斯金纳箱实验

斯金纳箱（Skinner box）是心理学实验装置。行为主义者斯金纳1938年发明，并于动物操作条件作用实验。其基本结构：在箱壁的一边有一个可供按压的杠杆（大多是一块金属板），在杠杆旁边有一个承受食物的小盒紧靠着箱壁上的小孔，小孔外是食物释放器，其中贮有颗粒形食物。动物在箱内按一下杠杆，即有一粒食物从小孔口落入小盒内，动物可取食。一只白鼠禁食24小时后被放入箱内，开始它在箱内探索，偶尔按压了杠杆，获得食丸。白鼠开始可能并没有注意到食物落下，但若干次重复后，就形成了压杆取食的条件反射。以后稍有改进，如外包隔音箱，食物释放装置由程序控制等，可测试动物能否学会按三次杠杆以得到食物，或间隔一定时间按压杠杆才能得到食物。对不同物种的动物，其设计稍有不同。该装置实际是对桑代克迷箱的改进，后被用于研究动物学习能力和自我刺激与合作行为等心理学研究。现已采用电子线路，使用更方便。

创始人

斯金纳（Burrhus Frederic Skinner，1904—1990）是新行为主义心理学的创始人之一。他1904年3月20日生于美国宾夕法尼亚州东北部的一个车站小镇，在那里他度过了他的童年和中学时代。出于对文学的兴趣，他进入了汉密尔顿学院，主修英国文学。本来他想成为作家，毕业后从事写作，但两年后他便觉得“没有什么重要的事要说了”。于是他于1928年考入哈佛大学读研究生，改修学心理学。1931年他获得哲学博士学位。此后他相继执教于明尼苏达大学和印第安纳大学。1947年他受聘重返哈佛大学，担任学校心理系终身教授。

实验理论

新行为主义学习理论—操作性条件反射

实验内容

斯金纳关于操作性条件反射作用的实验，是在他设计的一种动物实验仪器即著名的斯金纳箱中进行的。箱内放进一只白鼠或鸽子，并设一杠杆或键，箱子的构造尽可能排除一切外部刺激。动物在箱内可自由活动，当它压杠杆或啄键时，就会有一团食物掉进箱子下方的盘中，动物就能吃到食物。箱外有一装置记录动物的动作。斯金纳的实验与巴甫洛夫的条件反射实验的不同在于：（1）在斯金纳箱中的被试动物可自由活动，而不是被绑在架子上；（2）被试动物的反应不是由已知的某种刺激物引起的，操作性行为（压杠杆或啄键）是获得强化刺激（食物）的手段；（3）反应不是唾液腺活动，而是骨骼肌活动；（4）实验的目的不是揭示大脑皮层活动的规律，而是为了表明刺激与反应的关系，从而有效地控制有机体的行为。

操作性条件反射这一概念，是斯金纳新行为主义学习理论的核心。斯金纳把行为分成两类：一类是应答性行为，这是由已知的刺激引起的反应；另一类是操作性行为，是有机体自身发出的反应，与任何已知刺激物无关。与这两类行为相应，斯金纳把条件反射也分为两类。与应答性行为相应的是应答性反射，称为S（刺激）型（S型名称来自英文Stimulation）；与操作性行为相应的是操作性反射，称为R（反应）型（R型名称来自英文Reaction）。S型条件反射是强化与刺激直接关联，R型条件反射是强化与反应直接关联。斯金纳认为，人类行为主要是由操作性反射构成的操作性行为，操作性行为是作用于环境而产生结果的行为。在学习情境中，操作性行为更有代表性。斯金纳很重视R型条件反射，因为这种反射可以塑造新行为，在学习过程中尤为重要。

实验1：将一只很饿的小白鼠放入一个有按钮的箱中，每次按下按钮，则掉落食物。

结果：小白鼠自发学会了按按钮。

这个实验比“给狗狗摇铃喂食”的巴普洛夫实验更进了一步，建立行为。

何为学习？就是指将行为与操作者的需求建立相倚性联系。换句话说，使行为者感觉到“行为”与“奖励”是有联系的。

只要通过将行为与奖励不断重复、建立联系，就可以培养起操作者的行为模式。

奖励可以培养行为习惯，很棒吧？那么看实验2。

2.行为与惩罚

实验2：将一只小白鼠放入一个有按钮的箱中。每次小白鼠不按下按钮，则箱子通电。

结果：小白鼠学会了按按钮。

但遗憾的是，一旦箱子不再通电，小白鼠按按钮的行为迅速消失。

“惩罚”，作为奖励的邪恶双生子，可以迅速建立行为模式。然而，惩罚具有一定的副作用：它建立起来的行为模式，来得快，去得也快。一旦惩罚消失，则行为模式也会迅速消失。

从长远来看，惩罚对于行为的制止并不会起到显著作用。现实生活中，因为惩罚带来的凡勃伦效应，有时甚至会使惩罚起反作用。

凡勃伦效应：美国学者凡勃伦认为，与产品越降价、需求越增多的一般规律不同，特定的产品越涨价，需求越增多。部分上流阶层的消费目的在于，炫耀自己的社会地位和成功，满足虚荣心，所以价格越高，需求则增加。相反，如果降价，体现上流阶层的界限变得模糊，所以需求减少。

如果想要控制行为者不去进行某个行为时，应找到该错误行为的“奖励物”，移除该奖励，从而制止其错误行为。

然而，即使是奖励，当不再掉落食物时，小白鼠的学习行为也会逐渐消失（虽然消失得稍慢一些）。而且这样太浪费食物了！那该怎么办呢？

接下来是实验3。

3.固定时间奖励

实验3：将一只很饿的小白鼠放入斯金纳箱中，由一开始的一直掉落食物，逐渐降低到每1分钟后，按下按钮可概率掉落食物。

结果：小白鼠一开始不停按钮。过一段时间之后，小白鼠学会了间隔1分钟按一次按钮。

当掉落食物停止时，小白鼠的行为消失。

啧啧，失败了。没有培养起小白鼠连续按按钮的行为，反而使小白鼠“偷懒”了。为什么？因为行为者知道短期内行为不会再得到奖励。……好吧。最关键的实验4。

4.概率型奖励

实验4：将一只很饿的小白鼠放入斯金纳箱中，多次按下按钮，概率掉落食物。

结果：小白鼠学会了不停按钮。

当不再掉落食物时，小白鼠的学习行为消失速度非常慢。

随着概率越来越低，小白鼠按按钮的学习行为没有变化，直至40-60次按按钮掉落一个食物，小白鼠仍然会不停按按钮，持续很久一段时间。

（同样的，用鸽子做实验，平均每5分钟获得变化时距的食物强化的鸽子，每秒能做出2-3次反应，连续反应长达15小时）

这个实验模拟了为什么“赌博”——如简单的老虎机，或者更复杂的赌博——会给予人类以依赖感，或者说，成瘾性。

由于概率性给予结果，行为者很难直观地判断机制是否失效，所以单次的失败不会给予明显的“惩罚”效果，终止行为者的习惯，从而行为者的学习行为会一直持续下去。

然后是一个有趣的实验5。

5.迷信的小白鼠？

实验5：好吧，其实实验5还是实验4，概率型斯金纳箱。

结果：这些小白鼠有很多培养出了奇特的行为习惯，比如撞箱子、比如作揖、比如转圈跳舞。

这是因为掉落食物前，小白鼠正好在进行这些行为，于是产生了“迷信”。

许多游戏中传出的谣言，比如“在中午抽奖容易得到大奖”，或者“带满一背包幸运兔脚可以获得更好的装备”之类，其原理与之相同。

实验意义

斯金纳通过实验发现，动物的学习行为是随着一个起强化作用的刺激而发生的。斯金纳把动物的学习行为推而广之到人类的学习行为上，他认为虽然人类学习行为的性质比动物复杂得多，但也要通过操作性条件反射。操作性条件反射的特点是：强化刺激既不与反应同时发生，也不先于反应，而是随着反应发生。有机体必须先作出所希望的反应，然后得到“报酬”，即强化刺激，使这种反应得到强化。学习的本质不是刺激的替代，而是反应的改变。斯金纳认为，人的一切行为几乎都是操作性强化的结果，人们有可能通过强化作用的影响去改变别人的反应。在教学方面教师充当学生行为的设计师和建筑师，把学习目标分解成很多小任务并且一个一个地予以强化，学生通过操作性条件反射逐步完成学习任务。