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从S-R到S-O-R——托尔曼的认知地图和潜伏学习实验

托尔曼(Tolman)是美国心理学家、加利福尼亚大学教授,自称为目的性行为主义者。他明确提出,在行为的发端原因(即环境刺激和生理状态)和最后产生的行为之间,存在着某些内在的决定因素,插入某些中间过程。主要的内在决定因素就是行为的目的性和认知性,它们是行为的最后和最直接的原因,因此称它们为“内在的决定因素”。这是托尔曼首次提出的中介变量。因此,行为主义的刺激与反应的联结公式S-R,在托尔曼的理论中变为S-O-R的形式,其中“O”代表中介变量,表明行为反应的内部过程的作用。与早期的学习理论家一样,托尔曼也采用让老鼠走迷宫的方式进行实验。他的认知地图实验和潜伏学习实验是验证他的学习观的两个重要实验。那么什么是认知地图?什么又是潜伏学习呢?

在我们日常生活中,比如说我们要去学校,这时我们的头脑里会出现学校的大概位置,并且思考走哪条路最快。这幅存在于脑海中的由当前的位置与学校位置关系以及其间路线所构成的图画,就是“认知地图”,即在过去经验的基础上,产生于头脑中的,类似于一张现场地图的模型;是一种对局部环境的综合表象,既包括事件的简单顺序,也包括方向、距离,甚至时间关系的信息。

在养育孩子的过程中,成人有时会突然发现,孩子本来不会做的动作,怎么突然就会了。事实上,无论有没有强化,孩子的学习都在进行。在他们的成长过程中,每一步都在学习。成人往往在没有看到学习的直接结果时,就忽略了孩子的这种学习。这便是心理学中所讲的“潜伏学习”,即有机体在学习过程中,每一步都在学习,只是某一阶段其学习效果表现不明显,学习处于潜伏状态。

实验介绍

【实验一】

一、实验目的

观察和研究白鼠在迷宫中学习方位时的反应,探究“认知地图”的形成过程。

1.jpg 从S-R到S-O-R——托尔曼的认知地图和潜伏学习实验 备考资料

迷宫示意图

二、实验过程

实验前,实验者首先让白鼠在迷宫中自由活动。迷宫内有三条路径可以到达食物箱,分别是路径A、路径B和路径C,其中路径A最近,路径B次之,路径C最远,如图所示。

经过几次训练之后,白鼠发现了路径A是最近的路径,因而纷纷选择路径A来获取食物。这时,实验者在堵塞点1处设置了障碍,阻塞了路径A,让白鼠无法通过。白鼠发现路径A被阻塞后,折返回来选择了路径B。这一选择结果可以有两种解释:一是白鼠对路径的选择有习惯性,先选择路径A,再选择路径B,最后选择路径C;二是白鼠对整个迷宫有一个整体概念,它知道路径B比路径C近,能更快地获得食物。因此,实验者继续将实验引向深入,在堵塞点2处设置了障碍,让白鼠无法通过,这时白鼠又会做何种选择呢?

路径A与路径B有一段通向目标的共同路径,若白鼠对路径的选择是习惯性的,那么它在发现路径A被阻塞之后,应该会折回走路径B,最后再选择路径C;但若白鼠对整个迷宫的结构有一个整体概念,那它就会发现堵塞点2被堵住,就意味着路径A和路径B都无法到达食物箱,路径C是唯一的选择。

实验的结果是令人惊异的。让白鼠发现堵塞点2被阻塞后,它返回原处避开了路径B,而直接奔向它最不乐意选择的、距离最长但却是唯一的通路——路径C。这正说明了白鼠不是根据盲目的习惯,依据途径的次序而形成的机械的奔走习惯来行动的,而是依据对环境的整体认知,在脑海中形成了一幅“认知地图”,按照“认知地图”去行动的。

三、实验结论

实验结果表明,白鼠的行为是有目的的。托尔曼认为,虽然在面临一个新的学习情境时,刚开始其行为可能具有一定的盲目性,但是,学习均开始于一系列的盲目行为,动物和人的大多数行为(包括学习方式等)都是有明确的目的的。托尔曼认为动物和人类的行为都受到目的的指导,学习者在达到目的的过程中,会遇到各种环境条件,学习者必须“认知”这些条件,才能克服困难,达到目的。这种对环境条件的认知就是“认知地图”:首先确定行为目标(如白鼠由于饥饿需要得到食物,它确定的目标,就是到达食物箱得到食物),取得目标手段,达到目标途径(怎样最快地得到食物,选择哪个途径到达食物箱),获得目标的结果(最后白鼠得到食物);“目标—手段—途径—结果”的整个过程就是“认知地图”(认知结构)。

由此,托尔曼提出他的认知目的说:学习就是形成S-O-R之间的联结;个体行为具有目的性和认知性,它们是行为的内在决定性因素;刺激通过学习者的内部状态引起行为反应,学习者的内部状态是个体行为产生的最直接原因。

【实验二】

一、实验目的

通过老鼠迷津实验来探究学习行为的潜在性,以及强化物的作用。

二、实验过程

实验者设计了一款由14个单元的复合T形通道构成的迷宫。每个单元中有一个封闭的终端(锁住的门)和可以通过的终端(未锁住的门)。老鼠进入迷宫后,在每个单元里都要选择可以通过的门才能进入下一个单元。如此,穿过14个单元,最后到达终点。

实验者把老鼠分成三组,分别是A组(控制组)、B组(无奖励组)和C组(延迟奖励组)。A组的老鼠走迷宫时,在迷宫的出口处有食物作为奖励;B组的老鼠走迷宫时,在迷宫中的任何行为都不会受到奖励;C组的老鼠前10天与B组受到同样的待遇,但从第11天起,实验者在迷宫的终点放置食物作为奖励,且以后每天如此。

三、实验结论

实验开始后,实验者对老鼠犯错误的次数以及通过迷宫的时间做了统计。结果发现,B组和C组的老鼠,在没有得到任何奖励时,进步缓慢,而A组的老鼠学得很快,其犯错误的次数和通过迷宫的时间迅速减少,在两周内就能够达到几乎准确无误的程度。从第11天开始,当C组的老鼠得到食物奖励时,它们的学习成绩突飞猛进,犯错误的次数和通过迷宫的时间也急剧减少,仅用3天时间就学会了准确无误地走出迷宫。

对于这个实验结果,托尔曼认为,C组的老鼠在前10天的走迷宫练习中,与A组老鼠同样进行学习,熟悉了可通过迷宫的路径,只不过在没有奖励的情况下,没有将学习效果表现出来,一旦它们知道能够得到食物奖励时,就产生了学会走迷宫的动机,先前学习的效果也马上表现出来。C组老鼠前10天的学习也被称为“潜伏学习”。

实验应用

托尔曼把认知主义的观点引入行为主义的学习联结理论,改变了学习联结理论把学习看成是盲目的、机械的错误观点;重视学习的中介过程,即认知过程的研究,强调学习的认知性和目的性,这些都是对学习理论研究的贡献。托尔曼的学习理论虽然在理论基础和观点上都来源于格式塔派的顿悟说和桑代克、华生的联结理论,但也有自己的独立性,并有一定的发展,因此受到学习理论研究者和教育工作者的普遍重视。

首先,从实验一的结果我们可知,学习的实质就是面对学习情境的刺激(S)产生某种需要,为了满足心理需要,而不断克服困难,继续学习行为(R)。那么作为教师,首先要想方设法使学生的内部状态发生怎样的变化,才能促进学生的学习行为呢?

(1)创设问题情境。根据托尔曼强调的学习行为的内在决定性,我们在课堂教学中,应该努力把学生引入一种问题情境,使他们产生探索、好奇、理解等的认知需要,使得他们的兴趣和注意力集中到课堂上,产生解决问题的自觉倾向,从而产生某种认知需要,激发求知欲。

(2)设置的活动目标要有适度性。活动目标既要适合学生现有的发展水平,又要具有一定的挑战性,是学生通过努力可以达到的。在问题设计时要注意难易深浅适宜。所设置的问题,要让学生有“跳一跳”能摘到“苹果”的感觉。如果目标太高,学生怎么努力也够不着,容易使他们丧失信心,学习动机减弱;但是如果为了避免失败而把目标设置得太低,学生不用动脑筋就能解决问题,也很难激发学生的学习潜能。

(3)激发学生主动学习的愿望。在学生的学习中,学生作为一个主动发展的个体,本身就具有学习的愿望,具有强烈的求知欲。正如托尔曼提到的,当人原有的“认知地图”与环境产生冲突时,人总是要主动调整自己的行为以适应环境的变化。学生学习也是如此。由于自身经验的缺乏,他们的原有知识与现实情况总是在不断地发生冲突,为了解决冲突,适应环境,他们就要主动调整自己的行为。这可以看做学生对周围的事物和现象很感兴趣,总是充满了好奇,总喜欢提问的原因。然而,在实际教学中,教师往往忽略学生学习的主动性,总是以成人的眼光来看待儿童的学习,对儿童总在问的“为什么”则感到厌烦。所以,教师要重视儿童自身学习的需要,保护他们的好奇心和求知欲,尊重他们的学习兴趣:生活中为他们的主动学习创造宽松、自由、民主的环境,教学活动的组织要多考虑他们的兴趣和需要。

其次,托尔曼提出的“潜伏学习”概念,对我们的教学实践也有一定的启示。

人的学习存在两种不同的模式:一种是外显的学习模式,另一种是潜在的学习模式。我们往往更关注外显的学习模式。如学校每年都会根据教学目标为学生设置相应的学习课程,安排配套作业,并进行考试测验,用考试成绩来评定学生当前的学习水平和学习能力。这些学习结果都是外在的,可观察的。但还有一部分知识,它虽然没有在考试、测验中体现出来,可同样也是存在的,当客观环境需要时,可以被及时唤起。对于这部分潜伏的知识,我们同样不能忽视,它与外显的知识一样,在人类认知中发挥着重要的作用。我们的社会认知、规则的掌握、抽象概念的形成无一不受到潜伏学习的影响。

潜伏学习的现象告诉我们,不是所有的学习都是在强化中进行的,不仅在动物学习中存在这种现象,在人类学习中,潜伏学习的现象更普遍。这就提示我们,在教学中不仅要注意学生学习的外显行为状态和表面现象,而且要注意了解学生潜伏的学习积极性和认知探究倾向。在教学中,要充分利用和发挥学生学习的潜在积极性,配合适当的鼓励和强化手段,调动学生最大的学习热情,提高教学效率,增强学习效果。

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