Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования
Национальный исследовательский университет «Высшая школа экономики»
Магистерская программа: Измерения в психологии и образовании
МАГИСТЕРСКАЯ ДИССЕРТАЦИЯ
На тему: Категориальный зрительный поиск у детей и взрослых
Студент группы МИП 181
Лукьянов Евгений Сергеевич
Научный руководитель
Доцент департамента психологии,
Котов Алексей Александрович
Аннотация
Согласно модели COVIS, у людей существует две системы категориального научения -- эксплицитная и имплицитная. Эксплицитная система ответственна за научение RB-категориям, а имплицитная - II-категориям. Возможен перенос категориального научения на категориальный зрительный поиск. Но у взрослых людей он происходит без снижения успешности только при научении RB-категориям. При научении II-категориям у взрослых идет снижение общей успешности выполнения задания, а также наблюдается систематическое снижение успешности с увеличением числа предъявляемых стимулов в случае отсутствия искомого (целевого) стимула в пробе. Известно, что взрослые люди склонны к использованию эксплицитной системы научения, в то время как у детей преобладает использование имплицитной системы. Мы предположили, что перенос на зрительный поиск будет различаться у детей и взрослых. Мы ожидали, что у детей не будет обнаружено нарушения переноса в II-условии по сравнению со взрослыми испытуемыми. В ходе исследования был разработан новый стимульный материал, который бы подходил и для научения взрослых, и для научения детей. Мы провели два эксперимента и сравнили эффекты, наблюдаемые у детей и взрослых. Результаты исследования показали, что у детей не наблюдается падения успешности категориального зрительного поиска при научении II-категориям, но возможно падение успешности с увеличением числа стимулов при научении RB-категориям в случае присутствия целевого стимула в пробе.
Ключевые слова: категоризация, категориальное научение, зрительный поиск, имплицитная система научения, эксплицитная система научения
Введение
категориальный зрительный поиск
Категоризация - это когнитивный процесс, при котором воспринимаемые события и объекты на основании определенных признаков распределяются по группам (Murphy, 2002). Под правилами категоризации понимают инвариантное или общее содержание у группы предметов. Под стратегией научения понимают склонность к выбору и использованию определенного правила категоризации.
В ходе категоризации человек может использовать различные стратегии для выделения правил категоризации. При выполнении задач на научение категоризации, испытуемые чаще всего должны формировать заранее заданные экспериментатором категории на основании инструкций или обратной связи. В зависимости от предъявляемых стимулов люди используют различные стратегии категоризации. Исследователи выделяют два типа заданий на категоризацию: RB-задания (Rule-Based category learning task) и II-задания (Information Integration category learning tasks) (Ashby & Valentin, 2017). В дальнейшем категории, сформированные с помощью выполнения RB-заданий, мы будем называть RB-категориями, а сформированные с помощью II-заданий -- II-категориями. Оптимальной стратегией для выполнения RB-заданий является использование эксплицитной системы научения, для выполнения II-заданий - использование имплицитной системы и формирование кроссмодального прототипа.
Задания на зрительный поиск могут включать в себя поиск объектов из выученных ранее категорий. В заданиях на категориальный зрительный поиск испытуемые сначала проходят сессию «обучения», нацеленную на формирование того или иного типа категории, а затем ищут данные категории среди предъявляемых стимулов во время сессии «поиска». В зависимости от типа стимулов, входящих в категории, испытуемые могут демонстрировать различную успешность зрительного поиска.
Проблема исследования: Исследование различий в процессах категоризации у детей и взрослых. Исследования Hйlie, S., Turner, B. O., & Cousineau, D., 2018 и Smith, et al., 2005 показали, что у взрослых людей наблюдается нарушение категориального зрительного поиска при научении II-категориям, но не RB-категориям. Данное нарушение заключается в снижении общей успешности зрительного поиска, а также в падении успешности поиска с увеличением числа стимулов в условии отсутствия искомого стимула в пробе. Есть основания полагать, что у детей, предрасположенных к использованию использованию II-категорий в повседневной жизни, подобное нарушение не возникнет. Дети склонны к использованию имплицитной системы научения, а значит успешность поиска объектов II-категорий не должна понижаться с увеличением числа стимулов (Minda, Desroches & Church, 2008). Возможно, у детей также могут возникнуть проблемы со зрительным поиском RB-категорий, так как у них еще не полностью развита эксплицитная система научения (Rabi & Paul Minda, 2014).
Актуальность исследования заключается в том, что процессы категоризации и категориального зрительного поиска напрямую влияют на восприятие детьми окружающей их информации, в том числе на информацию, получаемую в ходе образование. Понимания работы процессов категоризации позволит составлять учебный материал, лучше всего подходящий для той или возрастной группы.
Объект исследования: процесс категориального научения.
Предмет исследования: стратегии категориального зрительного поиска у детей и взрослых.
Цель исследования: Проверка наличия у детей эффектов переноса категорий на зрительный поиск, наблюдаемых у взрослых.
Исследовательские вопросы:
1) Будет ли обнаружен эффект нарушения переноса сформированных II-категорий на категориальный зрительный поиск у детей?
2) Будут ли наблюдаться нарушения в переносе RB-категорий у детей по сравнению со взрослыми?
3) Чем еще отличается перенос II- и RB-категорий у детей и взрослых?
Обзор литературы
Категоризация. Модель COVIS
В когнитивной психологии выделяется два типа заданий на категоризацию: RB-задания и II-задания. В RB-заданиях реализуются простые и легко вербализируемые правила разделения объектов по категориям (обычно объекты различают всего по одному признаку). Оптимальной стратегией для испытуемых в таких заданиях является ориентация на отдельные признаки объектов. В II-заданиях категоризация происходит на основе интеграции значений неограниченного количества признаков. Обычно правила такой категоризации сложно вербализуются, поэтому для достижения максимальной успешности требуется формирование кроссмодального прототипа, а не вербальное описание правил для разделения объектов (Ashby & Valentin, 2017).
Примеры RB-заданий и II-заданий представлены на рисунке 1. Данные задания содержат одинаковые стимулы, но они имеют разные правила деления на категории. Для формирования категории в первом случае достаточно различать наклон полоски. Во втором случае испытуемым нужно учитывать корреляцию наклона и ширины полоски.
Исследования показали, что успешность формирования и использования RB-категорий связана с работой таких когнитивных функций как рабочая память и селективное внимание. Эти функции регулируются префронтальной корой головного мозга (Ashby, Alfonso-Reese, Turken & Waldron, 1998; Maddox, Ashby, Ing & Pickering, 2004; Zeithamova & Maddox, 2006). Формирование II-категорий связано с имплицитным и процедурным научением, которое регулируется стриатумом (Ashby & Ennis, 2006; Nomura et al., 2007). Существует несколько моделей, описывающих процесс категоризации и объясняющих выбор испытуемыми той или иной стратегии. Наиболее популярной является модель COVIS, согласно которой у людей существуют две различные системы научения, используемые при категоризации: имплицитная и эксплицитная (Ashby, Paul & Maddox, 2011). Согласно данной модели, формирование RB-категорий управляется более новой в эволюционном плане эксплицитной системой научения. В повседневной жизни взрослые люди чаще всего используют эксплицитную систему научения (эффект unidimensional bias), включая ситуации, когда использование данной системы не позволяет использовать оптимальную стратегию научения, и, следовательно, достигать наибольшей успешности при выполнении задания.
Рисунок 1 - Пример заданий на формирование RB-категорий (сверху) и II-категорий (снизу). Рисунок взят из статьи Ashby & Valentin, 2017.
Имплицитная система считается более древней, и ее работу связывают с моторным научением и неосознанным (автоматическим) категориальным научением (Murphy, 2002). В отличие от взрослых, у детей доминирует имплицитная система научения. Дети предрасположены к формированию II-категорий. В отличие от взрослых, у детей наблюдаются проблемы с формированием RB-категорий (Rabi & Paul Minda, 2014, Minda, Desroches & Church, 2008). Эти проблемы постепенно пропадают с возрастом, что можно связать с развитием речи и сменой доминирующей системы научения на эксплицитную.
Категориальный зрительный поиск. Согласно исследованиям Hйlie, S., Turner, B. O., & Cousineau, D., 2018 и Smith, et al., 2005 при обучении взрослых людей категориям, прямой перенос на зрительный поиск возможен только в случае научения RB-категориям, а при научении II-категориям наблюдается нарушение категориального поиска и снижение успешности при увеличении числа стимулов. В исследовании Smith, et al. было показано, при формировании II-категорий успешность категориального зрительного поиска не превышает около-случайных значений. В исследовании Hйlie, et al. после обучения тому или иному типу категорий испытуемые выполняли задание на зрительный поиск. От них требовалось определить, есть ли среди изображений, представленных на экране, изображение, принадлежащее к категории A или к категории B. В ходе экспериментальной сессии испытуемым предъявлялось от 1 до 4 изображений, среди которых могло не быть целевых стимулов или мог быть один целевой стимул (стимул из искомой категории). В случае, когда испытуемые изучали II-категории, успешность зрительного поиска оказывалась ниже, чем в случае изучения RB-категорий. В этих же исследованиях было показано, что успешность категоризации в II-условии заметно ухудшается при увеличении числа предъявляемых стимулов в ситуациях, когда целевой стимул отсутствует на экране (рисунок 2).
Рисунок 2 - Результаты исследования Hйlie, et al., 2018 (RB-условие слева, II-условие справа).
Hйlie, et al. объясняют свои результаты тем, что их испытуемым, которые искали II- стимулы, приходилось анализировать больше признаков каждого объекта, чтобы сделать вывод о его отношении к целевой категории. При увеличении числа стимулов на экране повышается вероятность ошибки ложных тревог (false alarm), так как испытуемому нужно анализировать больше и больше информации. При наличии целевого стимула такого падения в успешности не наблюдается, так как случаи, когда испытуемый делает ошибку ложных тревог по отношению к одному из стимулов, проба все равно будет засчитана как верная, а общая вероятность отвергнуть пробу ниже чем вероятность ее принять, так как испытуемый может прекратить поиск как только он найдет целевой стимул.
В то же время для RB категорий такого эффекта не наблюдается вне зависимости от наличия целевого стимула, так как испытуемым требуется анализировать меньше информации о каждом стимуле.
Если предложенное авторами объяснение верно, это означает, что испытуемые используют рабочую память при выполнении обоих типов заданий. Эффективность зрительного поиска падает, когда испытуемым не хватает объема рабочей памяти для эффективной работы процессов категоризации. Использование рабочей памяти говорит о том, что испытуемые используют RB-стратегии для категоризации II-стимулов. Этот эффект известен как эффект "unidimensional bias" (Murphy, 2002; Ashby, Queller & Berretty, 1999).
Различия между детьми и взрослыми
Взрослые люди имеют предрасположенность к использованию RB-стратегии научения (эффект unidimensional bias). В ситуации, когда у испытуемых отсутствует обратная связь об успешности категоризации, они практически всегда начинают ориентироваться на единственный признак. В случае, если задание предполагает ориентацию на один признак (RB-задание), испытуемые достигают максимально возможной успешности при большом числе проб. Если же они выполняют II-задание, они не могут достигнуть высокой успешности так как используют не оптимальную RB-стратегию (рисунок 3.1; Ashby, Queller & Berretty, 1999).
Известно, что у детей, в отличие от взрослых, данного эффекта не наблюдается, и что дети предпочитают применять стратегии научения, оптимальные для формирования II-категорий, то есть стратегии, связанные с работой имплицитной системы научения. Rabi & Paul Minda, 2014 провели исследование, в котором дети различных возрастных групп должны были выполнять RB-задания. Они показали, что успешность выполнения RB-заданий растет с возрастом, а также то, что дети 8-9 и 10-11 лет показывают улучшение успешности выполнения заданий со временем (то есть у них идет категориальное научение, хотя и менее успешное чем у взрослых), у детей 4-5 и 6-7 лет наблюдаются серьезные проблемы с научением (рисунок 3.2).
Рисунок 3.1 -- Успешность выполнения RB-заданий (обозначены кружками) и II-заданий (обозначены треугольниками) у взрослых при отсутствии обратной связи (Ashby, Queller & Berretty, 1999).
Рисунок 3.2 -- Успешность выполнения RB-заданий у детей различных возрастных групп (Rabi & Paul Minda, 2014)
В то же время было описано, что при выполнении II-заданий у детей не наблюдается трудностей, и они показывают такие же результаты, как и взрослые (Minda, Desroches & Church, 2008).
Мы предположили, что у детей не будет происходить снижение успешности зрительного поиска при формировании II-категорий. У детей не должно возникать проблем с поиском II-объектов в большом количестве в случае отсутствия целевого стимула (то есть успешность поиска будет примерно одинакова вне зависимости от числа объектов в II-условии), так как они склонны применять имплицитные стратегии категоризации. Мы также ожидали, что у детей успешность поиска в RB условии будет ниже, чем в II условии. Мы предположили возможное нарушение переноса при формировании RB-категорий в связи с тем, что использование эксплицитных стратегий у детей часто нарушено.