METODE EXPERIMENTALE IN STUDIUL INVATARII

METODE EXPERIMENTALE IN STUDIUL INVATARII

1. Introducere.

Invatarea poate fi definita ca o schimbare relativ constanta la nivelul cunostintelor sau a comportamentului determinata de acumularea de experienta prin exercitiu. Dupa Atkinson (2002) pot fi diferentiate urmatoarele tipuri d invatare: adaptarea, conditionarea clasica, conditionarea operanta si invatarea complexa. Aceste aspecte sunt in acelasi timp principalele teme pe care le vom aborda in acest curs. Al. Rosca (1971) distinge urmatoarele forme de invatare: conditionare clasica, operanta, invatare perceptaual- motrica, invatare verbala si invatare inteligenta.

Invatarea este prezenta in toate procesele cognitive abordate experimental in cursurile trecute, incepand cu sensibilitatea, cu perceptia si incheind cu memoria sau gandirea. Faptul ca experimentele din domeniul invatarii sunt prezentate separat de cele ale memoriei are la baza ratiuni didactite.

2. Modele experimentale privind conditionarea clasica.

Au fost efectuate atit pe animale cat si pe oameni. Conceptele care asigura intelegerea acestor experimente sunt: stimul conditionat, stimul neconditionat, raspuns conditionat, raspuns neconditionat, conditionare de inalt ordin, generalizarea si discriminarea stimulului conditionat, stingerea raspunsului neconditionat.

-Experimentele pe oameni utilizand ca indice al modificarilor variabilei dependente salivatia au fost efectuate de S. Razran.

In prima faza a experimentului se produce asocierea stimulului neconditionat alimentar (subiectii mesteca guma sau consuma o cantitate mica de alimente) cu stimulul conditionat care poate fi o lumina sau un sunet. Intre fiecare asociere se interpune o pauza de 5-7 minute, timp in care se determina cantitatea de saliva. In acest scop sunt utilizate o serie de rulouri de vata hidrofila care se introduc sub limba subiectilor implicati in experiment, inainte si dupa fiecare conditionare si care se cantaresc riguros inainte si dupa utilizare pentru a se determina cantitatea de saliva secretata ca urmare a aparitiei stimulului conditionat.

-Un procedeu mai riguros, care inlatura o serie d deficiente ale metodei precedente, utilizeaza salivmetrul. Acesta este un dispozitiv format din doua camere circulare concentrice, una avand ca destinatie fixarea pe glanda de salivatie printr-un sistem de vidare, cealalta fiind utilizata pentru colectarea salivei care este condusa printr-un racord flexibil la un parat de masurare.

-Un alt model experimental utilizeaza ca variabila dependenta reactia motrica de retragere a mainii sau a piciorului pentru evitarea unei stimulari negative, de obicei un soc electric care nu este periculos pentru sanatatea subiectului. Se utilizeaza un dispozitiv care simultan produce socul si inregistreaza reactia de retragere. Acest dispozitiv este format dintr-un postament pe care subiectul aseaza mana cu palma in jos. Pe degetul mare se aseaza un dispozitiv semicircular care imbraca transversal acest deget. Orice miscare a acestuia va fi transmisa printr-un ax vertical, unui tambur cu membrana elastica. Acesta transforma miscarea de retragere in variatii de presiune care vor determina deplasarea acului inscriptor a unui dispozitiv de inregistrare pe o banda de hartie mobila. Varfului degetului astfel fixat i se aplica un numar de 20 de socuri electrice, precedate in mod riguros, la cateva fractiuni de secunda, de un semnal neutru (conditionat), sunetul unei sonerii. In faza a doua a experimentului se administreaza, la fel ca la celelalte experimente de conditionare clasica, stimulul neutru fara sa fie urmat de SN. Se inregistreaza reactia conditionata de retragere configurata pe banda de hartie.

-Alte modalitati de inregistrare a invatarii prin conditionare clasica se bazeaza pe inregistrarea efectului palpebral, reactia electrodermala, reactia viscerala etc.

Alti cercetatori (Ilene Bernstein, 1991) s-au interesat de ameliorarea prin conditionare clasica a comportamentului alimentar al subiectilor bolnavi de cancer care urmeaza programul chimioterapeutic cu citostatice. S- a constatat ca in timpul acestor tratamente are loc o reducere a poftei de mancare, o scadere considerabila in greutate care diminueaza capacitatea de lupta impotriva bolii. Studiul a impartit subiectii bolnavi, copii in trei loturi: primului grup i s-a dat sa consume inghetata cu o aroma noua si diferita inaintea fiecarei sedinte cu citostatice, celui de-al doilea grup i s-a dat sa consume inainte de cura acelasi tip de inghetata iar ultimului nu i s-a dat deloc inghetata. S-a constatat ca senzatia de rau specifica chimioterapiei a fost mai bine conditionata de stimulii alimentari noi decat de cei vechi.

Ipoteza comuna a acestor cercetari este ca daca pur si simplu stimulul neconditionat este precedat de SC, adica daca pur si simplu intre cei doi stimuli exista o relatie de contiguitate invatarea sub forma conditionarii clasice va avea loc, adica stimulul conditionat va declansa reflexul neconditionat.

3. Studiul experimental al invatarii prin conditionare operanta (instrumentala)

Daca in conditionarea clasica accentul se pune pe asocierea SC cu SN, in conditionarea operanta modelul experimental utilizeaza ca paradigma relatia dintre un comportament (adoptat mai mult sau mai putin intamplator si consecinta acestui comportament).

Modelul experimental comun marii majoritati a studiilor care au fost realizate pe animale, sobolani sau porumbei se bazeaza pe crearea unei stari de deficit intern (foame) si prin blocarea accesului animalului la sursa de hrana. La inceput printr-un comportament prin incercare si eroare animalul reuseste sa deblocheze accesul la sursa de hrana. Prin intarirea repetata a reactiei care a fost urmata de succes are loc consolidarea acesteia.

N.I. Krasnogorski a utilizat ca semnal neutru indoirea labei piciorului cainelui ori de cate ori acesta primea hrana. Dupa mai multe incercari ori de cate ori avea senzatia de foame indoia piciorul.

Thorndike si apoi Skinner au extins aceste experimente. Thorndike a pus in evidenta prin experimentele sale efectuate la inceput pe pui apoi pe pisici introduse in puzzle box asa numita lege a efectului ( un comportament urmat de satisfacerea unei nevoi va fi intarit, sau slabit daca este urmat de lipsa acestei satisfaceri). Animalele introduse intr-un dispozitiv labirintic reuseau sa invete fie drumul corect care le facilita accesul la hrana fie actionarea corecta a unei pedale care lasa liber accesul la sursa de hrana.

David Premark a descoperit in 1965 ca un comportament cu mare probabilitate poate fi utilizat ca pentru intarirea altuia mai slab. De exemplu comportamentul de invatare, poate fi conditionat de vizionarea de catre copil a emisiunilor la TV., sau de jocul pe computer), programele de intarire (programe, scheme care stabilesc regimul de acordare a intaririlor pentru reactiile de raspuns dezirabile. Aceste programe pot fi: continue in care este intarit fiecare raspuns; partiale in care sunt intarite doar unele raspunsuri astfel: dupa un numar fix de raspunsuri sau dupa un numar variabil de raspunsuri corecte; cu intervale fixe de timp intre un numar de raspunsuri corecte si intarire sau cu intervale variabile. Un alt concept este acela de stingere care desemneaza disparitia graduala a unui comportament de raspuns invatat daca mult timp nu este urmat de intarire.

4. Invatarea perceptiva

Invatarea perceptiva se refera la cresterea capacitatii de discriminare a stimulilor ca urmare a aparitiei lor repetate. Asa cum remarca Al. Rosca (1971) are loc o scadere a pragurilor senzoriale prin exersari repetate fapt care amelioreaza performanta in sarcini de discriminare a unor stimuli cu mare grad de similaritate. Modelul experimental obisnuit utilizeaza stimuli a caror ambiguitate este variata functie de pozitia de prezentare sau de gradul de luminozitate. Experimente de acest tip, conduse de Svartz au utilizat ca indicator de recunoastere a literelor gradul minim de luminozitate necesar acestei activitati. Utilizand mai multe tipuri de intarire cercetatorul a constatat ca intarirea data de comunicarea performantelor a fost superioara prin efectele ei intaririi negative iar aceasta a fost superioara situatiilor cand nu s-a dat nici un tip de intarire. (Vezi in detaliu Al. Rosca, p.197).

5. Invatarea perceptiv - motorie

Paradigma experimentala comuna mai multor tipuri de experimente este administrarea repetata a unei sarcini de coordonare oculo-motorie sau doar motorie si, pe baza valorilor variabilei independente, trasarea curbei invatarii. Variabila dependenta poate fi exprimata prin: durata invatarii sarcinii (atingerea unor standarde de calitate si cantitate), numarul de erori, etc.

Se utilizeaza urmatoarele metode (aparate) care sunt descrise pe larg in Al. Rosca (1971, p.198-205): desenul in oglinda, persecvometrul, metoda labirintului, aparatul de disociere manuala, sinusoida Bonnardel si metoda sortarii.

Aceste metode si aparate si-au gasit o larga aplicabilitate in laboratoarele de psihologie aplicata pentru evaluarea unor aptitudini psihomotorii (coordonarea miscarii bratelor functie de informatia vizuala, precizia miscarilor mainii si / sau bratului, etc.) care s-au dovedit a avea valoare predictiva pentru reusita in diferite profesiuni.

6. Invatarea de inalt ordin (invatarea complexa).

O serie de cercetari experimentale efectuate indeosebi pe animale au sugerat ca invatarea, indeosebi la primate si la om, se efectueaza nu doar prin asociatii dupa modelul conditionarii clasice sau operante ci si prin angajarea unor reprezentari mentale despre stimuli si situatii cu un anumit grad de generalitate si de abstractizare. Mai recent invatarea este abordata mai putin ca o schimbare a comportamentului extern si mai mult ca o achizitie de noi cunostinte (Greeno, 1980 citat de L., Sdorow, 1993).

Aceste cercetari au fost efectuate din perspectiva psihologiei cognitive. Edward Tolman dovedise inca in deceniul al patrulea al sec. trecut, in experientele sale efectuate pe sobolani, ca in conditionarea clasica determinanta pentru invatare nu este relatia de contiguitate dintre stimulul conditionat si cel neconditionat ci achizitia unor noi cunostinte despre relatiile dintre cei doi stimuli (Atkinson, 20002). In conditionarea operanta relatia externa dintre raspuns si consecinta sa detine rolul esential in invatare. Din perspectiva cognitiva, dimpotriva un rol esential in invatarea prin conditionare il au factorii interni care tin de modul in care subiectul uman sau animal percepe, interpreteaza relatia dintre intarire si raspuns. Experimentele intreprinse de Tolman pe sobolani au avut la baza urmatorul model experimental: subiectii trebuiau sa parcurga un traseu labirintic pentru a obtine hrana. Sobolanii din grupul experimental, spre deosebire de cei din grupul de control, au beneficiat de o explorare preexperimentala a labirintului. Desi aceasta explorare nu a fost intarita, s-a constatat ca in experimentul propriu-zis sobolanii din grupul experimental au gasit mai repede iesirea din labirint, comparativ cu cei din grupul de control. Tolman a considerat ca aceste rezultate sustin ideea ca in cursul explorarilor neantarite sobolanii din grupul experimental si-au format o schema cognitiva (cognitive maps), adica o reprezentare mentala a traseului labirintic. Invatarea s-a produs deci pe un fond de cunostinte anterioare. Referindu-se la subiecti umani Ausubell 198**) accentueaza in mod deosebit rolul factorilor interni considerand invatarea ca pe un proces de generare de noi cunostinte si comportamente prin restructurarea in adancime a sistemului de cunostinte deja achizitionate. Rezultatele acestei cercetari sunt susceptibile de a fi interpretate si din perspectiva notiunii de invatare latenta concept introdus, de asemenea, de Tolman, impreuna cu Honzic (1931)

Experimentul care a confirmat ipoteza unei invatari latente a fost efectuat astfel: trei grupuri de sobolani au strabatut un labirint, timp de mai multe zile, o data pe zi. Primul grup a primit intarire dupa fiecare reusita si a reusit sa reduca progresiv numarul de erori in gasirea iesirii din labirint. Curba erorilor de-a lungul celor peste 22 de zile arata o scadere abrupta a erorilor care incepe cu prima zi si continua pana in a 13 zi cand curba se aplatizeaza, ceea ce echivaleaza cu definitivarea procesului de invatare. Celelalte doua grupuri au inregistrat o curba a erorilor care se mentine la un nivel crescut pana in a 11 zi, ceea ce echivaleaza cu lipsa invatarii. Incepand cu a 11 zi aceste grupuri au primit intarire. Drept consecinta curba erorilor cade brusc si se aplatizeaza nu dupa treisprezece zile ca in cazul primului grup ci dup numai doua zile. Carui fapt se datoreaza aceasta scurtare a duratei procesului de invatare prin conditionare operanta? Raspunsul este ca a avut loc o invatare latenta, dar neexteriorizata in comportamentul observabil. Imediat ce a fost data intarirea acesta invatare si-a facut simtita prezenta in comportamentul exterior al sobolanilor.

O serie de cercetari mai recente mentionate de Atkinson si col. (op. cit), efectuate tot pe sobolani au confirmat ipoteza cognitivista ca animalele de experiment se orienteaza in trasee labirint pe baza elaborarii unor scheme cognitive. Dispozitivul pentru experimentare consta din opt trasee identice dispuse radial. Sobolanii trebuie sa invete sa caute mancarea, pusa la capatul fiecarui traseu astfel incat sa nu revina niciodata pe un traseu deja parcurs. Dupa aproximativ 20 de incercari animalele invata sa nu mai caute mancarea in locurile deja "vizitate". Olton, autorul acestor cercetari considera ca sobolanii ajung sa marcheze mental fiecare brat parcurs astfel incat, fara a proceda ca oamenii, fara sa verifice in succesiune fiecare traseu, ei procedeaza in mod aleatoriu , dar pe baza unei scheme mentale, a unei reprezentari.

O alternativa la considerarea contiguitatii temporale drept conditie esentiala a conditionarii clasice o constituie ipoteza nivelului de predictibilitate al SN pe baza frecventei de aparitie a SC (stimulului conditionat).

Rescorla (1967) verifica aceasta ipoteza intr-un experiment efectuat pe caini. Lotului experimental i-au fost administrati stimuli sonori (SC) care aveau un inalt nivel de predictibilitate pentru stimulii neconditionati reprezentati de socurile electrice (nici unui SN nu ii lipsea anticiparea printr-un sunet). Dimpotriva lotului de control i s-a administrat acelasi numar de stimuli neconditionati (socuri electrice) dar fiind slab (rareori) anticipati de SC. S-a constata ca reflexul conditionat a aparut rapid la lotul experimental ti nu a aparut deloc la lotul de control.

Faptul ca organismul interpreteaza, adica are o anumita perceptie a relatiei dintre SC si SN sau dintre intarire (operant) si raspuns, reprezentare mentala care conditioneaza invatarea intr-un grad mai inalt decat relatia lor de apropiere in timp este adeverit de experimentele intreprinse de Maier si Seligman (1976). Autorii au testat ipoteza ca subiectii, si de aceasta data tot caini, invata prin conditionare operanta numai daca ei percep ca intarirea care este o consecinta a comportamentului se afla sub controlul lor. Cainii au fost grupati in perechi. In prima faza a experimentului, la anumite intervale, cainilor li se aplicau socuri electrice. Cainii erau astfel legati incat nu puteau evita aceste socuri. Totusi un caine din fiecare pereche putea intrerupe socul prin apasarea cu nasul a unui buton. Toti cainii care aveau aceasta posibilitate formau grupul de control. Grupul experimental era format din animalele care nu puteau evita socul datorita unui anumit sistem de inhamare. Ori de cate ori cainele de control intrerupea socul, acesta se intrerupea si pentru cainele experimental.

In a doua faza a experimentului, care era unul de conditionare clasica, cainii erau introdusi, pe rand, intr-o cusca formata din doua compartimente despartite printr-o bariera . Ei primeau socuri electrice precedate de sunete avertizoare. Odata cu receptia stimulului conditionat trebuiau sa evite socul (stimulul neconditionat) sarind bariera si trecand in compartimentul fara pericol. S-a constatat ca animalele de control care au avut experienta anterioara a controlului socurilor prin propriul comportament au invatat repede sa evite socurile electrice. La grupul experimental reflexul conditionat de evitare a stimulului nociv nu s-a format. Pe masura aplicarii stimulilor acesti caini deveneau tot mai pasivi si in loc sa sara bariera latrau a neputinta.

7. Invatarea bazata pe reprezentarea mentala a sarcinii

Desi studierea invatarii complexe pe specii inferioare furnizeaza suficiente dovezi in sprijinul ei, acest tip de invatare este mult mai specific speciilor evoluate, adica primatelor si indeosebi omului.

Cercetarile efectuate de Wolfgang Khler se deosebesc, de altele, prin dizainul experimental utilizat. in primul rand multe din concluziile sale se bazeaza pe observarea comportamentului de invatare al unui singur subiect, cimpanzeul Sultan.

Situatiile experimentale constau in etalarea la vedere a hranei dar intr-o pozitie care este inaccesibila animalului. Sarcina experimentala se bazeaza pe intelegere. Solutia gasita are dupa Atkinson (op.cit.) urmatoarele caracteristici: este spontana (apare brusc, dupa o lunga pauza care urmeaza unei incercari nereusite, timp in care animalul pare sa " reflecteze" la datele problemei), disponibilitatea ulterioara si transferabilitatea la alte situatii problematice similare. In perioada de pauza se pare ca cimpanzeul isi formeaza o reprezentare mentala a datelor problemei pe care le proceseaza pana la gasirea solutiei. Aceasta solutie este apoi tradusa in fapt. Invatarea complexa, asa cum apare din experimentele lui Khler pare sa se desfasoare in doua faze: in prima faza este identificata solutia la situatia problematica iar in faza a doua solutia stocata in memorie este actualizata ori de cate ori apare o situatie similara. Transferul solutiei la alta situatie problematica este posibil deoarece reprezentarea ei este suficient de abstracta pentru a acoperi un domeniu larg de posibilitati.

Legata de invatarea latenta este asa- zisa invatare observationala teoretizata de A. Bandura ca stand la baza insusirii comportamentelor sociale. Este un tip de invatare prin vicariere (vicarios reinforcement) care se produce in absenta intaririi reale, subiectul observand cum comportamentul manifestat de model este intarit. In primele sale studii Bandura a confirmat ipoteza ca agresivitatea este un comportament social pe care copii il invata prin asistarea la diferite scene violente. Trei grupe de copii au urmarit un film in care o papusa Doll era batuta de un adult model. La fie grup conditiile experimentale erau oarecum diferite. In filmul urmarit de primul grup modelul era rasplatit pentru comportamentul sau agresiv cu laude si dulciuri, in filmul prezentat celui de-al doilea grup modelul era pedepsit de un alt adult printr-un comportament violent, iar in cazul celui de-al treilea grup modelul nu primea nici un fel de intarire. Intr-o a doua faza a experimentului copii celor trei grupuri erau observati in timp ce se jucau cu aceeasi papusa Doll. Copii din primul grup au manifestat un nivel de anxietate mult superior celor doua grupuri.

Nu putem incheia fara a mentiona unele limite biologice ale invatarii pe care cercetarile efectuate din perspectiva etologica le leaga de experienta adaptativa stocata in bagajul ereditar al speciei. In cazul animalelor invatarea pare sa se conformeze unei matrite comportamentale determinata genetic. Acest fapt are consecinte extrem de importante asupra proiectarii experimentelor pe animale asupra invatarii, deoarece, se pare ca nu orice SC poate fi asociat cu oricare SN asa cum postuleaza teoriile invatarii prin conditionare clasica.

Garcia si Koelling (1966) au efectuat un experiment extrem de interesant desfasurat in trei etape In prima etapa sobolanilor din grupul experimental li se dadeau doi stimuli, unul luminos, si unul sonor ori cate ori gustau dintr-o solutie aromata. In al doilea stadiu al experimentului sobolanii erau imbolnaviti dandu-li-se o substanta nociva. In ce-a de-a treia etapa era testat stimulul conditionat care va fi asociat de sobolani cu imbolnavirea. In toate etapele recipientul cu solutie era acelasi. In ultima etapa solutia din recipient era fie aceeasi cu cea din prima etapa dar neansotita de sunet si lumina, fie alta solutie (cu alt gust) dar insotita de cele doi stimuli conditionati. Sobolanii au evitat solutia care avea un gust cunoscut dar nu si solutia insotita de sunet si lumina. Aceste rezultate confirma ipoteza ca gratie unei relatii intiparite genetic, boala este asociata cu gustul si nu cu lumina sau sunetul. Alti autori au aratat, intr-o maniera asemanatoare ca asocierea reactiei de evitare a socului electric se realizeaza in raport cu sunetul si lumina si nu cu gustul alimentelor. Deoarece spre deosebire de sobolani care identifica hrana prin gust, pasarile asociaza hrana mai degraba cu informatiile vizuale, acestea din urma vor evita alimentele nocive prin asocierea lor cu stimuli conditionati vizuali decat cu stimuli gustativi.