Kognitív pszich. szigorlat

Készítette: Nyárs Mária

A TUDÁS HASZNOSÍTÁSA A PROBLÉMAMEGOLDÁSBAN

1. BEVEZETÉS

Példák a gondolkodási tevékenységre:

A 3 példa alapján a gondolkodás általános jellemzői:

1. Tudatosság : a gondolatok egyik legkézenfekvőbb tulajdonsága. Nem vagyunk tudatában minden gondolkodási folyamatunknak, inkább a folyamat végtermékéről van tudomásunk.

2. Irányítottság: A gondolkodás sokféle lehet az irányítottság mértéke szerint. A skála egyik végén lehet viszonylag szabad, a másik oldalon viszont erősen célirányos.

3. A felhasznált ismeretek mennyisége és jellege szerint:

A legtöbb kutatás konkrét célokra irányuló, tudásszegény helyzeteket vizsgál.

2. KORAI KUTATÁSOK: A GESTALT-ISKOLA

A Gestalt-iskola követői kiterjesztették észleléselméletüket a problémamegoldás területeire is.Az asszociácionista pszichológusok ellen amellett érveltek, hogy a gondolkodás az állatoknál és az embereknél egyaránt produktív összetevőket tartalmaz. A perceptuális metafora segítségével – a belátás, újrastruktúrálás és a beállítódás fogalmaival – megmutatták, hogy az emberi gondolkodásnak olyan dinamikus vonásai vannak, melyek túlmutatnak a reproduktív gondolkodáson. A behavioristák ezeket a kutatási eredményeket behaviorista módon újraértelmezték.

A. A problémamegoldás Gestalt-kutatása állatoknál

E A korai asszociácionista és behaviorista pszichológusok a problémamegoldást vagy a próba-szerencse alapú tanulás, vagy pedig a korábban megtanult válaszok reprodukálásának termékeként fogták fel. Thorndike macskákkal végzett kísérletét a nézet bizonyítékának tekintették.

A kísérlet: zárt ketrecben éhes macska, a ketrecen kívül étel. A ketrecen belül egy pózna, amit megérintve kinyílik a ketrec. A macska véletlenül megérinti a póznátketrec kinyílik. A megismételt próbák során a macska fokozatosan megtanulja, hogy a pózna érintésével a ketrec kinyitható.

Arra a feltevésre jutottak, hogy az állatok az új problémákat kezdetben próba-szerencse alapon oldották meg, ezután a véletlen megoldásokat olyan válaszokba egyesítették, melyeket meg tudtak ismételni az ismételt inger hatására.

-E A Gestalt-pszichológia szerint

E A Gestalt kutatás klasszikus példája: Köhler kísérletei emberszabású majmok problémamegoldási képességével kapcsolatban.

A kísérlet: A majomnak a ketrecen kívül elhelyezett banánt kell elérnie, néhány bot segítségével. Egy alkalommal Köhler megfigyelte, hogy a majom két botot vett fel és összeillesztette őket, hogy elérje a banánt. K. szerint az állat célirányosan cselekedett, megpróbálta a botok segítségével megoldani a problémát.

B. Újrastruktúrálás, belátás, funkcionális rögzítettség és beállítódás

  1. Újrastruktúrálás és belátás
  2. A Gestalt-problémák egyik ismert feladata a “két zsinór” v. “inga” problémája (Maier): A szoba mennyezetéről 2 zsinór és több más tárgy lóg le. Feladat: összekötni a 2 zsinórt. (Amikor az egyik zsinórt megfogják, a másik túl messze van ahhoz, hogy elérjék.)

    Egy leleményes, de kevésbé gyakori “belátásos” megoldás az ingaváltozat: egy fogót kötöttek az egyik zsinór végére, és meglendítették. Ezután megfogták a másik zsinórt és megvárták, míg az első feléjük lengett, és összekötötték a zsinórokat.

    Finom célzás a megoldásra (kv. meglendíti a zsinórt) a probléma újraszervezését eredményezte.

  3. Funkcionális rögzítettség és állandóság

Duncker szerint a ksz.k a doboz normális használatára “rögzültek”.


• • • • • •

• • • • • •

• • • • • •.

 

Scheerer szerint a legtöbb ember a problémát nem tudja megoldani, mert azt feltételezik, hogy a vonalaknak a pontok által formált négyzeten belül kell maradniuk, azaz rögzültek a pontok alakjára.

  1. Problémamegoldási beállítódás

A rögzülés általános fogalmának egy további esete.(Luchins és Luchins vezette be a fogalmat.) Kísérletük: a vizeskancsó-probléma:

Van egy 8 literes teli kancsó, valamint egy 5 literes és egy 3 literes üres kancsó (jelölésük 8-8, 5-0 és 3-0, méret ill. a kancsóban lévő víz mennyisége.) Feladat: úgy öntögetni a vizet egyik kancsóból a másikba, hogy végül a 8 literes és az 5 literes kancsóban is 4 liter víz legyen. (Vagyis 8-4, 5-4 ,3-0 ) 2 kísérleti csoportot használtak:

Ezután mindkét csoport kapott egy tesztproblémát, melyet egyszerű és bonyolult módszerrel (beállítódási csop. korábbi módszere) egyaránt meg lehetett oldani.

A kontrollcsoport rendszerint az egyszerű módszert választotta, a beállítódási csoport a bonyolultabbat. A beállítódási csoport a bonyolult módszerre rögzült.

 

 

C. A problémamegoldás Gestaltelméletének és hagyatékának értékelése

A Gestalt-pszichológusok megpróbálták megmutatni, hogy

® a problémamegoldás több, mint a tanult válaszok reprodukálása, és szerepet játszik benne a belátás és újrarendezés.

® A múltbeli tapasztalatok közvetlen alkalmazása siker helyett gyakran kudarchoz vezet a problémamegoldásban. Ezt ismételten igazolták a funkcionális rögzítettséggel és a beállítódással kapcsolatos kutatások.

® A “belátás” és az “újrastruktúrálás” fogalma népszerű, mert könnyen érthető.

® Azonban homályosak azok a feltételek, melyek mellett bekövetkezhet a belátás vagy az újrarendezés.

® A Gestalt-kutatások szelleme mindezek mellett nagyban hozzájárult az információfeldolgozási modellek kialakulásához.

3. NEWELL ÉS SIMON INFORMÁCIÓFELDOLGOZÁSI ELMÉLETE

A problémamegoldásra vonatkozó problématér-elméletüket 1972-ben fejtették ki. Alapvetően úgy jellemzi a problémamegoldást, mint alternatív lehetőségek egész terének irányított letapogatását. A keresést a különböző heurisztikus vagy gyakorlati szabályok irányítják, melyek mentális operátorok alkalmazását koordinálják, amikor a probléma megoldása az egyik állapotból a másikba jut. Az elméletet sikeresen alkalmazták rejtvényszerű problémák megoldásával kapcsolatos viselkedés előrejelzésére. A legtöbb problémára komputációs modelleket készítettek, és ezek a modellek szoros párhuzamot mutatnak a kísérleti személyek viselkedésével.

A. Problématér-elmélet

â Az emberek problémamegoldó viselkedését felfoghatjuk úgy, mint tudásállapotok létrehozását, melyeket mentális operátorok segítségével érnek el, egy kiinduló állapotból jutva el a célállapotba.

â Az operátorok legális megtehető lépéseket kódolnak, valamint olyan megszorításokat, melyek adott .feltételek mellett explicit módon kizárnak bizonyos lépéseket.

â Minden adott probléma esetében nagyszámú alternatív megoldási út létezik a kiinduló állapottól a célállapotig, az operátorok által generált állapotok összessége adja az alapvető problémateret.

â Az emberek azonban saját ismereteiket és különböző heurisztikus módszereket használnak (pl. eszköz-cél elemzés), hogy végigkutassák a problémateret és megtalálják a kiinduló állapot és a célállapot közötti legrövidebb utat.

â Az összes ilyen folyamat az adott kognitív rendszer korlátain belül játszódik le, azaz korlátozások érvényesülhetnek a munkamemóriában vagy abban, hogy milyen gyorsan tudunk információkat elraktározni vagy előhívni a hosszú távú memóriából.

â A tudásállapotokat a munkamemória tartalmazza, és a hosszú távú memóriában lévő produkciók vagy operátorok módosítják ezeket az állapotokat.

B. A Hanoi torony rejtvény

Kiinduló tudásállapot: 3 rúd, az elsőn több különböző méretű korong egymásra rakva, a legnagyobb legalul, a legkisebb legfelül.

Célállapot: a korongok ugyanilyen sorrendben a harmadik rúdon.

Megszorítások: -egyszerre csak egy korongot lehet elmozdítani

-nagyobb korong sosem kerülhet kisebb fölé.

A standard változatban 3 korongot használtak.

A korongok mozgatása minden szakaszban különböző alternatív állapotokat eredményez. Ezek száma gyorsan növekszik. A feladat megoldásakor különböző stratégiákat használunk, hogy lecsökkentsük a lehetséges állapotok számát. Ezek a stratégiák a heurisztikus módszerek vagy heurisztikák.

A heurisztikák gyakorlati szabályokat alkalmaznak, melyek nem garantálják a probléma megoldását, de ha sikeresnek bizonyulnak, sok fáradságot takarítanak meg.

Az egyik legfontosabb heurisztikai módszer az eszköz-cél- elemzés. Ennek lépései:

1. Cél/alcél-szerkezetek a problémamegoldásban

è Az eszköz-cél-elemzés különböző alcélokat hoz létre. Ha a ksz. megfelelő alcélokba tudja rendezni a problémát, akkor a problémamegoldási teljesítmény javul. Az alcélok megfogalmazásának egyik lehetséges forrása a hasonló problémák során szerzett múltbeli tapasztalat lehet.

è Többen ellenőrizték ezt a feltevést. Egan és Greeno a Hanoi-torony probléma bonyolultabb (5 és 6 korongos) változatát adta feladatul. A kísérleti csoport előzetesen gyakorolt a feladat 3 és 4 korongos változatával, a kontrollcsoportnál nem volt gyakorlás.

Eredmények:

  1. A kísérlet csoport a gyakorlat során kialakított célstruktúrák eredményeképpen előnyben volt a problémamegoldásban.
  2. A hibázási mintázatok azt jelezték, hogy a teljesítmény jobb volt, amikor valamilyen fontos célhoz vagy alcélhoz közelítettek, és nehezen tudtak haladni, amikor messze jártak valamely fontos céltól.

2. A különböző stratégiák megtanulása

Anzai és Simon más stratégiákat vizsgált egy olyan kísérleti szem. esetében, aki a Hanoi torony 5 korongos változatát próbálta megoldani 4 különböző alkalommal.

A k.sz. a 4 kísérletben más és más stratégiát alkalmazott, és egyre hatékonyabban oldotta meg a problémát.

Kezdetben tervezés nélkül feltérképezte a problémateret Ú tartományfüggetlen stratégiákat alkalmazott:

- hurokelkerülő stratégia: annak elkerülése, hogy korábban már bejárt állapotokba visszatérjen

Ezeknek a stratégiáknak a segítségével a ksz. megtanulta a hatékonyabb lépéssorozatokat, melyeket jól fel tudott használni a későbbi megoldási kísérleteiben

3. Izomorfikus problémák megértése

Két probléma izomorfikus lehet (azaz szerkezetük ugyanaz), de a megjelenésükben mutatkozó apró különbségek jelentősen befolyásolják a ksz. problémamegoldó képességét.

A Hanoi torony probléma izomorfjai:

è alapváltozat:3 különböző méretű szörny, mindegyik különböző méretű golyót tart.

Kicsi szörny- nagy golyó

Közepes szörny- kis golyó

Nagy szörny- közepes golyó

Cél: olyan állapotot elérni, hogy mindegyik szörny a méretének megfelelő golyót tartja.

A szörnyek közötti etikett azt kívánja, hogy

    1. egy időben csak egy golyót lehet átvinni egy másik szörnyhöz
    2. ha egy szörnynél két golyó van, csak a nagyobb kerülhet tovább
    3. nem kerülhet golyó olyan szörnyhöz, akinél nagyobb golyó van.

è A probléma egy változó verziója:a golyók mozgatása helyett a feladat: a szörnyeknél levő golyó összenyomása vagy megnövelése.Szabályok:

  1. egyszerre csak egy golyót lehet megváltoztatni
  2. ha két golyó egyforma méretű, akkor csak a legnagyobb szörnynél levőt lehet megváltoztatni
  3. egy golyó nem változtatható ugyanolyan méretűre, mint amilyen egy nagyobb szörnynél van.

ä

A mozgatásos változat kétszer könnyebb volt, mint a változásos verzió.

A kapott adatok megmagyarázhatók

  1. Szabályalkalmazó hipotézissel: a szabályokat nehezebb alkalmazni, bonyolult ellenőrzéseket kell végezni, hogy a szabályos lépéseket meghatározzuk.
  2. Szabálytanuló hipotézissel: bizonyos szabályok könnyebben megtanulhatók, mint mások. A szabályok megtanulásának és alkalmazásának könnyűségét bfolyásolja
    1. hogy a szabályok mennyire felelnek meg a valódi világról szóló tudásnak
    2. mekkora a memóriaterhelés a feladatban
    3. a szabályokat könnyen lehet-e téri alapon rendezni vagy el lehet-e őket könnyen képzelni.

C. A misszionáriusok és a kannibálok rejtvényének megoldása

Ø 3 misszionáriust és 3 kannibált kell átvinni a folyón egy csónakban. Feltételek:

Több különböző heurisztikus módszer alkalmazható a megoldásokban. Bizonyos pontokon a kísérleti személyek sokkal többet időztek és több hibát vétettek, mint máshol.

A nehézségek forrásai:

- bizonyos állapotokban sok az alternatív lépéslehetőség

Kimutatták, hogy a kísérleti személyek 3 v. 4 fő tervezési döntést hoztak, ezek után a lépéseket felgyorsulva egész tömbökben tették meg. Majd minden tervezett lépéssorozat előtt hosszú szüneteket tartottak a következő döntés meghozatala előtt.

Ø Simon és Reed a probléma bonyolultabb változatát vizsgálták (5 kannibál – 5 misszionárius). 11 lépésben megoldható, viszont a kís.szem.nek átlagosan 30 lépésre van szükségük.

3 fő stratégiát alkalmaztak:

A probléma hatékony megoldásának kulcsa a stratégiaváltás.

D. A vizeskancsó-problémák problématér modelljei

Ø A probléma jól megközelíthető a problématér-elmélet alapján. Kiinduló állapot:8-8,5-0, 3-0.

Célállapot: 8-4, 5-4, 3-0. Az operátorok azt jelentik, hogy különböző mennyiségű vizet önthetünk egyik kancsóból a másikba, a korlátozások pedig azt, hogy nem tehetünk hozzá a vízhez, vagy nem folyathatjuk el.

Ø Atwood és Polson e probléma állapot-tér elemzését kiegészítette egy teljes folyamatmodellel. Modelljükben a következő megállapításokat tették:

Ø Atwood, Masson és Polson azt a feltételezést ellenőrizte, hogy a ksz.k csak egy lépést terveznek meg előre, hogy elkerüljék a munkamemória túlterhelését. Azt feltételezték, hogy a memóriaterhelés bármilyen mértékű csökkentése azzal jár, hogy a problémamegoldó szabad erőforrást nyer a hosszú távú tervezéshez.

Ezért minden állapotban tájékoztatták a ksz.t az összes lehetséges lépésről.

ê

A tervezésben várt javulás nem volt kimutatható.

ê

Amikor az információs teher megszűnik, a ksz.k az extra kapacitást nem az előre tervezésre használják, hanem hatékonyabban próbálják meg elkerülni az olyan állapotokat, melyek visszaviszik őket a kiinduló állapothoz.

E. Jól és rosszul meghatározott problémák

A problématér elmélet olyan elemzéseket ad, melyek komputációs módszerekkel modellálhatók. Valójában alkalmazása csak rejtvényszerű problémák szűk körére korlátozódott, kiterjesztése a valóságos problémákra vitatható, mert

Vagyis: a problématér-elmélet rosszul meghatározott problémákkal szemben jól meghatározott problémákkal foglalkozott.

Jól meghatározott problémák: az operátorok, a kiinduló állapot és a célállapot jól meghatározott, a ksz,nek ált. kevés specifikus ismerete van a problémáról. A releváns tudás általános célú vagy tartományfüggetlen heurisztikus tudás.

Rosszul meghatározott problémák: alulspecifikáltak,és nagy mennyiségű tartományspecifikus ismeretet igényelnek.

 

4. SZAKÉRTŐK ÉS KEZDŐK: TUDÁSINTENZÍV PROBLÉMAMEGOLDÁS

Az emberi kognitív teljesítmény egyik standard jellemzője, hogy az emberek a tapasztalat alapján egyre jobban tudnak dolgokat megcsinálni. Szakértők lesznek, viselkedésük szakértelmet mutat.

Sok kísérlet történt arra, hogy a problématér-elméleteket kiterjesszék az emberi szakértelemre is. Meglepő különbséget mutattak ki a kezdők és a szakértelemmel rendelkező emberek tudásának mennyisége és természete között (pl. sakkozás, fizikai problémák megoldása).

A. A sakkbajnokok készségei

  1. Kombinatorikus robbanás a sakkban
  2. Az állapotterek elemzése értelmében a sakk kiinduló állapota azt jelenti, hogy a táblán az összes bábu a kiinduló helyzetben van. A célállapot: az ellenfelet matthelyzetbe hozni. A különböző alternatív lépések bármely állapotban meghatározhatók. A figyelembe vehető alternatívák száma azonban olyan nagy, hogy hamarosan követhetetlenné válik. Komputációs kifejezéssel: a lehetőségek “kombinatorikus robbanásával” van dolgunk, azaz a lehetőségek száma exponenciálisan nő.

    A korai számítógépes sakkprogramok megpróbáltak nagy számú alternatív lehetőséget végigkutatni és értékelni. Pl. egy program közel 1 000 000 lépést értékelt, de ezzel csupán 4 lépés mélységben tudta előre vizsgálni a lehetséges alternatívákat. A program nem tudott jól sakkozni, néha komoly hibákat vétett.

    Mivel az emberek nem képesek ilyen gyors számításokat végezni, valami másnak kell meghúzódni a mesterek szaktudása mögött.

  3. De Groot sakkjátékvizsgálatai

5 sakknagymester és 5 jó játékos játékát hasonlította össze, amikor egy adott állásból megtervezték a következő lépést.

Megállapításai:

De Groot vizsgálta azt is, hogy az állásokkal kapcsolatos tudás megmutatkozik-e memóriát mérő feladatokban.

w Valóságos játszmákból vett állásokat mutatott 5 mp-ig, majd ugyanúgy kellett a bábukat felállítani.è a nagymesterek nagy pontossággal tudták felállítani az állást, kevésbé gyakorlott játékosok sokkal több hibával. Vagyis mesterek korábbi tudásuk felhasználásával felismerték és kódolták a különböző állásokat.

w Amikor véletlenszerűen helyezték el a bábukat a táblán, akkor mindkét csoport egyformán gyengén teljesített.

  1. Tömbösítés a sakkban
  2. Chase és Simon elképzelése szerint a játékosok a memóriafeladatban “tömbösítik” a táblaállást, azaz kb. 7 egységre bontották le az állásokat, és a megoldás közben ezeket tartották a rövid távú memóriában. Alapvető különbség a mesterek és más játékosok között a tömbök mérete. A mesterek 7 tömbje több információt kódol, mint más játékosoké. Ezt az alábbi kísérlettel bizonyították.

    Kísérletük: rekonstruálni kell egy állást egy második táblán, miközben az első tábla még látható. Ezután minden alkalommal, amikor a ksz. pillantást vet a 2. táblára, lejegyzi az elhelyezett bábuk típusát és számát.

    A tömbösítés hipotézis azt valószínűsíti, hogy minden ránézés után csak néhány bábut helyeznek el, és hogy a bábuk elhelyezése koherens egészet alkot.

    Eredmények: 4 Az egy ránézés után elhelyezett bábuk átlagos száma kicsi.

    4 A jobb játékosok gyorsabbak a kódolásban, amit az jelez, hogy rövidebb ideig nézi a 2. táblát.

    Következtetés: Szisztematikus különbség van a tömbökben kódolt bábuk számában, mely a szakértelemtől függ.

  3. A sakktudás kognitív modellje
  4. Simon és Gilmartin komputációs modellt készített a fenti hatások vizsgálatára. Ez a Memóriával Támogatott Mintázatfelismerő (MTMF). A program nagy számú állást tartalmazott. Egy bemutatott állást úgy kódolt a rövid távú memóriában, hogy a teljes állások különböző tömbjeit ismerte fel.

    Azt a feltevést akarták alátámasztani, hogy a tudás eredményezi a különbséget mesterek és kevésbé gyakorlott játékosok között, ezért a program 2 változatát használták: az egyikben több mintázat (1114) volt, mint a másikban (894).

    A feladat az volt, hogy különböző állásokat rekonstruáljanak.

    Eredmény: a kevesebb mintázatot tartalmazó változat teljesítménye rosszabb volt.

    Simon és Gilmartin becslése szerint a mesterszintű teljesítmény 10000 és 100000 mintázat tárolásával érhető el.

  5. Heurisztikus ismeretek

Bizonyos adatok arra utalnak, hogy a játékosok problémaspecifikus, heurisztikus ismereteket is felhasználnak a lépések és lépéssorozatok értékelésében.

Kísérlet: véletlenszerű állásokat mutattak 8 mp-ig erős vagy gyenge játékosoknak, majd az állásokat kellett felidézni.

Eredmények: 4 Mindegyik játékos gyengén teljesített.

4 Amikor az állás erősségét kellett megítélni, és kiválasztani a következő, legjobbnak tartott lépést, akkor az erősebb játékosok sokkal jobb lépéseket választottak.

B. Fizikus szakértelem

A kezdők nem rendelkeznek azokkal a sémákkal, melyek a problémát a fizikai elvekhez és törvényekhez kapcsolják. A megfelelő tudás hiányában tartományfüggetlen, heurisztikus ismeretekre támaszkodnak.

  1. Bizonyítékok a kezdő –szakértő-különbségekre a fizikában
  2. A szakértők nagyobb tudásuk alapján teljesebb reprezentációt hoznak létre. Kísérleti bizonyíték: osztályozási feladatnál alapvetően különböznek az osztályozások. Kezdők felszíni jellemzők alapján csoportosítják a problémákat, a kulcsszavak vezetik őket.

    A szakértők mélyszerkezetük alapján osztályozzák a problémákat.(azonos elvek és törvények különbözőnek látszó problémáknál)

    Bár a szakértők négyszer gyorsabban oldották meg a problémát, több időt töltöttek a problémák elemzésével és értelmezésével. A rendelkezésre álló tudásnak megfelelően összetett módon kategorizálták a problémát.

    Stratégiai különbség: a szakértők előre, egy megoldás felé dolgoztak, a kezdők általában hátrafelé. A szakértők tartományspecifikus tudásra támaszkodtak.

  3. A fizikai készségek komputációs modelljei

Lambert hibrid modellje a szimbolikus és a konnekcionista elképzeléseket vegyíti. L. szerint a fizikus szakértelem összetevői:

-sok korábbi probléma ismerete (memória)-ennek kezelésére konnekcionista komponenst javasol

-stratégiai komponens- szimbolikus produkciós rendszer kezeli

A memória bemeneti egységei 3 fő típusra oszthatók:

l. adategységek (különböző szimbólumokat kódolnak a probléma megfogalmazásában)

2. végcél-egységek (a problémában keresett mennyiséget kódolják)

3. alcél-egységek

A probléma többszöri megoldása után az elosztott memória által létrehozott tudás abban áll, hogy asszociáció alakul ki a probléma adott megfogalmazása és a hasznosnak bizonyuló alcélok között.

Amikor egy problémát futtatunk rajta, a modell 4 szakaszon megy keresztül:

l. Kódolja a megoldandó problémát .Az elosztott memóriában a probléma megfogalmazását aktivációk formájában a megfelelő adat- és végcél-egységeken. A produkciós rendszer munkamemóriájában struktúrált reprezentáció formájában kódolja a problémát.

2. A kódolt problémát feldolgozza az elosztott memória, míg egy stabil állapotba nem jut. Ekkor néhány alcél egység aktivációs szintje egy meghatározott küszöb fölé kerül.

3. Belép a produkciós rendszer és alkalmazza inferencia-szabályait a probléma reprezentációjára és az alcélokra. Ezeket a következtetési szabályokat a rendszer előre mutató következtetések formájában arra használja, hogy elérje a kívánt célt. Ha az előrevivő inferanciák kudarcot vallanak, a rendszer elkezd hátrafelé irányuló inferanciákat használni.

4. A rendszer egy ciklikusan lezajló tanulási folyamat során asszociációkat alakít ki a hasznosnak bizonyult alcélok, a probléma megfogalmazása és célja között.

C. Számítógépes programozási készségek

Tervek a programozásban

►Soloway: A szakértő programozók forgatókönyvszerű terveket alakítanak ki, melyek sztereotipikus kódtömbökből állnak. Amikor programot írnak, absztrakt szinten megtervezik, hogy a tömböket hogyan lehet koordinálni és sorozatba rendezni. A tervek már megvannak a programozóban, mielőtt a programozást megtanulja.

►A programozók terveit a mindennapi életből származó tervek és ismeretek is befolyásolják.

►Általában olyan sorrendben fogalmazzák meg a program állításait, amelyet mindennapi tudásuk diktál, még akkor is, ha ez programhibákat eredményez.

D. A szakértővé válás folyamata: a szakértelem megszerzése

A kognitív készségek elsajátítása abból áll, hogy kevés tudásból sok tudás lesz, vagyis kevés tartományfüggetlen tudásból sok tartományfüggő tudás.

Anderson készségelsajátítás-elmélete: a Gondolkodás Adaptív Vezérlése (GAV)

A GAV 3 fő feldolgozási összetevője:

  1. Deklaratív memória: különböző aktivációs szintekkel rendelkező összekapcsolt fogalmak szemantikai hálózata.
  2. Procedurális memória: lényegében egy produkciós rendszer
  3. Munkamemória: az éppen aktív információt tárolja. Tkp. nem is különálló összetevő, hanem az az állandó v. időleges része a deklaratív memóriának, mely aktív állapotban van.

-A kódolási folyamatok eredményeképpen az információ bekerül a munkamemóriába, és a végrehajtási folyamatok a munkamemória parancsait viselkedéssé alakítják át.

Anderson úgy tekinti a készségek elsajátítását, mint átmenetet a deklaratív tudás használatából a procedurális tudásba, melyet konkrét szituációkban gyorsan és automatikusan alkalmazhatunk.A készségek tanulásakor tehát 3 szakaszon megyünk át: deklaratív, procedurális és beállítási szakaszon.

Az elmélet részletei:

  1. A deklaratív szakaszban a rendelkezésre álló deklaratív tudásra támaszkodunk, ezt a tudást tartományfüggetlen, gyenge módszerek alkalmazásával együtt használjuk.
  2. A procedurális szakaszban a deklaratív tudás alapján nyert sikeres cselekvések tartományspecifikus produkciókba fordítódnak le.
  3. Az így szerzett ismeretek lefordítása 2 formában történik: gyakorlati proceduralizáció és szerkesztés révén.
  4. A proceduralizáció eredményeképpen egy új produkciós szabály jön létre, mely a deklaratív információt mint mintázatot (a szabály HA része), a végrahajtott cselekvést pedig mint cselekvést (a szabály AKKOR része) tartalmazza.
  5. A szerkesztés olyan tanulási mechanizmus, mely kivágja a szükségtelen produkciókat a produkciók sorozatából.
  6. A beállítási szakaszban a meglevő procedurális tudást megerősítjük, általánosítjuk vagy megkülönböztetjük.
  7. A produkciók minden alkalommal megerősödnek aktivációs szintjükben, amikor sikeresen alkalmazzuk őket.

A produkció beállítása azokban a viselkedési változásokban mutatkozik meg, melyeket a gyakorlat eredményez, amikor is, bár kevés új ismeretet sajátítunk el, egyre gyorsabban tudjuk elvégezni a feladatot.

 

 

 

5. ANALÓGIÁK , MODELLEK ÉS BELÁTÁS

A kezdő-szakértő-vizsgálatokon túl a problémamegoldásnak számos más kutatási szála is van. A következőkben az analogikus problémamegoldásról, a problémaspecifikus tudás szerepéről és mentális modellekről lesz szó.

A. Kreativitás és analogikus problémamegoldás

¤ Wallas leíró megközelítése a kreatív folyamatot általános szakaszokra osztja:

¤ Koestler : a kreativitás gyakran 2 nagyon különböző elképzeléshalmaz egymás mellé helyezéséből származik. Nagyon mély analógiák alkotják az ismeretlen problémák megoldásának alapját. Pl. Einstein gondolatkísérletei olyan analógiákon alapultak, mint egy fénysugár meglovaglása.

¥ Az ilyen analogikus gondolkodás olyan folyamatok eredményének tekinthető, melyek egy bizonyos gondolathalmaz fogalmi szerkezetét egy másikra képezik le, technikai értelemben ezt analogikus leképezésnek nevezik az alaptartományból egy céltartományba.

 

¥ Az analogikus leképezés jellemzése:

š Az alaptartomány és a céltartomány bizonyos aspektusait megfeleltetjük egymásnak.Pl. a Naprendszerben és az atomban is vannak olyan tárgyak, melyek vonzzák egymást.

š Az alaptartomány bizonyos aspektusait átvisszük a céltartományba, (A Nap körül keringő bolygókra vonatkozó viszonyokat az atom tartományára) ott új fogalmi szerkezetet hozunk létre.

š Amikor az ismeretek az egyik tartományból a mésikba kerülnek, ált. koherens, integrált, és nem töredékes ismeretek kerülnek átvitelre.

š Néha azért kerül a tudás átvitelre, mert pragmatikus szempontból vagy valamilyen cél szempontjából fontosnak látszik.

Gick és Holyoak kísérlete annak bizonyítására, hogy az emberek fel tudják használni az analóg történetet a probléma megoldásában:

Keane ellenőrizte előző feltevést:

B. A belátásos problémák újraértelmezése

  1. A kilencpont-probléma újabb vizsgálatai
  2. Scheerer eredeti tanulmánya szerint a ksz.k rögzülnek a kilenc pont Gestaltjára. A problémát Weisberg és Alba vizsgálta újra. Céloztak arra ksz.knek, hogy a négyzeten kívül is rajzolhatják a vonalat. Így is csak 20 % oldotta meg a feladatot. Következtetés: a rögzülés csak egy tényező volt a sok közül, mely a sikertelenséghez vezetett, a megoldáshoz problémaspecifikus tudásra van szükség.

  3. A belátás és az újrastruktúrálás problématér-felfogása

Ohlsson: a belátás = a “probléma megoldásának megértése”

Az újrastruktúrálás = folyamat, mely “megváltoztatja az adott helyzetben inherens cselekvés lehetőségét. “ A meghatározásokat újrafogalmazza problématér-terminusokban:

  1. A belátás különböző típusai Sternberg)

    1. Szelektív kódolástól függő.
    2. Fontos a releváns-irreleváns információk megkülönböztetése.

    3. Szelektív kombinációtól függő.
    4. Egymással össze nes függő információk leleményes összekapcsolása koherens egészbe.

    5. Szelektív összevetésen alapuló.

Az aktuális információt a múltban szerzett más információkkal kapcsoljuk össze.

A három típust vizsgáló problémák (Sternberg és Davidson):

12 ilyen problémáról szóló beszámolót vizsgálva a következőket találták:

Bírálat: A belátás kategóriái csak újrafogalmazásai azoknak a folyamatoknak, melyeket más kutatásokban már vizsgáltak. Szelektív összevetés = analogikus problémamegoldás.

C. A világ mentális modelljei

A mentális modellek kutatása megmutatta, hogy komplex mechanizmusokat és fizikai jelenségeket az emberek hiányos magyarázó elméletek segítségével próbálnak megérteni, melyek különböző szituációkban előrejelzéseket és magyarázatokat generálnak.

Az emberek saját “naiv elméleteiket” vagy “mentális modelljeiket” használják a világ megértésében.

Ezek a mentális modellek elméleti konstrukciók, melyeket a viselkedés sokféle aspektusának magyarázatára használtak újszerű problémamegoldási helyzetekben.

A mentális modell kifejezés különböző megfogalmazásainak közös tulajdonságai:

Johnson-Laird mentális modellje: az analóg reprezentációk egy sajátos típusa, olyan reprezentációs képződmény, mely a világ tényállásainak szerkezetét tükrözi.

Gentner és Stevens mentális modelljei: ált propozzicionális terminusokban jellemezhetők, ée mint ilyenek , nem alkotnak sajátos reprezentációs formátumot, hanem inkább olyan elméleti képződmények, melyek arra vonatkoznak, hogy a propozicionális tudás hogyan szerveződik.

A mentális modellek alkalmazásának példái:

  1. Kempton – az otthon fűtésének mentális modellje:

Amikor az emberek beállítják a fűtést szabályozó termosztátot, ált. 2 modell közül választanak:

l. Visszacsatolásos modell:

A termosztát a hőmérsékletnek megfelelően kapcsolja ki v. be a kazánt. A kazán állandó ütemben dolgozik , a termosztát úgy szabályoz, hogy különböző időtartamokra hagyja a kazánt bekapcsolva.

2. Szelepmodell:

A termosztát azt szabályozza, hogy a kazán milyen ütemben termel hőt, és nem visszacsatolás alapján működik. Tkp. a termosztátot beállító személy a szabályozó.

A példa illusztrálja a mentális modellek néhány tulajdonságát:

  1. Megmutatják, hogy a fizikai rendszerek milyen sokféle móon működnek.
  2. Oly módon futtathatók, amit könnyű elképzelni.
  3. Az emberek többszzörös modelleket is alkalmazhatnak ugyanazon fizikai rendszer különböző aspektusaira.
  4. A mentális modellek gyakran inherens módon tudománytalanok.
  5. Hirtelen változásokon mehetnek keresztül, attól függően, hogy milyen tudás alapján jöttek létre, és az egyén hogyan fogja fel a konkrét helyzetet.

  1. A mozgás naív modelljei
  2. A tárgyak mozgásával kapcsolatos naív elméletek elég konzisztensek a különböző egyéneknél és sokféle helyzetben alkalmazhatók, de nem konzisztensek a klasszikus fizika alaptörvényeivel.

    McCloskey vizsgálata: Egy repülőgépet ábrázoló rajzot mutatnak, nyíl jelzi a repülés irányát. Egy jelzett ponton egy nagy golyót dobnak ki a gépből. Feladat: megrajzolni a golyó útját a földig, és a repülőgép pozícióját megjelölni a golyó földetérése pillanatában.

    Helyes megoldás: a golyó parabolikus pályát fut be, és a gép pontosan felette lesz, amikor földet ér. (Magyarázat: horizontális és vertikális sebesség, golyó és gép egyenlő horizontális sebessége)

    A ksz.k 40 %-a oldotta meg helyesen a feladatot.

    A különböző megoldásokat McCloskey szerint a mozgás “lendületelméletnek” nevezett egyszerű modellje eredményezi. A lendületelmélet azt mondja, hogy: (1)amikor egy tárgyat mozgásba hozunk, belső erőt v. “lendületet” adunk a tárgynak, mely a mozgást fenntartja, (2) a mozgó tárgy lendülete fokozatosan eltűnik.

    ê

    Ez a modell a mindennapi életben hasznosnak bizonyult a tárgyak mozgásának hozzávetőleges előrejelzésére, de az elmélet nem igaz, és sok helyzetben értelmetlen előrejelzésekhez vezet.

  3. A mentális modellekkel mint sémákkal kapcsolatos elméleti kérdések

Brewer: a sémák (egy sajátos tartomány elvont tudásszerkezeti) konkrét szituációkban valósulnak meg. Vannak olyan szituációk, melyekre nincsenek tartományspecifikus sémáink, mégis meg tudjuk érteni őket, mert vannakviszont általános sémáink az entitások közötti téri, kauzális és intentionális érintkezésről. Vagyis vannak olyan sémáink, melyekről korábban nem tudtuk, hogy kauzális kapcsolat van közöttük. Ezekben az esetekben sajátos tudásreprezentációkat, mentális modelleket alkotunk.

6.A PROBLÉMAMEGOLDÁS KUTATÁSÁNAK ÉRTÉKELÉSE

1. Produktív és reproduktív gondolkodásra vonatkozó vita:

A kutatások eredményei azt sugallják, hogy az emberi problémamegoldás egyaránt produktív és reproduktív. A “reproduktív” kifejezésnek új értelme bontakozott ki:

      1. Az emberi gondolkodás lényegileg specifikus, konkrét szituációkra vonatkozó heurisztikus ismeretekre támaszkodik. Szoros értelemben ez “reproduktív” tudás,mégsem “reprodukált” tudás, mert összetett mechanizmusok alapján sajátítjuk el ezt a tudást, és nagyon rugalmas módon tudjuk alkalmazni.
      2. A különböző pszichológiai folyamatok, pl. az analógia, különleges hatással lehetnek a múltbeli tapasztalatok alkalmazására. Efolyamatok azt jelzik, hogy a tapasztalatokat nem szükségszerűen reproduktív módon alkalmazzuk, képesek vagyunk szelektív módon változtatni, alakítani múltbeli élményeinket,hogy az új helyzetre alkalmazhatók legyenek.

2. A kutatás ökológiai érvényessége

A kritika, mely szerint a problémamegoldási kutatások ökológiai szempontból nem érvényesek, bizonyos mértékig igaz. A kutatás hatókörét szélesíti pl. a kezdő-szakértő-probléma vizsgálata. Ilyen kutatásokat a mindennapi élet több speciális területén végeztek (pl. radiológusok készségei a röntgenképek elemzésében v. elektrotechnikusok szakértelme). Ezek a területek azonban csak kis részét alkotják az élet olyan területetinek, ahol az emberek problémákat oldanak meg. Ohlson szerint a kutatás legnagyobb része a technikai tudástartománynak nevezett területekre koncentrált (pl. fizika, sakk) , és nem a természetes tudástartományokra.

3. A tudás központi szerepe a problémamegoldásban

A problémamegoldásban a következők játszhatnak szerepet:

  1. Specifikus tervek megvalósítása
  2. Egyismert megoldásra vonatkozó analogikus transzformáció alkalmazása egy hasonló, új problémára
  3. Általános tervek alkalmazásával a probléma lebontása
  4. Gyenge módszerek alkalmazásával heurisztikus keresés a lehetséges megoldás megtalálására
  5. Fenti módszerek kombinációjának alkalmazása (Carbonell)
  6. Fontos: a problémamegoldás különböző módszereit az alkalmazott ismeretek típusa és mennyisége alapján lehet megkülönböztetni.