Prof. Stefano Federiciemail: stefano.federici@unipg.it

A. A. 2010-2011

Università degli Studi di Perugia

Facoltà di Scienze della Formazione

Corso di Psicologia Generale e Sociale

1. L’apprendimento associativo

2. L’apprendimento cognitivo

3. L’apprendimento sociale

4. L’organizzazione gerarchica dell’apprendimento

5. Fondamenti biologici dell’apprendimento

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L’apprendimentoAdattamento

Nel mondo succede una varietà incredibile di fenomeni e noi dobbiamo imparare i collegamenti degli uni con gli altri e come rispondervi. Le forme di vita più semplici, grazie al loro patrimonio

genetico, ereditano modi e mezzi per fare fronte all’ambiente.

Anche gli organismi umani possiedono dei comportamenti innati, come la chiusura protettiva delle palpebre

L’uomo e gli animali superiori, a differenza delle forme di vita più semplici, sono capaci di muoversi nell’ambiente imparando a fare due tipi fondamentali di previsioni relative a:1. quali eventi seguono ad altri eventi nel mondo circostante

(rilevare le causalità);2. quali eventi sono sotto il nostro controllo e sono quindi

modificabili dalle nostre azioni.

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ApprendimentoPavlov e il condizionamento

classico

Anche gli animali sono capaci di cogliere il collegamento tra gli eventi formando legami associativi

Pavlov (1849-1926), fisiologo russo, nobel per le sue ricerche sul sistema digestivo, nota come, mettendo del cibo nella bocca di un cane, si produca un immediato aumento della salivazione.

La relazione tra uno stimolo (il cibo) e una risposta (la salivazione) è la conseguenza di un riflesso

Riflesso risposta automatica inscritta geneticamente nel sistema nervoso dell’animale

Pavlov nota che i cani salivano di più quando sentono o vedono eventi che di solito precedono il cibo

Si tratta di riflessi condizionati o appresi; questi riflessi non innati hanno destato la curiosità di Pavlov

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ApprendimentoEsperimento di Pavlov

Esperimento di Pavlov

T1: un cane viene legato con delle cinghie in una stanza insonorizzata

T2: ponendo del cibo nella bocca del cane aumenta il flusso di saliva che viene misurato

Cibo stimolo incondizionato (SI) Risposta di salivazione riflesso/risposta incondizionata (RI)

T3: la somministrazione del cibo viene anticipata dal suono di una campanella

T4: in concomitanza del suono della campanella aumenta la salivazione

Suono stimolo condizionato o appreso (SC) Aumento salivazione risposta/riflesso incondizionata (RC)

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ApprendimentoFigura dell’esperimento di

Pavlov

StimoloIncondizionato

RiflessoIncondizionato

StimoloCondizionato

RiflessoCondizionato

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ApprendimentoAcquisizione, estinzione,

recupero /1

Fase I – Acquisizione Il cane aumenta la risposta di salivazione (RC) grazie a presentazioni

ripetute del suono (SC) che precede il cibo (SI). Si forma l’associazione SC+SI

Fase II – Estinzione Si continua a presentare SC ma non SI: la RI scompare gradualmente. Dopo la Fase II, il cane riposa per una notte.

Fase III – Recupero spontaneo In un ulteriore addestramento di estinzione SC viene presentato da solo. Si osserva così che le prime presentazioni di SC, da solo, evocano RC

piuttosto forti. Il recupero spontaneo è caratteristico delle risposte condizionate che hanno subito un processo di estinzione.

Fase IV – Riacquisizione Se viene presentato nuovamente un rinforzo costituito dalla coppia SC+SI, il

riapprendimento è molto rapido. Il recupero spontaneo e la riacquisizione dimostrano che è difficile

eliminare completamente gli effetti del condizionamento.

Pavlov studiò la relazione temporale tra SC e SI. Il condizionamento è efficace quando SC precede di circa mezzo secondo SI, meno buona è la presentazione simultanea.

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ApprendimentoAcquisizione, estinzione,

recupero /2

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ApprendimentoGeneralizzazione e

discriminazione /1

Generalizzazione dello stimolo = quando a un particolare stimolo SC è associata una RC, gli stimoli simili allo SC tenderanno anch’essi a suscitare la RC gradiente di generalizzazione

Discriminazione = non rispondere a stimoli simili allo SC, pur continuando a rispondere allo SC Attenzione

• L’apprendimento non è sempre il risultato di un’associazione che si instaura grazie a certe condizioni spazio-temporali (vedi esperimento di Mackintosh).

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ApprendimentoGeneralizzazione e

discriminazione /2

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ApprendimentoEsperimento di

Mackintosh

Esperimento di Mackintosh Condizionamento all’avversione alimentare Il condizionamento non è riducibile a un

accoppiamento tra due eventi contigui nel tempo anche un ratto è capace di scartare le correlazioni casuali e

di selezionate le relazioni causa-effetto interessanti = selettività del condizionamento

Casi t1 t2 t3 Comportamento

1 Caffè - Malessere Avversione al caffè

2 Caffè Saccarosio Malessere Avversione al saccarosio ma non al caffè

3 - Caffè Malessere Avversione al caffè

- Caffè Nessun malessere

4Saccarosio Caffè Malessere Nessuna avversione al caffè

- Caffè Nessun malessere Avversione al saccarosio

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ApprendimentoLa categorizzazione e la

somiglianza

Il meccanismo della generalizzazione dello stimolo è indice della capacità di formare categorie Perché impariamo a organizzare i fenomeni in alcuni

modi e non in altri e come funzionano questi meccanismi di raggruppamento?

La psicologia ingenua Introduce il concetto di somiglianza va al di là del

condividere un elemento comune Ma fondare la categorizzazione sulla somiglianza si

rivela un'operazione circolare tipica del senso comune

si spiega X con Y e Y con X

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ApprendimentoHull e gli ideogrammi

cinesi

Hull (1884–1952) e gli ideogrammi cinesi molti esemplari appartengono a una stessa categoria

in quanto condividono un elemento comune• Studiò come progressivamente i soggetti si

accorgessero di questi elementi comuni e riuscissero così a individuare il concetto corrispondente.

Egli mostrò che adoperiamo concetti di cui non sempre siamo in grado di formulare il criterio di raggruppamento (strategie di organizzazione inconsapevoli)

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ApprendimentoRosch e la struttura gerarchica delle categorie

Rosch in Principles of categorization (1978) ha evidenziato la

Struttura gerarchica delle categorie

Gli oggetti possono essere organizzati a diversi livelli di astrazione ordinati in verticale e

orizzontale. La dimensione verticale è caratterizzata da un livello base che è

cognitivamente privilegiato. Nella dimensione orizzontale si passa da categorie

alte a categorie basse sempre più specifiche, passando per un livello di base.

La dimensione orizzontale ha dei confini più sfumati e imprecisi (ci sono cani

barboni che sono più barboni di altri); molte categorie si sovrappongono senza essere

mutuamente esclusive; possono quindi coesistere e intrecciarsi più sistemi di

categorizzazione

Categoria alta Livello base Categoria bassa

Essere vivente Cane Barbone

Animale

Mammifero

Mobili Tavolo Tavolo da cucina

Tavola da pranzo

Lampada Lampadario

Lampada da tavolo

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ApprendimentoLe categorie fondate su uno

scopo

Mentre il livello base in molte categorie è intermedio (e infatti dire che è un cane è il miglior modo per categorizzare Fido) nelle categorie fondate su uno scopo le cose non sembrano funzionare così.

Se peso 95 kg e mi metto a dieta per perdere i 20 kg di sovrappeso, la dieta è tanto più buona (cioè tanto più «dieta») quanto più permette di avvicinarmi al mio scopo: e cioè, la perdita di tutto il sovrappeso. In questo caso il livello base, quello che coincide con gli esemplari più tipici, non è in posizione intermedia ma estrema: una buona dieta è quella che mi riporta al mio peso ideale.

Hinton, Rumelhart e McClelland, i pionieri dell’approccio connessionista, hanno osservato che:

«Le persone sono capaci di generalizzare le conoscenze nuove. Quando vieni a sapere che gli scimpanzé amano le cipolle, può darsi che tu assegni una probabilità più alta al fatto che i gorilla amino le cipolle. In un sistema di input-output che usa nodi e rappresentazioni distribuite, questo tipo di generalizzazioni è automatico ».

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ApprendimentoDisgiunzione inclusiva

Proviamo a schematizzare una semplice situazione associativa in termini di input (una stimolazione) e output (una risposta)

Esempio 1

Un bambino produce una risposta (bacio) nei casi in cui riceve una stimolazione proveniente dalla madre o dalla balia

L’emissione della risposta bacio è governato da una relazione di disgiunzione inclusiva

• stimolazione della balia o stimolazione della madre o stimolazione simultanea di entrambe

• Il bambino non emette un output solo nel caso in cui né la madre né la balia producono un input

Input A Input B Output

Presenza stimolo balia Presenza stimolo madre Bacio

Presenza stimolo balia Assenza stimolo madre Bacio

Assenza stimolo balia Presenza stimolo madre Bacio

Assenza stimolo balia Assenza stimolo madre Assenza bacio

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ApprendimentoFigura di disgiunzione inclusiva

Sistema in cui due unità di input possono emettere, anche insieme, una stimolazione che attiva l’output che ha una soglia di 0,5 e che quindi non produce risposta solo nel caso in cui nessuno dei due input è attivo.

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ApprendimentoDisgiunzione esclusiva

Esempio 2Un adulto ha imparato a emettere la stessa risposta in presenza della persona A, della persona B, ma a non emetterla quando sono presenti simultaneamente sia A che B

In questo caso A+B inibisce, cioè blocca la risposta L'adulto ha appreso a rispondere sulla base di una disgiunzione esclusiva

“A oppure B, ma non tutte e due”

Questo esempio mostra come sia insufficiente, per simulare l’apprendimento umano, una rete pavloviana che associ direttamente stimoli e risposte.

Input A Input B Output

Presenza stimolo coniuge Presenza stimolo amante Assenza bacio

Presenza stimolo coniuge Assenza stimolo amante Bacio

Assenza stimolo coniuge Presenza stimolo amante Bacio

Assenza stimolo coniuge Assenza senza stimolo amante Assenza bacio

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ApprendimentoUnità nascosta con soglia

1,5

Rete con una unità nascosta che riconosce quando l’uno o l’altro ma non entrambi i suoi input sono attivi.

Una unità nascosta è una unità celata rispetto al legame diretto tra input ed output ed ha lo scopo di rappresentare le relazioni tra i vari input in modo da escludere la risposta grazie alle sue capacità inibitoria.

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ApprendimentoThorndike e Skinner

Thorndike (1874–1949) Un gatto posto in una gabbia (problem-box) compiva dei

movimenti alla cieca e forniva• risposte giuste (= premere una leva che consentiva di

uscire dalla gabbia)• risposte errate

Le risposte corrette tendono a essere ripetute e quelle erronee a essere abbandonate. È l’apprendimento per prove ed errori

Skinner (1904-1990) riprende l'impostazione di Thorndike e quella pavloviana

introducendo però la distinzione tra:• comportamenti rispondenti, derivati da riflessi innati

o appresi tramite il condizionamento pavloviano• comportamenti operanti, non derivati da riflessi

innati ma emessi spontaneamente dall'organismo.

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ApprendimentoFigura della problem-box

A sinistra il problem-box impiegato da Thorndike nei suoi studi sull’apprendimento animale.

A destra si può vedere una delle prime curve di apprendimento nella storia delle ricerche sperimentali sul condizionamento. Il tempo impiegato da uno dei gatti di Thorndike per uscire dalla gabbia diminuiva gradualmente col passare delle prove.

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ApprendimentoIl modellaggio e la società

utopica

I comportamenti operanti aumentano o diminuiscono in funzione del rinforzo, che può essere positivo (cibo o acqua) o negativo (cessazione di una scossa elettrica o di un forte rumore).

Rinforzare positivamente una risposta significa renderla più probabile!

La tecnica del modellaggio. Siccome il gatto poteva metterci molto tempo prima di premere

per caso la leva che gli dava un premio (rinforzo positivo), Skinner faceva avere al gatto un po’ di cibo ogni volta che si avvicinava alla leva.

• Skinner pensava che il modellaggio fosse un meccanismo tanto potente e universale da poter progettare, sulla carta, una società utopica, priva assolutamente di conflitti, grazie al modellaggio completo e armonico di tutti gli attori. Per costruire questa organizzazione sociale non erano necessarie punizioni ma solo un sapiente dosaggio di premi, da iniziarsi con i bambini appena nati. Di qui una società utopica, al contempo tirannica, in quanto progettata secondo un assoluto determinismo da autorità centrali, e apparentemente libertaria, in quanto priva di costrizioni vissute come tali dagli attori.

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ApprendimentoChomsky e la rivoluzione

cognitivista

Chomsky (1957) • L’influenza del lavoro di Chomsky sarà molto profonda e

andrà al di là della critica al modellaggio skinneriano del linguaggio perché legittimerà un approccio allo studio della mente come sistema dotato di regole (cognitivismo).

Imparare la grammatica di una lingua L vuol dire saper distinguere le sequenze grammaticali, che sono frasi corrette in L, da quelle che non sono grammaticali, e cioè le frasi scorrette (quelle che un parlante di L non usa) tramite un meccanismo che genera, cioè produce, tutte le sequenze grammaticali della lingua e nessuna sequenza non grammaticale.

• Generare una frase significa saper specificare l’insieme delle regole attraverso cui si è ottenuta la struttura della frase stessa.

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ApprendimentoIl modello associazionista

Chomsky critica il modello associazionista basato sulla probabilità Un parlante impara la struttura probabilistica di una lingua,

per esempio sa con quale probabilità dopo un dato articolo viene un nome e poi un aggettivo, un verbo, e così via.

L’apprendimento consiste nel conoscere la struttura probabilistica di una lingua grazie alla continua esposizione a stimoli linguistici (forza dell’associazione tra parole).

Il modello associazionista non è capace di rendere conto della struttura gerarchica di linguaggi naturali come l’italiano o l’inglese.

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ApprendimentoIl modello della grammatica

generativa

2. Modello della grammatica generativa proposto da Chomsky.

Apprendere un linguaggio significa padroneggiare 3 componenti:1. un vocabolario finito (= lessico di una lingua)2. un insieme finito di simboli iniziali F (= frasi)3. un insieme finito di regole

Partendo dal simbolo F e applicando le diverse regole ai termini del lessico, si possono derivare tutte le frasi corrette di una lingua • Per esempio, non riesce a inserire frasi

(subordinate) all’interno di altre frasi (principali).

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ApprendimentoEsperimenti di conferma

Il modello chomskiano è stato confermato da esperimenti e da osservazioni sull’apprendimento del linguaggio.

Per esempio, in tutte le lingue per le quali si hanno dati relativi al linguaggio infantile, si è constatato come i bambini tendano a iperregolarizzare alcune forme, per esempio il plurale o i verbi. I bambini italiani, dicono per esempio: «andano», «diciate», «aprite», e così via.

Il fatto ancora più interessante – rilevato negli anni sessanta dalla psicolinguista Ervin (1964) – è che i bambini, in una prima fase dell’apprendimento, usano le parole corrette, che pur sono delle eccezioni, e poi, quando hanno imparato a padroneggiare la corrispondente regola grammaticale, iniziano a compiere gli errori che solo in un terzo tempo tornano a scomparire.

Questi errori di ipergeneralizzazione e la capacità di applicare le regole della grammatica a espressioni mai sentite in precedenza sono una definitiva falsificazione del modello skinneriano se questo pretende essere, come pretendeva, un modello dell’apprendimento delle lingue naturali.

Il lavoro di Chomsky ebbe una portata enorme – che andò al di là delle problematiche dell’apprendimento qui esposte – in quanto costituì un paradigma di comprensione del funzionamento della mente – che venne esteso a molte altre aree di ricerca. La sua accettazione e diffusione segnò il tramonto della tradizione comportamentista.

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ApprendimentoIl connessionismo

Assunti del comportamentismo: spiegare ogni comportamento umano tramite

condizionamenti; tutto è acquisito, nulla è innato; l’uomo è governato dagli stessi meccanismi di

condizionamento che agiscono sugli animali.

Prospettiva empirista = spiegare il complesso tramite la comprensione del semplice (associazionismo) simulazione dell’apprendimento umano

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ApprendimentoIl connessionismo

Alla tradizione associazionista si ricollega l’approccio connessionista (PDP = parallel distributed processing) tramite programmi che girano su computer Miriadi di unità corrispondenti ai neuroni del cervello

(reti neurali) sono collegate alle altre unità in modo inibitorio o eccitatorio.

L’apprendimento dipende dal cambiamento della forza delle connessioni tra le varie unità.