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조성 (심리학)

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목차

1. 개요

조성(Shaping)은 심리학에서, 목표 행동에 점차 가까워지는 행동을 강화하여 새로운 행동을 학습시키는 방법이다. 훈련자는 목표 행동에 근접한 행동을 선택적으로 강화하며, 목표 행동이 달성될 때까지 이 과정을 반복한다. 이 기법은 동물 훈련, 응용 행동 분석, 재활 치료 등 다양한 분야에서 활용되며, 쥐의 레버 누르기 훈련과 같은 예시가 있다. 자동 형성(Autoshaping)은 조성과 유사하지만, 행동과 상관없이 보상이 주어지는 고전적 조건화의 한 유형이다.

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조성 (심리학)
심리학적 기법
이름조성
정의원하는 행동을 강화하기 위해 점진적인 근사치를 사용하는 행동 분석 기법
목표복잡하거나 새로운 행동을 학습시키는 것
관련 용어행동 수정
작동 조건화
설명
기본 원리목표 행동에 가까운 행동을 선택적으로 강화하여 점진적으로 목표 행동을 형성
적용새로운 기술 학습
문제 행동 수정
동물 훈련
예시아동의 언어 발달 지도
강아지에게 특정 동작 가르치기
단계
1단계목표 행동 정의
2단계초기 행동 선택 (목표 행동과 유사한 행동)
3단계선택된 초기 행동 강화
4단계목표 행동에 더 가까운 행동 강화
5단계점진적으로 강화 기준을 높여 목표 행동 형성
장점
효과적인 학습 방법학습 속도 향상 및 복잡한 행동 학습 가능
긍정적 강화벌을 사용하지 않고 긍정적인 방법으로 행동 변화 유도
주의 사항
적절한 강화 계획학습자의 능력과 속도에 맞는 강화 계획 설정 필요
일관성 유지강화 기준의 일관성을 유지하여 혼란 방지
기타
창시자B. F. 스키너
관련 이론작동 조건 형성

2. 점진적 접근법

점진적 접근법은 훈련 목표가 되는 행동에 점점 더 가까워지는 반응을 보일 때마다 강화하는 방법이다. 훈련이 진행됨에 따라, 목표 행동에서 벗어나는 덜 정확한 반응에 대한 강화는 점차 중단된다. 이 과정에서 학습자는 강화를 받기 위해 다양한 행동을 시도하는 소멸 폭발을 겪을 수 있으며, 훈련자는 이 중에서 목표 행동에 더 가까운 반응을 선택하여 강화한다.[3] 이러한 과정을 반복하며 학습자가 목표 행동을 성공적으로 수행할 때까지 점진적으로 접근해 나간다.

2. 1. 단계별 강화

단계별 강화는 점진적 접근법이라고도 불리며, 훈련 목표가 되는 행동에 점점 더 가까워지는 반응을 보일 때마다 강화를 제공하는 방식이다. 훈련이 진행되면서, 목표 행동에서 벗어나는 덜 정확한 반응에 대해서는 강화를 중단한다. 이렇게 강화가 중단되면, 학습자는 강화를 다시 받기 위해 다양한 행동을 시도하는 소멸 폭발 현상을 보일 수 있다. 이때 훈련자는 목표 행동에 더 가까운 반응 중 하나를 선택하여 강화한다.[3] 이 과정을 반복하며 목표 행동에 점차 가까워지도록 유도한다.

예를 들어, 쥐가 레버를 누르도록 훈련시키는 경우 다음과 같은 단계적 접근을 사용할 수 있다.

# 단순히 레버가 있는 방향으로 몸을 돌리는 행동을 강화한다.

# 레버 쪽으로 움직이는 행동만을 강화한다.

# 레버로부터 특정 거리 안으로 접근하는 행동만을 강화한다.

# 코와 같은 신체 일부로 레버를 건드리는 행동만을 강화한다.

# 특정 발로 레버를 건드리는 행동만을 강화한다.

# 특정 발로 레버를 살짝 누르는 행동만을 강화한다.

# 특정 발로 레버를 완전히 누르는 행동만을 강화한다.

훈련 초기에는 쥐가 레버 쪽으로 몸을 돌리기만 해도 강화를 받지만, 이 행동이 익숙해지면 다음 단계인 레버 쪽으로 움직이는 행동에만 강화를 제공하는 식으로 점차 기준을 높여간다. 각 단계에서 새로운 기준의 행동을 학습하면, 다음 단계의 더 정확한 행동으로 강화의 기준을 옮겨간다. 이런 과정을 통해 최종 목표인 레버 누르기 행동이 만들어진다. 처음에는 쥐가 레버를 누르지 못할 가능성이 높지만, 점진적 강화를 통해 결국에는 레버를 빠르고 정확하게 누르게 된다.

그러나 이러한 조성 과정이 항상 성공하는 것은 아니다. B. F. 스키너의 제자였던 마리안 브렐랜드와 켈러 브렐랜드는 돼지와 너구리에게 동전을 돼지 저금통에 넣도록 훈련시키려 했으나 실패한 사례가 있다. 이들은 음식을 강화물로 사용했다. 하지만 돼지는 동전을 저금통에 넣는 대신 땅에 파묻으려 했고, 너구리는 동전을 물에 씻거나 문지르는 행동을 보였다. 이는 동물들이 동전을 마치 먹이처럼 다루며 보이는 본능적인 '음식 획득' 행동이었다. 특히 너구리의 경우, 동전 하나를 상자에 넣으면 보상을 받는 것은 학습했지만, 보상을 받기 위해 동전 두 개를 넣어야 하는 더 복잡한 규칙은 학습하지 못했다. 너구리는 좌절감을 보이는 듯한 행동을 하다가 결국 자신의 종에게 일반적인 '음식 획득' 행동으로 돌아갔다. 이러한 결과는 동물이 가진 기존의 본능적 행동 경향이나 인지 능력의 한계가 새로운 행동 형성에 영향을 미칠 수 있음을 보여준다. 이처럼 특정 자극(신호 자극)에 대해 훈련되지 않은 선천적인 반응(신호 추적)이 나타나는 다른 많은 사례들도 보고되었다.[4][5]

2. 2. 소거 폭발

점진적 접근법 훈련 과정에서, 훈련자는 목표 행동에 점점 더 가까워지는 행동만을 강화하고, 이전 단계의 덜 정확한 행동에 대한 강화는 중단하게 된다. 이렇게 특정 행동에 대한 강화가 중단되면, 학습자는 이전에 강화를 받았던 행동을 오히려 더 많이 시도하는 경향을 보이는데, 이를 소거 폭발(extinction burst|소거 폭발영어)이라고 한다.[3] 소거 폭발 과정에서 학습자는 강화를 다시 얻기 위해 다양한 행동을 시도하며, 이 과정에서 우연히 목표 행동에 더 가까운 행동이 나타날 수 있다. 훈련자는 이때 나타나는 여러 행동 중에서 목표 행동에 더 근접한 것을 선택하여 다시 강화함으로써 점진적으로 원하는 행동을 만들어갈 수 있다.[3]

2. 3. 예시: 쥐의 레버 누르기 훈련

점진적 접근법은 훈련자가 설정한 목표 행동에 점점 더 가까워지는 행동을 단계적으로 강화하는 방법이다. 훈련 과정에서 목표와 거리가 먼 행동에 대한 강화는 점차 중단된다. 이 과정에서 학습자는 강화를 얻기 위해 다양한 행동을 시도하는 소멸 폭발 현상을 보일 수 있으며, 훈련자는 이 중 목표에 더 가까운 행동을 선택하여 강화한다.[3] 이 과정을 반복하며 목표 행동에 점진적으로 도달하게 된다.

예를 들어, 쥐가 레버를 누르도록 훈련시키는 과정은 다음과 같은 점진적 접근 단계를 통해 이루어질 수 있다.

쥐의 레버 누르기 훈련 단계
단계강화 대상 행동
1단순히 레버 쪽으로 도는 행동
2레버 쪽으로 움직이는 행동
3레버에서 특정 거리 이내로 움직이는 행동
4신체 일부(예: 코)로 레버를 만지는 행동
5특정 발로 레버를 만지는 행동
6특정 발로 레버를 부분적으로 누르는 행동
7특정 발로 레버를 완전히 누르는 행동



훈련 초기에는 쥐가 첫 번째 단계인 '레버 쪽으로 돌기'만 해도 강화를 받는다. 이 행동이 꾸준히 나타나면, 훈련자는 두 번째 단계인 '레버 쪽으로 움직이기' 행동에 대해서만 강화를 제공한다. 이런 방식으로 각 단계의 행동이 학습됨에 따라 점차 더 정확한 행동으로 강화의 기준을 옮겨가며, 최종적으로 목표 행동인 '레버 누르기'가 안정적으로 나타날 때까지 훈련을 진행한다. 처음에는 쥐가 레버를 누르지 못할 가능성이 높지만, 조성이 성공적으로 이루어지면 결국 레버를 빠르게 누르게 된다.

3. 실제 응용

조형 기법은 실험 동물의 조작적 조건화 반응 훈련, 응용 행동 분석을 통한 인간 또는 동물의 행동 변화, 특정 목표 행동 학습에 어려움을 겪는 학습자 지도 등 다양한 분야에서 활용된다.[6] 또한 물리 치료와 같은 재활 분야에서도 환자의 점진적인 행동 변화를 유도하는 데 사용될 수 있다.[7]

3. 1. 동물 훈련

조형은 실험 동물의 조작적 조건화 반응 훈련, 그리고 부적응적이거나 기능 부전으로 간주되는 동물의 행동을 변화시키기 위한 응용 행동 분석에 사용된다. 또한 목표 행동을 하기를 거부하거나 이를 달성하는 데 어려움을 겪는 동물에게 행동을 가르치는 데에도 사용할 수 있다. 이 절차는 상업적 동물 훈련에서 중요한 역할을 한다. 조형은 강화되는 자극과 그렇지 않은 자극의 차이를 구별하는 능력인 변별과 한 상황에서 학습한 반응을 유사하지만 다른 상황에 적용하는 일반화를 돕는다.[6]

3. 2. 응용 행동 분석 (ABA)

응용 행동 분석 (ABA)에서는 조작적 조건화의 원리를 활용한 조형 기법을 통해 부적응적이거나 기능 부전으로 간주되는 인간 또는 동물의 행동을 변화시키는 데 사용된다. 또한, 특정 목표 행동을 수행하기를 거부하거나 이를 달성하는 데 어려움을 겪는 학습자에게 해당 행동을 가르치는 데에도 효과적으로 활용될 수 있다. 조형 절차는 상업적인 동물 훈련 분야에서도 중요한 역할을 수행한다. 이 기법은 강화되는 자극과 그렇지 않은 자극 사이의 차이를 구별하는 능력인 '변별'과, 특정 상황에서 학습한 반응을 유사하지만 다른 상황에도 적용하는 '일반화' 능력을 향상시키는 데 도움을 준다.[6] ABA는 이러한 조형 기법을 통해 궁극적으로 부적응적인 행동을 줄이고, 보다 적응적인 행동을 늘리는 것을 목표로 한다.

3. 3. 재활 치료

조형 기법은 물리 치료와 같은 재활 분야에서도 활용될 수 있다. 이는 환자의 점진적인 행동 변화를 유도하여 특정 목표 행동에 도달하도록 돕는 방식으로 적용된다. 예를 들어, 물리 치료 센터에서는 평행봉을 이용한 훈련을 통해 최종적으로 보행기를 사용한 걷기 능력을 향상시키는 데 조형 기법을 사용할 수 있다.[7] 또한, 환자가 스스로 화장실을 가는 간격을 점차 늘려나가도록 가르치는 등 일상생활 기술 습득에도 응용될 수 있다.

3. 4. 기타 응용

조형 기법은 실험 동물의 조작적 조건화 반응 훈련, 응용 행동 분석을 통한 인간이나 동물의 행동 변화, 목표 행동 학습에 어려움을 겪는 학습자 지도, 상업적 동물 훈련 등 다양한 분야에서 활용된다. 또한 조형은 특정 자극 간의 차이를 구별하는 '변별' 능력과 학습된 반응을 유사한 상황에 적용하는 '일반화' 능력을 향상시키는 데 도움을 준다.[6]

물리 치료나 재활 분야에서도 조형 기법이 응용된다. 예를 들어, 평행봉 훈련을 통해 점진적으로 보행기 사용으로 나아가는 과정에 조형을 적용할 수 있으며[7], 환자에게 화장실 방문 간격을 점진적으로 늘리도록 가르치는 데에도 사용된다.

4. 자동 형성 (Autoshaping)

자동 형성(Autoshaping)은 때때로 신호 추적(sign tracking)이라고도 불리며, 고전적 조건화를 연구하는 데 사용되는 실험 절차 중 하나이다. 자동 형성은 동물의 특정 행동과 관계없이 보상이 주어지는 반면, 형성(shaping)은 동물의 행동에 따라 보상이 주어진다는 점에서 차이가 있다.

가장 기본적인 형태의 자동 형성은 파블로프의 개 실험과 유사하다. 파블로프 실험에서 개는 소리(조건 자극)와 먹이(무조건 자극)를 반복적으로 짝지어 경험한 후, 소리만 듣고도 침(조건 반응)을 흘리게 된다. 자동 형성 실험에서도 비슷하게, 동물은 특정 신호(예: 불빛)가 먹이를 예측한다는 것을 학습하면, 그 신호 자체에 대해 먹이를 먹는 행동과 유사한 반응(조건 반응)을 보이게 된다. 예를 들어, 먹이를 받기 직전에 불빛이 켜지는 것을 반복 경험한 동물은 나중에는 불빛을 향해 쪼거나 핥는 등의 행동을 하게 된다.

자동 형성은 B.F. 스키너가 주장한 조작적 조건화의 원리와는 다른 측면을 보여준다. 스키너의 강화 이론에 따르면, 특정 행동이 보상받을 때 그 행동의 빈도가 증가해야 한다. 그러나 자동 형성에서는 동물의 행동과 상관없이 보상(먹이)이 주어짐에도 불구하고, 특정 조건 자극(예: 불빛이 켜진 키)에 대한 반응(예: 키 쪼기)이 확실하게 나타난다.[8] 이는 해당 행동이 직접적으로 보상받지 않았음에도 불구하고 학습된다는 점에서 스키너의 이론만으로는 설명하기 어려운 현상이다.

자동 형성이 스키너식 통제보다는 파블로프식 통제를 더 강하게 받는다는 증거는 생략 절차(omission procedure) 실험을 통해 더욱 명확해진다.[9] 이 절차에서는 동물이 조건 자극에 반응하면 오히려 예정된 보상을 받지 못하게 함에도 불구하고, 동물은 조건 자극에 대한 반응을 멈추지 않고 지속하는 경향을 보인다.[10] 이는 '부정적 자동 유지'(negative automaintenance)라고 불리며, 보상을 얻는 것을 방해하더라도 조건 자극에 대한 반응을 억제하기 어렵다는 것을 보여준다.

4. 1. 파블로프의 개 실험

파블로프의 개 실험은 고전적 조건화를 연구하는 데 사용되는 '''자동 형성''' (때로는 '''신호 추적'''이라고도 함)의 대표적인 예시 중 하나이다. 이 실험 절차는 자동 형성의 가장 단순한 형태와 매우 유사하다.

파블로프의 가장 잘 알려진 실험 절차는 다음과 같다.

# 개에게 먹이(무조건 자극, Unconditioned Stimulus, US)를 주기 직전에 짧은 소리(조건 자극, Conditioned Stimulus, CS)를 먼저 들려준다.

# 개는 먹이가 주어지면 자연스럽게, 즉 무조건적으로 침(무조건 반응, Unconditioned Response, UR)을 흘린다.

# 이 과정을 반복하면, 개는 나중에 소리(CS)만 듣고도 먹이가 나올 것을 예측하여 조건부로 침(조건 반응, Conditioned Response, CR)을 흘리게 된다.

이 실험은 특정 자극(소리)이 다른 중요한 자극(먹이)을 예측하는 신호가 될 때, 동물이 그 신호 자극에 대해 학습된 반응(침 분비)을 보이게 되는 과정을 보여준다. 자동 형성에서는 이처럼 동물의 특정 행동과 관계없이 신호 자극과 보상이 짝지어 제시될 때 학습이 일어난다.

4. 2. 비둘기 키 쪼기 실험

자동 형성은 고전적 조건화 연구에 사용되는 실험 방식으로, 비둘기 키 쪼기 실험은 이 자동 형성의 대표적인 예시 중 하나이다. 이는 파블로프의 개 실험과 유사한 원리를 따른다. 파블로프 실험에서 개는 소리(조건 자극)와 먹이(무조건 자극)를 짝지어 제시받으면 나중에는 소리만 듣고도 침(조건 반응)을 흘리게 된다.

비둘기 실험에서는 먹이를 주기 직전에 일정한 시간 동안 불빛(조건 자극)을 비춘다. 비둘기는 먹이(무조건 자극)를 보면 자연스럽게 쪼는 반응(무조건 반응)을 보이는데, 빛과 먹이가 반복적으로 짝지어 제시되면 나중에는 빛만 보고도 불빛이 비치는 키(key)를 쪼는 행동(조건 반응)을 학습하게 된다.

이러한 자동 형성 현상은 B.F. 스키너가 주장한 조작적 조건화의 '형성'과는 구별된다. 형성에서는 동물이 특정 행동을 해야 보상이 주어지지만, 자동 형성에서는 비둘기가 키를 쪼는 행동과 상관없이 빛 다음에 먹이가 규칙적으로 제공된다. 그럼에도 불구하고 비둘기는 보상을 받지 않아도 키를 쪼는 행동을 확실하게 학습한다.[8] 이는 행동이 결과(보상)에 따라 학습된다는 스키너의 강화 원칙과도 모순되는 것처럼 보인다. 만약 강화 원칙대로라면, 특정 행동(키 쪼기)이 아닌 무작위 행동이 음식과 우연히 연결되어 강화되어야 하지만, 실제로는 키 쪼기라는 특정 반응이 나타난다.

자동 형성이 스키너식의 조작적 통제가 아닌 파블로프식의 고전적 통제를 따른다는 가장 명확한 증거는 '생략 절차'(omission procedure) 실험에서 나타난다.[9] 이 절차에서는 보통 빛이 나타난 후 먹이를 주지만, 만약 비둘기가 빛이 비치는 키를 쪼면 예정되었던 먹이를 주지 않는다. 만약 키 쪼기 행동이 조작적 통제(보상을 얻기 위한 행동)를 받는다면, 비둘기는 먹이를 얻지 못하므로 키 쪼기를 멈춰야 한다. 그러나 실험 결과, 비둘기들은 먹이를 얻지 못함에도 불구하고 수천 번에 걸쳐 계속해서 키를 쪼는 행동을 지속했다.[10] 이러한 현상을 부정적 자동 유지(negative automaintenance)라고 부르며, 이는 보상을 얻는 것을 방해함에도 불구하고 조건 자극(빛)에 대한 반응(키 쪼기)을 멈추지 못하는 강력한 고전적 조건 형성의 결과임을 보여준다.

4. 3. 생략 절차와 부정적 자동 유지

자동 형성이 스키너가 주장한 도구적 통제가 아닌 파블로프식의 고전적 조건화 원리에 의해 더 강하게 영향을 받는다는 것을 보여주는 중요한 증거 중 하나로 생략 절차가 있다.

생략 절차는 특정 조건 자극(예: 빛의 깜빡임)이 제시될 때 일반적으로 보상(예: 먹이)을 제공하지만, 만약 동물이 그 조건 자극에 대해 특정 반응(예: 빛을 쪼는 행동)을 보이면 예정되었던 보상을 제공하지 않는 방식으로 진행된다.[9] 만약 동물의 행동이 보상 유무에 따라 학습되는 도구적 원리에 따른다면, 보상을 받지 못하게 만드는 행동, 즉 조건 자극에 반응하는 행동은 점차 줄어들거나 사라져야 한다.

그러나 실제 실험 결과는 다르게 나타난다. 동물들은 보상을 얻는 것을 스스로 방해함에도 불구하고, 조건 자극에 대한 반응을 멈추지 않고 수천 번의 시행 동안 지속하는 경향을 보인다.[10] 이러한 현상을 '''부정적 자동 유지'''라고 부른다. 이는 동물이 보상을 얻지 못하는 불이익을 감수하면서도 조건 자극에 대한 조건 반응을 억제하기 어렵다는 것을 보여주며, 해당 행동이 고전적 조건화의 강력한 영향 아래 있음을 시사한다.

참조

[1] 논문 A day of great illumination: B.F. Skinner's discovery of shaping. http://www.pubmedcen[...] 2004
[2] 서적 Science and human behavior Macmillan 1953
[3] 서적 Behavior Modification Principles and Procedures Cengage Learning Solutions
[4] 서적 Cognition, Evolution, and Behavior Oxford 2010
[5] 서적 Introduction to Learning and Behavior https://books.google[...] Cengage Learning 2015-10-23
[6] 서적 Personality Theories
[7] 서적 Behavior modification, principles and procedures Wadsworth Publishing Company 2012
[8] 논문 Auto-shaping of the pigeon's key peck. 1968
[9] 문서 see Sheffield, 1965; Williams & Williams, 1969
[10] 논문 Complex dynamic processes in sign tracking with an omission contingency (negative automaintenance). 2003
[11] 서적 '道具的条件づけ' 新曜社 2012
[12] 서적 '行動療法' 新曜社 2012
[13] 서적 학습과 행동 시그마프레스 2004


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