第十一章 学习实验

纲要 考纲 讲授目录 1. 条件性学习实验 2. 认知性学习实验 一、学习实验概述 二、条件性学习实验 1. 条件性学习实验 2. 认知性学习实验 讲授目录 一、学习实验概述 二、条件性学习实验 经典性条件反射实验、操作性条件反射实验 三、认知性学习实验 格式塔的学习实验——顿悟学习、托尔曼的认知地图实验与潜在学习、人类的迷宫学习实验

一、学习实验概述 （一）什么是学习 学习是个体在一定情境下由于练习或者经验而产生的行为或者行为潜能的比较持久的变化。

一、学习实验概述 （一）什么是学习 学习是个体在一定情境下由于练习或者经验而产生的行为或者行为潜能的比较持久的变化。

一、学习实验概述 （一）什么是学习 （二）学习的分类 学习是个体在一定情境下由于练习或者经验而产生的行为或者行为潜能的比较持久的变化。 加涅的学习分类 根据学习的复杂程度把学习分为8类：信号学习、刺激-反应学习、系列学习、言语联想学习、多种辨别学习、概念学习、原理学习、问题解决的学习 奥苏伯尔的学习分类 意义学习和机械学习；接受学习和发现学习

一、学习实验概述 （三）学习研究的理论 桑代克与柯勒 桑代克的联结学习理论 ①实验：饿猫出笼 ②观点：学习是联结，强调S－R。 柯勒的认知学习理论 ①实验：猩猩寻食 ②观点：学习是顿悟，强调完形。

一、学习实验概述 （三）学习研究的理论 斯金纳的操作学习理论 学习结果：形成情境与反应的联系，使学习者在特定情境中能作出相应的反应行为。 学习过程：通过强化使学习者建立情境与反应的联系。 如何促进学习：连续接近法与强化程序的安排→程序教学法 班杜拉社会学习理论 学习结果：通过观察获得新的行为反应模式。 学习过程：是指个体通过对他人的行为及其强化性结果的观察，从而获得某些新的行为反应，或已有的行为反应得到修正的过程。 学习的条件：三元交互作用（环境、个体、行为）→示范学习

一、学习实验概述 （三）学习研究的理论 托尔曼的符号学习理论 学习结果：不是在强化条件下形成刺激反应的联结，而是形成情境的“认知地图”，它是对局部环境的综合表象，是情境整体的领悟。 学习过程：学习是S—O—R的过程，有机体在达到目的的过程中，根据预期进行尝试，不断对周围环境进行认知，形成“目标—对象—手段”三者联系在一起的认知结构，即形成了整体的认知地图。 学习的条件：能力、材料→（）

一、学习实验概述 （三）学习研究的理论 布鲁纳的发现学习理论 学习结果：形成学科知识的类目编码系统。 学习过程：是主动积极地进行类目化信息加工活动的过程。类目化活动就是将新知识形成新的类目，并将新类目纳入原有的类目编码系统中去。 如何促进学习：自下而上→发现教学。

一、学习实验概述 （三）学习研究的理论 奥苏贝尔的接受学习理论与教学模式 学习结果：形成学科的认知结构。认知结构就是按层次的形式组织起来的诸多类属者，类属者即概念或观念，众多的类属者按照层次组织起来就是认知结构。 学习过程：是学习者利用原来认知结构的已有观念，与新知识建立实质的、非人为的联系，从而将新知识纳入原有的认知结构中去的同化过程。 如何促进学习：自上而下→先行组织者

一、学习实验概述 （三）学习研究的理论 建构主义的学习观与教学模式 学习的结果：知识的网络结构。 学习的过程：独特的、非一致的信息加工活动，自我建构。 如何促进学习：强调自我探索，协作学习，师徒传授→随机通达、支架、抛锚

一、学习实验概述 （三）学习研究的理论 人本主义的学习观与教学模式 学习结果：使学生成为一个完善、有用的人，整体的人格得到发展。 学习过程：学生在一定条件下，自我挖掘其潜能，自我成长、自我实现的过程。 如何促进学习：①以学生为中心，突出学习者在教学中的中心地位。②让学生觉察到学习内容与自我的关系。③让学生处在一个和谐、关爱、理解的氛围中。④从做中学。→非指导性教学

一、学习实验概述 （三）学习研究的理论 知识分类的学习观与教学模式 陈述性知识及其获得 ①定义：陈述性知识是关于事物及其关系的知识，或者说是关于“是什么”的知识，包括对事实、规则、事件等信息的表达。②表征方式： 陈述性知识以命题和命题网络来表征。命题常以句子为外部表现形式。③获得过程：激活与联结、精加工、组织 程序性知识及其获得 ①定义：程序性知识是关于完成某项任务的行为或操作步骤的知识。或者说是关于“如何做”的知识。②表征方式：程序性知识在头脑中是以产生式和产生式系统来表征的。产生式的一般形式是“如果（IF）……那么（THEN）……”。获得过程：陈述性阶段、程序化阶段、合成阶段。

比较类别 联结派学习理论 认知派学习理论 代表人物 桑代克、巴甫洛夫、华生、斯金纳、班杜拉 格式塔学派、托尔曼、布鲁纳、奥苏贝尔、（建构主义） 经典实验 试误（猫）、经典性条件反射（狗、艾波特）、操作性条件反射（鼠）、观察学习（人） 顿悟（猩猩）、位置学习、潜伏学习（鼠）、 基本观点 学习结果 形成刺激与反应的联结 形成认知结构 学习过程 在一定条件下形成刺激与反应的联系而获得新的经验的过程。 有机体积极主动地形成新的完形或认知结构的过程。 主要特点 简化，若干兴奋点形成的通道 形成反映事物联系与关系的认知结构 简化内部操作，看成由此到彼的联结 复杂的内部心理加工过程 学习条件 注重外部条件，忽略内部条件 注重学习的内部条件，注重学生的主观能动性 教学重点 强调强化，用外部条件来控制学习过程→练习复习 强调理解、积极思考→动机、态度

二、条件性学习实验 学习的联结理论强调复杂行为是建立在条件联系上的复合反应，学习就是在刺激与反应之间建立联结的过程，代表人物有巴甫洛夫、桑代克、斯金纳、华生等。该理论的实验研究可称为条件性学习实验。

二、条件性学习实验 （一）经典性条件反射实验 当中性刺激与无条件刺激成对重复出现时，中性刺激也能引发无条件刺激引起的反应，即建立了条件反射。 Ivan Pavlov（1849-1936）是著名的生理学家、心理学家、苏联科学院院士，因为对动物消化腺的创造性研究而获得1904年诺贝尔生理学奖。是用条件反射方法对动物和人的高级神经活动进行客观实验研究的创始人。 相关链接 科学院院士 诺贝尔奖

二、条件性学习实验 （一）经典性条件反射实验

二、条件性学习实验 （一）经典性条件反射实验 巴甫洛夫实验室中以狗为对象的条件反应 通过单向玻璃，一位实验室 助手开始摇铃，并把食物喂给狗。 重复成对出现几次后，狗在听到 铃声后也会分泌唾液。通过一根 导管收集唾液，唾液的分泌量即 可用于测量动物反应的强度。 巴甫洛夫实验室中以狗为对象的条件反应

二、条件性学习实验 （一）经典性条件反射实验 经典性条件作用实验示意图

二、条件性学习实验 （一）经典性条件反射实验 1、消 退 与 自 发 恢 复

二、条件性学习实验 （一）经典性条件反射实验 2、同时性条件作用、延迟性条件作用与痕迹条件作用 3、泛化与分化 4、高级条件作用 华生进行了“小阿 尔波特”实验，证 明了情绪反应也 可以通过经典性 条件作用而习得。

二、条件性学习实验 （一）经典性条件反射实验 贡献 巴：经典条件反射揭示了学习活动最基本的生理机制 华：将巴的理论引进学习领域，促成了该派学习理论的形成。 局限 只能解释较简单的低级学习

二、条件性学习实验 （二）操作性条件反射实验 经典性条件作用关注的是有机体如何对环境形成判断，而操作性条件作用关注的则是有机体如何使自己适应环境。 Thorndike（1874-1949）是美国著名的心理学家， 教育心理创始人，设计了有名的迷笼实验，用猫研 究动物的随意学习行为，提出了尝试-错误学习理论 。他认为，在尝试-错误学习中，行为的后果是影响 学习最关键的因素，并总结出“效果律”；把动物为 了达到某种目的作出的行为所建立的条件作用称为 “工具性条件作用”。

二、条件性学习实验 （二）操作性条件反射实验 桑代克的迷笼装置

二、条件性学习实验 （二）操作性条件反射实验 行为主义的领袖B.F.Skinner （1904-1990）——美国行为 主义心理学家，是新行为主义的代表人物。主张心理学应 描述环境和有机体行为之间的关系。他致力于行为的实验 分析，在巴甫洛夫经典条件反射的基础上，创立了操作条 件反射并提出条件反射的强化联结理论。他创制了研究动 物学习活动的仪器——斯金纳箱，还是现代计算机辅助教学的前身程序教学和教学机器的创始人之一。斯金纳1968年获美国总统颁发的美国最高科学奖—国家科学奖。他被认为是当代最著名的心理学家之一。 斯金纳在美国公众中的名声远比在心理学界的名声大得多，一位崇拜者写道：“（斯金纳）是一个神话中的著名人物......科学家英雄，普洛米休斯式的播火者，技艺高超的技术专家......敢于打破偶像的人，不畏权威的人，他解放了我们的思想，从而脱离了古代的局限。”这些话虽然有些夸张，但斯金纳在心理学界的贡献仍然是不可磨灭的。

二、条件性学习实验 （二）操作性条件反射实验 斯金纳的“鸽子项目”

二、条件性学习实验 （二）操作性条件反射实验 斯金纳制造的“迷信”鸽子 人们总是会有这样那样的迷信行为，比方说，忌讳从梯子下走过。斯金纳认为，人们这样做的原因是他们相信或推测在迷信行为和某些被强化的结果之间存在联系。斯金纳说“如果你认为这是人类特有的行为，那么我将给你一只迷信的鸽子。” 实验方法 斯金纳在此项研究中使用了“斯金纳箱”：食物分发器被设定为每隔 15 秒落下食丸，不管动物当时在做什么。可以看到这便产生了非关联性强化。换句话说，不管动物做了什么，每隔 15 秒它将得到一份奖励。 研究中的被试是 8 只鸽子，连续几天对这些鸽子喂少于他们正常进食量的食物，以便在测试时，它们处于饥饿状态，由此增强寻找食物的动机（这增加了强化的效果）。

二、条件性学习实验 （二）操作性条件反射实验 实验结果 斯金纳在报告中写道：“ 8 只鸽子中的 6 只产生了非常明显的反应，两名观察者得到了完全一致的记录。一只鸽子形成了在箱子中逆时针转圈的条件反射，在两次强化之间转 2 － 3 圈；另一只反复将头撞向箱子上方的一个角落；第三只只显现出一种上举反应，似乎把头放在一根看不见的杆下面并反复抬起它。还有两只鸽子的头和身体呈现出一种摇摆似的动作，它们头部前伸，并且从右向左大幅度摇摆，……” 上述的行为都是在建立条件反射前未曾观测到的。实际上新的行为和鸽子得到食物毫无联系。然而，它们表现的就好像行为会产生食物似的；也就是说，它们变得迷信了。接下来，斯金纳想知道如果两次强化之间的间隔被拉长了，又会发生什么。他用了一只摇头的鸽子，然后把两次投放食丸的时间间隔慢慢增加到 1 分钟。这时，鸽子表现的更加精力充沛，直到最后在两次强化间的 1 分钟内，这只鸽子像在表演一种舞蹈（好像一种“鸽子食物舞”）。 最后是消除鸽子的这种新行为。这意味着在测试箱中的强化不再出现。这时，迷信行为逐渐消退，直到完全消失。然而，值得注意的是，这只“跳舞”的鸽子在完全消退前的这种反应次数超过了 1 万次。

二、条件性学习实验 （二）操作性条件反射实验 著名的斯金纳箱 心理学Jhon Carcia说，“斯金纳 对行为研究最卓越的贡献就是 发明了最有效的操作方法” 斯金纳认为存在两种类型的 学习：应答性（经典性）条件 反射和反应性（操作性）条件 反射。

二、条件性学习实验 （二）操作性条件反射实验 正强化物和负强化物

二、条件性学习实验 （二）操作性条件反射实验 立即强化物与延迟强化物 一级强化物与次级强化物 强化的频率与条件

二、条件性学习实验 （二）操作性条件反射实验 行为塑造 生物反馈训练 教室里的行为矫正：表扬 程序教学

二、条件性学习实验 （二）操作性条件反射实验 贡献 克服了桑代克、华生等联结派学说解释学习现象的局限，扩展了联结派的眼界，加深了人们对行为习得机制的理解，使人们能成功地预测、控制和塑造、矫正行为；程序教学理论产生深远的影响，尤其对于今天的CAI教学。 局限 把人的学习与动物学习等同起来，简单归结为操作性条件反射，过于偏狭；不注重人学习的内部机制和过程，将人等同于学习机器。

三、认知性学习实验 有很多行为特别是人类的学习，用条件性学习难于解释。许多心理学家主张学习的认知理论，认为学习者形成的认知结构对于学习情境中所发生的信息起到维护和组织作用，学习是认知过程的产物，而不是简单的刺激-反应问题。该理论的实验研究可称为认知性学习实验。代表人物有苛勒、托尔曼、布鲁纳等。

三、认知性学习实验 （一）格式塔的学习实验——顿悟学习 Wolfgang Kohler （1887-1967）——是美籍德国 心理学家，完形心理学派的主要代表，设计黑猩 猩实验，研究顿悟学习，并把完形心理学理论系 统化。 1913年，苛勒接受普鲁士科学院的邀请， 到康那利群岛的西班牙属地腾纳列夫研究黑猩猩的 学习，于1917年写成《猿猴的智力》一书。苛勒通过对黑猩猩的实验，在学习理论上提出了有名的顿悟说。他认为学习不是由于盲目的尝试，而是由于对情境有所顿悟而获得成功的。这一学习理论目前已成为西方心理学中重要的学习理论之一。

三、认知性学习实验 （一）格式塔的学习实验——顿悟学习

三、认知性学习实验 （一）格式塔的学习实验——顿悟学习

三、认知性学习实验 （一）格式塔的学习实验——顿悟学习 什么是顿悟学习？ 苛勒于1913-1917年间对黑猩猩的问题解决行为进行了一系列实验，最有名的是“取香蕉”实验。他观察到，黑猩猩在目的受阻的情境中，并不像桑代克所解释的要经过尝试与错误的过程，而是观察整个情境，领会目的物和障碍物的关系，然后克服障碍解决问题的。苛勒认为学习是知觉的重新组织，是突然领悟的，称为顿悟学习。与桑代克的试误学习不同，试误学习的障碍不是动物所能观察得到的，以致它们只得进行盲目尝试，试而误，误而再试，最后侥幸得到了成功；而顿悟学习则是动物领会情境的关系，或利用手杖将香蕉拉到手，或把箱子重叠起来，用迂回的方法达到目的。

三、认知性学习实验 （二）托尔曼的认知地图实验与潜在学习 E.C.Tolman（1886~1959) 受行为主义和格式塔理论 的双重影响，提出符号-完形学习理论，属认知行为 主义理论，其最著名的是白鼠走迷宫的实验。 通过 一系列实验，托尔曼认为应强调行为的整体性，个 体的学习行为是有目的的，是对“符号-完形”的认知 ，形成目标-对象-手段三者联系在一起的“认知地图” 。他将行为主义S-R公式改为S-O-R，其中O代表有机体(organism)的内部变化，亦即中介变量，它虽不是引起行为的基本原因，却是引起一定反应的关键，称为“行为决定因素”，包括目的和认知的因素、能力因素和行为顺应因素。 托尔曼用动物实验的方式探讨了认知学习问题，被称为认知心理学的鼻祖。

三、认知性学习实验 （二）托尔曼的认知地图实验与潜在学习 位置学习实验

三、认知性学习实验 （二）托尔曼的认知地图实验与潜在学习 三路迷津实验

三、认知性学习实验 （二）托尔曼的认知地图实验与潜在学习 三路迷津实验

三、认知性学习实验 （二）托尔曼的认知地图实验与潜在学习 潜在学习实验

三、认知性学习实验 （二）托尔曼的认知地图实验与潜在学习 认知地图？ 托尔曼认为老鼠在迷津中学会的不是一系列动作，而是迷津本身的空间布局，他用认知地图来描述动物在迷津实验中学到的关于迷津的位置信息，一旦老鼠将这些信息同化到自己的某种认知地图中，就会明白目标在哪里以及应该如何走，而不是依靠某些固定的运动系统来达到目的。通过三路迷津等实验有力的证实了他的观点。

三、认知性学习实验 （三）人类的学习实验

三、认知性学习实验 （三）人类的学习实验

本章思考题 联结派学习理论与认知派学习理论的比较 巴甫洛夫的经典性条件反射实验 操作性条件反射实验（桑代克、斯金纳） 认知性学习实验（苛勒、托尔曼） 名词解释：强化物、迷笼实验、顿悟学习、认知地图

认知科学和实验心理学家---陈霖 院士 认知科学和实验心理学家,1945年生于四川成都,1970 年毕业于中国科技大学,现任中国科学院研究生院和生物物 理研究所认知科学重点实验室教授、主任，中国科学院-北 京医院脑认知成象研究中心主任。 1982年在Science上提出视知觉拓扑结构和功能层次 的理论，二十年来进行了知觉组织的大量实验研究，系统 地发展了拓扑知觉理论。2003年又在Science上发表有关拓扑知觉理论生物学证据的论文，文章题目是《视腹侧通路在长距离似动中的贡献》，为了这篇论文的完成完善，陈霖就花费了四年的时间，其间与Science方面进行了难以计数的学术讨论，最后终于得到了审稿人的认同：“是非常令人惊奇的……,(就我所知)没有任何计算的和生理学的发现能够解释这些发现”。 拓扑知觉理论在知觉基本表达的根本问题上，向近代占统治地位的“由局部性质到大范围性质”的理论提出挑战，认为知觉过程是“由大范围性质到局部性质”，以大范围拓扑不变性质为基础的各级几何不变性质是图形知觉的基本表达，从而为知觉组织研究提供了一个既有科学准确描述、又有生物学约束的不变性知觉的系统理论。 2003年当选为中国科学院院士。这是在著名心理学家潘菽院士去世15年以后，中国科学院选出的唯一的一位心理学院士。日前在香港求是基金会颁奖大会上，他又荣膺最高大奖———“求是杰出科学家奖”。 相关链接：拓扑学简介

诺贝尔经济学奖获得者卡尼曼 瑞典皇家科学院称，卡尼曼因为“将来自心理研究领域的综合 洞察力应用在了经济学当中，尤其是在不确定情况下的人为判断和 决策方面作出了突出贡献”，摘得2002 年度诺贝尔经济学奖的桂冠。 　　长期以来，正统经济学一直以“理性人”为理论基础，通过一个 个精密的数学模型构筑起完美的理论体系。而卡尼曼教授等人的行 为经济学研究则从实证出发，从人自身的心理特质、行为特征出发 ，去揭示影响选择行为的非理性心理因素，提出了前景理论，把心 理学研究和经济学研究有效地结合起来，揭示了在不确定性条件下 的决策机制，开拓了一个全新的研究领域。 例子： 　　现在有两杯哈根达斯冰淇淋，一杯冰淇淋A有7盎司，装在5盎司的杯子里面，看上去快要溢出来了；另一杯冰淇淋B是8盎司，但是装在了10盎司的杯子里，所以看上去还没装满。你愿意为哪一份冰淇淋付更多的钱呢？ 有一家店正在清仓大甩卖，有8个菜碟、8个汤碗和8个点心碟，共24件，每件都是完好无损的，那么你愿意支付多少钱买这套餐具呢？如果另外一套餐具有40件，其中24件和刚刚提到的完全相同，而且完好无损，另外还有8个杯子和8个茶托，其中2个杯子和7个茶托都已经破损了。你又愿意为这套餐具付多少钱呢？ 相关链接：前景有限理论