Введение к работе
Актуальность исследования. В современных психологических исследованиях большое внимание уделяется изучению когнитивных механизмов, ответственных за переработку информации о количестве объектов окружающего мира, восприятие числовых отношений и осуществление простейших арифметических операций. Предполагается, что индивидуальные особенности, лежащие в основе переработки информации о количестве, ответственны также за проявляющиеся позднее различия в уровне способностей и в успешности овладения специальными знаниями и навыками, в первую очередь математическими [Butterworth 1999; Dehaene 1997]. Таким образом, исследования в данной области имеют несомненную практическую ценность в контексте диагностики и предсказания успешности в обучении, а также в области разработки образовательных программ, освоение которых требует умения работы с количественными отношениями и числовыми операциями.
Анализ успешности решения скоростных когнитивных задач, требующих опознавания и сопоставления числа стимулов, лежит в основе существующих теоретических моделей, в которых делается попытка объяснения когнитивных механизмов опознавания количества. В таких моделях традиционно подчеркивается, что у взрослого человека в процессе опознавания количества объектов происходит обращение к двум системам репрезентации: базовой, невербальной (так называемое чувство количества, "number sense" [Brannon, Terrace 1998; Hauser, Dehaene, Dehaene-Lambertz, Patalano 2002; Lemer, Dehaene, Spelke, Cohen 2003]) и онтогенетически более поздней символической, вербальной [Sarnecka, Carey 2008; Izard, Dehaene 2008; Trick, Pylyshyn 1994; Railo, Koivisto, Revonsuo, Hannula 2008 и др.].
Следует отметить, однако, что в современной психологической литературе практически отсутствуют данные об индивидуальных различиях в скорости опознавания количества. Результаты первых исследований в целом подтверждают предположение о том, что индивидуальные различия в переработке информации о количестве действительно существуют и, по-видимому, связаны с уровнем общего интеллекта и специальных способностей, в частности, математических.
Одновременно в психологических исследованиях хорошо известным является факт взаимосвязи интеллектуального уровня и скорости переработки информации в простых когнитивных задачах [Detterman 1987; Eysenck 1987; Jensen 1993; Vernon & Jensen 1984; Ратанова 1995; Чуприкова 2007 и др.]. Таким образом, на данный момент остается невыясненным, существуют ли различия между людьми с разным интеллектуальным уровнем в скорости, специфичной для переработки информации о количестве стимулов, несводимые к различиям в простых скоростных показателях.
Степень научной разработанности проблемы. К настоящему моменту накоплены эмпирические данные, позволяющие говорить о некоторых общих закономерностях скорости опознавания количества объектов. В частности, описана тенденция нелинейного возрастания времени переработки информации о количестве с увеличением числа стимулов в предъявляемом наборе [Akin, Chase 1978; Atkinson, Campbell, Francis 1976; Jensen, Reese, Reese 1950; Mandler, Shebo 1982; Simon, Peterson, Patel, & Sathian 1998; Trick, Pylyshyn 1993 и др.].
Однако первые эмпирические исследования, демонстрирующие существование индивидуальных различий в переработке информации о количестве стимулов, еще только начинают появляться [Halberda, Mazzocco, Feigenson 2008; Kovas, Tosto, Plomin 2010; Holloway, Ansari 2008; Mundy, Gilmore 2009]. Определенные трудности в изучении индивидуальных различий в скорости опознавания количества связаны с невозможностью выбора единственного скоростного показателя для анализа и
необходимости комплексного изучения индивидуальных траекторий возрастания времени опознавания количества с увеличением числа предъявляемых стимулов.
Вместе с тем, задача изучения взаимосвязи интеллектуального уровня и показателей возрастания времени ответа с усложнением задачи успешно решается в эмпирических исследованиях в парадигме У.Хика [Hick 1952; Jensen 1987; Neubauer et al. 1997]. Кроме того, современные методы структурного моделирования с фиксированными нагрузками, разрабатываемые в последние годы [Schweizer 2006, 2010], позволяют по-новому решать сходные задачи анализа индивидуальных различий в возрастании времени ответа в их взаимосвязи с другими индивидуальными показателями.
Проблема исследования заключается в недостаточной изученности индивидуальных различий в скорости переработки информации о количестве стимулов. Остается открытым вопрос о связи индивидуальных показателей скорости, специфичной для различных аспектов переработки информации о количестве стимулов, с простыми скоростными показателями и интеллектуальным уровнем.
Объект исследования - скорость опознавания количества стимулов.
Предметом исследования являются индивидуальные различия в показателях скорости, специфичной для различных аспектов переработки информации о количестве стимулов.
Цель исследования - изучить взаимосвязь индивидуальных параметров скорости опознавания количества, показателей простой скорости реакции и интеллектуального уровня.
Гипотезы исследования:
Общая закономерность возрастания времени опознавания количества с увеличением числа предъявляемых стимулов, наблюдаемая для усредненных данных, выполняется для результатов отдельных испытуемых и может быть описана с помощью единообразной монотонно возрастающей функции.
Существуют индивидуальные различия в скорости опознавания количества: испытуемые различаются не только в простой неспецифичной скорости ответа, но и в скорости, специфичной для переработки информации о количестве стимулов, требующей обращения как к невербальной базовой системе различения количества, так и к символической вербальной системе.
Испытуемые с более высокой простой, неспецифичной скоростью ответа в задаче опознавания количества демонстрируют также высокую скорость реакции в простых скоростных задачах и более высокие интеллектуальные показатели, чем испытуемые с более низкой простой скоростью ответа.
Испытуемые, демонстрирующие более высокую скорость, специфичную для переработки информации о количестве и отражающуюся в менее стремительном возрастании времени опознавания количества как функции числа предъявляемых стимулов, имеют значительно более высокие интеллектуальные показатели, чем испытуемые с более низкой скоростью переработки информации о количестве стимулов.
Задачи исследования:
1. Теоретические:
1.1. Проанализировать теоретические подходы к изучению скорости переработки информации как психологического показателя, связанного с интеллектуальным уровнем, а также теоретические модели, объясняющие общие закономерности переработки информации в задаче опознавания количества.
1.2. Изучить результаты эмпирических исследований общих закономерностей опознавания количества, проанализировать существующие подходы к анализу индивидуальных различий в когнитивных задачах, включающих серии с различным уровнем сложности.
2. Методические:
Разработать когнитивную задачу для измерения скорости опознавания количества стимулов.
Выбрать измерительные процедуры для диагностики интеллектуального уровня и разработать когнитивные задачи для измерения простых скоростных показателей.
Выбрать адекватные статистические методы для анализа изменения времени опознавания количества стимулов с усложнением скоростной когнитивной задачи (с увеличением числа предъявляемых стимулов), для оценки индивидуальных параметров скорости опознавания количества и их связи со скоростными и интеллектуальными показателями.
3. Эмпирические:
Оценить скорость опознавания количества при различном числе предъявляемых стимулов и изучить общие закономерности возрастания времени опознавания количества как функции числа предъявляемых стимулов.
Оценить индивидуальные различия в параметрах, характеризующих различные аспекты скорости переработки информации о количестве стимулов, и проанализировать взаимосвязь между этими параметрами.
Оценить взаимосвязь между индивидуальными параметрами скорости переработки информации о количестве стимулов, показателями скорости реакции и уровня интеллекта.
Теоретической и методологической основой исследования являются: методологические принципы когнитивной психологии и их конкретизация в представлениях о решении когнитивных задач как переработке информации, реализованные в исследованиях в парадигме "умственной хронометрии" (Ф. Дондерс, У. Хик, М. Познер, С. Стернберг, Р. Шепард и др.); теоретические представления об интеллекте как латентной характеристике, ответственной за успешность выполнения широкого круга когнитивных задач, и его связи со скоростью переработки информации (Ч. Спирмен, А. Дженсен, Д. Деттерман, Д. Бартоломеу, Ф. Верной, Э. Хант, Я. Диари, Н.И. Чуприкова, Т.А. Ратанова и др.). Проблема опознавания количества стимулов рассматривается в соответствии с современными теоретическими представлениями о двух системах репрезентации числовых отношений и существующими теоретическими моделями когнитивных механизмов переработки информации о количестве (С. Дехаэне, В. Изард, С.Кэри, Л.Трик, З.Пылишин, Г.Рэйло и др.).
Методы и методики исследования. Для измерения скорости опознавания количества использовалась скоростная когнитивная задача «Количество точек». Для измерения простой скорости реакции и скорости различения стимулов использовались компьютерные скоростные когнитивные задачи. Для оценивания интеллектуального уровня использовались субтесты теста структуры интеллекта Р. Амтхауэра (дополнение предложений, исключение лишнего слова, аналогии, обобщение, арифметические задачи, числовые ряды, выбор фигур и задание с кубиками), методика «Продвинутые прогрессивные матрицы» Дж. Равена, методика «Включенные фигуры» К.Б. Готтшальдта. Для обработки данных применялись стандартизированные пакеты программ Statistica 6.0, QtiPlot v.0.9.7.14, SPSS 17.0 и Amos 18. В анализе использовались непараметрический критерий Вилкоксона для связанных выборок,
параметрические коэффициенты корреляции Пирсона, в том числе коэффициенты парциальной корреляции, непараметрические коэффициенты корреляции Спирмена, нелинейный регрессионный анализ с использованием алгоритма Левенберга-Макуардта (Scaled Levenberg-Marquardt algorithm) и взвешивания данных, анализ методом главных компонент, структурное моделирование со свободными и фиксированными нагрузками между манифестными и латентными переменными.
Эмпирическая база исследования. Выборочную совокупность исследования составили 407 испытуемых, средний возраст - 19,72 лет (стандартное отклонение 1,59), 53,1% мужского пола. Выборка испытуемых включала студентов высших учебных заведений различных специальностей (262 человека, средний возраст - 19,29 ±1,31 лет, 27,1% мужского пола) и призывников Приволжско-Уральского военного округа (145 человек, средний возраст - 20,50 ±1,74 лет, все мужского пола).
Достоверность и обоснованность результатов исследования обеспечиваются реализацией методологических, логико-научных принципов и соблюдением нормативов теоретического и эмпирического исследования; методологической обоснованностью работы; выбором методических средств, адекватных цели и объекту исследования; объемом и репрезентативностью выборки испытуемых; применением современных методов статистической обработки данных.
Наиболее существенные научные результаты, полученные лично соискателем, и их научная новизна:
Впервые на российской выборке получены эмпирические данные о скорости переработки информации о количестве стимулов и ее взаимосвязи со скоростными и интеллектуальными показателями.
Впервые в рамках единой программы исследования проанализированы как общие закономерности возрастания времени опознавания количества с увеличением числа предъявляемых стимулов, так и индивидуальные различия в траекториях возрастания времени опознавания количества.
Установлена форма зависимости времени опознавания количества от числа предъявляемых стимулов. Показано, что степенная функция является наиболее предпочтительной для описания возрастания времени переработки информации о количестве стимулов.
Продемонстрировано, что индивидуальные различия при решении задачи опознавании количества проявляются как в простой скорости переработки информации, так и в скорости, специфичной для переработки информации о количестве и отражающейся в интенсивности прироста времени ответа с увеличением числа предъявляемых стимулов. Продемонстрирована возможность анализа набора индивидуальных показателей, характеризующих различные аспекты скорости переработки информации о количестве.
Продемонстрирована связь простой, неспецифичной скорости ответа в задаче опознавания количества с простыми скоростными показателями: простой скоростью реакции и скоростью различения стимулов. Показано, что простые скоростные показатели слабо связаны со скоростью, специфичной для переработки информации о количестве стимулов.
Установлено, что скорость опознавания количества, отражающаяся в интенсивности прироста времени опознавания количества с увеличением числа предъявляемых стимулов, в высокой степени связана с интеллектуальным уровнем. При более высоких показателях интеллекта скорость переработки информации о количестве с участием как базовой невербальной, так и символической вербальной систем более высокая, чем при более низком уровне интеллекта.
Теоретическая значимость исследования состоит в том, что результаты теоретического и эмпирического исследования:
вносят существенный вклад в понимание общих закономерностей и индивидуальных различий в когнитивных механизмах переработки информации о количестве стимулов;
конкретизируют, дополняют и расширяют знания о закономерностях изменения скорости опознавания количества стимулов с усложнением скоростной когнитивной задачи;
демонстрируют существование индивидуальных различий по целому ряду относительно независимых параметров скорости опознавания количества стимулов;
обосновывают необходимость реализации анализа скорости переработки информации о количестве, основанного на использовании современных методов математического моделирования;
реализуют в рамках единых моделей оценивание как общих закономерностей опознавания количества, так и индивидуальных различий в скорости ответа и их связи с другими скоростными и интеллектуальными показателями;
устанавливают существование высокой достоверной взаимосвязи скорости переработки информации о количестве стимулов и уровня интеллекта;
обосновывают необходимость дальнейших исследований индивидуальных различий в переработке информации о количестве и их перспективность с точки зрения понимания механизмов общего интеллекта и его взаимосвязи со скоростными показателями.
Практическая ценность исследования. Во-первых, полученные данные о существовании индивидуальных различий в скорости переработки информации о количестве и их высокой взаимосвязи с интеллектуальным уровнем могут быть использованы при разработке современных процедур диагностики интеллектуальной одаренности и математических способностей, а также в целях предсказания успешности в обучении. Так, проводимые нами исследования показывают, что индивидуальные показатели, получаемые в задаче опознавания количества стимулов, в совокупности являются по крайней мере не менее надежным предиктором показателей успешности в обучении, чем традиционные психометрические показатели интеллектуальных способностей.
Во-вторых, полученные данные о существовании индивидуальных различий по целому ряду относительно самостоятельных показателей, характеризующих особенности переработки информации о количестве, представляют существенную ценность в контексте разработки эффективных образовательных программ, освоение которых требует оперирования представлениями о количестве и количественных отношениях.
В-третьих, исследование представляет ценность в контексте преподавания психологических дисциплин в рамках программ подготовки и переподготовки специалистов-психологов. Систематизированный теоретический материал и результаты эмпирического исследования могут применяться в учебных целях при разработке семинаров и спецкурсов по общей психологии, психологии индивидуальных различий, когнитивной психологии.
Наконец, в рамках исследовательских проектов в различных областях когнитивной психологии, разработанная схема анализа индивидуальных показателей скорости переработки информации в задаче опознавания количества может быть использована в диагностике и интерпретации индивидуальных различий в успешности решения широкого круга задач с возрастающей сложностью.
Исследование проводилось поэтапно.
На первом этапе (2008-2009 гг.) осуществлялся теоретико-методологический анализ проблемы, изучалась степень ее разработанности, обосновывалась цель, определялись задачи, формулировалась гипотеза исследования, разрабатывались и подбирались адекватные цели и задачам методы и методики исследования.
На втором этапе (2009-2010 гг.) были произведены сбор эмпирического материала и разработка алгоритмов обработки полученных данных, реализован анализ индивидуальных различий в скорости опознавания количества и их взаимосвязи с интеллектуальным уровнем.
На третьем этапе (2010-2011 гг.) были систематизированы результаты исследования, осуществлена их интерпретация, а также оформлена диссертационная работа.
Положения, выносимые на защиту:
Время опознавания количества достоверно возрастает с увеличением числа предъявляемых стимулов. Наблюдаемое возрастание времени опознавания количества нелинейно и может быть описано с помощью степенной функции.
Индивидуальные особенности скорости опознавания количества стимулов могут быть описаны с помощью набора параметров, характеризующих как простую, неспецифичную скорость переработки информации, так и скорость, специфичную для различных аспектов переработки информации о количестве.
Существуют значительные индивидуальные различия во всех перечисленных параметрах скорости опознавания количества. При этом показатели простой, неспецифичной скорости ответа и скорости, специфичной для переработки информации о количестве, являются относительно независимыми и отражают содержательно разные аспекты переработки информации в скоростной когнитивной задаче опознавания количества стимулов.
Простая, неспецифичная скорость ответа в задаче опознавания количества отражает скоростные характеристики переработки информации в целом и слабо связана с уровнем интеллекта. При опознавании количества наибольшие различия между испытуемыми с различным уровнем интеллекта проявляются в скорости, специфичной для переработки информации о количестве стимулов.
При более высоком интеллектуальном уровне переработка информации о количестве происходит быстрее, чем при более низком интеллектуальном уровне, что обеспечивается более высокой скоростью функционирования как базовой невербальной системы опознавания количества, так и символической вербальной системы.
Апробация результатов исследования. Результаты диссертационного исследования докладывались и обсуждались на Научно-практических конференциях «Ананьевские чтения - 2006» и «Ананьевские чтения - 2007» (Санкт-Петербург, 2006, 2007), на Межвузовской научно-практической конференции «Психология XXI века -2007» (Санкт-Петербург, 2007), на III Международной конференции по когнитивной науке (Москва, 2008), на XVI Международной конференции Психометрического сообщества (Кембридж, Великобритания, 2009), на X и XI ежегодных конференциях Международного сообщества по исследованию интеллекта (Мадрид, Испания 2009, Арлингтон, США 2010), на конференции Международного сообщества по изучению индивидуальных различий (Лондон, Великобритания, 2011).
