Динамика системы интеллектуальных операций мнемических способностей при усложнении мнемической задачи

УДК 159.953

В. О. Ушаков

Динамика системы интеллектуальных операций мнемических способностей при усложнении мнемической задачи

В данной статье рассматриваются мнемические способности, раскрывается динамика использования испытуемым системы интеллектуальных операций, посредством которых он запоминает усложняющийся материал.

This article concerns studying of the memory abilities. We research the dynamic of using of system of intellectual operations which provide the memory activity.

Ключевые слова: деятельность, запоминание, интеллектуальные операции, операционные механизмы способностей, рабочая память, развертывание мнемической деятельности.

Key words: activity, storing, intellectual operations, operational mechanisms of abilities, working memory, expansion of memory activity.

Экспериментальное изучение памяти насчитывает уже более ста лет со времен опытов Г. Эббингауза. Тем не менее, несмотря на значительные успехи в этой области, особенно со стороны когнитивной психологии и нейронауки, остается ряд вопросов, нуждающихся в дальнейших исследованиях.

В современных зарубежных работах исследование процесса запоминания принято связывать с понятием оперативной или рабочей памяти (Working memory) - видом памяти, включающим процессы запоминания, сохранения и воспроизведения информации, перерабатываемой в ходе выполнения действия и необходимой только для достижения цели данного действия [1].

Модель рабочей памяти Нельсона Кована включает в себя ряд принципов, важнейшими из которых для нас являются предположения о том, что 1) рабочая память организована иерархично; 2) запоминание реализуется как произвольными (так называемая исполнительная система), так и непроизвольными процессами (здесь подчеркивается тесная связь с вниманием); 3) стимулы, физические характеристики которых не изменялись в течение определенного периода времени, продолжают активировать некоторые операции рабочей памяти [5].

© Ушаков В.О., 2014

Таким образом, можно предположить, что иерархически организованная рабочая память имеет определенную динамику, которая разворачивается в процессе решения мнемической задачи и даже при неизменности или физической идентичности стимулов продолжает активировать все новые операции памяти.

Данный подход развивается в работах другого когнитивного психолога С. В!е^швк1 и соавт., которые в своей статье [4] выделяют конкретные операции рабочей памяти:

1) мнемонический выбор одного пункта среди других;

2) корректировка фокуса внимания в соответствии с выбранным пунктом;

3) обновление содержания рабочей памяти в соответствии с новым пунктом;

4) пробное воспроизведение визуально-пространственной информации;

5) преодоление интерференции.

Таким образом, видно, что под операциями рабочей памяти авторы понимают достаточно обширные действия, в исполнение которых включены и другие механизмы, в том числе и не относящиеся к памяти (внимание, мышление и др.). Делая акцент на нейронной базе данных процессов, С. В!е^швк1 отмечает, что многие операции, составляющие содержание рабочей памяти, не являются специфическими только для этой психической функции [4].

Также одним из результатов исследования авторов является подтверждение вывода, ранее выдвинутого Стернбергом о том, что функционирование рабочей памяти не связано с типом задачи. То есть не сам материал для запоминания (как словесный, так и зрительный) обуславливает применяемые операции. Автор предполагает, что само осознание проблемы и постановка задачи перед испытуемым активирует некие генерализованные области, в которых формируется решение и ответ на данные стимулы, вне зависимости от типа задачи [6]. Однако данное предположение не поясняет, какие психологические факторы лежат за выстраиванием данной программы действий.

Отечественный исследователь В.Д. Шадриков, изучающий способности, в том числе и мнемические, постулирует идею о том, что развитие способностей в деятельности идет, прежде всего, за счет интеллектуализации основных психических функций [2]. Соответственно, в структуре способностей выделяется три вида механизмов: функциональные; операционные; регулирующие.

Операционные механизмы существуют как система интеллектуальных операций, которые представляют собой «осознанные психические действия, связанные с познанием и разрешением задач, стоящих перед индивидом» [2, с. 131]. Это есть познавательные действия, выступающие в единстве операционных и функциональных механизмов. Будучи связаны с предметным действием, они включены в мышление как составная часть познавательной деятельности.

Данные положения о структуре и функционировании способностей были верифицированы на примере экспериментальных исследованиях памяти, результаты которых представлены в работе В.Д. Шадрикова и Л.В. Черемошкиной [3]. Было показано, что развитие мнемических способностей взаимосвязано с развитием интеллектуальных операций. Увеличение количества используемых операций, а также их эффективное применение приводит к повышению эффективности запоминания.

Авторами в данном исследовании был применен метод развертывания мнемической деятельности. Основной идеей данного метода является выявления функционирования познавательной способности (в данном случае памяти) на уровне функциональных механизмов с постепенным включением операционного и регуляционного уровня. Это осуществляется за счет постепенного усложнения материала, который будет при первых коротких предъявлениях запоминаться без какой-либо интеллектуальной обработки.

Под мнемической деятельностью мы понимаем всю систему психологических процессов построения деятельности, таких как постановка цели, отражение условий деятельности, принятие решений, формирование программы деятельности, отражение результатов и т. д.

Анализ показал, что, несмотря на наличие исследований в данной области можно отметить ряд проблем. Во-первых, не показана связь механизмов запоминания с характеристиками материала, а в некоторых исследованиях такая связь принципиально отрицается. Во-вторых, существующие исследования не дают нам четкой картины динамики использования интеллектуальных операций, обозначая лишь общие этапы их развертывания и функционирования. Наше исследование направлено, прежде всего, именно на решение данных проблем. Мы предполагаем, что функционирование мнеми-ческих способностей и интеллектуальных операций, их реализующих, взаимосвязано с особенностями материала и имеет свою особенную динамику в мнемической деятельности.

Цель исследования - изучить динамику использования интеллектуальных операций мнемических способностей при усложнении мнемической задачи.

Гипотеза нашего исследования: усложнение материала, подлежащего запоминанию, в процессе мнемической деятельности будет являться одним из факторов, определяющих динамику использования системы интеллектуальных операций, которая включает в себя этапы неструктурированного и структурированного отбора интеллектуальных операций и формирования плана запоминания.

Методика исследования

Испытуемые. В исследовании приняли участие студенты и аспиранты НИУ - ВШЭ, возраст от 18 до 27 лет (средний возраст 21,4 года), всего 32 человека, 60 % выборки составляют лица женского пола и 40 % - мужского.

Описание методики. В нашем исследовании был применен метод развертывания мнемической деятельности, разработанный В.Д. Шадриковым и Л.В. Черемошкиной [3] с тем же способом предъявления, но на числовом материале. Методика, которую мы использовали, предназначена для исследования мнемических способностей. Методика представляет собой мультимедийную презентацию, состоящую из инструкции и таблиц с числами. Таблицы при этом предъявлялись на заданные промежутки времени.

Стимульный материал, предназначенный для запоминания, представляет собой набор из 10 рисунков, на которых изображены таблицы с разным количеством случайно расположенных чисел по одному в каждой клетке таблицы (рис. 1). Первая таблица содержит 4 числа, вторая - 6, третья - 9, четвертая - 16, пятая, шестая и седьмая - по 25, восьмая - 36, девятая - 25 и десятая - 49. Таблицы №1, №2, №3, №8 были составлены при помощи генератора случайных чисел от 0 до 99. Таблицы №4, №5, №6, №7, №9 для обеспечения равного размера и сложности, изучения динамики функционирования мнемических способностей при относительной стабильности сложности запоминаемого материала, были заимствованы нами из методики исследования внимания Шульте. Самая большая и сложная таблица - №10 также заимствована из методики Шульте-Горбова.

Процедура. Каждый из рисунков предъявлялся, начиная с первой таблицы (4 числа), на короткие промежутки времени, которые увеличивались с последующими предъявлениями. Первое предъявление длилось 1 с, второе - 2 с, третье - 3 с и т.д. После каждого предъявления испытуемый должен был заполнить пустой бланк-таблицу соответствующего размера. Критерий правильности выполнения каждого задания - безошибочное воспроизведение числового материала, изображенного на каждом рисунке с таблицей, с учетом расположения в таблице. Как только испытуемый безошибочно воспроизводил таблицу с четырьмя числами, предъявлялась следующая таблица № 2, содержащая уже 6 чисел, и так далее в порядке увеличения объема запоминаемого материала. Предполагалось, что постепенное увеличение времени и усложнение задачи обеспечит развертывание мнемической деятельности и позволит зафиксировать постепенное включение функциональных, операционных и регулирующих механизмов в деятельность.

3 17

10 6

Таблица № 4

2 13 1 8

17 6 25 7

22 18 3 15

19 5 12 24

7 14 16

23 11 5

Таблица № 5

14 9 2 21 13

22 7 16 5 10

4 25 11 18 3

20 6 23 8 19

15 24 1 17 12

8 27 11

44 28 6

13 34 17

Таблица № 6

3 17 21 8 4

10 6 15 25 13

24 20 1 9 22

19 12 7 14 16

2 18 23 11 5

Таблица № 7

Таблица № 8

Таблица № 9

5 21 23 4 25

11 2 7 13 20

24 17 19 6 18

9 1 12 8 14

16 10 3 15 22

19 30 45 86 37 67

82 22 47 79 56 42

34 11 26 9 23 76

69 24 28 77 66 60

39 53 52 3 5 29

4 72 13 81 33 40

2 13 1 8 20

17 6 25 7 11

22 18 3 15 19

10 5 12 24 16

14 23 4 9 21

Таблица № 10

8 9 24 20 15 6 19

4 5 12 1 24 13 23

14 18 17 22 2 11 6

22 11 7 21 8 3 9

2 7 16 23 19 16 3

13 1 21 5 10 25 17

15 10 18 20 4 14 12

Рис. 1. Стимульный материал, используемый в исследовании Инструкция: «Сейчас Вам будут показываться таблицы со случайно расположенными числами. Вы должны будете запомнить эти числа в соответствии с их расположением, а потом постараться воспроизвести их на бланке в пустой таблице. Вам будут показывать таблицы на короткий промежуток времени: 1-е предъявление -

1 с, 2-е предъявление - 2 с, 3-е - 3 с и т.д. После каждого предъяв-

86

ления Вам нужно будет воспроизвести данный рисунок в пустом бланке-таблице. Если Вы ее не запомните сразу, то Вам покажут еще раз, и мы будем повторять, пока Вы не запомните и не воспроизведете ее полностью. Когда Вы заполните бланк, откладывайте его в сторону и переключайте на следующий слайд».

После экспериментальной части исследования мы проводили с испытуемыми постэкспериментальное интервью с целью выявления используемых интеллектуальных операций и способов запоминания. Вопросы интервью включали в себя вопросы о том, как испытуемый запоминал ту или иную таблицу в целом, и об использовании отдельных интеллектуальных операций (использовал ли ассоциации или зрительные образы, какой выстраивал план запоминания, выделял что-то главное, пытался ли упростить материал и т. д.). Индивидуальные характеристики функциональных, операционных и регулирующих механизмов мы выявляли, сопоставляя данные самоотчета с процессуальной и результативной стороной мнемиче-ской деятельности, анализируя заполняемые бланки.

С целью выяснения сохранения во времени выработанных способов запоминания эксперимент повторялся через два, семь или 21 день с предъявлением таблиц 9 и 10. Инструкция и процедура исследования для запоминания таблицы №9 повторялось, для выявления разницы в эффективности мнемической деятельности на односложной таблице (2б чисел). Таблицу №10 для понимания работы мнемических способностей при измененной процедуре запоминания, а также ввиду ее объема и сложности было предложено запоминать без ограничения по времени.

Обработка и интерпретация результатов. На рис. 2 показаны данные о количестве используемых интеллектуальных операций. Из данных, приведенных в первом столбце, видно, что при запоминании таблиц № 1 и № 2, на которых представлено 4 и 6 элементов соответственно, испытуемые не используют каких-либо интеллектуальных операций. Элементы данной таблицы запечатлеваются путем непосредственного запоминания, которое характеризует использование функциональных механизмов мнемических способностей.

8

7

6

5

4

3

2

1

0

Табл.1 Табл.2 Табл.3 Табл.4 Табл.5 Табл.6 Табл.7 Табл.8 Табл.9 Табл.10

Среднее количество интеллектуальных операций

Рис. 2. Среднее количество интеллектуальных операций, используемых при запоминании разных таблиц

На рис. 3 показаны данные о времени запоминания каждой таблицы. Время запоминания таблицы № 10 составило 1728,63 с и поэтому эти данные не были включены в диаграмму для большей наглядности результатов запоминания таблиц №1-9. Из рис. 3 видно, что большинство испытуемых запоминают цифры первых двух таблиц с наименьшим временем. Это говорит о том, что данный объем информации точно запоминается с опорой только на непосредственное запоминание.

Приступая к запоминанию таблицы № 3, все испытуемые, исходя их прошлого опыта запоминания более легкого материала, стремятся удержать в памяти все 9 элементов этой таблицы одновременно. Причем, чаще всего, это осуществляется также с опорой на непосредственное запоминание. Из рис. 2 видно, что к использованию интеллектуальных операций прибегает часть испытуемых (37,5 %), в то время как остальные по-прежнему стремятся запомнить материал так, как это было сделано на предыдущих таблицах.

200

150

100

50

Время запоминания,с

Табл.1 Табл.2 Табл.3 Табл.4 Табл.5 Табл.6 Табл.7 Табл.8 Табл.9

Рис. 3. Время запоминания таблиц №1-9

Таким образом, обнаруживается, что мнемическая деятельность реализуется разными типами механизмов, включая как непосредственное запоминание, так и запоминание посредством системы интеллектуальных операций. В процессе выполнения деятельности по запоминанию с усложнением мнемической задачи происходит переход от использования только непосредственного запоминания к использованию системы интеллектуальных операций. Усложнение материала, который необходимо запомнить, приводит к тому, что субъект осознает недостаточность непосредственного запоминания и начинает использовать интеллектуальные операции для увеличения эффективности мнемической деятельности.

Усложнение материала, который необходимо запомнить, является детерминантой развертывания мнемической деятельности и приводит к необходимости использования интеллектуальных операций (ИО). На протяжении нескольких попыток, испытуемые удостоверяются, что запомнить этот материал не могут. Это сопровождалось соответствующими репликами испытуемых. Например, «Поняла, что запомнить зрительно столько цифр я не смогу» и т. д. Основным критерием, по которому фиксировался переход от непосредственного запоминания к запоминанию, опосредованному интеллектуальными операциями являлись данные самоотчета в сочетании с объективными данными, воспроизведение испытуемыми элементов не с опорой на непосредственную зрительную память, а «связками» чисел.

0

Испытуемые, которые начали использовать интеллектуальные операции при запоминании таблицы № 3, допустили на этом этапе достоверно больше ошибок (рис. 4), чем те испытуемые, которые запоминали его с опорой только на непосредственное запоминание (р=0,01), однако в количестве попыток запоминания различий нет. С одной стороны, это может говорить о том, что переход на новый способ запоминания требует определенного периода «проб и ошибок» в его использовании, адаптации мнемической деятельности к включению интеллектуальных операций. С другой стороны, большое количество ошибок может быть сигналом к поиску иных решений и способов запоминания, то есть осознание недостатка ресурсов функциональных механизмов запоминания приводит к увеличению числа ошибок, что может детерминировать переход к использованию операций.

25

20

15

10

5

Количество ошибок

о 1

Табл.1 Табл.2 Табл.3 Табл.4 Табл.5 Табл.6 Табл.7 Табл.8 Табл.9 Табл.10

Рис. 4. Количество ошибок, совершенных при запоминании стимульного материала

При запоминании таблицы №4, которая состоит из 16 элементов, практически все испытуемые осознают недостаточность непосредственного запоминания. Из рис. 2 видно, что почти все испытуемые начинают использовать интеллектуальные операции.

Количество операций, используемых при запоминании таблиц № 3 и № 4, не связано с продуктивностью, эта связь появляется позже. Нет достоверных различий в продуктивности между теми испытуемыми, которые начали использовать интеллектуальные опе-

рации раньше и больше и теми, кто их использует меньше. Таким образом, продуктивность выше не у тех испытуемых, которые быстрее начинают применять интеллектуальные операции, а у тех, кто делает это более качественно.

Первоначально с осознанием недостаточности средств непосредственного запоминания, испытуемые пытаются подобрать такие операции с числами, которые помогли бы запомнить необходимый объем за короткое время. Достаточно нескольких предъявлений, чтобы практически все на третьей и четвертой таблицах начали использовать основные для данного задания интеллектуальные операции, которые мы выделили путем анализа частоты встречаемости операций (табл.). К ним относится группировка (78 % испытуемых), сериация (66 %), структурирование (69 %) и повторение (97 %). К запоминанию таблицы № 5 все эти операции использовали все испытуемые.

Таблица

Частота использования испытуемыми различных интеллектуальных операций при запоминании каждой таблицы

№ Используем ые интеллектуальные операции

Таблицы Гр Стр Ср П Ан Оп Дс Ас Сх Пк Кл Си Мп

1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

2 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

3 10 7 5 12 1 0 0 0 0 0 0 0 0

4 15 15 16 19 8 9 3 2 1 1 2 0 0

5 7 11 6 1 7 15 6 4 5 2 7 3 2

6 - - - - 6 3 2 3 - 1 4 6 25

7 - - - - 2 - - 1 - - - - 1

8 - - - - 1 - - 1 - - - 4 1

9

10 1 2 10 - 28 23 -

Сумма 32 33 27 32 25 27 12 13 16 4 41 36 29

Гр - группировка Стр - структурирование Ср -сериация П - повторение Мп - мнемический план Ан - аналогии Оп - опорные пункты Дс - достраивание Си - систематизация Сх -Пк -Ас -Кл - схематизация перекодирование ассоциации классификация

Следует отметить, что признаки для объединения чисел в группы выбираются испытуемыми стихийно, поскольку они находятся в поиске адекватных средств запоминания. Индивидуальные особенности интеллектуальных операций предопределяли выбор способов обработки. Во-первых, сами числа задают некоторое сходство между собой (однозначные/двузначные, числа первого и второго десятка), что было одним из критериев объединения их в группы, и часть

91

испытуемых использовала именно этот способ. То есть, были признаки, по которым можно было группировать числа без дальнейшей их обработки.

Однако не во всех числах можно было найти это сходство. И тогда нужно было как-то разложить числа, провести с ними какие-либо операции для того, чтобы найти критерии объединения внешне не сходных чисел. Например, 4-25-11 (табл. № 5) это 4х25=100 - круглое запоминающееся число, 11 - похоже на 100 (исп. № 1). Или строчка 24-20-1-9-22 (табл. № 6, исп. № 6) - 24 и 20 - одного десятка, 1+9=10, в два раза меньше, чем стоящее рядом число 20, ну и 22 отличается на 2 от 20.

Наряду с группировкой, сериацией и структурированием некоторые испытуемые начинают использовать ряд других операций, таких как нахождение опорных пунктов (Оп), использование аналогий (Ан), перекодирование (Пк), достраивание (Дс), классификация (Кл), ассоциации (Ас).

Здесь обнаруживается ряд взаимосвязей. Как уже было сказано, количество интеллектуальных операций используемых при запоминании таблицы №4 не связано с продуктивностью запоминания этой таблицы, однако чем больше ИО задействовано на этом этапе, тем достоверно быстрее испытуемые запомнили таблицу № 6 (р=0,028) и также есть тенденция к тому, что была быстрее воспроизведена таблица № 7 (р=0,08).

Таким образом, мы обнаружили, что само количество интеллектуальных операций не связано с продуктивностью непосредственно на этапе начала использования операционных механизмов, но закладывает своеобразный фундамент для дальнейшего эффективного построения мнемической деятельности. Чем больше операций вначале, тем больше будет выбора в дальнейшем для выработки эффективного способа запоминания.

Модель функционирования системы интеллектуальных операций при усложнении мнемической деятельности можно представить следующим образом в виде схемы (рис. 5).

Условные обозначения интеллектуальных операций:

Гр - группировка Ан - аналогии Сх - схематизация

Стр - структурирование Оп - опорные пункты Пк - перекодирование

Ср -сериация Дс - достраивание Ас - ассоциации

П - повторение Си - систематизация Пр - прекращение

использования ИО

Мп - мнемический план Кл - классификация

Рис. 5. Модель функционирования системы интеллектуальных операций

Четыре блока данной схемы можно обозначить так:

1) первичный отбор - поиск адекватных средств запоминания, которые помогли бы запомнить все усложняющийся материал. Нахождение и применение испытуемыми основных для данного задания операций - группировка, структурирование, сериация и повторение;

2) методом проб и ошибок осуществляется поиск новых интеллектуальных операций. Операции не показавшиеся испытуемому эффективными отсеиваются;

3) выработка плана запоминания. В функциональной системе мнемической деятельности более или менее четко фиксируются те операции, которые испытуемый применяет постоянно. Ненужные и неэффективные для субъекта операции отсеиваются окончательно;

4) оптимизация сформированной системы интеллектуальных операций. При дальнейшем усложнении материала сформированная стратегия запоминания приспосабливается под задание наряду с применением новых интеллектуальных операций (систематизация, классификация, схематизация).

Данная закономерность носит относительный характер, у кого-то не удается выделить цельный план запоминания, у других испытуемых, например, операции систематизации и классификации используются чуть раньше, чем у большинства. Основным критерием выделения данной динамики является, помимо описания функционирования операционных механизмов, представленного выше, следующая из него частота встречаемости интеллектуальных операций при запоминании каждой таблицы. Именно опираясь на нее (см. табл.) мы выделили данные этапы, что позволило нам сформировать модель функционирования интеллектуальных операций.

Можно сравнить данную динамику с операциями рабочей памяти, представленными выше С. В^ошвкк Помимо того, что операции рабочей памяти в его концепции носят более широкий характер, чем интеллектуальные операции мнемических способностей, которые мы рассматриваем, мы видим, что его селекция и корректировка соотносятся с выбором наиболее эффективных интеллектуальных операций, однако он не включает в операции запоминания выработку цельного плана запоминания. Мы, в свою очередь, не включаем в динамику функционирования интеллектуальных операций преодоление интерференции, так как относим это к другим типам механизмов мнемических способностей - регулирующим.

Таким образом, мы изучили динамику функционирования системы интеллектуальных операций при усложнении мнемической задачи, выделили базовые интеллектуальные операции, а также этапы включения операций. Наша гипотеза о неоднородности динамики функционирования интеллектуальных операций при усложнении мнемической задачи подтвердилась. Важными вопросами остаются критерии отбора интеллектуальных операций, характеристики и составляющие мнемического плана, а также рефлексия и самопроверка испытуемыми выполняемого задания, которые относятся нами к регулирующим механизмам мнемических способностей и будут тщательно исследованы и проанализированы в дальнейших работах.

1. Большой психологический словарь / под ред. Б.Г. Мещерякова, В.П. Зинченко. - 3-е изд., доп. и перераб. - СПб.: ПРАЙМ-ЕВРОЗНАК, 2006.

2. Шадриков В.Д. Ментальное развитие человека. - М.: Аспект Пресс,

2007.

3. Шадриков В.Д., Черемошкина Л.В. Мнемические способности: Развитие и диагностика. - М.: Педагогика, 1990.

4. Bledowski С., Kaisera J., Rahm B. Basic operations in working memory: Contributions from functional imaging studies // Behavioural Brain Research. - 2010.

- № 214. - P. 172-179.

5. Cowan N. The magical number 4 in short-term memory: a reconsideration of mental storage capacity // The Behavioral and Brain Sciences. - 2001. - Feb, 24(1).

- p. 84-114.

6. Sternberg S. High-speed scanning in human memory // Science, New Series.

- 1966. - Vol. 153. -№ 3736.