Obecna_a_vyvojova_psychologie
1.5.1 Druhy učení
1.5.1 Druhy učení
Můžeme rozlišit tři základní druhy učení, jimiž jsou klasické podmiňování, operantní podmiňování a komplexní učení.
Klasické podmiňování: I. P. Pavlov
Klasické podmiňování je učením, že něco signalizuje něco jiného. Dochází při něm k asociaci původně neutrálního podnětu s dalším podnětem na základě opakovaného spojování obou podnětů.
Studium klasického podmiňování začalo v prvních letech dvacátého století, kdy se procesem učení začal zabývat ruský fyziolog Ivan Petrovič Pavlov, který v té době byl již nositelem Nobelovy ceny za výzkum trávicích procesů. V průběhu výzkumu trávicích procesů si Pavlov všiml, že jeden pes začal slinit již při pouhém pohledu na jídelní misku. Jiní psi však začali slinit až tehdy, když dostali potravu do tlamy. Pavlov se rozhodl zjistit, zda lze psa naučit, aby slinil i při spojování potravy s jinými podněty, například se světlem nebo se zvukem bzučáku.
V pavlovovském základním experimentu vědec nejprve připevní ke slinné žláze psa trubičku, aby bylo možno přesně měřit množství vyloučených slin. Poté je pes umístěn před nádobu, do které může být automaticky vydáváno jídlo. Experimentátor rozsvítí světlo v okénku před psem. Po několika vteřinách je do nádoby vydáno trochu mletého masa a světlo poté zhasne. Měřící zařízení registruje, že dochází k vylučování slin. V tomto případě je slinění nepodmíněnou, reflexní (instinktivní) reakcí na maso, nikoliv reakcí naučenou (podmíněnou). Stejně tak je maso nepodmíněným podnětem.
Pes však postupem času začne slinit i na pouhý „signál“ blížící se potravy, tj. na rozsvícení světla. Pes však nezačne slinit na podmíněný podnět ihned stejně intenzivně jako na podnět nepodmíněný. Síla slinění je funkcí počtu „pokusů“, tj. společného výskytu nepodmíněného a podmíněného podnětu. Někteří psi navíc vytvářejí spoje poměrně rychle, u jiných je nutný větší počet opakování. Obecně bývá tato souvislost vyjadřována pomocí tzv. křivky učení.
Je-li naopak opakovaně aplikován podmíněný podnět bez spojení s nepodmíněným, dochází k tzv. vyhasínání: pes sliní stále méně intenzivně, až reakce zcela zmizí (vyhasne).
Pokud je podmíněná reakce spojena s určitým podmíněným podnětem, budou podobnou reakci vyvolávat i podobné podněty. Tento princip je označovaný jako generalizace. Je-li například pokusná osoba napodmiňována k mírné emocionální reakci po zaznění ladičky vydávající tón c (256 Hz), zjistíme, že vyšší i nižší tóny budou rovněž vyvolávat emocionální reakci, avšak ne všechny. Hovoří se o tzv. gradientu generalizace: Čím jsou tyto nové podněty původnímu podnětu podobnější, tím je pravděpodobnější, že budou vyvolávat podmíněnou reakci.
Jestliže pes byl napodmiňován a vylučuje sliny při samotném zapnutí světla, je možné pokračovat dále tak, že před světlem zapneme například bzučák, avšak nedáme do misky žádnou potravu. Mezitím opět spojujeme světlo s potravou, aby nedošlo k vyhasnutí. Po několika opakování spojení bzučáku se světlem začne pes vylučovat sliny již po zvuku bzučáku. Tento princip je označován jako podmiňování druhého řádu.
To je například dobře známo u onkologických pacientů, kterým se děla nevolno již při pohledu na ordinaci, v níž dostávají chemoterapii.
Operantní (instrumentální) učení: E.L. Thorndike a B.F. Skinner
V případě klasického podmiňování se podmíněná reakce většinou podobá normální reakci na nepodmíněný podnět, tedy reakci nepodmíněné. Například vylučování slin je normální reakcí psa na jídlo. Když však chceme psa podávat „pac“, nemůžeme použít klasické podmiňování, neboť toto chování nemá žádný přirozený (nepodmíněný) podnět.
Při operantním (instrumentálním) učení dochází k naučení určitých reakcí, které mají určité důsledky v okolí. To je první rozdíl oproti klasickému učení, kde reakce nemá na prostředí žádný bezprostřední vliv, neboť tyto reakce jsou fyziologické nebo emocionální povahy. Druhým rozdílem je, že reakce zde nemá žádný přirozený „nepodmíněný podnět“; je spuštěna spontánně.
Malé dítě například vydává spontánně určité zvuky – vrnění, broukání, pláč atp. Jestliže ale matka na jeho vrnění reaguje úsměvem, pochvalou či pohlazením, nebo při pláči okamžitě přiběhne, zvýší se u dítěte frekvence těchto spontánních projevů. Pochvala nebo příchod matky jsou zde chápány jako zpevnění. Dítě se tímto způsobem naučí kontrolovat své prostředí: chce-li něčeho dosáhnout, stačí zakřičet. Jeho chování tedy vede k důsledkům v prostředí, jimiž jsou z pohledu teoretiků učení různé druhy zpevnění.
E.L. Thorndike a zákon účinku
Se studiem operantního učení začal ve svých pokusech na přelomu 19. a 20. století E.L. Thorndike. Byl do značné míry ovlivněn Darwinovou teorií evoluce. Snažil se dokázat, že zvířata se stejně tak jako lidé učí celý život. Učení přispívá ke zvýšení šancí na přežití. V průběhu operantního učení zákon účinku selektuje ze souboru náhodných reakcí ty, které mají pozitivní důsledky. Tento proces je podobný procesu evoluce, ve kterém zákon přežití nejlepších selektuje z řady náhodných variací druhu právě ty změny, které slouží ke zvýšení pravděpodobnosti přežití.
Například umístíte hladovou kočku do klece, jejíž dveře jsou zavřeny pomocí jednoduché západky, takže je možno je snadno otevřít. Před klec je umístěn kus ryby. Kočka se nejprve snaží na rybu dosáhnout skrz mříže klece, ale to se jí nepodaří. Po chvíli svého úsilí zanechá a začne se pohybovat po kleci. V určitém okamžiku zcela náhodně zavadí o západku a dveře se otevřou. Kočka vyběhne a rybu sežere. Experimentátor ji dá znovu do klece a celý pokus opakuje. V průběhu několika pokusů vypustí kočka ze svého repertoáru značné množství neúčinných forem chování a dostává se k rybě stále dříve. Nakonec se naučí otevřít západku okamžitě po svém umístění do klece. Naučila se tedy otevírat západku, aby dostala jídlo.
Podle Thorndika chování kočky není inteligentní, neboť kočka nedospěla k pochopení souvislosti cíl-chování. Kočka se chová podle principu pokusu a omylu (trial & error) a když je některé chování okamžitě odměněno, bude ho kočka emitovat častěji než dosud. Naopak chování, které nevede k odměně, je z repertoáru eliminováno. Thorndike hovořil o tomto jevu jako o zákonu účinku.
B.F. Skinner a tvarování chování
Skinner zavedl řadu změn ve studiu operantního chování, které jsou dnes běžně přijímány. Své výzkumy nejčastěji realizoval pomocí jednoduché klece, označované jako Skinner-box, Skinnerova skříňka. Tato skříňka obsahuje tři základní prvky, jimiž jsou jídelní miska (a miska na pití), páčka, která je nad miskou a světlo, které je nad páčkou.
Skinnerovými oblíbenými pokusnými zvířaty byli krysy a zejména holubi. Když je krysa umístěna do skříňky, pohybuje se po ní a příležitostně se dotkne páčky a zmáčkne ji. Frekvence zmáčknutí páčky je registrována pomocí počítače a představuje základní úroveň stlačování páčky, tj. frekvenci spontánní emise dané reakce.
Když je zjištěna tato základní úroveň emise daného chování, je páčka spojena se zásobníkem potravy, který je vně skříňky. Každé zmáčknutí páčky uvolní otvor zásobníku a do misky spadne malý kousek potravy. Krysa potravu sní a brzy páčku znovu zmáčkne. Potrava zpevňuje stlačení páčky a frekvence stlačení páčky se tedy výrazně zvyšuje (učení). Je-li zásobník od páčky odpojen, mačká krysa páčku postupně stále méně často (vyhasínání).
Skinner rozlišuje tyto důsledky spontánního chování:
pozitivní |
negativní | |
ZPEVNĚNÍ |
presentace příjemných podnětů (pochvala) |
odstranění nepříjemných podnětů (zrušení zákazu) |
TREST |
presentace nepříjemných podnětů (kritika) |
odstranění příjemných podnětů (zrušení dovolení) |
Tabulka 1 Důsledky spontánního chování podle B.F. Skinnera.
Podle: B.F. Skinner (1953) Science and Human Behavior. New York: Macmillan.
Experimentátor někdy stanoví určitou vnější podmínku (například rozsvícené světlo), za níž bude reakce zpevněna. Tato vnější podmínka bývá označována jako diskriminující podnět. Krysa začne postupně mačkat páčku při rozsvíceném světle častěji, než odpovídá základní úrovni, při zhasnutém světle naopak méně často. To co platí pro klasické podmiňování, platí tedy i pro operantní zpevňování.
Tvarování chování postupnou aproximací a vznik pověr
Podle Skinnera se tímto způsobem jedinec naučí takřka veškeré formy instrumentálního chování. Patří mezi ně i osvojování jazyka. Často jde o déletrvající proces, který lze experimentálně navodit například takto: Experimentátor zvolí určitý standard či kritérium výkonu, po kterém bude následovat zpevnění. Například u holubů je to chození s hlavou zdviženou do určité výšky. Emituje-li holub náhodně toto chování, je zpevněno. Po naučení se chodit s hlavou zdviženou do této výšky, může experimentátor zvýšit nároky – minimální hranice pro zpevnění bude o 2 cm vyšší, atd. Výsledkem je „vytvarování“ chování do požadované podoby.
Někdy se ale organismus naučí i chování, které není instrumentální, tj. nevede k dosažení požadovaného cíle. Stojí-li například holub na jedné noze a náhodně přitom obdrží drob, zvýší se pravděpodobnost, toho že bude stávat na jedné noze. Jakoby dospěl k přesvědčení, že jeho chování je příčinou této vnější události. I toto chování však zpravidla časem vyhasne.
Komplexní učení
Z hlediska kognitivního přístupu je podstatou učení schopnost organismu mentálně representovat jednotlivé aspekty světa a provádět operace s těmito mentálními representacemi, nikoli s tím, co representují.
Kognitivní mapy
Jedním z prvních zastánců kognitivního přístupu k učení byl Edward Tolman, jehož výzkum se zabýval problémem, jak se krysy naučí hledat cestu složitým bludištěm. Z jeho pohledu se krysa probíhající složitým bludištěm neučí pořadí reakcí odbočení doprava nebo doleva, ale spíše kognitivní mapu čili mentální representaci plánu bludiště.
Obrázek 11 Sedmiramenné bludiště k výzkumu komplexních forem učení.
Volně podle: Atkinson, R.L. et al. (2003) Psychologie. Praha: Portál.
Typické experimentální bludiště (viz obrázek) sestává ze středové plochy, z níž vychází osm stejných ramen. V každém pokusu umístí experimentátor na konec každého ramena kousek potravy a krysa se musí naučit, že je třeba dojít na konec každého ramene, vzít si potravu a nevracet se do ramene, v němž již byla. Krysy se tento úkol naučí velmi rychle. Je přitom zajímavé, že takřka nikdy nepoužívají systematický postup, například zleva doprava. Navštěvují ramena na přeskáčku, v nahodilém pořadí, které je v každém pokusu jiné. Nenaučily se tedy pevný sled reakcí. Co se tedy vlastně naučily je otázkou. Možná si vytvořily representaci bludiště připomínající mapu, tj. představu o prostorovém uspořádání ramen. A po návštěvě každého ramene si v duchu odškrtnou, ve kterém ramenu již byly a ve kterém tedy potrava již není.
Učení vhledem
Zatímco se někteří vědci snažili použít tento kognitivní pohled na nižší živočišné druhy, například na holuby nebo krysy, jiní se domnívali, že nejlepší důkaz pro kognitivní přístup může vzejít do vyšších druhů, zvláště od primátů. Mezi nimi zůstávají obzvláště důležité práce Wolfganga Köhlera se šimpanzi. Köhler obvykle umístil šimpanze do uzavřeného prostoru a mimo jeho dosah umístil nějaké ovoce, zejména banán.
Mezi typické úkoly patří například tento: Šimpanz je umístěn v kleci, ve které leží tři kousky tyče, které lze spojit. Šimpanz je ale nikdy spojené neviděl. Před klecí leží banán, který je však z dosahu šimpanze. Dokonce ani tehdy, když si pomůže libovolnou tyčí, na banán nedosáhne. Šimpanz však překvapivě po určité době všechny tři kousky tyče spojí a banán si touto prodlouženou tyčí přitáhne. Získal tedy jakýsi vhled, který spojuje cíl s představou prostředku, kterým by ho bylo možno dosáhnout.
Rozdíly tohoto typu učení oproti operantnímu učení jsou zjevné:
- řešení je náhlé, není třeba vysokého počtu zkusmých reakcí pokusem a omylem
- zvíře řeší tuto situaci pomocí mentální representace problému (manipuluje s mentálními representacemi složek situace) a pak realizuje řešení ve skutečnosti
- dochází k transferu na jiné situace – zvíře řeší stejný problém i při zadání s jinými prvky
- transfer nasvědčuje uchování řešení problému v paměti
- transfer nasvědčuje tomu, že řešení problému je na značně abstraktní úrovni, nikoliv v konkrétní podobě situace, s níž zvíře mělo zkušenost.
Tyto pokusy nasvědčují, že komplexní učení sestává ze dvou fází. V první z nich dochází k nalezení řešení a k jeho realizaci, ve druhé je toto řešení uloženo v abstraktní podobě v paměti a je vybaveno, kdykoliv se objeví podobná problémová situace. Proto komplexní učení úzce souvisí s pamětí, myšlením a řešením problémů.