Prozent-Verstärkungspläne. Zur Operationalisierung der Verhaltensformung (Shaping)


Hausarbeit, 2013
21 Seiten, Note: 1,3

Leseprobe

Inhaltsverzeichnis:

Einleitung

1. Das Gesetz des Effekts
1.1 Thorndikes Experimente
1.2 Das Stop-Action-Prinzip: Experimente von Guthrie und Horton

2. Verhaltensformung oder sukzessive Annäherung
2.1 Shaping: hypothetisches Beispiel
2.2 „Goldene“ Shaping-Regeln

3. Shaping als präzise Wissenschaft
3.1 Prozent-Verstärkungspläne: Formalisiertes Shaping
3.2 Die Erstellung einer mathematischen Gleichung für Shaping
3.3 Prozent-Verstärkungspläne: hypothetisches Beispiel

Fazit

Literaturverzeichnis

Zusammenfassung

Die Verhaltensformung (Shaping) ist Bestandteil der operanten Konditionierung und zielt darauf, ein vollkommen neues Verhalten bei einem Lebewesen anhand sukzessiver Annäherung zu hervorzurufen. Die Theorien zur Operanten Konditionierung werden aus Messungen durchgeführter Experimente hergeleitet, weshalb sie empirisch belegt sind. Dagegen gibt es bis Ende des 20. Jahrhunderts nur solche Regeln der Verhaltensformung (Shaping), die nicht präzis genug sind, damit das Verfahren als empirische Wissenschaft angesehen wird. Allerdings erstellt ein Forscher eine mathematische Gleichung, die sich aus der systematischen Umsetzung von grundlegenden Voraussetzungen für Shaping ergibt. Die Formel unterstützt Trainer bei der Bestimmung von Kriterien, während des gesamten Shapingprozesses und wird beim Einsatz von Prozent-Verstärkungsplänen benutzt. Die einfach anzuwendenden Prozent-Verstärkungspläne, welche Shaping letztendlich operationalisieren, ermöglichen einen einheitlicheren Umgang mit der Verhaltensformung.

Einleitung

Das Verfahren der sukzessiven Annäherung, auch als Shaping (Verhaltensformung) bekannt, ist eine Ausweitung der operanten Konditionierung innerhalb der Lernpsychologie. Das Ziel dieser Methode ist ein erwünschtes Verhalten bei einem Tier oder Menschen hervorzubringen, welches anfänglich nicht zu beobachten ist und möglicherweise auch nie zuvor ausgeführt wurde. So lernt z.B. eine Laborratte nach einem erfolgreichen Shapingprozess den höher angebrachten Hebel innerhalb eines Käfigs kräftig nach unten zu drücken, damit sie mit Futterpellets (oder anderen primären Verstärkern) belohnt und verstärkt wird. Im Shapingprozess geht es darum jede Annäherung an die erwünschte Verhaltensweise schrittweise zu verstärken und somit eine sinnvolle Kombination zwischen Verstärkung und Löschung zu erlangen.

Bereits seit einigen Jahrzehnten wird diese Methode in Bereichen wie der Verhaltenstherapie eingesetzt, um beispielsweise einen psychiatrisierten Patienten wieder zum Sprechen zu bringen, einen geistig zurückgebliebenen Jugendlichen zu regelmäßigerem Schulbesuch zu bewegen oder die eigenständige Versorgung eines geistig behinderten Patienten zu ermöglichen (Mazur, 2004, 196).

Der Erfolg eines Shapingprozesses hängt von mehreren Faktoren ab. Erfahrung und Fähigkeit des Trainers beeinflussen die Schnelligkeit der Entscheidungen darüber, welches Verhalten verstärkt oder nicht verstärkt wird, wann das Kriterium der Verstärkung erhöht wird oder wie groß die Schritte bei dieser Veränderung sein können (ebd., 197).

Shaping ist aufgrund vieler Faktoren einer hohen Variation ausgesetzt: die verschiedenen von Trainern angewandten Techniken, die unterschiedlichen Erfahrungen mit dem Prozess an sich und die individuellen Reaktionen der trainierten Subjekte.

Daher wird oftmals von der Kunst der Verhaltensformung gesprochen, statt Shaping als präzise Wissenschaft zu erkennen. Es stellt sich die Frage, wie die Regeln der Verhaltensformung expliziter formuliert und operationalisiert werden können, damit mehrere Trainer dieselben und zugleich effektivsten Techniken für Shaping erlernen und anwenden.

Im Rahmen dieser Hausarbeit wird im ersten Kapitel das Gesetz des Effekts anhand der Experimente von Thorndike erläutert, um anschließend das Stop-Action-Prinzip, eine bestimmte formulierte Version des Gesetz des Effekts, mithilfe der Experimente von Guthrie und Horton zu verdeutlichen.

Der Begriff der Verhaltensformung (Shaping) wird im zweiten Kapitel vorgestellt und dessen Verfahren im ersten Unterkapitel durch ein hypothetisches Beispiel erklärt. Das zweite Unterkapitel setzt sich mit den „goldenen“ Shaping-Regeln auseinander, welche zunächst eher qualitative Informationen für den Erfolg eines Shapingprozesses liefern. Eine konkrete Lösung zur Frage, wie Verhaltensformung quantifiziert werden kann, steht im Mittelpunkt dieser Arbeit und wird im dritten Kapitel aufgegriffen. Der Einsatz von Prozent- Verstärkungsplänen wird im ersten Unterkapitel erläutert. Anschließend kommt es zur Darlegung der einzelnen Schritte zur Formulierung einer mathematischen Gleichung, die als Grundlage für Prozent-Verstärkungspläne dient. Die praktische Anwendung von Prozent- Verstärkungsplänen wird abschließend anhand eines einfachen hypothetischen Beispiels anschaulich gemacht.

1. Das Gesetz des Effekts

Das am Anfang des 20. Jahrhunderts veröffentlichte Gesetz des Effekts oder Gesetz der Auswirkung von Edward L. Thorndike ist ein wichtiger Beitrag in der Psychologie und beschäftigt sich mit der Frage, „wie nicht reflexartige Verhaltensweisen eines Lebewesens als Ergebnis seiner Erfahrungen modifiziert werden können“ (Mazur, 2004, 185). Nicht reflexartige Verhaltensweisen beziehen sich auf Verhaltensweisen, die nicht von einem bestimmten Stimulus ausgelöst werden, d.h. nicht automatisch auftreten, wie z.B. Gehen, Essen oder Trinken. Die Beschreibung dieses Gesetzes folgt aus Experimenten für Thorndikes Doktorarbeit an der Universität Columbia (Lefrancois, 2003, 27) und ist bis heute eines der wichtigsten Konzepte der Lerntheorie.

1.1 Thorndikes Experimente

Die von Thorndike durchgeführten Experimente bestanden darin, ein hungriges Versuchstier in einen sog. Problemkäfig zu setzen und auf eine angemessene Reaktion des Tieres zu warten. Um an das Futter außerhalb des Problemkäfigs zu gelangen, muss das Tier mit einer bestimmten Reaktion die Käfigtür öffnen. In einem einfachen Fall besteht diese Reaktion beispielsweise aus dem Ziehen einer Schnur. In einem komplizierteren Problemkäfig muss das Versuchstier eine Reihenfolge von richtigen Reaktionen erbringen, damit es sich befreit und endlich fressen kann. Die Zeitspanne für das Entkommen ist besonders im ersten Durchgang recht groß, weil die Tiere lange brauchen, bis sie erstmals zufällig die richtige Reaktion zeigen. Nach mehreren Durchgängen mit denselben Versuchstieren verringert sich diese Zeitspanne. In Abbildung 1 ist die Verkürzung dieser Zeitspanne bei aufeinander folgenden Durchgängen mit einer Katze deutlich zu erkennen. Während das Tier beim ersten Versuch mehr als 150 Sekunden braucht um zu entkommen, beträgt die Fluchtzeit nach 24 Durchgängen nicht einmal mehr 10 Sekunden.

Abbildung 1: Die Zeit in Sekunden, die eine Katze in 24 aufeinander folgenden Durchgängen brauchte, um aus einem Problemkäfig zu entkommen (Quelle: Mazur, 2004, 186)

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Thorndike schließt daraus, dass sich das Verhalten der Tiere aufgrund ihrer Erfahrung im Problemkäfig verändert und dies auf eine zunehmende Stärkung der Stimulus-Reaktion- Verbindung zurückzuführen ist. Der Stimulus ist hierbei der Innenraum des Problemkäfigs, während die Reaktion sich auf das Verhalten des Tieres bezieht, um die Tür zu öffnen und an das Futter zu gelangen (Mazur, 2004, 186).

Das aus diesem Experiment formulierte Lernprinzip, benennt der Wissenschaftler als Gesetz des Effekts. Dieses besagt, dass „Reaktionen, die kurz vor einem befriedigenden Zustand gezeigt werden, mit höherer Wahrscheinlichkeit wiederholt werden“ (Lefrancois, 2003, 27). Auch das Entgegengesetzte trifft zu: „Reaktionen, die kurz vor einem unbefriedigenden Zustand auftreten, werden mit großer Wahrscheinlichkeit nicht wiederholt“ (ebd., 27). Ein befriedigender Zustand bedeutet hier „ein solcher, bei dem das Tier oder die Person nichts tut um ihn zu vermeiden oder versucht ihn aktiv beizubehalten“ während ein unbefriedigender Zustand ein solcher ist, den „das Tier oder der Mensch nicht versucht beizubehalten oder versucht ihn zu beenden“ (ebd., 27). Diese Definition Thorndikes eines befriedigenden Zustands wird in der modernen Psychologie durch den Begriff des Verstärkers ersetzt. Verhaltensweisen, die befriedigende Effekte (positive Verstärker) hervorrufen, werden mit der Situation verbunden und auch beim nächsten Versuch in der gleichen Situation mit höherer Wahrscheinlichkeit gezeigt. Laut Thorndike (zit. nach Mazur, 2004, 186) gilt: „Je größer die Befriedigung oder Frustration, desto intensiver die Stärkung oder Schwächung der Verbindung“.

1.2 Das Stop-Action-Prinzip: Experimente von Guthrie und Horton

Eine Fortsetzung zu Thorndikes Forschungen liefern die Experimente von Edwin R. Guthrie und George P. Horton (1946), die zu einer anderen Formulierung des Gesetzes des Effekts führen. Die Wissenschaftler messen hierbei nicht nur, wie lange ihre Versuchstiere zur Befreiung brauchen, sondern vielmehr wird dokumentiert, in welcher Art und Weise sie sich verhalten. In einem Problemkäfig ähnlich dem von Thorndike müssen Katzen die einfache Aufgabe lösen, einen vertikalen Stab in eine beliebige Richtung zu bewegen, damit sich die Käfigtür öffnet und somit die Tiere entkommen und zu Futter gelangen können. Der Moment der Verstärkung ist hierbei die Verhaltensweise des Versuchstieres, welche zur Öffnung der Tür führt. Genau in diesem Moment schießt eine außerhalb des Käfigs angebrachte Kamera ein Foto der Katze. In Abbildung 2 sind die ersten 24 Durchgänge mit dem Versuchstier B zu erkennen.

Abbildung 2: Das Verhalten der Katze (Versuchstier B) im Moment der Verstärkung bei den ersten 24 Durchgängen im Problemkäfig von Guthrie und Horton (Quelle: Mazur, 2004, 187)

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Die Aufnahmen zeigen, dass die Katze am Anfang unterschiedliche Körperhaltungen aufweist, um den Hebel zu betätigen. Schon ab dem neunten Versuch beginnt das Tier den Stab auf stereotype Weise zu berühren, sodass die Körperhaltungen im Laufe der Durchgänge immer ähnlicher werden. Vom 15. bis zum 24. Versuch wiederholt das Tier eine bestimmte Methode im Moment der Verstärkung, indem es sich links neben den Stab positioniert und ihn berührt.

Dasselbe Experiment wurde mit weiteren Katzen durchgeführt. Abbildung 3 zeigt die Körperhaltung des Versuchstieres G ab dem 52. Durchgang im Moment der Verstärkung und deutet auf eine große Bandbreite von Möglichkeiten hin, die die Versuchstiere entwickeln, um die Tür zu öffnen. Zu erkennen ist, dass sich die Katze immer rechts neben den Stab stellt und daran beißt.

Abbildung 3: Das Verhalten einer anderen Katze (Versuchstier G) im Moment der Verstärkung bei den Durchgängen 52 bis 71 im Problemkäfig von Guthrie und Horton (Quelle: Mazur, 2004, 188)

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Aufgrund der Experimente von Guthrie und Horton ist festzustellen, dass ein bestimmtes Versuchstier lernt eine Aufgabe zu lösen und die Verhaltensweise zur Bewältigung dieser Aufgabe im Laufe der Durchgänge kaum variiert. Doch wie bei Abbildung 3 zu erkennen ist, weist jedes Tier unterschiedliche Lösungen auf. „Diese Ergebnisse zeigen, dass eine bestimmte, von R. Brown und Herrnstein (1975) formulierte Version des Gesetzes des Effekts, das so genannte Stop-Action-Prinzip, plausibel ist“ (Mazur, 2004, 188). Laut diesem Prinzip tritt eine besondere Körperhaltung und Muskelbewegung im Moment der Verstärkung mit größerer Wahrscheinlichkeit beim nächsten Durchgang wieder auf (ebd., 189). Zu Beginn des Experiments variiert das Verhalten noch sehr und jede beliebige Lösung, die zur Öffnung der Käfigtür führt, wird verstärkt. Wenn nach einigen Durchgängen sich ein bestimmtes Bewegungsmuster zufällig wiederholt, wird dieses erneut verstärkt, so dass eine stärkere Stimulus-Reaktions-Assoziation entsteht. Bei jedem Auftreten desselben Bewegungsmusters wird diese Assoziation erneut bekräftigt, bis nach einiger Zeit das spezifische Bewegungsmuster dominiert. Welches Bewegungsmuster am Ende dominiert geschieht rein zufällig. Im folgenden Abschnitt wird das Verfahren der Verhaltensformung, das auf die soeben beschriebenen Experimente basiert, dargestellt.

2. Verhaltensformung oder sukzessive Annäherung

In den Abbildungen zu den Experimenten von Guthrie und Horton ist deutlich zu erkennen, dass sich die Versuchstiere im Moment der Verstärkung auf stereotype Art verhalten. Trotzdem liegt eine gewisse Variabilität der Körperposition von Durchgang zu Durchgang vor, weshalb keine akkurate Vorhersage der Verhaltensweise gegeben werden kann (Mazur, 2004, 192). Viele Forscher, Tiertrainer und Verhaltenstherapeuten nutzen jedoch genau diese Variabilität des Verhaltens, um neue und andersartige Verhaltensweisen schrittweise zu entwickeln. Das Verfahren, welches das Verhalten eines Tieres oder Menschen formt, wird als Shaping oder Methode der sukzessiven Annäherung bezeichnet (ebd., 192). Die von B.F. Skinner entwickelte Methode der Verhaltensformung soll Subjekten gewisse Verhaltensweisen beibringen, die gewöhnlich nicht in ihrem Verhaltensrepertoire enthalten sind (Lefrancois, 2003, 41). Im Folgenden soll dieses Verfahren anhand eines hypothetischen Beispiels genauer betrachtet werden.

2.1 Shaping: ein hypothetisches Beispiel

In einem Problemkäfig befindet sich eine Ratte, die einen angebrachten Hebel drücken kann, um Futterpellets in ihren Napf zu bekommen. Ein mit einer Fernbedienung ausgerüsteter Psychologiestudent, der per Knopfdruck einen Futterpellet in den Napf befördern kann, erhält nun die Aufgabe die Ratte so zu trainieren, dass sie in regelmäßigen Abständen den Hebel drückt. Wie bei der Durchführung der Experimente Thorndikes, kann der Student warten, bis die Ratte zufällig den Hebel drückt und ihr dann einen Futterpellet schenken. Das Drücken des Hebels wird bei jeder Betätigung wieder mit Futtergabe verstärkt, weshalb die Wahrscheinlichkeit dieser Reaktion größer wird.

Diese Aufgabe kann jedoch problematisch werden, wenn beispielsweise nach dem Hebeldrücken der Student per Knopfdruck seiner Ratte einen Pellet gibt und der Futterspender dabei plötzlich ein lautes Geräusch hervorruft. Wenn die erschrockene Ratte nach mehreren Sekunden sich dem Napf wieder nähert und dann das Futter entdeckt, ist die Assoziation zwischen der geplanten Reaktion (Hebeldrücken) und dem Verstärker gestört. Die Kontiguität zwischen Reaktion und Verstärker ist eine wichtige Voraussetzung im Gesetz des Effekts. Hierbei gilt, dass jedes Verhalten, welches einer Verstärkung unmittelbar bevorsteht, verstärkt wird (Mazur, 2004, 193). Daher verbindet die Ratte in diesem ungeplanten Fall das Annähern an den Futternapf mit der Futtergabe und nicht das Hebeldrücken.

Eine Lösung dieses Problems ist es, das laute Geräusch des Futterspenders in einen konditionierten Verstärker umzuwandeln. Ein konditionierter Verstärker ist ein ursprünglich neutraler Stimulus, der durch wiederholtes Koppeln mit primären Verstärkern beginnt, Reaktionen zu verstärken (ebd., 193). Während primäre Verstärker sich auf Stimuli beziehen, die biologische Bedürfnisse befriedigen, können konditionierte Verstärker erlernt werden (Myers, 2008, 357).

[...]

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Details

Titel
Prozent-Verstärkungspläne. Zur Operationalisierung der Verhaltensformung (Shaping)
Hochschule
Universität zu Köln
Veranstaltung
Lernpsychologie
Note
1,3
Autor
Jahr
2013
Seiten
21
Katalognummer
V288832
ISBN (eBook)
9783656891567
ISBN (Buch)
9783656891574
Dateigröße
757 KB
Sprache
Deutsch
Schlagworte
Shaping, sukzessive Annäherung, Verhaltensformung, Lernpsychologie, operante Konditionierung, Trainieren, Verhaltenstherapie
Arbeit zitieren
Denise Lie Eck Kuwabara (Autor), 2013, Prozent-Verstärkungspläne. Zur Operationalisierung der Verhaltensformung (Shaping), München, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/288832

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