손다이크의 시행착오 학습 실험: 고양이는 어떻게 문제를 해결할까?

동물도 학습을 할 수 있을까?

우리는 보통 학습하면 인간만의 고유한 능력이라고 생각하는 경우가 많습니다. 하지만 동물도 새로운 문제를 해결하고, 경험을 바탕으로 행동을 바꿀 수 있을까요?

이 질문에 대한 답을 찾기 위해 심리학자 에드워드 손다이크(Edward Thorndike, 1874~1949) 는 고양이를 이용한 실험을 진행했습니다.
그의 연구는 행동주의 심리학과 학습이론의 기초를 다진 실험으로, 이후 강화 학습과 행동 수정의 개념이 탄생하는 계기가 되었습니다.

그렇다면, 손다이크는 어떻게 실험을 진행했으며, 어떤 결과를 얻었을까요?
이번 포스팅에서는 손다이크의 시행착오 학습 실험을 쉽고 자세하게 설명해보겠습니다.

1. 손다이크의 시행착오 학습 실험

 1) 손다이크는 왜 이 실험을 했을까?

손다이크는 동물도 학습을 통해 문제를 해결할 수 있는지에 관심이 있었습니다.
당시에는 동물의 학습이 본능적인 행동의 반복인지, 아니면 새로운 경험을 바탕으로 능동적으로 학습하는 것인지가 명확하지 않았습니다.

손다이크는 이를 검증하기 위해 고양이를 이용한 퍼즐 상자(puzzle box) 실험을 설계했습니다.

2) 실험 과정 – 고양이는 어떻게 퍼즐 상자를 탈출했을까?

손다이크는 배고픈 고양이를 퍼즐 상자 안에 넣고, 상자 밖에는 먹이가 놓인 실험을 진행했습니다.
고양이가 상자에서 나오려면 특정한 행동(예: 레버를 누르거나 줄을 당기는 것)을 해야 했습니다.

   ■ 실험의 핵심 과정

1. 고양이를 퍼즐 상자 안에 넣는다.
2. 고양이는 처음에는 무작위 행동(울기, 몸을 비비기, 이리저리 움직이기)을 보인다.
3. 우연히 레버를 눌러 상자 문이 열리면 탈출하고, 바깥의 먹이를 먹는다.
4. 다시 고양이를 퍼즐 상자 안에 넣는다.
5. 고양이는 점점 쓸모없는 행동을 줄이고, 더 빠르게 탈출하는 행동을 반복한다.
6. 결국, 학습이 진행될수록 고양이는 거의 즉각적으로 올바른 행동을 하게 된다.

  ■  고양이의 행동 패턴

• 처음에는 무작위적인 행동(random behavior) 을 보임.
• 반복할수록 비효율적인 행동은 줄어들고, 상자에서 빠져나올 수 있는 올바른 행동(레버 누르기, 줄 당기기)이 증가함.
• 결국, 학습이 이루어지면서 시행착오 과정이 점점 줄어듦.

3) 실험 결과 – 시행착오 학습(Trial-and-Error Learning)이란?

손다이크는 이 실험을 통해 시행착오 학습(Trial-and-Error Learning) 원리를 발견했습니다.
이는 동물이 여러 번 시도하는 과정에서 실패를 경험하며 점점 더 효율적인 해결 방법을 학습하는 과정을 의미합니다.

■ 핵심 개념 요약

• 시행(trial): 동물이 문제를 해결하기 위해 다양한 행동을 시도함.
• 착오(error): 효과가 없는 행동은 점차 줄어듦.
• 학습(learning): 효과적인 행동이 강화되면서 더 빠르게 문제를 해결할 수 있게 됨.

■ 즉, 시행착오를 통해 동물도 경험을 바탕으로 학습할 수 있다는 것을 손다이크가 입증한 것입니다.

4) 손다이크의 학습 법칙(Law of Effect, 효과의 법칙)

이 실험을 통해 손다이크는 효과의 법칙(Law of Effect) 을 제안했습니다.
이 법칙은 이후 스키너의 조작적 조건형성(Operant Conditioning) 이론으로 발전하는 기초가 됩니다.

 

■ 효과의 법칙이란?

"어떤 행동이 만족스러운 결과를 가져오면 그 행동은 반복될 가능성이 높아지고, 반대로 불쾌한 결과를 가져오면 그 행동은 줄어든다."

✔ 예시 1: 고양이가 레버를 누르면 문이 열리고 먹이를 얻음 → 이 행동이 강화됨(더 자주 반복됨).
✔ 예시 2: 강아지가 주인에게 꼬리를 흔들면 간식을 받음 → 꼬리를 흔드는 행동이 증가함.
✔ 예시 3: 학생이 공부를 하면 칭찬을 받음 → 공부하는 행동이 강화됨.

■ 즉, 보상이 따르는 행동은 학습되고, 보상이 없는 행동은 사라지게 됩니다.

2. 실생활에서의 시행착오 학습 적용 사례

① 아이들의 학습 과정

• 아이들은 글씨를 쓸 때 처음에는 엉망이지만, 연습하면서 점점 더 정확하게 씀.
• 처음에는 실수를 하지만, 반복할수록 효율적인 방법을 찾아 학습하게 됨.

② 운동 및 스포츠 훈련

• 처음에는 농구 슛을 할 때 자꾸 실패하지만, 반복적인 연습을 통해 점점 성공률이 높아짐.
• 이는 시행착오를 통해 점점 더 효과적인 방법을 몸이 학습하는 과정과 같음.

③ 게임 및 퍼즐 해결

• 처음에는 게임의 조작법이 익숙하지 않지만, 시행착오를 거치면서 점점 더 잘하게 됨.
• 초반에는 길을 찾지 못해 헤매지만, 반복 플레이를 통해 지름길을 발견함.

④ 동물 훈련

• 강아지가 특정 행동을 하면 간식을 받는 것을 학습함.
• 원래는 아무것도 몰랐지만, 시행착오를 거치면서 올바른 행동을 하면 보상이 온다는 것을 깨닫게 됨.

3. 시행착오 학습이 우리에게 주는 의미

손다이크의 실험은 동물뿐만 아니라 인간의 학습 과정에도 적용됩니다.
우리는 시행착오를 겪으며 점점 더 효율적인 방법을 찾아내고, 경험을 통해 새로운 기술을 익히게 됩니다.

■ 즉, 실패는 단순한 좌절이 아니라 더 나은 학습을 위한 필수 과정입니다.
■ 여러분도 시행착오 과정을 긍정적으로 받아들이고, 학습의 기회로 삼으실 수 있길 바랍니다!

 

2025.02.26 - [심리학] - 강화와 처벌, 당신의 행동을 조종하는 스키너의 법칙 : 조작적 강화 이론