John Robert Anderson Uczenie si� i pami�� integracja zagadnie� ROZDZIA� 1 PODEJ�CIA DO UCZENIA SIC I PAMI�CI Uczenie si� i adaptacja Uczenie si� jest podstawow� form� dzia�alno�ci cz�owieka w ka�dych warunkach. Istnienie jakiejkolwiek kultury zale�y od zdolno�ci nowych jej cz�onk�w do uczenia si� licznych umiej�tno�ci, norm zachowania, fakt�w, przekona� itd. Ludzie tworz� instytucje edukacyjne i przeznaczaj� na nie znacz�c� cz�� swoich zasob�w. Cz�owiek wykazuje absolutnie wyj�tkow� plastyczno�� w zachowaniu - mo�e nauczy� si� �y� w �wiecie epoki kamienia �upanego plemion Nowej Gwinei oraz w �wiecie niewa�ko�ci kosmonauty b�d�cego na orbicie oko�oziemskiej. Oczywi�cie nie ma on monopolu na uczenie si�. Prymitywne stworzenia s� tak samo zdolne do podstawowych form uczenia si� jak niekt�re wsp�czesne programy komputerowe. Jednak ludzkiej umiej�tno�ci uczenia si� nie mo�e dor�wna� �adna inna istota �yj�ca czy te� urz�dzenie wyposa�one w sztuczn� inteligencj�. Prze�ycie gatunku wymaga tego, aby jego przedstawiciele zachowywali si� w spos�b dobrze przystosowany do otaczaj�cego ich �rodowiska, co jest mo�liwe do osi�gni�cia drog� ewolucji i poprzez uczenie si�. Przystosowanie ewolucyjne to wynik selekcji w danym �rodowisku tych cech behawioralnych, kt�re s� w nim optymalne i mog� by� przekazywane z pokolenia na pokolenie jako element wrodzonego wyposa�enia genetycznego gatunk�w. Na przyk�ad ludzie rodz� si� z odruchem ssania, kt�ry ulega aktywizacji, gdy usta dziecka znajd� si� w pobli�u piersi matki. Poprzez uczenie si� organizm kszta�tuje swoje zachowanie tak, by odzwierciedla�o to, czego nauczy� si� o swoim �rodowisku. Poniewa� adaptacja poprzez wrodzone zachowania pozwala organizmowi na wej�cie do �rodowiska z natychmiastow� gotowo�ci� do dzia�ania, jest ona korzystniejsza od adaptacji poprzez uczenie si�, zapocz�tkowanej niebezpiecznym okresem, w kt�rym to organizm nie wie, jak funkcjonowa�. Dlaczego wi�c jakie� zachowanie mia�oby nabyte poprzez uczenie si�, a nie okre�lone w spos�b wrodzony? Niekt�re �rodowiska nie s� stabilne czy te� na tyle przewidywalne, aby zachowania mog�y by� ukszta�towane przez proces ewolucyjny. Gdy �rodowisko zmienia si�, zachowania, kt�re s�u�y�y jednemu pokoleniu, nie b�d� przydatne nast�pnemu. Na przyk�ad pszczo�y musz� uczy� si� co roku nowych dr�g do pokarmu, a cz�owiek musi co pokolenie przystosowywa� si� do rewolucji technologicznych. Pojawienie si� samochodu wymaga�o od ludzi nauczenia si� wielu zachowa� nie przewidywanych w ich historii ewolucji. Zachowania gatunkowe s� kszta�towane przez uczenie si� na tyle, na ile �rodowisko jest z�o�one i zmienne. Im bardziej zmienne �rodowisko, tym bardziej plastyczne musi by� zachowanie. Mo�na uszeregowa� poszczeg�lne gatunki na kontinuum plastyczno�ci behawioralnej. U niekt�rych wi�kszo�� zachowa� jest okre�lona w spos�b wrodzony; inne s� zdolne do uczenia si� bardzo wielu nowych zachowa�. Stworzenie o najwi�kszej zdolno�ci uczenia si� niekoniecznie musi mie� przewag� w zakresie mo�liwo�ci prze�ycia. We�my jako przyk�ad kontinuum plastyczno�ci zachowania trzech stworze�: karalucha, szczura i cz�owieka. Karaluch jest zdolny do nauczenia si� tylko najprostszych rzeczy, takich jak unikanie niebezpiecznego miejsca; szczur mo�e nauczy� si� bardzo wielu rzeczy na temat swojego �rodowiska i z tego powodu jest jednym z ulubionych zwierz�t laboratoryjnych w badaniach nad uczeniem si�; cz�owiek jest w por�wnaniu z nim jeszcze bardziej plastyczny. Pomimo swoich bardzo odmiennych umiej�tno�ci uczenia si� wszystkie trzy wymienione stworzenia zamieszkuj� wsp�czesne miasta i �adne z nich nie okaza�o si� zdecydowanie bardziej skuteczne w prze�yciu gatunku. W mie�cie zajmuj� one r�ne nisze; kt�re umo�liwiaj� du�� zmienno�� rodzaju zachowa�. Karaluchy �yj� g��wnie w zamkni�tych pomieszczeniach i prze�ywaj� dzi�ki wykorzystywania' podstawowych odruch�w, takich jak unikanie �wiat�a i poszukiwanie ciasnych, dobrze os�oni�tych miejsc, kt�re dobrze s�u�y�y im przez 320 milion�w; lat (i kt�re nadal dobrze im s�u�� we wsp�czesnych mieszkaniach). Za-'' chowanie szczur�w jest bardziej zr�nicowane. Potrafi� one wykorzysta� zdobyt� wiedz� o swoim �rodowisku, m.in. o r�nych drogach pomi�dzy; poszczeg�lnymi lokalizacjami oraz o tym, gdzie mo�na zdoby� pokarm.; Zachowanie cz�owieka mo�na oceni� jako jeszcze bardziej z�o�one, szczego nie je�li uwzgl�dni si� ludzk� zdolno�� do wykorzystywania r�nych wyda twor�w, pocz�wszy od �wiat�a, a na �rodkach owadob�jczych ko�cz�c. W�az;: �nie potencjalna z�o�ono�� zachowania stwarza potrzeb� uczenia si�. Szczeg�lnie wa�ny wymiar z�o�ono�ci ludzkiego �rodowiska wyznaczaj; wytwory samego cz�owieka. Mieszka�cy miast (i w du�ej mierze mieszka�cy wsi) �yj� w �rodowisku, kt�re prawie ca�kowicie jest ich dzie�em i kt�ry` zdecydowanie r�ni si� od �rodowiska sprzed stu lat. Powszechnie uwa�a si�, �e w�a�nie ludzka zdolno�� do z�o�onego uczenia si� jest odpowiedzialni;, za stosowanie nara�~'i4 ile badania archeologiczne sugeruj� co� wr�cz przeciwnego. To nasi przodkowie, istoty o niewielkim m�zgu, zacz�li u�ywa`c narz�dzi. Nast�pstwem tego ~ ~ by�o powi�kszenie si� z czasem powierzchni m�zgu cz�owieka. Stosowanie narz�dzi stworzy�o bardziej z�o�one �rodowisko, kt�re wymaga�o wi�kszej zdolno�ci do uczenia si�. Gdy wzros�a zdolno�� uczenia si�, narz�dzia sta�y si� jeszcze bardziej z�o�one, wywo�uj�c efekt kuli �nie�nej: bardziej z�o�one �rodowisko wymaga�o bardziej z�o�onego uczenia si�, kt�re tworzy�o coraz bardziej z�o�one �rodowisko i tak dalej. W pewnym sensie �w efekt kuli �nie�nej wymkn�� si� spod kontroli we wsp�czesnym spo�ecze�stwie - technologia stworzy�a �rodowisko z licznymi zagro�eniami (m.in. trudne do przewidzenia skutki zachwiania r�wnowagi ekologicznej, niebezpiecze�stwo zastosowania broni nuklearnej), z kt�rymi nie nauczyli�my si� radzi� sobie i do kt�rych nie mieli�my czasu przystosowa� si� poprzez ewolucj�. Uczenie si� jest mechanizmem, dzi�ki kt�remu organizmy mog� przystosowa� si� do zmieniaj�cego si� i nieprzewidywalnego �rodowiska. Podej�cie behawiorystyczne i poznawcze Tytu� ksi��ki brzmi: Uczenie si� i pami��. Poni�szy paragraf zawiera definicje tych dw�ch poj��. Chocia� ich znaczenie jest powi�zane, obydwa odnosz� si� do odr�bnych kierunk�w bada� w psychologii. Uczenie si� jest zwi�zane z behawiorystycznym nurtem bada� psychologicznych, a pami�� z nurtem poznawczym - kognitywizmem. Behawioryzm jako podej�cie w psychologii pojawi� si� w Stanach Zjednoczonych na pocz�tku dwudziestego wieku. Behawiory�ci d��yli do rozwini�cia teorii na temat zachowania organizmu bez odwo�ywania si� do tego, co mo�e zachodzi� w umy�le tego organizmu. Utrzymywali, �e m�wienie o tym, co dzieje si� w umy�le ni�szych organizm�w, takich jak szczury, jest nienaukowe i mieli niewiele lepsze mniemanie o badaniu proces�w umys�owych u cz�owieka. Behawioryzm dominowa� w ameryka�skiej psychologii przez pierwsz� po�ow� naszego stulecia. Niekt�re podstawowe dla tego nurtu idee b�d� om�wione w dalszych cz�ciach niniejszego rozdzia�u, prezentuj�cych najwa�niejszych przedstawicieli behawioryzmu. Poj�cie uczenia si� by�o centralne dla koncepcji behawiorystycznej. Behawiory�ci s�dzili, �e wi�kszo�� zachowania ludzi i zwierz�t mo�e by� rozumiana jako rezultat podstawowych mechanizm�w uczenia si� operuj�cych na do�wiadczeniach dostarczanych przez �rodowisko. Wiele bada� nad uczeniem si� prowadzonych przez behawioryst�w by�o wykonywanych ze zwierz�tami z nast�puj�cych powod�w: ~ Behawioryzm pojawi� si� na prze�omie dziewi�tnastego i dwudziestego wieku, gdy silne zainteresowanie wywo�ywa�y nadal nowe pogl�dy na ewolu cj�. Darwin g�osi�, �e cz�owiek stanowi kontynuacj� �wiata zwierz�t; �e prawa uczenia si� adekwatne dla zwierz�t oka�� si� r�wnie� odl dla ludzi. � Zwierz�ta mog�y da� badaczom mo�liwo�� badania uczenia si� w tej postaci, nie ska�onej kultur� i j�zykiem. ~ Eksperymenty prowadzone na zwierz�tach by�y mniej ograniczone wzgl�d�w etycznych ni� badania na ludziach. Podstawowa zmiana w psychologii rozpocz�a si� w latach pi��dziesi�tych, a jedn� z jej przyczyn by�o przekonanie, �e behawiory�ci stworzyli z prosty obraz ludzkiego poznania. Kognitywizm wyra�a� przekonanie, wa�n� rol� w kszta�towaniu ludzkiego zachowania odgrywaj� z�o�one procesy umys�owe, i liczni badacze skierowali na nie swoje zainteresowania. Badania o orientacji poznawczej zacz�y zajmowa� w psychologii coraz wid miejsca, a badania czysto behawiorystyczne proporcjonalnie coraz mniej. Psychologowie poznawczy badali uczenie si�, ale pod przykrywk� eksperyment�w nad pami�ci� prowadzonych w�r�d ludzi. Typowy eksperym polega� na przyk�ad na tym, �e proszono badanych o uczenie si� tek podr�cznikowego, a nast�pnie sprawdzano, co s� w stanie sobie przypomnie�. Ukszta�towa�y si� zatem dwie tradycje bada� nad uczeniem si�. Trad3 o nastawieniu behawiorystycznym koncentruje si� na uczeniu si� zwier; tradycja nastawiona poznawczo - na uczeniu si� ludzi. Wiele bada� ~ uczeniem si� cz�owieka by�o prowadzonych pod has�em ludzkiej parni st�d po��czenie w tytule mojej ksi��ki uczenia si� i pami�ci. Podzia� t; dw�ch tradycji jest zasadniczo sztuczny i stopniowo zaczyna zanika�. Lic wsp�czesne badania nad uczeniem si� zwierz�t maj� silnie poznawcze stawienie, natomiast w badaniach nad pami�ci� cz�owieka ponownie jawi�y si� bardziej behawiorystyczne teorie uczenia si�. Niniejsza ksi��ka zawiera dane pochodz�ce z obu tradycji, ale wska2 te� na syntez�, kt�ra ma miejsce obecnie. W ca�ej pracy podkre�la znaczenie wynik�w bada� dla zrozumienia ludzkiego uczenia si� i parni G��wnym celem tego rozdzia�u jest opisanie tradycyjnych podej�� do ba nia uczenia si� i pami�ci, co stanowi podstaw� dla pozosta�ych partii ksi�; w kt�rych omawiam, co z tych podej�� wynik�o. Zanim jednak dojdziemy tego, musimy po�wi�ci� troch� uwagi trudnemu zagadnieniu zdefiniowa poj�� uczenie si� i pami��. Z powod�w historycznych badania nad uczeniem sil ulegly podzialowi na ukierunkowane behawiorystycznie poszukiwania nad uczeniem si� zwierz�t oraz poznawczo zorientowane poszukiwania nad pami�ci� cztowieka. Definicje uczenia si� i pami�ci Wi�kszo�� ludzi uwa�a, �e dobrze rozumie, co oznaczaj� poj�cia uczenie si� i pami��. Jednak pr�ba dok�adnego sformu�owania ich znaczenia mo�e okaza� si� frustruj�ca. Poni�ej zamieszczam najpowszechniej przyjmowan� definicj� uczenia si�: Uczenie si� jest procesem, poprzez kt�ry, na skutek do�wiadczenia, zachodz� wzgl�dnie trwa�e zmiany w potencjale zachowaniowym. Dokonajmy przegl�du podstawowych element�w tej definicji: Proces. Uczenie si� odnosi si� na og� do procesu zmiany, natomiast pami�� do rezultatu tej zmiany. Wzgl�dnie trwale. Okre�lenie, �e zmiana jest wzgl�dnie trwa�a, ma na celu wykluczenie niekt�rych przemijaj�cych zmian, kt�re uczeniem si� nie s�. Prosty przyk�ad tego, co teoretycy uczenia si� pragn� wykluczy�, stanowi zm�czenie. Osoba wykonuj�ca kilkakrotnie jakie� zadanie mo�e si� zm�czy�, co spowoduje zmian� w poziomie wykonania. Zachowaniowy. Aby uczenie si� by�o znacz�ce, dla psycholog�w, niezale�nie od tego czy s� nastawieni behawiorystycznie, czy te� nie, musz� pojawi� si� w zachowaniu jednostki jakie� zewn�trzne wska�niki uczenia si�. Je�eli kto� nauczy si� czego�, ale nie wp�ynie to na jego zachowanie, gdy� pozostanie ukryte, jak psycholog mo�e przekona� si�, �e zosta�o to nauczone? Psychologowie nie mog� "zagl�da�" do umys��w swoich badanych - mog� jedynie obserwowa� zachowanie i wyci�ga� wnioski na podstawie swoich obserwacji. Potencjal. Nie wszystko to, czego uczymy si�, ma wp�yw na nasze zachowanie. Kto� mo�e nauczy� si� nazwiska jakiej� osoby, ale nigdy nie mie� okazji, by to ujawni�. Tak wi�c psychologowie nie domagaj� si� spontanicznej zmiany w zachowaniu, ale zmiany potencjalnego zachowania. Psycholog musi opracowa� test behawioralny, kt�ry ujawnia�by to potencjalne zachowanie i dowodzi�, �e uczenie si� mia�o miejsce. Na przyk�ad aby stwierdzi�, czy zwierz� nauczy�o si� jakiej� sztuczki, cz�sto niezb�dne okazuje si� danie mu nagrody. Psychologowie rozr�niaj� uczenie si� i wykonanie, przy czym pierwsze poj�cie odnosi si� do jakiej� zmiany, a drugie do behawioralnego przejawu tej zmiany. Do�wiadczenie. Potencja� zachowaniowy zmienia si� z r�nych powod�w, nie tylko na skutek uczenia si�. W miar� jak ro�niemy, nasze cia�o rozwija si� i zmienia si� nasz potencja� zachowaniowy, ale nie uznaliby�my rozwoju f Zycznego za uczenie si�. Analogicznie ci�kie uszkodzenie cia�a mo�e zasadniczo zmieni� mo�liwo�ci zachowania si� danej osoby, ale nie uznaliby�my Z�amania r�ki za uczenie si�. Poj�cie do�wiadczenie ma na celu oddzielenie 22 Rozdzia� 1. Podej�cia do uczenia si� i pami�ci zmian w zachowaniu b�d�cych przedmiotem zainteresowania teoretyk�w uczenia si� od tych zmian, kt�re go nie stanowi�. Przyjrzyjmy si� teraz definicji terminu pami��. Pami�� jest wzgl�dnie trwa�ym zapisem do�wiadczenia, kt�re znajduje si� u pod�o�a uczenia si�. Jak wida� definicja ta zale�y od definicji uczenia si�. Zawiera jednak element nie wchodz�cy w jej sk�ad - zapis. Zastosowanie tego terminu oznacza przyj�cie teoretycznej propozycji, i� istnieje jaka� zmiana umys�owa, kt�ra stanowi uciele�nienie do�wiadczenia uczenia si�. T� umys�ow� zmian� jest stworzenie zapisu pami�ciowego. Teoretycy uczenia si� nie zawsze zgadzali si� z tym, �e uczenie si� wymaga stworzenia zapisu pami�ciowego. John Watson, za�o�yciel szko�y behawiorystycznej, uwa�a�, �e nie istnieje co� takiego, jak pami��, a ludzie po prostu ucz� si� sposob�w zachowania. Behawiory�ci woleli teorie sformu�owane wy��cznie w terminach behawioralnych i nie ufali odniesieniom do konstrukt�w mentalistycznych, takich jak zapis pami�ciowy. Jednak niech�� do uwzgl�dnienia tego rodzaju konstrukt�w w du�ej mierze znikn�a, gdy� badacze zaczynaj� rozumie� zmiany neuronalne, kt�re s� fizycznym dowodem zapis�w pami�ciowych. Gdy staje si� mo�liwe m�wienie o jakich� konkretnych zmianach neuronalnych, a nie o nieokre�lonej zmianie umys�owej, brak zaufania do konstrukt�w pami�ciowych przejawiany przez behawioryst�w zaczyna znika�. Znaczna cz�� mojej ksi��ki dotyczy neuronalnych podstaw pami�ci. Uczenie si� odnosi si� do procesu adaptacji zachowania do do�wiadczenia, a pami�� odnosi si� do trwadych zapis�w b�d�cych u pod�o�a tej adaptacji. Historia bada� nad uczeniem si� i pami�ci� Psychologia jako nauka ma niewiele ponad sto lat. Od samego pocz�tku uczenie si� stanowi�o wa�ne pole bada�. Jednym z powod�w tego wczesnego zainteresowania by�a teoria ewolucji Karola Darwina. Opublikowanie jego dzie�a O pochodzeniu gatunk�w w 1859 roku okaza�o si� prze�omowe dla �wiata intelektualnego, dowodzi�o bowiem, jak selekcja naturalna zmieni�a gatunki, aby by�y lepiej przystosowane do �rodowiska, w kt�rym �yj�. Teoretycy uczenia si� spostrzegali swoje poszukiwania jako naturalne rozwini�cie koncepcji Darwina, kt�ry by� zainteresowany adaptacj� zachodz�c� u poszczeg�lnych gatunk�w z pokolenia na pokolenie, oni za� zajmowali si� adaptacj� zachodz�c� u poszczeg�lnych przedstawicieli danego gatunku w trakcie jego �ycia osobniczego. Zrozumienie zwi�zk�w pomi�dzy og�ln� Historia bada� nad uczeniem si� i pami�ci� 23 adaptacj� gatunk�w i indywidualnym uczeniem si� stanowi przedmiot bada� prowadzonych wsp�cze�nie. Trzy przedsi�wzi�cia badawcze rozpocz�te na pocz�tku dwudziestego wieku mia�y silny wp�yw na wi�kszo�� p�niejszej historii bada� nad uczeniem si� i pami�ci�. Jednym z nich by�a seria bada� podj�tych przez niemieckiego psychologa Hermanna Ebbinghausa, kt�ry wykorzysta� siebie samego jako jedynego badanego. Drugie to seria bada� prowadzonych przez rosyjskiego fizjologa Iwana Paw�owa nad warunkowaniem u ps�w. Trzecie za� to badania kierowane przez ameryka�skiego psychologa Edwarda Thorndike'a nad uczeniem si� przez pr�by i b��dy u kot�w. Paw�ow i Thorndike zainspirowali ameryka�ski ruch behawiorystyczny, kt�ry dominowa� w badaniach nad uczeniem si� w pierwszej po�owie dwudziestego wieku. Ebbinghaus zapocz�tkowa� tradycj� badawcz�, kt�ra, po rewolucji poznawczej w latach pi��dziesi�tych i sze��dziesi�tych naszego wieku, sta�a si� dominuj�cym paradygmatem w badaniach nad pami�ci� cz�owieka. Historia bada� nad uczeniem si� w Stanach Zjednoczonych jest w gruncie rzeczy histori� tradycji badawczych zapocz�tkowanych przez trzech wymienionych badaczy oraz tego, jakie by�y wzajemne oddzia�ywania tych tradycji i intelektualnego nastroju psychologii ameryka�skiej. Poni�ej przedstawiam poszukiwania prowadzone przez tych pionier�w oraz innych znacz�cych psycholog�w. Cele tego przegl�du historycznego s� dwojakie: wprowadza on metodologie, kt�re s� elementem obecnie prowadzonych bada�, oraz ustanawia podstaw� dla oceniania aktualnych bada� i teorii, w szczeg�lno�ci pokazuj�c, �e zanim nauka przyj�a aktualne pogl�dy, rozwa�ane by�y liczne idee na temat uczenia si� i pami�ci. Badania nad uczeniem si� i pami�ci� zostaly zapocz�tkowane przez Ebbinghausa, Pawiowa i Thorndike'a na prze�omie wiek�w. Hermann Ebbinghaus (1850-1909) Ebbinghaus przeprowadzi� pierwsze �ci�le naukowe badania nad ludzk� pami�ci� i opublikowa� swoj� rozpraw� Uber das Gedachtnis (O pami�ci) w 1885 roku. Ebbinghaus sam by� obiektem swoich bada�. Uczy� si� serii bezsensownych sylab, kt�rymi by�y trigramy sp�g�oska-samog�oska-sp�g�oska, na przyk�ad dax, bup, loc. S�dzi�, �e takie sylaby b�d� lepszym materia�em eksperymentalnym, gdy� nie s� z nimi powi�zane �adne wcze�niejsze asocjacje. W jednym z eksperyment�w Ebbinghaus uczy� si� list 13 sylab tak d�ugo, a� by� w stanie powt�rzy� je dwukrotnie bezb��dnie i w kolejno�ci. Nast�pnie sprawdza� swoje mo�liwo�ci przypominania sobie tych list po up�ywie r�nych odcink�w czasu. Mierzy� czas potrzebny na ponowne nauczenie si� list do tego samego kryterium dwukrotnego bezb��dnego odtworzenia. W jednym z przypadk�w potrzebowa� 1156 sekund, aby po raz pierwszy Rysunek 1.1. Krzywa przechowywania Ebinghausa ukazuj�ca procent zaoszcz�dzoneo czasu jako funkcj� odroczenia. Ebbingaus stosowa� odroczenia od 20 minut do 1 dni Rysunek 1.2. Dane dotycz�ce �wiczenia uzyskane przez Ebbinghausa, pokazuj�ce og�ln� liczb� pr�b potrzebnych do opanowania zestawu list jako funkcj� liczby dni �wiczenia juczy� si� listy, i tylko 467 sekund na ponowne nauczenie si�. Zainteresowa�o go, jak dalece �atwiejsze jest ponowne nauczenie si� listy. W podanym przyk�adzie zaoszcz�dzi� 1156 - 467 = 689 sekund. Ebbinghaus wyrazi� t� oszcz�dno�� jako procent pierwotnego uczenia si�: 689 = 1156 = 64,3 procent. Rysunek 1.1 pokazuje te miary przechowania jako funkcj� odroczenia uczenia si� w postaci krzywej przechowywania*. Pocz�tkowo zapominanie ust�puje bardzo szybko, ale jego tempo gwa�townie maleje wraz z up�ywem czasu. O funkcji zaprezentowanej na rysunku 1.1 m�wimy, �e ma przyspieszenie ujemne z powodu szybkiego spadku tempa zapominania. Krzywe przechowywania szczeg�owo omawiam w rozdziale 7. W innym eksperymencie Ebbinghaaus uczy� si� list sylab bezsensownych dziennie przez 6 dni. Rysunek 1.2 ukazuje liczb� pr�b potrzebnych do wyuczenia si� list ka�dego dnia. Jak wida�, liczba pr�b zmniejsza�a si� wraz up�ywem czasu, odzwierciedlaj�c coraz lepsze uczenie si� list'. Wykres na rysunku 1.2 jest nazywany krzyw� uczenia si�. Tak jak krzywa przechowywania, ma ona przyspieszenie negatywne, z coraz mniejszymi przyrostami ka�dego dnia. Krzywe uczenia si� omawiam dok�adniej w rozdziale 6. ` W polskiej literaturze przedmiotu ta krzywa jest cz�sto okre�lana jako krzywa zapominania (przyp. t�um.). Na rysunku 1.2 mniejsze liczby oznaczaj� lepsze osi�gni�cia, gdy� zastosowano zale�n� ~� liczby pr�b potrzebnych do ponownego nauczenia si�; na rysunku 1.1 wi�ksze liczby oznaczaj� lepsze osi�gni�cia, gdy� zastosowano zale�n� miar� procentu oszcz�dno�ci czasu. Podstawowy wk�ad Ebbinghausa ma charakter metodologiczny i empiryczny. Pokaza� on, jak mo�na �ci�le naukowo bada� ludzk� pami��, i zidentyfikowa� niekt�re wa�ne zale�no�ci empiryczne, takie jak krzywe przechowywanie i uczenia si�, kt�re przetrwa�y pr�b� czasu. Wyja�nienia teoretyczne podane przez Ebbinghausa nie mia�y du�ego wp�ywu na p�niejsze badania2. Niemniej zasia� on ziarna tradycji bada� nad pami�ci�, kt�ra w ko�cu sta�a si� bardziej znacz�ca ni� badania nad uczeniem si� zwierz�t. Ebbinghaus wprowadzil metodologie eksperymentalne do badania zjawisk pami�ciowych, takie jak krzywa przechowywania i krzywa uczenia si�. Iwan Pietrowicz Paw�ow (1849-1936) Odkrycie przez Paw�owa odruchu warunkowego, stanowi�ce kamie� milowy w badaniach nad uczeniem si�, by�o przypadkowym produktem ubocznym jego bada� nad fizjologi� trawienia, uhonorowanych nagrod� Nobla. Podczas swoich poszukiwa� Paw�ow wk�ada� do pyska psa proszek mi�sny i mierzy� �linienie si� zwierz�cia. Po kilku takich sesjach dok�adny pomiar okaza� si� niemo�liwy, poniewa� pies zaczyna� �lini� si�, gdy tylko eksperymentator wchodzi� do pomieszczenia. Paw�ow rozpocz�� badania nad tym zjawiskiem, kt�re jest znane jako warunkowanie klasyczne. Rysunek 1.3 pokazuje warunkowanie klasyczne w paw�owowskich sytuacjach eksperymentalnych. Podstawowa metodologia rozpoczyna si� od biologicznie znacz�cego bod�ca bezwarunkowego, kt�ry odruchowo wywo�uje jak�� reakcj� bezwarunkow�. Na przyk�ad pokarm jest bod�cem bezwarunkowym, a �linienie si� - reakcj� bezwarunkow�. Bodziec bezwarunkowy jest ��czony z neutralnym bod�cem warunkowym, takim jak d�wi�k dzwonka. Po kilku takich po��czeniach bodziec warunkowy nabiera zdolno�ci do samodzielnego wywo�ywania reakcji. Gdy pojawia si� reakcja na bodziec warunkowy, nazywa si� j� reakcj� warunkow�. Chocia� w oryginalnych badaniach Paw�owa stosowano pokarm i obserwowano �linienie si�, w p�niejszym okresie wprowadzono bardzo r�norodne bod�ce bezwarunkowe i reakcje bezwarunkowe dla wytworzenia reakcji warunkowych. Cz�sto stosowany w badaniach nad lud�mi paradygmat polega na warunkowaniu odruchu mrugania (reakcja bezwarunkowa), kt�ry pojawia si� w reakcji na podmuch powietrza skierowany na oko (bodziec z Teoria odleg�ych skojarze� Ebbinghausa by�a wyj�tkiem. Stanowi�a ona dominuj�c� teori� uczenia si� materia�u seryjnego a� do czas�w najnowszych, gdy zosta�a zast�piona hipotez� porcjowania (patrz rozdzia� 6.). W roku 1985 opublikowano w "Journal of Experimental Psychology" seri� artyku��w po�wi�conych znaczeniu dorobku Ebbinghausa w setn� rocznic� ukazania si� jego rozprawy. 1 2 3 4 5 6 Cwiczenie w dniach 200 400 s00 800 Odroczenie w godzinach Czas (a) Poczatkowe �aczenie Sekwencja prezentacji bodziec bezwarunkowy przez eksperymentatora (dzwonek) Reakcje organizmu (b) Reakcja warunkowa Sekwencja prezentacji przez eksperymentatora Reakcja organizmu (c) Wygasanie Sekwencja prezentacji przez eksperymentatora Reakcja organizmu bodziec warunkowy (dzwonek) reakcja warunkowa (�linienie si�) bodziec warunkowy (dzwonek) reakcja warunkowa (�linienie si�) bodziec warunkowy (pokarm) reakcja bezwarunkowa (�linienie si�) bodziec bezwarunkowy (pokarm) reakcja bezwarunkowa (�linienie si�) Rysunek 1.3. Procedura eksperymentalna w warunkowaniu klasycznym. (a) Bodziec warunkowy jest ��czony z bod�cem bezwarunkowym, kt�ry wywo�uje reakcj� bezwarunkow�; (b) na skutek tego bodziec warunkowy nabywa zdolno�ci wywo�ywania reakcji warunkowej; (c) bodziec warunkowy mo�e nadal wywo�ywa� reakcj� warunkow� przez jaki� czas po tym, jak bodziec bezwarunkowy zostanie usuni�ty, ale w ko�cu dojdzie do wyga�ni�cia reakcji bezwarunkowy). B�ysk �wiat�a lub d�wi�k wielokrotnie ��czony z podmuchem nabiera zdolno�ci do wywo�ywania mrugania przy braku pierwotnego bod�ca bezwarunkowego. Warunkowanie ruch�w powiek jest r�wnie� cz�sto stosowanym paradygmatem w badaniach z udzia�em zwierz�t. Paradygmat warunkowania klasycznego, kt�ry wywo�a� silne zainteresowanie badaczy w ostatnich latach, zawiera warunkow� reakcj� emocjonaln� (CER - conditioned emotional response). Gdy jakiemu� zwierz�ciu, takiemu jak szczur, podaje si� bodziec awersyjny, na przyk�ad wstrz�s o �rednim nat�eniu, reaguje on w charakterystyczny spos�b. Wzrasta tempo uderze� serca, podnosi si� ci�nienie krwi i dochodzi do wydzielenia pewnych hormon�w. Zwierz� ma tak�e tendencj� do zastygania i zatrzymywania si� niezale�nie od tego, jak� reakcj� aktualnie wykonywa�o. Elementy tego wzorca reagowania mog� zosta� uwarunkowane na bodziec warunkowy, taki jak d�wi�k. Aby dokona� pomiaru warunkowej reakcji emocjonalnej, badacze trenuj� zwierz� w wykonywaniu jakiego� zadania, na przyk�ad naciskania d�wigni w celu uzyskania pokarmu; stopie�, w jakim zwierz� obni�a swoj� aktywno�� (zastyga) i tym samym zmniejsza tempo naciskania d�wigni, gdy pojawia si� bodziec warunkowy, jest traktowany jako wska�nik si�y warunkowej reakcji emocjonalnej. W rozdziale 2. om�wi�em wsp�czesne badania oraz dyskusje nad paradygmatem warunkowania klasycznego, ale warto wskaza� w tym miejscu niekt�re podstawowe zjawiska wykryte przez Paw�owa (1927). 1. Nabywanie. Wielko�� reakcji warunkowej mo�e by� okre�lona jako funkcja liczby po��cze� pomi�dzy bod�cem bezwarunkowym i bod�cem warunkowym. Reakcja warunkowa nie pojawia si� nagle z ca�kowit� sil�. Rysunek 1.4 pokazuje, �e si�a reakcji warunkowej wzrasta stopniowo wraz z powt�rzeniami. Nazywa si� to procesem nabywania. Typowa krzywa warunkowania uzyskiwana w trakcie nabywania wskazuje pocz�tkowo niewielki wzrost, a� do chwili gdy zostaje osi�gni�ty pewien poziom asymptotyczny, przy kt�rym tempo wzrostu szybko ro�nie. Wzorzec pocz�tkowego wolnego, nast�pnie szybkiego warunkowania i w ko�cu ponownego wolnego wzrostu jest cz�sto opisywany zwi�le jako krzywa esowata. Paw�ow obserwuj�cy warunkowanie psa W rozdziale 6. por�wnuj� funkcje warunkowania (czy te� krzywe) uzyskiwane w warunkowaniu klasycznym z krzywymi uczenia si�, takimi jak te otrzymane przez Ebbinghausa (rysunek 1.2). S� one podobne, ale nie to�same - funkcja warunkowania cz�sto rozpoczyna si� od raczej powolnej zmiany, a krzywa uczenia si� prawie zawsze wykazuje najwi�ksz� zmian� na pocz�tku. 2. Wygasanie**. Co dzieje si�, gdy bodziec bezwarunkowy przestaje by� ��czony z bod�cem warunkowym? Rysunek 1.4 pokazuje, �e wielko�� reakcji warunkowej stopniowo maleje wraz z liczb� pr�b, w kt�rych nie pojawia si� bodziec bezwarunkowy. Nazywamy to procesem wygasania. Przebieg wygasania dla warunkowania jest podobny do przebiegu przechowywania czy zapominania (np. rysunek 1.1), wystepuj� jednak te� r�nice. Najwa�niejsza to r�nica metodologiczna pomi�dzy eksperymentami daj�cymi obie funkcje. Funkcja zapominania jest uzyskiwana poprzez czekanie bez prezentowania bod�ca, a wygasanie wymaga prezentacji bod�ca warunkowego bez bod�ca bezwarunkowego. 3. Spontaniczne odnowienie si�. Po up�ywie jakiego� czasu (np. dnia) po serii pr�b wygasania bodziec warunkowy mo�e zosta� ponownie zaprezentowany. Wielko�� reakcji Warunkowej cz�sto wykazuje jaki� poziom odnowienia. Spontaniczne odnowienie si� stanowi jedn� z r�nic pomi�dzy zapomi 15 Rysunek 1.4. Nabywanie i wygasanie reakcji warunkowej (za Paw�ow, 1927) �r�dto: Introduction to psychotogy, wyd. 8, Rita L. Atkinson, Richard C. Atkinson i Ernest R. Hilgard. Copyright (c) 1983 by Harcourt Brace & Company. Przedrukowano za zezwoleniem wydawcy. ** W polskiej literaturze psychologicznej stosowane s� dwa terminy: wygaszanie i wygasanie. Ze wzgl�du na to, extinction dotyczy procesu wywo�anego przez zaprzestanie ��czenia bod�ca bezwarunkowego z bod�cem warunkowym, bardziej adekwatny wydaje si� termin: wygasanie (przyp. t�um.). mniem i wygasaniem, gdy� bardzo rzadko, o ile w og�le, wyst�puje samoistne wyj�cie z zapominania. 4. Nast�pstwo czasowe. Warunkowanie jest silniejsze, gdy bodziec warunkowy poprzedza bodziec bezwarunkowy, i cz�sto nie dochodzi do warunkowania, je�eli bodziec bezwarunkowy poprzedza warunkowy. Na przyk�ad warunkowanie mrugania jest nieskuteczne, je�eli bodziec warunkowy (d�wi�k) nast�puje po bod�cu bezwarunkowym (podmuchu). W zale�no�ci od rodzaju reakcji optymalny odst�p czasowy pomi�dzy bod�cem warunkowym i bod�cem bezwarunkowym waha si� od 0,5 do 30 sekund i d�u�ej. Zale�no�� nast�pstwa w warunkowaniu nie znajduje odzwierciedlenia w wynikach typowych eksperyment�w nad pami�ci�. W eksperymencie nad pami�ci� badany mo�e mie� za zadanie nauczenie si� m�wienia jednego s�owa, na przyk�ad pies, w reakcji na inne s�owo, na przyk�ad �mietana. Uczenie si� przez badanego danego zestawu nie zale�y od kolejno�ci, w jakiej prezentowane s� s�owa. Paw�ow snu� przypuszczenia na temat neuronalnych podstaw warunkowania klasycznego. Zaproponowa� nast�puj�ce wyja�nienie: pobudzenie neuronalne przep�ywa od wcze�niejszego i s�abszego o�rodka w m�zgu do o�rodka p�niejszego i silniejszego; pobudzenie neuronalne w o�rodku m�zgowym wzbudzonym przez bodziec warunkowy przep�ywa do o�rodka pobudzonego przez bodziec warunkowy. Pobudzenie przez bodziec warunkowy wywo�uje reakcj� w chwili, gdy dochodzi do o�rodka bod�ca bezwarunkowego. Paw�ow upi�kszy� t� propozycj� fizjologiczn� wieloma spekulatywnymi pomys�ami, kt�re nie uzyska�y p�niej znacz�cego potwierdzenia. W miar� up�ywu lat zaproponowano kilka alternatywnych wyja�nie� teoretycznych. Chocia� badacze nie zgadzaj� si� z Paw�owem co do wielu szczeg��w, sk�aniaj� si� oni do spostrzegania warunkowania klasycznego jako bezpo�redniego odzwierciedlenia automatycznych neuronalnych proces�w asocjacji. Poniewa� s�dzono, �e warunkowanie klasyczne odzwierciedla automatyczne uczenie si�, stanowi�o ono preferowany paradygmat przy pr�bach zrozumienia neuronalnych podstaw uczenia si� (dok�adne om�wienie w rozdziale 2.). Warunkowanie klasyczne uzyska�o popularno�� w tego rodzaju eksperymentach neurofizjologicznych, gdy� mo�e by� zademonstrowane u pierwotnych organizm�w, kt�re cz�sto stanowi� lepsze obiekty bada� w poszukiwaniach fizjologicznych. Na przyk�ad w rozdziale 2. przedstawiam warunkowanie Aplysia Californica, kt�rego uk�ad nerwowy jest o wiele �atwiejszy do badania ni� uk�ad nerwowy ssak�w. Pomimo tendencji do oceniania warunkowania klasycznego jako odruchowego i automatycznego wsp�cze�nie zjawisko to cz�sto traktuje si� jako bardziej poznawcze i mniej odruchowe. Jednak nawet obecnie warunkowanie klasyczne jest cz�sto spostrzegane jako paradygmat w�a�ciwy do badania prostych i podstawowych proces�w uczenia si�. Pawlow odkryl, �e gdy bodziec oboj�tny (bodziec warunkowy) jest s�czony z bod�cem biologicznie znacz�cym (bo Pr�by wygaszaj�ce dziec bezwarunkowy), bodziec warunkowy nabywa zdolno�ci wywolywania reakcji zwi�zanej z bod�cem bezwarunkowym. Edward L. Thorndike (1874-1949) Thorndike bada� odmienne sytuacje uczenia si�, ni� czyni� to Paw�ow. W 1898 roku ukaza�o si� sprawozdanie z jego pionierskiego badania. Rysunek 1.5 pokazuje stosowane przez Thorndike'a urz�dzenie eksperymentalne: skrzynk� problemow�. Umieszcza� on w niej g�odnego kota. Pokarm znajdowa� si� na zewn�trz. Gdy kot trafia� na mechanizm otwieraj�cy (np. p�tl� drutu), drzwiczki otwiera�y si�, kot m�g� wyj�� i zje�� pokarm. Badacz wielokrotnie powtarza� to do�wiadczenie, by stwierdzi�, jak szybko koty naucz� si� wychodzi� ze skrzynki. Thorndike zaobserwowa�, �e pocz�tkowo zwierz�ta zachowywa�y si� mniej lub bardziej przypadkowo, przenosi�y si� z miejsca na miejsce w skrzynce, drapa�y j�, miaucza�y itd., a� do chwili, gdy udawa�o im si� uderzy� przez przypadek w mechanizm otwieraj�cy. Badacz nazwa� to uczeniem si� przez pr�by i b��dy. W miar� powtarzania pr�b zachowanie przypadkowe stopniowo zmniejsza�o si�, na co wskazywa� fakt, �e koty szybciej znajdowa�y mechanizm otwieraj�cy i mog�y wcze�niej opu�ci� skrzynk�. Rysunek 1.6 pokazuje typowe krzywe uczenia si� ��cz�ce liczb� pr�b z czasem potrzebnym na wyj�cie ze skrzynki. Rysunek 1.6. Krzywe uczenia si� pi�ciu kot�w w skrzynkach problemowych Thorndike'a �r�dlo.~ Psychological Monographs, tom 2 (ca�y nr 8), E.L. Thorndike Animal intelligence: An experimental study of the associative processes in animals. Copyright (c) by The Macmillan Company. W�asno�� publiczna. Nadal tocz� si� dyskusje, czy koty Thorndike'a uczy�y si� wychodzenia ze skrzynki stopniowo (w ci�gu serii pr�b), czy te� dzia�o si� to nagle w trakcie jednej pr�by. Thorndike s�dzi�, �e pokazane krzywe uczenia si� obrazuj� stopniowe uczenie si�, i twierdzi�, �e prawid�owa reakcja uderzania mechanizmu otwieraj�cego zostaje stopniowo wi�zana z sytuacj� bod�cow� - bycia w skrzynce problemowej, tak i� zaczyna dominowa� nad innymi przypadkowymi reakcjami. Uwa�a�, �e ten proces przebiega automatycznie i nie wymaga ze strony kot�w �adnej aktywno�ci poznawczej. Rodzaj proces�w uczenia si� badany przez Thorndike'a jest nazwany warunkowaniem instrumentalnym, w przeciwie�stwie do warunkowania klasycznego Paw�owa. W obydwu sytuacjach osobnik uczy si� reakcji na sytuacj� bod�cow�. W warunkowaniu klasycznym bod�cem jest bodziec warunkowy, a reakcj� - reakcja warunkowa. W skrzynkach problemowych Thorndike'a bod�cem jest skrzynka problemowa, a reakcj� w�a�ciwe dzia�anie otwieraj�ce. W obydwu rodzajach uczenia si� wyst�puje zjawisko nabywania wprawy, wygasania i spontanicznego odnawiania si�. W warunkowaniu instrumentalnym reakcja jest wykonywana w celu uzyskania wzmocnienia, jakim jest ucieczka i pokarm. Wzmocnienie (pokarm, ucieczka) mo�e by� postrzegane jako analogiczne do bod�ca bezwarunkowego w warun Rysunek 1.5. Jedna z czterech skrzynek problemowych u�ywanych przez Thorndike'a w je8o pracy doktorskiej kowaniu klasycznym, pod tym wzgl�dem, �e jest ono bod�cem biologicznie znacz�cym. Jednak w warunkowaniu klasycznym bodziec bezwarunkowy wyprzedza reakcj�, a w warunkowaniu instrumentalnym uzyskanie wzmocnienia jest uwarunkowane wykonaniem reakcji. Niekt�rzy uwa�aj� warunkowanie instrumentalne za bardziej wolicjonalny rodzaj uczenia si�, ale wi�kszo�� s�dzi, tak jak Thorndike, �e jest ono r�wnie automatyczne jak warunkowanie klasyczne. Thorndike pozosta� przez ca�e �ycie aktywnym badaczem i teoretykiem. Zainteresowanie uczonego wzbudza�y zw�aszcza zastosowania teorii uczenia si� w edukacji, jego nazwisko jest zwi�zane z pewn� liczb� praw uczenia si�. Wskazane poni�ej trzy spo�r�d nich s� szczeg�lnie wa�ne i dotycz� zagadnie�, kt�re nadal maj� podstawowe znaczenie. 1. Prawo efektu. Thorndike by� przekonany, �e wzmocnienie ma kluczowe znaczenie dla uczenia si�. W oryginalnym sformu�owaniu prawa efektu stwierdza�, �e wzmocnienia, takie jak pokarm, utrwalaj� zawi�zki (czy asocjacje) bodziec - reakcja, a kary, takie jak wstrz�s, os�abiaj� je. Zgromadzone w p�niejszym okresie dane empiryczne przekona�y go, �e kara jest stosunkowo nieskuteczna w os�abianiu reakcji, ale nadal pozosta� przy przekonaniu, �e wzmocnienie jest dla uczenia si� krytycznym elementem3. Pogl�d, �e wzmocnienie jest niezb�dne dla uczenia si�, wyznawany przez liczne �wczesne teorie uczenia si�, sprowokowa� wiele pr�b eksperymentalnego podwa�enia go. Najbardziej warte odnotowania s� eksperymenty nad uczeniem si� utajonym, om�wione w dalszej cz�ci tego rozdzia�u po�wi�conej Edwardowi Tolmanowi. 2. Prawo �wiczenia. Pocz�tkowo Thorndike s�dzi�, �e �wiczenie zwi�zk�w bodziec - reakcja wzmacnia je. W p�niejszym okresie zmieni� nieco swoje stanowisko twierdz�c, �e samo �wiczenie nie ma korzystnego wp�ywu i �e jedynie nagradzane �wiczenie wywo�uje uczenie si�. Wskazywa� na takie badania, jak eksperymenty Trowbridge'a i Casona (1932), w kt�rych badani �wiczyli rysowanie kresek czterocalowych bez uzyskiwania informacji zwrotnej i nie wykazywali poprawy dok�adno�ci wykonania. Niemniej w wielu sytuacjach �wiczenie prowadzi do poprawy rezultat�w, na przyk�ad gdy powtarza si� materia� przed sprawdzianem. Jak wykaza�em w rozdziale 6., �wiczenie jest naprawd� podstawow� zmienn� w uczeniu si� i pami�ci. 3. Zasada przyirale�no�ci. W 1933 roku Thorndike zaakceptowa� pogl�d, �e niekt�re rzeczy s� �atwiejsze do powi�zania z innymi z powodu wsp�lnej przynale�no�ci. By�o to ust�pstwo na rzecz �wczesnej psychologii postaci, kt�rej przedstawiciele twierdzili, �e �atwiej jest wi�za� rzeczy, gdy s� one postrzegane jako przynale�ne do siebie. Thorndike zaakceptowa� zasad� ' Po�niejsze badania wykaza�y, u t~~'~a 'rborndike'a na temat wzmacniania i nieskuteczno�ci kary by�y bt~dne. Pisz� o tym w rozdziale 4. przynale�no�ci z pewn� niech�ci�, gdy� wydawa�a si� ona zak�ada� komponent poznawczy w mechanicznym procesie powstawania asocjacji. Idea przynale�no�ci odegra�a wa�n� rol� we wsp�czesnych teoriach uczenia si� i pami�ci. Zwierz�ta maj� pewne predyspozycje biologiczne do kojarzenia niekt�rych zjawisk - na przyk�ad szczury s� przygotowane do wi�zania smaku z zatruciem (patrz rozdzia� 2.). R�wnie� w odniesieniu do ludzkiej pami�ci spos�b, w jaki organizowany jest materia�, wp�ywa na to, co jest �atwe do powi�zania. Na przyk�ad pami�tanie par s��w jest du�o lepsze, gdy s� one wyobra�ane w postaci interaktywnego obrazu wzrokowego (patrz rozdzia� 6.). Thorndike i Paw�ow dostarczyli silnej inspiracji dla nurtu behawiorystycznego, kt�ry dominowa� w psychologii ameryka�skiej w pierwszej po�owie dwudziestego wieku. Uwa�a si�, �e pokazali oni, i� uczenie si� mo�e by� rozumiane jako bezpo�rednie wi�zanie bod�c�w i reakcji bez postulowania po�rednicz�cych proces�w umys�owych. Ten pogl�d doprowadzi� do sformu�owania przekonania, �e ka�de zachowanie mo�e by� opisane w kategoriach zwi�zk�w bodziec-reakcja. John Watson, kt�remu przypisuje si� rozpocz�cie nurtu behawiorystycznego w drugim dziesi�cioleciu dwudziestego wieku, by� pod silnym wp�ywem Thorndike'a i Paw�owa. Watson twierdzi�, �e takie konstrukty umys�owe, jak podejmowanie decyzji czy pami��, s� zb�dne i �e ca�o�� ludzkiego zachowania mo�e by� zrozumiana jako rezultat wyuczonych asocjacji pomi�dzy bod�cami i reakcjami. Thorndike s�dzil, �e zwi�zek bodziec - reakcja powstanie zawsze, gdy po wykonaniu reakcji w obecno�ci bod�ca nast�pi wzmocnienie. Clark L. Hull (1884-1952) Od lat trzydziestych do siedemdziesi�tych dwudziestego wieku psychologia ameryka�ska by�a zdominowana przez kilka wielkich teorii uczenia si�. Przy�mi�y one koncepcje Thorndike'a i Watsona, kt�re wydawa�y si� intelektualnie powierzchowne. Bez w�tpienia najwi�ksz� z wielkich by�a teoria zachowania Hulla, kt�ra sta�a si� p�aszczyzn� odniesienia dla nowych idei teoretycznych dwadzie�cia lat po �mierci jej autora. Grupa teoretyk�w uczenia si�, zwanych neohullistami (np. Abram Amsel, Frank Logan, Neal Miller, O.H. Mowrer, Keneth Spence i Allan Wagner) pr�bowa�a rozszerzy� t� teori� na r�ne sposoby. Podstawowym celem Hulla i innych teoretyk�w by�o stworzenie systematycznej teorii warunkowania klasycznego i instrumentalnego dla wyja�nienia ca�okszta�tu zachowania - ludzkiego i zwierz�cego. Szczeg�y ich teorii maj� jedynie znaczenie historyczne, ale poj�cia i zagadnienia, kt�re okre�lili, pozosta�y wa�ne dla bada� nad uczeniem si�. Ostateczna wersja teorii Hulla 34 Rozdzia� 1. PodejScia do uczenia si� i pami�ci (1952a) zawiera liczne, bardzo z�o�one r�wnania, kt�re mog� by� streszczone w nast�puj�cym r�wnaniu: E=(HxDxK)-I Ka�dy z symboli zawartych w tym r�wnaniu odzwierciedla wa�ny konstrukt z teorii Hulla i warto przyjrze� si� im po kolei: E - Potencjal reakcji. Ostatecznym celem teorii Hulla by�a mo�liwo�� przewidzenia czego� zwanego potencja�em reakcji, kt�ry okre�la� prawdopodobie�stwo, szybko�� i si��, z jakimi dane zachowanie zostanie wykonane w reakcji na okre�lony bodziec. S�dzono, �e organizm jest wyposa�ony w zestaw potencjalnych reakcji, z kt�rych ka�da ma w�asn� si��, d���c do stania si� faktycznym zachowaniem organizmu w danej sytuacji. Tak wi�c przy przechodzeniu przez labirynt szczur mo�e mie� potencjalne reakcje skr�cania w lewo, skr�cania w prawo i zatrzymywania si�, aby si� podrapa�. Aby okre�li�, kt�ra reakcja zajdzie, trzeba zna� czynniki kontroluj�ce - H, D, K i I w r�wnaniu Hulla. H - Sila nawyku. Poprzez przesz�e wzmocnione pr�by zosta�a zbudowana si�a asocjacji pomi�dzy bod�cem i reakcj�. Tak wi�c teoria Hulla przyjmowa�a prawo efektu Thorndike'a, zak�adaj�c, �e wzmocnienie jest niezb�dne dla uczenia si�. D - Pop�d. Wed�ug Hulla zachowanie nie jest wy��cznie funkcj� si�y nawyku, jak to ma miejsce w prawie efektu Thorndike'a. Szczur nasycony po wielu wzmacniaj�cych do�wiadcze�iach nie b�dzie pokonywa� labiryntu w celu zdobycia pokarmu. Hull s�dzi�, �e stan pop�dowy organizmu ma wp�yw energetyzuj�cy na nawyki. Gdyby pop�d mia� warto�� zerow�, �adna si�a nawyku nie wywo�a�aby zachowania. Zauwa�my, �e w tym r�wnaniu pop�d i si�a nawyku s� przez siebie mno�one. K - Motywacja pobudkowa. Si�a nawyku i pop�d nie s� jeszcze wystarczaj�ce dla wywo�ania zachowania. Szczur wy�wiczony w pokonywaniu labiryntu dla zdobycia pokarmu, szybko przesta�by biega�, niezale�nie od tego, jak dobrze zna drog� czy jak jest g�odny, gdyby usuni�to pokarm. Gdyby ilo�� pokarmu uleg�a zmniejszeniu, wykonanie pogorszy�oby si�; gdyby uleg�a zwi�kszeniu, wykonanie poprawi�oby si�. Motywacja by�a traktowana jako miara ilo�ci i odroczenia nagrody. Zauwa�my, �e r�wnie� zwi�zek motywacji z potencja�em reakcji polega na mno�eniu. I - Hamowanie. Hamowanie odzwierciedla zar�wno zm�czenie, jak i rezultat pr�b wygasania, w kt�rych nie by�o dostarczane wzmocnienie. Odnosi si� ono do aktywnego znoszenia zachowania, kt�rego mo�na by si� w przeciwnym przypadku spodziewa�. Poj�cie hamowania pochodzi od Paw�owa i nadal odgrywa wa�n� rol� w teoriach uczenia si�. W r�wnaniu Hulla jest odejmowane od efekt�w innych czynnik�w. Historia bada� nad uczeniem si� i pami�ci� J J Hull d��y� do stworzenia wysoce sformalizowanej teorii uczenia si�. Zaproponowa� szereg podstawowych postulat�w dotycz�cych uczenia si�, a nast�pnie stara� si�, opieraj�c si� na nich, formu�owa� przewidywania. Jego praca oraz inne podobne pr�by by�y witane z entuzjazmem, gdy� s�dzono, �e s� one znakiem, i� psychologia sta�a si� prawdziw� nauk�. Gdy popatrzymy na nie retrospektywnie, wida�, �e by�y one niepe�ne oraz b��dne jako �wiczenia logiczne. Brak sp�jno�ci i niepe�no�� sta�y si� wyra�ne w chwili powstania komputer�w zdolnych poradzi� sobie z wszystkimi za�o�eniami i dostarcza� przewidywania odno�nie do zachowania. Niemniej we wsp�czesnych teoriach uczenia si� i pami�ci nadal wida� wp�yw teorii Hulla. Hull d��yl do skonstruowania sformalizowanej teorii, kt�ra pozwolilaby na przewidywanie zachowania jako funkcji historii wzmacniania, pop�du i pobudki. Edward C. Tolman (1886-1959) Takie teorie uczenia si�, jak Hulla czy Thorndike'a, mia�y swoich krytyk�w. Najbardziej wp�ywowym krytykiem by� swego czasu Edward C. Tolman. Pochodzi� z obozu behawioryst�w, a zatem przemawia� j�zykiem zrozumia�ym dla pozosta�ych oraz prowadzi� badania, na kt�re mogli si� oni powo�ywa�. Jego g��wne stwierdzenie g�osi�o, �e zachowanie mo�e by� najlepiej zrozumiane jako reakcja na jaki� cel. Dwa spo�r�d jego najg�o�niejszych eksperyment�w polega�y na uczeniu si� labirynt�w przez szczury, co by�o w tym czasie bardzo popularnym paradygmatem badawczym. Pierwszy eksperyment dotyczy� uczenia si� utajonego, wymienionego wcze�niej w kontek�cie prawa efektu Thorndike'a. W podstawowym eksperymencie wykonanym przez Tolmana i Honzika (1930b) trzy grupy szczur�w biega�y po labiryncie zawieraj�cym 14 punkt�w wyboru. Szczury wpuszczono w jednym ko�cu labiryntu i wyjmowano, gdy dochodzi�y do drugiego. Wszystkie szczury przebiega�y przez labirynt raz dziennie przez 17 dni. Dla jednej grupy zawsze na ko�cu labiryntu umieszczano pokarm. Druga grupa nigdy nie znajdowa�a pokarmu na ko�cu labiryntu. Trzeciej grupie zacz�to podawa� pokarm jedenastego dnia. Rysunek 1.7 pokazuje osi�gni�cia szczur�w mierzone liczb� b��dnych wybor�w dokonanych przed doj�ciem do ko�ca labiryntu. W grupie, kt�rej zacz�to podawa� pokarm jedenastego dnia, osi�gni�cia bardzo wzros�y dwunastego dnia i by�y nawet nieco wy�sze od osi�gni�� grupy, kt�ra by�a wzmacniana ca�y czas. Wed�ug Tolmana nie wzmacniane szczury uczy�y si� ca�y czas. Jednak ich uczenie si� mia�o charakter utajony; jedynie gdy zosta� wprowadzony cel, uczenie si� ujawni�o si� w wykonaniu. Tak wi�c zdaniem Tolmana wzmocnienie nie by�o konieczne dla uczenia si�, ale by�o konieczne dla wykonania. 36 Rozdzia� 1. Podej�cia do uczenia si� i pami�ci Drugi eksperyment (Tolman, Ritchie i Kalish, 1946, 1947) d��y� do wykazania, �e uczeniu si� nie podlega specyficzny zestaw asocjacji bodziec reakcja, ale raczej model otoczenia, na kt�rym osobnik mo�e chcie� dzia�a�. W przypadku labirynt�w taki model zosta� nazwany map� poznawcz�; zawiera on informacje na temat organizacji przestrzennej, a nie tylko okre�lone drogi. Istnienie map poznawczych zosta�o wykazane w eksperymentach Tolmana na temat uczenia si� miejsc. Rysunek 1.8 przedstawia labirynt zastosowany w jednym z tych eksperyment�w. Szczura umieszczono w punkcie S1 lub S2, a pokarm w punkcie F1 lub F2. Jedna grupa szczur�w zawsze znajdowa�a pokarm dzi�ki skr�caniu w prawo. Tak wi�c gdy wyrusza�y z punktu Sl, znajdowa�y pokarm w punkcie F1, a gdy wyrusza�y z punktu S2, znajdowa�y pokarm w punkcie F2. Inna grupa szczur�w zawsze znajdowa�a pokarm w punkcie F1, niezale�nie od tego, sk�d wyrusza�a. Ta grupa musia�a zamiennie skr�ca� w lewo lub w prawo, w zale�no�ci od tego, z kt�rego punktu wyrusza�a. Tolman i inni stwierdzili, �e szczury z drugiej grupy, ucz�ce si� dochodzenia do okre�lonego miejsca, uczy�y si� du�o szybciej ni� szczury z pierwszej grupy, ucz�ce si� sta�ej reakcji. W zwi�zku z tym Tolman stwierdzi�, �e nie s� nabywane specyficzne reakcje, ale �e szczury ucz� si� lokalizacji na mapie poznawczej. W niekt�rych badaniach uzyskano replikacj� tych stwierdze�, ale w innych okaza�o si�, �e szczury ucz�ce si� reakcji uzyskuj� wy�sze rezultaty. Brak nagrody w postaci pokarmu Regularne dostarczanie nagrody Brak nagrody w postaci pokarmu do 11. dnia Rysunek 1.7. Przeci�tna liczba niepoprawnych wybor�w w trzech grupach szczur�w biegaj�cych przez labirynt �r�dlo.~ E.C. Tolman i C.H. Honzik Introduction and removal of reward and maze performance in rats. Copyright (c) by University of California Press. W�asno�� publiczna. Historia bada� nad uczeniem si� i pami�ci� 37 S2 Czarna zas�ona Czarna zas�ona C F2 F, s, Rysunek 1.8. Labirynt u�ywany do badania wzgl�dnej �atwo�ci uczenia si� reakcji, kt�ra przynosi nagrod�, lub miejsca, w kt�rym nagroda jest znajdowana �r�dlo: E.C. Tolman, B.F. Ritchie i D. Kalish Studies in spatial learning IL Place learning versus response learning. Copyright (c) 1946. W�asno�� publiczna. Restle (1957) sugeruje, �e szczury mog� nauczy� si� reagowania na obydwa rodzaje wskaz�wek (element�w informacji) - miejsce lub kierunek skr�cania. Kt�re z nich by�o �atwiejsze, zale�a�o od wzgl�dnej wyrazisto�ci czy wydatno�ci obydwu wskaz�wek. Najwa�niejszy wk�ad Tolmana polega na tym, �e to nie zachowanie podlega uczeniu si�, ale raczej wiedza, kt�ra mo�e by� wykorzystana do kierowania zachowaniem. Zasugerowa� on, �e organizmy ucz� si� gotowo�ci �rodki-cele (means-ends readiness - MER). Gotowo�� �rodki-cele jest oczekiwaniem, �e niekt�re dzia�ania doprowadz� do okre�lonych rezultat�w. Na przyk�ad szczury w eksperymentach z labiryntem uczy�y si�, �e d��enie do okre�lonej lokalizacji doprowadzi je do skrzynki b�d�cej celem. Te oczekiwania pozostaj� nieuaktywnione do chwili, gdy jaki� cel wprowadzi je w dzia�anie. Podstawowy problem z teori� Tolmana polega na tym, �e nigdy nie wyja�ni� on, w jaki spos�b cele uruchamiaj� gotowo�� �rodki-cele. Powy�szy problem sprawi�, �e Guthrie (1952), inny teoretyk uczenia si� pracuj�cy w tym czasie, narzeka�, i� Tolman pozostawi� swojego szczura w labiryncie "pogrzebanego w my�lach". W dalszej partii rozdzia�u opisuj�, w jaki spos�b teoria komputerowej symulacji rozwi�zywania problem�w Newella i Simona dostarczy�a ogniwa brakuj�cego w teorii Tolmana. Tolman glosil, �e zwierz�ta ucz� si� gotowo�ci �rodki-cele niezale�nie od wzmacniania oraz .�e wzmocnienia uruchamiaj� t� gotowo��. B.F. Skinner (1904-1990) B.F. Skinner by� behawioryst�, kt�rego pogl�dy tak bardzo r�ni�y -si� od koncepcji Tolmana, jak tylko mo�na to sobie wyobrazi�. Wp�yw Skinnera trwa� du�o d�u�ej ni� apogeum behawioryzmu. Z powodu swoich bardzo popularnych ksi��ek Walden Two (1948) oraz Beyond Freedom and Dignity (1971) by� prawie powszechnie uto�samiany z behawioryzmem. Cz�sto okre�la si� go jako radykalnego behawioryst�, gdy� doprowadzi� behawioryzm do skrajno�ci. Skinner nie tylko nie przejawia� tolerancji dla takich konstrukt�w umys�owych, jak pami��, ale tak�e by� ma�o tolerancyjny wobec licznych konstrukt�w teoretycznych stosowanych przez innych behawioryst�w. Na przyk�ad krytykowa� poj�cia pop�du i si�y nawyku, wchodz�ce w sk�ad teorii Hulla, gdy� odnosi�y si� one bardziej do stan�w wewn�trznych ni� do obserwowalnych bod�c�w i reakcji. Skinner wni�s� zasadniczy wk�ad do bada� nad warunkowaniem instrumentalnym czy te�, jak wola� nazywa� go, warunkowaniem sprawczym. S�dzi�, �e przekonanie o istnieniu asocjacji bodziec-reakcja, zasadnicze dla wielu teorii behawiorystycznych, jest tylko fantazjowaniem teoretycznym. Zaobserwowa�, �e zwierz�ta emituj� reakcje w niekt�rych sytuacjach bez �adnego widocznego bod�ca, kt�ry by je kontrolowa�. Te reakcje zosta�y nazwane swobodnymi reakcjami sprawczymi (free operants). Tak wi�c szczur w klatce mo�e biega� wko�o, drapa� si�, naciska� d�wigni�, pr�bowa� wdrapa� si� na g�r� itd. Uczenie si� zmienia wzgl�dn� cz�stotliwo�� tych r�nych reakcji; je�eli po naci�ni�ciu d�wigni szczur otrzyma pokarm, takie zachowanie stanie si� bardziej dominuj�c� reakcj�. Skinner jest s�awny z powodu skonstruowania skrzynki (tzw. skrzynka Skinnera) do badania szczur�w. Ta d�wi�koszczelna skrzynka zawiera d�wigni�, kt�r� szczury mog� naciska� w celu uzyskania porcji pokarmu. Typowym pomiarem zale�nym by�o oznaczanie, jak cz�sto szczur przyciska d�wigni�. Podobne urz�dzenie skonstruowano dla go��bi, kt�re mog� w nim dzioba� w przycisk. Dzi�ki tym urz�dzeniom wykryto kilka wa�nych zjawisk behawioralnych. Wi�kszo�� z nich omawiam w rozdzia�ach 3. i 4. Chocia� Skinner nie uznawa� roli powi�za� bodziec-reakcja, musia� jednak przyzna�, �e zewn�trzne bod�ce odgrywaj� jak�� rol� w kontroli zachowania. Wed�ug Skinnera zewn�