触棒迷宫学习曲线实验.docx

1、触棒迷宫学习曲线实验触棒迷宫学习曲线摘 要 该实验使用触棒迷宫作为学习材料，以学习中的错误次数（走到盲端的次数）和学习所用时间作为学习效果的指标，考察个人和集体的错误次数学习曲线和时间学习曲线以及迷宫学习的性别差异，以揭示动作学习的过程和认知地图的形成。结果表明：不论对于个人还是集体学习曲线，错误次数随着学习的进行而不断下降，走每遍所用时间开始时也下降，但是下降到一定程度时趋于稳定，男性被试走每遍迷宫的时间和开始时的错误次数显著少于女性被试，同时在被试头脑中会形成关于此触棒迷宫的认知地图。关键词 学习曲线 时间/错误学习曲线 个人/集体学习曲线 触棒迷宫 认知地图1. 导言 学习曲线是用图解表

2、示学习进程的方法，它能够形象地反映学习的进程，一般都是用学习的阶段或学习的遍数作横坐标，用学习达到的效果作纵坐标绘制而成的。表示学习效果的指标有多种，如每遍学习中正确或错误反应的次数，单位时间内完成的工作量，每遍学习所用的时间等等。1 学习曲线的形状与采用的学习效果的指标有关，也与被试对所学内容熟悉的快慢、过去经验对新学东西的影响，以及被试的能力有关。如果学习的效果以每遍学习中正确反应的次数，单位时间内完成的工作量做指标，曲线就是上升的；如果以每遍学习中错误的次数或每遍学习所用的时间做指标，曲线就是下降的。下降曲线分为时间曲线和错误曲线两种。错误曲线可下降到0，时间曲线下降的最低限度取决于学习

3、的性质和被试的特点。上升曲线也有不同的类型，如先快后慢的负加速曲线，先慢后快的正加速曲线，以及先是正加速，后是负加速的S形曲线等。 个人学习曲线用以了解个人某项学习活动的进程。而要绘制学习某项材料的有代表性的学习曲线，就需要较多的被试在相同的条件下学习同一内容，然后综合各个被试的结果，绘制出集体曲线。传统的绘制集体曲线的办法把每遍中各被试的学习效果加以平均，作为这一遍中集体的学习效果，但由于每个被试从不会到学会所需要的学习遍数不同，这个平均值就无法如实反映所有被试的学习效果，这样绘制出的集体曲线也无法如实代表全体被试的学习进程。因此，S.B.Vincent将每个被试的学习进程都分成相等的部分，

4、分别计算每一等份里各被试的学习效果，然后再平均，将这个平均数作为各阶段上集体学习成绩的指标。例如，可将学习进程分成10等份，一个被试5遍达到了学会的标准，则其每一等份为0.5遍，第一、二等份的错误数就是第一遍错误数的一半，其余类推。另一被试12遍学会，每一等份为1.2遍，第一等份的错误数就是第一遍的错误数加上第二遍错误数的20%，以此类推，求出其他等份的错误数。这样，求各个被试同一等份的成绩的平均值，即得每一阶段的集体学习曲线。用这种方法绘制的集体学习曲线就比较符合所有被试的学习进程。A.W.Melton提出的绘制集体学习曲线的方法也有较大的代表性。这种方法是把每一被试达到同一效果所需要的学习

5、次数求出来，然后再平均。例如一个被试第一遍学会三个项目，第二遍学会五个项目，这样，该被试学会一个、两个、三个项目的学习次数都是一次；学会四个、五个项目的学习次数都是两次。按照同样方法分别求出其他被试学会一项、两项各需要多少次。然后将所有被试学会一项、两项平均要多少次求出来，根据这些数据即可绘制集体的学习曲线。迷宫学习是研究动作学习的常用方法。迷宫是学习在空间中定向的一种实验仪器。有身体迷宫、触棒迷宫、手指迷宫等多种。迷宫中的路线包括通路、转折、支路和盲巷。从起点到终点通常只有一条路，要求被蒙上眼罩的被试以最快速度和最少错误到达终点。学会的标准可以定为一遍内不发生错误(即没有进一次盲巷)，或连续

6、三遍不发生错误。学习效果以每遍内错误(走入盲巷)的次数，或走一遍所用的时间为指标。迷宫学习主要依靠的是触觉和动觉记忆，其进程受到被试对此类学习的经验的影响，比如盲人由于心理补偿作用，动觉和触觉比常人敏感，所以他们的迷宫学习成绩要优于正常人2。 关于学习迷宫的内部机制，Tolman于1948年，在研究大鼠走迷宫的实验中最先提出了“认知地图”的概念，他认为“在大鼠的脑中建立了某种类似于环境地图的东西”，使得它们重组获得的空间信息以建立关于环境的认知表征。3 认知地图也称心象地图，是表征环境信息的心象形式。认知地图是认知过程的认知产品，由于其带有思维的因素，因而是不可直接观察到的；但因为它以可观察的

7、方式来表现自己，所以它可被间接的显示出来。因此，认知地图指的是人们通过多种手段获得空间信息后，在大脑中形成的关于认知环境(空间)的“抽象替代物”。 认知地图是空间信息在人脑中的反应，因而，获取空间信息的手段不同，所建的认知地图也有差异。认知地图的产生主要来源于人的视觉，它还可以从触觉中(如盲人用触角地图来感知外部环境)、从资料的阅读中或从个人的亲身经历中建立起环境的认知地图。但是，阅读地图肯定是获取认知地图，实现空间认知的最有效的手段。 认知地图并不能代替真正的地图，它可能由于记忆、理解的差错产生很不稳定的印象，这时由认知地图的特性决定的。认知地图的特性归纳起来有以下几点：1)不完整性：指认知

8、地图内容分布和空间的不完整。由于目的不同，对同一地域，可能产生内容不同的认知地图。同一个地物，当它在人的行为中有用时就会表示，没用时就不表示。2)变形性：由于受人的生理、心理和感受能力的限制，认知地图的变形是不可避免的。如对距离的估计和方向的判断，就存在误差。另外还有一种认知偏向方面的变形，就是人有一种将自己所熟悉和喜爱的地区的面积扩大的倾向。3)差异性：这是由于个体本身的相关因素决定的，如年龄、性别、所处的社会阶层、受教育程度和种族，还有在某地居住的时间和位置等外部特征。这些因素的不同都可能产生不同的认知地图。4)可操作性：认知地图能够承担操作任务，如利用认知地图可以在头脑中指引一个人走向某

9、一目的地。5)可塑性：认知地图易于“破碎”，即从记忆中衰退、分解。另外，随着人们对某一地区空间知识的了解的增长，可以随时修改头脑中关于该地图的认知地图。4 研究表明，海马趾是大脑中对“高级”功能，如学习和记忆起关键作用的区域，同时它也参与对认知地图的加工。Matthias Riepe在2000年发现，男性比女性的方向感更强。实验表明，男性女性分别使用大脑的不同部位来确定方向，右侧海马趾是男女在确定方向时共同使用的部位，不同的是，男性还同时使用了左侧海马趾，而女性同时使用的则是右侧大脑额叶皮层。女性通过大脑皮层来获得事物的表象并据此来确定方位，而男性则通过海马趾来确定事物的几何位置，就像他们的脑

10、子里总有一幅地图一样。女性在导向方面主要依赖景观，而男性则趋于利用几何学原理进行判断。5 本实验考察被试学习触棒迷宫的学习进程，采用每遍学习中的错误次数和每遍学习所花时间作为学习效果的指标，通过绘制个人和集体学习曲线，揭示动作学习的进程，并考察学习进程的性别差异。根据前人的研究结果和有关理论，本实验提出以下假设： 1. 随着学习遍数的增加，每遍的错误次数在不断减少，个人和集体的错误学习曲线是下降的。 2. 随着学习遍数的增加，每遍所用的时间在不断减少，个人和集体的时间学习曲线也是下降的。 3. 男性的学习进程要快于女性。在以错误次数作为指标时，男性每阶段的错误次数小于女性，在以所用时间作为指标

11、时，男性每阶段所用的时间要小于女性。 4. 被试头脑中会形成关于此触棒迷宫的认知地图。2. 方法2.1 被试 北京大学心理系本科生20名，其中男9人，女11人，年龄19-22岁，均从未做过本实验及类似实验，也没看过或用手摸过本实验所用的迷宫。2.2 仪器和材料 本实验使用木制触棒迷宫(见图1)，迷宫中的盲巷事先装有金属块标记(图1中标有数字的即金属块放置的地方)，连接在电路中，当与小棒的金属头接触时，会接通电路，使迷宫发出响声，记为一次错误，并且使计数器加一。本实验的计数器与迷宫电路连通，按下“1”、“+”后，当小棒碰到盲巷的金属块时(除第一次)，会自动加1。另外，本实验使用带金属头的小棒，小

12、棒有电线与迷宫连接，精确到s的计时器以及眼罩。 图1：触棒迷宫俯瞰图和线路图2.3 实验设计本实验考察被试学习触棒迷宫的遍数和每遍所花费的时间，以绘制个人和集体学习曲线，揭示动作学习的过程，同时考察学习触棒迷宫的性别差异。被试学会的标准是连续两遍不发生错误，即两遍中没有任何一次进入盲巷。学习的效果用每遍内错误（走入盲巷）的次数和每遍所用的时间为指标，并记录学会迷宫总共用的学习遍数。在绘制个人曲线时，选取一名被试的结果，考察他每遍学习的学习效果，但在绘制集体曲线时，为了如实反映全体被试的学习进程，本实验采用S.B.Vincent的方法，把每名被试的学习进程分成相等的10个阶段，把同一阶段所有被试

13、的学习效果平均，用以画集体曲线。 本实验需要控制的因素包括：所有被试对触棒迷宫和类似实验没有先前经验，被试用利手抓住小棒，在实验前和实验过程中不能看迷宫，也不能用手碰到迷宫。2.4 实验程序 1. 主试连接好迷宫、小棒及计数器的电路，在计数器上按“1”和“+”键，使计数器准备好从1开始计数。 2被试戴好眼罩，用利手抓握小棒，主试握住被试的手把小棒下端放到迷宫的入口处。当被试准备好后，主试喊“开始”并按下计时器，被试拿着小棒垂直地在迷宫的槽中走动。 3. 被试在迷宫中行走时，有时会遇到障碍，这可能是拐弯的路，这时只需左转或右转就行了，而当拐弯也走不通时，就是盲巷。当被试碰到迷宫中的金属块(走到盲

14、巷时)，迷宫会发出响声提醒被试，同时除第一次走到盲巷外，计数器会自动加1以记录被试的错误次数。当被试的小棒到达迷宫终点时，主试喊“停”，同时记录被试走一遍迷宫所花费的时间和错误次数。 4. 当被试能够连续两次没有任何错误走完迷宫时，实验结束。 5. 被试学会走此迷宫后，先撤掉迷宫，然后让被试摘下眼罩，画出他头脑中形成的此迷宫的线路图，再加上盲巷的位置(被试可能画不出来，但必须让他根据记忆画出一张迷宫路线图)。3. 结果3.1个人学习曲线 记录每名被试学会迷宫所用的遍数，以及走每遍所用的时间及每遍的错误次数。为考察个人触棒迷宫学习曲线，选取一名被试为代表，将她每遍学习所花费的时间和错误次数列于表

15、1中：表1：某被试学会触棒迷宫每遍的错误次数和所花时间(s)学习遍数12345678910错误次数17112371205683所花时间3669415784140721021039195学习遍数11121314151617181920错误次数5854233313所花时间1111039577628497605053学习遍数21222324252627282930错误次数0231101254所花时间46404847594645674985学习遍数313233343536373839错误次数127501100所花时间495279485347474550 根据表1的数据，以该被试学习的遍数为横坐标，每遍

16、的错误次数为纵坐标，画出该被试的个人错误次数学习曲线，见图1： 由图1可以看出，该被试走触棒迷宫的错误次数随着学习遍数的增加而大致呈减少趋势，但其中也有一些反复，错误次数并不是呈单调递减的。 根据表1的数据，以该被试学习的遍数为横坐标，每遍所花的时间为纵坐标，画出该被试的个人时间学习曲线，见图2：由图2可以看出，该被试走每遍所用时间随着学习遍数的增加而大体呈减少的趋势，但是时间并不是一直减少的，而是出现了一个极限，对该名被试来说，在学习进行到第二十次时，走每遍的时间下降到50s左右，以后的时间都在50s上下波动，没有太大的偏离。3.2集体学习曲线 为考察集体学习曲线，将每名被试的学习进程分为1

17、0个阶段，按照S.B.Vincent的方法计算每名被试每阶段的学习错误次数和所花费的时间，并且将全体被试每阶段的学习效果进行平均。全体被试每阶段平均错误次数和标准差列于表2中：表2：全体被试每阶段学习的平均错误次数和标准差阶段12345678910错误次数平均数51.50 34.99 26.51 17.63 14.02 11.14 6.66 8.41 4.56 1.28 标准差42.00 25.21 25.69 18.33 15.79 10.70 6.41 9.74 4.61 2.04 根据表2的数据，以学习阶段为横坐标，全体被试的平均错误次数为纵坐标，画出集体错误次数学习曲线，见图3： 本实

18、验并非因素性实验，但是在统计结果的过程中，我们人为的将实验进程划分为10个阶段，因此我们将学习阶段作为组内因素，使用重复测量方差分析来考察错误次数随学习阶段的变化。结果表明：错误次数随着学习阶段的进行而显著的减少，F(2.716,51.602)=21.553，p.1 p.05p.01p.005p.005p.005p.005p.0052M.D.=8.48M.D.=17.4M.D.=21.0M.D.=23.8M.D.=28.3M.D.=26.6M.D.=30.4M.D.=33.7p=1.000p.05p.05p.001p.001p.005p.001p.05p.05p.05p.05p.05p.5p.

19、05p.1p.05p.1p.5p.1p.1p=1.000p.05p.017M.D.=-1.8M.D.=2.1M.D.=5.4p=1.000p=1.000p.5p.059M.D.=3.3p.05全体被试每阶段学习所花费时间的平均数和标准差见表4：表4：全体被试每阶段学习所花时间的平均数和标准差(s)阶段12345678910所花时间的平均数(s) 731.2 422.9 340.5 263.3 221.9 205.2 167.0 193.9 159.7 143.1 标准差475.4 268.2 253.7 188.5 137.6 126.1 85.1 137.3 103.0 97.7 根据表3的

20、数据，以学习阶段为横坐标，全体被试每阶段学习所花时间的平均数为纵坐标，画出集体时间学习曲线，见图4： 对全体被试不同学习阶段走迷宫所用的时间进行重复测量方差分析，结果表明：走迷宫所用的时间随着学习阶段的进行而显著下降，F(2.570,48.829)=23.566,p.1p.05p.005p.005p.001p.005p.005p.005p.1p.05p.05p.05p.05p.01p.1p.1p.05p.05p.05p.1p=1.000p.1p.15M.D.=16.7M.D.=54.9M.D.=29.1M.D.=62.2M.D.=78.8p=1.000p.1p=1.000p.1p.056M.D

21、.=38.2M.D.=12.4M.D.=45.5M.D.=62.1p=1.000p=1.000p.1p.58M.D.=33.2M.D.=49.7p.5p.19M.D.=16.5p.53.3学习曲线的性别差异 为考察触棒迷宫学习的性别差异，将被试按性别分为两组，男女被试每阶段的错误次数的平均数和标准差列于表5中：表5：男女被试每阶段学习的平均错误次数和标准差阶段12345678910平均错误次数(男)29.00 26.89 22.86 10.61 10.70 7.19 5.19 8.61 2.90 0.50 标准差(男)24.08 20.65 29.74 7.95 11.54 9.05 5.06

22、 11.29 4.03 0.89 平均错误次数(女)69.94 41.61 29.49 23.36 16.74 14.37 7.86 8.25 5.92 1.92 标准差(女)45.36 27.56 22.90 22.52 18.68 11.24 7.36 8.85 4.78 2.50 根据表5的数据，以学习阶段为横坐标，男女被试每阶段的平均错误次数为纵坐标，分别画出男女被试的集体错误次数学习曲线，见图5： 为考察性别和学习阶段对错误次数的影响以及两者的交互作用，对男女被试每学习阶段错误次数进行重复测量方差分析，结果表明：性别的主效应不显著，男性被试每阶段的错误次数(M=12.4,SD=9.6

23、)与女性被试(M=21.9,SD=19.7)没有显著差异，t(18) =2.615,p.1。学习阶段的主效应显著，错误次数随着学习阶段的进行而显著下降，F(3.353,60.350)=22.549,p.1p.05p.005p.005p.005p.005p.005p.0052M.D.=8.1M.D.=17.3M.D.=20.5M.D.=23.5M.D.=27.7M.D.=25.8M.D.=29.8M.D.=33.0p=1.000p.05p.005p.005p.005p.005p.005p.1p.05p.05p.05p.05p.5p.05p.1p.05p.055M.D.=2.9M.D.=7.2M.D.=5.3M.D.=9.3M.D.=12.5p=1.000p.1p=1.000p.1p.