斯金納箱的起源

1938年, 心理學派的動物行為學家斯金納( B.F.Skinner) 發表了一部重要著作“生物的行為”, 構成他研究學習行為基礎的就是操作條件反射( operant conditioning) ,又稱工具條件反射( instrument conditioning) 。

操作條件反射同經典條件反射有幾點重要區別, 前者沒有所謂的條件刺激, 也不是靠條件刺激與無條件刺激相結合而形成條件反射, 它的形成是起自動物的一種隨意活動, 而且是欲求行為( appetitive behavior) 的結果。

所謂欲求行為就是在動物生理需求驅動下的一種行為表現, 如饑餓驅使動物到處覓食, 繁殖欲驅使動物積極向異性求偶等。另外, 在操作條件反射的建立過程中, 刺激和反應都必須先于報償( reward) , 即先接受刺激, 再作出行為反應, 之后才得到報償, 這一點區別很重要。

在操作條件反射的早期研究中, 行為學家常常使用所謂的“問題箱”( problem boxes) 或斯金納箱( skinner box) , 意思是人為給動物制造一個問題讓其解決,并觀察動物解決問題的能力、方法和速度。

操作條件反射模型案例

可以把貓放到一個問題箱里, 此時它就會想方設法逃出去, 它會到處沖撞試圖找到出口。*后它可能因某一個偶然性動作而踩踏了 1 塊木板, 門便通過人設計的機關而自動打開了,于是貓便逃出箱外獲得了自由( 即得到了報償) 。如果把逃出的貓再關入問題箱, 使這一過程不斷重復, 貓就能越來越快地從問題箱中逃出來,*后貓便能學會把踩板和開門這兩件事聯系起來。此時如果再把貓放入箱中, 它就會為了開門而直接去踩板。操作條件反射就是這樣建立起來的 。

斯金納箱是Skinner為研究動物的學習行為而設計的實驗裝置, 箱內可放置實驗動物, 并含有1個操縱系統(如可供大白鼠去壓的桿)和一個自動遞送食物的系統(提供報償以鼓勵學習) 。利用操作條件反射可以訓練動物學會各種新的甚至是很復雜的技能,如小兔彈鋼琴、鴨子套圈和鴿子打乒乓球等鴿子學會打乒乓球的動力是誰把球推送到對方乒乓球臺的底線處,誰就能自動獲得食物報償。

行為學家*喜歡用鼠類進行操作條件反射試驗,因為鼠類終生都懷有好奇心。長期以來,操作條件反射是行為學家和心理學家的主要研究工具。心理學派曾對動物的行為和學習能力提出過很多新的見解。

斯金納箱（Skinner box）實驗設計原理

斯金納箱是研究操作條件反射的儀器。斯金納箱高約0.33米，長方形，一面是單向玻璃，以便于觀察動物而不驚擾它，其底部是金屬網，可產生電擊。箱內有照明小燈，并有一根連接著食物臺的杠桿或一塊踏板。將饑餓的動物放到箱里，當它偶爾按壓杠桿時，便可得到一點食物，以此建立操作條件反射。實驗者通過改變實驗程序，就可以改變動物的行為模式。

雖然人類學習行為的性質比動物復雜得多，但也要通過操作性條件反射。操作性條件反射的特點是：強化刺激既不與反應同時發生，也不先于反應，而是隨著反應發生。

有機體必須先作出所希望的反應，然后得到“報酬”，即強化刺激，使這種反應得到強化。學習的本質不是刺激的替代，而是反應的改變。斯金納認為，人的一切行為幾乎都是操作性強化的結果，人們有可能通過強化作用的影響去改變別人的反應。在教學方面教師充當學生行為的設計師和建筑師，把學習目標分解成很多小任務并且一個一個地予以強化，學生通過操作性條件反射逐步完成學習任務。

斯金納箱（Skinner box）成品測試箱XR-XS109

基本結構：在箱壁的一邊有一個可供按壓的杠桿（大都是一塊金屬板），在杠桿旁邊有一個承受食物的小盒緊靠著箱壁上的小孔，小孔外是食物釋放器，其中貯有顆粒形食物。動物在箱內按一下杠桿，即有一粒食物從小孔口落入小盒內，動物可取食。一只白鼠禁食24小時后被放入箱內，開始它在箱內探索，偶爾按壓了杠桿，獲得食丸。白鼠開始可能并沒有注意到食物落下，但若干次重復后，就形成了壓桿取食的條件反射。以后稍有改進，如外包隔音箱，食物釋放裝置由程序控制等，可測試動物能否學會按三次杠桿以得到食物，或間隔一定時間按壓杠桿才能得到食物。對不同物種的動物，其設計稍有不同。該裝置實際是對桑代克迷箱的改進，后被用于研究動物學習能力和自我刺激與合作行為等心理學研究。系統已采用電子線路，使用更方便。

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