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3．自由回忆学习。在实验中给被试呈现许多独立的项目，在学习和回忆时，不限顺序。如，给出中国各个省、市、自治区的名称，要求被试记住。被试在学习和回忆时不限顺序，能回忆出某个省、市或自治区的名称，就算某个项目学习成功。
自由回忆的项目也可以人为编造，如选择一系列有关或无关的图片或词等，让被试记忆。通过自由回忆学习与记忆的研究发现，被试往往采用主观组织的策略来帮助学习和记忆。
条件反应和动物学习研究
条件反应
条件反应（conditioned response）可分为两大范型：一是经典条件反射，最初由俄国生理学家巴甫洛夫发现并做了详细研究；二是操作条件反应，又称工具性条件反应，由美国著名行为主义心理学家斯金纳（B。F。Skinner）发现并做了详尽研究。
巴甫洛夫的经典条件反射
条件反射（conditioned reflex）是一种学习现象，最早由俄国生理学家巴甫洛夫发现。例如，最初音叉声对于狗来说没有特定的意义，被称为中性刺激，它不能引起狗的特殊反应。当它经历若干次与食物配对呈现，食物不再出现，单独呈现音叉声，它能引起狗的特殊反应（分泌唾液）。这时可以说狗学会了对音叉声作出特殊反应。若反复呈现音叉声而不给予食物，狗的唾液分泌反应会逐渐消退。关于条件反射实验的操作过程，详见图34。从图34可见，完整的条件反射实验过程分三个阶段。
（1）条件作用前。音叉声对于狗来说是中性刺激（neutral stimulus），不能引起狗的特殊反应（分泌唾液），而食物能引起狗的唾液分泌。这里的食物被称为无条件刺激（UCS），因为其在狗身上的功能是狗本身具有的。由无条件刺激引起的反应被称为无条件反应。
（2）条件作用中。音叉声与食物配对呈现，每当音叉声响起，同时或稍后呈现食物。这时狗在中性刺激和无条件刺激共同作用下分泌唾液。
（3）条件作用后。为了检验狗的学习是否出现，撤除食物，单独呈现音叉声，看狗是否分泌唾液。如单独出现音叉声，狗分泌唾液，这表明狗的学习已经出现。这时音叉声由中性刺激变成了条件刺激（CS）。由条件刺激引起的反应被称为条件反应。
在条件反射实验中，狗习得了什么呢？巴甫洛夫从生物学的角度采取联想主义观点加以解释，认为狗习得了条件反应。正如鲍尔和希尔加德所说：“巴甫洛夫所称的条件作用便是心理学家称作联想的现象。”
巴甫洛夫在用狗做实验时，故意不给狗进食，使之保持饥饿状态。这种饥饿刺激使狗保持对实验环境的警觉。在条件刺激出现时或稍后呈现无条件刺激，这种无条件刺激的呈现起增强学习的作用，被巴甫洛夫称为强化。强化是条件反应理论中的一个重要概念，后面还要多次提及。
操作条件反应
斯金纳把动物和人的行为分为应答性行为和自发性行为。前者如风吹导致眨眼，食物刺激味蕾引起唾液分泌。这类行为（或反应）是对特定刺激的应答，具有不随意性。巴甫洛夫的经典条件反射主要是研究这类行为。后者如婴儿喃喃自语，鸽子不停地啄地板。这类行为不是对特定刺激的反应，而是机体自发产生的，但它们可以对环境施加影响并受意识控制，因此是操作行为。斯金纳认为，操作条件反应（operant conditioned response）实验研究的是这类行为。
图35呈现的斯金纳箱，是斯金纳研究操作条件反应的重要工具。饥饿的白鼠被置于斯金纳箱中，自发地发出多种行为，如闻、抓等。当它偶然踩压箱中的杠杆，杠杆与释放食丸的装置连接，能自动释放食丸至食槽中。箱中还有红绿两种灯光。假设你的目的是教会白鼠按压箱中的杠杆，那么每当它偶然踩在杠杆上时，立即释放食物。若干次这样的压杆与食物结合之后，不给食物，白鼠也会多次压杆。如同经典条件反射一样，若多次压杆而得不到食物，白鼠习得的压杆行为会逐渐消退。
白鼠习得了什么呢？斯金纳避免用联结与联想等术语来解释学习。他认为通过训练，白鼠的行为处于强化物（食丸）的控制之下。
在巴甫洛夫经典条件反射实验和斯金纳操作条件反应实验中，外部的强化是学习成功的重要条件，不过两者在强化物出现的时间安排上有所不同。在巴甫洛夫经典条件反射实验中，强化物伴随条件刺激出现，动物的反应在强化物出现之后。在操作条件反应实验中，动物先发出适当反应（如压杆），然后强化物出现，强化物出现在动物的适当行为之后。
动物学习实验研究
桑代克有关动物学习的经典实验先于条件反射研究两三年。桑代克做了许多动物学习实验，如让饿猫学习逃出迷箱是他的经典实验之一。图36描绘了桑代克用过的实验装置之一。箱内有某种开门的设施：一圈金属绳、一个把柄或一个旋钮。猫碰巧抓到这种开门设施，门便开启，猫得以逃出并能吃到箱子附近放置的鱼。
桑代克认为，在猫学习打开迷箱的情境中，猫通过多次尝试与错误，终于在复杂的刺激情境中辨识出一个开门设施（S），并作出正确的开门动作（R）。这就是说，在相应的刺激（如金属绳）与反应（如拉动）之间形成巩固联系时，便产生了学习。在上述实验中，可以把学习看作是刺激与反应的联结，即S—R之间的联结，因此人们又称各种联想主义的理论为S—R理论。这种学习过程是渐进的尝试与错误直至最后成功的过程，故联结论又称尝试与错误论。
桑代克在总结他早期实验的基础上提出了准备律、练习律和效果律三大学习定律。桑代克讲的准备不是指学习前的知识准备或成熟方面的准备，而是指学习者在学习开始时的预备定势，属于动机范畴。练习律有两种形式：一是一个联结的应用会增强这个联结的力量；二是一个联结的失用（不练习）则会导致这一联结的减弱或遗忘。后来，桑代克对他的准备律和练习律作了修改，把它们看成是效果律的从属性原则。他认为，决定学习的最重要因素是机体的行为后果。凡是导致满意后果的行为被加强，而带来烦恼的行为则被削弱或淘汰。这就是他的效果律的基本含义。在上述猫学习逃出迷箱的实验中，猫在迷箱内作出许多不同的反应，如咬、叫、从箱子的夹缝中钻等。但这些反应带来的后果都是烦恼，因而被淘汰。唯有正确的开门动作的后果是导致满意的，因而被加强。于是，猫学会了这一反应。
在早期的学习研究者看来，学习的实质是条件反应形成和巩固的过程，影响学习的最重要条件是动机和强化。
通过斯金纳的两类条件反应的划分，后人发现，桑代克使用了与条件反应学说不同的语言。实际上，他研究的动物学习也属于操作条件反应，完全可以用操作条件反应的原理和术语解释。
由于历史条件的限制，在学习研究的早期，研究的学习类型主要是人类的机械记忆和动物的学习，其研究结论比较适用于指导动物的技能训练、人类的联想学习、机械学习，如记忆外语单词、人名、地名等。
强调认知与组织的学习观
早期的认知学习研究
在学习的早期研究中，研究条件反应和人类联想学习的心理学家在认识论上都属于联想主义者。他们把学习简单地看作是刺激和反应之间联结的形成，强调多次重复的练习和强化等因素对学习的重要作用。这种观点很早就受到认识论上持理性主义的心理学家的反对。
格式塔心理学家的顿悟说
格式塔心理学家认为，学习不是一个刺激和反应之间逐步形成联结的过程，而是一个顿悟的过程。格式塔心理学家苛勒（W。Khler）的黑猩猩接棒实验证实了这一思想。如图37所示。
香蕉置于远处，黑猩猩用两根棒中的任何一根，都够不到远处的香蕉。苛勒认为黑猩猩在未解决这个问题之前，它对面前情境的知觉是模糊的、混乱的。当它看出几根短棒接起来与远处香蕉之间的关系时，便产生顿悟，解决了这个问题。而且它可以在以后的类似情境中立刻运用已经“领悟”到的经验。在格式塔心理学家看来，学习就是知觉的重新组织。这种知觉经验变化的过程不是渐进的尝试错误过程，而是突然领悟的，所以格式塔的学习论又称顿悟说。他们从两方面来解释顿悟产生的原因：一方面强调刺激情境的整体性和结构性，因此在布置实验情境时，强调整个问题情境要能让动物直接感知到；另一方面假定心本身有一种组织功能，能填补缺口或缺陷。
后来有实验表明，只有在野外生活的黑猩猩才能解决此类问题，人工饲养的黑猩猩则不能解决此类问题。这说明，顿悟不是凭空产生的，必须有先前从事类似活动的经验。
托尔曼的认知地图论
作为整体性行为主义者的托尔曼（E。C。Tolman），接受了格式塔的学习观念。他认为，学习的结果不是S与R的直接联结。他主张把S—R公式改为S—O—R公式，O代表有机体（organism）的内部变化。为了探索动物在学习过程中的认知变化，托尔曼设计了一些巧妙的实验。
图38是白鼠学习方位的迷宫。实验时将白鼠置于箱内的出发点，然后让它们自由地在迷宫中探索，迷宫中有到达食物箱的三条长短不等的通道。当白鼠在迷宫内经过一段时间的探索后，被置于箱的出发点，研究者观察它们的行为，检验它们的学习结果。结果是：若三条通道畅通，白鼠选择第一通道到达食物箱；若A处堵塞，白鼠选择走第二通道；若B处堵塞，则它们选择走第三条通道。根据这个实验以及其他许多实验，托尔曼认为，动物的学习并非是一连串的