Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Проблема определения предмета и основных процессов категоризации 11
1.1. Основные теории структуры и формирования понятия 13
1.1.1. Классический подход к изучению понятия 14
1.1.2. Теория понятия как прототипа 21
1.1.3.Парадигма представления понятия как теории 25
1.2. Исследования понимания каузальности в философии и психологии 37
1.2.1 Общие представления о каузальности 37
1.2.2. Проблема каузальности и ее решение в теории Д.Юма 40
1.2.3. Статистический подход в психологии к изучению каузальности (bottom-up) 42
1.2.4. Модельный подход в психологии к изучению каузальности (top-down) 52
1.3 Решение задачи как условие для развития понятий и построения каузальной структуры 68
1.3.1. Особенности структуры понятий и ее развития при решении задач. 68
1.3.2. Решение задач и каузальность 73
Глава 2. Теоретическая модель открытия каузальных правил 77
2.1. Методология исследования открытия каузальных правил 77
2.2 Методика первого этапа исследования открытия каузальных правил 92
2.3.Результаты и обсуждение 95
2.4. Методика второго этапа исследования открытия каузальных правил 104
2.5. Результаты и обсуждение 107
Общие выводы 111
Литература 115
Приложение 125
- Классический подход к изучению понятия
- Теория понятия как прототипа
- Методология исследования открытия каузальных правил
Введение к работе
Актуальность темы. Категоризация - базовый когнитивный процесс, используемый человеком практически во всех формах поведения и отражающий степень эволюционной и культурной адаптивности. Главная цель категоризации состоит в определении латентных свойств предмета в новых для субъекта ситуациях. Структурной единицей этого процесса является категория, представленная в сознании человека в форме понятия. Понятие развивается в направлении увеличения его объяснительной силы в целостной системе представлений человека относительно разных измерений социальной и физической действительности. С самого начала зарождения научных дисциплин о принципах познания тема понятия была ключевой, объединяющей специалистов из разных областей науки, что и обусловило ее статус, как одной из величайших историй успеха в когнитивной науке (Laurence, Margolis, 1999).
Научные теории понятия на протяжении последних пятидесяти лет переживают бурное развитие. Вначале они находились под сильным влиянием философской идеалистической традиции античности (Платон, Аристотель) и эмпиризма в Европе (Д.Локк, Д.Юм), функционализма в Америке (Л.Виттгенштейн, Х.Патнэм, С.Крипке, Г.Райл, У.Куайн) и диалектического и исторического материализма (Э.В.Ильенков, Г.С.Батищев, В.С.Библер) в России, что определило их основные теоретические рамки: проблема определимости понятия и его истинности, механизмы приобретения понятия, принципы организации структуры понятия. Однако развитие собственных методов исследования позволило психологии перевести решение этих проблем в план эмпирического анализа. Такой поворот позволил применить знания о понятиях в разных областях человеческой практики: технологии обучения, способах диагностики и экспертизы, моделирования компьютерных систем. Это, в свою очередь, стимулировало формирование новых исследовательских направлений в
исследовании понятия. Также в настоящее время тема понятия привлекает внимание философов, которые, используя результаты эмпирических исследований, создают принципиально новые теории понятия (Fodor, 1998; Millikan, 1998; Thagard, 1999; Peacocke, 1995).
Однако, наряду с достижениями, появляется все большее количество трудностей, связанных с проблематизацией предмета исследования. Так, в настоящее время, обостряется непонимание между сторонниками традиционного изучения понятий как отдельных друг от друга лексических значений (Markman, 2003, Goldstone, 2003), и сторонниками нового подхода, предпочитающих называть понятиями также и правила - функциональные и причинные отношения между отдельными значениями (Gopnik, 2004, Render, 2006). Результаты такого противостояния выражаются в том, что сторонники первого подхода замыкаются на изучении изолированных значений, удобно разделяемых в искусственных условиях на компоненты, а сторонники противоположенного подхода повсеместно используют термин «понятие» для обозначения отражения всех параметров и отношений действительности.
Другим полем для спора выступает вопрос о структурном единстве процесса категоризации. С одной стороны, большинство исследователей поддерживает точку зрения о процедурном единообразии (Hampton, 1989) этого процесса на всем его протяжении, сосредотачивая внимание на различиях в результатах (содержательный аспект). Другая же их часть, не исследующая специально вопросы категоризации, регулярно получает свидетельства специфичности формируемых понятий в зависимости от того, в какие другие процессы они включены (решение задач, умозаключения, мышление по аналогии) и протекания этого процесса на разных функциональных уровнях одновременно (Klahr, Dunbar, 1988). Противостояния между сторонниками этих подходов нет. Но такое положение дел приводит к тому, что тема категоризации и приобретения понятий вот уже много лет как отделяется от темы решения задач. В результате, объяснительные схемы обоих подходов не позволяют
прогнозировать поведение человека с высокой степенью точности из-за совместного изменения в ходе реализации целостного поведения обоих аспектов.
Третья проблема касается роли внешних знаков в процессе категоризации. В этом отношении можно выделить много позиций, которые располагаются на континууме - от признания полной зависимости образования и функционирования понятий от внешних знаков (Л.С.Выготский, D.Davidson, D.Dummett) до позиции, согласно которой сами знаки полностью зависимы от внутренней структуры понятий (Bloom, Keil, 2001; Fodor, 2005; Пинкер, 2004), которое не только обладает собственными механизмами развития, но и предшествует своему лексическому выражению. К сожалению, данная проблема практически никогда не решалась с помощью эмпирических средств с использованием испытуемых уже владеющими какой-либо знаковой системой. В последнее время все чаще встречаются призывы пересмотреть эту проблему на методологическом и эмпирическом уровнях одновременно (Fodor, 2005), так как по оценкам многих исследователей она лежит в основании очень многих допущений о различных сторонах человеческого познания.
Обозначенные нами три проблемы изучения природы категоризации и приобретения понятий задают в настоящее время основные векторы развития этой области, обнажая ее внутренние противоречия. Решение каждой из них невозможно вне поиска общего решения, снимающего указанные противоречия. Поиску именно такого решения и посвящено наше диссертационное исследование.
В рамках этого исследования выделенные проблемы конкретизируются на материале функционального развития форм обобщения причинно-следственных отношений в ходе решения задачи. Вопросы поднимаемые в этом исследовании касаются направлений индукции каузальных отношений (ковариация данных, временной порядок, активное манипулирование переменных эмпирической ситуации), их отношений друг к другу в ходе
решения задачи, связи этих отношений с особенностями воздействия человека на ситуацию, содержащую каузальные отношения и управления этим воздействием.
Теоретическое значение исследования заключается в интеграции современных направлений, сложившихся в изучении процесса функционирования понятий. Для этого была разработана исследовательская программа, снимающая многие ограничения традиционных методов, связанные с сужением возможностей испытуемых по отношению к категоризуемой ими реальности, однако, при этом допускающая гибкую настройку для исследования комплексных феноменов процесса развития форм обобщения. Построение метода, релевантного обозначенным линиям понимания категоризации, позволило не только получить новые результаты, но и построить новое комплексное объяснение их содержания.
Новизна работы состоит в том, что были получены доказательства гибкости процесса приобретения понятий в отношении оперирования человеком не отдельными лексическими значениями, а каузальными отношениями, позвшшогцейему последовательно вычленять на разных этапах взаимодействия с ситуацией регулярности разного порядка. Наша методика моделирует реальную исследовательскую деятельность открытия значений понятий в большей степени, чем другие методы исследования, так как в ней испытуемый вынужден сам изменять параметры ситуации для определения закономерностей, действующих в ней. За счет этого нам удалось определить функционально-генетические уровни вычленения этих регулярностей.
Цель работы - выявление и описание основных компонентов формирования обобщений причинно-следственных отношений в условиях задачи, позволяющих в ходе систематического анализа определять систему правил, по которым осуществляется изменение объектов в динамической ситуации.
Для достижения цели в работе решались следующие задачи:
на основании современной психологической литературы о теоретических позициях относительно вопроса о структуре и развитии понятий выделить и описать причины указанных выше противоречий.
проанализировать сильные и слабые стороны каждой позиции при решении обозначенных проблем.
построить теоретическую модель, описывающую основные процессы открытия каузальных правил и выстроить на ее основе методику, позволяющую зафиксировать развитие форм обобщений этих правил в ходе решения поставленной задачи.
провести экспериментальную проверку теоретической модели.
Объект исследования: структурные и функциональные параметры процесса приобретения понятий.
Предмет исследования: формы обобщения каузальных отношений в ходе решения задачи.
Теоретико-методологической основой исследования выступала парадигма представления понятия как теории (the theory-theory of concepts). В настоящее время эта парадигма реализуется в разных планах исследования проблемы категоризации. Мы использовали общеметодологический вариант парадигмы (Murphy, Medin, 1985; A.Gopnik), онтогенетический (S.Gelman, S.Carey, F.Keil) и вариант технологии обучения (M.Chi, S.Vosniadou, D.Kuhn). Логической основой нашего исследования выступала теория каузальности Г.Х. фон Вригта. В части исследования, посвященной роли знаков в процессе формирования понятий, мы использовали представления Л.С. Выготского о культурно-исторических факторах развития психических функций и теорию логического атомизма Дж.Фодора. Выбор этих двух прямо противоположных теорий был продиктован необходимостью описать процесс категоризации как реализующийся на функционально разных уровнях взаимодействия человека с действительностью.
Общая гипотеза исследования: процесс открытия причинно-следственных отношений в процессе решения зависит от систематического контроля действий изменения параметров задачи, а также опосредован функциональным развитием форм обобщения структуры каузальных связей и способа действия с ними.
Методы исследования. Исследование было проведено в два этапа. На первом этапе была применена квазиэкспериментальная функционально-генетическая схема. В качестве зависимой переменной выступал уровень открытия испытуемым системы правил и содержания изменений в этой системе на разных уровнях и этапах. Независимой переменной выступали временные этапы открытия правил (от начального состояния до конечного) и процедурные уровни. На втором этапе исследования была реализована схема межсубъектного эксперимента с одной независимой переменной (наличие или отсутствие дополнительных знаковых средств) и одной зависимой -степень успешности открытия системы правил. Положения, выносимые на защиту:
Точность и дифференцированность оценки наиболее значимых для решения параметров пространства задачи (Newell, Simon, 1972) положительно коррелирует с глубиной выделения в этом пространстве отношений причинно-следственного типа.
Выделение каузальных отношений в ходе решения задачи осуществляется путем контроля создания закрытой системы условий, искусственно изолированной от других частей задачи, неоднократного приведения этой системы в движение с помощью изменения ее начального состояния и наблюдения за результатами этого изменения.
Успешность обобщения каузальных отношений зависит от условий, определяющих их структуру. К этим условиям относятся: процедурный тип правила (правило с постоянным или переменным значением), тип переменного значения (номинативное или
метрическое), уровень структурной сложности правил с переменными значениями (один параметр или сочетание нескольких параметров).
В ходе открытия правил каузального типа понятийная система развивается в направлении приобретения устойчивости и независимости от случайных изменений ситуации, вызванных действием человека, и повышения чувствительности открытого набора правил через дифференциацию его частей.
Использование внешних знаковых средств, указывающих на существенные параметры правил, не является достаточным для открытия каузальных правил, в отличие от случая формирования изолированных лексических значений. Так как понятийная система, включающая правила каузального типа, строится на основе инвариантных отношений между параметрами задачи, выделенных в ходе систематического воздействия человека на исследуемую ситуацию, то такими знаковыми средствами могут быть лишь выстроенные самим человеком способы фиксации взаимодействия условий.
Практическое значение. Полученные результаты можно использовать при создании программ обучения, ориентированных на формирование научных понятий: развитии учебных средств для формирования динамического и функционального представления понятий и формировании навыков осуществления мысленного эксперимента в старших классах школы и начальных курсов вуза.
Апробация результатов диссертационного исследования. Основные положения работы обсуждались на заседании кафедры общих закономерностей развития психики ИП им. Л.С. Выготского РГГУ. Результаты эмпирического исследования были представлены в форме докладов на теоретических семинарах и конференциях (Третьи чтения, посвященные памяти Л.С. Выготского «Культурно-исторический подход и проблемы творчества» (Москва, РГГУ, 2003); Четвертые чтения памяти Л.С.
Выготского «Воображение и творчество в образовании и профессиональной деятельности» (Москва, РГГУ, 2004), «Теоретические проблемы психологии» (Москва, РГГУ)).
Структура диссертации. Представляемая работа состоит из введения, двух глав, заключения, списка литературы и приложений.
Классический подход к изучению понятия
Первая теория понятия появилась в конце XIX - начале XX в. Ее основатели испытывали сильное влияние со стороны философской традиции, идущей от Дж.Локка, Д.Юма и И.Канта. К основателям подхода относятся С.К.Фишер, К.Л.Халл и К.Л.Смок. К числу основных вопросов, на которые любая теория понятия должна дать ответ они относили следующие:
1. какого рода знания хранятся в понятии?
2. как понятия используются когнитивными процессами?
3. в какой форме хранятся сами понятия?
4. как понятия приобретаются?
Понятие в классическом подходе рассматривалось на основании тех признаков объекта, которые мы можем в нем выделить и на основании которых можно отнести объект к какой-либо категории. Так как из множества признаков далеко не все важны для отнесения объекта к категории, то основной задачей при описании понятия и его формировании и выступает задача определения этих ключевых признаков (Давыдов, 2000; Леонтьев, 1983; Гальперин, 2000; Талызина, 1998). С точки зрения этого подхода любое понятие может быть представлено как совокупность существенных и необходимых признаков, что, по сути, приводит к отождествлению понятия с лексическим значением1. Отсюда вытекает следующая характеристика этого подхода - любое понятие трактуется как потенциально определимое. Такое определение и конституирует понятие в сознании человека. Понятийная система человека есть комплексное мысленное образование, состоящее из множества признаков и связей между ними. В своем конечном логическом выражении эта теория приводит к идее
всеобщей таксономической системе, в которую были бы включены все О понятия. Лишь при таком положении и можно получить точные определения путем указания относительно каждого понятия его места в этой жесткой структуре.
Классический подход был в истории изучения понятий аналогом ньютонианской революцию в физике: теория обладала огромным объяснительным потенциалом, объединив такие темы как формирование понятий, категоризация, образование суждений и др. (Laurence, Margolis, 1999) При такой редукции вопроса о структуре понятия к логической семантике классический подход получил возможность построить метод исследования понятий, основными принципами которого пользуются до сих пор. Этим объясняется то, почему классический подход был популярен столь долго (с конца XIX века до 1970-х гг.). Фактически с первых работ Халла эта область была избавлена от интроспективного характера исследования.
В методе классического подхода исследователь, опираясь на определение понятия как совокупности существенных и необходимых признаков, получает возможность, варьируя состав признаков и способ их соединения (конъюнкция, дизъюнкция и др.), составлять любые искусственные понятия на основе соединения этих признаков с произвольно выбранными знаками.
Предъявляя определенное количество раз множество объектов, в которых существенные признаки присутствуют наряду с несущественными, исследователь может фиксировать основные характеристики формирования понятия испытуемым. Фактически, вплоть до 70-х гг прошлого века это был единственный метод изучения понятий.
Самым известным примером исследования, выполненным в рамках классического подхода является известная работа Дж.Брунера, Ж.Гуднау и Дж.Остин (Брунер и соавт., 1977). Исследователи использовали множество геометрических объектов, различающихся между собой по нескольким признакам, каждый из которых имел несколько значений, и затем задавали определенные сочетания признаков, их значений и дополнительно логическую форму их соединения (конъюнкция, дизъюнкция, импликация и т.д.). Испытуемому предъявляли первоначальный объект, который, был примером понятия, а потом ряд объектов, относительно которых нужно было определить, является ли или нет каждый из объектов примером данного понятия. Дополнительно по отношению к каждому объекту испытуемый формулировал гипотезу, в содержании которой указывалось, почему, как он считает, этот объект является или нет примером понятия. После того как испытуемый называл гипотезу, экспериментатор давал обратную связь, сообщая правильным или нет было предположение.
Такое исследование позволило определить типы стратегий используемых испытуемыми (под стратегией понимался способ изменения содержания гипотезы по отношению к содержанию новых примеров понятия) при определении понятия и то, какая стратегия является более выигрышной. Кроме того, в дополнительных исследованиях было определена зависимость скорости определения понятия от вариантов логического сочетания признаков (Haygood, Bourne, 1965).
Теория понятия как прототипа
В середине 1970-х гг. были получены данные, согласно которым для человека далеко не все примеры понятия одинаково хорошо его представляют. Напомним, что, согласно положениям классического подхода, если какой-нибудь предмет содержит в себе все существенные признаки, на основании которых он может быть отнесен к понятию, то он не обладает преимуществами в плане представления этого понятия по сравнению с другим предметом, так же обладающим этими признаками. Классическая модель унифицирует все предметы, подпадающие под одно понятие.
Э.Рош на основании крайне простой методики получила данные, противоречащие этим представлениям (Rosh, Mervis, 1975). Она просила оценить по 7-балльной шкале насколько каждый предмет из списка (например, список фруктов) является типичным представителем данной категории. Были получены удивительно надежные данные, что разные предметы в разной степени являются «хорошими» представителями категории. Например, большинство испытуемых оценивали яблоко как лучший пример понятия «фрукт», чем, скажем, банан. Классический подход не располагал средствами для объяснения подобных результатов. Рош дала этим результатам следующее объяснение. Она предположила, что категоризация управляется принципом максимальной информативности с совершением при этом наименьшего усилия. Это означает, что идеальным решением было бы существование промежуточного положения: между чрезмерно общим уровнем категории и чрезмерно конкретным. Неудобство слишком абстрактного уровня категоризации очевидно - малое количество очень общих категорий, хотя и позволяет реагировать на объекты окружающей действительности очень быстро и точно (например, в случае деления всех живых существ этого мира лишь на категорию «опасный/неопасный»), но при этом просто мы будем знать очень мало об объектах внутри одной категории. Неудобство слишком конкретного уровня, также очевидны. Существо, находящееся на этом уровне категоризации подобно борхесовскому Иренео Фунесу имело бы отдельное название для каждого предмета, различая тем самым один и тот же дом на расстоянии десяти и двадцати метров. Такая способность привела бы к серьезным затруднениям в поиске нужной информации из имеющейся - большое количество нерелевантных признаков будут зашумлять небольшое количество релевантных. Таким образом - прототипическое распределение признаков обладает преимуществом одновременно в плане информативности и экономности усилий.
Несмотря на то, что на отнесение объекта к категории влияют не отдельные признаки, а все их множество, некоторые признаки более важны, или имеют больший вес, чем другие. Например, прототип понятия «кошка» -это совокупность признаков, в которые входит наличие шерсти, мяуканье, охота на мышей и предпочтение молока, хотя, очевидно, что есть кошки, у которых шерсти нет. В теории прототипов такие предметы будут просто признаны менее типичными. Набор признаков в понятии - неограниченный, постоянно допускающий изменения, постоянно сохраняющий связь скорее с примерами данного понятия, чем с его общим определением.
Существуют и косвенные доказательство существования прототипов. Так, во-первых, довольно быстро были получены эмпирические данные о том, что скорость ответа на типичные примеры категории гораздо выше, чем на нетипичные и, что количество ошибок допускаемых при категоризации предмета в условиях ограниченного количества времени обратно пропорционально его близости к прототипу. Во-вторых, эффект прототипичности удалось установить не только на категориях, принадлежащих к естественному языку, но и на искусственном геометрическом материале (Posner и др., 1967).
Методология исследования открытия каузальных правил
Хотя наше исследование посвящено вопросу о том, как человек открывает причинно-следственные отношения, мы не можем обойти дополнительный вопрос о том, какие вообще бывают причинно-следственные отношения. Этот второй вопрос особенно важен для нас, так как существует огромное количество различных каузальных структур, которые могут быть настолько простыми, что фиксируются человеком ежедневно в обычной практике и настолько сложными, что выступают предметом исследования ученых. Соответственно, при исследовании психологических факторов определяющих особенности открытия причинно-следственных отношений мы должны иметь возможность соотносить их особенности с формальными показателями. Как можно описать каузальную структуру, так чтобы ее можно было отличить от другой структуры?
В этой связи одна причина вызывает одно следствие. Хотя большинство событий нашего мира может быть подведено под эту схему, принцип, отраженный в ней, очень искусственен. Чаще всего мы имеем дело с множеством событий, взаимосвязанных между собой, и наличие только одного следствия и одной причины, скорее будет отражать часть этой сложной системы, выделенной для каких-либо целей. Примером приведенной выше структуры может быть компьютерный вирус, как конкретное изменение в структуре операционной системы компьютера, вызывающее определенные дефекты ее работы (отключение при выполнении определенной задачи). На данном примере видна искусственность структуры, изображенной на схеме. Мы могли бы проанализировать эту ситуацию более подробно, выделив целую цепочку причин, вызвавших конкретное следствие: попадание вируса в код операционной системы перед его активацией (СО произошло из-за контакта (Сг) операционной системы с другой системой, содержащей вирус. Такую цепочку, изображенную на рис.2 можно продолжать в любом направлении на необходимое количество звеньев.
Подобные изменения носят скорее количественный характер, чем качественный. Следующее изменение каузальной структуры касается не числа звеньев, а числа связей между звеньями. Эта ситуация имеет два выражения. Во-первых, одна причина может иметь несколько следствий (Рис. За). Во-вторых, одно следствие может вызывать независимо несколькими причинами.
Примером каузальной структуры с общей причиной может быть наличие в организме ВИЧ (С), который приводит к таким заболеваниям как лимфома (Еі), саркома (Е2) и пневмония (Ез). Примером каузальной структуры с общим следствием может быть тот же ВИЧ, но уже в качестве следствия, который может появиться в организме из-за переливания крови (Ei), внутривенного приема наркотиков (Ег), незащищенного секса (Ез).
Различие между двумя каузальными структурами заключается не только в направлении связей. Формально, в случае модели общей причины мы имеем дополнительную переменную - наличие ложных корреляций между причинами. Корреляции называются ложными из-за того, что связи между явлениями обусловлены не реальными отношениями, а стоящей за явлениями общей для них причиной, вызывающей своим действием ложное представление о взаимозависимости. Например, факт увеличения роста в определенном возрасте и скорости чтения вовсе не говорит о том, что рост влияет на скорость чтения или наоборот. Подобная связь объясняется фактом возрастного развития независимо влияющего на разные параметры. Ложные корреляции очень часто служат источником ошибочных житейских суждений о реальности.
Каузальная структура с общим следствием, напротив, не содержит ложных корреляций между причинами. Причины действуют независимо, вызывая одно следствие. Кроме того, если мы знаем, что в настоящее время определенная причина уже вызвала следствие, то маловероятно, чтобы в это время присутствовала какая-либо другая причина.
Сочетание всех разобранных выше причин может порождать огромное количество разнообразных моделей. Например, следующая модель содержит все перечисленные ранее варианты. На схеме даны разные свойства конкретной птицы, связанные между собой причинными отношениями.
