伯爾赫斯·弗雷德里克·斯金納

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斯金納（Burrhus Frederic Skinner）

伯爾赫斯·弗雷德里克·斯金納（Burrhus Frederic Skinner，1904—1990），新行為主義學習理論的創始人。

　　伯爾赫斯·弗雷德里克·斯金納，美國心理學家，新行為主義學習理論的創始人，也是新行為主義的主要代表。1904年3月20日出生於美國賓夕法尼亞州薩斯奎漢納，1990年8月18日逝世於馬薩諸塞州坎布里奇。斯金納引入了操作條件性刺激。著有《沃爾登第二》（Walden Two，也譯《桃源二村》）、《超越自由與尊嚴》（Beyond Freedom and Dignity）等。1950年當選為國家科學院院士，1958年獲美國心理學會頒發的傑出科學貢獻獎，1968年獲美國總統頒發的最高科學榮譽――國家科學獎。

　　他1904年3月20日生於美國賓夕法尼亞州東北部的一個車站小鎮。斯金納從小喜愛發明創造，富有冒險精神。他15歲時曾與幾個小伙伴駕獨木舟沿河而下，漂流300英里。他還試製過簡易滑翔機，曾把一臺廢鍋爐改造成一門蒸汽炮，把土豆和蘿蔔當炮彈射到鄰居的屋頂上。

　　1922年斯金納進入漢密爾頓學院主修英國文學並開始從事寫作。由於他對動物和人類的行為深感興趣，因此他曾選修過生物學、胚胎學和貓體解剖等學科。在生物學教師的指導下他閱讀了洛布的《腦生理學和比較心理學》、巴甫洛夫的《條件反射》等科學著作，還閱讀了羅素的《哲學原理》、華生的《行為主義》。這些著作對他日後的學術成就產生了巨大影響。

　　1926年斯金納從漢密爾頓學院畢業，轉入哈佛大學心理系。在哈佛大學學習期間，他為自己制定了一張極嚴格的日程表，從早晨6點至晚上9點的分分秒秒幾乎都用來鑽研心理學和生理學。他不看電影不看戲，謝絕一切約會。功夫不負有心人，斯金納於1930年獲哈佛大學心理學碩士學位，1931年又獲心理學博士學位。此後他在該校研究院任研究員。1937～1945年他在明尼蘇達州立大學教心理學，1945～1947年任印第安那大學心理系主任。 1947年他重返哈佛大學，擔任心理學系的終身教授，從事行為及其控制的實驗研究。

　　斯金納盒是一個籠子，籠子里有一個開關。試驗動物需要學會一個技能，比如燈亮了就撥動開關。開關連到一支筆上，開關每被開一次，筆就向上方動一格，筆下是一個不斷向前運動的紙，因此開關的位置決定紙上的曲線的傾斜度。假如紙上畫的曲線的傾斜度非常大的話，則說明動物學得非常快。

　　通過他的試驗他發現老鼠不僅由“事先”的刺激激發撥動開關，而且也由“事後”的刺激撥動開關。他發現動物的行動不僅僅是簡單的“刺激-反應”，動物的行動也受到周圍環境的影響，比如事後的磁療獎賞。斯金納將這個行為稱為“條件性刺激”，他不用“學習”這個詞，因為他認為學習這個詞含有動物有意圖地做一件事的含義，而這個意圖並沒有在這個試驗中反映出來，因此是不科學的。

　　由於他的動物心理學試驗非常成功，因此他1931年獲得博士學位後繼續在哈佛待了五年，繼續他的獨立研究。1936年他轉到明尼亞波利斯的明尼蘇達大學，但在那裡他沒有繼續他的工作。1944年，在第二次世界大戰中德國開始使用火箭攻擊英國，而盟軍當時還沒有類似的武器，因此斯金納又開始了他的試驗研究。他的研究（今天看來非常古怪）是一個絕對保密的軍事研究。他打算訓練鴿子，讓它們用它們的啄的動作來控制火箭的飛行。後來這個控制由雷達來指揮，沒有用鴿子。但他的試驗也獲得了一些科學結果，一些鴿子的行為的電影非常有效地證明瞭迷信的起源。

　　1948年斯金納回到哈佛併在那裡一直待到他1974年退休。同年他發表了《桃源二村》。在這部小說中他描寫了在一個操作條件性刺激所形成的社會中的生活。直到今天這部小說依然有很大的意義。這本至今很值得讀的小說也是斯金納最著名的著作。由於書中所描寫的社會和行為技術它被看作是一個反面的烏托邦，這與斯金納本來的意圖正好相反。書中並未回答一個非常重要的問題：誰有確定一個控制著每個人的每個生活細節的社會的社會準則的權利。

　　使用他的動物試驗的經驗和他在《桃源二村》(Walden two)中已經描寫過的學習理論斯金納提出了程式學習的學習方法。他將學習的內容分為許多小塊。學習的人在學會後獲得可以學下一步的獎勵。這樣尤其是自學的人可以不斷鼓勵自己學習和控制學習的進展。語言實驗室也是斯金納的發明。

　　分為以下三個方面：　

　　(一)應答性行為和操作性行為——經典式條件反射學習和操作式條件反射學習^[1]

　　斯金納的行為主義理論與華生的行為主義觀點有一個顯著的區別。華生堅持“沒有刺激，就沒有反應”的信條。而斯金納卻認為這種觀點不盡全面，也不准確。斯金納提出要註意區分“引發反應”與“自發反應”，並根據這兩種反應提出了兩種行為：應答性行為和操作性行為。前者是指由特定的、可觀察的刺激所引起的行為，如在巴甫洛夫實驗室里，狗看見食物或燈光就流唾液，食物或燈光是引起流唾液反應的明確的刺激，後者是指在沒有任何能觀察的外部刺激的情境下的有機體行為，它似乎是自發的，如白鼠在斯金納箱中的按壓杠桿行為就找不到明顯的刺激物。應答性行為比較被動，由刺激控制，操作性行為代表著有機體對環境的主動適應，由行為的結果所控制。人類的大多數行為都是操作性行為，如游泳、寫字、讀書等等。

　　據此，斯金納進一步提出兩種學習形式：一種是經典式條件反射學習，用以塑造有機體的應答行為；另一種是操作式條件反射學習，用以塑造有機體的操作行為。西方學者認為，這兩種反射是兩種不同的聯結過程：經典性條件反射是S--R的聯結過程；操作性條件反射是R-S的聯結過程。這便補充和豐富了原來行為主義的公式。

　　(二)斯金納的操作條件反射與桑代克的效果律的比較^[1]

　　桑代克的效果律指出“如果一個操作行為出現以後有強化刺激跟隨，其反應的強度便增加”。可見兩者都提及了強化的概念。但是在斯金納的行為分析中，強化所扮演的角色發生了重大的變化。

　　首先，在桑代克那裡，強化是用來解釋刺激-反應聯結加強的一條主要原理，而在斯金納體系中，強化只是一個用來描述反應概率增加的術語，即強化增加的是反應發生的概率，如何安排強化才是核心所在。

　　其次，其他學習理論家（如巴甫洛夫）把消退看作是一個主動的抑制過程，而斯金納認為不能把消退看作是一種與強化無關的獨立的過程。事實上，強化可用於消退行為，停止強化可以使反應概率下降。消退過程可用來表明強化效果持續的時間。

　　(三)反射學說^[1]

　　1.操作性條件反射的建立

　　如果一個操作發生後，接著給予一個強化刺激，那麼其強度就增加。斯金納的操作性條件反射所建立的原理，在許多動物和人類的學習中得到印證。例如，鴿子偶一抬高頭，受到強化，此後會繼續抬高它的頭；嬰兒偶爾叫一聲“媽”，媽媽便報以微笑和愛撫，於是孩子學會了叫“媽媽”。斯金納甚至依據這個原理，訓練兩隻鴿子玩一種乒乓球游戲，獲得成功。實際上，只要巧妙安排強化程式，可以訓練動物習得許多複雜的行為。

　　2.操作性條件反射的消退

　　關於操作性條件反射的消退，斯金納總結說：“如果在一個已經通過條件化而增強的操作性活動發生之後，沒有強化刺激物出現，它的力量就削弱。”可見，與條件作用的形成一樣，消退的關鍵也在於強化。例如，白鼠的壓桿行為如果不予以強化，壓桿反應便停止。學生某一良好反應未能受到教師充分的關註和表揚，學生便最終放棄這一作出良好反應的努力。

　　但是，反應的消退表現為一個過程。即一個已經習得的行為並不即刻隨強化的停止而終止，而是繼續反應一段時間，最終趨於消失。斯金納以實驗表明，一隻已經習得壓桿反應的白鼠在強化被停止之後，仍然能按壓杠桿達50~250次之多，然後最終停止反應。至於消退的時間，則與該習得反應本身力量的強弱成正比，即如果原來反應非常牢固，那麼消退的時間較長，反之亦然。例如，在上述實驗中，受過多次強化的白鼠在強化停止後，可連續按壓杠桿250次左右，而僅受過一次強化的白鼠在強化停止後連續按壓杠桿的次數為50次左右。所以，消退過程的時間長短也是斯金納衡量操作性條件反射力量的一個指標。

　　(四)操作性條件反射實驗

　斯金納關於操作性條件反射作用的實驗，是在他設計的一種動物實驗儀器即著名的斯金納箱中進行的。箱內放進一隻白鼠或鴿子，並設一杠桿或鍵，箱子的構造儘可能排除一切外部刺激。動物在箱內可自由活動，當它壓杠桿或啄鍵時，就會有一團食物掉進箱子下方的盤中，動物就能吃到食物。箱外有一裝置記錄動物的動作。斯金納的實驗與巴甫洛夫的條件反射實驗的不同在於：

　　（1）在斯金納箱中的被試動物可自由活動，而不是被綁在架子上；

　　（2）被試動物的反應不是由已知的某種刺激物引起的，操作性行為（壓杠桿或啄鍵）是獲得強化刺激（食物）的手段；

　　（3）反應不是唾液腺活動，而是骨骼肌活動；

　　（4）實驗的目的不是揭示大腦皮層活動的規律，而是為了表明刺激與反應的關係，從而有效地控制有機體的行為。

　　斯金納通過實驗發現，動物的學習行為是隨著一個起強化作用的刺激而發生的。斯金納把動物的學習行為推而廣之到人類的學習行為上，他認為雖然人類學習行為的性質比動物複雜得多，但也要通過操作性條件反射。操作性條件反射的特點是：強化刺激既不與反應同時發生，也不先於反應，而是隨著反應發生。有機體必須先作出所希望的反應，然後得到“報酬”，即強化刺激，使這種反應得到強化。學習的本質不是刺激的替代，而是反應的改變。斯金納認為，人的一切行為幾乎都是操作性強化的結果，人們有可能通過強化作用的影響去改變別人的反應。在教學方面教師充當學生行為的設計師和建築師，把學習目標分解成很多小任務並且一個一個地予以強化，學生通過操作性條件反射逐步完成學習任務。

　　斯金納在對學習問題進行了大量研究的基礎上提出了強化理論，十分強調強化在學習中的重要性。強化就是通過強化物增強某種行為的過程，而強化物就是增加反應可能性的任何刺激。斯金納把強化分成積極強化和消極強化兩種。積極強化是獲得強化物以加強某個反應，如鴿子啄鍵可得到食物。消極強化是去掉可厭的刺激物，是由於刺激的退出而加強了那個行為。如鴿子用啄鍵來去除電擊傷害。教學中的積極強化是教師的贊許等，消極強化是教師的皺眉等。這兩種強化都增加了反應再發生的可能性。斯金納認為不能把消極強化與懲罰混為一談。他通過系統的實驗觀察得出了一條重要結論：懲罰就是企圖呈現消極強化物或排除積極強化物去刺激某個反應，僅是一種治標的方法，它對被懲罰者和懲罰者都是不利的。他的實驗證明，懲罰只能暫時降低反應率，而不能減少消退過程中反應的總次數。在他的實驗中，當白鼠已牢固建立按杠桿得到食物的條件反射後，在它再按杠桿時給予電刺激，這時反應率會迅速下降。如果以後杠桿不帶電了，按壓率又會直線上升。斯金納對懲罰的科學研究，對改變當時美國和歐洲盛行的體罰教育起了一定作用。

　　斯金納用強化列聯這一術語表示反應與強化之間的關係。強化列聯由三個變數組成：辨別刺激──行為或反應──強化刺激。刺激辨別發生在被強化的反應之前，它使某種行為得到建立併在當時得到強化，學到的行為得到強化就是刺激辨別的過程。在一個列聯中，在一個操作—反應過程發生後就出現一個強化刺激，這個操作再發生的強度就會增加。斯金納認為，教學成功的關鍵就是精確地分析強化效果並設計特定的強化列聯。

　　斯金納認為，學習是一種行為，當主體學習時反應速率就增強，不學習時反應速率則下降。因此他把學習定義為反應概率的變化。在他看來，學習是一門科學，學習過程是循序漸進的過程；而教則是一門藝術，是把學生與教學大綱結合起來的藝術，是安排可能強化的事件來促進學習，教師起著監督者或中間人的作用。斯金納激烈抨擊傳統的班級教學，指責它效率低下，質量不高。他根據操作性條件反射和積極強化的理論，對教學進行改革，設計了一套教學機器和程式教學方案。

　　教學機器是一種外形像小盒子的裝置，盒內裝有精密的電子和機械儀器。它的構造包括輸入、輸出、貯存和控制四個部分。教學材料分解成由按循序漸進原則有機地相互聯繫的幾百甚至幾千個問題框面組成的程式。每一個步子就是一個框面，學生正確回答了一個框面的問題，就能開始下一個框面的學習。如果答錯了，用正確答案糾正後再過渡到下一個框面。框面的左側標出前一框面的答案，成為對該框面問題的提示。一個程式學完了，再學下一個程式。斯金納認為課堂上採用教學機器，與傳統的班級教學相比較有許多優點。第一，教學機器能即時強化正確答案，學習效果的及時反饋能加強學習動力。而在班級教學中行為與強化之間間隔時間很長，因而強化效果大大削弱。第二，傳統的教學主要藉助厭惡的刺激來控制學生的行為，學生學習是為了不得低分，不被教師、同學、家長羞辱等，從而失去學習興趣。教學機器使學生得到積極強化，力求獲得正確答案的願望成了推動學生學習的動力，提高了學習效率。第三，採用教學機器，一個教師能同時監督全班學生儘可能多地完成作業。第四，教學機器允許學生按自己的速度循序漸進地學習（即使一度離校的學生也能在返校後以他輟學時的水平為起點繼續學習），這能使教材掌握得更牢固，提高學生的學習責任心。第五，採用教學機器，教師就可以按一個極複雜的整體把教學內容安排成一個連續的順序，設計一系列強化列聯。第六，教學機器可記錄錯誤數量，從而為教師修改磁帶提供依據，結果是提高了教學效果。第七，學習時手腦並用，能培養學生自學能力。

　　採用機器教學必須把教學內容編成程式輸入機器，因此，機器教學就是程式教學，但程式教學不一定要用機器。斯金納的程式教學的主要原則有五條。

　　第一，積極反應。斯金納認為，傳統的課堂教學是教師講，學生聽。學生充當消極的聽眾角色，沒有機會普遍地、經常地作出積極反應。傳統的教科書也不給學生提供對每一單元的信息作出積極反應的可能性。程式教學以問題形式向學生呈現知識，學生在學習過程中能通過寫、說、運算、選擇、比較等作出積極反應，從而提高學習效率。

　　第二，小的步子。斯金納把程式教學的教材分成若幹小的、有邏輯順序的單元，編成程式，後一步的難度略高於前一步。分小步按順序學習是程式教學的重要原則之一。程式教學的基本過程是：顯示問題（第一小步）──學生解答──對回答給予確認──進展到第二小步……如此循序前進直至完成一個程式。由於知識是逐步呈現的，學生容易理解，因此在整個學習進程中他能自始至終充滿信心。

　　第三，即時反饋。斯金納認為，在教學過程中應對學生的每個反應立即作出反饋，對行為的即時強化是控制行為的最好方法，能使該行為牢固建立。對學生的反應作出的反饋越快，強化效果就越大。最常用的強化方式是即時知道結果和從一個框面進入下一個框面的活動。這種強化方式能有效地幫助學生提高學習信心。

　　第四，自定步調。每個班級的學生在學習程度上通常都有上、中、下之別。傳統教學總是按統一進度進行，很難照顧到學生的個別差異，影響了學生的自由發展。程式教學以學生為中心，鼓勵學生按最適宜於自己的速度學習並通過不斷強化獲得穩步前進的誘因。

　　第五，最低的錯誤率。教學機器有記錄錯誤的裝置。程式編製者可根據記錄瞭解學生實際水平並修改程式，使之更適合學生程度；又由於教材是按由淺入深、由已知到未知的順序編製的，學生每次都可能作出正確反應，從而把錯誤率降到最低限度。斯金納認為不應讓學生在發生錯誤後再去避免錯誤，無錯誤的學習能激發學習積極性，增強記憶，提高效率。

　　程式的編製模式分直線式和分支式兩種。斯金納創造的是直線式程式，其基本模式是①→②→③→④……即學生學了第一步後作出回答，不管答案正確與否，機器接著呈現正確答案，然後進入下一步，依此類推，直到學完一個程式。隨著對程式教學研究的深入，其他流派的心理學家對斯金納的程式教學原則提出了不同看法，並用不同方法編寫程式教材，出現了由美國心理學家克勞德提出的分支式程式，也叫內在程式。克勞德認為，人的學習途徑是多樣的，受多種因素的影響，因此根本不可能編製一種能完全避免錯誤的程式。他把學習材料也分成小的單元，但步子比直線式大，學生學習一個邏輯單元後就進行多重選擇測驗，根據測驗結果決定下一步的學習。如選擇正確，可引入下單元的學習；如選擇錯誤，則引入補充分支程式給予補充說明，糾正錯誤。

　　斯金納順應時代潮流，為電腦輔助教學在教育上的運用開闢了道路。程式教學問世以來對美國、西歐、日本有較大影響，被廣泛用於英語、數學、統計、地理、科學等學科的教學中。但它在策略上過於刻板，註重對教材的分析，把教材分解得支離破碎，破壞了知識的連貫性和完整性。程式教學著重於灌輸知識，缺乏師生間的交流和學生間的探討，不利於創造思維能力的培養。因此，程式教學只能作為教學的一種輔助手段。

　　斯金納在心理學研究方面的成就卓著。他發展了巴甫洛夫和桑代克的研究，揭示了操作性條件反射的規律。他設計的用來研究操作性條件反射的實驗裝置 “斯金納箱”，被世界各國心理學家和生物學家廣泛採用。他在哈佛大學的鴿子實驗室名垂青史。他根據對操作性條件反射和強化作用的研究發明瞭“教學機器”並設計了“程式教學”方案，對美國教育產生過深刻影響，被譽為“教學機器之父”。為表彰斯金納在心理科學方面作出的重大貢獻，1958年美國心理學會授予他 “卓越科學貢獻獎”，1968年他榮獲美國國家科學獎章，這是美國最高級別的科學獎勵。1971年美國心理學基金會授予他一枚金質獎章。1990年8月 10日美國心理學會授予他“心理學畢生貢獻獎”榮譽證書。8天後，即8月18日斯金納去世。

　　斯金納一生著作很多。自1930年以來發表了百餘篇論文和12本專著。他的主要著作有：《有機體的行為：一種實驗的分析》《科學與人類行為》《言語行為》《學習的科學和教學的藝術》《教學機器》。這些著作全面闡述了操作行為主義理論和這種理論在教學領域中的應用。他還用操作行為主義理論闡述社會生活問題，出版了小說《沃爾登第二》以及《自由與人類的控制》《超越自由與尊嚴》。這些作品曾在美國社會中引起巨大反響和激烈爭論。