John Robert Anderson

Uczenie si i pami integracja zagadnieROZDZIA 1 PODEJCIA DO UCZENIA SIC I PAMICI Uczenie si i adaptacja Uczenie si jest podstawow form dziaalnoci czowieka w kadych warunkach. Istnienie jakiejkolwiek kultury zaley od zdolnoci nowych jej czonkw do uczenia si licznych umiejtnoci, norm zachowania, faktw, przekona itd. Ludzie tworz instytucje edukacyjne i przeznaczaj na nie znaczc cz swoich zasobw. Czowiek wykazuje absolutnie wyjtkow plastyczno w zachowaniu - moe nauczy si y w wiecie epoki kamienia upanego plemion Nowej Gwinei oraz w wiecie niewakoci kosmonauty bdcego na orbicie okooziemskiej. Oczywicie 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 umiejtnoci uczenia si nie moe dorwna adna inna istota yjca czy te urzdzenie wyposaone w sztuczn inteligencj. Przeycie gatunku wymaga tego, aby jego przedstawiciele zachowywali si w sposb dobrze przystosowany do otaczajcego ich rodowiska, co jest moliwe do osignicia drog ewolucji i poprzez uczenie si. Przystosowanie ewolucyjne to wynik selekcji w danym rodowisku tych cech behawioralnych, ktre s w nim optymalne i mog by przekazywane z pokolenia 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 wrodzone zachowania pozwala organizmowi na wejcie do rodowiska z natychmiastow gotowoci do dziaania, jest ona korzystniejsza od adaptacji poprzez uczenie si, zapocztkowanej niebezpiecznym okresem, w ktrym to organizm nie wie, jak funkcjonowa. Dlaczego wic jakie zachowanie miaoby nabyte poprzez uczenie si, a nie okrelone w sposb wrodzony? Niektre rodowiska nie s stabilne czy te na tyle przewidywalne, aby zachowania mogy by uksztatowane przez proces ewolucyjny. Gdy rodowisko zmienia si, zachowania, ktre suyy jednemu pokoleniu, nie bd przydatne nastpnemu. Na przykad pszczoy musz uczy si co roku nowych drg do pokarmu, a czowiek musi co pokolenie przystosowywa si do rewolucji1

technologicznych. Pojawienie si samochodu wymagao od ludzi nauczenia si wielu zachowa nie przewidywanych w ich historii ewolucji. Zachowania gatunkowe s ksztatowane przez uczenie si na tyle, na ile rodowisko jest zoone i zmienne. Im bardziej zmienne rodowisko, tym bardziej plastyczne musi by zachowanie. Mona uszeregowa poszczeglne gatunki na kontinuum plastycznoci behawioralnej. U niektrych wikszo zachowa jest okrelona w sposb wrodzony; inne s zdolne do uczenia si bardzo wielu nowych zachowa. Stworzenie o najwikszej zdolnoci uczenia si niekoniecznie musi mie przewag w zakresie moliwoci przeycia. Wemy jako przykad kontinuum plastycznoci zachowania trzech stworze: karalucha, szczura i czowieka. Karaluch jest zdolny do nauczenia si tylko najprostszych rzeczy, takich jak unikanie niebezpiecznego miejsca; szczur moe nauczy si bardzo wielu rzeczy na temat swojego rodowiska i z tego powodu jest jednym z ulubionych zwierzt laboratoryjnych w badaniach nad uczeniem si; czowiek jest w porwnaniu z nim jeszcze bardziej plastyczny. Pomimo swoich bardzo odmiennych umiejtnoci uczenia si wszystkie trzy wymienione stworzenia zamieszkuj wspczesne miasta i adne z nich nie okazao si zdecydowanie bardziej skuteczne w przeyciu gatunku. W miecie zajmuj one rne nisze; ktre umoliwiaj du zmienno rodzaju zachowa. Karaluchy yj gwnie w zamknitych pomieszczeniach i przeywaj dziki wykorzystywania' podstawowych odruchw, takich jak unikanie wiata i poszukiwanie ciasnych, dobrze osonitych miejsc, ktre dobrze suyy im przez 320 milionw; lat (i ktre nadal dobrze im su we wspczesnych mieszkaniach). Za-'' chowanie szczurw jest bardziej zrnicowane. Potrafi one wykorzysta zdobyt wiedz o swoim rodowisku, m.in. o rnych drogach pomidzy; poszczeglnymi lokalizacjami oraz o tym, gdzie mona zdoby pokarm.; Zachowanie czowieka mona oceni jako jeszcze bardziej zoone, szczego nie jeli uwzgldni si ludzk zdolno do wykorzystywania rnych wyda tworw, poczwszy od wiata, a na rodkach owadobjczych koczc. Waz;: nie potencjalna zoono zachowania stwarza potrzeb uczenia si. Szczeglnie wany wymiar zoonoci ludzkiego rodowiska wyznaczaj; wytwory samego czowieka. Mieszkacy miast (i w duej mierze mieszkacy wsi) yj w rodowisku, ktre prawie cakowicie jest ich dzieem i ktry` zdecydowanie rni si od rodowiska sprzed stu lat. Powszechnie uwaa si, e wanie ludzka zdolno do zoonego uczenia si jest odpowiedzialni;, za stosowanie nara~'i4 ile badania archeologiczne sugeruj co wrcz przeciwnego. To nasi przodkowie, istoty o niewielkim mzgu, zaczli uywa`c narzdzi. Nastpstwem tego ~ ~ byo powikszenie si z czasem powierzchni mzgu czowieka. Stosowanie narzdzi stworzyo bardziej zoone rodowisko, ktre wymagao wikszej zdolnoci do uczenia si. Gdy wzrosa zdolno uczenia si, narzdzia stay si jeszcze bardziej zoone, wywoujc efekt kuli nienej: bardziej zoone rodowisko wymagao bardziej zoonego uczenia si, ktre tworzyo coraz bardziej zoone rodowisko i tak dalej. W pewnym sensie w efekt kuli nienej wymkn si spod kontroli we wspczesnym spoeczestwie - technologia stworzya rodowisko z licznymi zagroeniami (m.in. trudne do przewidzenia skutki zachwiania rwnowagi ekologicznej, niebezpieczestwo zastosowania broni nuklearnej), z ktrymi2

nie nauczylimy si radzi sobie i do ktrych nie mielimy czasu przystosowa si poprzez ewolucj. Uczenie si jest mechanizmem, dziki ktremu organizmy mog przystosowa si do zmieniajcego si i nieprzewidywalnego rodowiska. Podejcie behawiorystyczne i poznawcze Tytu ksiki brzmi: Uczenie si i pami. Poniszy paragraf zawiera definicje tych dwch poj. Chocia ich znaczenie jest powizane, obydwa odnosz si do odrbnych kierunkw bada w psychologii. Uczenie si jest zwizane z behawiorystycznym nurtem bada psychologicznych, a pami z nurtem poznawczym - kognitywizmem. Behawioryzm jako podejcie w psychologii pojawi si w Stanach Zjednoczonych na pocztku dwudziestego wieku. Behawioryci dyli do rozwinicia teorii na temat zachowania organizmu bez odwoywania si do tego, co moe zachodzi w umyle tego organizmu. Utrzymywali, e mwienie o tym, co dzieje si w umyle niszych organizmw, takich jak szczury, jest nienaukowe i mieli niewiele lepsze mniemanie o badaniu procesw umysowych u czowieka. Behawioryzm dominowa w amerykaskiej psychologii przez pierwsz poow naszego stulecia. Niektre podstawowe dla tego nurtu idee bd omwione w dalszych czciach niniejszego rozdziau, prezentujcych najwaniejszych przedstawicieli behawioryzmu. Pojcie uczenia si byo centralne dla koncepcji behawiorystycznej. Behawioryci sdzili, e wikszo zachowania ludzi i zwierzt moe by rozumiana jako rezultat podstawowych mechanizmw uczenia si operujcych na dowiadczeniach dostarczanych przez rodowisko. Wiele bada nad uczeniem si prowadzonych przez behawiorystw byo wykonywanych ze zwierztami z nastpujcych powodw: ~ Behawioryzm pojawi si na przeomie dziewitnastego i dwudziestego wieku, gdy silne zainteresowanie wywoyway nadal nowe pogldy na ewolu cj. Darwin gosi, e czowiek stanowi kontynuacj wiata zwierzt; e prawa uczenia si adekwatne dla zwierzt oka si rwnie odl dla ludzi. Zwierzta mogy da badaczom moliwo badania uczenia si w tej postaci, nie skaonej kultur i jzykiem. ~ Eksperymenty prowadzone na zwierztach byy mniej ograniczone wzgldw etycznych ni badania na ludziach. Podstawowa zmiana w psychologii rozpocza si w latach pidziesitych, a jedn z jej przyczyn byo przekonanie, e behawioryci stworzyli z prosty obraz ludzkiego poznania. Kognitywizm wyraa przekonanie, wan rol w ksztatowaniu ludzkiego zachowania odgrywaj zoone procesy umysowe, i liczni badacze skierowali na nie swoje zainteresowania. Badania o orientacji poznawczej zaczy zajmowa w psychologii coraz wid miejsca, a badania czysto behawiorystyczne proporcjonalnie coraz mniej. Psychologowie poznawczy badali uczenie si, ale pod przykrywk eksperymentw nad pamici prowadzonych wrd ludzi. Typowy eksperym polega na przykad na tym, e proszono badanych o uczenie si tek podrcznikowego, a nastpnie sprawdzano, co s w stanie sobie przypomnie.

3

Uksztatoway si zatem dwie tradycje bada nad uczeniem si. Trad3 o nastawieniu behawiorystycznym koncentruje si na uczeniu si zwier; tradycja nastawiona poznawczo - na uczeniu si ludzi. Wiele bada ~ uczeniem si czowieka byo prowadzonych pod hasem ludzkiej parni std poczenie w tytule mojej ksiki uczenia si i pamici. Podzia t; dwch tradycji jest zasadniczo sztuczny i stopniowo zaczyna zanika. Lic wspczesne badania nad uczeniem 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 podkrela znaczenie wynikw bada dla zrozumienia ludzkiego uczenia si i parni Gwnym celem tego rozdziau jest opisanie tradycyjnych podej do ba nia uczenia si i pamici, co stanowi podstaw dla pozostaych partii ksi; w ktrych omawiam, co z tych podej wyniko. Zanim jednak dojdziemy tego, musimy powici troch uwagi trudnemu zagadnieniu zdefiniowa poj uczenie si i pami. Z powodw historycznych badania nad uczeniem sil ulegly podzialowi na ukierunkowane behawiorystycznie poszukiwania nad uczeniem si zwierzt oraz poznawczo zorientowane poszukiwania nad pamici cztowieka. Definicje uczenia si i pamici Wikszo ludzi uwaa, e dobrze rozumie, co oznaczaj pojcia uczenie si i pami. Jednak prba dokadnego sformuowania ich znaczenia moe okaza si frustrujca. Poniej zamieszczam najpowszechniej przyjmowan definicj uczenia si: Uczenie si jest procesem, poprzez ktry, na skutek dowiadczenia, 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. Okrelenie, e zmiana jest wzgldnie trwaa, ma na celu wykluczenie niektrych przemijajcych zmian, ktre uczeniem si nie s. Prosty przykad tego, co teoretycy uczenia 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 nastawieni behawiorystycznie, czy te nie, musz pojawi si w zachowaniu jednostki jakie zewntrzne wskaniki uczenia si. Jeeli kto nauczy si czego, ale nie wpynie to na jego zachowanie, gdy pozostanie ukryte, jak psycholog moe przekona si, e zostao to nauczone? Psychologowie 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 nigdy nie mie okazji, by to ujawni. Tak wic psychologowie nie domagaj si spontanicznej zmiany w zachowaniu, ale zmiany potencjalnego zachowania. Psycholog musi opracowa test behawioralny, ktry ujawniaby to potencjalne zachowanie i dowodzi, e uczenie si4

miao miejsce. Na przykad aby stwierdzi, czy zwierz nauczyo si jakiej sztuczki, czsto niezbdne okazuje si danie mu nagrody. Psychologowie rozrniaj uczenie si i wykonanie, przy czym pierwsze pojcie odnosi si do jakiej zmiany, a drugie do behawioralnego przejawu tej zmiany. Dowiadczenie. Potencja zachowaniowy zmienia si z rnych powodw, nie tylko na skutek uczenia si. W miar jak roniemy, nasze ciao rozwija si i zmienia si nasz potencja zachowaniowy, ale nie uznalibymy rozwoju f Zycznego za uczenie si. Analogicznie cikie uszkodzenie ciaa moe zasadniczo zmieni moliwoci zachowania si danej osoby, ale nie uznalibymy Zamania rki za uczenie si. Pojcie dowiadczenie ma na celu oddzielenie 22 Rozdzia 1. Podejcia do uczenia si i pamici zmian w zachowaniu bdcych przedmiotem zainteresowania teoretykw uczenia si od tych zmian, ktre go nie stanowi. Przyjrzyjmy si teraz definicji terminu pami. Pami jest wzgldnie trwaym zapisem dowiadczenia, ktre znajduje si u podoa uczenia si. Jak wida definicja ta zaley od definicji uczenia si. Zawiera jednak element nie wchodzcy w jej skad - zapis. Zastosowanie tego terminu oznacza przyjcie teoretycznej propozycji, i istnieje jaka zmiana umysowa, ktra stanowi ucielenienie dowiadczenia uczenia si. T umysow zmian jest stworzenie zapisu pamiciowego. Teoretycy uczenia si nie zawsze zgadzali si z tym, e uczenie si wymaga stworzenia zapisu pamiciowego. John Watson, zaoyciel szkoy behawiorystycznej, uwaa, e nie istnieje co takiego, jak pami, a ludzie po prostu ucz si sposobw zachowania. Behawioryci 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 badacze zaczynaj rozumie zmiany neuronalne, ktre s fizycznym dowodem zapisw pamiciowych. Gdy staje si moliwe mwienie o jakich konkretnych zmianach neuronalnych, a nie o nieokrelonej zmianie umysowej, brak zaufania do konstruktw pamiciowych przejawiany przez behawiorystw zaczyna znika. Znaczna cz mojej ksiki dotyczy neuronalnych podstaw pamici. Uczenie si odnosi si do procesu adaptacji zachowania do dowiadczenia, 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 stanowio wane pole bada. Jednym z powodw tego wczesnego zainteresowania bya teoria ewolucji Karola Darwina. Opublikowanie jego dziea O pochodzeniu gatunkw w 1859 roku okazao si przeomowe dla wiata intelektualnego, dowodzio bowiem, jak selekcja naturalna zmienia gatunki, aby byy lepiej przystosowane do rodowiska, w ktrym yj. Teoretycy uczenia si spostrzegali swoje poszukiwania jako naturalne rozwinicie koncepcji Darwina, ktry by zainteresowany adaptacj zachodzc u5

poszczeglnych gatunkw z pokolenia na pokolenie, oni za zajmowali si adaptacj zachodzc u poszczeglnych przedstawicieli danego gatunku 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 wspczenie. Trzy przedsiwzicia badawcze rozpoczte na pocztku dwudziestego wieku miay silny wpyw na wikszo pniejszej historii bada nad uczeniem si i pamici. Jednym z nich bya seria bada podjtych przez niemieckiego psychologa Hermanna Ebbinghausa, ktry wykorzysta siebie samego jako jedynego badanego. Drugie to seria bada prowadzonych przez rosyjskiego fizjologa Iwana Pawowa nad warunkowaniem u psw. Trzecie za to badania kierowane przez 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 zapocztkowa tradycj badawcz, ktra, po rewolucji poznawczej w latach pidziesitych i szedziesitych naszego wieku, staa si dominujcym paradygmatem w badaniach nad pamici czowieka. Historia bada nad uczeniem si w Stanach Zjednoczonych jest w gruncie rzeczy histori tradycji badawczych zapocztkowanych przez trzech wymienionych badaczy oraz tego, jakie byy wzajemne oddziaywania tych tradycji i intelektualnego nastroju psychologii amerykaskiej. Poniej przedstawiam poszukiwania prowadzone przez tych pionierw oraz innych znaczcych psychologw. Cele tego przegldu historycznego s dwojakie: wprowadza on metodologie, ktre s elementem obecnie prowadzonych bada, oraz ustanawia podstaw dla oceniania aktualnych bada i teorii, w szczeglnoci pokazujc, e zanim nauka przyja aktualne pogldy, 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 cile naukowe badania nad ludzk pamici i opublikowa swoj rozpraw Uber das Gedachtnis (O pamici) w 1885 roku. Ebbinghaus sam by obiektem swoich bada. Uczy si serii bezsensownych sylab, ktrymi byy trigramy spgoska-samogoska-spgoska, na przykad dax, bup, loc. Sdzi, e takie sylaby bd lepszym materiaem eksperymentalnym, gdy nie s z nimi powizane adne wczeniejsze asocjacje. W jednym z eksperymentw Ebbinghaus uczy si list 13 sylab tak dugo, a by w stanie powtrzy je dwukrotnie bezbdnie i w kolejnoci. Nastpnie sprawdza swoje moliwoci przypominania sobie tych list po upywie rnych odcinkw czasu. Mierzy czas potrzebny na ponowne nauczenie si list do tego samego kryterium dwukrotnego bezbdnego odtworzenia. W jednym z przypadkw potrzebowa 1156 sekund, aby po raz pierwszy

6

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 prb potrzebnych do opanowania zestawu list jako funkcj liczby dni wiczenia juczy si listy, i tylko 467 sekund na ponowne nauczenie si. Zainteresowao go, jak dalece 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 funkcj odroczenia uczenia si w postaci krzywej przechowywania*. Pocztkowo zapominanie ustpuje 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 szybkiego 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. Jak wida, liczba prb zmniejszaa si wraz upywem czasu, odzwierciedlajc coraz lepsze uczenie si list'. Wykres na rysunku 1.2 jest nazywany krzyw uczenia si. Tak jak krzywa przechowywania, ma ona przyspieszenie negatywne, z coraz mniejszymi przyrostami kadego dnia. Krzywe uczenia si omawiam dokadniej w rozdziale 6. ` W polskiej literaturze przedmiotu ta krzywa jest czsto okrelana jako krzywa zapominania (przyp. tum.). Na rysunku 1.2 mniejsze liczby oznaczaj lepsze osignicia, gdy zastosowano zalen ~ liczby prb potrzebnych do ponownego nauczenia si; na rysunku 1.1 wiksze liczby oznaczaj lepsze osignicia, gdy zastosowano zalen miar procentu oszczdnoci czasu. Podstawowy wkad Ebbinghausa ma charakter metodologiczny i empiryczny. Pokaza on, jak mona cile naukowo bada ludzk pami, i zidentyfikowa niektre wane zalenoci empiryczne, takie jak krzywe przechowywanie i uczenia si, ktre przetrway prb czasu. Wyjanienia teoretyczne podane przez Ebbinghausa nie miay duego wpywu na pniejsze badania2. Niemniej zasia on ziarna tradycji bada nad pamici, ktra w kocu staa si bardziej znaczca ni badania nad 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 uczeniem si, byo przypadkowym produktem ubocznym jego bada nad fizjologi trawienia, uhonorowanych 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 niemoliwy, poniewa pies zaczyna lini si, gdy tylko eksperymentator wchodzi do pomieszczenia. Pawow rozpocz badania nad tym zjawiskiem, ktre jest znane jako warunkowanie klasyczne.

7

Rysunek 1.3 pokazuje warunkowanie klasyczne w pawowowskich sytuacjach eksperymentalnych. Podstawowa metodologia rozpoczyna si od biologicznie znaczcego bodca bezwarunkowego, ktry odruchowo wywouje jak reakcj bezwarunkow. Na przykad pokarm jest bodcem bezwarunkowym, a linienie si reakcj bezwarunkow. Bodziec bezwarunkowy jest czony z neutralnym bodcem warunkowym, takim jak dwik dzwonka. Po kilku takich poczeniach bodziec warunkowy nabiera zdolnoci do samodzielnego wywoywania reakcji. Gdy pojawia si reakcja na bodziec warunkowy, nazywa si j reakcj warunkow. Chocia w oryginalnych badaniach Pawowa stosowano pokarm i obserwowano linienie si, w pniejszym okresie wprowadzono bardzo rnorodne bodce bezwarunkowe i reakcje bezwarunkowe dla wytworzenia reakcji warunkowych. Czsto stosowany w badaniach nad ludmi paradygmat polega na warunkowaniu odruchu mrugania (reakcja bezwarunkowa), ktry pojawia si w reakcji na podmuch powietrza skierowany na oko (bodziec z Teoria odlegych skojarze Ebbinghausa bya wyjtkiem. Stanowia ona dominujc teori uczenia si materiau seryjnego a do czasw najnowszych, gdy zostaa zastpiona hipotez porcjowania (patrz rozdzia 6.). W roku 1985 opublikowano w "Journal of Experimental Psychology" seri artykuw powiconych znaczeniu dorobku Ebbinghausa w setn rocznic ukazania si jego rozprawy. 1 2 3 4 5 6 Cwiczenie w dniach 200 400 s00 800 Odroczenie w godzinach Czas (a) Poczatkowe aczenie Sekwencja prezentacji bodziec bezwarunkowy przez eksperymentatora (dzwonek) Reakcje organizmu (b) Reakcja warunkowa Sekwencja prezentacji przez eksperymentatora Reakcja organizmu (c) Wygasanie Sekwencja prezentacji przez eksperymentatora Reakcja organizmu bodziec warunkowy (dzwonek) reakcja warunkowa (linienie si) bodziec warunkowy (dzwonek) reakcja warunkowa (linienie si) bodziec warunkowy (pokarm) reakcja bezwarunkowa (linienie si) bodziec bezwarunkowy (pokarm) reakcja bezwarunkowa (linienie si) Rysunek 1.3. Procedura eksperymentalna w warunkowaniu klasycznym. (a) Bodziec warunkowy jest czony z bodcem bezwarunkowym, ktry wywouje reakcj bezwarunkow; (b) na skutek tego bodziec warunkowy nabywa zdolnoci wywoywania reakcji warunkowej; (c) bodziec warunkowy moe nadal wywoywa reakcj warunkow

8

przez jaki czas po tym, jak bodziec bezwarunkowy zostanie usunity, ale w kocu dojdzie do wyganicia reakcji bezwarunkowy). Bysk wiata lub dwik wielokrotnie czony z podmuchem nabiera zdolnoci do wywoywania mrugania przy braku pierwotnego bodca bezwarunkowego. Warunkowanie ruchw powiek jest rwnie czsto stosowanym paradygmatem w badaniach z udziaem zwierzt. Paradygmat warunkowania klasycznego, ktry wywoa silne zainteresowanie badaczy w ostatnich latach, zawiera warunkow reakcj emocjonaln (CER - conditioned emotional response). Gdy jakiemu zwierzciu, takiemu jak szczur, podaje si bodziec awersyjny, na przykad wstrzs o rednim nateniu, reaguje on w charakterystyczny sposb. Wzrasta tempo uderze serca, podnosi si cinienie krwi i dochodzi do wydzielenia pewnych hormonw. Zwierz ma take tendencj do zastygania i zatrzymywania si niezalenie od tego, jak reakcj aktualnie wykonywao. Elementy tego wzorca reagowania mog zosta uwarunkowane na bodziec warunkowy, taki jak dwik. Aby dokona pomiaru warunkowej reakcji emocjonalnej, badacze trenuj zwierz w wykonywaniu jakiego zadania, na przykad naciskania dwigni w celu uzyskania pokarmu; stopie, w jakim zwierz obnia swoj aktywno (zastyga) i tym samym zmniejsza tempo naciskania dwigni, gdy pojawia si bodziec warunkowy, jest traktowany jako wskanik 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 przez Pawowa (1927). 1. Nabywanie. Wielko reakcji warunkowej moe by okrelona jako funkcja liczby pocze pomidzy bodcem bezwarunkowym i bodcem 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 niewielki wzrost, a do chwili gdy zostaje osignity pewien poziom asymptotyczny, przy ktrym tempo wzrostu szybko ronie. Wzorzec pocztkowego wolnego, nastpnie szybkiego warunkowania i w kocu ponownego wolnego wzrostu jest czsto opisywany zwile jako krzywa esowata. Pawow obserwujcy warunkowanie psa W rozdziale 6. porwnuj funkcje warunkowania (czy te krzywe) uzyskiwane w warunkowaniu klasycznym z krzywymi uczenia si, takimi jak te otrzymane przez Ebbinghausa (rysunek 1.2). S one podobne, ale nie tosame - funkcja warunkowania czsto rozpoczyna si od raczej powolnej zmiany, a krzywa uczenia si prawie zawsze wykazuje najwiksz zmian na pocztku. 2. Wygasanie**. Co dzieje si, gdy bodziec bezwarunkowy przestaje by czony z bodcem warunkowym? Rysunek 1.4 pokazuje, e wielko reakcji warunkowej stopniowo maleje wraz z liczb prb, w ktrych nie pojawia si bodziec bezwarunkowy. Nazywamy to procesem wygasania. Przebieg wygasania dla warunkowania jest podobny9

do przebiegu przechowywania czy zapominania (np. rysunek 1.1), wystepuj jednak te rnice. Najwaniejsza to rnica metodologiczna pomidzy eksperymentami dajcymi obie funkcje. Funkcja zapominania jest uzyskiwana poprzez czekanie bez prezentowania bodca, a wygasanie wymaga prezentacji bodca warunkowego bez bodca bezwarunkowego. 3. Spontaniczne odnowienie si. Po upywie jakiego czasu (np. dnia) po serii prb wygasania 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. Przedrukowano za zezwoleniem wydawcy. ** W polskiej literaturze psychologicznej stosowane s dwa terminy: wygaszanie i wygasanie. Ze wzgldu na to, extinction dotyczy procesu wywoanego przez zaprzestanie czenia bodca bezwarunkowego z bodcem warunkowym, bardziej adekwatny wydaje si termin: wygasanie (przyp. tum.). mniem i wygasaniem, gdy bardzo rzadko, o ile w ogle, wystpuje samoistne wyjcie z zapominania. 4. Nastpstwo czasowe. Warunkowanie jest silniejsze, gdy bodziec warunkowy poprzedza bodziec bezwarunkowy, i czsto nie dochodzi do warunkowania, jeeli bodziec bezwarunkowy poprzedza warunkowy. Na przykad warunkowanie mrugania jest nieskuteczne, jeeli bodziec warunkowy (dwik) nastpuje po bodcu bezwarunkowym (podmuchu). W zalenoci od rodzaju reakcji optymalny odstp czasowy pomidzy bodcem warunkowym i bodcem bezwarunkowym waha si od 0,5 do 30 sekund i duej. Zaleno nastpstwa w warunkowaniu nie znajduje odzwierciedlenia w wynikach typowych eksperymentw nad pamici. W eksperymencie nad pamici badany moe mie za zadanie nauczenie si mwienia jednego sowa, na przykad pies, w reakcji na inne sowo, na przykad mietana. Uczenie si przez badanego danego zestawu nie zaley od kolejnoci, w jakiej prezentowane s sowa. Pawow snu przypuszczenia na temat neuronalnych podstaw warunkowania klasycznego. Zaproponowa nastpujce wyjanienie: pobudzenie neuronalne przepywa od wczeniejszego i sabszego orodka w mzgu do orodka pniejszego i silniejszego; pobudzenie neuronalne w orodku mzgowym wzbudzonym przez bodziec warunkowy przepywa do orodka pobudzonego przez bodziec warunkowy. Pobudzenie przez bodziec warunkowy wywouje reakcj w chwili, gdy dochodzi do orodka bodca bezwarunkowego. Pawow upikszy t propozycj fizjologiczn wieloma spekulatywnymi pomysami, ktre nie uzyskay pniej znaczcego potwierdzenia. W miar upywu lat zaproponowano kilka alternatywnych wyjanie teoretycznych. Chocia badacze nie zgadzaj si z Pawowem co do wielu szczegw, skaniaj si oni do spostrzegania warunkowania klasycznego jako bezporedniego odzwierciedlenia automatycznych10

neuronalnych procesw asocjacji. Poniewa sdzono, e warunkowanie klasyczne odzwierciedla automatyczne uczenie si, stanowio ono preferowany paradygmat przy prbach zrozumienia neuronalnych podstaw uczenia si (dokadne omwienie w rozdziale 2.). Warunkowanie klasyczne uzyskao popularno w tego rodzaju eksperymentach neurofizjologicznych, gdy moe by zademonstrowane u pierwotnych organizmw, ktre czsto stanowi lepsze obiekty bada w poszukiwaniach fizjologicznych. Na przykad w rozdziale 2. przedstawiam warunkowanie Aplysia Californica, ktrego ukad nerwowy jest o wiele atwiejszy do badania ni ukad nerwowy ssakw. Pomimo tendencji do oceniania warunkowania klasycznego jako odruchowego i automatycznego wspczenie zjawisko to czsto traktuje si jako bardziej poznawcze i mniej odruchowe. Jednak nawet obecnie warunkowanie klasyczne jest czsto spostrzegane jako paradygmat waciwy do badania prostych i podstawowych procesw uczenia si. Pawlow odkryl, e gdy bodziec obojtny (bodziec warunkowy) jest sczony z bodcem biologicznie znaczcym (bo Prby wygaszajce dziec bezwarunkowy), bodziec warunkowy nabywa zdolnoci wywolywania reakcji zwizanej z bodcem bezwarunkowym. Edward L. Thorndike (1874-1949) Thorndike bada odmienne sytuacje uczenia si, ni czyni to Pawow. W 1898 roku ukazao si sprawozdanie z jego pionierskiego badania. Rysunek 1.5 pokazuje stosowane przez Thorndike'a urzdzenie eksperymentalne: skrzynk problemow. Umieszcza on w niej godnego kota. Pokarm znajdowa si na zewntrz. Gdy kot trafia na mechanizm otwierajcy (np. ptl drutu), drzwiczki otwieray si, kot mg wyj i zje pokarm. Badacz wielokrotnie powtarza to dowiadczenie, by stwierdzi, jak szybko koty naucz si wychodzi ze skrzynki. Thorndike zaobserwowa, 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 im 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 wczeniej opuci skrzynk. Rysunek 1.6 pokazuje typowe krzywe uczenia si czce liczb prb z czasem potrzebnym na wyjcie 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 stopniowo (w cigu serii prb), czy te dziao si to nagle w trakcie jednej prby. Thorndike sdzi, e pokazane krzywe uczenia si obrazuj stopniowe uczenie si, i11

twierdzi, e prawidowa reakcja uderzania mechanizmu otwierajcego zostaje stopniowo wizana z sytuacj bodcow - bycia w skrzynce problemowej, tak i zaczyna dominowa nad innymi przypadkowymi reakcjami. Uwaa, e ten proces przebiega automatycznie i nie wymaga ze strony kotw adnej aktywnoci poznawczej. Rodzaj procesw uczenia si badany przez Thorndike'a jest nazwany warunkowaniem instrumentalnym, w przeciwiestwie do warunkowania klasycznego Pawowa. W obydwu sytuacjach osobnik uczy si reakcji na sytuacj bodcow. W warunkowaniu klasycznym bodcem jest bodziec warunkowy, a reakcj - reakcja warunkowa. W skrzynkach problemowych Thorndike'a bodcem jest skrzynka problemowa, a reakcj waciwe dziaanie otwierajce. W obydwu rodzajach uczenia si wystpuje zjawisko nabywania wprawy, wygasania i spontanicznego odnawiania si. W warunkowaniu instrumentalnym reakcja jest wykonywana w celu uzyskania wzmocnienia, jakim jest ucieczka i pokarm. Wzmocnienie (pokarm, ucieczka) moe by postrzegane jako analogiczne do bodca bezwarunkowego w warun Rysunek 1.5. Jedna z czterech skrzynek problemowych uywanych przez Thorndike'a w je8o pracy doktorskiej kowaniu klasycznym, pod tym wzgldem, e jest ono bodcem biologicznie znaczcym. Jednak w warunkowaniu klasycznym bodziec bezwarunkowy wyprzedza reakcj, a w warunkowaniu instrumentalnym uzyskanie wzmocnienia jest uwarunkowane wykonaniem reakcji. Niektrzy uwaaj warunkowanie instrumentalne za bardziej wolicjonalny rodzaj uczenia si, ale wikszo sdzi, tak jak Thorndike, e jest ono rwnie automatyczne jak warunkowanie klasyczne. Thorndike pozosta przez cae ycie aktywnym badaczem i teoretykiem. Zainteresowanie uczonego wzbudzay zwaszcza zastosowania teorii uczenia si w edukacji, jego nazwisko jest zwizane z pewn liczb praw uczenia si. Wskazane poniej trzy spord nich s szczeglnie wane 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 pniejszym okresie dane empiryczne przekonay go, e kara jest stosunkowo nieskuteczna w osabianiu reakcji, ale nadal pozosta przy przekonaniu, e wzmocnienie jest dla uczenia si krytycznym elementem3. Pogld, e wzmocnienie jest niezbdne dla uczenia si, wyznawany przez liczne wczesne teorie uczenia si, sprowokowa wiele prb eksperymentalnego podwaenia go. Najbardziej warte odnotowania s eksperymenty nad uczeniem si utajonym, omwione w dalszej czci tego rozdziau powiconej Edwardowi Tolmanowi. 2. Prawo wiczenia. Pocztkowo Thorndike sdzi, e wiczenie zwizkw bodziec reakcja wzmacnia je. W pniejszym okresie zmieni nieco swoje stanowisko twierdzc, e samo wiczenie nie ma korzystnego wpywu i e jedynie nagradzane wiczenie wywouje uczenie si. Wskazywa na takie badania, jak eksperymenty Trowbridge'a i Casona (1932), w ktrych badani wiczyli rysowanie kresek czterocalowych bez12

uzyskiwania informacji zwrotnej i nie wykazywali poprawy dokadnoci wykonania. Niemniej w wielu sytuacjach wiczenie prowadzi do poprawy rezultatw, na przykad gdy powtarza si materia przed sprawdzianem. Jak wykazaem w rozdziale 6., wiczenie jest naprawd podstawow zmienn w uczeniu si i pamici. 3. Zasada przyiralenoci. W 1933 roku Thorndike zaakceptowa pogld, e niektre rzeczy s atwiejsze do powizania z innymi z powodu wsplnej przynalenoci. Byo to ustpstwo na rzecz wczesnej psychologii postaci, ktrej przedstawiciele twierdzili, e atwiej jest wiza rzeczy, gdy s one postrzegane jako przynalene do siebie. Thorndike zaakceptowa zasad ' Poniejsze badania wykazay, u t~~'~a 'rborndike'a na temat wzmacniania i nieskutecznoci kary byy bt~dne. Pisz o tym w rozdziale 4. przynalenoci z pewn niechci, gdy wydawaa si ona zakada komponent poznawczy w mechanicznym procesie powstawania asocjacji. Idea przynalenoci odegraa wan rol we wspczesnych teoriach uczenia si i pamici. Zwierzta maj pewne predyspozycje biologiczne do kojarzenia niektrych zjawisk - na przykad szczury s przygotowane do wizania smaku z zatruciem (patrz rozdzia 2.). Rwnie w odniesieniu do ludzkiej pamici sposb, w jaki organizowany jest materia, wpywa na to, co jest atwe do powizania. Na przykad pamitanie par sw jest duo lepsze, gdy s one wyobraane w postaci interaktywnego obrazu wzrokowego (patrz rozdzia 6.). Thorndike i Pawow dostarczyli silnej inspiracji dla nurtu behawiorystycznego, ktry dominowa w psychologii amerykaskiej w pierwszej poowie dwudziestego wieku. Uwaa si, e pokazali oni, i uczenie si moe by rozumiane jako bezporednie wizanie bodcw i reakcji bez postulowania poredniczcych procesw umysowych. Ten pogld doprowadzi do sformuowania przekonania, e kade zachowanie moe by opisane w kategoriach zwizkw bodziec-reakcja. John Watson, ktremu przypisuje si rozpoczcie nurtu behawiorystycznego w drugim dziesicioleciu dwudziestego wieku, by pod silnym wpywem Thorndike'a i Pawowa. Watson twierdzi, e takie konstrukty umysowe, jak podejmowanie decyzji czy pami, s zbdne i e cao ludzkiego zachowania moe by zrozumiana jako rezultat wyuczonych asocjacji pomidzy bodcami i reakcjami. Thorndike sdzil, e zwizek bodziec - reakcja powstanie zawsze, gdy po wykonaniu reakcji w obecnoci bodca 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 Thorndike'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 dwadziecia lat po mierci jej autora. Grupa teoretykw uczenia si, zwanych neohullistami (np. Abram Amsel, Frank Logan, Neal Miller, O.H. Mowrer, Keneth Spence i Allan Wagner) prbowaa rozszerzy t teori na rne sposoby. Podstawowym celem Hulla i innych teoretykw byo stworzenie systematycznej teorii warunkowania klasycznego i instrumentalnego dla wyjanienia caoksztatu zachowania 13

ludzkiego i zwierzcego. Szczegy ich teorii maj jedynie znaczenie historyczne, ale pojcia i zagadnienia, ktre okrelili, pozostay wane dla bada nad uczeniem si. Ostateczna wersja teorii Hulla 34 Rozdzia 1. PodejScia do uczenia si i pamici (1952a) zawiera liczne, bardzo zoone rwnania, ktre mog by streszczone w nastpujcym rwnaniu: 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 zwanego potencjaem reakcji, ktry okrela prawdopodobiestwo, szybko i si, z jakimi dane zachowanie zostanie wykonane w reakcji na okrelony bodziec. Sdzono, e organizm jest wyposaony w zestaw potencjalnych reakcji, z ktrych kada ma wasn si, dc do stania si faktycznym zachowaniem organizmu w danej sytuacji. Tak wic przy przechodzeniu przez labirynt szczur moe mie potencjalne reakcje skrcania w lewo, skrcania w prawo i zatrzymywania si, aby si podrapa. Aby okreli, ktra reakcja zajdzie, trzeba zna czynniki kontrolujce - H, D, K i I w rwnaniu Hulla. H - Sila nawyku. Poprzez przesze wzmocnione prby zostaa zbudowana sia asocjacji pomidzy bodcem 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 dowiadczeiach nie bdzie pokonywa labiryntu w celu zdobycia pokarmu. Hull sdzi, e stan popdowy organizmu ma wpyw energetyzujcy na nawyki. Gdyby popd mia warto zerow, adna sia nawyku nie wywoaaby 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 zachowania. Szczur wywiczony w pokonywaniu labiryntu dla zdobycia pokarmu, szybko przestaby biega, niezalenie od tego, jak dobrze zna drog czy jak jest godny, gdyby usunito pokarm. Gdyby ilo pokarmu ulega zmniejszeniu, wykonanie pogorszyoby si; gdyby ulega zwikszeniu, wykonanie poprawioby si. Motywacja bya traktowana jako miara iloci i odroczenia nagrody. Zauwamy, e rwnie zwizek motywacji z potencjaem reakcji polega na mnoeniu. I - Hamowanie. Hamowanie odzwierciedla zarwno zmczenie, jak i rezultat prb wygasania, w ktrych nie byo dostarczane wzmocnienie. Odnosi si ono do aktywnego znoszenia zachowania, ktrego mona by si w przeciwnym przypadku spodziewa. Pojcie hamowania pochodzi od Pawowa i nadal odgrywa wan rol w teoriach uczenia si. W rwnaniu Hulla jest odejmowane od efektw innych czynnikw. Historia bada nad uczeniem si i pamici J J Hull dy do stworzenia wysoce sformalizowanej teorii uczenia si. Zaproponowa szereg podstawowych postulatw dotyczcych uczenia si, a nastpnie stara si,14

opierajc si na nich, formuowa przewidywania. Jego praca oraz inne podobne prby byy witane z entuzjazmem, gdy sdzono, e s one znakiem, i psychologia staa si prawdziw nauk. Gdy popatrzymy na nie retrospektywnie, wida, e byy one niepene oraz bdne jako wiczenia logiczne. Brak spjnoci i niepeno stay si wyrane w chwili powstania komputerw zdolnych poradzi sobie z wszystkimi zaoeniami i dostarcza przewidywania odnonie do zachowania. Niemniej we wspczesnych teoriach uczenia si i pamici nadal wida wpyw teorii Hulla. Hull dyl do skonstruowania sformalizowanej teorii, ktra pozwolilaby na przewidywanie 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. Najbardziej wpywowym krytykiem by swego czasu Edward C. Tolman. Pochodzi z obozu behawiorystw, a zatem przemawia jzykiem zrozumiaym dla pozostaych oraz prowadzi badania, na ktre mogli si oni powoywa. Jego gwne stwierdzenie gosio, e zachowanie moe by najlepiej zrozumiane jako reakcja na jaki cel. Dwa spord jego najgoniejszych eksperymentw polegay na uczeniu si labiryntw przez szczury, co byo w tym czasie bardzo popularnym paradygmatem badawczym. Pierwszy eksperyment dotyczy uczenia si utajonego, wymienionego wczeniej w kontekcie prawa efektu Thorndike'a. W podstawowym eksperymencie wykonanym przez Tolmana i Honzika (1930b) trzy grupy szczurw biegay po labiryncie zawierajcym 14 punktw wyboru. Szczury wpuszczono w jednym kocu labiryntu i wyjmowano, gdy dochodziy do drugiego. Wszystkie szczury przebiegay przez labirynt raz dziennie przez 17 dni. Dla jednej grupy zawsze na kocu labiryntu umieszczano pokarm. Druga grupa nigdy nie znajdowaa pokarmu na kocu labiryntu. Trzeciej grupie zaczto podawa pokarm jedenastego dnia. Rysunek 1.7 pokazuje osignicia szczurw mierzone liczb bdnych wyborw dokonanych przed dojciem do koca labiryntu. W grupie, ktrej zaczto podawa pokarm jedenastego dnia, osignicia bardzo wzrosy dwunastego dnia i byy nawet nieco wysze od osigni grupy, ktra bya wzmacniana cay czas. Wedug Tolmana nie wzmacniane szczury uczyy si cay czas. Jednak ich uczenie si miao charakter utajony; jedynie gdy zosta wprowadzony cel, uczenie si ujawnio 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 labiryntw taki model zosta nazwany map poznawcz; zawiera on informacje na temat organizacji przestrzennej, a nie tylko okrelone drogi. Istnienie map poznawczych zostao wykazane w eksperymentach Tolmana na temat uczenia si miejsc. Rysunek 1.8 przedstawia labirynt zastosowany w jednym z tych eksperymentw. Szczura umieszczono w punkcie S1 lub S2, a pokarm w punkcie F1 lub F2. Jedna grupa15

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 grupa musiaa zamiennie skrca w lewo lub w prawo, w zalenoci od tego, z ktrego punktu wyruszaa. Tolman i inni stwierdzili, e szczury z drugiej grupy, uczce si dochodzenia do okrelonego miejsca, uczyy si duo szybciej ni szczury z pierwszej grupy, uczce si staej 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 szczury uczce si reakcji uzyskuj wysze rezultaty. Brak nagrody w postaci pokarmu Regularne dostarczanie nagrody Brak nagrody w postaci pokarmu do 11. dnia Rysunek 1.7. Przecitna liczba niepoprawnych wyborw w trzech grupach szczurw biegajcych przez labirynt rdlo.~ E.C. Tolman i C.H. Honzik Introduction and removal of reward and maze performance 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 atwoci uczenia si reakcji, ktra przynosi nagrod, lub miejsca, w ktrym nagroda jest znajdowana rdlo: E.C. Tolman, B.F. Ritchie i D. Kalish Studies in spatial learning IL Place learning 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, zaleao od wzgldnej wyrazistoci czy wydatnoci 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 gotowoci rodki-cele (means-ends readiness MER). Gotowo rodki-cele jest oczekiwaniem, e niektre dziaania doprowadz do okrelonych rezultatw. Na przykad szczury w eksperymentach z labiryntem uczyy si, e denie do okrelonej 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 wyjani on, w jaki sposb cele uruchamiaj gotowo rodki-cele. Powyszy problem sprawi, e Guthrie (1952), inny teoretyk uczenia si pracujcy w tym czasie, narzeka, i Tolman pozostawi swojego szczura w labiryncie "pogrzebanego w mylach". W dalszej partii rozdziau opisuj, w jaki sposb teoria komputerowej symulacji rozwizywania problemw Newella i Simona dostarczya ogniwa brakujcego w teorii Tolmana.16

Tolman glosil, e zwierzta ucz si gotowoci rodki-cele niezalenie od wzmacniania oraz .e wzmocnienia uruchamiaj t gotowo. B.F. Skinner (1904-1990) B.F. Skinner by behawioryst, ktrego pogldy tak bardzo rniy -si od koncepcji Tolmana, jak tylko mona to sobie wyobrazi. Wpyw Skinnera trwa 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 okrela si go jako radykalnego behawioryst, gdy doprowadzi behawioryzm do skrajnoci. Skinner nie tylko nie przejawia tolerancji dla takich konstruktw umysowych, jak pami, ale take by mao tolerancyjny wobec licznych konstruktw teoretycznych 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 bodcw i reakcji. Skinner wnis zasadniczy wkad do bada nad warunkowaniem instrumentalnym czy te, jak wola nazywa go, warunkowaniem sprawczym. Sdzi, e przekonanie o istnieniu asocjacji bodziec-reakcja, zasadnicze dla wielu teorii behawiorystycznych, jest tylko fantazjowaniem teoretycznym. Zaobserwowa, e zwierzta emituj reakcje w niektrych sytuacjach bez adnego widocznego bodca, ktry by je kontrolowa. Te reakcje zostay nazwane swobodnymi reakcjami sprawczymi (free operants). Tak wic szczur w klatce moe biega wkoo, drapa si, naciska dwigni, prbowa wdrapa si na gr itd. Uczenie si zmienia wzgldn czstotliwo tych rnych reakcji; jeeli po naciniciu dwigni szczur otrzyma pokarm, takie zachowanie stanie si bardziej dominujc reakcj. Skinner jest sawny z powodu skonstruowania skrzynki (tzw. skrzynka Skinnera) do badania szczurw. Ta dwikoszczelna skrzynka zawiera dwigni, ktr szczury mog naciska w celu uzyskania porcji pokarmu. Typowym pomiarem zalenym byo oznaczanie, jak czsto szczur przyciska dwigni. Podobne urzdzenie skonstruowano dla gobi, ktre mog w nim dzioba w przycisk. 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 zewntrzne bodce odgrywaj jak rol w kontroli zachowania. Wedug Skinnera zewntrzne bodce okrelaj sytuacj, w ktrej zajd reakcje sprawcze. Bodce wyznaczajce, ktre reakcje sprawcze zajd, zostay nazwane bodcami dyskryminacyjnymi (rnicujcymi). Znaczy to, e su one do rnicowania jednej sytuacji od drugiej. Powiedzenie, e jaki bodziec okrela sytuacj dla jakiej reakcji, ale nie jest z ni powizany, moe wydawa si bardzo subtelnym rozrnieniem, ale dobrze oddaje ono podejcie Skinnera. Interesowao go to, jakie bdzie zachowanie organizmu w rnych sytuacjach bodcowych, a nie to, jaki wewntrzny mechanizm jest mediatorem dla tego zachowania. Prawdopodobnie najbardziej typowe dla poszukiwa Skinnera byy jego badania nad rozkadami wzmocnie (np. Ferster i Skinner, 1957), ktre rozpatrz bardziej17

szczegowo w rozdziale 4. Dotyczyy one tego, jak rne zalenoci pomidzy wzmacnianiem i reakcj wpywaj na czstotliwo, Gob dziobicy przycisk w kamerze do badania zachowa sprawczych z jak reakcja jest wykonywana. Na przykad w przypadku rozkadu wzmacniania o staych odstpach czasowych szczur moe otrzymywa porcj pokarmu po kolejnej reakcji w dwie minuty od otrzymania ostatniej porcji. Rysunek 1.9 pokazuje rozkad wzmacniania o staych odstpach czasowych, w ktrym wzmocnienie jest podawane co dwie minuty. Zauwamy, e oglna liczba reakcji wzrasta wraz z upywem czasu. Wykres ukazuje t informacj w postaci krzywej kumulatywnej, stanowicej czsty sposb prezentacji danych w badaniach skinnerowskich. Zawiera ona zapis oglnej liczby reakcji, ktre zostay wykonane w kadym punkcie czasowym. Krzywa wzrasta w tempie odzwierciedlajcym liczb reakcji aktualnie wykonywanych. Gdy zblia si pora kolejnego wzmocnienia, organizm zwiksza tempo reagowania; gdy wzmocnienie zostanie ju podane, tempo reagowania stopniowo spada. Ten rodzaj zalenoci jest nazywany krzyw schodkow (scalloped function). Skinnera nie interesowao to, dlaczego organizm zachowuje si w ten sposb; zadowalao go dowiedzenie si, jakiego rodzaju zachowania mona spodziewa si ze strony wielu rnych organizmw (w tym ludzi) przy rozkadzie wzmacniania o staych odstpach czasowych. Rysunek 1.10 stanowi zaskakujc ilustracj oglnoci analiz skinnerowskich. Weisberg i Waldrop (1972) sporzdzili wykres liczby uchwa Kongresu Stanw Zjednoczonych jako funkcji miesica. Zaoyli oni, e gwnym Rysunek 1.9. Hipotetyczne zachowanie organizmu w rozkadzie wzmocnie o staych odstpach czasowych, w ktrym otrzymuje on wzmocnienie co 2 minuty wzmocnieniem dla kongresmenw powinny by przerwy w obradach; tak wic naley spodziewa si wzrostu czstotliwoci zachowania (podejmowania uchwa) tu przed przerwami. I rzeczywicie uzyskali dla kongresmenw tak sam krzyw schodkow, jak uzyskano dla szczurw w skrzynce Skinnera. W przypadku Kongresu i szczurw na pewno nie dziaa dokadnie taki sam mechanizm, ale Skinnera nie interesoway mechanizmy - jedynie powszechno praw uczenia si. Dla Skinnera zrozumienie nie polegao na wyjanieniu tego, co dzieje si wewntrz organizmu. 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 uczniowie zdobyli du wiedz praktyczn na temat kontrolowania zachowania. Wane w teorii Skinnera byo pojcie ksztatowania reakcji; inaczej mwic, jakie istniejce uprzednio zachowanie moe by stopniowo ksztatowane w podan posta poprzez waciwe rozkady wzmacniania. Na przykad dziki selektywnemu wzmacnianiu najsilniejszego przyciskania dwigni szczur moe zosta wywiczony do mocniejszego naciskania jej. Pocztkowo nagradzane s przycinicia przewyszajce saby poziom; gdy szczur zacznie przyciska silniej, kryterium nagradzania zostanie podniesione. Reakcja szczura bdzie stopniowo ulegaa zmianie w podanym kierunku.18

Do koncepcji ksztatowania reakcji dodano koncepcj wizania reakcji. Skinner uwaa, e bardziej zoone zachowania s sekwencjami reakcji, w ktrych kada reakcja ustanawia kontekst dla nastpnej. Aby nauczy zoonego zachowania, naley rozpocz od pierwszego kroku i uczy kadego elementu acucha do chwili, gdy zostanie skompletowana caa sekwencja. Dziki poczeniu ksztatowania reakcji i wizania reakcji udao si wywoa u zwierzt naprawd zadziwiajce zachowania. 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 czynnoci domowych, w tym przyrzdzania niadania, zbierania 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 poprzez odpowiednie rozkady wzmacniania. Prawidowoci skinnerowskie zostay zastosowane w wielu obszarach, jak edukacja i psychoterapia, w ktrych cel stanowi odpowiednie uksztatowanie zachowania ludzkiego. Popularno pracy Skinnera wynikaa czciowo z sukcesw praktycznych, ale wzbudzaa take kontrowersje, gdy wielu sdzio, e ignorowaa ona zasadnicze aspekty osobowoci czowieka, jego rozwj emocjonalny, sprowadzajc go do roli robota. Jednak najwikszy naukowy problem w podejciu Skinnera polega na tym, e nie udao si rozcign go na zoone poznanie ludzkie. Problem ten ujawni si szczeglnie wyranie w chwili publikacji ksiki Verbal Behavior (1957), w ktrej Skinner stara si przeprowadzi analiz jzyka i wywietli mechanizmy nabywania jzyka. Lingwista Noam Chomsky (1959) przeprowadzi bardzo znaczc krytyk tej pracy. Wykaza on, e prawidowoci w niej przedstawione nie s w stanie wytumaczy zoonej kontroli gramatycznej sprawowanej przez ludzi w stosunku do wasnych wypowiedzi oraz e liczne prby wyjanie sformuowane 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 podejcie poznawcze wzio gr nad behawiorystycznym, po czci z powodu krytyki Chomsky'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 zalenoci dotyczce wzmacniania wplywaj na rozklad reakcji w okrelonej sytuacji. Uniwersalny Rozwizywacz Problemw A. Newella i H. Simona (1961) Mniej wicej w tym czasie, gdy behawioryzm zacz dowiadcza trudnoci, uwag psychologii zacza przyciga nowa metoda konstruowania teorii, ktrej podstaw stanowia symulacja komputerowa. Podejcie zostao zapocztkowane przez Allena19

Newella i Herberta Simona, badaczy pracujcych w Carnegie Mellon University. Byli oni take pionierami w dziedzinie sztucznej 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 ludzkiego do bada nad sztuczn inteligencj. Newell i Simon ustanowili now definicj rygoru, ktra zmienia poziom teoretyzowania nawet u tych, ktrzy nie podzielali ich pogldw. Pokazali, jak mona precyzyjnie okreli predykcje danej teorii bez odwoywania si do lunych argumentw werbalnych, ktre uprzednio charakteryzoway teorie psychologiczne. Wczeniejsze teorie matematyczne byy albo logicznie wadliwe, jak teoria Hulla, albo bardzo uproszczone, jak teorie opisane przez Atkinsona, Bowera i Crothersa (1965) we wpywowej pracy na temat matematycznych teorii uczenia si. Newell i Simon pokazali, e symulacja komputerowa moe wykorzysta moliwoci komputera, aby wyprowadzi predykcje ze zoonych teorii naukowych. Techniki symulacji komputerowej wywary gboki wpyw na charakter teoretyzowania w psychologii. Tak jak w kadej innej dyscyplinie naukowej pozwoliy na badanie zoonoci, ktre wczeniej nie mogy by poddawane badaniom. Liczne wspczesne teorie omawiane w tej ksice zale od technik symulacji komputerowej, dotyczy to w rwnym stopniu teorii warunkowania zwierzt, teorii ludzkiej pamici, jak i neuronalnych podstaw uczenia si. Wykorzystywanie komputera przez Newella i Simona byo jednak czym znacznie wicej ni tylko symulacj. Bdc pod wpywem rozwoju bada nad sztuczn inteligencj, opisali poznanie ludzkie prawie tak, jakby by to komputer. Aspekt metafory komputerowej ich teorii jest nadal kontrowersyjny i wikszoci psychologw trudno jest go zaakceptowa, gdy s oni przekonani, e ludzki mzg rni si zdecydowanie od komputera i e teorie zakadajce analogi do komputerw mog prowadzi w niewaciwym kierunku (np. Rumelhart i McCIelland, 1986). Wpyw Newella i Simona uwidoczni si w stworzeniu duej liczby symulacji procesw poznawczych i uczenia si w Carnegie Mellon i na innych uczelniach. Jednak ich najpowaniejszy wkad do psychologii nie dotyczy uczenia si jako takiego, ale rozwizywania problemw. We wczeniejszych teoriach uczenia si trudno stanowio okrelenie zwizkw pomidzy wiedz (tym, czego organizm uczy si na podstawie dowiadczenia) i zachowaniem. W jaki sposb nabywanie nowej wiedzy wie si z zachowaniem? Jak wskazaem, niektrzy behawioryci, na przykad Thorndike i Hull, czyli oba zagadnienia i twierdzili, e tendencje behawioralne s wyuczone - e nie ma rnicy pomidzy wiedz i zachowaniem. Gwna krytyka Tolmana bya co prawda skierowana przeciwko takiemu stanowisku, ale nie potrafi on sformuowa spjnej koncepcji 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 konstrukty umysowe. Bardziej ni cokolwiek innego ten dowd znis zakazy wobec mentalizmu, wprowadzone przez Watsona pidziesit lat

20

wczeniej. Obalajc je, Newell i Simon ustanowili podstaw dla rewolucji poznawczej, ktra zmienia ca psychologi, w tym teori uczenia si. Centralnym elementem pracy Newella i Simona by Uniwersalny Rozwizywacz Problemw (General Problem Solver - GPS) (Newell i Simon, 1972). Jest to symulacja komputerowa, 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 celu. 2. Wybierz jakie dziaanie, ktre jest odpowiednie dla wyeliminowania tej rnicy - tzn. wybierz rodki waciwe dla tego celu. Newell i Simon uywali terminu operator w odniesieniu do dziaania czy rodkw. Operator bardzo przypomina reakcj sprawcz w teorii Skinnera. 3. Jeeli operator moe by zastosowany, zastosuj go. Jeeli nie, postaw cel, ktry moe by osignity dziki operatorowi i rozpocznij znowu od kroku 1. - tzn. uczy rodki nowym celem. Newell i Simon podaj nastpujcy przykad z ycia codziennego zastosowania analizy rodkw-celw: Chc zawie swojego syna do obka. Na czym polega rnica pomidzy tym, co mam, i tym, co chc? Jedna polega na odlegoci. Co zmienia odlego? Mj samochd. Mj samochd nie rusza. Czego potrzeba, aby ruszy? Nowego akumulatora. Gdzie s nowe akumulatory? W warsztacie z czciami samochodowymi. Chc, aby w warsztacie wstawili mi nowy akumulator, ale w warsztacie nikt nie wie o tym, e potrzebuj nowego akumulatora. Na czym polega trudno? Jedn jest 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 pozwala operatorowi wybranemu w kroku 2. sta si celem. W przykadzie podanym przez Newella i Simona uwaga przenosi si z celu, jakim jest zawiezienie syna do obka, na rodek, ktrym jest sprawny samochd. Zatem rodek staje si, czasowo, celem. Ten krok, nazwany stawianiem podcelw, moe organizowa spjne zachowanie w reakcji na zoon sytuacj i reprezentuje zasadniczy postp w stosunku do pojcia wizania reakcji wprowadzonego przez Skinnera. Stawianie podcelw jest szerzej omawiane w rozdziale 9., ktry rozpatruje bardziej szczegowo rozwizywanie problemw. Mog wystpowa zoone sekwencje podcelw. W powyszym przykadzie odwiezienie dziecka do obka ma jako podcel posiadanie sprawnego samochodu, czego podcelem jest akumulator, z kolei tu podcelem jest warsztat samochodowy, a jego podcelem telefon. Uniwersalny Rozwizywacz Problemw rozwiza liczne problemy, ktre okazay si nierozwizywalne 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 zakresu logiki, ale e przechodzi przez te same kroki, ktre podejmuj ludzie,

21

gdy rozwizuj takie problemy. Uniwersalny Rozwizywacz Problemw ujawni poziom inteligencji nieosigany dla wczeniejszych teorii psychologicznych. Chocia omawiany program nie dotyczy bezporednio uczenia si, jest jasne, jak mona w terminach tej teorii rozumie uczenie si. Uczenie si jest zaangaowane w nabywaniu operatorw, stanowicych podstaw tej teorii. Operatory s podobne do celowociowej gotowoci w koncepcji Tolmana, gdy koduj potencjalnie uyteczn wiedz na temat wiata. W sytuacjach uczenia si utajonego w eksperymentach Tolmana szczury mog uczy si, e dokonanie okrelonego skrtu zmienia ich pozycj w labiryncie. Jednak przy braku celw ta wiedza pozostaje upiona i utajona. Gdy uwiadamiaj sobie, e w jakiej lokalizacji znajduje si pokarm, maj cel, zdobycie go, i mog traktowa swoj wiedz jako operatory odpowiednie dla tego celu. Kady skrt w labiryncie moe by traktowany jako operator, ktry prowadzi je bliej do celu lub od niego oddala. Majc tak wiedz w postaci operatorw, Uniwersalny Rozwizywacz Problemw moe planowa drog przez labirynt dla osignicia celu. Zatem dostarcza on mechanizmw niezbdnych do przejcia od wiedzy do zachowania. Tego wanie nie potrafi dokona Tolman. Moe budzi wtpliwoci, czy to, co robi szczur, odpowiada celowociowej metodzie rozwizywania problemw, ktra, jak okae si w rozdziale g,, jest bardziej odpowiednia od opisu poznania ludzkiego (i moe naczelnych). Jednak Uniwersalny Rozwizywacz Problemw wykaza, e wiedza moe by przeoona na zachowanie dziki metodom rozwizywania problemw. W ostatnich 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 modelowania zloonych procesw poznawczych i e metody rozwizywania problemw pozwalaj na przeleenie 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 wikszoci wspczesnych bada i wpyna na pniejszy rozwj bada zarwno nad uczeniem si zwierzt, jak i ludzi. Zgromadzono liczne dowody na istnienie dwch rodzajw ludzkiej pamici - krtkotrwaej i dugotrwaej. Pami krtkotrwaa bya uwaana za system czasowego przechowywania o ograniczonej pojemnoci. Klasyczny przykad pamici krtkotrwaej stanowi pamitanie numeru telefonu tu po jego usyszeniu. Sdzono, e pojemno pamici krtkotrwaej nieznacznie przekracza siedem elementw - akurat tyle, ile trzeba dla przechowania numeru telefonu. Wikszo ludzi jest w stanie zapamita siedmiocyfrowy numer telefonu, ale ma trudnoci, gdy trzeba do niego doda trzycyfrowy numer kierunkowy. To przechowanie ma charakter czasowy; numer telefonu jest szybko zapominany, jeeli co odwraca uwag jednostki. Sposobem na utrzymanie informacji jest jej powtarzanie (rehearsal) w trakcie przechowywania w pamici krtkotrwaej.

22

Pami dugotrwaa bya uwaana za bardziej trway magazyn wiedzy, bez adnych wyranych ogranicze w pojemnoci, ale do ktrego trudno jest wprowadzi wiedz. Powszechnie sdzono, e wiedza musi by powtarzana przez jaki czas w pamici krtkotrwaej, aby moga przej do pamici dugotrwaej. Podstawowe idee na temat rozrniania pomidzy pamici krtkotrwa i dugotrwa istniay od wielu lat; Broadbent (1957) by jednym z pierwszych, ktry je opisa. Atkinson i Shiffrin dokonali ich krystalizacji w cis teori, wyraon zarwno w postaci modelu matematycznego, jak i modelu symulacji komputerowej, i wykazali, e teoria ta pozwala na wyjanienie licznych wynikw bada nad pamici ludzk. Rysunek 1.11 ilustruje podstawow teori. Informacja wchodzi ze rodowiska do pamici krtkotrwaej przez rne procesy percepcyjne. Pami krtkotrwaa ma kilka podmagazynw, czsto wymienia 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 informacji zwiksza prawdopodobiestwo dugotrwaego przechowania. Poniewa w pamici krtkotrwaej jest tylko niewielka liczba podmagazynw dla powtarzania, za kadym razem, gdy jednostka postanawia wzi do powtarzania nowy element, stary element jest przemieszczany i eliminowany. Jednym z paradygmatw uywanych do badania tej teorii byo swobodne odtwarzanie, paradygmat eksperymentalny, w ktrym badanym czyta si list sw w okrelonym tempie, na przykad 2 sekundy na sowo, a nastpnie prosi si ich o odtworzenie tych sw w dowolnej kolejnoci. Dziki takiemu eksperymentowi mona wykreli krzyw pozycji w serii, pokazan na rysunku 1.12a dla listy 20 sw. Wykres ten ukazuje prawdopodobiestwo odtworzenia sowa, urednione dla badanych i list, jako funkcj pozycji tego sowa na pierwotnej licie (badani mog odtwarza sowa w dowolnej kolejnoci). 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 powtarzaniu. Gdy element jest powtarzany, informacja o nim jest przekazywana do pamici dugotrwaej. Inny nadchodzcy element moe usun z pamici krtkotrwaej ten, ktry znajdowa si tam wczeniej 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 okrelonego elementu (Rundus, 1971) listy i duo lepsze dla koca listy. Poziom odtwarzania jest wzgldnie stay dla sw mieszczcych si pomidzy pocztkiem i kocem listy. Dobre odtwarzanie pocztku listy jest okrelane jako efekt pierwszestwa, a dobre odtwarzanie koca listy jako efekt wieoci.

23

Teoria Atkinsona i Shiffrina pozwala wyjani ksztat krzywej pozycji w serii. Teoria zakada, e badani zapeniaj swj bufor krtkotrway sowami, gdy czytaj sowa i powtarzaj je. Gdy bufor jest peny i pojawia si nowe sowo, badany odrzuca jedno sowo, aby mc uczy si nowego. Efekt wieoci jest atwiejszy do wyjanienia w teorii Atkinsona i Shif frina. Ostatnie sowa prawdopodobnie mog by nadal w buforze krtkotrwaym i dlatego s lepiej odtwarzane. Ostatnie 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 koca 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 pierwsze sowa na licie maj wiksze prawdopodobiestwo przechowania w pamici dugotrwaej. Sowa na pocztku listy s w lepszej sytuacji, gdy pocztkowo nie musz konkurowa z innymi sowami o powtarzanie w pamici krtkotrwaej. Zatem s wicej razy powtarzane i utrzymywane duej, zanim zostan wypchnite przez nowe sowo. Rundus (1971) prosi badanych, aby powtarzali sowa na gos, i mg dziki temu wykaza, e prawdopodobiestwo odtworzenia poszczeglnych sw moe by przewi dziane na podstawie liczby jego powtrze. Jak postulowali Atkinson i Shif frin, sowa z pocztku listy byy powtarzane wicej razy. Wyniki uzyskane przez Rundusa zostay zamieszczone na rysunku 1.12b, ilustrujc stwierdzenie, e liczba powtrze jest wysza dla pierwszego 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 eksperymentalnych wprowadzonych przez Ebbinghausa prawie sto lat wczeniej. Gdy zaczto przeprowadza bardziej zoone eksperymenty, teoria Atkinsona i Shiffrina popada w nieask. Nowe dane empiryczne zasiay wtpliwoci odnonie do rozrniania pamici krtko- i dugotrwaej, a ich teoria pamici dugotrwaej nie uwzgldniaa licznych wanych problemw, takich jak rola organizowania i warunkw, w jakich zachodzi wydobywanie. Gdy badacze zaczli przyglda si pamici w bardziej realistycznych sytuacjach, problemy te stay si jeszcze wyraniejsze. Liczne dane badawcze, ktre doprowadziy do odrzucenia teorii Atkinsona i Shiffrina, omwiem w rozdziaach od 5. do 8. W szczeglnoci rozdzia 5. gromadzi dowody przeciwko tej teorii. Obecnie teoria Atkinsona i Shiffrina wzbudza wycznie zainteresowanie historyczne. Chocia jedynie niewielu badaczy jest teraz jej zwolennikami, w licznych aktualnych teoriach nadal dostrzegalny jest jej wpyw, dotyczy to take nowej teorii rozwinitej przez Shiffrina, nazwanej SAM (Gillund i Shif frin, 1984), przedstawionej w rozdziale 5. Odrzucenie teorii oznacza dla wspczesnej psychologii zwycistwo. Dowodzi bowiem, e ta dziedzina wiedzy, cho ma za sob dziesiciolecia niezdecydowanych, werbalnych argumentw, swoje teorie formuuje w postaci precyzyjnych stwierdze. Dziki temu mog one by weryfikowane i odrzucane. Taka precyzja teoretyczna otwiera drog postpu naukowego.24

Teoria Atkinsona i Shiffrina zakladala, e informacja jest powtarzana w pamici krtkotrwale] o ograniczonej pojemnoci oraz przekazywana do pamici dlugotrwalej o bardzo duej pojemnoci. Neuronalna podstawa uczenia si i pamici Skoro uczenie si zachodzi bez wtpienia w ukadzie nerwowym, czytelnik mg poczu si zaskoczony tym, e prawie nie byo mowy o neuronalnej podstawie uczenia si w omawianych powyej teoriach uczenia si i pamici. Do niedawna nasza znajomo funkcjonowania ukadu nerwowego 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 mylenia o uczeniu si i pamici. Nastp zblienie bada nad uczeniem si zwierzt oraz nad pamici czowieka. Dla naukowcw zajmujcych si pamici czowieka stao si jasne, e mog zrozumie neuronaln podstaw pamici, ale aby tego dokona, musz w duej mierze opiera si na badaniach prowadzonych nie na ludziach. W dalszych partiach ksiki zamieciem dane dotyczce wybranych bada nad neuronaln podstaw uczenia si i pamici. Rozdzia kocz wic krtkim omwieniem danych na temat ukadu nerwowego, niezbdnych dla zrozumienia tych bada. Ukad nerwowy Ukad nerwowy wyszych organizmw skada si z orodkowego ukadu nerwowego, do ktrego zalicza si rdze krgowy i mzg, i obwodowego ukady nerwowego, czyli z nerww sensorycznych, ktre przenosz informacje pochodzce z receptorw, oraz nerww motorycznych, ktre wysyaj polecenia do mini. Waciwie prawie kady rodzaj uczenia si zachodzi w mzgu. Rysunek 1.13 przedstawia mzgi kilku organizmw. Ludzki mzg Rysunek 1.13. Zestawienie mzgw rnych zwierzt pokazuje, jak duy jest ludzki mzg w porwnaniu z mzgami innych zwierzt ma objto okoo 1300 cm3, czyli jest ona bardzo dua, szczeglnie w stosunku do wielkoci ciaa czowieka. Poznanie budowy i funkcjonowania mzgu utrudnia to, e liczne jego wane obszary s osonite kor mzgow. Rysunek 1.14 pokazuje mzg widziany z zewntrz, a rysunek 1.15 ukazuje wntrze mzgu, tak jakbymy przecili go na p. W mzgu wyrnia si kor mzgow oraz obszary podkorowe. Uwaa si, e za wikszo wyszych funkcji poznawczych odpowiedzialna jest kora mzgowa. Model drabiny filogenetycznej unaocznia, jak wraz z rozwojem organizmu powierzchnia kory gwatownie si powiksza. Mona wyobrazi sobie ludzk kor mzgow jako kartk o powierzchni okoo 1 mz; aby zmieci si w ludzkiej czaszce, musi by pofadowana. Kora otacza liczne struktury mzgowe, tak i s one niewidoczne z zewntrz. Nisze elementy mzgu odnajdujemy u bardziej prymitywnych gatunkw, nie majcych wcale kory lub kor bardzo sabo rozwinit. Liczne spord nich speniaj funkcje podstawowe. Na przykad rdze przeduony (medulla) kontroluje oddychanie, poykanie,25

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 przeczyta w rozdziale 4. Ukad limbiczny, a w szczeglnoci hipokamp (hipocampus), ktry jest wany 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 wszystkim odpowiada za wzrok. Pat skroniowy zawiera pierwotne pola suchowe i jest rwnie zaangaowany w rozpoznawanie przedmiotw. Pat ciemieniowy jest zaangaowany w liczne funkcje sensoryczne wyszego rzdu, w tym przetwarzanie przestrzenne. Pat czoowy mona podzieli na kor ruchow, ktra odpowiada za motoryk ciaa, oraz kor przedczoow. Kora przedczoowa jest znacznie bardziej rozwinita u naczelnych ni u innych zwierzt, u map bezogonowych (takich jak szympansy) bardziej ni u innych naczelnych (takich jak inne gatunki map) oraz u ludzi bardziej ni u map bezogonowych. Uwaa si, e odgrywa ona wan rol w planowaniu i rozwizywaniu problemw. Zdaniem badaczy wikszo obszarw kory odpowiada za rne rodzaje 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 Lange. 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 Bensadoun, 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. Podejcia do uczenia si i pamici26

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 ksztaty i rozmiary. Rysunek 1.16 pokazuje niektre z nich. Kady neuron posiada ciao (perikarion, 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 czci ukadu nerwowego do drugiej. Aksony rni si dugoci, od kilku milimetrw do metra (najdusze aksony sigaj od mzgu do rnych miejsc rdzenia krgowego). Aksony kontaktuj si z innymi neuronami - przewanie z ich dendrytami - za pomoc rozgazie znajdujcych si na kocu. Nie stykaj si, ale pozostaje midzy nimi niewielka przerwa wielkoci 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 Bensadoun, 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 charakteryzuje ogromna liczba powiza pomidzy neuronami. Akson jednego neuronu komunikuje si z drugim neuronem poprzez uwalnianie substancji chemicznych zwanych neuroprzekanikami (neurotransmiterami). Gdy neuroprzekaniki 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 wewntrz jest odmienna od tej na zewntrz bony. Na zewntrz gromadz si dodatnie jony sodowe i ujemne chlorowe; wewntrz - jony potasowe oraz27

proteiny o adunku ujemnym. W zalenoci od rodzaju neuroprzekanika uwalnianego przez akson rnica potencjaw moe zmniejszy si lub zwikszy. Neuroprzekaniki, ktre zmniejszaj rnic potencjaw, s nazywane pobudzajcymi, a te, ktre 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 staje si nagle przepuszczalna dla jonw sodu. Wdzieraj si one do rodka, sprawiajc, i wntrze staje si naadowane silniej dodatnio ni zewntrze. Cay ten proces moe trwa okoo 1 milisekundy, zanim ulegnie odwrceniu, i powraca do normy. Ta naga zmiana jest nazywana potencjaem czynnociowym. Rozpoczyna si on na wzgrku aksonowym i wdruje wzdu aksonu. Tempo, w jakim potencja aksonalny wdruje w d aksonu, waha si od 0,5 m/s do 130 m/s, w zalenoci od rodzaju aksonu. Na przykad im wicej dany akson ma mielmy (mielina stanowi neutraln oson aksonu), tym szybciej poten Dendryt Dendryt cja czynnociowy przemierza akson. Ten przemieszczajcy si potencja, zwany impulsem nerwowym, gdy dociera do koca aksonu, sprawia, e akson uwalnia neuroprzekaniki, rozpoczynajc tym samym nowy cykl komunikacji pomidzy neuronami. Czas potrzebny informacji 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 przechodzenia sygnaw pomidzy neuronami. Gdy czytasz t stron, neurony wysyaj sygnay od twoich oczu do twojego mzgu. Gdy piszesz, sygnay s wysyane z mzgu do mini. Przetwarzanie poznawcze wymaga przesyania sygnaw pomidzy neuronami wewntrz mzgu. W kadej chwili czynne s miliardy neuronw, wysyajc sygnay jeden do drugiego. Neurony mog by mniej lub bardziej aktywne. Poziom aktywnoci odnosi si zarwno do stopnia redukowania rnicy w potencjale bony komrkowej, jak i tempa, w jakim wysyane s do neuronw 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 temporalny wzorzec wyadowa. Neurony mog wysya wyadowania w tempie 100/s lub wicej. Oglnie, im bardziej aktywny jest neuron, tym silniejszy wysya sygna. Na przykad neuron motoryczny nakazuje miniowi zwikszenie siy dziaania poprzez zwikszenie tempa wyadowania. Uczenie si wywouje zmian w zachowaniu, a wic musi take wywoywa jak zmian w sposobie komunikowania si neuronw. Powszechnie sdzi si, e zmiany w tego rodzaju komunikacji wywouj zmiany w poczeniach synaptycznych pomidzy neuronami. Uczenie si zachodzi poprzez czynienie istniejcych pocze synaptycznych bardziej efektywnymi. Akson moe wydziela wicej jakiego neuroprzekanika lub bona komrkowa moe sta si bardziej wraliwa na neuroprzekanik. Przypomnij sobie, e neuroprzekaniki maj albo wpyw pobudzajcy,28

redukujac rnic w potencjale bony komrkowej, albo wpyw hamujcy, zwikszajc rnic; wpyw hamujcy moe by rwnie wany jak pobudzajcy. Liczne komrki maj spontaniczne tempo wyadowania i uczenie si moe prowadzi do zmniejszenia tego tempa. Neurony komunikuj si ze sob w polczeniach synaptycznych, w ktrych jeden neuron moe hamowa lub pobudza aktywno neuronaln innego neuronu. Wyjanienia neuronalne i wyjanienia w kategoriach przetwarzania informacji Nie mona bezporednio bada tego, co dzieje si w 100 miliardach komrek stoczonych w ludzkiej czaszce i obserwowalnych tylko przez mikroskop. Niemniej naukowcy znaleli 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; inaczej mwic, sprawdza si, ktre obszary mzgu s bardziej aktywne w trakcie wykonywania okrelonych zada. W innej metodzie naukowcy wprowadzaj elektrody do organizmw niszych zwierzt, aby zarejestrowa, co dzieje si w poszczeglnych komrkach. Nastpnie na podstawie wzorcw zarejestrowanych w stu czy wicej komrkach wnioskuj o tym, co dzieje si w pozostaych neuronach z danego obszaru. Inna metodologia stosowana na niszych organizmach polega na selektywnym usuwaniu struktur mzgowych. Na przykad wiele dowiedziano si o roli hipokampa w procesach pamiciowych dziki badaniu organizmw, u ktrych zosta on usunity (szczegowo omawiam to w rozdziale 3.). Mona rwnie poddawa badaniom ludzi, ktrzy doznali urazw okrelonych obszarw mzgu. I w kocu mona bada powizania pomidzy neuronami i interakcje pomidzy neuronami. Na tej podstawie przygotowuje si komputerowe modele symulacyjne prawdopodobnych wzorcw interakcji pomidzy grupami neuronw. Badania nad mzgiem stanowi jeden z najszybciej rozwijajcych si dziaw psychologii i dostarczyy ju wielu danych na temat podstaw rnych zjawisk uczenia si. Niemniej jestemy jeszcze cigle dalecy od penego zrozumienia neuronalnej podstawy uczenia si czy pamici. Zatem wikszo tej ksiki jest powicona behawioralnym badaniom nad uczeniem si i pamici oraz tym teoriom, ktre mona na ich podstawie sformuowa. S one czsto nazywane teoriami przetwarzania informacji, poniewa zajmuj si przetwarzaniem informacji w pewnej abstrakcji od innych danych. Na przykad przy omawianiu tego, jak dowiadczenie wzmacnia okrelon porcj wiedzy, tak i moe by ona przetwarzana szybciej i efektywniej, nie wspomina si o moliwej realizacji neuronalnej tej wiedzy czy jej wzmacnianiu. Teorie formuowane w takich terminach zawsze byy obecne w psychologii uczenia si i pamici, chocia przed nadejciem nurtu poznawczego nie okrelano ich jako teorie przetwarzania informacji. Wyjanienia neuronalne oraz w kategoriach przetwarzania informacji dostarczaj dwch rnych poziomw opisu; obydwa s niezbdne dla uzyskania zrozumienia uczenia si i pamici. Przedstawiciele teorii przetwarzania informacji s zainteresowani pogldami na temat neuronalnej realizacji ich teorii. Badacze koncentrujcy si na neuronalnych postawach uczenia si i pamici zwracaj si do teorii przetwarzania informacji dla uzyskania pomocy w nadaniu sensu ich stwierdzeniom empirycznym. Wiedza o tym, co

29

dzieje si w kilku neuronach czy okrelonym obszarze mzgu, jest mao przydatna, dopki nie ma si szerszego obrazu, na ktrym mona umieci jej interpretacj. Zatem postp w badaniach nad uczeniem si i pamici zaley od rozwoju tak teorii neuronalnych, jak i przetwarzania 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 obecnych bada nad uczeniem si i pamici. W dalszych partiach ksiki prezentuj aktualny stan wiedzy na temat uczenia si i pamici. Trzy nastpne rozdziay s powicone w duej mierze eksperymentom nad zwierztami, ktre maj pewn przewag nad badaniami z udziaem ludzi. Jeeli badany organizm jest prosty, badacz moe obserwowa czystsz posta uczenia si, bez zoonych procesw poznawczych i strategii powszechnych u ludzi. Rozdzia 2. omawia warunkowanie klasyczne, ktre dostarcza podstawowej analizy tworzenia si asocjacji. Rozdziay 3. i 4. powiciem warunkowaniu instrumentalnemu, ktre interesuje si tym, jak przebiega uczenie si w osiganiu istotnych celw biologicznych. Naley pamita o czterech podstawowych pytaniach w trakcie czytania rozdziaw na temat uczenia si zwierzt. Po pierwsze, do jakiego stopnia uczenie si zwierzt jest podobne do uczenia si ludzi? Wystpuje kilka wyranych podobiestw behawioralnych przejaww uczenia si. Po drugie, co dzieje si u zwierzcia w trakcie eksperymentu nad uczeniem si? Tradycyjny pogld, e zachodz proste procesy uczenia si, zosta zastpiony przekonaniem, i zwierzta prbuj przystosowa si do swojego rodowiska. Po trzecie, co dzieje si w ukadzie nerwowym, aby wywoa tego rodzaju uczenie si? W tym punkcie badania nad zwierztami maj znaczc przewag nad badaniami z udziaem ludzi, gdy tylko na niszych organizmach moliwe jest przeprowadzenie niektrych bada fizjologicznych. Po czwarte, jakie zwizki zachodz pomidzy 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 pochodzi z danych uzyskanych w badaniach nad ludmi. Badania z udziaem ludzi maj pod dwoma wzgldami przewag nad badaniami z udziaem zwierzt. Po pierwsze, ludzie potrafi wypenia zoone instrukcje i tym samym dostarczy bogatszych danych na temat procesu uczenia si; po drugie, uzyskiwane wyniki s zapewne blisze temu, czym jestemy prawdopodobnie najbardziej zainteresowani, czyli uczeniu si przez ludzi poza laboratorium. Rozdziay od 5. do 8. prezentuj to, co wiemy o kodowaniu, zapamitywaniu, przechowywaniu i wydobywaniu wiedzy. Rozdzia 5. omawia pami sensoryczn i operacyjn, stanowice systemy kodowania informacji bdcej przedmiotem przetwarzania. Rozdzia 6. dotyczy kodowania informacji w pamici dugotrwaej. Rozdzia 7. rozwaa, jak informacja jest przechowywana, a rozdzia 8. - jak jest wydobywana. Chocia wikszo cytowanych danych pochodzi z bada nad ludmi,30

w kadym z tych rozdziaw zaznaczam, e liczne z nich mona odnie do innych zwierzt. Zatem prawidowoci pamici, cho moe atwiejsze do badania u ludzi, znajduj rwnie zastosowanie wobec wielu innych gatunkw. Trzy ostatnie rozdziay rozpatruj wane rozwinicia bada nad uczeniem si i pamici. Rozdzia 9. omawia uczenie si umiejtnoci, takich jak posugiwanie si systemem komputerowym, i pokazuje, e w miar wiczenia zachodz gbokie zmiany w umiejtnociach - co nie pojawia si w wikszoci tradycyjnych bada nad uczeniem si i pamici. Rozdzia 10. powiciem uczeniu si indukcyjnemu, 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 tylko dla psychologu, ale i dla filozofii, lingwistyki i sztucznej inteligencji. Rozdzia 11., ostatni, ukazuje zastosowania bada nad uczeniem si i pamici do rozwizywania problemw edukacji. Lektury uzupeniajce Wiele ksiek omawia histori psychologii, w tym Leahey (1992) i Wertheimer (1979). Boring (1950) pozostaje klasycznym przegldem wczesnej historii psychologii eksperymentalnej. 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 powicony problematyce wydobywania informacji z pamici, ktre, logiczn kolej rzeczy, nastpuje po procesach nabywania i przechowywania. Wydobywanie jest by 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 moe by odtworzony 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 waciwie sposobu udowodnienia, e tak jest rzeczywicie. Mona jednak doj do zrozumienia, jak to si dzieje, e jakie wspomnienia mog by niedostpne dla przypominania w okrelonej sytuacji, a jednak ujawnia swj wpyw w innej. Rozpatrz trzy gwne podejcia do tego zagadnienia: 1. Zwizki pomidzy rnymi jawnymi wskanikami odtwarzania. Kady z nas dowiadczy tego, i nie mg sobie czego przypomnie w jednej sytuacji, ale przypomnia to sobie w innej. Chocia pami z samej swej natury jest zmienna, niektre sposoby jej pomiaru s bardziej czue ni inne. Najczciej przywoywanym przykadem tego rodzaju sytuacji jest rnica osigni przy odtwarzaniu i rozpoznawaniu. Na31

przykad studenci prawie zawsze twierdz, e testy wielokrotnego 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 si. Liczne osoby dowiadczyy tego, e powrt w dawno nie odwiedzane miejsce moe wywoa przypomnienie faktw, o ktrych sdzio si, e zostay "zapomniane". Czy te moe zdarzy si, i rozpoczcie ogldania filmu, ktry zdawa si zapomniany, powoduje przypomnienie sobie caej akcji. Wydaje si wic, e powrt do kontekstu, w ktrym dane wspomnienia zostay zapamitane, czyni je pono wnie dostpnymi. Przeprowadzono liczne badania na ten temat. Tego rodzaju interakcje mog by u podstaw czci zapominania, gdy wraz z upywem czasu ludzie mog traci dostp do wskazwek, ktre pozwoliyby im przypomnie sobie okrelone wspomnienia. 3. Ukryte wskaniki pamici. Ludzie wiedz bardzo wiele rzeczy, ale nie s wiadomi tej wiedzy. Gdy zapyta si ich wprost o co, nie potrafi odpowiedzie, ale w odpowiednich okolicznociach ujawniaj to, co wiedz. Na przykad studenci czsto twierdz, e zupelnie zapomnieli, czego nauczyli si podczas zaj z matematyki, ale s w stanie szybciej ponownie nauczy si tego materialu (jak w badaniu 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 wskanikami pamici cieszyy si szczegln popularnoci w latach szedziesitych i siedemdziesitych biecego stulecia. Badania nad interakcj pomidzy uczeniem si i pomiarem efektw zajmoway psychologw w latach siedemdziesitych i osiemdziesitych. Badania nad pamici implicite stanowily przedmiot zainteresowania w latach osiemdziesitych i dziewidziesitych. Gdy osigano pewien poziom zrozumienia danego problemu, uwaga badaczy kierowaa si na nastpne zagadnienia. Osignicia pamiciowe zale od rodzaju stosowanego pomiaru oraz zwizku pomidzy nim i warunkami uczenia si. Zwizki pomidzy rnymi jawnymi wskanikami pamici Istnieje wiele dowodw na to, e informacja moe by przechowywana w pamici dugotrwaej i oka