Метод эксперимента

Суть экспериментального метода состоит в проверке научной гипотезы с помощью контролируемых условий деятельности ис­пытуемого. На основе имеющихся данных выдвигается предполо­жение о том, как будет вести себя животное в определенных, специально организованных условиях и как будет влиять измене­ние этих условий на изменение поведения испытуемого. Экс­перимент отличается от наблюдения тем, что осуществляется ак­тивное вмешательство в ситуацию со стороны экспериментатора. При проведении эксперимента могут применяться различные при­способления, аппараты и установки, соответствующие и не соот­ветствующие естественным условиям обитания животных. Для фиксации данных могут применяться различные устройства.

Основные принципы метода эксперимента

1. Контролируемость условий и поведения испытуемого. При про­ведении эксперимента необходимо учитывать все особенности си­туации и возможности животного. Это не всегда легко сделать, так как животным нельзя, в отличие от человека, дать инструкцию и полагаться на ее сознательное выполнение. Поэтому эксперимен­тальная ситуация должна быть организована так, чтобы свести к минимуму непредвиденные реакции животных. Во всех случаях та­кие реакции фиксируются в протоколе наблюдения и используют­ся для интерпретации полученных данных.

2. Наличие специально разработанной процедуры проведения экс­перимента и фиксации получаемых данных. Этот принцип отражает суть экспериментального метода. Для каждого эксперимента спе­циально разрабатывается процедура, в которую входит последо­вательность всех событий и действий экспериментатора и испыту­емого, описание фиксируемых форм поведения животного и спо­соб такой фиксации. Полученные данные обрабатываются специ­ально разработанным способом. Это позволяет сравнивать данные, полученные в разных сериях эксперимента и разными исследова­телями, что обеспечивает их достоверность и объективность.

3. Возможность повторения эксперимента с этим же и другими животными, а также другими исследователями. При проведении эксперимента и представлении полученных данных обязательным является предъявление методики и результатов в таком виде, что­ бы их могли оценить и при необходимости повторить другие ис­следователи.

4. Объективность. Этот принцип предполагает точную фикса­цию и непредвзятую интерпретацию поведения животных вне за­висимости от того, соответствует ли оно гипотезе исследователя.

Виды эксперимента и типы методик

Выделяют три основных вида эксперимента: лабораторный, естественный и формирующий. Они различаются по организации процедуры опыта, задачам, степени соответствия ситуации есте­ственному поведению испытуемого и другим особенностям. В каж­дом виде эксперимента существует ряд методических приемов, методик и их модификаций. Мы охарактеризуем только основные типы методик.

Лабораторный эксперимент проводится в условиях специально оборудованного помещения и предполагает строгий контроль всех условий и поведения испытуемого. Результаты лабораторного экс­перимента обычно отличаются высокой степенью достоверности. Однако ситуация лабораторного эксперимента далека от соответ­ствия естественным условиям, что ограничивает ценность полу­чаемых данных и требует проведения дополнительных исследова­ний для уточнения получаемых результатов.

Основные типы методик лабораторного эксперимента

1. Лабиринтные методики. Лабиринт — это специальным обра­зом ограниченное пространство, в котором есть вход, более одного коридора движения, где только один правильный. Суть ла­биринтных методик состоит в том, что животное не может непо­средственно получить подкрепление (обнаружить приманку или выход из замкнутого пространства и т.п.), а должно самостоя­тельно найти правильный путь к нему.

2. Проблемная клетка и проблемный ящик. Прин­цип этих методик состоит в том, что есть замкнутое простран­ство, в котором заключено само животное (проблемная клетка) или приманка (проблемный ящик). Животное должно найти вы­ход из клетки или достать приманку из ящика, последовательно открывая запоры или преодолевая препятствия.

С помощью этих методик изучаются направленность действий животных, способ­ность к анализу условий и их изменений вследствие собственных действий, научение, память, мотивация и т.п.

2. Обходной путь. Эксперимент с использованием обходного пути был предложен В. Кёлером при изучении интеллекта высших жи­вотных. Животное воспринимает приманку, которую невозможно достать, так как она отделена преградой. Чтобы достать ее, необ­ходимо обойти преграду, т.е. сначала удалиться от воспринимае­мого «целевого объекта», это затем даст возможность приблизиться к нему. Исследования животных различных уровней эволюцион­ного развития показали, что только высшие животные могут на­ходить обходной путь сразу, а остальные не способны удалиться от воспринимаемой приманки и осваивают обходной путь только путем научения. К модификации этого методического приема можно отнести задачи на экстраполяцию (предвидение траекто­рии движения объекта за преградой), предложенные Л. В. Крушинским.

Естественный эксперимент отличается от лабораторного тем, что животное находится в знакомой обстановке и осуществляет свою естественную деятельность по удовлетворению актуальных потребностей. Со стороны экспериментатора в ситуацию вносятся контролируемые изменения, осуществляется направленное воздействие на поведение животного, производится фиксация всех поведенческих реакций и т. п. Достоинством такого эксперимента является то, что исследуется целостное поведение животного (а не его отдельные компоненты, как в лабораторном эксперимен­те), соответствующее естественным потребностям и видотипичным особенностям испытуемого.

Можно выделить методики естественного эксперимента.

1. Методика открытого поля. Эта методика была предложена еще бихевиористами для изучения ориентировочно-исследовательской деятельности крыс. В настоящее время она широко используется для изучения ориентировочно-исследовательского и территори­ального поведения. Открытое поле — это ограниченное, первона­чально незнакомое для испытуемых пространство (выгородка), в которое выпускается животное (или несколько) на определенное время. Исследуются стратегии освоения нового пространства, а также реакции животных на изменение обстановки. Основным методом регистрации данных является сплошное или выборочное протоколирование с повременной регистрацией активности жи­вотного, часто с использованием графических схем пространства и фиксацией траекторий передвижения испытуемого. Такой ва­риант использовался в изучении поведения синантропных грызу­нов (например, домовых мышей), когда моделировалась «жилая комната», в которой содержалась группа животных, по составу осо­бей аналогичная сообществам в естественных условиях (Н. Н. Меш­кова, Е.Ю.Федорович и др.).

2. Использование модификаций лабораторных методик в есте­ственной среде обитания животных. В естественную среду обитания экспериментатор вносит изменения, которые полностью повторяют или моделируют ус­ловия лабораторных методик. Причем это может быть та среда, которую животные освоили как естественную, а не обязательно та, которая является для них естественной с точки зрения их про­исхождения. Чаще всего используются различные варианты про­блемных ящиков или обходных путей: запрятывание, подвешива­ние и т.п. приманки, изменение привычных условий на маршру­тах передвижения животных, внесение новых или удаление привычных компонентов окружающей среды. Такой методический при­ем в качестве основной стратегии исследования использовал Л. А. Фирсов при изучении поведения шимпанзе в условиях, при­ближенных к естественным. Группу шимпанзе вывозили на остро­ва озер Псковской области, где они весь теплый период года со­держались свободно. На острове организовывались различные си­туации, в которых использовались как природные объекты, так и специально сконструированные установки. В этих исследованиях Л. А. Фирсов воспроизвел многие классические методики, их мо­дификации, а также предложил ряд оригинальных эксперимен­тальных ситуаций. Такой тип естественного эксперимента позво­ляет с большой достоверностью прогнозировать реальную моти­вацию животных и получать достоверные научные данные.

3. Моделирование естественной деятельности в условиях неволи. Этот тип естественного эксперимента был предложен в 70-е гг. XX в. для оптимизации психического состояния высших живот­ных, содержащихся в неволе, и описан в исследованиях Н.Мар­кович и других американских ученых. Он получил название «Behavioral Engineering» (поведенческая инженерия, или констру­ирование поведения животных). В условиях клеточного или воль­ерного содержания (в первую очередь в зоопарках) конструиру­ются различные приспособления, с которыми животные должны взаимодействовать для добывания пищи, доступа к объектам ма­нипулирования и т.п. Животное может само выбирать режим дея­тельности, время и интенсивность ее осуществления. Например, пищевой рацион медведя делится на небольшие порции, каждую из которых медведь добывает, преодолевая ряд препятствий (мо­дификация методик обходного пути) и производя манипуляции с различными устройствами (модификация методик проблемной клетки). Животное может само выбирать время дня, регулировать количество корма и даже выбирать сложность и длительность марш­рута (цепочки последовательных действий). Основная стратегия организации среды высших обезьян в неволе состоит в периодическом изменении обо­рудования помещения: локомоторных приспособлений, объектов для манипулирования и т.п. Помимо эффектов оптимизации пси­хического состояния (исчезновение стереотипии, оптимизации об­щей активности, ритма и интенсивности потребностных состоя­ний и т.п.), индивидуального и группового поведения эти иссле­дования позволяют изучать многие стороны психики и поведения высших животных в условиях неволи.

Основной особенностью формирующего (или обучающего) эксперимента является то, что моделируется и изучается процесс формирования новой формы поведения. Это может быть образо­вание навыка разной степени сложности, от простых условно-рефлекторных реакций до сложнейших цепочек операций (в том числе и интеллектуальных). В формирующем экспери­менте часто используются лабораторные методики, но в отличие от лабораторного эксперимента предметом изучения является не результат, достигнутый животным, а сам процесс его получения. Такой подход наиболее отвечает целям и задачам зоопсихологического исследования, поэтому в большинстве случаев в зоопси­хологии и сравнительной психологии используются методики фор­мирующего эксперимента. Формирующий эксперимент может проводиться как в лабораторных, так и приближенных к естественным условиях.

Перечислим основные типы методик формирующего эксперимента.

1. Классическое обусловливание (выработка условного рефлек­са). Этот методический прием был разработан в исследованиях И.П.Павлова. Животным сначала предлагается индифферентный (безразличный) раздражитель, на который есть только ориенти­ровочная реакция, но который не вызывает никакого поведен­ческого ответа, после чего подается раздражитель, на который уже есть поведенческий ответ. Это может быть безусловный раз­дражитель, автоматически вызывающий реакцию (например, бо­левой, на которое животное реагирует избеганием), или ранее сформированный условный раздражитель (например, вид и запах пищи, на которые животное реагирует приближением и слюно­отделением). В таких экспериментах моделируются отдельные ме­ханизмы (рефлекторные) или отдельные компоненты целостного поведения (изучением чего и занимался И. П. Павлов и его после­дователи).

2. Оперантное обусловливание (научение путем проб и ошибок). Этот методический прием был предложен в исследованиях Б. Ф. Скиннера. Животное, име­ющее определенную мотивацию (например, пищевую), обсле­дует помещение и производит различные действия, одно из которых является успешным и вознаграждается пищевым под­креплением. Постепенно животное все чаще выполняет подкреп­ляемое действие, самостоятельно выделяя компоненты ситуа­ции, которые служат условным стимулом: вид педали, на кото­рую надо нажимать, цвет или форму фигуры на поверхности плат­формы, которую надо клевать, и т.п. Таким образом, животное само производит различные пробные движения или даже их последовательность, выбирает (на основе сочетания с подкрепле­нием) успешные и отсеивает неуспешные (ошибочные).

3. Дрессировка. При дрессировке новые поведенческие реакции животного вырабатываются под целенаправленным воздействием человека, который заранее знает, что и в ответ на какой стимул должно быть сформировано у животного. Дрессировщик последо­вательно подкрепляет правильные движения животного и отсеи­вает неправильные (путем наказания или пищевого подкрепления). Для самого жи­вотного смысл подобных реакций первоначально отсутствует, он образуется постепенно только как способ получения подкрепле­ния или избегания наказания. Движения, которые должно выпол­нять животное, могут быть составной частью присущего ему ре­пертуара, а могут являться более или менее значительной их мо­дификацией. Первым этапом дрессировки является наталкивание, когда дрессировщик побуждает животное произвести необходи­мое движение (или его первоначальный вариант), предваряя это движение сигналом, который затем станет командой. На первом этапе может использоваться ранее выработанный прием, кото­рый необходимо изменить. Например, при показе лакомства над головой животное привстает на задние лапы и некоторое время находится в этом положении. Подкрепление оно получает всякий раз, когда устоит на задних лапах и не сразу опустится на перед­ние. На втором этапе — отработки навыка — происходит отсече­ние ненужных движений и такое изменение нужных, которое со­ответствует конечному варианту. Например, при обучении «танце­вать на задних лапах» собаке дают подкрепление не сразу — за стояние вертикально, а несколько задерживают его, дожидаясь, когда она в возбуждении сделает вращательное движение. Послед­няя стадия — упрочения — направлена на закрепление навыка и его связи с командой. Основным способом выработки навыка при дрессировке, в отличие от других методов обучения, является по­шаговое подкрепление, при котором первоначально подкрепляется общая схема движения, а затем из него отбирается все более точ­ное его выполнение, за которое и следует подкрепление. Дрессировка как метод обучения с научной точки зрения изуча­лась еще в начале XX в. известным российским дрессировщиком В.Дуровым. Приведенные выше этапы и механизмы процесса дрес­сировки были описаны позднее советской исследовательницей М.А.Герд.

4. Дифференцировочное научение. При дифференцировочном научении животное обучают методом классического или оперантного обусловливания различать два предъявляемых стимула, только один из которых подкрепляется (положительно или отрицатель­но). В результате на один из стимулов ориентировочная реакция угашается, а другой становится условным стимулом для необхо­димой ответной реакции.

Варианты дифференцировочного научения очень многообраз­ны и используются для разных целей. Некоторые модификации этих методик: скорость переделки навыка, усвоение принципа вы­бора и перенос его на другие сочетания стимулов, формирование установки на научение, обучение последовательности предъявле­ний (выбирается каждый раз следующее в определенной последо­вательности) и т.п. — предлагается использовать как критерий оценки способности к научению и уровня развития интеллекту­альных способностей у высших животных (Г.Харлоу, Д.Румбо, Л.Г.Воронин, Л.А.Фирсов и др.).

5.Научение по подражанию. К научению по подражанию спо­собны только высшие животные (птицы и млекопитающие).

«Актер» демонстрирует готовую, уже выученную реакцию. «Зри­тель» наблюдает определенное количество демонстраций, не имея возможности осуществлять те же действия, после чего помещает­ся в ту же ситуацию, получает необходимый стимул и подкрепле­ние. Вариант: «зритель» получает стимул и подкрепление, и на­учение происходит непосредственно в процессе демонстраций. Такой способ нередко используется при дрессировке.

«Актер» обучается на глазах у «зрителя», который не имеет воз­можности производить необходимую реакцию и получает доступ к ситуации (стимул + подкрепление) только после окончания обучения «актера».

6.Использование и изготовление орудий. Подобные методиче­ские приемы используются только для тех животных, которые способны к применению и изготовлению орудий. Обычно это выс­шие приматы, в основном макаки, павианы, капуцины, и понгиды (гориллы, шимпанзе, орангутаны).

В экспериментах, еще в самом начале XX в. осуществленных В.Кёлером, Н.Н.Ладыгиной-Котс, Р.М.Йерксом, шимпанзе строили пирамиды из ящиков (увеличивали свой рост), использовали палки, скрученные пучки соломы, тряпки (движением «внахлест»), удлиняли руку для доставания приман­ки и т.п. Подобные методики имеют огромное количество моди­фикаций.