Виды эксперимента и типы методик

Выделяют три вида эксперимента: лабораторный, естественный и формирующий, которые различаются по организации самой процедуры опыта, задачам, степени соответствия ситуации естественному поведению испытуемого и прочим особенностям. Также следует отметить, что в каждом виде эксперимента используются специфические методические приемы, методики и их модификации.

Лабораторный эксперимент. Проводится в условиях, специально оборудованного помещения и предполагает строгий контроль всех условий и поведения испытуемого. Результаты лабораторного эксперимента, как правило, отличаются высокой степенью достоверности. Однако ситуация лабораторного эксперимента далека от соответствия естественным условиям, типичным для изучаемого животного, что ограничивает «ценность получаемых данных» [7, с.54] и требует проведения дополнительных исследований для уточнения полученных данных.

Прослеживая ретроспективу использования данного метода в зоопсихологии, необходимо отметить, что именно лабораторный эксперимент имеет давнюю историю. В рамках данного вида экспериментальных исследований в ХIХ — начале ХХ столетий были предложены основные методики и методические приемы, которые до настоящего времени (многие уже в модифицированном виде) применяются в зоопсихологии. Основными типами лабораторных методик являются следующие методики:

Лабиринтные методики. Лабиринт — это специальным образом ограниченное пространство, в котором есть вход (начало движения животного или объекта, который из лабиринта необходимо достать), более одного из возможных путей движения, из которых только один правильный. Сущность данной методики заключается в том, что животное не может непосредственно получить подкрепление (обнаружить приманку или выход из замкнутого пространства), а должно самостоятельно найти правильный путь к нему. Данный метод был введен в практику экспериментальных исследований еще в 1901 г. американским психологом В. Смоллом и широко использовался бихевиористами. Первоначально посредством лабиринта изучалось поведение крыс. В дальнейшем данная методика стала применяться и для изучения поведенческих проявлений и особенностей психики самых разных животных. В настоящее время существует много модификаций лабиринтных методик, которые классифицируются по двум основаниям:

1) по сложности. Есть лабиринты простые, в которых только два пути, один из которых правильный. Как правило, форма таких лабиринтов Т-образная или Y-образная. Так, в случае использования Т-образного лабиринта (коридора или трубки) при повороте в одну сторону животное получает награду, а при повороте в другую его оставляют без награды или даже наказывают. Сложные лабиринты слагаются из разных комбинаций Т-образных (или им подобных) элементов и тупиков, заход в которые расценивается как ошибки животного. Результаты прохождения животными лабиринта определяются, как правило, по скорости достижения «цели» и по количеству допущенных ошибок. На рисунке 1(Приложение) показано, как крыса может проходить через лабиринт. Поколебавшись на развилках и обследовав тупики, животное доходит до того места, где находится пища, т. е. достигает цели (рис. 1, б Приложение). После ряда попыток крыса научается проходить через лабиринт без ошибок.

Метод «лабиринта» позволяет изучать как вопросы, связанные непосредственно со способностью животных к научению (к выработке двигательных навыков), так и вопросы пространственной ориентации, в частности роль кожно-мышечной и других форм чувствительности, памяти, способности к переносу двигательных навыков в новые условия, к формированию чувственных обобщений и др.;

2) по способу действия животного в лабиринте. Данные лабиринты могут быть локомоторные, в которых для решения поставленной задачи животное вынуждено передвигаться; манипулятивные, в которых необходимо передвигать приманку при помощи собственных (передние конечности животного) или дополнительных (палка, проволока и пр.) средств; перцептивные (зрительные), когда необходимо найти правильный путь без применения двигательных реакций.

Проблемная клетка и проблемный ящик. Впервые данная методика была использована американскими психологами Б. Ф. Скиннером и Э. Л. Торндайком для изучения поведенческих проявлений животных (кошек, собак, низших обезьян). Проблемная клетка представляет собой модифицированный, усложненный, снабженный различными автоматическими устройствами лабиринт. Перед животным ставится задача или открыть для себя выход из клетки, приводя в действие различные приспособления (рычаги, педали, затворы и т. п.), или же, наоборот, проникнуть в клетку, где находится подкорм, отмыкая запирающие устройства. Иногда применяются и небольшие ящики или шкатулки с затворами, отмыкание которых дает подопытному животному доступ к корму. При более сложной постановке эксперимента все механизмы и устройства действуют лишь в строго определенной последовательности, которая должна усваиваться и запоминаться животным. Наиболее часто данный метод применяется для изучения животных, у которых хорошо развит хватательный рефлекс — крысы, еноты, обезьяны. Животным приходится действовать с различными орудиями для достижения цели — корма. Элементы орудийных действий отчетливо выступают уже в опытах с применением привязанной к веревке приманки: животное может достать корм, лишь только потянув за веревку к себе. Усложняя ситуацию различным сочетанием веревок, и варьируя их расположение, можно получить ценные данные и о сенсорных компонентах интеллекта животного (зрительных, осязательных). В качестве орудия в эксперименте могут применяться и различные палки (в зависимости от того, какое животное исследуется), с помощью которых можно либо придвинуть к себе корм, либо сбить его и т. д. Интересные результаты посредством использования методики проблемной клетки были получены в начале XX столетия Н.Н.Ладыгиной-Котс. Исследуя в 1917;1919 годах процесс формирования моторных навыков у обезьян (на примере макак), она следила за скоростью выполнения действия, что отслеживалось с помощью секундомера, а также за движениями рук животного, полагая, что именно эти движения непосредственно связаны с «душевной жизнью» обезьяны. Н.Н.Ладыгина-Котс с уверенностью заявляла, что основное назначение исследований в зоопсихологии — изучать не столько, что делает животное, сколько то, как оно это делает. При помощи данного метода исследуются сложные формы научения, а также моторные элементы интеллектуального поведения животных.

Обходной путь. Эксперимент с использованием обходного пути (рис. 2 Приложение) был предложен В. Кёллером при изучении интеллекта высших животных. Животное воспринимает приманку, находящуюся за отдаленной преградой. Для достижения «цели» — достать приманку, ему необходимо обойти одну или несколько преград. Учитываются и оцениваются скорость и траектория передвижения при поиске обходного пути вокруг преграды.

Исследования животных различных уровней эволюционного развития показали, что только лишь высшие животные способны находить обходной путь сразу. Низшие же животные осваивают данную методику лишь путем научения. В. Кёллер полагал, что способность к обходному пути является одним из существенных критериев наличия интеллекта у животных.

В несколько измененном, модифицированном виде использовал метод «обходного пути» отечественный исследователь Л. В. Крушинский для изучения способности разных животных к экстраполяции (предвидение траектории движения объекта за преградой).

Существует три основных типа методик обходного пути: локомоторные, когда животное передвигается относительно преграды; манипулятивные, когда животное перемещает приманку относительно преграды и комбинированные.

Дифференцированная дрессировка направлена на выявление способности подопытного животного к различению одновременно или последовательно предъявляемых объектов и их признаков (рис. 3 Приложение). Выбор животным одного из попарно (или в большем числе) предъявляемых объектов вознаграждается (положительная дрессировка), в других случаях одновременно с подкреплением правильного выбора наказывается неправильный (положительно-отрицательная дрессировка). Последовательно уменьшая различия между признаками объектов (например, их размеры), можно выявить пределы различения (дифференцировки). Таким образом, можно получить сведения, характеризующие, например, особенности зрения у изучаемого вида животных (его остроту, цветоощущение, восприятие величин и форм и т. п.). Этим же методом изучаются процессы формирования навыков (в частности, на различные сочетания раздражителей), память животных (путем проверки сохранения результатов дрессировки спустя определенный промежуток времени), способность к обобщению. В последнем случае, как правило, постепенно увеличивают несходство последовательно предъявляемых объектов (фигур), выявляя способность животного ориентироваться по отдельным общим признакам этих объектов.

Естественный эксперимент. Его отличие от лабораторного заключается в том, что исследуемое животное находится в знакомой, привычной для него обстановке и осуществляет свою естественную деятельность, направленную на удовлетворение актуальных потребностей. Со стороны экспериментатора в ситуацию вносятся контролируемые изменения, осуществляется направленное воздействие на поведение животного и проводится тщательная фиксация всех поведенческих проявлений. Достоинством такого исследования является то, что видотипичное поведение животного изучается в комплексе, а не отдельные его компоненты. В рамках проведения естественного эксперимента также предлагается использовать различные методики и их модификации. Остановимся на характеристике некоторых из них.

Метод открытого поля. Данная методика была предложена бихевиористами для изучения ориентировочно-исследовательской деятельности крыс. В настоящее время она широко применяется для изучения не только особенностей ориентировочно-исследовательского поведения разных животных, но и особенностей их территориального поведения. Открытое поле — это ограниченное пространство, первоначально не знакомое испытуемому животному (выгородка), в которое животное (или несколько животных) выпускается на определенное время. Исследуются стратегии освоения животным нового пространства, а также реакции животного на изменение обстановки. Основным способом фиксации выступает сплошное или выборочное протоколирование с повременной регистрацией активности животного. Нередко используются графические схемы пространства, где отмечается траектория передвижений испытуемого.

Использование модификаций лабораторных методик в естественной среде обитания. Это достаточно широко применяемый способ исследования поведения и психики животных. В основном он используется для изучения прирученных животных, но может быть применен и в работе с дикими животными. В естественную среду обитания экспериментатор вносит изменения, которые полностью повторяют или моделируют условия лабораторной методики (проблемные ящики, обходные пути и пр.). Данный вариант естественного эксперимента позволяет с большой достоверностью прогнозировать реальную мотивацию изучаемого животного и получать максимально достоверные научные данные.

· Моделирование естественной деятельности в условиях неволи. Данный вариант естественного эксперимента был предложен в 70-е годы ХХ столетия американскими учеными для оптимизации психического состояния высших животных и получил название «поведенческая инженерия» («конструирование поведения животного»). В условиях клеточного или вольерного содержания (в первую очередь, в зоопарках) конструируются различные приспособления, с которыми животные должны взаимодействовать, например, для добывания пищи. Животное само выбирает режим деятельности, время и интенсивность осуществления этой деятельности. Проведенные учеными исследования показали, что животные способны варьировать способы поведения, выбирать разные по сложности и последовательности маршруты и т. д. Очень широко данная методика используется в работе с высшими приматами. Причем цель применения данной методики — оптимизация психического состояния животных. Для этого применяются как модели пищедобывательной деятельности, а также конкурентного взаимодействия и манипулятивно-исследовательской активности. В клетку (вольер) с обезьянами вносится различное оборудования (для локомоций, манипуляций и пр.), которое периодически меняется. Как отмечает Г. Г. Филиппова, помимо эффектов оптимизации психического состояния (исчезновения стереотипов отдельных действий и поведения в целом, оптимизации общей активности, ритма и интенсивности потребностей и пр.), индивидуального и группового поведения, эти исследования позволяют изучать многие стороны психики и поведения высших животных, содержащихся в неволе.

Формирующий эксперимент. Его особенностью является моделирование и изучение процесса формирования новых форм поведения. Не случайно данный вид эксперимента называют обучающим. В формирующем эксперименте нередко применяются различные лабораторные методики. Однако в отличие от лабораторного эксперимента предметом изучения здесь выступает не результат, достигнутый животным, а сам процесс получения этого результата. Данный вид экспериментального исследования может проводиться как в лабораторных, так и в приближенных к естественным и даже в естественных условиях и предполагает использование определенных методик.

Классическое обусловливание (выработка условного рефлекса). Данный метод был разработан И. П. Павловым. Животным первоначально предлагался индифферентный (безразличный) раздражитель, на который есть только ориентировочная реакция и который не вызывает никакого поведенческого ответа (лампочка). Затем предъявляется стимульный материал (пища). В результате многократных повторений данных сочетаний у исследуемого животного слюноотделение начинается с включением лампочки.

Оперантное обусловливание (научение путем проб и ошибок). Данная методика была предложена Б. Ф. Скиннером, который изучал процесс научения животных. Животное, имеющее определенную мотивацию (например, пищевую), обследует помещение, производит различные действия. Одно из таких действий является успешным и вознаграждается пищевым подкреплением. Постепенно животное все чаще выполняет подкрепляемое пищей действие, самостоятельно выделяя компоненты ситуации, которые служат условным стимулом (педаль, на которую необходимо нажать, чтобы выполнить задание; цвет фигуры, которую следует выбрать и пр.). Животное в результате производит различные пробные движения или даже их последовательность, выбирает успешные (на основе пищевого подкрепления). В данном случае моделируются более сложные формы поведения животного, которое можно рассматривать как целостное и приближенное к естественному.

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. Правильные действия животного подкрепляются, постепенно отсеивая неправильные. Как отмечает Г. Г. Филиппова, для самого животного смысл подобных реакций первоначально отсутствует. Формируется он лишь постепенно как способ получения подкрепления или избегания наказания. В методе дрессировки, как показали результаты исследований М. А. Герд, можно выделить несколько этапов. Первым этапом является наталкивание, когда дрессировщик побуждает животное произвести необходимое движение, предваряя его сигналом, который впоследствии станет командой. Второй этап — отработка навыка. Здесь происходит «отсечение» ненужных движений и корректировка движений, соответствующих конечному их варианту (исходя из замысла дрессировщика). Например, обучая собаку «танцевать на задних лапах», подкрепление ей дают не сразу, а через определенный промежуток времени, когда собака совершит вращательное движение. Третий этап — упрочение навыка. Он направлен на закрепление сформированного навыка и его связи с командой. Как отмечает Г. Г. Филиппова, 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.

Дифференцировочное научение. В данном случае животное обучают методом классического или оперантного обусловливания различать два предъявляемых стимула, один из которых подкрепляется (подкрепление может быть как положительным — пища, так и отрицательным — электрический разряд). В итоге на один из стимулов ориентировочная реакция гаснет, а на другой становится условным стимулом для необходимой ответной реакции. Как отмечает Г. Г. Филиппова, данная методика имеет множество вариаций и может быть использована в разных целях. Например, такие модификации, как скорость переделки навыка, усвоение принципа выбора и перенос его на другие сочетания стимулов, формирование установки на научение, обучение последовательности предъявлений и т. п., могут быть использованы как критерии оценки способности к научению, а также для оценки уровня развития интеллектуальных способностей высших животных (исследования отечественных ученых Л. Г. Воронина, Л. А. Фирсова и др., а также зарубежных исследователей Д. Румбо, Г. Харлоу и т. д.).

Научение по подражанию. Как показали исследования ученых, к данному виду научения способны только высшие животные (птицы и млекопитающие). Перед животным демонстрируется то или иное действие, создаются условия для его выполнения, и правильно выполненное действие подкрепляется.

Использование и изготовление орудий. Используется для высших приматов. Животным, как правило, предлагается набор предметов, из которых они должны «изготовить» орудие, при помощи которого будет решена поставленная перед ними задача. Данная методика активно использовалась В. Келлером, Н.Н.Ладыгиной-Котс, Л. А. Фирсовым и другими учеными.

Обучение использованию искусственных знаковых средств. Исследования в данной области были начаты еще в 1916 г. В.Фурснером. Исследователь работал с орангутаном, который научился методом подражания произносить по-английски два слова. Обучение высших млекопитающих использованию искусственных для них знаковых средств, как отмечает Г. Г. Филиппова, преследует две цели. Первая — выяснение способности животных к овладению такими средствами. Вторая — обучение знаковым средствам для «проникновения» во внутренний субъективный мир животного. Как отмечает Г. Г. Филиппова, в настоящее время в данном ключе работает много как отечественных, так и зарубежных ученых, используя следующие модификации обучения искусственным знаковым средствам:

• ? понимание животными символических обозначений количества и количественных отношений (животных-антропоидов и врановых птиц обучают соотносить количество объектов с цифровым символом).
• ? понимание животными искусственных знаковых средств, используемых человеком для общения с ними (языков-посредников): обычная человеческая речь, амслен — адаптированный американский пальцевый язык глухонемых, йоркиш — кодирование слов при помощи пластиковых или компьютерных символов, пластиковые символы на магнитной доске. Так, еще в 1933 г. супругами Келлог было организовано экспериментальное исследование по обучению детеныша шимпанзе речи. Шимпанзе Гуа воспитывалась, как и сын ученых Дональд в обычной языковой среде, то есть с детенышем шимпанзе общались точно так же, как и с ребенком. Результаты эксперимента оказались весьма внушительными: за 8 месяцев обучения Гуа усвоила 95 фраз и слов. Впоследствии данный эксперимент был повторен еще одним исследователем — С. Севедж-Рембо с шимпанзе Кензи. Результаты также оказались потрясающими: к пятилетнему возрасту шимпанзе хорошо понимал правильно построенные простые фразы, обозначающие окружающую объектную и социальную среду и действия в ней. Что касается других животных (дельфины, ластоногие), то для них используются специально созданные звуковые (свист для дельфинов), жестовые (для ластоногих) и графические знаки. Как показали результаты экспериментов (исследования Л. Хермана, Ю. Д. Стародубцева и др.), дельфины могут понимать предложения из 2−4 знаков, кодирующих действия с объектами;
• ? обучение животных самостоятельному использованию искусственных знаковых средств (языков-посредников). Данные эксперименты осуществляются с дельфинами и антропоидами. Так, первые данные о самостоятельном использовании искусственных знаковых средств были получены Р. Фурснером и супругами К. и К. Хейс, которые предприняли попытку обучить орангутана и шимпанзе произношению человеческих слов. Эксперимент показал, что человеческая речь усваивается антропоидами с большим трудом (орангутан усвоил 2, а шимпанзе 3 слова). Вместе с тем, обезьяны активно использовали жесты и различные объекты для взаимодействия с человеком. В 40−50-е годы ХХ столетия подобные эксперименты проводились в нашей стране (работы В. В. Бунак, Н. А. Тих, Л.И.Улановой). Более продуктивными, как свидетельствуют результаты исследований, оказались результаты усвоения животными специально созданных искусственных языков-посредников. Как отмечает Г. Н. Филиппова, шимпанзе, гориллы и орангутаны, обученные по данным методикам, активно используют достаточно большое количество знаков-символов, обозначающих названия объектов, действия, понятия и т. д., вплоть до местоимения «я». Освоение таких языковых средств происходит у высших приматов аналогично усвоению языка ребенком. Как показали эксперименты, проведенные Б. Галдикасом и Р. Футсом, обезьяны, освоившие такой язык-посредник, как амслен, способны обучать своих детенышей, друг друга и даже людей, которые с ними общаются.

Следует отметить, что все вышеперечисленные исследования относятся к категории работ, направленных на изучение особенностей и возможностей интеллекта животных.

Изучение зачатков самосознания. В данном ключе приоритетным является изучение самоузнавания у высших животных (например, в зеркале). Помимо наблюдений в специально организованной ситуации, когда животное видит свое отражение в зеркале, используется изменение его внешнего вида. Проведенные эксперименты показали, что на изменение своего облика адекватно реагируют только высшие приматы, способные узнавать себя на фотографиях. Другие высшие животные могут использовать зеркало для регуляции своих движений и манипулятивной активности.

Преимущества и ограничения метода эксперимента

Как и метод наблюдения, эксперимент имеет свои положительные стороны и свои недостатки. Позитивным моментом эксперимента является точность, применение разработанных и апробированных приспособлений и процедур, относительная однозначность получаемых данных, возможность количественной и качественной обработки результатов, возможность повторения экспериментального исследования с целью уточнения, проверки полученных результатов.

Недостатками эксперимента является его искусственность, вычленение и изучение отдельных поведенческих проявлений животного без учета их взаимосвязи с его общей жизнедеятельностью. Сложно также установить подлинную мотивацию животного и спроектировать все возможные способы его поведения. Не случайно одним из требований зоопсихологического научного исследования является сочетание всех возможных методов исследования психики и поведения животных.