론) [원] 해결책: 반복 복습
• 간섭이론(interference theory): 관련된 다른 내용이 회상하고자 하는 내용의 인출을 방해하여 망각이 일어난다고 설명. [원] 해결책: 완전히 끝내고 다음 과제 하기
  • 순행간섭: 이전에 학습한 내용이 이후 학습할 내용의 인출을 방해하는 현상
  • 역행간섭: 이후에 학습한 내용이 이전에 학습한 내용의 인출을 방해하는 현상
• 에빙하우스(Ebbinghaus)의 망각곡선: 학습 후 짧은 시간 내에 망각이 가장 급격하게 진행됨. [해법: 간격을 늘려가며 반복 복습하기(spaced repetition)]

수업 적용 방안

• 학습자의 선행지식 활성화 - 학생들은 자신의 선행지식을 토대로 정보를 부호화하기 때문에 교사는 학생들의 선행지식을 파악해 새로운 내용을 연결해주는 장치를 만들어야 한다.
• 학습자의 주의를 끄는 수업 - 주의는 기억과정의 시작이므로 교사는 흥미로운 자료를 제시하는 수업을 해야 한다.
• 인지적 과부하에 유의 - 학생들의 작업기억은 한계가 있으므로 교사는 너무 많은 내용을 전달하지 않도록 한다.