斯金纳 - 操作性条件反射实验
标签:
育儿 |
斯金纳从20世纪20年代末,在哈佛大学就读研究生时起,便开始了动物学习的实验研究。他采用的被试多为大白鼠、鸽子和猫等动物。他自制实验装置,早期的实验装置构造比较简单,适于用大白鼠做实验,在一个矩形通道中间穿一根横轴,使其呈天平状平衡安置在一块固定的木板上。当大白鼠从矩形通道的一端跑向另-端时,矩形通道就发生倾斜。每当通道倾斜时,附臂就钩住旁边安置的一个轮子,并使轮子移动一个缺口,使一个缺口内的食物经漏斗落入食物盘内。这样,大白鼠在矩形通道内学会来回穿梭跑动,通过自己的动作获得食物奖励,见右图所示。
30年代后期,斯金纳为研究操作性条件反射,精心设计制作了一种特殊的仪器,即一个阴暗的隔音箱,箱子里有一个开关(如用白鼠为被试,即是一小根杠杆或一块木板;如以鸽子为被试,就是一个键盘)。开关连接着箱外的一个记录系统,用线条方式准确地记录动物按或啄开关的次数与时间,如左图所示。这个实验装置被称为“斯金纳箱”(Skinner box)。在实验时,并不是动物每一次按杠杆或啄键盘都给食物,食物的释放方式由实验者决定。一面的箱壁上
有一根横杆,恰巧装在一只小食盘和喷水口上面。老鼠在笼子里面爬来爬去,当它碰巧把前爪放在横杆上并压下它时,一粒饲料会自动落下到食盘里。笼子外面连接的一些设备会自动的在移动纸带上画出一条线,一分钟一分钟的记录下压下横杆的次数,从而记录老鼠的行为。这比桑代克的迷箱方法先进了很多,更容易收集数据,实验者所作的工作也更为简单、容易,他们不需要时时盯着老鼠,更不需要在横杆压下时及时的递送饲料,而只需要查看纸带上的记录就行了。
应答性行为和操作性行为--经典式条件反射学习和操作式条件反射学习
斯金纳的行为主义理论与华生的行为主义观点有一个显著的区别。华生坚持“没有刺激,就没有反应”的信条。而斯金纳却认为这种观点不尽全面,也不准确。斯金纳提出要注意区分“引发反应”与“自发反应”,并根据这两种反应提出了两种行为:应答性行为和操作性行为。前者是指由特定的、可观察的刺激所引起的行为,如在巴甫洛夫实验室里,狗看见食物或灯光就流唾液,食物或灯光是引起流唾液反应的明确的刺激
;后者是指在没有任何能观察的外部刺激的情境下的有机体行为,它似乎是自发的,如白鼠在斯金纳箱中的按压杠杆行为就找不到明显的刺激物。应答性行为比较被动,由刺激控制,操作性行为代表着有机体对环境的主动适应,由行为的结果所控制。人类的大多数行为都是操作性行为,如游泳、写字、读书等等。
据此,斯金纳进一步提出两种学习形式:一种是经典式条件反射学习,用以塑造有机体的应答行为;另一种是操作式条件反射学习,用以塑造有机体的操作行为。西方学者认为,这两种反射是两种不同的联结过程:经典性条件反射是S--R的联结过程;操作性条件反射是R--S的联结过程。这便补充和丰富了原来行为主义的公式。
斯金纳的操作条件反射与桑代克的效果律的比较
桑代克的效果律指出“如果一个操作行为出现以后有强化刺激跟随,其反应的强度便增加”。可见两者都提及了强化的概念。但是在斯金纳的行为分析中,强化所扮演的角色发生了重大的变化。
首先,在桑代克那里,强化是用来解释刺激-反应联结加强的一条主要原理,而在斯金纳体系中,强化只是一个用来描述反应概率增加的术语,即强化增加的是反应发生的概率,如何安排强化才是核心所在。
其次,其他学习理论家(如巴甫洛夫)把消退看作是一个主动的抑制过程,而斯金纳认为不能把消退看作是一种与强化无关的独立的过程。事实上,强化可用于消退行为,停止强化可以使反应概率下降。消退过程可用来表明强化效果持续的时间。
现在我们回忆一下桑代克的“猫的迷笼实验”,再与斯金纳的操作性条件反射实验相比较,我们会发现两者既有不同之处,也有相似之点。
不同之处在于:桑代克的迷笼实验是刺激情境在前,偶发的反应在后;而斯金纳的"斯金纳箱实验"是自发的反应在前,强化刺激在后。
相似之处:两种学习都依赖于动物做出自发的反应动作。
反射学说
1、 操作性条件反射的建立
如果一个操作发生后,接着给予一个强化刺激,那么其强度就增加。斯金纳的操作性条件反射所建立的原理,在许多动物和人类的学习中得到印证。例如,鸽子偶一抬高头,受到强化,此后会继续抬高它的头;婴儿偶尔叫一声"妈",妈妈便报以微笑和爱抚,于是孩子学会了叫"妈妈"。斯金纳甚至依据这个原理,训练两只鸽子玩一种乒乓球游戏,获得成功。实际上,只要巧妙安排强化程序,可以训练动物习得许多复杂的行为。
2、 操作性条件反射的消退
关于操作性条件反射的消退,斯金纳总结说:"如果在一个已经通过条件化而增强的操作性活动发生之后,没有强化刺激物出现,它的力量就削弱。"可见,与条件作用的形成一样,消退的关键也在于强化。例如,白鼠的压杆行为如果不予以强化,压杆反应便停止。学生某一良好反应未能受到教师充分的关注和表扬,学生便最终放弃这一作出良好反应的努力。
但是,反应的消退表现为一个过程。即一个已经习得的行为并不即刻随强化的停止而终止,而是继续反应一段时间,最终趋于消失。斯金纳以实验表明,一只已经习得压杆反应的白鼠在强化被停止之后,仍然能按压杠杆达50-250次之多,然后最终停止反应。至于消退的时间,则与该习得反应本身力量的强弱成正比,即如果原来反应非常牢固,那么消退的时间较长,反之亦然。例如,在上述实验中,受过多次强化的白鼠在强化停止后,可连续按压杠杆250次左右,而仅受过一次强化的白鼠在强化停止后连续按压杠杆的次数为50次左右。所以,消退过程的时间长短也是斯金纳衡量操作性条件反射力量的一个指标。
斯金纳的强化原理包括以下几个方面的内容:
http://a4.att.hudong.com/53/26/01300000091985121274266766600_s.gif强化物
强化物一般分为两类,一类是指与反应相依随的刺激能增强该反应,此为积极强化物,如水、食物、奖赏等;所谓消极强化物,是指与反应相依随的刺激物从情境中被排除时,可增强该反应。例如,将白鼠放进一特别箱子中,给予白鼠电击直至白鼠按压杠杆。经过几次强化以后,白鼠很快习得了有压反应.以逃避电击。电击即是增强压杆反应的消极强化物,其它诸如强光、噪声、批评等厌恶性刺激皆属此类。
强化还可划分为一级强化和二级强化两类。一级强化满足人和动物的基本生理需要,如食物、水、安全、温暖、性等。二级强化是指任何一个中性刺激如果与一级强化反复联合,它就能获得自身的强化性质。如金钱,对婴儿它不是强化物,但当小孩知道钱能换糖时,它就能对儿童的行为产生效果。再如分数,也是在受到教师的注意后才具有强化性质的。
二级强化可分为社会强化(社会接纳、微笑)、信物(钱、级别、奖品等)和活动(自由地玩、听音乐、旅游等)。
在强化时,可以使用这样一个原则--普雷马克原理(Premack
Principle),即用高频的活动作为低频活动的强化物,或者说用学生喜爱的活动去强化学生参与不喜爱的活动。如"你吃完这些青菜,就可以去玩。"如果一个儿童喜爱做航空模型而不喜欢阅读,可以让学生完成一定的阅读之后去做模型,等等。
在实际教育中,人们对各种不同的强化作出反应。有的学生能因在班上受口头表扬而受到激励,但有的学生则不然。一个强化事件本身并不必然有效。因此,在教学中要注意:
1.教师要针对班上不同的学生提供不同的强化物系列。教师要注意观察和了解学生对什么强化物感兴趣。在一个30多人的班级中,可以事先让学生填写一个问卷。如"在课堂里你喜欢干什么或玩什么东西?在课堂上你最喜爱干的三件事是什么?如果你去商店,你将买哪三件喜爱的玩具?"这些问题还可针对不同的年级加以修改。
2.教师选择强化物时应考虑年龄因素。有些活动如帮助老师、做谜语题,对小学生可能是更合适的强化物。因此,必须对不同年龄的学生提供相应的有力的强化刺激和事件。
条件性强化
所谓条件性强化是指一个中性刺激与一个强化刺激反复匹配联合,那么它也具备了强化的性质,这与赫尔关于次级强化的概念是一致的。例如,在白鼠按压杠杆时,让灯光和食物同时出现,白鼠很快形成条件反应。此后同时撤除灯光和食物,反应迅速消退。此时,在安排白鼠按压杠杆,不给食物而仅呈现灯光,白鼠的压杆反应增加。这表明,灯光已具备了强化性质。许多中性刺激都是由此而获得条件性强化的性质的。
应该指出,条件强化物的强化力量与相匹配的原始强化物的配对次数成正比。如灯光与食物的匹配次数越多,灯光的强化作用便增加。如果某二条件性强化物与许多原始强化物相匹配,那么该条件性强化物便具备了多方面的强化作用而成为一个概括性强化物。最典型的例子莫过于金钱了,但由于它与衣、食、住、行等皆相联系、匹配,因而具有广泛的强化作用。斯金纳进一步指出,概括性强化物即使没有了赖以为基础的原始强化物相依随出现,效果也依然存在。
强化程式
强化的程式是指反应在什么时候多或频繁地受到强化。每一种不同的程式都产生相应的反应模式。连续程式的强化在教新反应时最为有效。间隔式强化又称部分强化,它比起连续程式具有较高的反应率和较低的消退率。定时距式由于有一个时间差,随之以较低的反应率,但在时间间隔的末厂反应率上升,出现一种扇贝效应。学生在期终考试前临时抱佛脚就证明了这-点。定比率式对稳定的反应率比较有益,而变比率式则对维持稳定和高反应率最为有效。
在实际教育中,不想要的行为常常不明智地受到了强化。一个教师可能正在作间隔式的强化.一次侥幸就会使学生永远记住这个行为,学生认识到如果他们一直恳求教师,教师就会最终答应他们的要求。
下面是一些强化程式原则:
1.教新任务时,进行即时强化,不要进行延缓强化。在行为主义学习理论中有一条重要的原理就是,后果紧跟行为比后果延续要有效得多。即时反馈有两个作用:首先是使行为和后果之间的联系更为明确,其次它增加了反馈的信息价值。
2.在任务的早期阶段,强化每一个正确的反应,随着学习的发生,对比较正确的反应优先强化,逐渐地转到间隔式强化。
3.强化要保证做到朝正确方向促进或引导。不要坚持一开始就做到完美。不要强化不希望的行为。
行为塑造
所谓塑造,就是通过小步反馈帮助学生达到目标。斯金纳认为"教育就是塑造行为",如何通过强化去塑造行为,斯金纳采用连续接近(successive
appoximation)的方法,对趋向于所要塑造的反应的方向不断地给予强化,直到引出所需要的新行为。例如,训练鸽子或老鼠头抬到一定的高度,只有当其头朝着实验所需的方向抬起来时才强化,下一次要求再多一点,直到全部达到所需的方向和高度。这时,新的行为就塑造成了。
在课堂教学中,塑造是一个重要的工具。假设我们想让学生写一段含有一个主题句和一句总结的英文段落,那么,这一任务包括许多部分:能识别并能写出主题句、佐证材料和总括句;能写出一个完整的句子;能正确使用大小写、标点符号和语法;能正确拼写。如果教师在一节课里教所有这些技能,要求学生写出一段文字,并且根据他们的内容、语法、标点和拼写而评分,那么大多数学生将会失败,学生从练习中将学不到什么。
反之,老师可以一步一步地教这些技能,逐步塑造出最终的技能。学生可以先学如何写主题句,然后写佐证材料,然后写总括句,在此之前可能专门谈论过如何选题立意。然后,对段落和标点也提出要求。最后,拼写也作为一条标准。在每一阶段,学生都有机会获得强化,因为强化的标准都是他们可能达到的。
在塑造行为时要注意这样一条原则:学生必须在他们能力所及的行为范围内得到强化,同时这些行为又必须能向新的行为延伸。学生能在15分钟之内解10道数学题,如果能在12分之内解出就应强化,但不要要求必须在8分之内才予以强化。但是,一个能做20题的学生必须做24题后才强化,不能在少于20题时就予以强化。
斯金纳认为,学习是一种行为,当主体学习时反应速率就增强,不学习时反应速率则下降。因此他把学习定义为反应概率的变化。在他看来,学习是一门科学,学习过程是循序渐进的过程;而教则是一门艺术,是把学生与教学大纲结合起来的艺术,是安排可能强化的事件来促进学习,教师起着监督者或中间人的作用。斯金纳激烈抨击传统的班级教学,指责它效率低下,质量不高。他根据操作性条件反射和积极强化的理论,对教学进行改革,设计了一套教学机器和程序教学方案。
教学机器是一种外形像小盒子的装置,盒内装有精密的电子和机械仪器。它的构造包括输入、输出、贮存和控制四个部分。教学材料分解成由按循序渐进原则有机地相互联系的几百甚至几千个问题框面组成的程序。每一个步子就是一个框面,学生正确回答了一个框面的问题,就能开始下一个框面的学习。如果答错了,用正确答案纠正后再过渡到下一个框面。框面的左侧标出前一框面的答案,成为对该框面问题的提示。一个程序学完了,再学下一个程序。斯金纳认为课堂上采用教学机器,与传统的班级教学相比较有许多优点。第一,教学机器能即时强化正确答案,学习效果的及时反馈能加强学习动力。而在班级教学中行为与强化之间间隔时间很长,因而强化效果大大削弱。第二,传统的教学主要借助厌恶的刺激来控制学生的行为,学生学习是为了不得低分,不被教师、同学、家长羞辱等,从而失去学习兴趣。教学机器使学生得到积极强化,力求获得正确答案的愿望成了推动学生学习的动力,提高了学习效率。第三,采用教学机器,一个教师能同时监督全班学生尽可能多地完成作业。第四,教学机器允许学生按自己的速度循序渐进地学习(即使一度离校的学生也能在返校后以他辍学时的水平为起点继续学习),这能使教材掌握得更牢固,提高学生的学习责任心。第五,采用教学机器,教师就可以按一个极复杂的整体把教学内容安排成一个连续的顺序,设计一系列强化列联。第六,教学机器可记录错误数量,从而为教师修改磁带提供依据,结果是提高了教学效果。第七,学习时手脑并用,能培养学生自学能力。
采用机器教学必须把教学内容编成程序输入机器,因此,机器教学就是程序教学,但程序教学不一定要用机器。斯金纳的程序教学的主要原则有五条。
第一,积极反应。斯金纳认为,传统的课堂教学是教师讲,学生听。学生充当消极的听众角色,没有机会普遍地、经常地作出积极反应。传统的教科书也不给学生提供对每一单元的信息作出积极反应的可能性。程序教学以问题形式向学生呈现知识,学生在学习过程中能通过写、说、运算、选择、比较等作出积极反应,从而提高学习效率。
第二,小的步子。斯金纳把程序教学的教材分成若干小的、有逻辑顺序的单元,编成程序,后一步的难度略高于前一步。分小步按顺序学习是程序教学的重要原则之一。程序教学的基本过程是:显示问题(第一小步)──学生解答──对回答给予确认──进展到第二小步……如此循序前进直至完成一个程序。由于知识是逐步呈现的,学生容易理解,因此在整个学习进程中他能自始至终充满信心。
第三,即时反馈。斯金纳认为,在教学过程中应对学生的每个反应立即作出反馈,对行为的即时强化是控制行为的最好方法,能使该行为牢固建立。对学生的反应作出的反馈越快,强化效果就越大。最常用的强化方式是即时知道结果和从一个框面进入下一个框面的活动。这种强化方式能有效地帮助学生提高学习信心。
第四,自定步调。每个班级的学生在学习程度上通常都有上、中、下之别。传统教学总是按统一进度进行,很难照顾到学生的个别差异,影响了学生的自由发展。程序教学以学生为中心,鼓励学生按最适宜于自己的速度学习并通过不断强化获得稳步前进的诱因。
第五,最低的错误率。教学机器有记录错误的装置。程序编制者可根据记录了解学生实际水平并修改程序,使之更适合学生程度;又由于教材是按由浅入深、由已知到未知的顺序编制的,学生每次都可能作出正确反应,从而把错误率降到最低限度。斯金纳认为不应让学生在发生错误后再去避免错误,无错误的学习能激发学习积极性,增强记忆,提高效率。
利用教学机器所进行的教学称为"程序教学"。当然利用这种思想所进行的教学也可称为程序教学。程序教学的基本要求是:
(1)教师要编写一系列刺激(问题)->反应(答案)框面,这些框面由易到难地小步子地呈现教学内容。
(2)要求学生必须主动地学习,即要求他们对每个框面所呈现的内容(问题)作出积极的反应。
(3)给学生的每个反应(答案)提供即时的反馈(指出正确答案)。
(4)尽量安排好问题,使学生能经常作出正确的反应并得到及时强化。
(5)让每个学生按照自己的进度完成整个教学程序。
(6)给勤奋和学习效果好的学生提供大量支持性强化物。
斯金纳顺应时代潮流,为计算机辅助教学在教育上的运用开辟了道路。程序教学问世以来对美国、西欧、日本有较大影响,被广泛用于英语、数学、统计、地理、科学等学科的教学中。但它在策略上过于刻板,注重对教材的分析,把教材分解得支离破碎,破坏了知识的连贯性和完整性。程序教学着重于灌输知识,缺乏师生间的交流和学生间的探讨,不利于创造思维能力的培养。因此,程序教学只能作为教学的一种辅助手段。
斯斯金纳对学习理论的研究是有重大贡献的,其主要贡献表现在以下几个方面:
1、斯金纳发现了操作性条件反射现象,并对其进行了认真的实验和理论研究。这项研究丰富了条件反射的实验研究,填补了条件反射类型上的一项空白,同时也打破了传统行为主义的"没有刺激,就没有反应"的错误观点。
2、斯金纳的"无错误辨别"学习的实验研究是有意义的。它不论在动物的行为训练,还是在学生的行为塑造上都是可借鉴的。而且,对课堂教学也有指导意义。
3、斯金纳所做的"强化程序"的实验研究既深入,又具体,系统性很强。揭示出的强化规律客观可靠。它是驯兽师的必修课,对人类的行为管理和学生学习过程的控制和激励也有重要的参考价值。
4、50年代兴起的"程序教学"运动显然应该归功于斯金纳的贡献。这项工作推动了个体化教学形式的深入研究。
2、斯金纳在晚年仍然坚持自己的行为主义观点,反对认知心理学的研究,反对对学习过程和行为塑造过程的认知解释。站在行为主义心理学的立场上看斯金纳,他是一位坚定的行为主义者;而站在认知心理学和心理学发展的角度上看,他是一位顽固者。
3、斯金纳倡导的"程序教学",其实践效果并不像斯金纳预想的那样好。教学实践表明,程序教学减少了师生直接对话的机会,阻碍了师生间的及时交流,这对学生的学习来说是极为不利的。学生在教学机器上学习,还会有盲目地追求学习进度、猜想问题的答案和不求甚解等不良倾向。这些不利因素致使程序教学运动没有得到继续发展,而只成为教育史上留下的个体化教学方式之一

加载中…