Einleitung
Mentale Vorstellungskraft ist von zentraler Bedeutung für die Erforschung des LZG (Langzeitgedächtnisses) (Matlin, 2009). In dieser Lektion wird erörtert, wie Informationen in Bildern dargestellt werden und welche individuellen Unterschiede in der Fähigkeit zur Nutzung von Vorstellungskraft bestehen.
Darstellung räumlicher Informationen
Mentale Vorstellungskraft bezieht sich auf mentale Repräsentationen von visuellem/räumlichem Wissen, einschließlich physikalischer Eigenschaften der dargestellten Objekte oder Ereignisse. Visuelle Reize, denen Aufmerksamkeit geschenkt wird, werden kurzzeitig in wahrheitsgetreuer Form im sensorischen Register gehalten und dann in das Arbeitsgedächtnis (WM) übertragen. Die WM-Repräsentation scheint einige der physikalischen Eigenschaften des Reizes, den sie repräsentiert, zu bewahren (Gagné, Yekovich & Yekovich, 1993). Bilder sind analoge Repräsentationen, die ihren Referenten ähnlich, aber nicht identisch sind (Shepard, 1978).
Vorstellungskraft wird seit der Zeit der alten Griechen geschätzt. Platon war der Ansicht, dass Gedanken und Wahrnehmungen wie ein Wachsblock in den Geist eingeprägt werden und so lange in Erinnerung bleiben, wie die Bilder bestehen (Paivio, 1970). Simonides, ein griechischer Dichter, glaubte, dass Bilder assoziative Vermittler sind. Er entwickelte die Loci-Methode als Gedächtnisstütze. Bei dieser Methode werden Informationen, die man sich merken soll, mit Orten in einer vertrauten Umgebung gepaart.
Mentale Vorstellungskraft war auch bei Entdeckungen einflussreich. Shepard (1978) beschrieb Einsteins Gedankenexperiment, das den Beginn der relativistischen Neuformulierung der elektromagnetischen Theorie markierte. Einstein stellte sich vor, er reise mit einem Lichtstrahl (300.000 Kilometer pro Sekunde), und was er sah, entsprach weder dem Licht noch etwas, das durch Maxwells Gleichungen in der klassischen elektromagnetischen Theorie beschrieben wurde. Einstein berichtete, dass er typischerweise in Bildern dachte und seine Gedanken erst dann in Worten und mathematischen Gleichungen wiedergab, als er die Situation visuell erfasst hatte. Der deutsche Chemiker Kekulé soll einen Traum gehabt haben, in dem er sich die Struktur von Benzol vorstellte, und Watson und Crick nutzten anscheinend mentale Rotation, um den genetischen Code zu knacken.
Im Gegensatz zu Bildern sind Propositionen diskrete Bedeutungsdarstellungen, die ihren Referenten in ihrer Struktur nicht ähneln. Der Ausdruck „New York City“ ähnelt der tatsächlichen Stadt nicht mehr als praktisch irgendwelche drei zufällig aus einem Wörterbuch ausgewählten Wörter. Ein Bild von New York City mit Wolkenkratzern, Geschäften, Menschen und Verkehr ist seiner Referenz in der Struktur ähnlicher. Der gleiche Kontrast ist bei Ereignissen erkennbar. Vergleichen Sie den Satz „Der schwarze Hund rannte über den Rasen“ mit einem Bild dieser Szene.
Mentale Vorstellungskraft ist ein kontroverses Thema (Matlin, 2009). Ein zentrales Thema ist, wie stark mentale Bilder tatsächlichen Bildern ähneln: Enthalten sie die gleichen Details wie Bilder oder sind es verschwommene Bilder, die nur Highlights darstellen? Das visuelle Muster eines Reizes wird wahrgenommen, wenn seine Merkmale mit einer LTM-Repräsentation verknüpft sind. Dies impliziert, dass Bilder nur so klar sein können wie die LTM-Repräsentationen (Pylyshyn, 1973). In dem Maße, in dem mentale Bilder die Produkte der Wahrnehmung von Menschen sind, sind Bilder wahrscheinlich unvollständige Darstellungen von Reizen.
Die Vorstellung, dass Menschen Vorstellungskraft nutzen, um räumliches Wissen darzustellen, wird durch Studien gestützt, in denen den Teilnehmern Paare von zweidimensionalen Bildern gezeigt wurden, die jeweils ein dreidimensionales Objekt darstellten (Cooper & Shepard, 1973; Shepard & Cooper, 1983). Die Aufgabe bestand darin, festzustellen, ob die beiden Bilder in jedem Paar das gleiche Objekt darstellten. Die Lösungsstrategie bestand darin, ein Objekt in jedem Paar mental zu drehen, bis es mit dem anderen Objekt übereinstimmte oder bis die Person entschied, dass keine Drehung ein identisches Objekt ergeben würde. Die Reaktionszeiten waren eine direkte Funktion der Anzahl der benötigten mentalen Drehungen. Obwohl diese und andere Daten darauf hindeuten, dass Menschen Bilder verwenden, um Wissen darzustellen, gehen sie nicht direkt auf die Frage ein, wie genau Bilder tatsächlichen Objekten entsprechen.
In dem Maße, in dem Schüler Vorstellungskraft nutzen, um räumliches und visuelles Wissen darzustellen, ist Vorstellungskraft für Bildungsinhalte relevant, die konkrete Objekte beinhalten. Wenn ein Lehrer eine Einheit über verschiedene Arten von Gesteinsformationen (Berge, Hochebenen, Grate) unterrichtet, könnte er Bilder der verschiedenen Formationen zeigen und die Schüler bitten, sie sich vorzustellen. In der Geometrie könnte die Vorstellungskraft beim Umgang mit mentalen Drehungen eingesetzt werden. Bildliche Darstellungen verbessern das Lernen der Schüler aus Texten (Carney & Levin, 2002; weitere Beispiele siehe Anwendung „Verwendung von Vorstellungskraft im Unterricht“).
Verwendung von Vorstellungskraft im Unterricht
Vorstellungskraft kann verwendet werden, um das Lernen der Schüler zu verbessern. Eine Anwendung besteht darin, Schüler über dreidimensionale Figuren (z. B. Würfel, Kugeln, Kegel) zu unterrichten, um ihre Volumina zu berechnen. Verbale Deskriptoren und zweidimensionale Diagramme werden ebenfalls verwendet, aber tatsächliche Modelle der Figuren verbessern die Unterrichtseffektivität erheblich. Wenn Schüler die Formen halten dürfen, fördert dies ihr Verständnis des Volumenbegriffs.
Vorstellungskraft kann im Sportunterricht angewendet werden. Wenn Schüler eine von Musik begleitete Ûbungsroutine lernen, kann der Lehrer jeden Teil der Routine zunächst ohne Musik modellieren, woraufhin die Schüler die Augen schließen und über das nachdenken, was sie gesehen haben. Die Schüler führen dann jeden Teil der Routine aus. Später kann der Lehrer den einzelnen Teilen Musik hinzufügen.
Vorstellungskraft kann im Sprachunterricht eingesetzt werden. Für eine Einheit, in der ein Absatz geschrieben wird, der Anweisungen zur Ausführung einer Aufgabe oder zur Herstellung von etwas gibt, bittet Kathy Stone ihre Drittklässler, über die einzelnen Schritte nachzudenken (z. B. bei der Herstellung eines Erdnussbutter- und Geleebrots). Sobald die Schüler mit der Vorstellung der Aufgabe fertig sind, können sie sich jeden Schritt vorstellen, während sie ihn aufschreiben.
Kunstlehrer können Vorstellungskraft verwenden, um Schüler zu unterrichten, Anweisungen zu befolgen. Der Lehrer könnte die folgenden Anweisungen mündlich geben und sie an die Tafel schreiben: „Stellt euch auf einem Stück Zeichenpapier ein Design vor, das vier Kreise, drei Dreiecke und zwei Quadrate enthält, wobei sich einige der Formen überlappen.“ Der Lehrer könnte die folgenden Fragen stellen, um sicherzustellen, dass die Schüler Vorstellungskraft verwenden: Wie viele Kreise seht ihr? Wie viele Dreiecke? Wie viele Quadrate? Berühren sich irgendwelche Formen? Welche?
Tanzlehrer könnten ihre Schüler die Augen schließen lassen, während sie die Musik hören, zu der sie auftreten werden. Dann könnten sie die Schüler bitten, sich vorzustellen, wie sie tanzen, und sich jeden Schritt und jede Bewegung vorstellen. Der Lehrer könnte die Schüler auch bitten, sich vorzustellen, wo sie und ihre Klassenkameraden auf der Bühne sind, während sie tanzen.
Jim Marshall nahm seine Klassen für amerikanische Geschichte mit auf ein Schlachtfeld des Bürgerkriegs und ließ sie sich vorstellen, wie es gewesen sein muss, an diesem Ort eine Schlacht zu kämpfen. Später im Unterricht ließ er die Schüler am Computer eine Karte erstellen, die den Ort nachbildete, und dann verschiedene Szenarien für das erstellen, was hätte passieren können, als die Truppen der Union und der Konföderierten kämpften.
Es gibt Hinweise darauf, dass Menschen Vorstellungskraft auch nutzen, um über abstrakte Dimensionen nachzudenken. Kerst und Howard (1977) baten Studenten, Paare von Autos, Ländern und Tieren anhand der konkreten Dimension der Größe und einer geeigneten abstrakten Dimension (z. B. Kosten, militärische Macht, Wildheit) zu vergleichen. Die abstrakten und konkreten Dimensionen ergaben ähnliche Ergebnisse: Je ähnlicher die Elemente wurden, desto länger dauerten die Reaktionszeiten. Zum Beispiel ist es beim Vergleich der Größe einfacher, einen Rotluchs und einen Elefanten zu vergleichen als ein Nashorn und ein Flusspferd. Wie die Teilnehmer sich abstrakte Dimensionen vorstellten oder ob sie überhaupt Vorstellungskraft verwendeten, ist nicht klar. Vielleicht stellten sie abstrakte Dimensionen in Form von Propositionen dar, z. B. durch den Vergleich der Vereinigten Staaten und Jamaikas anhand der militärischen Macht unter Verwendung der Proposition: „(Die) Vereinigten Staaten (haben) mehr militärische Macht (als) Jamaika.“ Wissenslandkarten, die bildliche Darstellungen verknüpfter Ideen sind, helfen den Schülern beim Lernen (O’Donnell, Dansereau & Hall, 2002).
Bildhafte Vorstellung im LZG
Viele Forscher sind sich einig, dass bildhafte Vorstellungen im AG verwendet werden, sind sich aber uneins darüber, ob sie im LZG behalten werden (Kosslyn & Pomerantz, 1977; Pylyshyn, 1973). Die Dual-Code-Theorie befasst sich direkt mit dieser Frage (Clark & Paivio, 1991; Paivio, 1971, 1978, 1986). Das LZG verfügt über zwei Möglichkeiten, Wissen darzustellen: Ein verbales System, das in Sprache ausgedrücktes Wissen beinhaltet, und ein bildhaftes System, das visuelle und räumliche Informationen speichert. Diese Systeme sind miteinander verbunden – ein verbaler Code kann in einen bildhaften Code umgewandelt werden und umgekehrt – aber es bestehen wichtige Unterschiede. Das verbale System eignet sich für abstrakte Informationen, während das bildhafte System zur Darstellung konkreter Objekte oder Ereignisse verwendet wird.
Shepards Experimente stützen den Nutzen von bildhaften Vorstellungen und bieten indirekte Unterstützung für die Dual-Code-Theorie. Weitere unterstützende Beweise stammen aus der Forschung, die zeigt, dass sich Menschen beim Abrufen von Listen mit konkreten und abstrakten Wörtern besser an konkrete Wörter erinnern als an abstrakte (Terry, 2009). Die Erklärung der Dual-Code-Theorie für diesen Befund ist, dass konkrete Wörter verbal und visuell codiert werden können, während abstrakte Wörter in der Regel nur verbal codiert werden. Beim Abrufen greifen die Menschen sowohl auf das Gedächtnissystem für die konkreten Wörter als auch nur auf das verbale System für die abstrakten Wörter zurück. Andere Forschungen über bildhafte mnemonische Mediatoren unterstützen die Dual-Code-Theorie.
Im Gegensatz dazu postuliert die unitarische Theorie, dass alle Informationen im LZG in verbalen Codes (Propositionen) dargestellt werden. Bilder im AG werden aus verbalen LZG-Codes rekonstruiert. Indirekte Unterstützung für diese Vorstellung kommt von Mandler und Johnson (1976) und Mandler und Ritchey (1977). Wie bei verbalem Material verwenden Menschen Schemata beim Erwerb visueller Informationen. Sie erinnern sich besser an Szenen, wenn sich Elemente in einem typischen Muster befinden; das Gedächtnis ist schlechter, wenn Elemente unorganisiert sind. Eine sinnvolle Organisation und Ausarbeitung von Informationen in Schemata verbessert das Gedächtnis für Szenen ebenso wie für verbales Material. Dieser Befund deutet auf die Wirkungsweise eines gemeinsamen Prozesses hin, unabhängig von der Form der dargestellten Informationen.
Ungeachtet dieser Debatte verbessert die Verwendung von konkreten Materialien und Bildern das Gedächtnis (Terry, 2009). Solche Unterrichtsmittel wie Manipulativa, audiovisuelle Hilfsmittel und Computergrafiken erleichtern das Lernen. Obwohl konkrete Hilfsmittel zweifellos für kleine Kinder wichtiger sind, weil ihnen die kognitiven Fähigkeiten fehlen, um in abstrakten Begriffen zu denken, profitieren Schüler jeden Alters von Informationen, die in verschiedenen Modi präsentiert werden.
Individuelle Unterschiede
Inwieweit Menschen tatsächlich bildhafte Vorstellungen nutzen, um sich Informationen zu merken, variiert in Abhängigkeit von der kognitiven Entwicklung. Kosslyn (1980) schlug vor, dass Kinder eher bildhafte Vorstellungen nutzen, um sich Informationen zu merken und abzurufen, als Erwachsene, die sich stärker auf propositionale Repräsentationen verlassen. Kosslyn gab Kindern und Erwachsenen Aussagen wie “Eine Katze hat Krallen” und “Eine Ratte hat Fell”. Die Aufgabe bestand darin, die Richtigkeit der Aussagen zu bestimmen. Kosslyn argumentierte, dass Erwachsene schneller antworten könnten, weil sie auf die propositionalen Informationen aus dem LZG zugreifen könnten, während Kinder sich das Bild des Tieres ins Gedächtnis rufen und es scannen müssten. Um die im Allgemeinen bessere Informationsverarbeitung von Erwachsenen zu kontrollieren, wurden einige Erwachsene gebeten, ein Bild des Tieres zu scannen, während andere eine beliebige Strategie verwenden durften.
Erwachsene reagierten langsamer, wenn sie Anweisungen zur Verwendung von bildhaften Vorstellungen erhielten, als wenn sie eine Strategie frei wählen konnten, aber bei Kindern wurde kein Unterschied festgestellt. Diese Ergebnisse legen nahe, dass Kinder bildhafte Vorstellungen auch dann verwenden, wenn sie ansonsten frei sind, dies zu tun, aber sie gehen nicht darauf ein, ob Kinder keine propositionalen Informationen verwenden können (aufgrund kognitiver Einschränkungen) oder ob sie es können, sich aber dagegen entscheiden, weil sie bildhafte Vorstellungen für effektiver halten.
Die Verwendung von bildhaften Vorstellungen hängt auch von der Effektivität der Durchführung der einzelnen Prozesse ab. Anscheinend sind zwei Arten beteiligt. Eine Reihe von Prozessen hilft, gespeicherte Erinnerungen an Teile von Bildern zu aktivieren. Eine andere Reihe dient dazu, Teile in die richtige Konfiguration zu bringen. Diese Prozesse können in verschiedenen Teilen des Gehirns lokalisiert sein. Individuelle Unterschiede in der bildhaften Vorstellungskraft können dadurch entstehen, dass sich Menschen darin unterscheiden, wie effektiv diese duale Verarbeitung abläuft (Kosslyn, 1988).
Die Verwendung von bildhaften Vorstellungen durch Menschen jeden Alters hängt davon ab, was man sich vorstellen soll. Konkrete Objekte lassen sich leichter vorstellen als Abstraktionen. Ein weiterer Faktor, der die Verwendung von bildhaften Vorstellungen beeinflusst, ist die Fähigkeit, sie einzusetzen. Die eidetische Vorstellungskraft oder das fotografische Gedächtnis (Leask, Haber & Haber, 1969) ist eigentlich anders als ein Foto; letzteres wird als Ganzes gesehen, während die eidetische Vorstellungskraft in Stücken auftritt. Menschen berichten, dass ein Bild in Segmenten erscheint und verschwindet und nicht auf einmal.
Die eidetische Vorstellungskraft findet sich häufiger bei Kindern als bei Erwachsenen (Gray & Gummerman, 1975), doch selbst bei Kindern ist sie selten (etwa 5 %). Die eidetische Vorstellungskraft kann sich mit der Entwicklung verlieren, möglicherweise weil die propositionale Repräsentation das bildhafte Denken ersetzt. Es ist auch möglich, dass Erwachsene die Fähigkeit behalten, klare Bilder zu erzeugen, dies aber nicht routinemäßig tun, weil ihre propositionalen Systeme mehr Informationen darstellen können. So wie das Gedächtnis verbessert werden kann, kann auch die Fähigkeit, Bilder zu erzeugen, entwickelt werden, aber die meisten Erwachsenen arbeiten nicht explizit daran, ihre Vorstellungskraft zu schärfen.