斯金纳操作学习理论在生物教学中的应用

斯金纳把动物和人的行为分为应答性行为和操作性行为。前者如风吹导致眨眼，食物刺激味蕾引起唾液分泌，这类行为（或反应）是对特定刺激的应答，具有不随意性。巴甫洛夫的经典条件反射主要是研究这类行为。而如婴儿喃喃自语、鸽子不停地啄地板等行为不是对特定刺激的反应，而是机体自发产生的，但它们可以对环境施加影响并受意识控制，因此是操作性行为。斯金纳认为，操作条件反应（Operant Conditioned Response）实验研究的是这类行为。

1.操作性条件作用理论的实验基础

（1）实验装置和现象。图2－12呈现的斯金纳箱，是斯金纳研究操作条件反应的重要工具。饥饿的白鼠被置于斯金纳箱中，自发地发出多种行为，如闻、抓等。当它偶然踩压箱中的杠杆，杠杆与释放食丸的装置连接，能自动释放食丸至食槽中。白鼠就可以吃到食物，但它看不到箱外的食物。目的在于揭示刺激与反应的关系，从而有效地控制机体的行为。

图2－12　斯金纳箱

假设你的目的是教会白鼠按压箱中的杠杆，那么每当它偶然踩在杠杆上时，立即释放食物。若干次这样的压杆与食物结合之后，不给食物，白鼠也会多次压杆。如同经典条件反射一样，若多次压杆而得不到食物，白鼠习得的压杆行为会逐渐消退。

（2）实验结论。有机体的反应受反应后的结果变化而变化，即反应的后果影响反应的行为强弱：如果一个操作发生后，接着给予一个强化刺激，那么其强度就增加。如果在一个已经通过条件化而增强的操作性活动发生之后，没有强化刺激物出现，它的力量就削弱。可见，与条件作用的形成一样，消退的关键也在于强化。

2.操作性条件作用理论的理论要点

在巴甫洛夫经典条件反射实验和斯金纳操作条件反应实验中，外部的强化是学习成功的重要条件，不过两者在强化物出现的时间安排上有所不同。在巴甫洛夫经典条件反射实验中，强化物伴随条件刺激出现，动物的反应在强化物出现之后。在操作条件反应实验中，动物先发出适当反应（如压杆），然后强化物出现，强化物出现在动物的适当行为之后。斯金纳的理论要点主要有以下三个方面：

（1）操作性条件反射。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。斯金纳把与应答性行为相应的应答性反射，称为S（刺激）型；与操作性行为相应的操作性反射，称为R（反应）型。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。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实现。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。

（2）强化理论。斯金纳是操作行为主义学习理论的建构者，而强化理论是其理论的最重要的部分和基础。强化是指伴随于行为之后且有助于该行为重复出现的概率增加的事件。他认为行为之所以发生变化，就是因为强化作用，因此对强化的控制就是对行为的控制。所谓一个操作得到加强，指的是某种反应得到强化，其出现的概率增加，即该操作行为更容易出现。强化的主要作用就是按照人的心理过程和行为的规律，对人的行为予以导向，并加以规范、修正、限制和改造。它对人的行为的影响，是通过行为的后果反馈给行为主体这种间接方式来实现的，人们可根据反馈的信息，主动适应环境刺激，不断调整自己的行为。

按照强化物的性质，可把强化分为积极强化（又称正强化）和消极强化（又称负强化）。在有机体发生行为后增加某种刺激，有机体反应概率增加，则称积极强化，相应的刺激物称为积极强化物；在有机体发生行为后排除某种刺激，有机体反应概率增加，则称消极强化，相应的刺激物称为消极强化物。例如，学生主动回答问题，教师给予表扬，如果以后该学生仍能主动回答问题或主动回答问题的次数增多，则表扬就是一个积极强化物；如果学生主动回答了问题，教师对他说不用做家庭作业了，以后该学生仍能主动回答问题或主动回答问题的次数增多，则家庭作业就是一个消极强化物。积极、消极强化物都能产生同样的效果，即它们都能提高有机体以后做出某种反应的概率。

由此可见，消极强化与惩罚有着本质的区别。惩罚是在反应发生之后紧跟刺激从而导致反应发生概率的下降。惩罚包括反应之后撤销正强化物和出现负强化物两种情况。例如，某学生上课讲话，教师对其说：“下课后不能出去玩”，这个学生的不良行为被制止了，那么出去玩就成了正强化物，失去它就是一种惩罚；教师对上课讲话的学生进行批评，学生的讲话行为被制止了，那么批评就起到了负强化物的作用。惩罚可以抑制反应，但无法消除反应，当惩罚消除了，被抑制的反应还可能恢复。因此斯金纳坚决反对使用惩罚，鼓励用积极强化的方法来教育儿童。斯金纳指出：“教师也常常设想，自己的作用只是指出学生错在哪里，但是如果指出学生对在哪里，常常会使课堂的气氛和教学效果产生巨大的差异。”(www.xing528.com)

斯金纳对惩罚的研究，对改变当时美国和欧洲教育领域中盛行的体罚起到了一定作用。斯金纳认为，惩罚并不是一种理想的改变行为的方法，因为惩罚只是抑制而不是消除某种行为，惩罚也并不是都能达到预期的效果。

（3）程序教学和机器教学：斯金纳的教学理论不仅促进了学习理论的科学化，加速了心理学与教育学的有机结合，而且还推动了教育手段的现代化。斯金纳根据其对动物学习及其规律的认识，认为获得了控制人类行为以及学习的技术，也认为这些成果对于人类学习以及对学生的教学是完全适用的，因而提倡程序教学和机器教学。

斯金纳的程序教学思想，也可以认为是把教学程序化，其基本点是：要把教材分成具有逻辑联系的小步子；要求学生做出积极的反应；对学生的反应及时“反馈”及强化；学生在学习中可以根据自己的情况自定步调，学习进度不要求一致；使学生有可能每次都做出正确的反应，使错误率降低到最小限度。此外，程序教学指定了具体可操作的学习目标，不仅为学生提供了完成学习目标所需的条件（每个单元的习题），还方便评估学生的行为是否达到了目标。

采用机器教学必须把教学内容编成程序输入机器，因此，机器教学就是程序教学，程序教学不一定是机器教学。

斯金纳的操作条件反射原理曾盛极一时，对世界各国产生过广泛影响。他根据强化原理所设计的各种应用性技术已被广泛用于教学和学习领域，其中许多合理的因素在程序教学、课堂管理、行为控制和矫正等方面都取得了一定的成效；他的程序教学理论，也是日益流行的计算机辅助教学（CAI）的前身。

3.斯金纳的操作性条件作用理论在生物学教学中的应用

（1）生物学操作性条件反射

斯金纳认为行为之间的关系是：反应—刺激—反应。把动物的学习行为迁移到人类身上，虽然人类的学习行为受意识、社会等其他因素的影响，相比之下要复杂得多，但也是通过操作性条件反射实现的。

现代教育技术为完成这种操作性条件反射提供了帮助。例如，使用数码互动显微镜来观察植物细胞的吸水和失水，率先完成每个步骤的同学的结果都会投影到大屏幕上，作为示范和鼓励。学生得到这种鼓励，学习劲头会十足，在相互竞争中完成了实验操作的学习，并深入理解实验原理。

（2）生物学教学中的“强化”

斯金纳强调，教学不只是讲述，所进行的教学应该是：当引起第一个反应时，就应该进行强化。这样就要求有效的教学设计应该认真注意以下两个重要问题：辨别刺激的选择和强化的使用。斯金纳认为，要想使学习最有效，就必须做到：①要小步骤呈现要学习的信息；②给予学习者关于他们学习准确性（即在一次学习体验后，要告诉他们是否正确学会了信息）的快速反馈；③学习者能按自己的速度进行学习。而在课堂上进行教学时可以在两方面使用斯金纳的技术，一个是在课堂相互作用中适当地使用强化，一个是发展个性化的教学材料。

例如，教材中以分泌蛋白为例讲述了细胞中重要细胞器的各组成成分之间的关系以及功能上的联系，为了让学生理解“分泌蛋白的合成和加工”，结合学生学过的蛋白质结构和功能的知识，可以设置如下问题串，引导学生小步快走式学习：①蛋白质的合成场所在哪里？②合成之后就有功能吗？③如果需要加工，加工的场所在哪里？④在这个过程中需要的能量由谁提供？通过构建这样“层递式”的问题串，引导学生从书本或已有的知识储备中寻求答案。每当学生回答正确，教师及时给予鼓励，引导学生将几种重要的细胞器如何参与分泌蛋白的合成这个重要的知识点弄清楚。

由此，教师保证正常教学，在教学反馈中给予恰当的强化物，不仅可以提升学习兴趣、完成教学任务，还可以调节课堂氛围和师生关系，甚至可能成为学生心中难忘的教学体验。