Эксперимент по исследованию научения

Калфи и Андерсон не были удивлены своими результатами, чего нельзя сказать про двух более ранних исследователей (1908!). Теперь, 70 лет спустя, следуя но стопам этих пионеров, мы могли бы сказать, какой должна была быть их гипотеза. Но обратимся сначала к эксперименту.

Экспериментаторами были Роберт Йеркс и Джон Додсон. Йеркс, который интересовался эволюционным развитием, в то время тщательно изучал любопытное маленькое животное под названием танцующая мышь (1907). Это название связано с тем, что иногда из-за генетического дефекта данная разновидность домашней мыши непрерывно движется по кругу или выписывает восьмерки. Кстати, позже Йеркс провел свои известные исследования на шимпанзе и призывниках на военную службу.

В эксперименте 1908 г. у мыши вырабатывался навык, основанный на различении черного и белого. Перед мышью находились две двери в два туннеля. В каждой пробе мышь осторожно вынуждали войти в тот или другой туннель, постепенно уменьшая с помощью листа картона пространство камеры перед туннелями. Стены и потолок одного туннеля, как и пространство перед входом в него, были выложены белым картоном. Второй туннель аналогичным образом выстилался черным картоном. Пол каждого туннеля представлял собой проволочную сетку. Только в том случае, когда мышь входила в белый туннель, через сетку пропускался ток. Пройдя через любой туннель, мышь попадала в свою камеру-гнездо, где ее ожидала мышь противоположного пола, так что страдание экспериментального животного компенсировалось состраданием.

Мышь не могла научиться избегать удара тока, просто ориентируясь на правую или левую сторону, поскольку местоположение белого и черного туннеля менялось в случайном порядке от пробы к пробе. С каждым животным ежедневно проводилось по 10 проб. Тренировки продолжались до тех пор, пока животное не совершало все пробежки в течение трех дней подряд без ошибок. Например, самец № 128 смог это сделать на 16, 17 и 18-й дни. Очевидно, он научился различать черное и белое к концу 15-го дня. Поэтому можно было считать, что данное животное достигло критерия научения после 150 проб — ведь ежедневно было по 10 проб.

Разным мышам подавали ток различной силы. Он измерялся в условных «единицах стимуляции». Слабый уровень (125 единиц) почти не замечался мышью. «Сильный стимул» (500 единиц) был крайне неприятен даже самим экспериментаторам, и мыши также энергично реагировали на него» (с. 467 — 468). Средний уровень составлял 300 единиц. Действие каждого уровня электроудара исследовалось на четырех мышах – двух самках и двух самцах.

В качестве зависимой переменной было выбрано среднее число проб, необходимых для достижения критерия научения всеми четырьмя мышами. Результаты показаны на рис. 7.3. Видно, что минимальное значение зависимой переменной, 80 проб, было получено при промежуточном уровне независимой переменной, 300 единиц стимуляции. На самом деле научение при самой слабой стимуляции было даже хуже, чем показано, поскольку одна из четырех мышей так и не научилась различать черный и белый туннели, и ей условно приписали 200 проб, ибо после них эксперимент прекратился.

Конечно, использование только трех уровней независимой переменной с трудом позволяет квалифицировать эксперимент как многоуровневый. Это беспокоило

Рис. 7.3. Влияние силы электроудара на успешность научения (опыты на танцующих мышах). Ось абсцисс — сила электроудара (в условных единицах). Ось ординат — среднее количество проб, необходимых для достижения критерия успешного решения задачи Йеркса и Додсона: «Следует иметь в виду, что поскольку использовалось только три интенсивности стимула... возможно, наиболее благоприятная сила стимуляции обнаружена не была» (1908, с. 482).

Прогресс в понимании

Существует множество экспериментов, в которых гипотеза максимума или минимума вполне оправдана. Между прочим, не нужно считать, что термины максимум и минимум означают в этих экспериментах разное. Бели бы в эксперименте Йеркса и Додсона мерой научения служило число правильных ответов, то при 300 единицах стимуляции достигался бы максимум. Если бы Калфи и Андерсон использовали в качестве зависимой переменной среднее число ошибок, а не правильных ответов, то при интервале 4 с достигался бы минимум.

Напомним, что количественная гипотеза в эксперименте Сингха и Квери по трудовой этике состояла в том, что предпочтение работы бездеятельности будет расти с увеличением требуемого количества нажатий на рычаг, — но только до определенного предела после того как будет достигнут максимум, дальнейшее увеличение количества нажатий поведет к уменьшению предпочтения этого условия. Основанием для такого предположения была мысль о том, что по мере увеличения необходимого количества нажатий происходят сразу два процесса. Вначале растет «чувство активности» и оно увеличивает привлекательность работы с рычагом. Однако эти усилия не могут быть только приятными; с дальнейшим увеличением числа нажатии возникает и нарастает «неприятное» чувство. Максимальное предпочтение условия с нажатием на рычаг бездеятельному условию будет достигнуто при таком уровне нажатий, когда разница между чувством активности и неприятным чувством будет наибольшей. Итак, одним из оснований гипотезы максимума (или минимума) является теория двух противоположных основных процессов, определяемых независимой переменной. Причем 282«негативный» процесс при достижении независимой переменной высокого уровня становится сильнее «позитивного».

Эксперименты Калфи и Андерсон (1971) с запоминанием демонстрируют другой вид противоположных тенденций. Для того чтобы воспроизводить правильные числа при показе триграмм, испытуемый в первую очередь не должен смешивать сами триграммы. Это называется различением стимулов. Ему способствует уменьшение интервала между элементами списка. Во-вторых, испытуемый должен научиться связывать каждое число с парной ему триграммой. Это называется ассоциативнымпроцессом. Ему способствует увеличение времени между элементами списка. Таким образом, должен существовать оптимальный интервал. Любой более короткий интервал дает выигрыш в различении в ущерб ассоциативному процессу; любой более длинный интервал дает выигрыш в ассоциативном процессе в ущерб различению. Итак, второе основание для ожидания максимума (или минимума) — это теория, согласно которой увеличение независимой переменной вызывает противоположные изменения в двух основных процессах, каждый из которых «положителен». Максимум или минимум достигается при уровне, который дает оптимальное сочетание этих двух процессов.

Можно показать, что танцующая мышь, учившаяся избегать удара током, находилась точно в таком же положении. Она должна была различать два туннеля и ассоциировать туннель с ударом тока или его отсутствием. По свидетельству Йеркса и Додсона (1908, с. 476), различение было плохим при слишком сильном ударе. «Поведение мышей менялось по мере усиления стимуляции. При сильной стимуляции они выбирали не менее быстро, чем при слабой, однако в первом случае они были менее осторожны и действовали с меньшей осмотрительностью и уверенностью». Таким образом, различение стимулов (черного и белого) ухудшалось с увеличением силы удара. Ассоциирование же белого туннеля с ударом (при состоявшемся различении) могло с усилением удара только усиливаться. Следовательно, здесь снова должен был существовать некоторый уровень независимой 283переменной (силы удара), оптимальный для дискриминационного научения.

Наверное некоторые из вас уже предвосхитили дальнейшее рассуждение. Оно состоит в том, что более сложное различение требует большей осторожности и осмотрительности, чем простое. Это означает прежде всего, что оно осваивается медленнее. Более того, оптимальным для его освоения будет удар, более слабый, чем для простого различения. Как раз такие результаты и получили исследователи в своей дальнейшей работе. Вот их заключение: «По мере увеличения сложности различения интенсивность стимула, оптимальная для формирования навыка, приближается к порогу» (1908, с. 481). Эта зависимость сегодня известна под названием закона Йеркса — Додсона. Но мы забежали вперед, к анализу этих экспериментов мы обратимся в следующей главе.

На примере трех описанных исследований было показано, что многоуровневый эксперимент может обеспечить проверку гипотезы о двух процессах, связанных с уровнем независимой переменной противоположным образом. Действительная экспериментальная гипотеза состоит в том, что максимум (или минимум) зависимой переменной будет достигаться при некотором промежуточном уровне независимой.