Mentālā Attēlošana: Informācijas Apstrādes Teorija

Mentālās vizualizācijas ir būtiskas ilgtermiņa atmiņas (ILM) pētījumos (Matlin, 2009). Šajā nodarbībā apskatīts, kā informācija tiek attēlota attēlos, un individuālās atšķirības spējā izmantot vizualizācijas.

Mentālā vizualizācija attiecas uz vizuālo/telpisko zināšanu mentālām reprezentācijām, ieskaitot reprezentēto objektu vai notikumu fizikālās īpašības. Vizuālie stimuli, kuriem tiek pievērsta uzmanība, tiek īslaicīgi saglabāti sensorajā reģistrā patiesā formā un pēc tam tiek pārvietoti uz darba atmiņu (DA). Šķiet, ka DA reprezentācija saglabā dažas stimulējošās īpašības (Gagné, Yekovich, & Yekovich, 1993). Attēli ir analoģiskas reprezentācijas, kas ir līdzīgas, bet ne identiskas to referentiem (Shepard, 1978).

Vizualizācija ir vērtēta jau kopš senajiem grieķiem. Platons uzskatīja, ka domas un uztvere tiek iespiestas prātā kā vaska bloks un tiek atcerētas, kamēr attēli saglabājas (Paivio, 1970). Simonīds, grieķu dzejnieks, ticēja, ka attēli ir asociatīvi mediatori. Viņš izstrādāja loci metodi kā atmiņas palīglīdzekli. Šajā metodē informācija, kas jāatceras, tiek savienota pārī ar vietām pazīstamā vidē.

Mentālā vizualizācija ir bijusi ietekmīga arī atklājumos. Šepards (1978) aprakstīja Einšteina Gedanken eksperimentu, kas iezīmēja elektromagnētiskās teorijas relativistiskās pārformulēšanas sākumu. Einšteins iedomājās sevi ceļojam ar gaismas staru (186 000 jūdzes sekundē), un tas, ko viņš redzēja, neatbilda ne gaismai, ne kaut kam, ko aprakstīja Maksvela vienādojumi klasiskajā elektromagnētiskajā teorijā. Einšteins ziņoja, ka viņš parasti domāja attēlos un tikai pēc tam reproducēja savas domas vārdos un matemātiskos vienādojumos, kad viņš vizuāli konceptualizēja situāciju. Vācu ķīmiķim Kekulē it kā bijis sapnis, kurā viņš vizualizēja benzola struktūru, un Vatsons un Kriks acīmredzot izmantoja mentālo rotāciju, lai atšifrētu ģenētisko kodu.

Atšķirībā no attēliem, propozīcijas ir diskrētas nozīmes reprezentācijas, kas savā struktūrā neatgādina to referentus. Izteiciens “Ņujorkas pilsēta” vairāk neatgādina faktisko pilsētu nekā praktiski jebkuri trīs vārdi, kas nejauši izvēlēti no vārdnīcas. Ņujorkas pilsētas attēls, kas satur debesskrāpjus, veikalus, cilvēkus un satiksmi, ir līdzīgāks savam referentam. Tas pats kontrasts ir acīmredzams notikumiem. Salīdziniet teikumu “Melnais suns skrēja pāri zālienam” ar šīs ainas attēlu.

Mentālā vizualizācija ir pretrunīgs temats (Matlin, 2009). Galvenais jautājums ir, cik cieši mentālie attēli atgādina faktiskos attēlus: vai tie satur tādas pašas detaļas kā attēli, vai arī tie ir neskaidri attēli, kas attēlo tikai svarīgākos punktus? Stimula vizuālais modelis tiek uztverts, kad tā iezīmes ir saistītas ar ilgtermiņa atmiņas (ITM) reprezentāciju. Tas nozīmē, ka attēli var būt tikpat skaidri kā ITM reprezentācijas (Pylyshyn, 1973). Ciktāl mentālie attēli ir cilvēku uztveres produkti, attēli, visticamāk, ir nepilnīgas stimulu reprezentācijas.

Atbalsts idejai, ka cilvēki izmanto vizualizāciju telpisko zināšanu reprezentēšanai, nāk no pētījumiem, kur dalībniekiem tika parādīti divdimensiju attēlu pāri, no kuriem katrs attēloja trīsdimensiju objektu (Cooper & Shepard, 1973; Shepard & Cooper, 1983). Uzdevums bija noteikt, vai abi attēli katrā pārī attēlo vienu un to pašu objektu. Risinājuma stratēģija ietvēra viena objekta mentālu rotāciju katrā pārī, līdz tas sakrita ar otru objektu vai līdz indivīds nolēma, ka nekāda rotācijas apjoma rezultātā nevarētu iegūt identisku objektu. Reakcijas laiks bija tieša mentālās rotācijas nepieciešamā skaita funkcija. Lai gan šie un citi dati liecina, ka cilvēki izmanto attēlus zināšanu reprezentēšanai, tie tieši neatbild uz jautājumu par to, cik cieši attēli atbilst faktiskajiem objektiem.

Ciktāl studenti izmanto vizualizāciju telpisko un vizuālo zināšanu reprezentēšanai, vizualizācija ir būtiska izglītības saturam, kas ietver konkrētus objektus. Mācot nodarbību par dažādiem iežu veidojumiem (kalniem, plato, grēdām), instruktors varētu parādīt dažādu veidojumu attēlus un lūgt studentiem tos iztēloties. Ģeometrijā vizualizāciju varētu izmantot, strādājot ar mentālām rotācijām. Ilustratīvi attēli uzlabo studentu mācīšanos no tekstiem (Carney & Levin, 2002; skatīt pielikumu 'Vizualizācijas izmantošana klasē' vairāk piemēru).

Pierādījumi liecina, ka cilvēki izmanto vizualizāciju arī, lai domātu par abstraktiem izmēriem. Kersts un Hovards (1977) lūdza studentiem salīdzināt automašīnu, valstu un dzīvnieku pārus pēc konkrēta izmēra un atbilstoša abstrakta izmēra (piemēram, izmaksām, militārā spēka, niknuma). Abstraktie un konkrētie izmēri deva līdzīgus rezultātus: kad vienumi kļuva līdzīgāki, reakcijas laiks palielinājās. Piemēram, salīdzinot izmēru, salīdzināt rudgalvi un ziloni ir vieglāk nekā salīdzināt degunradzi un begemotu. Kā dalībnieki iedomājās abstraktus izmērus vai vai viņi vispār izmantoja vizualizāciju, nav skaidrs. Iespējams, viņi attēloja abstraktus izmērus propozīciju veidā, piemēram, salīdzinot Amerikas Savienotās Valstis un Jamaiku pēc militārā spēka, izmantojot propozīciju “(Amerikas) Savienotajām Valstīm (ir) lielāks militārais spēks (nekā) Jamaikai.” Zināšanu kartes, kas ir saistītu ideju grafiski attēlojumi, palīdz studentu mācībām (O’Donnell, Dansereau, & Hall, 2002).

Daudzi pētnieki piekrīt, ka attēli tiek izmantoti WM, bet nepiekrīt, vai tie tiek saglabāti LTM (Kosslyn & Pomerantz, 1977; Pylyshyn, 1973). Duālā koda teorija tieši pievēršas šim jautājumam (Clark & Paivio, 1991; Paivio, 1971, 1978, 1986). LTM ir divi zināšanu reprezentācijas līdzekļi: verbāla sistēma, kas ietver valodā izteiktas zināšanas, un imagināra sistēma, kas uzglabā vizuālo un telpisko informāciju. Šīs sistēmas ir savstarpēji saistītas — verbālu kodu var pārveidot par imagināru kodu un otrādi —, bet pastāv būtiskas atšķirības. Verbālā sistēma ir piemērota abstraktas informācijas apstrādei, savukārt imaginārā sistēma tiek izmantota, lai attēlotu konkrētus objektus vai notikumus.

Šeparda eksperimenti atbalsta attēlu lietderību un piedāvā netiešu atbalstu duālā koda teorijai. Citi atbalstoši pierādījumi nāk no pētījumiem, kas parāda, ka, atsaucot atmiņā konkrētu un abstraktu vārdu sarakstus, cilvēki labāk atceras konkrētus vārdus nekā abstraktus (Terry, 2009). Duālā koda teorijas skaidrojums šim atklājumam ir tāds, ka konkrētus vārdus var kodēt verbāli un vizuāli, savukārt abstraktus vārdus parasti kodē tikai verbāli. Atsaucot atmiņā, cilvēki izmanto abas atmiņas sistēmas konkrētiem vārdiem, bet tikai verbālo sistēmu abstraktiem vārdiem. Citi pētījumi par imagināriem mnemoniskiem mediatoriem atbalsta duālā koda teoriju.

Turpretim unitārā teorija postulē, ka visa informācija tiek reprezentēta LTM verbālos kodos (propozīcijās). Attēli WM tiek rekonstruēti no verbāliem LTM kodiem. Netiešs atbalsts šim jēdzienam nāk no Mandler un Johnson (1976) un Mandler un Ritchey (1977). Tāpat kā ar verbālo materiālu, cilvēki izmanto shēmas, iegūstot vizuālo informāciju. Viņi labāk atceras ainas, kad elementi ir tipiskā raksturā; atmiņa ir sliktāka, kad elementi ir neorganizēti. Jēgpilna organizācija un informācijas izstrāde shēmās uzlabo atmiņu ainām, tāpat kā verbālajam materiālam. Šis atklājums liecina par kopīgu procesu neatkarīgi no informācijas formas.

Neatkarīgi no šīm debatēm, konkrētu materiālu un attēlu izmantošana uzlabo atmiņu (Terry, 2009). Tādi mācību rīki kā manipulācijas, audiovizuālie līdzekļi un datorgrafika atvieglo mācīšanos. Lai gan konkrēti rīki neapšaubāmi ir svarīgāki maziem bērniem, jo viņiem trūkst kognitīvo spēju domāt abstrakti, visu vecumu studenti gūst labumu no informācijas, kas tiek pasniegta vairākos veidos.

Apjoms, kādā cilvēki faktiski izmanto vizualizāciju, lai atcerētos informāciju, mainās atkarībā no kognitīvās attīstības. Kosslins (1980) ierosināja, ka bērni biežāk izmanto vizualizāciju, lai atcerētos un atsauktu informāciju, nekā pieaugušie, kuri vairāk paļaujas uz propozicionālu reprezentāciju. Kosslins deva bērniem un pieaugušajiem tādus apgalvojumus kā “Kaķim ir nagi” un “Žurkai ir kažoks”. Uzdevums bija noteikt apgalvojumu precizitāti. Kosslins sprieda, ka pieaugušie varētu atbildēt ātrāk, jo viņi varētu piekļūt propozicionālai informācijai no ilgtermiņa atmiņas (ITM), savukārt bērniem būtu jāatsauc dzīvnieka attēls un jāskenē tas. Lai kontrolētu pieaugušo labāku informācijas apstrādi kopumā, dažiem pieaugušajiem tika lūgts skenēt dzīvnieka attēlu, savukārt citi varēja brīvi izmantot jebkuru stratēģiju.

Pieaugušie reaģēja lēnāk, ja viņiem tika doti vizualizācijas norādījumi, nekā tad, kad viņi varēja brīvi izvēlēties stratēģiju, bet bērniem netika konstatēta atšķirība. Šie rezultāti liecina, ka bērni izmanto vizualizāciju pat tad, kad viņi var brīvi rīkoties citādi, bet tie neatbild uz jautājumu, vai bērni nevar izmantot propozicionālu informāciju (kognitīvo ierobežojumu dēļ), vai arī viņi var, bet izvēlas to nedarīt, jo uzskata, ka vizualizācija ir efektīvāka.

Vizualizācijas izmantošana ir atkarīga arī no komponentu procesu izpildes efektivitātes. Acīmredzot ir iesaistīti divi veidi. Viens procesu kopums palīdz aktivizēt saglabātās atmiņas par attēlu daļām. Cits kopums kalpo, lai sakārtotu daļas pareizā konfigurācijā. Šie procesi var būt lokalizēti dažādās smadzeņu daļās. Individuālās atšķirības vizualizācijā var rasties tāpēc, ka cilvēki atšķiras pēc tā, cik efektīvi notiek šī duālā apstrāde (Kosslins, 1988).

Vizualizācijas izmantošana jebkura vecuma cilvēkiem ir atkarīga no tā, kas ir jāiedomājas. Konkrētus objektus ir vieglāk iztēloties nekā abstrakcijas. Vēl viens faktors, kas ietekmē vizualizācijas izmantošanu, ir cilvēka spēja to izmantot. Eidetiskā vizualizācija jeb fotogrāfiska atmiņa (Līska, Habers un Habers, 1969) patiesībā nav līdzīga fotogrāfijai; pēdējā tiek uztverta kā vesels, savukārt eidetiskā vizualizācija notiek pa daļām. Cilvēki ziņo, ka attēls parādās un pazūd segmentos, nevis uzreiz.

Eidetiskā vizualizācija biežāk sastopama bērniem nekā pieaugušajiem (Grejs un Gumermans, 1975), tomēr pat starp bērniem tā ir reta parādība (aptuveni 5%). Eidetiskā vizualizācija var tikt zaudēta līdz ar attīstību, iespējams, tāpēc, ka propozicionālā reprezentācija aizstāj imagināro domāšanu. Iespējams arī, ka pieaugušie saglabā spēju veidot skaidrus attēlus, bet to regulāri nedara, jo viņu propozicionālās sistēmas var reprezentēt vairāk informācijas. Tāpat kā atmiņu var uzlabot, var attīstīt arī spēju veidot attēlus, bet lielākā daļa pieaugušo apzināti nestrādā, lai uzlabotu savu vizualizāciju.