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Räumliche Fähigkeiten Mentale Rotation Räumliche Veranschaulichung (spatial visualization) Räumliche Orientierung (spatial perception)

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Präsentation zum Thema: "Räumliche Fähigkeiten Mentale Rotation Räumliche Veranschaulichung (spatial visualization) Räumliche Orientierung (spatial perception)"—  Präsentation transkript:

1 Räumliche Fähigkeiten Mentale Rotation Räumliche Veranschaulichung (spatial visualization) Räumliche Orientierung (spatial perception)

2 Räumliche Fähigkeiten Mentale Rotation: Fähigkeit, räumliche Information mental zu repräsentieren und diese Repräsentation durch eine Drehung zu transformieren (Wiedenbauer 2006, S. 9) Räumliche Veranschaulichung (spatial visualization) Aufgaben zur räumlichen Veranschaulichung erfordern mehrschrittige Verarbeitung und Manipulation räumlicher Information (Wiedenbauer 2006, S. 11). Labyrinthaufgaben! Räumliche Orientierung (spatial perception) räumliche Beziehungen in Bezug auf den eigenen Körper herstellen; Untersuchung, ob ein stabiles Konzept horizontaler und vertikaler Orientierung im Raum vorliegt (Wiedenbauer 2006)

3 Mentale Rotation Vorgehen zum Testen der mentalen Rotationsleistung Kubovy 1993, S. 356 Simultane Präsentation Sukzessive Präsentation Pfeilparadigma

4 Mentale Rotation Zeitlicher Ablauf beim mentalen Rotieren 1.Stimulusenkodierung (Identifikation des Objektes; Feststellen von gemeinsamen Elementen; Feststellen der Ausrichtung des Objektes) 2. Mentales Rotieren 3. Vergleich mit Stimulusmaterial 4. Motorische Reaktion

5 Mentale Rotation Winkeldisparität und Reaktionszeit Rotationen in der Bildebene (A) und der Bildtiefe (B) Shepard & Metzler (1971)

6 Mentale Rotation Winkeldisparität und Reaktionszeit Die Gerade wird durch eine Steigung beschrieben, die von der mentalen Rotation verursacht ist (Kehrwert ist die Rotations- geschwindigkeit) und einen Y-Achsenabschnitt, für den die Prozesse Stimulusenkodierung, Vergleich des Stimulus- materials und die motorische Reaktion verantwortlich sind.

7 Mentale Rotation Abhängige Variablen -Reaktionszeit (in ms) -Fehlerrate (z.B. in Prozent) -Steigung der Reaktionszeit-Winkelgeraden -Y-Achsenabschnitt der Reaktionszeit-Winkelgeraden Unterscheidungen jeweils noch nach: -Rotationswinkel (z.B. 22,5; 67,5; 112,5, 157,5) -Gespiegelt vs. nicht gespiegelt

8 Mentale Rotation Abhängige Variablen Reaktionszeit (in ms) RT23, RT68, RT113, RT158 RT23gesp, RT68gesp, RT113gesp, RT158gesp RT23rot, RT68rot, RT113rot, RT158rot Fehlerrate (z.B. absolut oder auch in Prozent): Error, Error gesp., Error rot., Error23, Error68, Error113, Error158 Error23gesp, Error68gesp, Error113gesp, Error158gesp Error23rot, Error68rot, Error113rot, Error158rot Reaktionszeit-Winkelgeraden: Steigung (b), Y-Achsenabschnitt (a) Steigung gesp. (b), Y-Achsenabschnitt gesp. (a) Steigung rot (b), Y-Achsenabschnitt rot (a)

9 Mentale Rotation Holistische Verarbeitung: Die Stimulusfigur wird ganzheitlich gedreht, wie man es mit der Figur auch tun würde, wenn man sie in der Hand hätte. Die holistische Verarbeitung würde daher der physikalischen Drehung entsprechen. Analytische Verarbeitung: Das Objekt wird in einzelne Elemente zerlegt und diese werden bei der mentalen Rotation einzeln rotiert und verglichen. Der Blick wandert dabei immer wieder zwischen einzelnen markanten Stellen des Objektes hin und her. Holistische vs. analytische (konfigurale) Verarbeitung

10 Mentale Rotation Yullie und Steiger (1982) benutzen Figuren von Shepard & Metzler. Dort reicht der Blick auf eine Achse der Figur, um eine Rotationsentscheidung zu treffen. Weist man Probanden darauf hin, reagieren sie schneller. Das dürfte bei einer holistischen Verarbeitung nicht so sein! Vermutlich nutzen erfahrene Personen beide Strategien. Einfache Objekte werden holistisch, komplexe Objekte eher analytisch verarbeitet. Eine analytische Verarbeitung kann zu schnelleren Reaktionszeiten führen, wenn die wesentlichen Entscheidungsmarker in der Figur gefunden werden. Holistische vs. analytische (konfigurale) Verarbeitung

11 Mentale Rotation Einfache Objekte (eher holistisch) Komplexe Objekte (eher analytisch) Holistische vs. analytische (konfigurale) Verarbeitung

12 Mentale Rotation Geschlecht Stimulusmaterial (Dimensionalität, Komplexität, Präsentationsform, Distinktheit, möglich/unmöglich, Expertise) Holistische vs. analytische Verarbeitung Einflussfaktoren auf die mentale Rotationsleistung

13 Mentale Rotation Stimulusmaterial zweidimensional - Meistens kürzere Reaktionszeit und höhere Rotationsgeschwindigkeit gegenüber dreidimensionalen Figuren; insbesondere, wenn Objekt bekannt ist (alphanumerisch); Cooper & Shepard 1973; Cooper 1975) - Höhere Komplexität (z.B. Figur mit mehr Ecken) führt zum Teil zu längeren Reaktionszeiten; je nach Verarbeitungsstrategie aber auch nicht (holistisch!) Einflussfaktoren auf die mentale Rotationsleistung

14 Mentale Rotation Stimulusmaterial dreidimensional - Längere Reaktionszeiten bei Rotation in der Tiefenachse gegenüber der Bildebene - Befunde bezüglich der Dimensionalität sind zuweilen widersprüchlich! Keine eindeutige Aussage möglich! - Verarbeitungsstrategien scheinen entscheidende Rolle zu spielen Einflussfaktoren auf die mentale Rotationsleistung

15 Mentale Rotation Stimulusmaterial - Bekannt (Buchstaben, Zahlen); häufig kein linearer Trend bei Reaktionszeit- Winkel-Funktion, eher kurvilinear (Rilea, 2008, S. 225) - Unbekannt (Mehrecke, Tetris-Figuren); meist linearer Trend Einflussfaktoren auf die mentale Rotationsleistung

16 Mentale Rotation Stimulusmaterial - Bekannt/Unbekant (BeispielThatcher-Effekt; Prosopagnosie-Patienten vs. Gesunde; Carbon et al., 2007) Einflussfaktoren auf die mentale Rotationsleistung

17 Mentale Rotation Stimulusmaterial - Höhere Komplexität (z.B. Figuren mit mehr Ecken) führt zum Teil zu längeren Reaktionszeiten - Verarbeitungsstrategie entscheidend! Holistisch keine deutlich längeren Reaktionszeiten, analytische Verarbeitung führt zu längeren Reaktionszeiten! Einflussfaktoren auf die mentale Rotationsleistung

18 Mentale Rotation Stimulusmaterial - Distinktheit (Hervorstechen von Merkmalen; Karikatureffekt); führt zu kürzeren Reaktionszeit (höhere mentale Rotationsgeschwindigkeit?); vermutlich eher merkmalsbezogene Analyse (analytische Verarbeitung) - Semantische Bedeutung (z.B. Kenntnis von Körperteilen); verkürzte Reaktionszeiten; im Beispiel reicht die Erkennung li/re Hand; - Wird da überhaupt noch mental rotiert? Lineare Funktion? Einflussfaktoren auf die mentale Rotationsleistung

19 Mentale Rotation Stimulusmaterial - Expertise; führt mehr Expertise zu einem Wechsel von analytischer zu holistischer Verarbeitung? - Häufig untersucht wurden dazu Gesichtserkennungsaufgaben (hier verfügen Menschen über hohe Expertise und verarbeiten holistisch) - Funktion Reaktionszeit zu Winkeldisparität würde sich verändern; lässt sich experimentell aber nicht wirklich nachweisen (Gauthier & Tarr, 2002) Einflussfaktoren auf die mentale Rotationsleistung

20 Mentale Rotation Geschlecht - Metastudie (Linn & Petersen, 1985); Männer erzielen bessere Leistungen; hohe Effektstärke (d=0,94) - Metastudie (Voyer u.a., 1995); Untersuchungen, die Reaktionszeiten und Fehler erfassen können (chronometrische Tests), zeigen nur noch zu ca. 50% Geschlechtsvorteile für Männer - Bei dreidimensionalen Stimuli tritt der Unterschied stärker hervor (Roberts & Bell, 2003) Erklärungen für Unterschiede? Einflussfaktoren auf die mentale Rotationsleistung

21 Mentale Rotation Geschlecht Erklärungen für Unterschiede? (Wiedenbauer, 2006) - Räumliche Vorerfahrungen (Mathestudierende?; in einem eigenen Experiment fanden sich hier sogar Vorteile bei Frauen) - Sozialisation - Genetisch, hormonell (Kinder zeigen geringe oder keine Unterschiede; erst nach Pubertät entstehen diese; umstritten! Widersprüchliche Befunde!) - Unterschiedliche kortikale Aktivierung - Unterschiedliche Strategien (holistisch vs. analytisch; Männer eher holistisch? Keine experimentellen Befunde, die darauf hinweisen) Einflussfaktoren auf die mentale Rotationsleistung

22 Mentale Rotation Wie wirken sich motorische Lern-/Trainingsprozesse auf kognitive Leistungen aus? Jonglierstudie von Jansen u.a. (2009): - 3-monatiges Jongliertraining führt bei Erwachsenen zu signifikanten Verbesserungen bei mentalen Rotationsleistungen (räumlich-kognitive Aufgabe). - Vergrößerte Hirnstrukturen? Gleiche Ergebnisse in einer Studie mit 6-14 Jahren alten Mädchen (Jansen u.a., 2011): - Jongliertraining produziert signifikante Verbesserungen; - Kräftigungstraining führt zu keinen Verbesserungen! => Spezifische Bewegungsaufgaben scheinen daher spezifische Hirnregionen und damit auch spezifische kognitive Fähigkeiten zu entwickeln.

23 Mentale Rotation Wie wirken sich motorische Lern-/Trainingsprozesse auf kognitive Leistungen aus? - Motorische Belastungen (45 Minuten Sporteinheit vs. Seminar) verbessern auch kurzfristig die mentale Rotationsleistung (Jansen & Pietsch, 2010, S. 59)


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