CC BY
63
Н. А. Иванова
РОЛЬ СОЗНАНИЯ В ПРОЦЕССЕ НАУЧЕНИЯ: ВЗАИМОСВЯЗЬ УСТОЙЧИВЫХ ОШИБОК С ДИНАМИКОЙ ПРОЦЕССА НАУЧЕНИЯ
Научение в психологии
Литература, посвященная проблеме научения, представляет собой обобщение данных многочисленных лабораторных исследований научения в широком смысле этого термина. При этом классифицируется прежде всего то, какие системы органов затрагиваются научением — сенсорные, сенсомоторные, моторные или речевые [13, 17, 19]. Однако эти исследования не проясняют принципиальных моментов — в результате их не формулируются общие для этого процесса законы, остаются неясными его природа и механизмы. В лучшем случае формулируются лишь общие закономерности формирования условного рефлекса. Но процесс научения не ограничивается формированием условного рефлекса.
Началом исследований процесса научения справедливо считать исследования И. П. Павлова и его учеников. Бихевиористы вслед за Павловым создавали собственные теории научения, делая при этом акцент на подкреплении, которое приводит к образованию связей, в то время как подкрепление является лишь информирующим и мотивирующим фактором, оно является не причиной, не способом научения, а представляет собой вид обратной связи — информацию о результатах деятельности. Оно служит основанием для совершения уже выученных действий, но научить оно не может.
Представителей гештальт-психологии тоже занимала проблема научения. Они полагали, что в его процессе субъект начинает по-другому видеть ситуацию. В какой-то момент, когда улучшение с помощью избранной стратегии уже невозможно, происходит переструктурирование, качественный скачок, и после этого эффективность деятельности продолжает повышаться. «Теория переструктурирования» не отвечает на многие вопросы, но представляет собой интересную постановку проблемы и содержит полезные для дальнейших исследований идеи.
Строение движений в процессе формирования навыка у человека изучал Н. А. Бернштейн. Он обнаружил, что при тренировке моторных действий движения, из которых складывается действие в целом, всегда разные. Нет никакого конкретного движения, которое закрепляется. Отсюда знаменитая формула Бернштейна «упражнение есть повторение без повторения». Повторяются не движения, а процесс поиска решения двигательной задачи, а это — сложный когнитивный процесс. Н. А. Бернштейн в этой связи писал, что научение возможно, когда «пробы» и «ошибки» — это проверка и корректировка созданных гипотез. Также он указывает на то, что мотив к осуществлению действия всегда находится на ведущем, т. е. осознаваемом, уровне [12]. Его попытка решить проблему научения кажется одной из наиболее удачных, но при этом вопрос о роли сознания в этом процессе так и остался без ответа.
Когнитивные теории научения тоже появились достаточно давно. Они основывались на фактах латентного научения, а также на результатах анализа кривых научения (графиков зависимости результатов деятельности от числа упражнений).
В многочисленных исследованиях по имплицитному научению было показано, что
© Н. А. Иванова, 2009
человек способен, не осознавая этого, усваивать сложные взаимосвязи между предъявляемыми стимулами, адекватно на них реагировать, хотя при этом испытуемые не в состоянии объяснить (т. е. осознанно проконтролировать), как они это делают [1]. А. Ребер в ряде экспериментальных работ продемонстрировал, что неосознаваемая когнитивная деятельность достаточно сложна, поскольку зависит от знаний, полученных ранее [8, 9].
Результаты исследований имплицитного научения показывают, что научаться человек может, даже не замечая особых условий, заданных в эксперименте. Какова же роль сознания в задачах научения? Что оно делает?
Сознание как механизм проверки гипотез
Для начала необходимо уточнить, что мы будем подразумевать под термином «сознание». Автор придерживается взгляда на сознание, предложенного В. М. Аллахвердовым, он определяет сознание как особый механизм мозга, который на основе накопленной организмом информации в соответствии с обнаруживаемыми им закономерностями конструирует гипотезы об окружающем мире и организует деятельность по проверке этих гипотез. Эту систему гипотез В. М. Аллахвердов называет субъективным миром. Сознание действует так, как будто вначале пытается угадать закономерности природы, а затем организует деятельность по проверке своих догадок (гипотез).
Что касается научения, то здесь сознание делает выводы о том, какая сенсорная информация пригодна и какие движения осуществимы в созданном им субъективном мире. А для проверки этих выводов ставит перед организмом соответствующие сенсорные и двигательные задачи. Когда механизм сознания сталкивается с расхождением своих построений с реальностью в виде афферентной сенсорной информации, а также обратной связи от своих действий, он «сглаживает» возникающий когнитивный диссонанс, защищая собственные догадки от опровержения.
Итак, сознание догадывается о том, как устроен мир, о самом себе, о ситуации, проверяет эти догадки и управляет необходимыми для этого действиями организма (здесь уместно вспомнить принцип единства сознания и деятельности). В. М. Аллахвердов вводит идеализированное допущение относительно того, что организм уже с одного предъявления хранит в памяти всю информацию и сразу умеет осуществлять действия, которые де-факто будут успешно осуществляться лишь к окончанию процесса научения.
Итак, научается не организм в целом, а сознание, которое учится управлять организмом. При этом механизм сознания стремится поддерживать собственные гипотезы.
На основании этой концепции сознания и многочисленных экспериментальных исследований было сделано предположение, что устойчивость проверяемых сознанием гипотез в задачах научения и заучивания эмпирически проявляется в виде устойчивых ошибок [10].
Ошибки вообще и ошибки устойчивые
В современных зарубежных исследованиях стала активно разрабатываться тема ошибок. Однако систематическое исследование феномена ошибки началось сравнительно недавно: попытки выделения соответствующей области как самостоятельной были предприняты лишь в начале 80-х гг.
Среди психологических исследований, посвященных этому вопросу, особое место занимают работы английского психолога Джеймса Ризона и его сотрудников. Он предлагает классификацию ошибок, основываясь на теории действий вообще, разделяя ошибки в зависимости от стадии действия, на которой они возникают — на этапе планирования, на стадии запоминания и хранения плана действий или на этапе его исполнения. Ризон связывает непосредственно с вниманием все
ошибки, причина которых лежит на когнитивном уровне управления автоматизированной деятельностью, разделяя их на два рода — ошибки невнимания и ошибки внимания [7].
Возникновение ошибок в процессе научения естественно, но отношение к этим ошибкам в классических теориях, как правило, негативно, как к чему-то, чего в идеальном варианте не должно быть, и чего, как следствие, необходимо избегать. Однако в современных когнитивных исследованиях все чаще появляются идеи о необходимости, полезности ошибок для научения, о том, что ошибка является неотъемлемым моментом любой деятельности [5].
М. Раутерберг и Д. Феликс в статье, посвященной ошибкам человека в контексте научения и деятельности в целом, выдвигают в качестве основного тезис, заключающийся в том, что поведение человека с психологической точки зрения в принципе не может быть ошибочным. Действия, которые классифицируются как ошибочные, — естественные этапы целостной последовательности действий, необходимых для достижения результата. Они приводят эмпирические данные, подтверждающие неизбежность, необходимость и полезность для научения действий, которые называются ошибочными [6].
М. Фриз и коллеги в эмпирическом исследовании ошибок приводят 4 основания для рассмотрения ошибки как необходимого и полезного элемента процесса научения, а также эмпирически показывают их неотъемлемость от деятельности человека. Фриз сравнил две группы: первая группа (15 чел.) научалась в режиме «обучение, допускающее ошибку», вторая группа (8 чел.) — в режиме «обучение, избегающее ошибок». При оценке результатов научения выяснилось, что представители второй группы, научавшиеся с разрешением на ошибки, в конечном итоге выполняли требуемые действия более успешно [3].
С феноменом устойчивой ошибки исследователи сталкивались уже давно, но не идентифицировали это явление как именно устойчивую ошибку. Например, Дж. Кречевский, описывая процесс научения у животных, указывает на реакцию «фиксации», когда для животного крайне затруднительно перейти от уже созданной гипотезы к более подходящей (путем отказа от первой и возвращения к хаотичным реакциям для поиска второй). Здесь речь идет об устойчивой гипотезе, а устойчивые ошибки, по сути, и являются сохраняемыми гипотезами. Сходные эффекты К. Дункер наблюдает у людей в процессе научения решению мыслительных задач [2].
П. Левицки, Т. Хилл и И. Сазаки разработали ряд задач на перцептивное научение. Исследователи манипулировали стимулами, предъявляя их на компьютере и по-разному размещая в пространстве относительно других. Это смещение не фиксировалось испытуемыми, но влияло на результат опыта. Люди склонны были сохранять свои гипотезы, основываясь именно на пространственном положении стимулов, даже когда им предъявлялись совсем другие слова. Кроме того, было установлено, что перцептивные систематические ошибки, проявлявшиеся уже в начальных реакциях на неопределенные стимульные паттерны, зачастую оказываются не только устойчивыми, но и усиливаются (по терминологии авторов «самоукрепляются» или «самосохраняются») со временем в последующих пробах [4].
Точные повторяющиеся ошибки уже наблюдались и в ряде экспериментальных исследований в рамках нашей школы [11, 15, 16].
Экспериментальное исследование устойчивых ошибок в процессе научения на примере простой перцептивно-моторной задачи
Для исследования динамики научения и повторяющихся ошибок как индикаторов деятельности сознания была специально создана компьютерная программа, позволяющая предъявлять испытуемым стимулы и регистрировать их реакции. Испытуемым предлагается простая
перцептивно-моторная задача — они должны нажатием клавиши пробела выпускать снаряд, целясь при этом в движущуюся по экрану мишень. Их цель — попасть в центр мишени. Мишень представляет собой яркий красный кружок диаметром 40 пикселей. Если испытуемый попадает снарядом в эту мишень (т. е. отклонение от центра не превышает 20 пикселей в ту или другую сторону), то она «взрывается». Согласно отчетам испытуемых, невзирая на поставленную задачу стараться попадать точно в центр, они испытывали радость уже от того, что попадали в мишень (даже не в центр) и видели взрыв, и испытывали разочарование, когда отклонение было больше, чем на 20 пикселей, и мишень улетала «неподбитой». Эксперимент проводился сериями, в каждой серии — 200 выстрелов, всего 15 серий — итого 3000 выстрелов. Мишень через одинаковые интервалы времени появляется с левой стороны экрана и движется вправо, пока не исчезнет за правым краем экрана, после этого (через 1 сек.) слева появляется следующая. За одно прохождение мишенью экрана можно сделать один выстрел снарядом. Снаряд расположен внизу экрана. Рассматривалась возможность, что испытуемые могут привыкнуть к определенному расположению снаряда на экране, связав его с какими-нибудь частями монитора, краями окна. Чтобы у испытуемых не вырабатывалось таких визуальных привязок, снаряд появлялся каждый раз на новой позиции. Восемь позиций, на которых появлялся снаряд, чередовались в случайном порядке. После каждого выстрела испытуемый мог наблюдать, попадал ли его снаряд в мишень, после чего высвечивалась обратная связь: количество произведенных выстрелов, количество попаданий в мишень и величина отклонения снаряда от центра мишени в пикселях. Эта информация давала испытуемому возможность корректировать свои действия в зависимости от точности своих ответов. Каждый испытуемый получал дискету и выполнял задачу на своем компьютере примерно в течение двух недель.
В качестве испытуемых выступили взрослые люди в возрасте 18-48 лет. Всего в эксперименте приняли участие 15 чел., было сделано по 3000 замеров для каждого.
Инструкция для испытуемых выглядела следующим образом:
«С помощью клавиши „пробел“ стреляйте снарядом, который расположен внизу экрана, по красному движущемуся объекту (мишени), стараясь попадать точно в центр. В окне имеется обратная связь: количество произведенных выстрелов, количество попаданий в мишень, и то, на сколько точек снаряд отклонился от центра мишени: если это число положительное, — значит, Вы выстрелили раньше, если отрицательное — Вы выстрелили позже, чем нужно. Всего необходимо выстрелить 3000 раз. За один раз (одну серию) нужно стрелять 200 раз. Перерыв между сериями — не менее 2 часов и не более 2 суток (это условие вводилось для того, чтобы соблюдалась регулярность, важную для научения).
Предположения
В процессе научения выполнению простой задачи человеку свойственно повторять свои ответы (отклонения) с точностью, превосходящей как возможности сознательного различения, так и точность решения задачи в конце процесса научения.
В процессе научения человек вырабатывает общие стратегии решения задачи и демонстрирует тенденцию их сохранять. Проявлением этих стратегий являются устойчивые ошибки. По мере стабилизации стратегии возрастает количество устойчивых ошибок, но одновременно наблюдается и повышение эффективности деятельности.
Результаты
Обработка результатов производилась с помощью программ SPSS и Excel. В ходе эксперимента, как и следовало ожидать, происходит научение — постепенное уменьшение среднего отклонения ответов от центра мишени. Вместе с тем обнаружилось, что испытуемые
имеют тенденцию повторять свои ответы в двух подряд идущих пробах с точностью до пикселя (т. е. их ответы отклоняются от центра мишени два раза подряд на одно и то же количество точек). Было проведено сравнение теоретически возможной частоты возникновения повторяющихся ошибок и фактической частоты их появления в ответах испытуемых. Теоретически возможная частота в нашем случае была получена с помощью метода Монте-Карло — случайной перестановкой всех отклонений в ответах в каждой серии. Для каждой серии вычислялось среднее из 1000 таких комбинаций. Так было определено число повторяющихся ошибок, которые можно было бы теоретически случайно совершить при данном наборе ответов. Это число сравнивалось с фактическим количеством совершенных повторяющихся ошибок.
По ходу научения точность решения задачи возрастает, но одновременно увеличивается количество повторяющихся ошибок. Во второй половине опыта (т. е. в последние 8 проб из 15) их становится больше, и вероятность их возникновения достоверно отличается от случайной (крит. Вилкоксона, p < 0,01). Следовательно, при решении простой задачи на научение тактика сохранения гипотез в конечном счете приводит к улучшению деятельности.
Итак, мы увидели снижение средней величины отклонения от правильного ответа у наших испытуемых в ходе научения и сопровождающий научение рост количества устойчивых ошибок. По результатам дисперсионного анализа, обе эти тенденции статистически достоверны (р < 0,01). Был проведен корреляционный анализ данных для проверки предположения о наличии связи между динамикой научения и динамикой роста повторяющихся ошибок. Получена значимая отрицательная корреляция между этими кривыми, — эти динамики взаимосвязаны на высоком уровне значимости (коэффициент Пирсона г = -0,55, p < 0,01; коэффициент Кендалла т = -0,4, p < 0,01). При анализе взаимосвязи снижения средней ошибки по сериям и роста количества повторяющихся ошибок для каждого испытуемого отдельно, отрицательная корреляция между этими динамиками была обнаружена у 14 из 15 испытуемых, у шести из них — высоко значимая. Это позволяет уверенно не считать артефактом результаты корреляционного анализа по всем испытуемым в целом.
Точка — пиксель — довольно малая единица разрешения экрана, которая испытуемым не видна. Но устойчивые ошибки повторяются с точностью до пикселя, что, конечно, происходит без всякого сознательного желания испытуемых. Во-первых, они вообще не хотят ошибаться, а во-вторых, не могут контролируемо попадать все время в одну и ту же точку, иначе они бы с первого точного попадания продолжали и дальше попадать в центр. Обнаруживаемая точность в повторении ошибки находится за пределами возможностей сознательного различения.
В пользу предположения о существовании некой «зоны сознательного неразличения» свидетельствует то, что количество точных попаданий и ответов, лежащих рядом с точным попаданием, приблизительно равно. По ходу эксперимента у испытуемых средняя величина отклонения ответа от точного попадания изменяется от 13,8 до 7,5 пикселей от первой к последней серии. Средняя точность решения задачи в конце эксперимента равна 7,5. При этом уже в первых сериях повторения одного и того же отклонения с точностью до 1 пикселя появляются чаще, чем случайно. То, что ошибки повторяются с такой высокой точностью, свидетельствует, что все-таки человек способен различать столь малые величины, хотя это различие он может и не осознавать.
Для примера рассмотрим вероятность появления нулевого отклонения (точного попадания в центр мишени).
Таблица 1
Вероятность точного попадания (нулевого отклонения) после такого же и после других ответов
Вероятность повторения точного попадания Вероятность точного попадания после ошибочного
0,056 0,028
При сравнении вероятностей выяснилось, что вероятность появления точного попадания после предшествующего точного попадания в 2 раза больше, чем вероятность его появления после ошибочного ответа (крит. Вилкоксона,p < 0,01). Этот результат является еще одним свидетельством способности человека к решению поставленной задачи с высочайшей точностью.
Обсуждение и выводы
Полученные результаты подтверждают предположение о том, что динамика научения и динамика устойчивых ошибок взаимосвязаны и что устойчивые ошибки встречаются чаще, чем случайные. Как оценка вероятности возникновения повторяющихся (устойчивых) ошибок в общем, так и оценка вероятности появления конкретных повторяющихся отклонений (в частности, нулевого) показывают, что эти ошибки сопровождают процесс научения. Что удивительно — тенденция к сохранению устойчивой ошибки в целом приводит к повышению эффективности решения задачи.
Эти данные не вписываются ни в одну из известных теорий научения, но хорошо согласуются с концепцией научения, предложенной В. М. Аллахвердовым, а также с результатами современных зарубежных когнитивных исследований (Левицки, Хилл, Сазаки, Расмуссен, Фриз и др.). Классическая концепция научения в последние годы утрачивает свою популярность и все чаще подвергается сомнению.
Судя по тому, что после некоторого перерыва и в России, и за рубежом появляется все больше работ, посвященных этой проблеме, интерес к ней возрастает.
Литература
1. Cleeremans A. Principles for Implicit Learning. Oxford, 1997. Р. 196-234.
2. DunckerK., KrechevskyJ. On solution-achievement // Psychological review. 1939. Vol. 46, № 2. P. 176-185.
3. Frese M., Brodbeck F., Heinbokel T., Mooser C., Schleiffenbaum E. and Thiemann P. Errors in training computer skills: on the positive function of errors // Human-Computer Interaction. 1991. Vol. 6. P. 77-93.
4. Lewicki P., Hill T. & Sasaki I. Self-perpetuating development of encoding biases // Journal of Experimental Psychology: General. 1989. Vol. 118, № 4. P. 323-337.
5. Rasmussen J. The role of error in organizing behaviour // Qual Saf Health Care. 2003. № 12. Р. 377-385.
6. RauterbergM., FelixD. Human Errors: Disadvantages and Advantages. // IEA Approved Conference The 4th Pan Pacific Conference on Occupational Ergonomics. 1996.
7. Reason J. Human error. New York, 1990.
8. Reber A. Implicit learning and tacit knowledge // Journal of Experimental Psychology, General. 1989. Vol. 119, № 3. P. 219-235.
9. WulfG. & Schmidt R. A. Variability ofpractice and implicit motor learning // Journal of Experimental Psychology: Learning, Memory, and Cognition. 1997. Vol. 23, № 4, July. P. 987-1006.
10. Аллахвердов В. М. Методологическое путешествие по океану бессознательного к таинственному острову сознания. СПб., 2003.
11. Аллахвердов В. М. Сознание как парадокс: Экспериментальная психологика. СПб., 2000.
12. Бернштейн Н. А. Очерки по физиологии движений и физиологии активности. М., 1966.
13. Глейтман Г., Фридлунд А., Райсберг Д. Основы психологии. СПб., 2001.
14. Дернер Д. Логика неудачи. М., 1997.
15. Зайцев А. С. Феномен «плато», или что делает механизм сознания в процессе заучивания // Сб. работ вып-в ф-та психол. СПбГУ. СПб., 2002.
16. Иванова Н. А. Устойчивые ошибки как результат влияния сознания на процесс научения // Материалы международной межвузовской научно-практической конференции студентов и аспирантов «Психология
XXI века», СПбГУ СПб., 2003.
17. Фресс П., Пиаже Ж. Экспериментальная психология. М., 1973. Вып. IV.
18. Хегенхан Б., Олсон М. Теории научения. СПб., 2004.
19. Хьел Л., Зиглер Д. Теории личности. СПб., 1999.
