第十章 动物学习定律

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人的智慧、品格和技能都是某种原始倾向以及所受训练的产物。人的最终本性是他的原始本性在其所具有的环境中发展的结果。一般来说,人性是原始本性、学习规律和人赖以生存与学习的环境力量共同作用的结果。

动物学习举例

要想最终更好地了解人类学习的复杂性,不如暂时将其搁置,而先来考察较低等动物遇到变化情境时的学习,这是更为划算的方法。

把一些出生6天到12天的小鸡放在一个园子里(图10—1中标注的YY处),园子与迷津篱笆(如图10—1中的A、B、C、D、E)连通。从这些鸡中抓出一只小鸡单独放在A处。它突然面对篱笆墙的情境,不见了同伴、食物和熟悉的环境,于是做出了四处乱跑、大声鸣叫和跳墙的反应。当它跳墙失败时,会产生努力受挫的不安;当它跑到B处、C处或D处时,面对的是与A处一样的情境;当它跑到E处时,就跑出了迷津,满意地与同伴在一起、吃食物、回到原来的环境中。如果我们屡次重复把它放回A处,就会发现小鸡跳墙,跑到B处、C处的次数越来越少,最后会直接跑到D处、E处并跑出来。这时小鸡就建立了一个置身A处的情境与从E处跑出来的反应之间的联想、联结或结合。通俗地说,它学会了每当把它放在A处时,就从E处跑出来,即它学会了摆脱困境的途径。无效的跑、跳和站立次数的减少表明,小鸡跑出来所用的时间也逐渐减少。以两只建立这种联想的小鸡为例,它们在前5次尝试中跑出来的平均时间是3.5分钟(其中一只大约用了3分钟,另一只大约用了4分钟)。但是,最后跑出来的时间始终保持在五六秒钟内。

图10—1 小鸡实验

下表展示了动物学习前后的行为变化:表10—1是最初一次尝试的行为特征;表10—2是联结完全建立以后的一次行为反应,即学习后的一次圆满反应。

表10—1 最初实验中的行为

表10—2 学习之后一次实验中的行为

下图展示了从最初的尝试到联想完全建立后所发生的变化。图中的虚线分别表示龟在第5次(见图10—2)和第50次(见图10—3)尝试从A处回巢时的爬行路径。图中的直线表示木板围墙。在第5次实验中,龟除了无效的移动就是无用的停止,共用了7分钟的时间才回到巢穴;而在第50次实验中只用了35秒。这两张图是早期尝试与最后实验结果的典型代表,选自耶克博士用不同的动物在不同情境中所做的大量实验。我对他允许我选用该图表示感谢。

图10—2 龟的实验

注:在第5次实验中,龟从A处回巢的路径。

图10—3 龟的实验(续)

注:在第50次实验中,龟从A处回巢的路径。

下面让我们来考察一种比小鸡或龟寻找恰当路径更精彩的表演。我们用一个约0.5米长、0.4米宽、0.3米高的箱子,去掉正面和端面两块木版,正面钉上一些留有约2.5厘米宽缝隙的板条;端面安上一个门和一个门闩,只要在箱内将门闩横扳,门就会向外打开。我们所要观察的是,把一只3个月到6个月大的饥饿小猫放进这个箱子,箱子外面放一块鱼。小猫会有如下反应:先是想从板条之间的缝隙钻出去,用爪子抓板条和箱子内外一切可松动的地方,爪子从板条间的缝隙伸到外面,咬箱子周围的围板。如果小猫在胡乱地钻、抓、咬的过程中偶然扳动门闩(打开门),它就会获得自由和食物。如果让它一遍又一遍地重复这样的经历,那些抓、咬之类的无用动作就会逐渐减少,而只做出有成效的特定动作——例如,用爪子抓紧门闩,用鼻子向一边推。以后无论什么时候,只要把小猫关在箱子内,它都会立即转动门闩。这说明小猫已经能够在被限制在箱子内的这种情境和用某种确定动作抓箱子内某部分的这种反应之间建立联想了。按照一般的说法,小猫学会了扳动门闩打开门。对于不知情的观察者来说,6个月的小猫能够从这样的箱子中获得自由似乎令他感到奇妙,而且根本不会将其与它们寻找食物和栖息地的寻常行为联系起来。然而,读者应该认识到,这种活动与前文谈到的小鸡在篱笆墙内所表现出来的动作属于同一类。借助于机遇的恩赐,或者更多地依赖于天赋的本能,一个特定的情境唤起了一些反应,其中的一个反应恰好导致了自由。这个反应就与该情境形成了联想。不过,这里的反应是抓住某个确定的部位,而不是跑到E处,而且这个反应是从大量无效行为中选择出来的,在选择上比前者复杂得多。

在上述列举的例子中,与情境建立联想的是“有准备”的适当反应,而且这种“有准备”的反应也适合学习。猫跑出来的反应是它在正想出来的时候偶然做出来的(正如我们所说,猫正尝试出来),而且是一种可能出来的方法,所以说它也适合学习。然而,这些“有准备”的反应不一定都适合学习。如果我们关住一只猫,并且只有在它挠自己的时候打开门放它出来、让它吃到食物,那么,经过足够次数的实验后,我们就会发现一把猫放进箱子里它就会立即挠自己。然而,在开始的几次实验中,猫不是为了出来而挠自己,而是因为它放弃了徒劳的乱抓、乱钻,停下来休息时挠自己。这种与抓抓自己、舔舔自己、小鸡啄啄翅膀这样的“不可能”或“不适合”的反应所建立的联想,真的与原始本性或先天习惯反应中那些有准备的、有生物倾向的逃跑、求食和寻求同伴反应所建立起来的联结一样。

上述所举的例子中,动物只形成了单一的联想,其实这种联想可以联合成一个系列。例如,小鸡可以先学会爬上一个斜面,然后从鸡架中出来。学会之后再加上一个鸡架;小鸡必须先走过一条薄板,再穿过围墙上的一个洞,然后才能进入到第一个鸡架。经过多次练习后,每当把小鸡放到第二个鸡架时,它就能立即走进第一个鸡架中,然后再从那里跑出来。接着再加上第三个鸡架,使小鸡再形成一个联想,能够从第三个鸡架进入第二个鸡架,然后再进入第一个鸡架,最后跑出去。在这样一系列的联想中,前一个反应把动物带入到下一个情境中,从而引起第二个反应,以此类推,直到最后。有三只小鸡如此这般学会了准确无误地穿过一长串迷津,在这样的“学习”中它们一共建立了23个联想。

上述所列举的小鸡、龟和小猫的学习,有一个消极的特征,就是缺乏推理和演绎思维,更看不出何种“观念”的有效运用。假使把读者引入迷津、笼子里或者远离家的地方,他对这些情境的反应中一定会包含许多关于情境的观念、判断和思考,而且他的行为很有可能受到推理所产生的一系列观念的大量“调节”。在令人烦恼的情境与解除烦恼的反应之间可能会加入一个小时的内部考虑、思考、计划等的时间。可是却没有迹象表明,决定困境中小鸡或小猫的行为的因素中有关于迷路、笼子、食物的观念出现。它们的反应是直接由感觉到的情境决定的,而不是由观念决定的。三个案例中的学习只能用呈现在感官前的情境与反应之间结合的加强或减弱来说明,反应在神经系统内就是动或不动的问题。较低级的动物偶尔也会表现出有观念的迹象,并对行为产生影响。但是,它们的学习,大体上可用反应与情境的直接结合作出解释,无须观念为中介。

动物学习的特征

这些例子和以它们为典型代表的数以百计的动物学习案例说明了准备律、练习律和效果律,而不牵涉任何貌似起作用而实际无作用的模仿、观念发动动作和高级的推理能力。世上有某种受动物欢迎而不回避的事件状态,这就是动物满意的情境;也有它们无法忍受的、排斥的或极力摆脱的情境。由动物的行为所成就的情境与反应之间的联结,因为伴随满意的事件而加强;也因伴随烦恼的事件而减弱、消失。练习可以使联结增强,经常不用也会使联结减弱。这就是大部分动物学习的实质和总的特征。

这些例子还证明了学习的五个特征,它们的适用范围和重要性仅次于准备律、练习律和效果律。

第一个特征是,对相同的外部情境做出多种反应。被困在鸡架中的小鸡做出了多种反应,所以才有可能从中选择一种或几种反应与将来的情境建立联结。当小鸡在B处跳篱笆墙失败后,它的内部状态有了改变,所以它再去跳墙的可能性减少,而更多的可能是叫或跑。当它跑到C处仍然面对围困它的篱笆墙时,可能唤起的内部状态是启动它跑和往回跑。所以,由于篱笆墙的限制,加上无效的叫、跳和跑的失败,它把原始本性和先前学会的反应一个接着一个地做出来。

这个多种反应或变式反应原则至少涵盖百分之九十的动物和人的学习行为。按照通常的解释,这个原则并不普遍适用。因为,即使只做出了一个反应,也有可能改变动物的行为,也可能学习,并可能使联结增强,从而使做出这个反应更确定、更迅速,而且更耐久;或者是使联结减弱,以至于情境重现时,动物比以前更不可能做出反应;在反应与不反应的交替训练中,不做反应也是变式反应的一种。可是,如果我们对变式反应原则的解释包括这样的情况,即动物或者做出积极的反应,或者做出不积极的反应的情况(也就是说,当情境再次出现时,动物的反应或者有了改变,或者没有改变),这条原则就是普遍适用的了。

五个辅助原则中的第二个原则是我们称之为学习者的定势(或称之为学习者的态度、调节或决心)规律。把学习简单地等同于围栏中的一只小鸡,用这种抽象的观点是不能充分描述学习的。一只小鸡,由于其年龄、饥饿程度、活力、困意等状况不同,可能对外部情境有着不同的态度。依据该原则,一只想睡觉又不太饿的小鸡被困在围栏内时,它的“定势”不大可能引发逃出束缚的举动;如果它想寻找同伴和食物,可是神经系统没有做好准备,也不会做出有准备的反应;通俗地说,如果它不是“特别想出来”,就不会在意出来不出来。正如伍德沃斯(Woodworth)在解释同样的动物学习案例时所说的那样:“首先,我们必须假定动物有一种调节和确定行为目标的心身机制。正如我们想说的那样,动物必须具有想出去、想找到食物的欲望。不论动物的意识如何,作为一个有机体,它的行动表明了它的行为定势。这种调节机制持续发动反应,直至锁定目标为止;它是动物坚持不懈、努力达到渴望目标的原动力。因此,它的行为反应是这种调节作用与兽笼各种特征的刺激共同作用的结果。每个反应都与这种调节作用有关。”(Ladd and Woodworth,1911,p.551)

依据该原则,在任何外部情境中所做出各种反应都是动物的“定势”和“态度”的产物,反应所导致的满意或烦恼都以“态度”为前提。按照效果律,“成功的”反应是“态度”与外部情境的联结,这是普遍的原则。任何学习过程都以当时动物的“定势”为前提。

动物的学习还表明了这样一个事实,即情境中的某个要素在确定做出的反应上具有优势作用,这在人类的学习中是一个极为重要的因素。例如,我在实验中用过的猫,经过一段时间后,能够根据我的行为做出反应。我的行为只是情境中的一部分,却能比情境中的其他一般特征更能决定猫的反应。这表明猫学会了对我给出的信号做出习惯反应,这在最初它是不会的。同样,一只已经学会了从12个箱子里打开门、跑出来的猫,学会的开门方法无非是拉一个环、转动一个木条或按压一块板等。现在把它放在一个新的箱子里,它会比以前“更注意”箱子里的小物件。这表明以往学习所建立起的联结,并非针对整个情境,主要是针对情境中的一个或几个要素。因此,当猫已经学会了转动门闩、逃出箱子之后,箱子的朝向是南是北、是东是西并不重要,不会导致行为差异;把箱子的十分之一漆成黑色或者把箱子增大五分之一,也都不会使猫产生太大的行为差异。实际上,猫仍然会像从前一样扳动开门的机关。当然,动物不会像一个有思想的人那样,完全严格地将反应只与情境中的某个重要部位建立联结。只要那个部位的附加物有些改变,就足以使它们产生困惑,远比给人造成困惑容易;而且在某些情况下,那些附加物一个都不能少,否则动物做不出正确的反应。然而,它们仍然能够清清楚楚地与整个情境的某个局部、部位、特征建立联系。乃至再低等的动物,我们也会发现,它们对整个情境所做出的反应可以或多或少地区分为对各个组成部分的反应,即它们明显地具有倾向局部活动的普遍规律,或者说“零碎活动”或“部分活动”的普遍规律。[1]情境中的某个局部、某个成分或某个特征具有独自引发反应的优势,并能排除同时在情境中出现的其他几个或一切成分,好像反应是专门与某个特定成分建立联结的一样。

如果把一只从没有被关进过箱子或笼子的猫放到前面所描述的箱子里,它的反应大致是尝试从板条的缝隙钻出、抓板条、抓箱子里一切可以摇动的物件、从横板条的缝隙伸出爪子、能拉动的东西就拉,等等。总之,它对这个人造情境的反应同它被束缚在丛林时所做出的本能反应一样。如果把一只以前好几次在同一类箱子里学会搬弄门闩的猫,重新放到一个新的箱子里,那么,它做出的反应将会是由两部分反应所构成的混合反应,其中一部分反应是本能倾向与束缚它的障碍物的结合,还有一部分是它在与新箱子相似的箱子里学会的反应。

这两个例子说明了相似律(low of assimilation)或类化律(low of analogy)。对于任何情境来说,比照它的本能反应或者以前没有习得的反应,现在做出的反应将会是本能反应与在相似情境中建立起联结的习得反应。所谓情境乙与情境甲相似,就意味着情境乙有时能够以相同的方式唤起情境甲所唤起的感觉神经元。

在低等动物的学习中清楚表现出来的最后一个重要原则,我称其为联想的转移(associative shifting)。寻常动物对言语信号做出反应的“技巧”(tricks)就是一个方便的例证。例如,在猫的面前举起一块鱼,对它说“站起来”。如果这只猫很饿,而且它又没有养成相反的行为习惯,它就会对鱼做出站立的反应。此时,与反应建立联结的是整个情境,包括站在那个位置上的人、发出的语音信号和鱼。经过恰当的安排、重复多次的尝试之后,即使省略了鱼,情境中的其他因素也能唤起它的站立反应。此后,联结可以转移到单独的口头信号。如果采用某种限制手段,以满足它对情境中一个成分的注意为必要条件,那么,它对整个情境A、B、C、D、E的反应可以转变成对情境B、C、D、E的反应,再转变成对情境C、D、E的反应,进而转变成对情境D、E的反应,甚至对情境E的反应,而且,在情境中加入F、G、H等新的成分,在同样的限制条件内,我们就能获得学习者与它所感知到的情境相联结的可能做出的任何反应。这样,那些在一开始时完全没有能力唤起的特定反应,后来就完全有能力实现。其实,情境在一开始时就可能引起一个完全相反的反应。所以,你完全可以把一只猴子训练得每当你把一根香蕉放在笼子底下的时候,它就跑到笼子顶上去。

动物学习所表现出来的这些简单的、半机械化的现象,即多种反应、动物对外部情境的定势或态度、情境中个别成分或局部唤起某个反应的优势作用、对与其相似的新情境所做出的相似反应,以及通过逐渐改变情境使一种反应从一个情境转移到另一个新情境而反应不乱——这些从动物学习中揭示出来的特征,同样也是人类学习的基础。当然,人类的学习更复杂,层次更高,例如,学习拉小提琴、微积分知识和工程学上的发明等。可是,如果我们不清楚在学习之初,发生在身体上的粗率反应是如何与感知到的情境相结合的、其中又依靠什么力量形成了联结,那么,要想理解现代文明人细巧而有计划的学习是断不可能的。而且,当我们对这些无论多么细巧、多么复杂、多么先进的学习作出解释的时候,这些简单的事实——联结因应用和令人满意而被选择、因不用和令人烦恼而被淘汰,做出多种反应和内心的定势是学习的前提,情境引发部分活动、其中的个别成分具有规定反应的优势力量,反应能够类化、联结能够转移——仍然是解释它们的主要事实,或唯一需要的事实。

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注释:

[1]或者称之为局部反应定律或部分反应定律更好些。