© Игорь Молчанов
Когнитивное обучение у людей и животных. Как работают эврика и инсайт?
Решаем ли мы сложные головоломки, запоминаем обстановку или изучаем абстрактные термины: все это случаи когнитивного обучения. Что это и как оно работает?
Содержание
- Что такое когнитивное обучение
- Вольфганг Кёлер. Могут ли обезьяны учиться через понимание?
- Настоящее понимание вместо проб и ошибок?
- Ассоциативное и когнитивное обучение
- Обучение через мысленные представления
- Когнитивные карты Эдварда Толмана
- Роль гиппокампа в когнитивном обучении
- Какую роль играют абстрактное мышление и предыдущие знания?
- Ожидания влияют на наше обучение
Что такое когнитивное обучение
В самом общем смысле когнитивное обучение — это подход к обучению, который акцентирует внимание на развитии и использовании когнитивных процессов в процессе усвоения новых знаний и навыков.
Слово «когнитивный» означает «познавательный» или «понимающий», т.е. опирающийся на активные мыслительные процессы. Этим оно отличается от других способов научения, свойственных животным и людям, например, импринтинга (мгновенного запечатления), инстинктивного подражания (имитации) или условнорефлекторного обусловливания методом проб и ошибок.
- Когнитивное обучение
- Усвоение знаний, умений и навыков, которое происходит с участием когнитивных процессов, таких как восприятие, память, мышление, внимание, речь.
- Обучение, опирающееся на принципы сознательности, активности, проницательности (понимания) и инсайта (озарения).
- Психологическое состояние, в котором обучающиеся сохраняют активную мотивацию и стремятся понимать получаемые знания, в частности, выделять главные аспекты, устанавливать логические взаимосвязи между элементами, компоновать усваиваемый материал и резюмировать его, раскрывая главную суть изученного.
Концепция когнитивного обучения основана на идеях конструктивизма (подход в психологии, согласно которому люди активно формируют свои знания, а не получают их в готовом виде из окружающего мира), гештальт-психологических теориях, психологии развития Жана Пиаже, достижениях современной нейропсихологии, лингвистики и прочих наук.
Основные понятия когнитивного обучения включают в себя:
- Когнитивные процессы. Охватывают различные аспекты обработки информации в мозге, такие как восприятие, внимание, память, мышление и речь.
- Восприятие: способность воспринимать информацию из окружающей среды через органы чувств.
- Внимание: способность выбирать конкретные стимулы для дальнейшей проработки и игнорирования других.
- Память: механизмы сохранения и воспроизведения информации.
- Мышление: комплексный кгнитивный процесс, включающий в себя анализ, синтез, оценку и образование новых идей.
- Метакогнитивные навыки: способность контролировать и регулировать собственный когнитивный процесс, включая осознание собственных знаний и стратегий обучения.
- Когнитивные процессы
- Процессы активного познания окружающего мира, которые осуществляются в мозге и позволяют ему воспринимать, понимать, запоминать, перерабатывать информацию, принимать решения, решать проблемы.
Решаем ли мы сложные головоломки, запоминаем обстановку, изучаем абстрактные термины, ищем информацию в интернете, или вместе с группой в аудитории обсуждаем новую тему во время академического занятия: все это случаи когнитивного обучения, т.е. обучения через понимание. Но как это работает? И как насчет наших ближайших родственников обезьян и других животных?
Вольфганг Кёлер. Могут ли обезьяны учиться через понимание?
Долгое время считалось, что животные учатся только методом проб и ошибок, или с помощью классической обусловленности. Обучение через инсайты или даже абстрактное мышление считалось сугубо человеческой сферой. Но, как показали эксперименты, когнитивные способности людей и животных нельзя четко разграничить.
Шимпанзе Султан очень голоден. Банан — именно то, что ему нужно. Единственная проблема для шимпанзе заключается в том, что плод, которого он жаждет, лежит за пределами клетки. Вне его досягаемости. Две палки, которые немецкий психолог Вольфганг Кёлер (Wolfgang Köhler) дал обезьяне, тоже, похоже, не сильно помогли. В конце концов, они довольно короткие. Что делать?
Если бы люди и животные не могли учиться через понимание (озарение), история на этом закончилась бы, и Султан остался бы голодным. Но вышло иначе.
На самом деле, Султан долгое время тщетно боролся с двумя короткими палками. Разочарованный и надутый, он скорчился в своей клетке. Но тут Султану пришла в голову спасительная идея («эврика»). Он повернулся к палкам и соединил их. С помощью уже более длинной палки он смог достать желанный фрукт.
Настоящее понимание вместо проб и ошибок?
В рамках своих опытов в 1920-х годах Вольфганг Кёлер интерпретировал подход Султана как случай проницательного обучения. Таким образом, обезьяна решила проблему внезапно, а не постепенно, методом проб и ошибок. Кроме того, шимпанзе Кёлера смогли обобщить свой опыт и применить их к новым проблемам. В других случаях они использовали эту идею для достижения цели с другими инструментами.
Этот эксперимент сформировал основу кёлеровского понимания «инсайта» — неожиданного осознания нужных взаимосвязей во время научения.
- Инсайт
- Происходит от англ. insight, озарение — внезапное нахождение решения какой-либо проблемы после продолжительной мыслительной деятельности.
Сегодня понятие инсайта является неотъемлемой частью гештальтпсихологии.
Люди, а также некоторые виды животных учатся не только постепенно, методом проб и ошибок. Решая проблемы, они внезапно приходят к пониманию (инсайту). А также способны обобщить и применить его к другим задачам.
Вольфганг Кёлер продемонстрировал, что шимпанзе могут решать проблемы, применяя проницательность. Его исследования показали, что интеллектуальный разрыв между людьми и шимпанзе намного меньше, чем считалось ранее. Его работа «Психика обезьян» была революционной для своего времени. Первоначально она была опубликована в 1917 году на немецком языке (Intelligenzprüfungen an Anthropoiden, Berlin 1917), в 1925 была переиздана на английском (Kohler, W. The mentality of apes, transl. from the 2nd German edition by Ella Winter. London: 1925). Но в течение многих десятилетий ее игнорировали, поскольку она нарушала общепринятое мнение о том, что поведение животных является просто результатом инстинкта или обусловленности.
Ассоциативное и когнитивное обучение
Многое из того, что изучают люди или животные, нельзя объяснить методами проб, ошибок и условностей. Например, когда мы усваиваем абстрактные концепции, делаем сложные выводы или черпаем для себя что-то полезное из научно-популярной статьи.
Чем ассоциативное когнитивное обучение отличается от обусловливания, можно объяснить на простом примере. Когда, например, охотничьих собак учат возвращаться к охотнику при определенном звуке свистка, это классическая обусловленность. Т.е. формирование условного рефлекса в ответ на стимул. Нейтральный раздражитель посредством тренировки трансформируется в условный. Однако, собаки обычно оставляют без внимания звуки других свистков, которые предназначены для других собак. Измененное поведение относится только к приобретенному условному раздражителю.
Совершенно иная ситуация с когнитивным обучением. Показательным является эксперимент, который Вольфганг Кёлер провел на своей исследовательской станции на Тенерифе в 1918 году. Он заставил домашних цыплят различать светлый и темный фон. Более светлый фон был целевым стимулом, который Кёлер награждал за распознавание.
Психолог внимательно наблюдал за тем, что произошло, когда он представил цыплятам еще более светлый фон. Выбор ранее изученного целевого стимула был бы не чем иным, как обучением через ассоциации. На самом деле, однако, животные выбирали новый стимул.
Очевидно, они уловили взаимосвязь между стимулами как решающий критерий и перенесли предыдущий результат обучения в новую ситуацию. Таким образом, память играет важную роль в когнитивном обучении. Предыдущие знания и убеждения определяют, как решаете новую задачу.
Обучение через мысленные представления
Особенность когнитивного обучения также состоит в том, что оно основано на внутренней обработке информации. Идея, лежащая в основе так называемого когнитивного подхода в психологии, заключается в следующем: люди и животные могут — в разной степени, конечно, — составлять «план в уме». Мысленно отображать свое окружение, а затем работать с этими внутренними идеями вместо того, чтобы иметь дело непосредственно с окружающей средой.
В случае с Султаном когнитивный подход может дать объяснение. Очевидно, животное мысленно отображает проблему и внутренне моделирует отдельные компоненты этой репрезентации, пока не находит решение, которое оно затем применяет в реальном мире.
Полученное решение остается доступным и далее, потому что мысленное представление постоянно. Поэтому Султан смог перенести его на решение аналогичных задач, потому что представление, возможно, достаточно абстрактно не только для изображения исходной ситуации.
Очевидно, что во многих случаях когнитивное обучение можно разбить на два этапа. В первую очередь решается проблема. На втором этапе решение проблемы сохраняется в памяти. Ведь оно может снова пригодиться в подобных ситуациях. Память играет важную роль в когнитивном обучении.
Когнитивные карты Эдварда Толмена
Одним из первых сторонников когнитивного подхода в обучении был американский психолог-необихевиорист Эдвард Толмен (Edward Chace Tolman). В 1930-х — 1940-х годах его интересовала проблема того, как крысы узнают путь через сложный лабиринт. Толман стал автором концепции когнитивных карт (Tolman, E. Cognitive maps in rats and men. 1948).
Идея Толмена: в процессе обучения в мозгу крысы создается что-то вроде полевой карты окружающей среды. Крысы составляют когнитивный план лабиринта, расположение которого они фиксируют в своем мозге. Различные исследования, похоже, подтверждают это предположение. В типичной экспериментальной установке крысы сталкиваются с пищей в конце каждой ветви лабиринта. Их задача — зайти в каждую из этих веток, не заходя ни в одну из них дважды.
Как показывают эксперименты, маленькие грызуны довольно быстро учатся — даже если запах еды в еще не посещенных ходах покрывается лосьоном после бритья.
Между прочим, крысы не исследуют лабиринт систематически, а ищут ветви в случайном порядке. Очевидно, они не просто учатся жесткой последовательности реакций. Более вероятно, что они действительно разрабатывают некую мысленную карту, которая отмечает те ходы лабиринта, в которых они уже были.
Роль гиппокампа в когнитивном обучении
Тем временем исследователи также определили потенциальные нейронные корреляты когнитивных карт. Среди прочих это так называемые координатные или пространственные нейроны в гиппокампе. Они играют основную роль в долговременной памяти и пространственной ориентации. Отдельные ячейки представляют разные места в окружающей среде. Совокупность всех этих ячеек представляет собой карту всего окружения.
В 2009 году психолог из Университета Эмори Джозеф Маннс и нейробиолог из Бостонского университета Говард Эйхенбаум зафиксировали активность нескольких десятков пирамидальных нейронов в гиппокампе крысы. Они обнаружили, что паттерны активности многих пирамидных ячеек отражают местоположение и идентичность объекта. В исследовании одновременно регистрировали от 43 до 61 пирамидных клеток гиппокампа, когда крысы выполняли задачу запоминания распознавания объектов, в которой новые и повторяющиеся объекты встречались в разных местах на круговой дорожке (J.R. Manns, H. Eichenbaum. A cognitive map for object memory in the hippocampus).
Какую роль играют абстрактное мышление и предыдущие знания?
Исследования приматов, проведенные американским психологом Дэвидом Премаком и его женой Энн Джеймс (см. их книгу «Разум обезьяны» — Premack, David & Premack, Ann James. The Mind of an Ape. New York, 1983), также говорят в пользу предположения о ментальных репрезентациях у людей и некоторых видов животных. Они показывают, что даже шимпанзе могут изучать абстрактные понятия.
Например, человекообразные обезьяны могут научиться использовать разные пластиковые фишки для отдельных слов. При этом они понимают не только конкретные понятия, такие как «яблоко», но и абстрактные термины, такие как «равные». Они используют фишку, которая означает «одинаковая», когда представлена две «оранжевые» фишки, но «другая» фишка, когда представлена «апельсиновая» и «яблочная» фишка, остается в силе.
Ожидания влияют на наше обучение
Еще один важный вывод когнитивного подхода заключается в том, что ожидания играют важную роль в обучении. В эксперименте, проведенном командой во главе с известным психологом Ли Россом (Lee Ross) из Стэнфордского университета, испытуемым были представлены два измерения честности людей, которые оказались в совершенно разных ситуациях. Например, в одном значении было указано, как часто мальчик списывает задания у своих одноклассников в школе. Другой вопрос, как часто мальчик дома был нечестным?
На этом основании испытуемых попросили оценить и указать, насколько сильна связь между двумя измеренными значениями. В некоторых случаях она была очень низкой. Однако испытуемые чаще всего ее переоценивали. Широко распространенное среди людей убеждение и ожидание того, что разные показатели черт характера должны коррелировать, сильно преобладало над фактами.
Люди склонны использовать свои предыдущие знания при обучении. В целом когнитивное обучение основано на том факте, что люди и некоторые виды животных не только реагируют на стимулы из окружающей среды, но также связывают новую информацию с ранее сохраненными знаниями.
А иногда, как показывает пример шимпанзе Султана, они даже приходят к совершенно новым открытиям. Если бы Султан умел разговаривать, то смог бы крикнуть «Эврика!» — легендарное восклицание древнегреческого изобретателя Архимеда, ставшее общеупотребительным для выражения радости при нахождении решения трудной задачи.
См. также:
© Составитель: Игорь Молчанов
© Psyfactor.org, 2022-2024
