Андреа Шмидт: Реакция исключения и как дети быстро учат слова

По мотивам главы «“Esse não é um pitilics, então só pode ser aquele”: o responder por exclusão e a aprendizagem de repertórios verbais» из сборника «Experimentos Clássicos em Análise do Comportamento» про классические эксперименты поведенческих аналитиков.

Вербальное поведение и бедность стимула

Одно из наиболее интересных явлений в развитии людей — это, несомненно, освоение языка. Хотя младенцы могут понимать некоторые произносимые взрослыми слова уже в возрасте 7–8 месяцев и даже выполнять некоторые простые указания (например, «скажи пока»), первые слова они произносят только к концу первого года жизни. На протяжении второго года наблюдается медленное увеличение словарного запаса, темп усвоения новых слов растет, и к трём годам большинство детей с типичным развитием способны говорить полными предложениями в соответствии с нормами языка, на котором говорит их вербальное сообщество.

Исследователей всегда интриговало, как дети могут научиться столь многому за столь короткое время, просто находясь в своем сообществе и без формального обучения бесчисленным вербальным единицам (например, словам или фразам), составляющим вербальную практику этого сообщества. Особенно остро этот вопрос встал после рецензии Ноама Хомского на «Вербальное поведение» Берреса Фредерика Скиннера, опубликованной в 1959 году, в которой он впервые оформил возражение против поведенческого подхода к изучению языка, впоследствии известное как аргумент к «бедности стимула».

По мнению Хомского, формирование речи через оперантное обусловливание невозможно потому, что дети не контактируют с достаточным количеством данных об устройстве их родного языка, чтобы речь появилась эмпирически. Дети не слышат всех возможных комбинаций слов, их не корректируют за все возможные ошибки.

С 60-х годов XX века исследователи тщательно анализировали условия, в которых формируется детская речь, чтобы понять, насколько справедлив аргумент Хомского. Появились свидетельства, что среда детского развития не настолько бедная, насколько представляют критики — на практике дети не просто наблюдают за использованием речи другими людьми, но и пробуют различное вербальное поведение. Если включить в доступные ребенку данные не только демонстрацию речи взрослых, но и обратную связь речи самого ребенка, то получается гораздо более внушительный набор данных, чем считал Хомский.

Помимо философского аспекта, проблема бедности стимула имеет практическое применение. Если эта проблема реальна и дети какими-либо навыками ускоряют формирование речи, то это крайне полезно для работы с испытывающими трудности в усвоении вербального репертуара детьми, например, страдающими аутизмом или умственной отсталостью. Одна из работ в рамках прикладного анализа поведения — области анализа поведения, посвященной применению экспериментально обнаруженных принципов на практике — оказалась неожиданно полезной для понимания формирования речи. В 1977 году Лоис Диксон опубликовал работу, в которой продемонстрировал, что подростки с умственной отсталостью во время тренинга дискриминации пользуются эвристикой, сильно ускоряющей процесс изучения новых слов — реакцией исключения.

Если стимул — не «пи», то правильный ответ — другой

Дизайн эксперимента

Диксон исследовал процесс усвоения отношений между произнесёнными словами и картинками в заданиях на сопоставление образцов (matching-to-sample, MTS) для подростков с диагностированной умственной отсталостью. В этих заданиях участнику предъявляется модельный стимул (например, произносится слово: «Мяч»), и он должен выбрать из нескольких имеющихся стимулов (например, двухмерной картинки тележки, пешки и мяча) соответствующий модели. MTS предполагает условную дискриминацию: «правильный» объект будет зависеть от произнесенного слова, т.е. мяч будет S+ (правильным объектом) только тогда, когда произнесено слово «мяч» (условный стимул), и не будет (S-), когда произнесено слово «тележка».

Автор основывал свои исследование на описанных данных того времени, которые свидетельствовали о том, что, во-первых, люди с нарушениями интеллекта испытывают трудности в усвоении лексики; и, во-вторых, формирование дискриминации может быть более эффективными, если одна из альтернатив уже известна участнику и служит контрастом для нового обучения (Vincent-Smith, Bricker, & Bricker, 1974). Дискон решил проверить систематически, действительно ли ранее сформированные дискриминации могут быть использованы для ускорения формирования новых.

В исследовании приняли участие восемь подростков с нарушениями интеллекта. Задача участников состояла в выборе картинки (из двух имеющихся) в соответствии со словом, произнесённым исследователем. Использовались три набора стимулов, каждый из которых состоял из трёх фигур и соответствующих им произносимых названий. Наборы состояли из греческих букв (наборы 1 и 3) и японских символов (набор 2) (см. «Экспериментальные стимулы» на рисунке 1).

Каждому участнику предъявлялись по очереди все три набора. Перед началом работы с каждым набором стимулов проводили предварительный тест, чтобы оценить, насколько быстро участники усваивают отношения типа «имя-фигура» со стимулами из данного набора. Если они усваивали эти отношения слишком быстро, то есть в результате небольшого количества предъявлений, то эффект тестируемой на последующих этапах процедуры мог быть неясен — возможно, у участников были сформированные до эксперимента стратегии обучения, отличные от исследуемого исключения.

Во время предварительного тестирования проводили не менее двух блоков по 12 задач, в которых название каждого стимула произносилось четыре раза подряд (порядок произнесения стимулов в ходе задач случаен), а перед участником ставились две фигурки, чтобы он мог указать на ту, которая соответствует произнесенному слову. За правильное выполнение задания участник получал похвалу и жетоны, которые в конце сессии можно было обменять на другие подкрепления.

Если участник давал более 75% правильных ответов хотя бы в двух из трех блоков задач, то исключался из исследования, что произошло с четырьмя подростками (в дополнение к восьми, закончившим исследование). Восемь участников, давших менее 75% правильных ответов во время предварительного тестирования, перешли к этапу обучения, описанному ниже.

На этапе обучения испытуемых учили соотносить произнесённое слово с картинкой из набора (например, произнесённое слово «пи» и картинка с изображением греческой буквы π). В первой попытке первого обучения исследователь клал перед подростком две картинки, одна из которых была правильной (S+), соотнесенной с произнесённым словом, а другая —неправильной (S-), которая была одной из двух других картинок в наборе.

В примере с отношением «Пи»-π при первой попытке исследователь указал на фигуру π и говорил: «Это Пи. Укажи на Пи». При последующих попытках исследователь предъявлял две фигуры и просил участника указать на фигуру «Пи». Правильные ответы (выбор фигуры π) сопровождались похвалой и жетонами. Тренировочные блоки на этом этапе состояли из 18 задач, в которых модельный стимул (произносимое слово) был всегда один и тот же, а стимулами сравнения были S+ (π) и S-, которые в заданиях чередовались с θ и Y (см. секцию «Обучающая сессия» на рисунке 1).

Обучающие сессии повторялись до того, как в 18 заданиях участник давал не менее 16 правильных ответов. После этого, начинался этап проб исключения. В блоке из 18 заданий предъявлялось 12 базовых заданий (использовалось диктуемое слово с обучающего этапа) и шесть пробных заданий. В тестах на исключение диктовалось новое слово (например, «тета» или «ипсилон»), а в качестве стимулов предлагались фигура, связанная с модельным словом на предыдущем этапе (например, греческая буква π), и стимул, ранее имевший функцию S-(например, θ или Y). Если участник усвоил связь «пи»-π, то, услышав совершенно новое слово, он должен был выбрать фигуру, которая ранее не была связана с «пи». Правильные ответы на этом этапе сопровождались похвалой и жетонами, как в базовых заданиях, так и в пробах исключения.

После проведения проб исключения участники переходили к следующему этапу — тесту на дискриминацию. В каждой сессии предъявлялся блок из 18 заданий, 12 из которых были базовыми и шесть на дискриминацию, в которых модельным стимулом служило одно из новых слов, произносимых в пробах исключения (например, «тета» или «ипсилон» — по три задания на каждое слово), а доступными стимулами сравнения были две цифры, выполнявшие отрицательную функцию на этапе обучения (например, θ и Y).

На этом этапе автор проверял, сохранится ли при соотнесение «новых» слуховых и зрительных стимулов из проб исключения в задачах, в которых «новое» слово диктовалось как модельный, а доступными для выбора были два стимула, которым не обучали ранее. В проверках подразумевался вопрос, действительно ли испытуемые усваивали отношения «тета»-θ и «ипсилон»-Y в пробах исключения, или они выбирали правильные фигуры в контексте новых моделей только потому, что усвоили, что фигура π не является тетой или ипсилоном?

Сеансы проб на дискриминацию предъявлялись до тех пор, пока участник не давал 100% правильных ответов в блоке, в течение не более четырёх сеансов. Если участники достигали критерия за одну-две сессии, это свидетельствовало о том, что они действительно усвоили в пробах исключения новые отношения между стимулами. Если же требовалось более двух сессий или критерий не достигался вовсе, то делался вывод, что участники не усвоили новые отношения в пробах исключения, а лишь связали новые модели с необученными фигурами под контролем неправильной альтернативы (фигуры π), будто бы сформировав правило: «Если произнесено слово «пи», то правильная фигура — π; если произнесено слово не «пи», то правильная фигура — другая».

Все этапы (предварительный, обучение, этап пробы исключения и этап пробы дискриминации) проводились со всеми тремя наборами стимулов, порядок наборов у разных участников был разным.

Результаты

На этапе обучения все участники быстро, в большинстве случаев за одно занятие, усвоили первое новое отношение. Наибольший интерес, однако, представляло то, будут ли участники реагировать методом исключения в фазе исключения, то есть будут ли они при предъявлении слов, которые никогда ранее не произносились, выбирать ту фигуру, которая ранее выполняла функцию S-. Как и ожидалось, в пробах исключения все участники при произнесении нового слова выбирали фигуру, реакция на которую не подкреплялась ранее в обучении (например, θ или Y) и продолжали правильно отвечать в базовых заданиях, то есть участники усвоили эксплицитно обученное отношение (например, «пи» и π) и в пробных заданиях соотносили новое слово с фигурой, ранее имевшей функцию S−.

Однако при выполнении проб дискриминации выяснилось, что хотя участники и связывали необученный модельный стимул и стимулы соотношения в пробах исключения («тета» и θ, «ипсилон» и Y), эти новые отношения не были столь устойчивы как первоначально выученные. Только двое участников достигли целевого показателя в тестах дискриминации с первым набором стимулов: один из них — в первой сессии теста дискриминации, другой — только в четвертой сессии.

Остальные участники не достигли критерия 100% правильных ответов в этом блоке даже после четырёх сессий. Однако при использовании второго набора стимулов наблюдалось улучшение результатов: шесть участников достигли 100% правильных ответов в тестах на дискриминацию максимум за четыре сессии, а трое из этих шести участников достигли этого результата за одну сессию. Последний набор стимулов предъявлялся только двум участникам, поскольку остальные показали высокие результаты при работе с этими стимулами в предварительном тестировании. В первой сессии оба участника достигли 100-процентного результата в тестах на дискриминацию.

Резюмируя полученные результаты, контроль от новых слов в тестах на исключение заключался в выборе ранее неподкрепляемой фигуры. Выбор участников в тестах на исключение контролировался не связью между новым словом и необученной фигурой, а исключением уже обученной альтернативы при появлении нового слова. Эта гипотеза была подтверждена пробами на дискриминацию. При удалении отработанного стимула (π) и предъявлении фигур без истории подкрепления реакции на них большинство участников не достигли критерия 100% правильных ответов в тестах на дискриминацию, но правильно соотносили новые слова с S- в 100% тестов на исключение.

Интересно отметить, что воздействие второго набора стимулов улучшило результаты участников, поскольку большее их число достигло целевого показателя верных ответов в пробах дискриминации. Этот результат позволяет предположить, что произошло своего рода «обучение» участников задаче.

Реакция исключения как универсальный механизм ускорения обучения

Результаты исследования Диксона привлекли внимание разработчиков автоматизированных обучающих процедур для людей с нарушениями интеллекта, например, исследовательской группы Ларри Стоддарда (Wilkinson, de Souza, & McIlvane, 2000). Реакция исключения заинтересовала их, поскольку в ее результате эмерджентно возникает новое действие, то есть без прямого обучения участники исследования Диксона устанавливали две новые связи между слуховыми и зрительными стимулами в дополнение к той, которой их непосредственно обучали, что является прорывом по сравнению со стандартными процедурами.

Применявшиеся в то время процедуры обучения, включающие задания MTS, обычно представляли участникам новый модельный стимул и два или более неизвестных стимулов для сопоставления. Участник мог ответить правильно или неправильно с первой попытки, и усвоение отношений зависело от нескольких подобных попыток с каждым модельным стимулом, что занимает много времени и предполагает множество ошибок. Улучшение показателей испытуемых Диксона в тестах на дискриминацию на протяжении всей процедуры, по мере того как подросткам предъявлялись различные наборы стимулов, указывало на то, что повторное воздействие на индивида попыток исключения может привести к последовательному усвоению отношений между стимулами.

В последующие десятилетия разработали и широко исследовали обучающие процедуры, основанные на выполнении исключения. Так, например, Уильяму МакИлвану и Ларри Стоддарду (McIlvane, Stoddard, 1981) удалось научить умственно отсталого ребенка выбирать определенные продукты питания согласно произносимыми словами. В более поздних исследованиях эти результаты были воспроизведены и расширены, включая регистрацию реакций называния участниками визуальных стимулов только после тестов исключения. Экспериментальное опоставление обучения с реакцией исключения и стандартного метода проб и ошибок показало, что первая процедура действительно идет быстрее и с меньшим количеством ошибок (Ferrari, de Rose, & Mcllvane, 2008).

Многочисленные исследования, проведенные за последние 40 лет, подтвердили универсальность реакции исключения у людей разного возраста (детей, молодежи, взрослых и пожилых) и состояния развития (от лиц с типичным развитием до детей с атипичным развитием и пожилых людей с деменцией). Некоторые авторы-психолингвисты утверждали, что реакция исключения является не механизмом ускорения формирования речи, а результатом уже сформированного вербального репертуара, но наблюдения этой реакции в случаях отклонения развития ставит подобную версию под сомнение.

Похожие на диксоновские данные были получены с довербальными детьми и детьми, не имеющими полностью сформированного вербального репертуара, что стало первым свидетельством того, что язык не является необходимым условием для возникновения реакции исключения. Процедуре тестирования реакции исключения подвергались различные виды животных, например, приматы, собаки, морские львы, некоторые виды птиц и крысы.

Суза и Шмидт (2014) подвергли крыс одновременной задаче простой дискриминации, в которой две геометрические фигуры (треугольник и линия) были представлены рядом в ящике для оперантного обусловливания, но только выбор одной из них сопровождался подачей воды. Таким образом, одна из фигур выполняла в задаче дискриминантную функцию (S+), а другая — нет (S−). После того как животные достигали критерия в 80% правильных ответов в трёх последовательных сессиях, предъявлялись исключающие тесты, в которых S- предъявлялась рядом с совершенно новой геометрической фигурой.

Пять из шести крыс последовательно выбирали новую фигуру (по крайней мере, в двух случаях из трёх), отвергая (исключая) фигуру, ранее сформированную как S−. Чтобы убедиться в том, что животные не выбирают неизвестную фигуру из-за возможного предпочтения новых стимулов (неофилия), проводились задания, в которых фигура, обученная как S+, предъявлялась рядом с другим совершенно новым стимулом, и все животные выбирали стимул, обученный как S+.

В одно время с публикацией Дискона, учёные-психолингвисты Сьюзан Кэри и Эльза Бартлетт опубликовали работу, демонстрирующую реакцию исключения в обучении называнию цветов детей с типичным развитием (1978). Кэри и Бартлетт назвали открытый процесс «быстрым картированием» и он включал работу по исключению, но не ограничивался ей.

С тех пор было проведено множество исследований усвоения лексики детьми младшего возраста. Они показали, что помимо присутствия известного стимула рядом с неизвестным стимулом в эпизоде исключения, факторами, помогающими соотнести неизвестное слово с референтом, являются различные социальные, лингвистические и перцептивные сигналы. Эти различные сигналы имеют разный вес в изучаемых результатах в зависимости от возраста и опыта взаимодействия человека с вербальным сообществом (Levine, Strother-Garcia, Golinkoff, & Hirsh-Pasek, in press). Однако, несмотря на уже полученные результаты, многие вопросы остаются открытыми.

Необходимо моделирование более естественных ситуаций речевого взаимодействия между детьми и их вербальным окружением, чтобы понять, как в структуру естественных социальных эпизодов вписывается реакция исключения. Как показали лабораторные ситуации с изолированными словами, реакцию исключения легко вызвать искусственно и она помогает детям соотносить слова с соответствующими стимулами, однако следует помнить, что в естественном взаимодействии взрослых с детьми вряд ли ребенок услышит изолированные слова и перед ним будет находиться один-единственный неизвестный предмет или фигура. В естественной среде новые слова появляются в середине предложений, песен и историй, и реакция исключения возможно является одной из стратегий «быстрого картирования», но не единственной.

Список литературы

1. Chomsky, A. Noam (1959). "A Review of Skinner's Verbal Behavior". Language. 35 (1): 26–58. doi:10.2307/411334
2. Dixon, L. S. (1977). The nature of control by spoken words over visual stimulus selection. Journal of the Experimental Analysis of Behavior, 27, 433-442.
3. Souza, M. F., & Schmidt, A. (2014). Responding by exclusion in Wistar rats in a simultaneous visual discrimination task. Journal of the Experimental Analysis of Behavior, 102, 346-352.
4. McIlvane, W.J., & Stoddard, L. T. (1981). Acquisition of matching to sample performances in severe retardation: Learning by exclusion. Journal of Mental Deficiency Research, 25, 33-48.
5. Wilkinson, K. M., de Souza, D. G., & McIlvane, W. J. (2000). Origens da exclusão. Temas em Psicologia, 8, 195-203.
6. Ferrari, C., de Rose, J. C. & McIlvane, W. J. (2008). A comparison of exclusion and trial-and-error procedures: Primary and secondary effects. Experimental Analysis of Human Behavior Bulletin, 29, 9-16.
7. Levine, D., Strother-Garcia, K., Golinkoff, R. M., & Hirsh-Pasek, K. (in press). Language development in the first year of life: What deaf children might be missing before cochlear implantation. Otology & Neurotology.
8. Carey, S. & Bartlett, E. (1978). Acquiring a single new word. Papers and Reports on Child Language Development, 15, 17–29.

Автор перевода Артем Ефремов, редакция Иван Чистяков, иллюстрация и обложка — Вероника Романова. Подписывайтесь на не.психологию, чтобы не пропустить новые материалы!