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El Aprendizaje Carlos Muñoz Gutiérrez ¿Qué es el APRENDIZAJE? • INCREMENTO DEL REPERTORIO DE CONDUCTAS. ß Es un proceso que tiene como función biológica ampliar los límites de adaptabilidad del organismo más allá de su equipamiento instintivo • CAMBIOS EN EL COMPORTAMIENTO DE UN SISTEMA: ß De carácter más o menos permanente ß Relativo a alguna destreza de solución de problemas ß Que mejora la ejecución del proceso de resolución ß Tiene lugar mediante algún mecanismo de adquisición de información o conocimiento que el sistema posee. PROBLEMA: En el proceso de aprendizaje conocemos el estímulo que lo desencadena y el resultado que produce, pero lo que no es directamente observable es cómo se pasa del estímulo a la respuesta. Es decir, que proceso se realizan en el cerebro para que la respuesta aprendida se incorpore al repertorio de comportamientos disponible al sistema. Las distintas interpretaciones de este proceso han producido las teorías del aprendizaje. 1 El Aprendizaje Carlos Muñoz Gutiérrez TIPOS DE APRENDIZAJE (En función de la respuesta obtenida) • APRENDIZAJE DE GENERALIDAD: La información de salida puede ser: ⇒ del mismo nivel ⇒ de nivel más alto ⇒ de nivel más bajo que la información de entrada • PROCESO CREATIVO: A la salida del proceso hay igual o más conocimiento que a la entrada. - Para estabilizar la respuesta del sistema se suele requerir un período de entrenamiento. - Puede ser incremental o no-incremental - El proceso no garantiza la obtención de la mejor respuesta, sino sólo de la mejor respuesta disponible en un estado de aprendizaje dado 2 El Aprendizaje Carlos Muñoz Gutiérrez TIPOS DE APRENDIZAJE (según el proceso que se requiere) ANALÍTICO SINTÉTICO • Conocimiento del mismo nivel • Basado en Memoria • Conocimiento Nuevo Simbólico Subsimbólico • De Discriminación • Inducción • Discernimiento (insight) • Del signo • Aprendizaje Conceptual • No crea Conocimiento • No explica los resultados Asociativo Razonamiento Basado en Casos Aprendizaje basado en la experiencia • Condicionamiento Clásico • Condicionamiento Operante • De Respuesta Múltiple Metáfora • Nuevas Conexiones Neurales en el Cerebro • Memoria 3 El Aprendizaje Carlos Muñoz Gutiérrez 1. APRENDIZAJE SINTÉTICO SUBSIMBÓLICO 1.1. APRENDIZAJE ASOCIATIVO. El Condicionamiento El Conductismo: El esquema Estímulo-Respuesta Wundt, el padre de la psicología experimental, había centrado en la experiencia inmediata el objeto de la Psicología. La experiencia inmediata era para él la suma del contenido total de las experiencias y de cómo el sujeto influye en ese contenido. De esta manera la psicología inicialmente va a ser una psicología interesada en el contenido de la mente. Si queremos establecerla como ciencia necesitamos un método que nos aporte garantías a la hora de la observación, la experimentación y la verificación de hipótesis. Pero, los contenidos mentales son, como nos enseñó Descartes, privados, individuales, inaccesibles e incorregibles. Wundt diseñó una técnica a la que denominó introspección que permitía mediante un entrenamiento del observador una inspección controlada de la experiencia. Este método fue objeto de crítica por toda la comunidad científica por no respetar los cánones requeridos para la objetividad científica. En Europa aparecen diversos intentos de definir la Psicología, pero no será hasta los años 20 de la mano del psicólogo americano J.B. Watson que se logre una determinación de métodos y procedimientos que va a ofrecer una imagen consistente, productiva y estable de la Psicología como ciencia. Influido por los trabajos de condicionamiento de Pavlov y por otros estudios en fisiología y psicología animal, Watson desplaza el objeto de estudio a lo que puede ser observado, medido y experimentado, sin la necesidad de contar con el sujeto que se estudia. La Conducta, entendida como la respuesta de un organismo ante los estímulos exteriores, va a ser el objeto que lleve a la Psicología al lugar que ocupan las ciencias experimentales. La Conducta se podía observar, experimentar, predecir y modificar. De esta manera la Psicología cubría las funciones características de la ciencia. Pero, ¿qué modelo de persona arrojó el conductismo? La conducta respondía a un esquema explicativo que valía para cualquier organismo. Ante determinados estímulos se producen determinadas respuestas. Si seleccionamos adecuadamente los estímulos o si los condicionamos o incluso si reforzamos mediante un premio determinadas respuestas o si castigamos otras, podemos influir decisivamente en la conducta de los organismos. Para la psicología conductista la persona era algo a modificar. La Mente era una caja negra donde si se realizaba algún proceso era √ epifenoménico o no tenía ningún papel en la explicación de la conducta. El siguiente gráfico puede explicar esta idea: √ Un Epifenómeno es una consecuencia que se produce en algún proceso o mecanismo que no tiene eficacia causal o no cumple ninguna función. Por ejemplo, el ruido que produce un motor es un epifenómeno. No cumple ninguna tarea, ni desempeña ninguna causa. Ocurre. 4 El Aprendizaje Estímulo Carlos Muñoz Gutiérrez Mente Respuesta El procedimiento fundamental que se diseña para modificar las respuestas establecidas, bien por instinto o bien aprendidas, es el condicionamiento. Para el conductismo el aprendizaje es fundamentalmente la formación de hábitos. Un hábito es la asociación de un estímulo con una respuesta que no existía antes. 1.1.1. El condicionamiento clásico Diseñado por Pavlov consistía en presentar comida a un perro, al que se le había implantado quirúrgicamente una cánula en la boca para recoger directamente su saliva, con el estímulo del alimento se asociaba sistemáticamente un estímulo, por ejemplo un sonido. El sonido, inicialmente, no hacía salivar al perro, pero, después de varios emparejamientos con el alimento, el sonido solo era capaz de producir por sí mismo la respuesta de salivación. El esquema del condicionamiento clásico es, entonces, el siguiente: 5 El Aprendizaje Carlos Muñoz Gutiérrez (1) Estimulo Incondicionado (EI) Comida Respuesta Incondicionada (RI) Salivación (2) Estimulo Incondicionado (EI) + Estímulo Neutro Comida + Campana Respuesta Incondicionada (RI) Salivación Estimulo Condicionado (EC) Campana Respuesta Condicionada (RC) Salivación (3) De esta manera, el ser humano se unificaba con el resto de los organismos vivos que manifiestan conductas. La tarea de la Psicología consistía en estudiar las secuencias de estímulos-respuestas y su aplicación en terapia o en modificación de conducta: establecer asociaciones condicionantes para que determinadas conductas se realizaran y otras se evitaran. Las respuestas adquiridas por condicionamiento clásico no continúan indefinidamente. Si no se siguen reforzando se olvidan. La resistencia a la extinción u olvido de la respuesta sirve para medir el aprendizaje. 1.1.2. Condicionamiento operante E. L. Thorndike y posteriormente B. F. Skinner, en los años 50, establecieron el condicionamiento operante. Ante la diversidad de las conductas de los seres humanos y dado su carácter activo, el problema es conseguir seleccionar la deseada ante las posibles a realizar. Para ello se define la noción de refuerzo. Reforzar una conducta significa premiarla de tal manera que el organismo opte más frecuentemente por ella pues le trae mejores consecuencias. El refuerzo puede ser también negativo, lo que supondría un castigo ante una conducta, algo que el organismo va a asociar como algo a evitar. Conducta R Refuerzo Positivo R+ Refuerzo Negativo R- El Refuerzo cumple un papel de incentivo motivacional. Thorndike estudio la acción de la motivación sobre el aprendizaje y formuló la que se conoce como ley del efecto: 6 El Aprendizaje Carlos Muñoz Gutiérrez “Respuestas seguidas por consecuencias satisfactorias tienden a repetirse; respuestas seguidas por consecuencias desagradables tienen a no repetirse”. Sin embargo, investigaciones con animales y humanos exigieron una reformulación de esta ley del efecto. El castigo, que ha sido un refuerzo muy utilizado para el aprendizaje, se mostró como un mecanismo muy poco eficaz. Las conductas castigadas, aunque desaparezcan momentáneamente, vuelven a aparecer, salvo que el castigo sea muy fuerte. Además produce efectos secundarios como emociones negativas, sentimientos de culpabilidad y vergüenza. Así pues, mientras el premio siempre refuerza la respuesta correcta, el castigo debilita poco o nada la incorrecta. Ante estos resultados Thorndike reformuló su ley del efecto, para establecerla en los siguientes términos: “Unas respuestas seguidas por consecuencias satisfactorias tienden a repetirse” El Conductismo fue la escuela triunfante en psicología hasta los años 60, sin embargo su capacidad explicativa del comportamiento de los seres humanos era bastante reducida, explicaba bien cierto tipo de aprendizaje y funcionaba razonablemente bien en terapia ante determinados problemas. Naturalmente el modelo de persona que se deriva de las ideas conductistas es sencillamente algo a condicionar. Skinner, por ejemplo, en Walden II presenta una utopía social que aunque dulcifica los modelos anteriormente expuesto por Orwell en 1984 o por Huxley en Un Mundo Feliz, mantiene la idea de fondo de que el hombre es moldeable según un diseño estricto e interesado. La libertad y la voluntad dejan de ser lo definitorio del ser humano. El Conductismo dejó de interesar por dos razones. La primera razón resulta de la decidida oposición que desde dentro de la investigación psicológica se produce en la psicología americana de los años 60. El ser humano no puede reducirse a una relación inmediata entre estímulo-respesta. En esta oposición la crítica realizada por N. Chomsky a las explicaciones conductistas sobre el origen y el uso del lenguaje fueron definitivas. Chomsky reivindicaba una vuelta al mentalismo cartesiano. La Mente necesitaba volver al campo de la psicología. La segunda causa de la crisis del conductismo, fue el importante desarrollo que las neurociencias y la biología estaban teniendo. El conductismo había eliminado de la escena todos los elementos del ser humano que la ciencia natural no podía asumir. Al eliminar la mente y sus contenidos, la experiencia fenoménica, la conciencia y los sentimientos, al eliminar los esfuerzos de los seres humanos por el significado y por la comprensión del mundo, había desplazado por completo los estudios psicológicos hacia estudios más naturalizados que la biología o la neurociencia podía desarrollar mucho mejor. No es de extrañar que fuera por esta época cuando diversas disciplinas híbridas aparecieran con mucha fuerza en la escena científica. La 7 El Aprendizaje Carlos Muñoz Gutiérrez etología, como la ciencia que estudia el comportamiento animal, la sociobiología, que desde un planteamiento reduccionista intenta explicar los comportamientos sociales apelando a condiciones biológicas de los seres humanos. También una Neuropsicología que poco a poco va a ir dando resultados cada vez más completos y, contrariamente a lo que se podía esperar, va a desplegar un programa de investigación que traicionará por completo los planteamientos asociacionistas mecánicos del conductismo. Al final, un clamor contra el conductismo supuso una renovación profunda del objeto de la psicología y de su definición como ciencia. 2. APRENDIZAJE SINTÉTICO SIMBÓLICO 2.1. De Discriminación Se entiende por discriminación el proceso mediante el cual un organismo reacciona a las diferencias entre estímulos, llegando a responder selectivamente a la presencia o ausencia de ellos. Alrededor de este tipo de aprendizaje se produce el fenómeno de transferencia del aprendizaje. Un pollo aprendió, tras entrenamiento, que elegir una tarjeta gris claro proporcionaba alimento frente a otra gris oscuro que no lo proporcionaba. Posteriormente se le presenta la tarjeta gris claro —que escondía alimento — junto con otra de un gris aún más claro. El pollo picoteó la más pálida, aunque anteriormente picoteaba la que ahora resultaba ser de un gris más oscuro. Wolfrang Köhler, el autor de este experimento, consideró que lo que el animal había aprendido era la relación entre los estímulos, es decir a preferir la tarjeta 8 El Aprendizaje Carlos Muñoz Gutiérrez más clara de entre las dos. No aprende la asociación entre el estímulo y la respuesta o entre dos estímulos. Este tipo de experimentos nos informa sobre la capacidad de los organismos de “aprender a aprender”. Aunque aprender a aprender va frecuentemente a exigir una comprensión consciente de todo el proceso que el organismo está realizando. 2.2. Inducción • Aprendizaje de procedimientos (reglas) de reconocimiento de clases o conceptos (clasificación) • Cada clase comprende un conjunto de casos • Input: • Colección de casos o ejemplos (trainig set) • Cada caso viene dado por: • Su descripción respecto a unos atributos • Su pertenencia o no a una clase determinada • Output: Conjunto de reglas de clasificación • Antecedente: Conjunto de pares <atributo, valor> • Consecuente: Identificación de una clase 9 El Aprendizaje Carlos Muñoz Gutiérrez Ejemplo (Winston 92) • Atributos y su rango de valores: • • • • Pelo = {rubio, moreno, pelirrojo} Altura ={normal, alto, bajo} Peso = {normal, gordo, delgado} Crema = {si, no} Caso Pelo Altura Peso Crema Clase Pablo Maria Rocio Raul Sara Paula Pilar Javier rubio rubio moreno rubio pelirrojo moreno moreno rubio normal alto bajo bajo normal alto normal bajo delgado normal normal normal gordo gordo gordo delgado no si si no no no no si quemado normal normal quemado quemado normal normal normal Color pelo rubio pelirrojo moreno crema protectora Sara no si Pablo Raúl Maria Javier 10 Rocío Paula Pilar El Aprendizaje Carlos Muñoz Gutiérrez GENERACIÓN DE REGLAS Para transformar el árbol de identificación en un conjunto de reglas: • Se recorre cada rama de la red desde la raíz hasta el nodo terminal • El antecedente de la regla es la conjunción de los pares <atributo, valor> recogidos en cada nodo • El consecuente de la regla es el nodo terminal Ej.: Si el color del pelo = rubio y usa crema = si Entonces no se quema Si el color del pelo = rubio y usa crema = no Entonces se quema Si el color del pelo = pelirrojo Entonces se quema Si el color del pelo = moreno Entonces no se quema SIMPLIFICACIÓN DEL CONJUNTO DE REGLAS • Eliminación de antecedentes innecesarios Si usa crema = si Entonces no se quema 11 El Aprendizaje Carlos Muñoz Gutiérrez 2.3. Aprendizaje de Discernimiento (insight) En el aprendizaje por discernimiento o insight lo fundamental es alcanzar una comprensión de la situación en la que nos encontramos y que nos exige una respuesta nueva que solucione el problema que nos plantea esa situación. Por discernimiento se entiende la solución de un problema mediante la percepción de las relaciones esenciales para dicha solución. El Experimento de W. Köhler (1887-1967) Köhler diseño unos experimentos donde se pretendía comprobar la capacidad de aprendizaje inteligente de los chimpancés. El experimento consistía en poner fuera del alcance de un chimpancé un plátano, pero permitir que pudiera utilizar un palo como herramienta para alcanzar la fruta. La mayoría de los chimpancés evaluaban con rapidez la situación y solucionaban el problema. Después el plátano se puso más alejado y se colocaron dos palos que podían encajarse para permitir con ellos alcanzar el plátano, sólo uno de los chimpancés de Köhler logró encajar los palos y alcanzar la fruta. Lo que prueba la limitación de su aprendizaje inteligente, pero también prueba que el chimpancé es capaz de afrontar una situación nueva y súbitamente, si tenía todos los elementos a la vista, encontrar una solución para el problema. 12 El Aprendizaje Carlos Muñoz Gutiérrez “El objetivo se encuentra situado a gran altura. Las dos cajas están bastante cerca una de otra, y aproximadamente a cuatro metros de distancia del objetivo. Cualquier otro medio auxiliar ha sido suprimido. Sultán arrastra la caja más grande hasta debajo del objetivo, la coloca en posición horizontal y se sube a ella mirando hacia arriba; hace ademán de saltar, pero no llega a hacerlo. Se baja de la caja, agarra la otra y se pone a corretear alrededor del recinto arrastrándola tras de sí (lo que provoca el habitual estruendo) pataleando en las paredes y dando a conocer su descontento de todas las formas posibles. Es evidente que el animal no ha cogido la segunda caja con la intención de ponerla sobre la primera. Sólo la utiliza como ayuda para exteriorizar su mal humor. Pero, repentinamente, el animal cambia por completo de conducta: deja de armar estruendo y, desde lejos, se pone a arrastrar la caja que llevaba consigo hasta situarla justo al lado de la otra; acto 13 El Aprendizaje Carlos Muñoz Gutiérrez seguido, la coloca en posición vertical sobre la primera. A continuación, Sultán trepa por esta «torre», que se tambalea un poco, y vuelve a hacer ademán de ir a saltar, pero tampoco esta vez llega a efectuar el salto: para el mal saltador que es Sultán el objetivo sigue estando demasiado alto. Pero el animal ya ha llevado a cabo la conducta que a nosotros nos interesaba.” W. Köhler. Experimentos sobre la inteligencia de los chimpancés, 1921. 14 El Aprendizaje Carlos Muñoz Gutiérrez “Colgamos el objetivo a mayor altura. Sultán no ha comido nada por la mañana y, por ello, se aplica con más ganas a su trabajo. Coloca la caja más pesada en posición horizontal debajo del objetivo e instala la segunda encima de ésta, pero en posición vertical; a continuación, se sube encima e intenta coger el objetivo. Como no lo consigue, se pone a mirar hacia abajo y por los alrededores hasta que sus ojos se fijan en la tercera caja, que poco antes, debido a su pequeñez, había descartado como inútil. Sultán se baja con mucho cuidado de la torre, coge la tercera caja, trepa con ella de nuevo hasta arriba y la utiliza para completar su construcción”. 15 El Aprendizaje Carlos Muñoz Gutiérrez Como leemos en el relato de Köhler de su trabajo con los chimpancés, éstos resolvían los problemas después de haberse familiarizado con la situación y tras varias pruebas y errores. Pero, una vez obtenida la solución al problema, la aplicaban rápidamente a nuevas situaciones. Lo que demuestra que lo que se aprende es la relación entre medios y fines. 2.4. Aprendizaje del signo o teoría de las expectativas Edward C. Tolman (1886-1959) influido por las psicología de la Gestalt criticó el conductismo que afirmaba que toda forma de aprendizaje se podía reducir a un explicación de la formación de reflejos condicionados. Consideró que el aprendizaje consistiría en la formación de ciertas estructuras o relaciones entre elementos conocidos. De tal manera que la aparición de algunos hechos actuaría como signo de la aparición de otros. Dada una situación, siempre que se realizara determinada conducta, se esperaría la aparición de los efectos que se siguieron en situaciones equivalentes. Lo característico de este aprendizaje sería captar la situación como signo. El signo es un anuncio o expectativa de que un estímulo irá seguido de determinado efecto. 2.5. Aprendizaje Conceptual o de Reglas 62) Sea este el juego: A escribe una fila de números. B la observa y trata de encontrar un sistema en la sucesión de estos números. Cuando lo ha hecho dice: "Ahora puedo continuar". Este ejemplo es particularmente Instructivo porque 'poder continuar' parece ser aquí algo que se presenta repentinamente en forma de un acontecimiento claramente delimitado. Supongan que A hubiese escrito la fila 1, 5, 11, 19, 29. En este momento B exclama: "Ahora puedo continuar". ¿Qué ha sido lo que ha sucedido cuando ha visto de pronto cómo continuar? Podrían haber sucedido muchísimas cosas diferentes. Supongamos, pues, que en el presente caso mientras A escribía un número tras otro, B se ocupaba en comprobar varias fórmulas algebraicas para ver si se adaptaban. Cuando A escribiese "19", B se vería llevado a probar la fórmula an=n2+ n-1. El hecho de que A escriba 29 confirma su suposición. L. Wittgenstein. El Cuarderno Marrón, §62. 16 El Aprendizaje Carlos Muñoz Gutiérrez 208. ¿Así pues, explico lo que quieren decir «orden» y «regla» medio de «regularidad»? —¿Cómo le explico a alguien el significado de «regular», «uniforme», «igual»? —A uno que, pongamos, sólo habla francés le explicaré estas palabras mediante las correspondientes francesas. Pero a quien aún no está provisto de estos conceptos le enseñaré a usar las palabras mediante ejemplos y mediante ejercicios. —y al hacerlo no le comunico menos de lo que yo mismo sé. Le mostraré, pues, en esta instrucción colores iguales, longitudes iguales, formas iguales, le haré hallarlos y producirlos, etc. Lo instruiré, por ejemplo, en continuar 'uniformemente' una serie ornamental a una determinada orden. —Y también en continuar progresiones. Así por ejemplo a la vista de . .. ... ha de proseguir así: .... ..... ...... . Yo se lo hago antes, él me lo hace después; y lo influyo mediante manifestaciones de acuerdo, de rechazo, de expectación, de estímulo. Lo dejo hacer o lo detengo; etc. Imagina que eres testigo de semejante instrucción. Ninguna palabra se explicaría por medio de ella misma, no habría ningún círculo lógico. También las expresiones «etcétera» y «etcétera ad infinitum» llegan a explicarse en esta instrucción. Puede servir para ello entre otras cosas un gesto. El gesto que significa «¡prosigue así!» o «etcétera» tiene una función comparable a la de señalar un objeto o un lugar. Ha de distinguirse el «etc.» que es una abreviatura de la grafía, del que no lo es. El «etc. ad inf.» no es una notación abreviada de la grafía. El que no podamos anotar todos los lugares de Ji no es una insuficiencia humana, como creen a veces los matemáticos. Una instrucción que quiere atenerse a los ejemplos presentados se diferencia de una que 'apunta más allá' de ellos. 209. «¿Pero entonces no alcanza la comprensión más allá de todos los ejemplos?»—¡Una expresión muy rara y enteramente natural!— ¿Pero es esto todo? ¿No hay una explicación aún más profunda; o no ha de ser más profunda al menos la comprensión de la explicación?—Bueno, ¿tengo yo mismo, pues, una comprensión más profunda? ¿Tengo más de lo que doy en la explicación?—¿Pero entonces de dónde viene el sentimiento de que tenía más? ¿Es como cuando interpreto lo no limitado como una longitud que alcanza más allá de toda longitud? L. Wittgenstein. Investigaciones Filosóficas. 17 El Aprendizaje Carlos Muñoz Gutiérrez Lo que caracteriza al ser humano es que “aprende a aprender”. Es decir, aprende no solo a responder a estímulos de un modo determinado, sino a comprender situaciones, comprensión que luego es transferible a situaciones parecidas (proyección metafórica). En este tipo de aprendizaje intervienen procesos conceptuales. Aprender un procedimiento que se expresa precisamente en “ya sé cómo seguir, cómo continuar”. A este tipo de aprendizaje se le denomina aprendizaje de reglas o conceptual ¿Pero es realmente diferente aprender una regla que adquirir una respuesta condicionada ante un estímulo? Y si es así, ¿cuál es la diferencia? Como quiera que sea, el aprendizaje de reglas permite dirigir y organizar el comportamiento social (leyes civiles), moral (normal morales), el juego, la ciencia, etc. La cuestión es que cuando nos atenemos a una regla nuestro comportamiento se hace predecible y confiable. Aprendizaje y Resolución de Problemas 18 El Aprendizaje Carlos Muñoz Gutiérrez 3. Aprendizaje Analítico 3.1. Razonamiento basado en Casos - Estrategia de búsqueda basada en la recuperación de la información almacenada más parecida posible a la que describe el problema actualmente planteado - La adquisición de esta información (aprendizaje) consiste en el mero almacenamiento, más o menos estructurado. - La información no se manipula hasta el momento de su utilización. - Se basa en el heurístico de la consistencia, que se utiliza cada vez que atribuimos a algo nuevo, que antes no hemos visto, un rasgo de una cosa ya observada previamente: - si queremos identificar el valor de un atributo de un objeto a partir de un conjunto de casos de referencia: - buscamos el caso más parecido en función de los atributos cuyo valor conocemos - conjeturamos que el valor que buscamos para el atributo será el mismo que el correspondiente del caso más parecido - no se aplica mecanismo inferencial (razonamiento) alguno - estimación de la semejanza del nuevo caso con alguno de los anteriores 19 El Aprendizaje Carlos Muñoz Gutiérrez Visitas a Museos Es un Instancia de Es un Instancia de Visitas a Museos de Arte Es un Visitas a Museos en Europa Es un Es un Es un Instancia de Instancia de Visitas a Museos en Londres Instancia de Visitas a Museos en París Es un Instancia de Es un Instancia de Visita al Louvre Visita a la National Gallery Instancia de Janet L. Kolodner (1984) 20