John Robert Anderson Uczenie si i pami integracja zagadnieROZDZIA 1 PODEJ CIA DO UCZENIA SIC I PAMICI Uczenie si i adaptacja Uczenie si jest podstawow form dziaalno ci czowieka w kadych warunkach. Istnienie jakie kolwiek kultury zaley od zdolno ci nowych jej czonkw do uczenia si licznych umiejtno ci, norm zachowania, faktw, przekona itd. Ludzie tworz instytucje edukacyjne i przeznac zaj na nie znaczc cz swoich zasobw. Czowiek wykazuje absolutnie wyjtkow plastyczno niu - moe nauczy si y w wiecie epoki kamienia upanego plemion Nowej Gwinei oraz w wie niewako ci kosmonauty bdcego na orbicie okooziemskiej. Oczywi cie nie ma on monopolu na uczenie si. Prymitywne stworzenia s tak samo zdolne do podstawowych form uczenia si jak niektre wspczesne programy komputerowe. Jednak ludzkiej umiejtno ci uczenia si n e moe dorwna adna inna istota yjca czy te urzdzenie wyposaone w sztuczn inteligencj Przeycie gatunku wymaga tego, aby jego przedstawiciele zachowywali si w sposb dobrz e przystosowany do otaczajcego ich rodowiska, co jest moliwe do osignicia drog ewolucj i i poprzez uczenie si. Przystosowanie ewolucyjne to wynik selekcji w danym rodowi sku tych cech behawioralnych, ktre s w nim optymalne i mog by przekazywane z pokolen ia na pokolenie jako element wrodzonego wyposaenia genetycznego gatunkw. Na przykad ludzie rodz si z odruchem ssania, ktry ulega aktywizacji, gdy usta dziecka znajd si w pobliu piersi matki. Poprzez uczenie si organizm ksztatuje swoje zachowanie tak, by odzwierciedlao to, czego nauczy si o swoim rodowisku. Poniewa adaptacja poprzez wr odzone zachowania pozwala organizmowi na wej cie do rodowiska z natychmiastow gotowo c i do dziaania, jest ona korzystniejsza od adaptacji poprzez uczenie si, zapocztkowan ej niebezpiecznym okresem, w ktrym to organizm nie wie, jak funkcjonowa. Dlaczego wic jakie zachowanie miaoby nabyte poprzez uczenie si, a nie okre lone w sposb wrodzony? Niektre rodowiska nie s stabilneczy te na tyle przewidywalne, aby zachowania mogy by uksztatowane przez proces ewolu cyjny. Gdy rodowisko zmienia si, zachowania, ktre suyy jednemu pokoleniu, nie bd przy ne nastpnemu. Na przykad pszczoy musz uczy si co roku nowych drg do pokarmu, a czowie usi co pokolenie przystosowywa si do rewolucji technologicznych. Pojawienie si samo chodu wymagao od ludzi nauczenia si wielu zachowa nie przewidywanych w ich historii ewolucji. Zachowania gatunkowe s ksztatowane przez uczenie si na tyle, na ile rodow isko jest zoone i zmienne. Im bardziej zmienne rodowisko, tym bardziej plastyczne m usi by zachowanie. Mona uszeregowa poszczeglne gatunki na kontinuum plastyczno ci behawioralnej. U niektr ych wikszo zachowa jest okre lona w sposb wrodzony; inne s zdolne do uczenia si bardzo elu nowych zachowa. Stworzenie o najwikszej zdolno ci uczenia si niekoniecznie musi m ie przewag w zakresie moliwo ci przeycia. We my jako przykad kontinuum plastyczno ci zac ania trzech stworze: karalucha, szczura i czowieka. Karaluch jest zdolny do naucze nia si tylko najprostszych rzeczy, takich jak unikanie niebezpiecznego miejsca; s zczur moe nauczy si bardzo wielu rzeczy na temat swojego rodowiska i z tego powodu j est jednym z ulubionych zwierzt laboratoryjnych w badaniach nad uczeniem si; czowie k jest w porwnaniu z nim jeszcze bardziej plastyczny. Pomimo swoich bardzo odmien nych umiejtno ci uczenia si wszystkie trzy wymienione stworzenia zamieszkuj wspczesne m iasta i adne z nich nie okazao si zdecydowanie bardziej skuteczne w przeyciu gatunku . W mie cie zajmuj one rne nisze; ktre umoliwiaj du zmienno rodzaju zachowa. Karal zamknitych pomieszczeniach i przeywaj dziki wykorzystywania' podstawowych odruchw, t akich jak unikanie wiata i poszukiwanie ciasnych, dobrze osonitych miejsc, ktre dobrz e suyy im przez 320 milionw; lat (i ktre nadal dobrze im su we wspczesnych mieszkan Za-'' chowanie szczurw jest bardziej zrnicowane. Potrafi one wykorzysta zdobyt wiedz o swoim rodowisku, m.in. o rnych drogach pomidzy; poszczeglnymi lokalizacjami oraz o ty m, gdzie mona zdoby pokarm.; Zachowanie czowieka mona oceni jako jeszcze bardziej zoon , szczego nie je li uwzgldni si ludzk zdolno do wykorzystywania rnych wyda tworw, poc od wiata, a na rodkach owadobjczych koczc. Waz;: nie potencjalna zoono zachowania trzeb uczenia si. Szczeglnie wany wymiar zoono ci ludzkiego rodowiska wyznaczaj; wytwory samego czowieka. Mieszkacy miast (i w duej mierze mieszkacy wsi) yj w rodowisku, ktre prawie cakowiciest ich dzieem i ktry` zdecydowanie rni si od rodowiska sprzed stu lat. Powszechnie uwa si, e wa nie ludzka zdolno do zoonego uczenia si jest odpowiedzialni;, za stosowanie 'i4 ile badania archeologiczne sugeruj co wrcz przeciwnego. To nasi przodkowie, ist oty o niewielkim mzgu, zaczli uywa`c narzdzi. Nastpstwem tego ~ ~ byo powikszenie si zasem powierzchni mzgu czowieka. Stosowanie narzdzi stworzyo bardziej zoone rodowisko, ktre wymagao wi zdolno ci do uczenia si. Gdy wzrosa zdolno uczenia si, narzdzia stay si jeszcze bardz ne, wywoujc efekt kuli nienej: bardziej zoone rodowisko wymagao bardziej zoonego uc i, ktre tworzyo coraz bardziej zoone rodowisko i tak dalej. W pewnym sensie w efekt ku i nienej wymkn si spod kontroli we wspczesnym spoeczestwie - technologia stworzya z licznymi zagroeniami (m.in. trudne do przewidzenia skutki zachwiania rwnowagi e kologicznej, niebezpieczestwo zastosowania broni nuklearnej), z ktrymi nie nauczyl i my si radzi sobie i do ktrych nie mieli my czasu przystosowa si poprzez ewolucj. Uczenie si jest mechanizmem, dziki ktremu organizmy mog przystosowa si do zmieniajcego si i nieprzewidywalnego rodowiska. Podej cie behawiorystyczne i poznawcze Tytu ksiki brzmi: Uczenie si i pami. Poniszy paragraf zawiera definicje tych dwch poj cia ich znaczenie jest powizane, obydwa odnosz si do odrbnych kierunkw bada w psycholo ii. Uczenie si jest zwizane z behawiorystycznym nurtem bada psychologicznych, a pam i z nurtem poznawczym - kognitywizmem. Behawioryzm jako podej cie w psychologii pojawi si w Stanach Zjednoczonych na pocztku dwudziestego wieku. Behawiory ci dyli do rozwinicia teorii na temat zachowania organ izmu bez odwoywania si do tego, co moe zachodzi w umy le tego organizmu. Utrzymywali, e mwienie o tym, co dzieje si w umy le niszych organizmw, takich jak szczury, jest nien aukowe i mieli niewiele lepsze mniemanie o badaniu procesw umysowych u czowieka. Be hawioryzm dominowa w amerykaskiej psychologii przez pierwsz poow naszego stulecia. Ni ektre podstawowe dla tego nurtu idee bd omwione w dalszych cz ciach niniejszego rozdzia , prezentujcych najwaniejszych przedstawicieli behawioryzmu. Pojcie uczenia si byo centralne dla koncepcji behawiorystycznej. Behawiory ci sdzili, e wikszo zachowania ludzi i zwierzt moe by rozumiana jako rezultat podstawowych mechani zmw uczenia si operujcych na do wiadczeniach dostarczanych przez rodowisko. Wiele bada nad uczeniem si prowadzonych przez behawiorystw byo wykonywanych ze zwierztami z nas tpujcych powodw: ~ Behawioryzm pojawi si na przeomie dziewitnastego i dwudziestego wieku, gdy silne z ainteresowanie wywoyway nadal nowe pogldy na ewolucj. Darwin gosi, e czowiek stanowi kontynuacj wiata zwierzt; e prawa uczenia si ade dla zwierzt oka si rwnie odl dla ludzi. Zwierzta mogy da badaczom moliwo badania uczenia si w tej postaci, nie skaonej kult ykiem. ~ Eksperymenty prowadzone na zwierztach byy mniej ograniczone wzgldw etycznych ni bad ania na ludziach. Podstawowa zmiana w psychologii rozpocza si w latach pidziesitych, a jedn z jej przycz n byo przekonanie, e behawiory ci stworzyli z prosty obraz ludzkiego poznania. Kogni tywizm wyraa przekonanie, wan rol w ksztatowaniu ludzkiego zachowania odgrywaj zoone esy umysowe, i liczni badacze skierowali na nie swoje zainteresowania. Badania o orientacji poznawczej zaczy zajmowa w psychologii coraz wid miejsca, a badania czys to behawiorystyczne proporcjonalnie coraz mniej. Psychologowie poznawczy badali uczenie si, ale pod przykrywk eksperymentw nad pamici prowadzonych w rd ludzi. Typowy e sperym polega na przykad na tym, e proszono badanych o uczenie si tek podrcznikowego, a nastpnie sprawdzano, co s w stanie sobie przypomnie. Uksztatoway si zatem dwie tradycje bada nad uczeniem si. Trad3 o nastawieniu behawior ystycznym koncentruje si na uczeniu si zwier; tradycja nastawiona poznawczo - na u czeniu si ludzi. Wiele bada ~ uczeniem si czowieka byo prowadzonych pod hasem ludzkiej parni std poczenie w tytule mojej ksiki uczenia si i pamici. Podzia t; dwch tradycj t zasadniczo sztuczny i stopniowo zaczyna zanika. Lic wspczesne badania nad uczenie m si zwierzt maj silnie poznawcze stawienie, natomiast w badaniach nad pamici czowieka ponownie jawiy si bardziej behawiorystyczne teorie uczenia si. Niniejsza ksika zawiera dane pochodzce z obu tradycji, ale wska2 te na syntez, ktra ma miejsce obecnie. W caej pracy podkre la znaczenie wynikw bada dla zrozumienia ludzkiego uczenia si i parni Gwnym celem tego rozdziau jest opisanie tradycyjnych podej do b a nia uczenia si i pamici, co stanowi podstaw dla pozostaych partii ksi; w ktrych omaw iam, co z tych podej wyniko. Zanim jednak dojdziemy tego, musimy po wici troch uwagi tr dnemu zagadnieniu zdefiniowa poj uczenie si i pami. Z powodw historycznych badania nad uczeniem sil ulegly podzialowi na ukierunkowan e behawiorystycznie poszukiwania nad uczeniem si zwierzt oraz poznawczo zorientowa ne poszukiwania nad pamici cztowieka. Definicje uczenia si i pamici Wikszo ludzi uwaa, e dobrze rozumie, co oznaczaj pojcia uczenie si i pami. Jednak p nego sformuowania ich znaczenia moe okaza si frustrujca. Poniej zamieszczam najpowszec hniej przyjmowan definicj uczenia si: Uczenie si jest procesem, poprzez ktry, na skutek do wiadczenia, zachodz wzgldnie trwae zmiany w potencjale zachowaniowym. Dokonajmy przegldu podstawowych elementw tej definicji: Proces. Uczenie si odnosi si na og do procesu zmiany, natomiast pami do rezultatu tej zmiany. Wzgldnie trwale. Okre lenie, e zmiana jest wzgldnie trwaa, ma na celu wykluczenie niek trych przemijajcych zmian, ktre uczeniem si nie s. Prosty przykad tego, co teoretycy u czenia si pragn wykluczy, stanowi zmczenie. Osoba wykonujca kilkakrotnie jakie zadanie moe si zmczy, co spowoduje zmian w poziomie wykonania. Zachowaniowy. Aby uczenie si byo znaczce, dla psychologw, niezalenie od tego czy s nas tawieni behawiorystycznie, czy te nie, musz pojawi si w zachowaniu jednostki jakie ze wntrzne wska niki uczenia si. Jeeli kto nauczy si czego , ale nie wpynie to na jego zac anie, gdy pozostanie ukryte, jak psycholog moe przekona si, e zostao to nauczone? Psyc hologowie nie mog "zaglda" do umysw swoich badanych - mog jedynie obserwowa zachowanie i wyciga wnioski na podstawie swoich obserwacji. Potencjal. Nie wszystko to, czego uczymy si, ma wpyw na nasze zachowanie. Kto moe nauczy si nazwiska jakiej osoby, ale igdy nie mie okazji, by to ujawni. Tak wic psychologowie nie domagaj si spontanicznej zmiany w zachowaniu, ale zmiany potencjalnego zachowania. Psycholog musi opraco wa test behawioralny, ktry ujawniaby to potencjalne zachowanie i dowodzi, e uczenie s i miao miejsce. Na przykad aby stwierdzi, czy zwierz nauczyo si jakiej sztuczki, czs ezbdne okazuje si danie mu nagrody. Psychologowie rozrniaj uczenie si i wykonanie, prz y czym pierwsze pojcie odnosi si do jakiej zmiany, a drugie do behawioralnego przej awu tej zmiany. Do wiadczenie. Potencja zachowaniowy zmienia si z rnych powodw, nie tylko na skutek ucz enia si. W miar jak ro niemy, nasze ciao rozwija si i zmienia si nasz potencja zachowan owy, ale nie uznaliby my rozwoju f Zycznego za uczenie si. Analogicznie cikie uszkodz enie ciaa moe zasadniczo zmieni moliwo ci zachowania si danej osoby, ale nie uznaliby my Zamania rki za uczenie si. Pojcie do wiadczenie ma na celu oddzielenie22 Rozdzia 1. Podej cia do uczenia si i pamici zmian w zachowaniu bdcych przedmiotem zainteresowania teoretykw uczenia si od tych z mian, ktre go nie stanowi. Przyjrzyjmy si teraz definicji terminu pami. Pami jest wzgldnie trwaym zapisem do wiadczenia, ktre znajduje si u podoa uczenia si Jak wida definicja ta zaley od definicji uczenia si. Zawiera jednak element nie wch odzcy w jej skad - zapis. Zastosowanie tego terminu oznacza przyjcie teoretycznej propozycji, i istnieje jak a zmiana umysowa, ktra stanowi uciele nienie do wiadczenia uczenia si. T umysow zmian tworzenie zapisu pamiciowego. Teoretycy uczenia si nie zawsze zgadzali si z tym, e u czenie si wymaga stworzenia zapisu pamiciowego. John Watson, zaoyciel szkoy behawiory stycznej, uwaa, e nie istnieje co takiego, jak pami, a ludzie po prostu ucz si sposob chowania. Behawiory ci woleli teorie sformuowane wycznie w terminach behawioralnych i nie ufali odniesieniom do konstruktw mentalistycznych, takich jak zapis pamiciowy . Jednak niech do uwzgldnienia tego rodzaju konstruktw w duej mierze znikna, gdy bada zaczynaj rozumie zmiany neuronalne, ktre s fizycznym dowodem zapisw pamiciowych. Gdy staje si moliwe mwienie o jakich konkretnych zmianach neuronalnych, a nie o nieokre lo nej zmianie umysowej, brak zaufania do konstruktw pamiciowych przejawiany przez beh awiorystw zaczyna znika. Znaczna cz mojej ksiki dotyczy neuronalnych podstaw pamici. Uczenie si odnosi si do procesu adaptacji zachowania do do wiadczenia, a pami odnosi si do trwadych zapisw bdcych u podoa tej adaptacji. Historia bada nad uczeniem si i pamici Psychologia jako nauka ma niewiele ponad sto lat. Od samego pocztku uczenie si sta nowio wane pole bada. Jednym z powodw tego wczesnego zainteresowania bya teoria ewolu cji Karola Darwina. Opublikowanie jego dziea O pochodzeniu gatunkw w 1859 roku oka zao si przeomowe dla wiata intelektualnego, dowodzio bowiem, jak selekcja naturalna z mienia gatunki, aby byy lepiej przystosowane do rodowiska, w ktrym yj. Teoretycy uczen ia si spostrzegali swoje poszukiwania jako naturalne rozwinicie koncepcji Darwina, ktry by zainteresowany adaptacj zachodzc u poszczeglnych gatunkw z pokolenia na pokol nie, oni za zajmowali si adaptacj zachodzc u poszczeglnych przedstawicieli danego gatu nku w trakcie jego ycia osobniczego. Zrozumienie zwizkw pomidzy ogln Historia bada nad uczeniem si i pamici 23 adaptacj gatunkw i indywidualnym uczeniem si stanowi przedmiot bada prowadzonych wspcz e nie. Trzy przedsiwzicia badawcze rozpoczte na pocztku dwudziestego wieku miay silny wpyw na wikszo p niejszej historii bada nad uczeniem si i pamici. Jednym z nich bya seria b ych przez niemieckiego psychologa Hermanna Ebbinghausa, ktry wykorzysta siebie sam ego jako jedynego badanego. Drugie to seria bada prowadzonych przez rosyjskiego f izjologa Iwana Pawowa nad warunkowaniem u psw. Trzecie za to badania kierowane prze z amerykaskiego psychologa Edwarda Thorndike'a nad uczeniem si przez prby i bdy u kotw . Pawow i Thorndike zainspirowali amerykaski ruch behawiorystyczny, ktry dominowa w badaniach nad uczeniem si w pierwszej poowie dwudziestego wieku. Ebbinghaus zapoczt kowa tradycj badawcz, ktra, po rewolucji poznawczej w latach pidziesitych i sze dzies naszego wieku, staa si dominujcym paradygmatem w badaniach nad pamici czowieka. Histor ia bada nad uczeniem si w Stanach Zjednoczonych jest w gruncie rzeczy histori trady cji badawczych zapocztkowanych przez trzech wymienionych badaczy oraz tego, jakie byy wzajemne oddziaywania tych tradycji i intelektualnego nastroju psychologii am erykaskiej. Poniej przedstawiam poszukiwania prowadzone przez tych pionierw oraz innych znaczcy ch psychologw. Cele tego przegldu historycznego s dwojakie: wprowadza on metodologi e, ktre s elementem obecnie prowadzonych bada, oraz ustanawia podstaw dla oceniania aktualnych bada i teorii, w szczeglno ci pokazujc, e zanim nauka przyja aktualne pogld rozwaane byy liczne idee na temat uczenia si i pamici. Badania nad uczeniem si i pamici zostaly zapocztkowane przez Ebbinghausa, Pawiowa i Thorndike'a na przeomie wiekw. Hermann Ebbinghaus (1850-1909) Ebbinghaus przeprowadzi pierwsze ci le naukowe badania nad ludzk pamici i opublikowa sw j rozpraw Uber das Gedachtnis (O pamici) w 1885 roku. Ebbinghaus sam by obiektem swo ich bada. Uczy si serii bezsensownych sylab, ktrymi byy trigramy spgoska-samogoska-s na przykad dax, bup, loc. Sdzi, e takie sylaby bd lepszym materiaem eksperymentalnym, dy nie s z nimi powizane adne wcze niejsze asocjacje. W jednym z eksperymentw Ebbinghau s uczy si list 13 sylab tak dugo, a by w stanie powtrzy je dwukrotnie bezbdnie i w k o ci. Nastpnie sprawdza swoje moliwo ci przypominania sobie tych list po upywie rnych o nkw czasu. Mierzy czas potrzebny na ponowne nauczenie si list do tego samego kryter ium dwukrotnego bezbdnego odtworzenia. W jednym z przypadkw potrzebowa 1156 sekund, aby po raz pierwszy Rysunek 1.1. Krzywa przechowywania Ebinghausa ukazujca procent zaoszczdzoneo czasu jako funkcj odroczenia. Ebbingaus stosowa odroczenia od 20 minut do 1 dni Rysunek 1.2. Dane dotyczce wiczenia uzyskane przez Ebbinghausa, pokazujce ogln liczb p rb potrzebnych do opanowania zestawu list jako funkcj liczby dni wiczenia juczy si listy, i tylko 467 sekund na ponowne nauczenie si. Zainteresowao go, jak da lece atwiejsze jest ponowne nauczenie si listy. W podanym przykadzie zaoszczdzi 1156 - 467 = 689 sekund. Ebbinghaus wyrazi t oszczdno jako procent pierwotnego uczenia si: 689 = 1156 = 64,3 procent. Rysunek 1.1 pokazuje te miary przechowania jako funkc j odroczenia uczenia si w postaci krzywej przechowywania*. Pocztkowo zapominanie us tpuje bardzo szybko, ale jego tempo gwatownie maleje wraz z upywem czasu. O funkcji zaprezentowanej na rysunku 1.1 mwimy, e ma przyspieszenie ujemne z powodu szybkie go spadku tempa zapominania. Krzywe przechowywania szczegowo omawiam w rozdziale 7 .W innym eksperymencie Ebbinghaaus uczy si list sylab bezsensownych dziennie przez 6 dni. Rysunek 1.2 ukazuje liczb prb potrzebnych do wyuczenia si list kadego dnia. J ak wida, liczba prb zmniejszaa si wraz upywem czasu, odzwierciedlajc coraz lepsze ucze nie si list'. Wykres na rysunku 1.2 jest nazywany krzyw uczenia si. Tak jak krzywa przechowywania, ma ona przyspieszenie negatywne, z coraz mniejszymi przyrostami kadego dnia. Krzywe uczenia si omawiam dokadniej w rozdziale 6. ` W polskiej literaturze przedmiotu ta krzywa jest czsto okre lana jako krzywa zapo minania (przyp. tum.). Na rysunku 1.2 mniejsze liczby oznaczaj lepsze osignicia, gdy zastosowano zalen ~ licz y prb potrzebnych do ponownego nauczenia si; na rysunku 1.1 wiksze liczby oznaczaj l epsze osignicia, gdy zastosowano zalen miar procentu oszczdno ci czasu. Podstawowy wkad Ebbinghausa ma charakter metodologiczny i empiryczny. Pokaza on, j ak mona ci le naukowo bada ludzk pami, i zidentyfikowa niektre wane zaleno ci empir e jak krzywe przechowywanie i uczenia si, ktre przetrway prb czasu. Wyja nienia teorety czne podane przez Ebbinghausa nie miay duego wpywu na p niejsze badania2. Niemniej zas ia on ziarna tradycji bada nad pamici, ktra w kocu staa si bardziej znaczca ni bada uczeniem si zwierzt. Ebbinghaus wprowadzil metodologie eksperymentalne do badania zjawisk pamiciowych, takie jak krzywa przechowywania i krzywa uczenia si. Iwan Pietrowicz Pawow (1849-1936) Odkrycie przez Pawowa odruchu warunkowego, stanowice kamie milowy w badaniach nad u czeniem si, byo przypadkowym produktem ubocznym jego bada nad fizjologi trawienia, u honorowanych nagrod Nobla. Podczas swoich poszukiwa Pawow wkada do pyska psa proszek misny i mierzy linienie si zwierzcia. Po kilku takich sesjach dokadny pomiar okaza si emoliwy, poniewa pies zaczyna lini si, gdy tylko eksperymentator wchodzi do pomieszcze ia. Pawow rozpocz badania nad tym zjawiskiem, ktre jest znane jako warunkowanie klas yczne. Rysunek 1.3 pokazuje warunkowanie klasyczne w pawowowskich sytuacjach eksperyment alnych. Podstawowa metodologia rozpoczyna si od biologicznie znaczcego bod ca bezwar unkowego, ktry odruchowo wywouje jak reakcj bezwarunkow. Na przykad pokarm jest bod ce ezwarunkowym, a linienie si - reakcj bezwarunkow. Bodziec bezwarunkowy jest czony z ne utralnym bod cem warunkowym, takim jak d wik dzwonka. Po kilku takich poczeniach bodzie c warunkowy nabiera zdolno ci do samodzielnego wywoywania reakcji. Gdy pojawia si re akcja na bodziec warunkowy, nazywa si j reakcj warunkow. Chocia w oryginalnych badaniach Pawowa stosowano pokarm i obserwowano linienie si, w p niejszym okresie wprowadzono bardzo rnorodne bod ce bezwarunkowe i reakcje bezwarunk owe dla wytworzenia reakcji warunkowych. Czsto stosowany w badaniach nad lud mi par adygmat polega na warunkowaniu odruchu mrugania (reakcja bezwarunkowa), ktry poja wia si w reakcji na podmuch powietrza skierowany na oko (bodziec z Teoria odlegych skojarze Ebbinghausa bya wyjtkiem. Stanowia ona dominujc teori ucze si materiau seryjnego a do czasw najnowszych, gdy zostaa zastpiona hipotez porcjowani (patrz rozdzia 6.). W roku 1985 opublikowano w "Journal of Experimental Psycholo gy" seri artykuw po wiconych znaczeniu dorobku Ebbinghausa w setn rocznic ukazania si o 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 wa runkowy jest czony z bod cem bezwarunkowym, ktry wywouje reakcj bezwarunkow; (b) na sku ek tego bodziec warunkowy nabywa zdolno ci wywoywania reakcji warunkowej; (c) bodzi ec warunkowy moe nadal wywoywa reakcj warunkow przez jaki czas po tym, jak bodziec bez warunkowy zostanie usunity, ale w kocu dojdzie do wyga nicia reakcji bezwarunkowy). Bysk wiata lub d wik wielokrotnie czony z podmuchem nabiera zdolno ci do woywania mrugania przy braku pierwotnego bod ca bezwarunkowego. Warunkowanie ruchw p owiek jest rwnie czsto stosowanym paradygmatem w badaniach z udziaem zwierzt. Paradygmat warunkowania klasycznego, ktry wywoa silne zainteresowanie badaczy w ost atnich latach, zawiera warunkow reakcj emocjonaln (CER - conditioned emotional resp onse). Gdy jakiemu zwierzciu, takiemu jak szczur, podaje si bodziec awersyjny, na p rzykad wstrzs o rednim nateniu, reaguje on w charakterystyczny sposb. Wzrasta tempo ud erze serca, podnosi si ci nienie krwi i dochodzi do wydzielenia pewnych hormonw. Zwierz ma take tendencj do zastygania i zatrzymywania si niezalenie od tego, jak reakcj aktualn ie wykonywao. Elementy tego wzorca reagowania mog zosta uwarunkowane na bodziec war unkowy, taki jak d wik. Aby dokona pomiaru warunkowej reakcji emocjonalnej, badacze trenuj zwierz w wykonywaniu jakiego zadania, na przykad naciskania d wigni w celu uzys kania pokarmu; stopie, w jakim zwierz obnia swoj aktywno (zastyga) i tym samym zmniejs za tempo naciskania d wigni, gdy pojawia si bodziec warunkowy, jest traktowany jako wska nik siy warunkowej reakcji emocjonalnej. W rozdziale 2. omwiem wspczesne badania oraz dyskusje nad paradygmatem warunkowania klasycznego, ale warto wskaza w tym miejscu niektre podstawowe zjawiska wykryte pr zez Pawowa (1927). 1. Nabywanie. Wielko reakcji warunkowej moe by okre lona jako funkcja liczby pocze pom bod cem bezwarunkowym i bod cem warunkowym. Reakcja warunkowa nie pojawia si nagle z cakowit sil. Rysunek 1.4 pokazuje, e sia reakcji warunkowej wzrasta stopniowo wraz z powtrzeniami. Nazywa si to procesem nabywania. Typowa krzywa warunkowania uzyskiwana w trakcie nabywania wskazuje pocztkowo niew ielki wzrost, a do chwili gdy zostaje osignity pewien poziom asymptotyczny, przy ktr ym tempo wzrostu szybko ro nie. Wzorzec pocztkowego wolnego, nastpnie szybkiego waru nkowania i w kocu ponownego wolnego wzrostu jest czsto opisywany zwi le jako krzywa e sowata. Pawow obserwujcy warunkowanie psa W rozdziale 6. porwnuj funkcje warunkowania (czy te krzywe) uzyskiwane w warunkowan iu klasycznym z krzywymi uczenia si, takimi jak te otrzymane przez Ebbinghausa (r ysunek 1.2). S one podobne, ale nie tosame - funkcja warunkowania czsto rozpoczyna si od raczej powolnej zmiany, a krzywa uczenia si prawie zawsze wykazuje najwiksz zm ian na pocztku. 2. Wygasanie**. Co dzieje si, gdy bodziec bezwarunkowy przestaje by czony z bod cem wa runkowym? Rysunek 1.4 pokazuje, e wielko reakcji warunkowej stopniowo maleje wraz z liczb prb, w ktrych nie pojawia si bodziec bezwarunkowy. Nazywamy to procesem wygas ania. Przebieg wygasania dla warunkowania jest podobny do przebiegu przechowywan ia czy zapominania (np. rysunek 1.1), wystepuj jednak te rnice. Najwaniejsza to rnica etodologiczna pomidzy eksperymentami dajcymi obie funkcje. Funkcja zapominania jes t uzyskiwana poprzez czekanie bez prezentowania bod ca, a wygasanie wymaga prezent acji bod ca warunkowego bez bod ca bezwarunkowego. 3. Spontaniczne odnowienie si. Po upywie jakiego czasu (np. dnia) po serii prb wygas ania bodziec warunkowy moe zosta ponownie zaprezentowany. Wielko reakcji Warunkowej czsto wykazuje jaki poziom odnowienia. Spontaniczne odnowienie si stanowi jedn z rnic pomidzy zapomi 15 Rysunek 1.4. Nabywanie i wygasanie reakcji warunkowej (za Pawow, 1927) rdto: Introduction to psychotogy, wyd. 8, Rita L. Atkinson, Richard C. Atkinson i Ernest R. Hilgard. Copyright (c) 1983 by Harcourt Brace & Company. Przedrukowanoza zezwoleniem wydawcy. ** W polskiej literaturze psychologicznej stosowane s dwa terminy: wygaszanie i w ygasanie. Ze wzgldu na to, extinction dotyczy procesu wywoanego przez zaprzestanie czenia bod ca bezwarunkowego z bod cem warunkowym, bardziej adekwatny wydaje si termin : wygasanie (przyp. tum.). mniem i wygasaniem, gdy bardzo rzadko, o ile w ogle, wystpuje samoistne wyj cie z zap ominania. 4. Nastpstwo czasowe. Warunkowanie jest silniejsze, gdy bodziec warunkowy poprzed za bodziec bezwarunkowy, i czsto nie dochodzi do warunkowania, jeeli bodziec bezwa runkowy poprzedza warunkowy. Na przykad warunkowanie mrugania jest nieskuteczne, jeeli bodziec warunkowy (d wik) nastpuje po bod cu bezwarunkowym (podmuchu). W zaleno ci d rodzaju reakcji optymalny odstp czasowy pomidzy bod cem warunkowym i bod cem bezwaru nkowym waha si od 0,5 do 30 sekund i duej. Zaleno nastpstwa w warunkowaniu nie znajduj odzwierciedlenia w wynikach typowych eksperymentw nad pamici. W eksperymencie nad pamici badany moe mie za zadanie nauczenie si mwienia jednego sowa, na przykad pies, eakcji na inne sowo, na przykad mietana. Uczenie si przez badanego danego zestawu ni e zaley od kolejno ci, w jakiej prezentowane s sowa. Pawow snu przypuszczenia na temat neuronalnych podstaw warunkowania klasycznego. Z aproponowa nastpujce wyja nienie: pobudzenie neuronalne przepywa od wcze niejszego i sab zego o rodka w mzgu do o rodka p niejszego i silniejszego; pobudzenie neuronalne w o rodku mzgowym wzbudzonym przez bodziec warunkowy przepywa do o rodka pobudzonego przez bo dziec warunkowy. Pobudzenie przez bodziec warunkowy wywouje reakcj w chwili, gdy d ochodzi do o rodka bod ca bezwarunkowego. Pawow upikszy t propozycj fizjologiczn wielom pekulatywnymi pomysami, ktre nie uzyskay p niej znaczcego potwierdzenia. W miar upywu zaproponowano kilka alternatywnych wyja nie teoretycznych. Chocia badacze nie zgadz aj si z Pawowem co do wielu szczegw, skaniaj si oni do spostrzegania warunkowania kl nego jako bezpo redniego odzwierciedlenia automatycznych neuronalnych procesw asocj acji. Poniewa sdzono, e warunkowanie klasyczne odzwierciedla automatyczne uczenie s i, stanowio ono preferowany paradygmat przy prbach zrozumienia neuronalnych podstaw uczenia si (dokadne omwienie w rozdziale 2.). Warunkowanie klasyczne uzyskao popula rno w tego rodzaju eksperymentach neurofizjologicznych, gdy moe by zademonstrowane u pierwotnych organizmw, ktre czsto stanowi lepsze obiekty bada w poszukiwaniach fizjol ogicznych. Na przykad w rozdziale 2. przedstawiam warunkowanie Aplysia Californic a, ktrego ukad nerwowy jest o wiele atwiejszy do badania ni ukad nerwowy ssakw. Pomimo tendencji do oceniania warunkowania klasycznego jako odruchowego i automa tycznego wspcze nie zjawisko to czsto traktuje si jako bardziej poznawcze i mniej odru chowe. Jednak nawet obecnie warunkowanie klasyczne jest czsto spostrzegane jako p aradygmat wa ciwy do badania prostych i podstawowych procesw uczenia si. Pawlow odkryl, e gdy bodziec obojtny (bodziec warunkowy) jest sczony z bodcem biolog icznie znaczcym (bo Prby wygaszajcedziec bezwarunkowy), bodziec warunkowy nabywa zdolno ci wywolywania reakcji zwizane j z bod cem bezwarunkowym. Edward L. Thorndike (1874-1949) Thorndike bada odmienne sytuacje uczenia si, ni czyni to Pawow. W 1898 roku ukazao si prawozdanie z jego pionierskiego badania. Rysunek 1.5 pokazuje stosowane przez T horndike'a urzdzenie eksperymentalne: skrzynk problemow. Umieszcza on w niej godnego kota. Pokarm znajdowa si na zewntrz. Gdy kot trafia na mechanizm otwierajcy (np. ptl d utu), drzwiczki otwieray si, kot mg wyj i zje pokarm. Badacz wielokrotnie powtarza t adczenie, by stwierdzi, jak szybko koty naucz si wychodzi ze skrzynki. Thorndike zao bserwowa, e pocztkowo zwierzta zachowyway si mniej lub bardziej przypadkowo, przenosiy si z miejsca na miejsce w skrzynce, drapay j, miauczay itd., a do chwili, gdy udawao i m si uderzy przez przypadek w mechanizm otwierajcy. Badacz nazwa to uczeniem si przez prby i bdy. W miar powtarzania prb zachowanie przypadkowe stopniowo zmniejszao si, na co wskazywa fakt, e koty szybciej znajdoway mechanizm otwierajcy i mogy wcze niej opu ci krzynk. Rysunek 1.6 pokazuje typowe krzywe uczenia si czce liczb prb z czasem potrzebn m na wyj cie ze skrzynki. Rysunek 1.6. Krzywe uczenia si piciu kotw w skrzynkach problemowych Thorndike'a rdlo.~ Psychological Monographs, tom 2 (cay nr 8), E.L. Thorndike Animal intelligence: An experimental study of the associative processes in animals. Copyright (c) by The Macmillan Company. Wasno publiczna. Nadal tocz si dyskusje, czy koty Thorndike'a uczyy si wychodzenia ze skrzynki stopni owo (w cigu serii prb), czy te dziao si to nagle w trakcie jednej prby. Thorndike sdzi pokazane krzywe uczenia si obrazuj stopniowe uczenie si, i twierdzi, e prawidowa reak cja uderzania mechanizmu otwierajcego zostaje stopniowo wizana z sytuacj bod cow - byc ia w skrzynce problemowej, tak i zaczyna dominowa nad innymi przypadkowymi reakcja mi. Uwaa, e ten proces przebiega automatycznie i nie wymaga ze strony kotw adnej akty wno ci poznawczej. Rodzaj procesw uczenia si badany przez Thorndike'a jest nazwany warunkowaniem inst rumentalnym, w przeciwiestwie do warunkowania klasycznego Pawowa. W obydwu sytuacj ach osobnik uczy si reakcji na sytuacj bod cow. W warunkowaniu klasycznym bod cem jest bodziec warunkowy, a reakcj - reakcja warunkowa. W skrzynkach problemowych Thornd ike'a bod cem jest skrzynka problemowa, a reakcj wa ciwe dziaanie otwierajce. W obydwu r odzajach uczenia si wystpuje zjawisko nabywania wprawy, wygasania i spontanicznego odnawiania si. W warunkowaniu instrumentalnym reakcja jest wykonywana w celu uzy skania wzmocnienia, jakim jest ucieczka i pokarm. Wzmocnienie (pokarm, ucieczka) moe by postrzegane jako analogiczne do bod ca bezwarunkowego w warun Rysunek 1.5. Jedna z czterech skrzynek problemowych uywanych przez Thorndike'a w je8o pracy doktorskiejkowaniu klasycznym, pod tym wzgldem, e jest ono bod cem biologicznie znaczcym. Jednak w warunkowaniu klasycznym bodziec bezwarunkowy wyprzedza reakcj, a w warunkowani u instrumentalnym uzyskanie wzmocnienia jest uwarunkowane wykonaniem reakcji. Ni ektrzy uwaaj warunkowanie instrumentalne za bardziej wolicjonalny rodzaj uczenia si, ale wikszo sdzi, tak jak Thorndike, e jest ono rwnie automatyczne jak warunkowanie kl asyczne. Thorndike pozosta przez cae ycie aktywnym badaczem i teoretykiem. Zainteresowanie u czonego wzbudzay zwaszcza zastosowania teorii uczenia si w edukacji, jego nazwisko jest zwizane z pewn liczb praw uczenia si. Wskazane poniej trzy spo rd nich s szczegl ane i dotycz zagadnie, ktre nadal maj podstawowe znaczenie. 1. Prawo efektu. Thorndike by przekonany, e wzmocnienie ma kluczowe znaczenie dla uczenia si. W oryginalnym sformuowaniu prawa efektu stwierdza, e wzmocnienia, takie jak pokarm, utrwalaj zawizki (czy asocjacje) bodziec - reakcja, a kary, takie jak wstrzs, osabiaj je. Zgromadzone w p niejszym okresie dane empiryczne przekonay go, e ka a jest stosunkowo nieskuteczna w osabianiu reakcji, ale nadal pozosta przy przekon aniu, e wzmocnienie jest dla uczenia si krytycznym elementem3. Pogld, e wzmocnienie jest niezbdne dla uczenia si, wyznawany przez liczne wczesne teorie uczenia si, spro wokowa wiele prb eksperymentalnego podwaenia go. Najbardziej warte odnotowania s eks perymenty nad uczeniem si utajonym, omwione w dalszej cz ci tego rozdziau po wiconej Edw rdowi Tolmanowi. 2. Prawo wiczenia. Pocztkowo Thorndike sdzi, e wiczenie zwizkw bodziec - reakcja wzma a je. W p niejszym okresie zmieni nieco swoje stanowisko twierdzc, e samo wiczenie nie ma korzystnego wpywu i e jedynie nagradzane wiczenie wywouje uczenie si. Wskazywa na t akie badania, jak eksperymenty Trowbridge'a i Casona (1932), w ktrych badani wiczy li rysowanie kresek czterocalowych bez uzyskiwania informacji zwrotnej i nie wyk azywali poprawy dokadno ci wykonania. Niemniej w wielu sytuacjach wiczenie prowadzi do poprawy rezultatw, na przykad gdy powtarza si materia przed sprawdzianem. Jak wyk azaem w rozdziale 6., wiczenie jest naprawd podstawow zmienn w uczeniu si i pamici. 3. Zasada przyiraleno ci. W 1933 roku Thorndike zaakceptowa pogld, e niektre rzeczy s iejsze do powizania z innymi z powodu wsplnej przynaleno ci. Byo to ustpstwo na rzecz w zesnej psychologii postaci, ktrej przedstawiciele twierdzili, e atwiej jest wiza rzec zy, gdy s one postrzegane jako przynalene do siebie. Thorndike zaakceptowa zasad ' Po niejsze badania wykazay, u t~~'~a 'rborndike'a na temat wzmacniania i nieskute czno ci kary byy bt~dne. Pisz o tym w rozdziale 4. przynaleno ci z pewn niechci, gdy wydawaa si ona zakada komponent poznawczy w mechan procesie powstawania asocjacji. Idea przynaleno ci odegraa wan rol we wspczesnych teor h uczenia si i pamici. Zwierzta maj pewne predyspozycje biologiczne do kojarzenia ni ektrych zjawisk - na przykad szczury s przygotowane do wizania smaku z zatruciem (patrz rozdzia 2.). Rwnie w odniesieniu do ludzkiej pamici sposb, w jaki organizowany je st materia, wpywa na to, co jest atwe do powizania. Na przykad pamitanie par sw jest lepsze, gdy s one wyobraane w postaci interaktywnego obrazu wzrokowego (patrz rozd zia 6.). Thorndike i Pawow dostarczyli silnej inspiracji dla nurtu behawiorystycznego, ktry dominowa w psychologii amerykaskiej w pierwszej poowie dwudziestego wieku. Uwa a si, e pokazali oni, i uczenie si moe by rozumiane jako bezpo rednie wizanie bod cw i reakcji z postulowania po redniczcych procesw umysowych. Ten pogld doprowadzi do sformuowania p zekonania, e kade zachowanie moe by opisane w kategoriach zwizkw bodziec-reakcja. John Watson, ktremu przypisuje si rozpoczcie nurtu behawiorystycznego w drugim dziesicio leciu dwudziestego wieku, by pod silnym wpywem Thorndike'a i Pawowa. Watson twierdz i, e takie konstrukty umysowe, jak podejmowanie decyzji czy pami, s zbdne i e cao zachowania moe by zrozumiana jako rezultat wyuczonych asocjacji pomidzy bod cami i r eakcjami. Thorndike sdzil, e zwizek bodziec - reakcja powstanie zawsze, gdy po wykonaniu reak cji w obecno ci bod ca nastpi wzmocnienie. Clark L. Hull (1884-1952) Od lat trzydziestych do siedemdziesitych dwudziestego wieku psychologia amerykaska bya zdominowana przez kilka wielkich teorii uczenia si. Przymiy one koncepcje Thorn dike'a i Watsona, ktre wydaway si intelektualnie powierzchowne. Bez wtpienia najwiksz z wielkich bya teoria zachowania Hulla, ktra staa si paszczyzn odniesienia dla nowych idei teoretycznych dwadzie cia lat po mierci jej autora. Grupa teoretykw uczenia si, zwanych neohullistami (np. Abram Amsel, Frank Logan, Neal Miller, O.H. Mowrer, K eneth Spence i Allan Wagner) prbowaa rozszerzy t teori na rne sposoby. Podstawowym celem Hulla i innych teoretykw byo stworzenie systematycznej teorii wa runkowania klasycznego i instrumentalnego dla wyja nienia caoksztatu zachowania - lu dzkiego i zwierzcego. Szczegy ich teorii maj jedynie znaczenie historyczne, ale pojci a i zagadnienia, ktre okre lili, pozostay wane dla bada nad uczeniem si. Ostateczna wer sja teorii Hulla34 Rozdzia 1. PodejScia do uczenia si i pamici (1952a) zawiera liczne, bardzo zoone rwnania, ktre mog by streszczone w nastpujcym r u: E=(HxDxK)-I Kady z symboli zawartych w tym rwnaniu odzwierciedla wany konstrukt z teorii Hulla i warto przyjrze si im po kolei: E - Potencjal reakcji. Ostatecznym celem teorii Hulla bya moliwo przewidzenia czego z wanego potencjaem reakcji, ktry okre la prawdopodobiestwo, szybko i si, z jakimi dane owanie zostanie wykonane w reakcji na okre lony bodziec. Sdzono, e organizm jest wyp osaony w zestaw potencjalnych reakcji, z ktrych kada ma wasn si, dc do stania si f zachowaniem organizmu w danej sytuacji. Tak wic przy przechodzeniu przez labiryn t szczur moe mie potencjalne reakcje skrcania w lewo, skrcania w prawo i zatrzymywan ia si, aby si podrapa. Aby okre li, ktra reakcja zajdzie, trzeba zna czynniki kontroluj - H, D, K i I w rwnaniu Hulla. H - Sila nawyku. Poprzez przesze wzmocnione prby zostaa zbudowana sia asocjacji pomid zy bod cem i reakcj. Tak wic teoria Hulla przyjmowaa prawo efektu Thorndike'a, zakadajc , e wzmocnienie jest niezbdne dla uczenia si. D - Popd. Wedug Hulla zachowanie nie jest wycznie funkcj siy nawyku, jak to ma miejsce w prawie efektu Thorndike'a. Szczur nasycony po wielu wzmacniajcych do wiadczeiach nie bdzie pokonywa labiryntu w celu zdobycia pokarmu. Hull sdzi, e stan popdowy organi zmu ma wpyw energetyzujcy na nawyki. Gdyby popd mia warto zerow, adna sia nawyku nie by zachowania. Zauwamy, e w tym rwnaniu popd i sia nawyku s przez siebie mnoone. K - Motywacja pobudkowa. Sia nawyku i popd nie s jeszcze wystarczajce dla wywoania za chowania. Szczur wywiczony w pokonywaniu labiryntu dla zdobycia pokarmu, szybko p rzestaby biega, niezalenie od tego, jak dobrze zna drog czy jak jest godny, gdyby usu nito pokarm. Gdyby ilo pokarmu ulega zmniejszeniu, wykonanie pogorszyoby si; gdyby ule ga zwikszeniu, wykonanie poprawioby si. Motywacja bya traktowana jako miara ilo ci i od roczenia nagrody. Zauwamy, e rwnie zwizek motywacji z potencjaem reakcji polega na mno niu. I - Hamowanie. Hamowanie odzwierciedla zarwno zmczenie, jak i rezultat prb wygasania, w ktrych nie byo dostarczane wzmocnienie. Odnosi si ono do aktywnego znoszenia z achowania, ktrego mona by si w przeciwnym przypadku spodziewa. Pojcie hamowania pocho dzi od Pawowa i nadal odgrywa wan rol w teoriach uczenia si. W rwnaniu Hulla jest odej mowane od efektw innych czynnikw. Historia bada nad uczeniem si i pamici J J Hull dy do stworzenia wysoce sformalizowanej teorii uczenia si. Zaproponowa szereg po dstawowych postulatw dotyczcych uczenia si, a nastpnie stara si, opierajc si na nich, rmuowa przewidywania. Jego praca oraz inne podobne prby byy witane z entuzjazmem, gd y sdzono, e s one znakiem, i psychologia staa si prawdziw nauk. Gdy popatrzymy na ni rospektywnie, wida, e byy one niepene oraz bdne jako wiczenia logiczne. Brak spjno ci epeno stay si wyra ne w chwili powstania komputerw zdolnych poradzi sobie z wszystkimi niami i dostarcza przewidywania odno nie do zachowania. Niemniej we wspczesnych teori ach uczenia si i pamici nadal wida wpyw teorii Hulla. Hull dyl do skonstruowania sformalizowanej teorii, ktra pozwolilaby na przewidywani e zachowania jako funkcji historii wzmacniania, popdu i pobudki. Edward C. Tolman (1886-1959) Takie teorie uczenia si, jak Hulla czy Thorndike'a, miay swoich krytykw. Najbardzie j wpywowym krytykiem by swego czasu Edward C. Tolman. Pochodzi z obozu behawiorystw, a zatem przemawia jzykiem zrozumiaym dla pozostaych oraz prowadzi badania, na ktre mo gli si oni powoywa. Jego gwne stwierdzenie gosio, e zachowanie moe by najlepiej zro jako reakcja na jaki cel. Dwa spo rd jego najgo niejszych eksperymentw polegay na uczen u si labiryntw przez szczury, co byo w tym czasie bardzo popularnym paradygmatem ba dawczym. 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 szczurw biegay po labiryncie zawierajcym 14 punktw wybor u. Szczury wpuszczono w jednym kocu labiryntu i wyjmowano, gdy dochodziy do drugie go. Wszystkie szczury przebiegay przez labirynt raz dziennie przez 17 dni. Dla je dnej grupy zawsze na kocu labiryntu umieszczano pokarm. Druga grupa nigdy nie zna jdowaa pokarmu na kocu labiryntu. Trzeciej grupie zaczto podawa pokarm jedenastego d nia. Rysunek 1.7 pokazuje osignicia szczurw mierzone liczb bdnych wyborw dokonanych przed d j ciem do koca labiryntu. W grupie, ktrej zaczto podawa pokarm jedenastego dnia, osigni ia bardzo wzrosy dwunastego dnia i byy nawet nieco wysze od osigni grupy, ktra bya wz niana cay czas. Wedug Tolmana nie wzmacniane szczury uczyy si cay czas. Jednak ich uc zenie si miao charakter utajony; jedynie gdy zosta wprowadzony cel, uczenie si ujawn io si w wykonaniu. Tak wic zdaniem Tolmana wzmocnienie nie byo konieczne dla uczenia si, ale byo konieczne dla wykonania.36 Rozdzia 1. Podejcia do uczenia si i pamici Drugi eksperyment (Tolman, Ritchie i Kalish, 1946, 1947) dy do wykazania, e uczeniu si nie podlega specyficzny zestaw asocjacji bodziec reakcja, ale raczej model otoczenia, na ktrym osobnik moe chcie dziaa. W przypadku la biryntw taki model zosta nazwany map poznawcz; zawiera on informacje na temat organi zacji przestrzennej, a nie tylko okre lone drogi. Istnienie map poznawczych zostao wykazane w eksperymentach Tolmana na temat uczenia si miejsc. Rysunek 1.8 przedst awia labirynt zastosowany w jednym z tych eksperymentw. Szczura umieszczono w pun kcie S1 lub S2, a pokarm w punkcie F1 lub F2. Jedna grupa szczurw zawsze znajdowaa pokarm dziki skrcaniu w prawo. Tak wic gdy wyruszay z punktu Sl, znajdoway pokarm w punkcie F1, a gdy wyruszay z punktu S2, znajdoway pokarm w punkcie F2. Inna grupa szczurw zawsze znajdowaa pokarm w punkcie F1, niezalenie od tego, skd wyruszaa. Ta gr upa musiaa zamiennie skrca w lewo lub w prawo, w zaleno ci od tego, z ktrego punktu wyr uszaa. Tolman i inni stwierdzili, e szczury z drugiej grupy, uczce si dochodzenia do okre lonego miejsca, uczyy si duo szybciej ni szczury z pierwszej grupy, uczce si sta reakcji. W zwizku z tym Tolman stwierdzi, e nie s nabywane specyficzne reakcje, ale e szczury ucz si lokalizacji na mapie poznawczej. W niektrych badaniach uzyskano replikacj tych stwierdze, ale w innych okazao si, e szc zury uczce si reakcji uzyskuj wysze rezultaty. Brak nagrody w postaci pokarmuRegularne dostarczanie nagrody Brak nagrody w postaci pokarmu do 11. dnia Rysunek 1.7. Przecitna liczba niepoprawnych wyborw w trzech grupach szczurw biegajcy ch przez labirynt rdlo.~ E.C. Tolman i C.H. Honzik Introduction and removal of reward and maze perfo rmance in rats. Copyright (c) by University of California Press. Wasno publiczna. Historia bada nad uczeniem si i pamici 37 S2 Czarna zasona Czarna zasona C F2 F, s, Rysunek 1.8. Labirynt uywany do badania wzgldnej atwo ci uczenia si reakcji, ktra przyn osi nagrod, lub miejsca, w ktrym nagroda jest znajdowana rdlo: E.C. Tolman, B.F. Ritchie i D. Kalish Studies in spatial learning IL Place l earning versus response learning. Copyright (c) 1946. Wasno publiczna. Restle (1957) sugeruje, e szczury mog nauczy si reagowania na obydwa rodzaje wskazwek (elementw informacji) - miejsce lub kierunek skrcania. Ktre z nich byo atwiejsze, za leao od wzgldnej wyrazisto ci czy wydatno ci obydwu wskazwek. Najwaniejszy wkad Tolmana polega na tym, e to nie zachowanie podlega uczeniu si, ale raczej wiedza, ktra moe by wykorzystana do kierowania zachowaniem. Zasugerowa on, e organizmy ucz si gotowo ci rodki-cele (means-ends readiness - MER). Gotowo rodki-cele j st oczekiwaniem, e niektre dziaania doprowadz do okre lonych rezultatw. Na przykad szcz ry w eksperymentach z labiryntem uczyy si, e denie do okre lonej lokalizacji doprowadzi je do skrzynki bdcej celem. Te oczekiwania pozostaj nieuaktywnione do chwili, gdy jaki cel wprowadzi je w dziaanie. Podstawowy problem z teori Tolmana polega na tym, e nigdy nie wyja ni on, w jaki sposb cele uruchamiaj gotowo rodki-cele. Powyszy prob prawi, e Guthrie (1952), inny teoretyk uczenia si pracujcy w tym czasie, narzeka, i To lman pozostawi swojego szczura w labiryncie "pogrzebanego w my lach". W dalszej par tii rozdziau opisuj, w jaki sposb teoria komputerowej symulacji rozwizywania problemw Newella i Simona dostarczya ogniwa brakujcego w teorii Tolmana. Tolman glosil, e zwierzta ucz si gotowo ci rodki-cele niezalenie od wzmacniania oraz . zmocnienia uruchamiaj t gotowo . B.F. Skinner (1904-1990) B.F. Skinner by behawioryst, ktrego pogldy tak bardzo rniy -si od koncepcji Tolmana, tylko mona to sobie wyobrazi. Wpyw Skinneratrwa duo duej ni apogeum behawioryzmu. Z powodu swoich bardzo popularnych ksiek Walden Two (1948) oraz Beyond Freedom and Dignity (1971) by prawie powszechnie utosamiany z behawioryzmem. Czsto okre la si go jako radykalnego behawioryst, gdy doprowadzi beha wioryzm do skrajno ci. Skinner nie tylko nie przejawia tolerancji dla takich konstr uktw umysowych, jak pami, ale take by mao tolerancyjny wobec licznych konstruktw teor cznych stosowanych przez innych behawiorystw. Na przykad krytykowa pojcia popdu i siy nawyku, wchodzce w skad teorii Hulla, gdy odnosiy si one bardziej do stanw wewntrznych ni do obserwowalnych bod cw i reakcji. Skinner wnis zasadniczy wkad do bada nad warunkowaniem instrumentalnym czy te, jak wo la nazywa go, warunkowaniem sprawczym. Sdzi, e przekonanie o istnieniu asocjacji bodz iec-reakcja, zasadnicze dla wielu teorii behawiorystycznych, jest tylko fantazjo waniem teoretycznym. Zaobserwowa, e zwierzta emituj reakcje w niektrych sytuacjach be z adnego widocznego bod ca, ktry by je kontrolowa. Te reakcje zostay nazwane swobodnym i reakcjami sprawczymi (free operants). Tak wic szczur w klatce moe biega wkoo, drap a si, naciska d wigni, prbowa wdrapa si na gr itd. Uczenie si zmienia wzgldn cz eakcji; jeeli po naci niciu d wigni szczur otrzyma pokarm, takie zachowanie stanie si b ardziej dominujc reakcj. Skinner jest sawny z powodu skonstruowania skrzynki (tzw. skrzynka Skinnera) do b adania szczurw. Ta d wikoszczelna skrzynka zawiera d wigni, ktr szczury mog naciska w uzyskania porcji pokarmu. Typowym pomiarem zalenym byo oznaczanie, jak czsto szczur przyciska d wigni. Podobne urzdzenie skonstruowano dla gobi, ktre mog w nim dzioba w ycisk. Dziki tym urzdzeniom wykryto kilka wanych zjawisk behawioralnych. Wikszo z nich omawiam w rozdziaach 3. i 4. Chocia Skinner nie uznawa roli powiza bodziec-reakcja, musia jednak przyzna, e zewntr bod ce odgrywaj jak rol w kontroli zachowania. Wedug Skinnera zewntrzne bod ce okre laacj, w ktrej zajd reakcje sprawcze. Bod ce wyznaczajce, ktre reakcje sprawcze zajd, zos ay nazwane bod cami dyskryminacyjnymi (rnicujcymi). Znaczy to, e su one do rnicowan sytuacji od drugiej. Powiedzenie, e jaki bodziec okre la sytuacj dla jakiej reakcji, ale nie jest z ni powizany, moe wydawa si bardzo subtelnym rozrnieniem, ale dobrze odd je ono podej cie Skinnera. Interesowao go to, jakie bdzie zachowanie organizmu w rnych sytuacjach bod cowych, a nie to, jaki wewntrzny mechanizm jest mediatorem dla tego zachowania. Prawdopodobnie najbardziej typowe dla poszukiwa Skinnera byy jego badania nad rozka dami wzmocnie (np. Ferster i Skinner, 1957), ktre rozpatrz bardziej szczegowo w rozdz iale 4. Dotyczyy one tego, jak rne zaleno ci pomidzy wzmacnianiem i reakcj wpywaj na liwo , Gob dziobicy przycisk w kamerze do badania zachowa sprawczych z jak reakcja jest wykonywana. Na przykad w przypadku rozkadu wzmacniania o staych o dstpach czasowych szczur moe otrzymywa porcj pokarmu po kolejnej reakcji w dwie minu ty od otrzymania ostatniej porcji. Rysunek 1.9 pokazuje rozkad wzmacniania o stayc h odstpach czasowych, w ktrym wzmocnienie jest podawane co dwie minuty. Zauwamy, e o glna liczba reakcji wzrasta wraz z upywem czasu. Wykres ukazuje t informacj w postac i krzywej kumulatywnej, stanowicej czsty sposb prezentacji danych w badaniach skinn erowskich. Zawiera ona zapis oglnej liczby reakcji, ktre zostay wykonane w kadym pun kcie czasowym. Krzywa wzrasta w tempie odzwierciedlajcym liczb reakcji aktualnie w ykonywanych. Gdy zblia si pora kolejnego wzmocnienia, organizm zwiksza tempo reagow ania; gdy wzmocnienie zostanie ju podane, tempo reagowania stopniowo spada. Ten r odzaj zaleno ci jest nazywany krzyw schodkow (scalloped function). Skinnera nie inter esowao to, dlaczego organizm zachowuje si w ten sposb; zadowalao go dowiedzenie si, j akiego rodzaju zachowania mona spodziewa si ze strony wielu rnych organizmw (w tym lud zi) przy rozkadzie wzmacniania o staych odstpach czasowych. Rysunek 1.10 stanowi zaskakujc ilustracj oglno ci analiz skinnerowskich. Weisberg i Wa ldrop (1972) sporzdzili wykres liczby uchwa Kongresu Stanw Zjednoczonych jako funkc ji miesica. Zaoyli oni, e gwnymRysunek 1.9. Hipotetyczne zachowanie organizmu w rozkadzie wzmocnie o staych odstpac h czasowych, w ktrym otrzymuje on wzmocnienie co 2 minuty wzmocnieniem dla kongresmenw powinny by przerwy w obradach; tak wic naley spodziewa s i wzrostu czstotliwo ci zachowania (podejmowania uchwa) tu przed przerwami. I rzeczywi c ie uzyskali dla kongresmenw tak sam krzyw schodkow, jak uzyskano dla szczurw w skrzync Skinnera. W przypadku Kongresu i szczurw na pewno nie dziaa dokadnie taki sam mecha nizm, ale Skinnera nie interesoway mechanizmy - jedynie powszechno praw uczenia si. Dla Skinnera zrozumienie nie polegao na wyja nieniu tego, co dzieje si wewntrz organi zmu. Dana osoba nie rozumie jakiego zachowania, jeeli nie wie, jak wywiczy organizm do wykonywania tego zachowania. Chodzi wic o zrozumienie, w jaki sposb zachowanie jest kontrolowane i jak moe zosta zmienione. W swoim laboratorium Skinner i jego u czniowie zdobyli du wiedz praktyczn na temat kontrolowania zachowania. Wane w teorii Skinnera byo pojcie ksztatowania reakcji; inaczej mwic, jakie istniejce rzednio zachowanie moe by stopniowo ksztatowane w podan posta poprzez wa ciwe rozkad niania. Na przykad dziki selektywnemu wzmacnianiu najsilniejszego przyciskania d wig ni szczur moe zosta wywiczony do mocniejszego naciskania jej. Pocztkowo nagradzane s przyci nicia przewyszajce saby poziom; gdy szczur zacznie przyciska silniej, kryterium nagradzania zostanie podniesione. Reakcja szczura bdzie stopniowo ulegaa zmianie w podanym kierunku. Do koncepcji ksztatowania reakcji dodano koncepcj wizania reakcji. Skinner uwaa, e bar dziej zoone zachowania s sekwencjami reakcji, w ktrych kada reakcja ustanawia konteks t dla nastpnej. Aby nauczy zoonego zachowania, naley rozpocz od pierwszego kroku i ucz kadego elementu acucha do chwili, gdy zostanie skompletowana caa sekwencja. Dziki pocz niu ksztatowania reakcji i wizania reakcji udao si wywoa u zwierzt naprawd zadziwiaj chowania. Na przykad wy_Rysunek 1.10. Kumulacja ustaw uchwalonych przez Kongres Stanw Zjednoczonych rdlo: P. Wisberg i P.B. Waldrop Foxed-interval work habits of congress. Copyright ( c) by Journal of Applied Behavior Analysis. Przedrukowano za zezwoleniem. wiczono wini w wykonywaniu penego cigu czynno ci domowych, w tym przyrzdzania niadaniabierania brudnych ubra i odkurzania (Breland i Breland, 1951). Tego rodzaju dane doprowadziy Skinnera do wanego wniosku: wszystkie zoone zachowania , w tym ludzkie, mog zosta nauczone dziki ksztatowaniu reakcji i wizaniu reakcji popr zez odpowiednie rozkady wzmacniania. Prawidowo ci skinnerowskie zostay zastosowane w wielu obszarach, jak edukacja i psychoterapia, w ktrych cel stanowi odpowiednie u ksztatowanie zachowania ludzkiego. Popularno pracy Skinnera wynikaa cz ciowo z sukcesw raktycznych, ale wzbudzaa take kontrowersje, gdy wielu sdzio, e ignorowaa ona zasadnic e aspekty osobowo ci czowieka, jego rozwj emocjonalny, sprowadzajc go do roli robota. Jednak najwikszy naukowy problem w podej ciu Skinnera polega na tym, e nie udao si roz cign go na zoone poznanie ludzkie. Problemten ujawni si szczeglnie wyra nie w chwili publikacji ksiki Verbal Behavior (1957), w k trej Skinner stara si przeprowadzi analiz jzyka i wy wietli mechanizmy nabywania jzyk ngwista Noam Chomsky (1959) przeprowadzi bardzo znaczc krytyk tej pracy. Wykaza on, e prawidowo ci w niej przedstawione nie s w stanie wytumaczy zoonej kontroli gramatycznej sprawowanej przez ludzi w stosunku do wasnych wypowiedzi oraz e liczne prby wyja nie s formuowane przez Skinnera s niejasne i metaforyczne. Skinner nigdy nie odpowiedzia na krytyk Chomsky'ego, chocia inni to uczynili (np. MacCorquodale, 1970), i doy czasw , gdy podej cie poznawcze wzio gr nad behawiorystycznym, po cz ci z powodu krytyki Choms y'ego. Do samego koca Skinner narzeka, e krytyka bya niesprawiedliwa i e psychologia poznawcza pena jest dziwacznych mechanizmw, ktre nie s w stanie kontrolowa zachowania , co uwaa za prawdziw miar zrozumienia naukowego. Skinner badal, jak zaleno ci dotyczce wzmacniania wplywaj na rozklad reakcji w okre lon ej sytuacji. Uniwersalny Rozwizywacz Problemw A. Newella i H. Simona (1961) Mniej wicej w tym czasie, gdy behawioryzm zacz do wiadcza trudno ci, uwag psychologii za za przyciga nowa metoda konstruowania teorii, ktrej podstaw stanowia symulacja kompute owa. Podej cie zostao zapocztkowane przez Allena Newella i Herberta Simona, badaczy pracujcych w Carnegie Mellon University. Byli oni take pionierami w dziedzinie szt ucznej inteligencji, ktra dy do tego, by komputery zachowyway si w sposb inteligentny. Wczyli liczne idee pochodzce z bada nad sztuczn inteligencj do swojej teorii poznania ludzkiego, jak rwnie wprowadzili wiele idei pochodzcych z teorii poznania ludzkieg o do bada nad sztuczn inteligencj. Newell i Simon ustanowili now definicj rygoru, ktra zmienia poziom teoretyzowania na wet u tych, ktrzy nie podzielali ich pogldw. Pokazali, jak mona precyzyjnie okre li pre dykcje danej teorii bez odwoywania si do lu nych argumentw werbalnych, ktre uprzednio charakteryzoway teorie psychologiczne. Wcze niejsze teorie matematyczne byy albo log icznie wadliwe, jak teoria Hulla, albo bardzo uproszczone, jak teorie opisane pr zez Atkinsona, Bowera i Crothersa (1965) we wpywowej pracy na temat matematycznyc h teorii uczenia si. Newell i Simon pokazali, e symulacja komputerowa moe wykorzyst a moliwo ci komputera, aby wyprowadzi predykcje ze zoonych teorii naukowych. Techniki s ymulacji komputerowej wywary gboki wpyw na charakter teoretyzowania w psychologii. T ak jak w kadej innej dyscyplinie naukowej pozwoliy na badanie zoono ci, ktre wcze niej n e mogy by poddawane badaniom. Liczne wspczesne teorie omawiane w tej ksice zale od technik symulacji komputerowej, dotyczy to w rwnym stopn iu teorii warunkowania zwierzt, teorii ludzkiej pamici, jak i neuronalnych podstaw uczenia si. Wykorzystywanie komputera przez Newella i Simona byo jednak czym znacznie wicej ni t ylko symulacj. Bdc pod wpywem rozwoju bada nad sztuczn inteligencj, opisali poznanie l dzkie prawie tak, jakby by to komputer. Aspekt metafory komputerowej ich teorii j est nadal kontrowersyjny i wikszo ci psychologw trudno jest go zaakceptowa, gdy s oni p rzekonani, e ludzki mzg rni si zdecydowanie od komputera i e teorie zakadajce analogi komputerw mog prowadzi w niewa ciwym kierunku (np. Rumelhart i McCIelland, 1986). Wpyw Newella i Simona uwidoczni si w stworzeniu duej liczby symulacji procesw poznawc zych i uczenia si w Carnegie Mellon i na innych uczelniach. Jednak ich najpowaniej szy wkad do psychologii nie dotyczy uczenia si jako takiego, ale rozwizywania proble mw. We wcze niejszych teoriach uczenia si trudno stanowio okre lenie zwizkw pomidzy w m, czego organizm uczy si na podstawie do wiadczenia) i zachowaniem. W jaki sposb na bywanie nowej wiedzy wie si z zachowaniem? Jak wskazaem, niektrzy behawiory ci, na przy kad Thorndike i Hull, czyli oba zagadnienia i twierdzili, e tendencje behawioralne swyuczone - e nie ma rnicy pomidzy wiedz i zachowaniem. Gwna krytyka Tolmana bya co pr a skierowana przeciwko takiemu stanowisku, ale nie potrafi on sformuowa spjnej konce pcji alternatywnej. Newell i Simon pokazali w swojej teorii rozwizywania problemw, jak wiedza moe by oddzielona od zachowania i nadal ujawnia si w postaci zachowania. Po drodze wykazali, e rygorystyczne i precyzyjne teorie uczenia si mog dopuszcza ko nstrukty umysowe. Bardziej ni cokolwiek innego ten dowd znis zakazy wobec mentalizmu, wprowadzone przez Watsona pidziesit lat wcze niej. Obalajc je, Newell i Simon ustanow ili podstaw dla rewolucji poznawczej, ktra zmienia ca psychologi, w tym teori uczenia i. Centralnym elementem pracy Newella i Simona by Uniwersalny Rozwizywacz Problemw (Ge neral Problem Solver - GPS) (Newell i Simon, 1972). Jest to symulacja komputerow a, ktra wykorzystuje sposb rozwijania wiedzy w trakcie rozwizywania zwany analiz rodkw -celw (means-ends analysis). Oto podstawowe kroki w stosowaniu tej analizy: 1. Zidentyfikuj gwn rnic pomidzy aktualn sytuacj i celem - tzn. skoncentruj si na c 2. Wybierz jakie dziaanie, ktre jest odpowiednie dla wyeliminowania tej rnicy - tzn. wybierz rodki wa ciwe dla tego celu. Newell i Simon uywali terminu operator w odniesi eniu do dziaania czy rodkw. Operator bardzo przypomina reakcj sprawcz w teorii Skinne ra. 3. Jeeli operator moe by zastosowany, zastosuj go. Jeeli nie, postawcel, ktry moe by osignity dziki operatorowi i rozpocznij znowu od kroku 1. - tzn. uczy odki nowym celem. Newell i Simon podaj nastpujcy przykad z ycia codziennego zastosowania analizy rodkw-c lw: Chc zawie swojego syna do obka. Na czym polega rnica pomidzy tym, co mam, i tym, co c Jedna polega na odlego ci. Co zmienia odlego ? Mj samochd. Mj samochd nie rusza. Czego zeba, aby ruszy? Nowego akumulatora. Gdzie s nowe akumulatory? W warsztacie z cz ciam i samochodowymi. Chc, aby w warsztacie wstawili mi nowy akumulator, ale w warszta cie nikt nie wie o tym, e potrzebuj nowego akumulatora. Na czym polega trudno ? Jedn j est komunikacja. Co pozwoli na porozumienie sig? Telefon... i tak dalej (s. 416) . Krytyczn cech, ktrej analiza rodkw-celw zawdzicza swoj nazw jest krok 3., ktry pozw ratorowi wybranemu w kroku 2. sta si celem. W przykadzie podanym przez Newella i Si mona uwaga przenosi si z celu, jakim jest zawiezienie syna do obka, na rodek, ktrym j est sprawny samochd. Zatem rodek staje si, czasowo, celem. Ten krok, nazwany stawia niem podcelw, moe organizowa spjne zachowanie w reakcji na zoon sytuacj i reprezentuj asadniczy postp w stosunku do pojcia wizania reakcji wprowadzonego przez Skinnera. Stawianie podcelw jest szerzej omawiane w rozdziale 9., ktry rozpatruje bardziej s zczegowo rozwizywanie problemw. Mog wystpowa zoone sekwencje podcelw. W powyszym p odwiezienie dziecka do obka ma jako podcel posiadanie sprawnego samochodu, czego p odcelem jest akumulator, z kolei tu podcelem jest warsztat samochodowy, a jego p odcelem telefon. Uniwersalny Rozwizywacz Problemw rozwiza liczne problemy, ktre okazay si nierozwizywa dla innych teorii, w tym z zakresu algebry, arytmetyki i logiki. Newell i Simon (1972) wykazali, e ich program nie tylko jest w stanie rozwiza zoone problemy z zakr esu logiki, ale e przechodzi przez te same kroki, ktre podejmuj ludzie, gdy rozwizuj takie problemy. Uniwersalny Rozwizywacz Problemw ujawni poziom inteligencji nieosiga ny dla wcze niejszych teorii psychologicznych. Chocia omawiany program nie dotyczy bezpo rednio uczenia si, jest jasne, jak mona w te rminach tej teorii rozumie uczenie si. Uczenie si jest zaangaowane w nabywaniu opera torw, stanowicych podstaw tej teorii. Operatory s podobne do celowo ciowej gotowo ci w k oncepcji Tolmana, gdy koduj potencjalnie uyteczn wiedz na temat wiata. W sytuacjach uc zenia si utajonego w eksperymentach Tolmana szczury mog uczy si, e dokonanie okre loneg o skrtu zmienia ich pozycj w labiryncie. Jednak przy braku celw ta wiedza pozostaje u piona i utajona. Gdy u wiadamiaj sobie, e w jakiej lokalizacji znajduje si pokarm, ma j cel, zdobycie go, i mog traktowa swoj wiedz jako operatory odpowiednie dla tego cel u. Kady skrt w labiryncie moe by traktowany jako operator, ktry prowadzi je bliej do c elu lub od niego oddala. Majc tak wiedz w postaci operatorw, Uniwersalny Rozwizywacz Problemw moe planowa drog przez labirynt dla osignicia celu. Z tem dostarcza on mechanizmw niezbdnych do przej cia od wiedzy do zachowania. Tego wa nie nie potrafi dokona Tolman. Moe budzi wtpliwo ci, czy to, co robi szczur, odpowiada celowo ciowej metodzie rozwizywa nia problemw, ktra, jak okae si w rozdziale g,, jest bardziej odpowiednia od opisu p oznania ludzkiego (i moe naczelnych). Jednak Uniwersalny Rozwizywacz Problemw wykaz a, e wiedza moe by przeoona na zachowanie dziki metodom rozwizywania problemw. W ost h latach zaproponowano liczne metody rozwizywania problemw. W rozdziale 9. omawiam inn metod - redukowania rnicy, ktra wydaje si bardziej odpowiednia dla modelowania w odniesieniu do niszych organizmw. Newell i Simon pokazali, e symulacja komputerowa moe by stosowana do cislego modelow ania zloonych procesw poznawczych i e metody rozwizywania problemw pozwalaj na przelee ie wiedzy na zachowanie. Model pamici R. Atkinsona i R. Shiffrina (1968) Richard Atkinson i Richard Shiffrin opublikowali w 1968 roku teori ludzkiej pamici , ktra odzwierciedla wczesn wiedz na temat natury ludzkiej pamici. Ich praca stanowi dobry przykad wikszo ci wspczesnych bada i wpyna na p niejszy rozwj bada zarwno n wierzt, jak i ludzi. Zgromadzono liczne dowody na istnienie dwch rodzajw ludzkiej p amici - krtkotrwaej i dugotrwaej. Pami krtkotrwaa bya uwaana za system czasowego przechowywania o ograniczonej pojemno ci Klasyczny przykad pamici krtkotrwaej stanowi pamitanie numeru telefonu tu po jego usy zeniu. Sdzono, e pojemno pamici krtkotrwaej nieznacznie przekracza siedem elementw rat tyle, ile trzeba dla przechowania numeru telefonu. Wikszo ludzi jest w stanie z apamita siedmiocyfrowy numer telefonu, ale ma trudno ci, gdy trzeba do niego doda trz ycyfrowy numer kierunkowy. To przechowanie ma charakter czasowy; numer telefonu jest szybko zapominany, jeeli co odwraca uwag jednostki. Sposobem na utrzymanie inf ormacji jest jej powtarzanie (rehearsal) w trakcie przechowywania w pamici krtkotr waej. Pami dugotrwaa bya uwaana za bardziej trway magazyn wiedzy, bez adnych wyra nych ogra w pojemno ci, ale do ktrego trudno jest wprowadzi wiedz. Powszechnie sdzono, e wiedza m usi by powtarzana przez jaki czas w pamici krtkotrwaej, aby moga przej do pamici du .Podstawowe idee na temat rozrniania pomidzy pamici krtkotrwa i dugotrwa istniay o ; Broadbent (1957) by jednym z pierwszych, ktry je opisa. Atkinson i Shiffrin dokon ali ich krystalizacji w cis teori, wyraon zarwno w postaci modelu matematycznego, jak modelu symulacji komputerowej, i wykazali, e teoria ta pozwala na wyja nienie licz nych wynikw bada nad pamici ludzk. Rysunek 1.11 ilustruje podstawow teori. Informacja wchodzi ze rodowiska do pamici krt kotrwaej przez rne procesy percepcyjne. Pami krtkotrwaa ma kilka podmagazynw, czsto nia si cztery, w ktrych moe przechowywa napywajce dane. Jednostka powtarza informacj w pamici krtkotrwaej. Za kadym razem, gdy informacja jest powtarzana, istnieje szansa, e zostanie przeniesiona do pamici dugotrwaej. Zatem zwikszenie liczby powtrze informa ji zwiksza prawdopodobiestwo dugotrwaego przechowania. Poniewa w pamici krtkotrwaej j tylko niewielka liczba podmagazynw dla powtarzania, za kadym razem, gdy jednostka postanawia wzi do powtarzania nowy element, stary element jest przemieszczany i e liminowany. Jednym z paradygmatw uywanych do badania tej teorii byo swobodne odtwarzanie, parad ygmat eksperymentalny, w ktrym badanym czyta si list sw w okre lonym tempie, na przykad 2 sekundy na sowo, a nastpnie prosi si ich o odtworzenie tych sw w dowolnej kolejno ci. Dziki takiemu eksperymentowi mona wykre li krzyw pozycji w serii, pokazan na rysunku 1 .12a dla listy 20 sw. Wykres ten ukazuje prawdopodobiestwo odtworzenia sowa, u rednion e dla badanych i list, jako funkcj pozycji tego sowa na pierwotnej li cie (badani mo g odtwarza sowa w dowolnej kolejno ci). Zauwamy, e odtwarzanie jest lepsze dla pocztku Rysunek LII. Teoria Atkinsona i Shiffrina (1968) dotyczca pamici krtko- i dugotrwaej. Napywajce dane wchodz do pamici krtkotrwaej i mog by w niej przechowane dziki powta u. Gdy element jest powtarzany, informacja o nim jest przekazywana do pamici dugot rwaej. Inny nadchodzcy element moe usun z pamici krtkotrwaej ten, ktry znajdowa si iej Pozycja w serii w czasie Pozycja w serii w czasie zapamitywania zapamitywania Via) ~b) Rysunek 1.12. (a) rednie prawdopodobiestwo odtworzenia jako funkcja pozycji w serii w czasie zapamitywania i (b) rednia liczba powtrze okre lonego elementu (Rundus, 197 1) listy i duo lepsze dla koca listy. Poziom odtwarzania jest wzgldnie stay dla sw mieszc zcych si pomidzy pocztkiem i kocem listy. Dobre odtwarzanie pocztku listy jest okre lan jako efekt pierwszestwa, a dobre odtwarzanie koca listy jako efekt wieo ci. Teoria Atkinsona i Shiffrina pozwala wyja ni ksztat krzywej pozycji w serii. Teoria zakada, e badani zapeniaj swj bufor krtkotrway sowami, gdy czytaj sowa i powtarzaj bufor jest peny i pojawia si nowe sowo, badany odrzuca jedno sowo, aby mc uczy si nowe o. Efekt wieo ci jest atwiejszy do wyja nienia w teorii Atkinsona i Shif frina. Ostatnie so wa prawdopodobnie mog by nadal w buforze krtkotrwaym i dlatego s lepiej odtwarzane. O statnie sowo jest na pewno w buforze. Poprzedzajce je sowo te jest w buforze, chyba e zostao usunite dla przyjcia ostatniego sowa. Pogorszajce si wraz z oddalaniem si od k a listy odtwarzanie odzwierciedla zmniejszajce si prawdopodobiestwo, e dany element jest nadal w pamici krtkotrwaej. Zgodnie z teori Atkinsona i Shiffrina efekt pierwszestwa zachodzi dziki temu, e pier wsze sowa na li cie maj wiksze prawdopodobiestwo przechowania w pamici dugotrwaej. So pocztku listy s w lepszej sytuacji, gdy pocztkowo nie musz konkurowa z innymi sowami powtarzanie w pamici krtkotrwaej. Zatem s wicej razy powtarzane i utrzymywane duej, z nim zostan wypchnite przez nowe sowo. Rundus (1971) prosi badanych, aby powtarzali so wa na gos, i mg dziki temu wykaza, e prawdopodobiestwo odtworzenia poszczeglnych sw rzewidziane na podstawie liczby jego powtrze. Jak postulowali Atkinson i Shif frin, sowa z pocztku listy byy powtarzane wicej razy. Wyniki uzyskane przez Rundusa zostay zam ieszczone na rysunku 1.12b, ilustrujc stwierdzenie, e liczba powtrze jest wysza dla p ierwszego sowa, a nastpnie gwatownie spada. Paradygmaty badawcze, bdce podstaw tej teorii, stanowiy raczej proste eksperymenty, jak omwione powyej swobodne odtwarzanie. Byy one wyrazem powrotu do paradygmatw eksp erymentalnych wprowadzonych przez Ebbinghausa prawie sto lat wcze niej. Gdy zaczto przeprowadza bardziej zoone eksperymenty, teoria Atkinsona i Shiffrina popada w nieas k. Nowe dane empiryczne zasiay wtpliwo ci odno nie do rozrniania pamici krtko- i dugo a ich teoria pamici dugotrwaej nie uwzgldniaa licznych wanych problemw, takich jak rol organizowania i warunkw, w jakich zachodzi wydobywanie. Gdy badacze zaczli przygld a si pamici w bardziej realistycznych sytuacjach, problemy te stay si jeszcze wyra niej sze. Liczne dane badawcze, ktre doprowadziy do odrzucenia teorii Atkinsona i Shiff rina, omwiem w rozdziaach od 5. do 8. W szczeglno ci rozdzia 5. gromadzi dowody przeciw ko tej teorii. Obecnie teoria Atkinsona i Shiffrina wzbudza wycznie zainteresowanie historyczne. Chocia jedynie niewielu badaczy jest teraz jej zwolennikami, w licznych aktualnyc h teoriach nadal dostrzegalny jest jej wpyw, dotyczy to take nowej teorii rozwinite j przez Shiffrina, nazwanej SAM (Gillund i Shif frin, 1984), przedstawionej w ro zdziale 5. Odrzucenie teorii oznacza dla wspczesnej psychologii zwycistwo. Dowodzi bowiem, e ta dziedzina wiedzy, cho ma za sob dziesiciolecia niezdecydowanych, werbal nych argumentw, swoje teorie formuuje w postaci precyzyjnych stwierdze. Dziki temu m og one by weryfikowane i odrzucane. Taka precyzja teoretyczna otwiera drog postpu na ukowego. Teoria Atkinsona i Shiffrina zakladala, e informacja jest powtarzana w pamici krtko trwale] o ograniczonej pojemno ci oraz przekazywana do pamici dlugotrwalej o bardzo duej pojemno ci. Neuronalna podstawa uczenia si i pamici Skoro uczenie si zachodzi bez wtpienia w ukadzie nerwowym, czytelnik mg poczu si zasko zony tym, e prawie nie byo mowy o neuronalnej podstawie uczenia si w omawianych pow yej teoriach uczenia si i pamici. Do niedawna nasza znajomo funkcjonowania ukadu nerwo wego bya zbyt uboga, aby porusza zwizane z nim zagadnienia. Jednak dynamiczny rozwj wiedzy w tej dziedzinie i doskonalenie technik badawczych skierowa psychologw na nowe tory my lenia o uczeniu si i pamici. Nastp zblienie bada nad uczenie si zwierzt oraz nad pamici czowieka. Dla naukowcw zajmujcych si pamici czowieka s e, e mog zrozumie neuronaln podstaw pamici, ale aby tego dokona, musz w duej mierze a si na badaniach prowadzonych nie na ludziach.W dalszych partiach ksiki zamie ciem dane dotyczce wybranych bada nad neuronaln podstaw czenia si i pamici. Rozdzia kocz wic krtkim omwieniem danych na temat ukadu nerwowego, niezbdnych dla zro ienia tych bada. Ukad nerwowy Ukad nerwowy wyszych organizmw skada si z o rodkowego ukadu nerwowego, do ktrego zalic si rdze krgowy i mzg, i obwodowego ukady nerwowego, czyli z nerww sensorycznych, ktre rzenosz informacje pochodzce z receptorw, oraz nerww motorycznych, ktre wysyaj polecen a do mi ni. Wa ciwie prawie kady rodzaj uczenia si zachodzi w mzgu. Rysunek 1.13 przedst wia mzgi kilku organizmw. Ludzki mzg Rysunek 1.13. Zestawienie mzgw rnych zwierzt pokazuje, jak duy jest ludzki mzg w porw iu z mzgami innych zwierztma objto okoo 1300 cm3, czyli jest ona bardzo dua, szczeglnie w stosunku do wielko ci c aa czowieka. Poznanie budowy i funkcjonowania mzgu utrudnia to, e liczne jego wane ob szary s osonite kor mzgow. Rysunek 1.14 pokazuje mzg widziany z zewntrz, a rysunek 1. ukazuje wntrze mzgu, tak jakby my przecili go na p. W mzgu wyrnia si kor mzgow oraz obszary podkorowe. Uwaa si, e za wikszo wyszych czych odpowiedzialna jest kora mzgowa. Model drabiny filogenetycznej unaocznia, j ak wraz z rozwojem organizmu powierzchnia kory gwatownie si powiksza. Mona wyobrazi s obie ludzk kor mzgow jako kartk o powierzchni okoo 1 mz; aby zmie ci si w ludzkiej cz , musi by pofadowana. Kora otacza liczne struktury mzgowe, tak i s one niewidoczne z zewntrz. Nisze element y mzgu odnajdujemy u bardziej prymitywnych gatunkw, nie majcych wcale kory lub kor b ardzo sabo rozwinit. Liczne spo rd nich speniaj funkcje podstawowe. Na przykad rdze p y (medulla) kontroluje oddychanie, poykanie, trawienie i akcj serca. Mdek (cerebellum ) uczestniczy w ruchach motorycznych oraz koordynacji motorycznej (patrz rozdzia 9). Podwzgrze (hypothalamus) reguluje ekspresj podstawowych popdw, o czym mona przecz yta w rozdziale 4. Ukad limbiczny, a w szczeglno ci hipokamp (hipocampus), ktry jest w any dla pamici. Wspominam o nim w wielu rozdziaach. Rysunki 1.14 i 1.15 nie pokazuj hipokampa, gdy nie jest on ani struktur zewntrzn, ani wewntrzn, ale raczej znajduje si pomidzy patem skroniowym kory mzgowej oraz strukturami wewntrznymi. Sam kor gwne fady dziel na cztery obszary (rysunek 1.14). Pat potyliczny przede wszyst im odpowiada za wzrok. Pat skroniowy zawiera pierwotne pola suchowe i jest rwnie zaa ngaowany w rozpoznawanie przedmiotw. Pat ciemieniowy jest zaangaowany w liczne funkc je sensoryczne wyszego rzdu, w tym przetwarzanie przestrzenne. Pat czoowy mona podzie li na kor ruchow, ktra odpowiada za motoryk ciaa, oraz kor przedczoow. Kora przedczo st znacznie bardziej rozwinita u naczelnych ni u innych zwierzt, u map bezogonowych (takich jak szympansy) bardziej ni u innych naczelnych (takich jak inne gatunki m ap) oraz u ludzi bardziej ni u map bezogonowych. Uwaa si, e odgrywa ona wan rol w pl niu i rozwizywaniu problemw. Zdaniem badaczy wikszo obszarw kory odpowiada za rne rod e uczenia si. Mzg sklada si z kory i rnych obszarw podkorowych. Przedczoowa kora asocjacyjna Pole Broca Kora asocjacyjna ciemieniowo - skroniowo - potyliczna Pat potyliczny J Pierwotna kora wzrokowa Przedpotyliczny rowek Bruzda Sylwiusza Rysunek 1.14. Widok kory mzgowej z boku rdio: E.R. Kandel, J.H. Schwartz i T.M. Jessell Principles of neural science, wyd. 3. Przedrukowano za zezwoleniem wydawcy. Copyright (c) 1991 by Appleton and Lan ge. Przedrukowano za zezwoleniem. Kora. nowa ciao modzelowate Nerw Przysadka Podwzgrze Most Mdek Rdze przediuony Rysunek 1.15. Gwne skadowe mzgu (Keeton, 1980)rdlo: Biological science, wyd. 3, William T. Keeton, ilustracje Paula DiSanto Bens adoun, za zezwoleniem w.W. Norton & Company, Inc. Copyright (c) 1980, 1979, 1978 , 1972, 1967 by W.W. Norton & Company, Inc. Kora motoryczna Pierwotna kora _ , , somatyczno - sensoryczna~L Rozdzia 1. Podej cia do uczenia si i pamici Neuron Z punktu widzenia przetwarzania informacji najwaniejszymi komrkami ukadu nerwowego s neurony. Ocenia si, e w ludzkim mzgu jest ich okoo 100 miliardw. Neurony maj rne k i rozmiary. Rysunek 1.16 pokazuje niektre z nich. Kady neuron posiada ciao (perika rion, kadub) komrki oraz odchodzce od niego wypustki zwane dendrytami (rysunek 1.17 ). Take typowa dla neuronu jest duga, cienka wypustka zwana aksonem. Akson siga od jednej cz ci ukadu nerwowego do drugiej. Aksony rni si dugo ci, od kilku milimetrw d najdusze aksony sigaj od mzgu do rnych miejsc rdzenia krgowego). Aksony kontaktuj si z innymi neuronami - przewanie z ich dendrytami - za pomoc rozgazi e znajdujcych si na kocu. Nie stykaj si, ale pozostaje midzy nimi niewielka przerwa wi lko ci od 10 do 59 nanometrw (jeden nanometr to jedna miliardowa cz metra). Ten punkt kontaktu jest nazywany synaps. Komrki receptora Ciao komrki ~ Dendryt rki Ga~ peryferyj na Otoczka mielinowa Komrka Schwanna Wze Poaszenia isie Gaa ~~~ Ciao gwna komrki Rysunek 1.16. Niektre odmiany neuronw (Keeton, 1980) rdlo: Biological science, wyd. 3, William T. Keeton, ilustracje Paula DiSanto Bens adoun, za zezwoleniem W.W. Norton & Company, Inc. Copyright (c) 1980, 1979, 1978 , 1972, 1967 by W.W. Norton & Company, Inc. Neuronalna podstawa uczenia si i pamici Ciao komrki Wzgrek Otoczka aksonalny mielinowa Jadro Dendryty Rysunek 1.17. Schematyczna reprezentacja typowego neuronu rdlo: The nerve impulse, B. Katz. Copyright (c) 1952 by Scientific American, Inc. Wszelkie prawa zastrzeone. U dorosego osobnika jeden akson moe mie synapsy z tysicem lub wicej innych neuronw, a jeden neuron moe otrzymywa synapsy od tysica lub wicej aksonw. Tak wic ukad nerwowy ch rakteryzuje ogromna liczba powiza pomidzy neuronami. Akson jednego neuronu komunikuje si z drugim neuronem poprzez uwalnianie substanc ji chemicznych zwanych neuroprzeka nikami (neurotransmiterami). Gdy neuroprzeka niki docieraj do drugiego neuronu, zmieniaj potencja elektryczny na bonie neuronu, gdzie akson ma synaps. Wntrze neuronu jest przewanie naadowane silniej ujemnie ni zewntrze. Rnica (ok. 70 miliwoltw) wynika z tego, e koncentracja substancji chemicznych wewntr z jest odmienna od tej na zewntrz bony. Na zewntrz gromadz si dodatnie jony sodowe i ujemne chlorowe; wewntrz - jony potasowe oraz proteiny o adunku ujemnym. W zaleno ci od rodzaju neuroprzeka nika uwalnianego przez akson rnica potencjaw moe zmniejszy si l zwikszy. Neuroprzeka niki, ktre zmniejszaj rnic potencjaw, s nazywane pobudzajcymi zwikszaj rnic - hamujcymi. Jeeli wystpuje wystarczajca liczba wej na ciele komrki oraz dendrytach danego neuronu i rnica w potencjale elektrycznym ulegnie zmniejszeniu do okoo 50 miliwoltw, bona sta je si nagle przepuszczalna dla jonw sodu. Wdzieraj si one do rodka, sprawiajc, i wntr staje si naadowane silniej dodatnio ni zewntrze. Cay ten proces moe trwa okoo 1 milis ndy, zanim ulegnie odwrceniu, i powraca do normy. Ta naga zmiana jest nazywana potencjaem czynno ciowym. Rozpoczyna si on na wzgrku akso nowym i wdruje wzdu aksonu. Tempo, w jakim potencja aksonalny wdruje w d aksonu, waha i od 0,5 m/s do 130 m/s, w zaleno ci od rodzaju aksonu. Na przykad im wicej dany aksonma mielmy (mielina stanowi neutraln oson aksonu), tym szybciej poten Dendryt Dendrytcja czynno ciowy przemierza akson. Ten przemieszczajcy si potencja, zwany impulsem ner wowym, gdy dociera do koca aksonu, sprawia, e akson uwalnia neuroprzeka niki, rozpoc zynajc tym samym nowy cykl komunikacji pomidzy neuronami. Czas potrzebny informacj i na przeniesienie si od dendrytu jednego neuronu poprzez jego akson do dendrytu drugiego neuronu wynosi okoo 10 milisekund. Uwaa si, e cao przetwarzania informacji w ukadzie nerwowym wymaga takiego przechodzeni sygnaw pomidzy neuronami. Gdy czytasz t stron, neurony wysyaj sygnay od twoich oczu twojego mzgu. Gdy piszesz, sygnay s wysyane z mzgu do mi ni. Przetwarzanie poznawcze wy aga przesyania sygnaw pomidzy neuronami wewntrz mzgu. W kadej chwili czynne s miliard euronw, wysyajc sygnay jeden do drugiego. Neurony mog by mniej lub bardziej aktywne. Poziom aktywno ci odnosi si zarwno do stopn ia redukowania rnicy w potencjale bony komrkowej, jak i tempa, w jakim wysyane s do ne uronw impulsy nerwowe. Tempo w jakim impulsy nerwowe s generowane wzdu aksonu, jest nazywane tempem wyadowania; na og uwaa si, e wana jest liczba wyadowa, a nie tempora zorzec wyadowa. Neurony mog wysya wyadowania w tempie 100/s lub wicej. Oglnie, im bar ej aktywny jest neuron, tym silniejszy wysya sygna. Na przykad neuron motoryczny na kazuje mi niowi zwikszenie siy dziaania poprzez zwikszenie tempa wyadowania. Uczenie si wywouje zmian w zachowaniu, a wic musi take wywoywa jak zmian w sposobie kowania si neuronw. Powszechnie sdzi si, e zmiany w tego rodzaju komunikacji wywouj zm any w poczeniach synaptycznych pomidzy neuronami. Uczenie si zachodzi poprzez czynie nie istniejcych pocze synaptycznych bardziej efektywnymi. Akson moe wydziela wicej jak ego neuroprzeka nika lub bona komrkowa moe sta si bardziej wraliwa na neuroprzeka nik. pomnij sobie, e neuroprzeka niki maj albo wpyw pobudzajcy, redukujac rnic w potencjale y komrkowej, albo wpyw hamujcy, zwikszajc rnic; wpyw hamujcy moe by rwnie wany Liczne komrki maj spontaniczne tempo wyadowania i uczenie si moe prowadzi do zmniejsze nia tego tempa. Neurony komunikuj si ze sob w polczeniach synaptycznych, w ktrych jeden neuron moe ham owa lub pobudza aktywno neuronaln innego neuronu. Wyja nienia neuronalne i wyja nienia w kategoriach przetwarzania informacji Nie mona bezpo rednio bada tego, co dzieje si w 100 miliardach komrek stoczonych w ludz kiej czaszce i obserwowalnych tylko przez mikroskop. Niemniej naukowcy znale li rne sposoby na wyciganie wnioskw na temat tego, co zachodzi na poziomie neuronalnym. W jednej z metod dokonuje si pomiarw oglnego dziaania poszczeglnych grup komrek; inacze j mwic, sprawdza si, ktre obszary mzgu s bardziej aktywne w trakcie wykonywania okre lo ych zada. W innej metodzie naukowcy wprowadzaj elektrody do organizmw niszych zwierzt , aby zarejestrowa, co dzieje si w poszczeglnych komrkach. Nastpnie na podstawie wzor cw zarejestrowanych w stu czy wicej komrkach wnioskuj o tym, co dzieje si w pozostaych neuronach z danego obszaru. Inna metodologia stosowana na niszych organizmach po lega na selektywnym usuwaniu struktur mzgowych. Na przykad wiele dowiedziano si o r oli hipokampa w procesach pamiciowych dziki badaniu organizmw, u ktrych zosta on usun ity (szczegowo omawiam to w rozdziale 3.). Mona rwnie poddawa badaniom ludzi, ktrzy d ali urazw okre lonych obszarw mzgu. I w kocu mona bada powizania pomidzy neuronami i akcje pomidzy neuronami. Na tej podstawie przygotowuje si komputerowe modele symul acyjne prawdopodobnych wzorcw interakcji pomidzy grupami neuronw. Badania nad mzgiem stanowi jeden z najszybciej rozwijajcych si dziaw psychologii i dos tarczyy ju wielu danych na temat podstaw rnych zjawisk uczenia si. Niemniej jeste my je szcze cigle dalecy od penego zrozumienia neuronalnej podstawy uczenia si czy pamici. Zatem wikszo tej ksiki jest po wicona behawioralnym badaniom nad uczeniem si i pamic tym teoriom, ktre mona na ich podstawie sformuowa. S one czsto nazywane teoriami prze twarzania informacji, poniewa zajmuj si przetwarzaniem informacji w pewnej abstrakc ji od innych danych. Na przykad przy omawianiu tego, jak do wiadczenie wzmacnia okr e lon porcj wiedzy, tak i moe by ona przetwarzana szybciej i efektywniej, nie wspomina si o moliwej realizacji neuronalnej tej wiedzy czy jej wzmacnianiu. Teorie formuowa ne w takich terminach zawsze byy obecne w psychologii uczenia si i pamici, chocia pr zed nadej ciem nurtu poznawczego nie okre lano ich jako teorie przetwarzania informa cji. Wyja nienia neuronalne oraz w kategoriach przetwarzania informacji dostarczaj dwch rnych poziomw opisu; obydwa s niezbdne dla uzyskania zrozumienia uczenia si i pamici. Pr zedstawiciele teorii przetwarzania informacji s zainteresowani pogldami na temat n euronalnej realizacji ich teorii. Badacze koncentrujcy si na neuronalnych postawac h uczenia si i pamici zwracaj si do teorii przetwarzania informacji dla uzyskania po mocy w nadaniu sensu ich stwierdzeniom empirycznym. Wiedza o tym, codzieje si w kilku neuronach czy okre lonym obszarze mzgu, jest mao przydatna, dopki ni e ma si szerszego obrazu, na ktrym mona umie ci jej interpretacj. Zatem postp w badania h nad uczeniem si i pamici zaley od rozwoju tak teorii neuronalnych, jak i przetwarz ania informacji oraz od zrozumienia ich wzajemnych powiza. Teorie przetwarzania informacji prbuj zrozumie oglne zmiany wywolywane przez uczenie si, natomiast teorie neuronalne - ich realizacj neuronaln w mzgu. Oglny zarys ksiki Rozdzia ten dostarczy podstawowego przegldu danych niezbdnych dla zrozumienia obecny ch bada nad uczeniem si i pamici. W dalszych partiach ksiki prezentuj aktualny stan wi dzy na temat uczenia si i pamici. Trzy nastpne rozdziay s po wicone w duej mierze eksp mentom nad zwierztami, ktre maj pewn przewag nad badaniami z udziaem ludzi. Jeeli bada y organizm jest prosty, badacz moe obserwowa czystsz posta uczenia si, bez zoonych pro esw poznawczych i strategii powszechnych u ludzi. Rozdzia 2. omawia warunkowanie k lasyczne, ktre dostarcza podstawowej analizy tworzenia si asocjacji. Rozdziay 3. i 4. po wiciem warunkowaniu instrumentalnemu, ktre interesuje si tym, jak przebiega ucze nie si w osiganiu istotnych celw biologicznych. Naley pamita o czterech podstawowych pytaniach w trakcie czytania rozdziaw na temat u czenia si zwierzt. Po pierwsze, do jakiego stopnia uczenie si zwierzt jest podobne d o uczenia si ludzi? Wystpuje kilka wyra nych podobiestw behawioralnych przejaww uczeni a si. Po drugie, co dzieje si u zwierzcia w trakcie eksperymentu nad uczeniem si? Tr adycyjny pogld, e zachodz proste procesy uczenia si, zosta zastpiony przekonaniem, i z ierzta prbuj przystosowa si do swojego rodowiska. Po trzecie, co dzieje si w ukadzie wowym, aby wywoa tego rodzaju uczenie si? W tym punkcie badania nad zwierztami maj zn aczc przewag nad badaniami z udziaem ludzi, gdy tylko na niszych organizmach moliwe je t przeprowadzenie niektrych bada fizjologicznych. Po czwarte, jakie zwizki zachodz p omidzy uczeniem si i motywacj? To pytanie zajmowao w psychologii uczenia si centralne miejsce. W rozdziaach od 5. do 8, rozpatruj wspczesne rozumienie pamici, ktre w duej mierze poc odzi z danych uzyskanych w badaniach nad lud mi. Badania z udziaem ludzi maj pod dwo ma wzgldami przewag nad badaniami z udziaem zwierzt. Po pierwsze, ludzie potrafi wypen ia zoone instrukcje i tym samym dostarczy bogatszych danych na temat procesu uczenia si; po drugie, uzyskiwane wyniki s zapewne blisze temu, czym jeste my prawdop odobnie najbardziej zainteresowani, czyli uczeniu si przez ludzi poza laboratoriu m. Rozdziay od 5. do 8. prezentuj to, co wiemy o kodowaniu, zapamitywaniu, przechow ywaniu i wydobywaniu wiedzy. Rozdzia 5. omawia pami sensoryczn i operacyjn, stanowice systemy kodowania informacji bdcej przedmiotem przetwarzania. Rozdzia 6. dotyczy ko dowania informacji w pamici dugotrwaej. Rozdzia 7. rozwaa, jak informacja jest przech owywana, a rozdzia 8. - jak jest wydobywana. Chocia wikszo cytowanych danych pochodzi z bada nad lud mi, w kadym z tych rozdziaw zaznaczam, e liczne z nich mona odnie do h zwierzt. Zatem prawidowo ci pamici, cho moe atwiejsze do badania u ludzi, znajduj r astosowanie wobec wielu innych gatunkw. Trzy ostatnie rozdziay rozpatruj wane rozwinicia bada nad uczeniem si i pamici. Rozdz . omawia uczenie si umiejtno ci, takich jak posugiwanie si systemem komputerowym, i po kazuje, e w miar wiczenia zachodz gbokie zmiany w umiejtno ciach - co nie pojawia si zo ci tradycyjnych bada nad uczeniem si i pamici. Rozdzia 10. po wiciem uczeniu si in emu, ktre dotyczy wycigania przez nas wnioskw, na przykad czy co jest, czy te nie jest psem, oraz jak dzieci ucz si jzyka. Zagadnienia uczenia si indukcyjnego s wane nie ty lko dla psychologu, ale i dla filozofii, lingwistyki i sztucznej inteligencji. R ozdzia 11., ostatni, ukazuje zastosowania bada nad uczeniem si i pamici do rozwizywani a problemw edukacji. Lektury uzupeniajce Wiele ksiek omawia histori psychologii, w tym Leahey (1992) i Wertheimer (1979). Bo ring (1950) pozostaje klasycznym przegldem wczesnej historii psychologii eksperym entalnej. Bower i Hilgard (1981) s autorami doskonaej dyskusji nad gwnymi teoriami uczenia si. Kandel, Schwartz i Jessell (1991) daj gruntowne omwienie ukadu nerwowego i neuronalnej podstawy uczenia si i zachowania.ROZDZIA 8 WYDOBYWANIE Z PAMICI Oglny zarys Rozdzia ten jest po wicony problematyce wydobywania informacji z pamici, ktre, logiczn kolej rzeczy, nastpuje po procesach nabywania i przechowywania. Wydobywanie jest b y moe najbardziej krytycznym procesem, gdy czsto zdarza si, e informacja jest w pamici a jednak nie moe by wydobyta. Pod koniec rozdziau 7. zaprezentowaem badanie Nelsona , dowodzce, e wystpuje oszczdno przy ponownym uczeniu si materiau, ktry nie mo e by ny ani rozpoznany. To badanie wskazuje na fascynujc moliwo , i ludzie nigdy naprawd nie zapominaj tego, co zapamitali, ale raczej trac do tego dostp. Niestety, nie ma wa ciwie sposobu udowodnienia, e tak jest rzeczywi cie. Mona jednak doj do zrozumienia, jak to si dzieje, e jakie wspomnienia mog by niedostpne dla przypominania w okre lonej sytuac i, a jednak ujawnia swj wpyw w innej. Rozpatrz trzy gwne podej cia do tego zagadnienia: 1. Zwizki pomidzy r nymi jawnymi wska nikami odtwarzania. Kady z nas do wiadczy tego, i mg sobie czego przypomnie w jednej sytuacji, ale przypomnia to sobie w innej. Chocia p ami z samej swej natury jest zmienna, niektre sposoby jej pomiaru s bardziej czue ni i nne. Najcz ciej przywoywanym przykadem tego rodzaju sytuacji jest rnica osigni przy o zaniu i rozpoznawaniu. Na przykad studenci prawie zawsze twierdz, e testy wielokrot nego wyboru s atwiejsze ni testy typu zdania z luk. 2. Interakcje pomidzy uczeniem si i pomiarem efektw. O osigniciu w pomiarze pamiciowym decyduj nie tylko same warunki tego pomiaru, ale ich zwizki z warunkami uczenia s i. Liczne osoby do wiadczyy tego, e powrt w dawno nie odwiedzane miejsce moe wywoa prz mnienie faktw, o ktrych sdzio si, e zostay "zapomniane". Czy te moe zdarzy si, i gldania filmu, ktry zdawa si zapomniany, powoduje przypomnienie sobie caej akcji. Wyd aje si wic, e powrt do kontekstu, w ktrym dane wspomnienia zostay zapamitane, czyni je ponownie dostpnymi. Przeprowadzono liczne badania na ten temat. Tego rodzaju interakc je mog by u podstaw cz ci zapominania, gdy wraz z upywem czasu ludzie mog traci dostp skazwek, ktre pozwoliyby im przypomnie sobie okre lone wspomnienia. 3. Ukryte wska niki pamici. Ludzie wiedz bardzo wiele rzeczy, ale nie s wiadomi tej wi edzy. Gdy zapyta si ich wprost o co , nie potrafi odpowiedzie, ale w odpowiednich oko liczno ciach ujawniaj to, co wiedz. Na przykad studenci czsto twierdz, e zupelnie zapomnieli, czego nauczyli si podczas z aj z matematyki, ale s w stanie szybciej ponownie nauczy si tego materialu (jak w bad aniu Nelsona szybciej uczyli si par skojarze). W rozdziale tym omwi niektre ze sposobw , za pomoc ktrych ludzie ujawniaj to, czego nie s w stanie wiadomie sobie przypomnie. Powysze trzy zagadnienia odzwierciedlaj zmian w zainteresowaniach psychologii pamici . Badania nad zwizkami pomidzy rnymi jawnymi wska nikami pamici cieszyy si szczegln no ci w latach sze dziesitych i siedemdziesitych biecego stulecia. Badania nad interakc midzy uczeniem si i pomiarem efektw zajmoway psychologw w latach siedemdziesitych i os iemdziesitych. Badania nad pamici implicite stanowily przedmiot zainteresowania w l atach osiemdziesitych i dziewidziesitych. Gdy osigano pewien poziom zrozumienia daneg o problemu, uwaga badaczy kierowaa si na nastpne zagadnienia. Osignicia pamiciowe zale od rodzaju stosowanego pomiaru oraz zwizku pomidzy nim i waru kami uczenia si. Zwizki pomidzy rnymi jawnymi wska nikami pamici Istnieje wiele dowodw na to, e informacja moe by przechowywana w pamici dugotrwaej i o azywa si niedostpna w okre lonych okoliczno ciach. Jak ju wskazaem, najbardziej typow d nstracj tego zjawiska stanowi porwnanie efektw odtwarzania i rozpoznawania. Na og lud zie uzyskuj lepsze efekty przy rozpoznawaniu (omwimy