斯金納箱的起源

1938年, 心理學(xué)派的動(dòng)物行為學(xué)家斯金納( B.F.Skinner) 發(fā)表了一部重要著作“生物的行為”, 構(gòu)成他研究學(xué)習(xí)行為基礎(chǔ)的就是操作條件反射( operant conditioning) ,又稱工具條件反射( instrument conditioning) 。

操作條件反射同經(jīng)典條件反射有幾點(diǎn)重要區(qū)別, 前者沒有所謂的條件刺激, 也不是靠條件刺激與無條件刺激相結(jié)合而形成條件反射, 它的形成是起自動(dòng)物的一種隨意活動(dòng), 而且是欲求行為( appetitive behavior) 的結(jié)果。

所謂欲求行為就是在動(dòng)物生理需求驅(qū)動(dòng)下的一種行為表現(xiàn), 如饑餓驅(qū)使動(dòng)物到處覓食, 繁殖欲驅(qū)使動(dòng)物積極向異性求偶等。另外, 在操作條件反射的建立過程中, 刺激和反應(yīng)都必須先于報(bào)償( reward) , 即先接受刺激, 再作出行為反應(yīng), 之后才得到報(bào)償, 這一點(diǎn)區(qū)別很重要。

在操作條件反射的早期研究中, 行為學(xué)家常常使用所謂的“問題箱”( problem boxes) 或斯金納箱( skinner box) , 意思是人為給動(dòng)物制造一個(gè)問題讓其解決,并觀察動(dòng)物解決問題的能力、方法和速度。

操作條件反射模型案例

可以把貓放到一個(gè)問題箱里, 此時(shí)它就會(huì)想方設(shè)法逃出去, 它會(huì)到處沖撞試圖找到出口。*后它可能因某一個(gè)偶然性動(dòng)作而踩踏了 1 塊木板, 門便通過人設(shè)計(jì)的機(jī)關(guān)而自動(dòng)打開了,于是貓便逃出箱外獲得了自由( 即得到了報(bào)償) 。如果把逃出的貓?jiān)訇P(guān)入問題箱, 使這一過程不斷重復(fù), 貓就能越來越快地從問題箱中逃出來,*后貓便能學(xué)會(huì)把踩板和開門這兩件事聯(lián)系起來。此時(shí)如果再把貓放入箱中, 它就會(huì)為了開門而直接去踩板。操作條件反射就是這樣建立起來的 。

斯金納箱是Skinner為研究動(dòng)物的學(xué)習(xí)行為而設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)裝置, 箱內(nèi)可放置實(shí)驗(yàn)動(dòng)物, 并含有1個(gè)操縱系統(tǒng)(如可供大白鼠去壓的桿)和一個(gè)自動(dòng)遞送食物的系統(tǒng)(提供報(bào)償以鼓勵(lì)學(xué)習(xí)) 。利用操作條件反射可以訓(xùn)練動(dòng)物學(xué)會(huì)各種新的甚至是很復(fù)雜的技能,如小兔彈鋼琴、鴨子套圈和鴿子打乒乓球等鴿子學(xué)會(huì)打乒乓球的動(dòng)力是誰把球推送到對(duì)方乒乓球臺(tái)的底線處,誰就能自動(dòng)獲得食物報(bào)償。

行為學(xué)家*喜歡用鼠類進(jìn)行操作條件反射試驗(yàn),因?yàn)槭箢惤K生都懷有好奇心。長期以來,操作條件反射是行為學(xué)家和心理學(xué)家的主要研究工具。心理學(xué)派曾對(duì)動(dòng)物的行為和學(xué)習(xí)能力提出過很多新的見解。

斯金納箱（Skinner box）實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)原理

斯金納箱是研究操作條件反射的儀器。斯金納箱高約0.33米，長方形，一面是單向玻璃，以便于觀察動(dòng)物而不驚擾它，其底部是金屬網(wǎng)，可產(chǎn)生電擊。箱內(nèi)有照明小燈，并有一根連接著食物臺(tái)的杠桿或一塊踏板。將饑餓的動(dòng)物放到箱里，當(dāng)它偶爾按壓杠桿時(shí)，便可得到一點(diǎn)食物，以此建立操作條件反射。實(shí)驗(yàn)者通過改變實(shí)驗(yàn)程序，就可以改變動(dòng)物的行為模式。

雖然人類學(xué)習(xí)行為的性質(zhì)比動(dòng)物復(fù)雜得多，但也要通過操作性條件反射。操作性條件反射的特點(diǎn)是：強(qiáng)化刺激既不與反應(yīng)同時(shí)發(fā)生，也不先于反應(yīng)，而是隨著反應(yīng)發(fā)生。

有機(jī)體必須先作出所希望的反應(yīng)，然后得到“報(bào)酬”，即強(qiáng)化刺激，使這種反應(yīng)得到強(qiáng)化。學(xué)習(xí)的本質(zhì)不是刺激的替代，而是反應(yīng)的改變。斯金納認(rèn)為，人的一切行為幾乎都是操作性強(qiáng)化的結(jié)果，人們有可能通過強(qiáng)化作用的影響去改變別人的反應(yīng)。在教學(xué)方面教師充當(dāng)學(xué)生行為的設(shè)計(jì)師和建筑師，把學(xué)習(xí)目標(biāo)分解成很多小任務(wù)并且一個(gè)一個(gè)地予以強(qiáng)化，學(xué)生通過操作性條件反射逐步完成學(xué)習(xí)任務(wù)。

斯金納箱（Skinner box）成品測(cè)試箱XR-XS109

基本結(jié)構(gòu)：在箱壁的一邊有一個(gè)可供按壓的杠桿（大都是一塊金屬板），在杠桿旁邊有一個(gè)承受食物的小盒緊靠著箱壁上的小孔，小孔外是食物釋放器，其中貯有顆粒形食物。動(dòng)物在箱內(nèi)按一下杠桿，即有一粒食物從小孔口落入小盒內(nèi)，動(dòng)物可取食。一只白鼠禁食24小時(shí)后被放入箱內(nèi)，開始它在箱內(nèi)探索，偶爾按壓了杠桿，獲得食丸。白鼠開始可能并沒有注意到食物落下，但若干次重復(fù)后，就形成了壓桿取食的條件反射。以后稍有改進(jìn)，如外包隔音箱，食物釋放裝置由程序控制等，可測(cè)試動(dòng)物能否學(xué)會(huì)按三次杠桿以得到食物，或間隔一定時(shí)間按壓杠桿才能得到食物。對(duì)不同物種的動(dòng)物，其設(shè)計(jì)稍有不同。該裝置實(shí)際是對(duì)桑代克迷箱的改進(jìn)，后被用于研究動(dòng)物學(xué)習(xí)能力和自我刺激與合作行為等心理學(xué)研究。系統(tǒng)已采用電子線路，使用更方便。

有興趣的小伙伴可以聯(lián)系知鼠達(dá)理の劉工18221718071

如果您也對(duì)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)感興趣，歡迎關(guān)注和推薦關(guān)注知乎帳號(hào)：知鼠達(dá)理和微信公眾號(hào)：bioviewer，專注于動(dòng)物神經(jīng)科學(xué)與行為學(xué)的實(shí)驗(yàn)知識(shí)的方法傳播與分享交流，您可以推薦給您身邊的朋友、同學(xué)以及老師，我們會(huì)定期更新您需要的相關(guān)實(shí)驗(yàn)方法的視頻和文章，希望能對(duì)大家?guī)韼椭?