Analoges Denken in der Kindheit Bachelor Seminar Kognitive Systeme (WS 2007/2008) Mihaela Tudose

Inhalt 1. Analoges Denken - Begriffe 2. Jean Piagets Theorie Einflussfaktoren Familiarity Relational Shift Complexity Multiple Factors Fazit Literatur 1. Analoges Denken - Begriffe 2. Jean Piagets Theorie 3. Entwicklung des analogen Denkens (Einflussfaktoren) 3.1 Art der Analogie 3.2 Relational Familiarity - Hypothese 3.3 Relational Shift - Hypothese 3.4 Relational Complexity - Hypothese 3.5 Multiple Factors - Hypothese 4. Fazit 5. Literatur

Analoges Denken – Begriffe (1) Analoges Denken (Analogie = griech. Übereinstimmung) Das Erkennen von Ähnlichkeiten und das Schliessen von Bekanntem auf Unbekanntes Arten von Analogien Item-Analogie (klassische Analogie): Lösen von Analogieproblemen A:B :: C:? (D) Bsp. dunkel:hell :: naß:? (trocken) Problem-Analogie: Analogie verwenden, um Probleme zu lösen Bsp: Bestrahlungsaufgabe von Duncker Inhalt Begriffe Jean Piaget Einflussfaktoren Familiarity Relational Shift Complexity Multiple Factors Fazit Literatur

Analoges Denken – Begriffe (2) Oberflächenähnlichkeit („surface similarity“): Analogie zwischen den Problemelementen oder ihren Eigenschaften Bsp. Erfindung des Klettverschlusses nach dem Vorbild der Klette Strukturelle Ähnlichkeit („relational similarity“): Analogie zwischen den Relationen der Problemelementen, auch wenn die Problemelemente selbst vollkommen unähnlich sind Bsp. Kekule - die molekulare Struktur von Benzol als Ring – Analogie zu der Schlange, die sich selbst in den Schwanz biss Inhalt Begriffe Jean Piaget Einflussfaktoren Familiarity Relational Shift Complexity Multiple Factors Fazit Literatur

Jean Piagets Theorie Untersuchung des analogen Denkens bei Kindern im Alter von 5 bis 12 Jahren mit einer auf Bilder basierte Version der Item-Analogie-Aufgabe Experiment: eine Gruppe ungeordneter Bildern (Hund, Feder, Auto, Staubsauger, Hundehaar, Vogel, Boot) paarweise zusammenlegen (einfache Relation) die Paare zu Vierergruppen zusammenlegen: Vogel:Feder:: Hund:Haar (analoge Relationen – Relationen zweiter Ordnung) Hypothese: analoge Relationen erst in der Stuffe des formal-operatorischen Denkens (11-12 Jahre) Inhalt Begriffe Jean Piaget Einflussfaktoren Familiarity Relational Shift Complexity Multiple Factors Fazit Literatur

Jean Piagets Ergebnisse Inhalt Begriffe Jean Piaget Einflussfaktoren Familiarity Relational Shift Complexity Multiple Factors Fazit Literatur Entwicklungsstuffe Ergebnis des Experiments voroperatorisches Denken (2-6 J.) 5 Jährige - bilden Paare nach rein individuellen Gesichtspunkte Bsp. Staubsauger:Feder (weil er Feder aufsaugt) od. Staubsauger:Boot (er sieht wie ein Boot aus) konkret -operatorisches Denken (7-11 J.) Paare richtig bilden Aber: keine analoge Relationen formal -operatorisches Denken (ab 12 J.) in der Lage, Analogien selbständig zu bilden und als relationale Ähnlichkeit zu rechtfertigen Relationen zweiter Ordnung

Entwicklung des analogen Denkens Faktoren zur Erklärung der altersabhängigen Entwicklung des analogen Denkens Piaget unterschätzt die Fähigkeit der Kindern, in Analogien zu denken Art der Analogie altersabhängig unterschiedlich neue Hypothesen: relational familiarity (Goswami) relational shift (Gentner und Rattermann) relational complexity (Halford) multiple factors (Richland) Inhalt Begriffe Jean Piaget Einflussfaktoren Familiarity Relational Shift Complexity Multiple Factors Fazit Literatur Analoges Denken in der Kindheit Mihaela Tudose

Analogie beim Problemlösen Analoges Denken bei Kindern – Analogie beim Problemlösen  3 Jährige - Rolle der Mutter ihrer Puppe Experiment: 4 Jahre alter Junge „Wenn der Berg ein Knie hätte, wo würde es sein?“ er realisiert ein guten „mapping“ des menschlichen Körpers Um analoges Denken zu verstehen, sind eher Paradigmen notwendig, die näher am natürlichen Verhalten liegen. Übergang von: Lösen von Analogie-Problemen (A:B::C:?) zu der Anwendung von Analogien beim Problemlösen Inhalt Begriffe Jean Piaget Einflussfaktoren Familiarity Relational Shift Complexity Multiple Factors Fazit Literatur

Problemanalogien bei kleinen Kindern Kinder kleiner als 3 Jahre: analoges Denken schwer durch Item-Analogien zu bestätigen Problem-Analogien ausdenken Problem B ist zu lösen aus Erfahrung mit dem ähnlichen Problem A  Lösung Indikator fürs analoge Denken: denken Kindern daran, die Lösung von A für B anzuwenden? Kinder zwischen 10 - 13 Monate alt Ergebnisse: 13 Monate: Lösung selber gefunden oder Eltern zeigen ihnen ein Mal 10 Monate: höheren Ähnlichkeitsgrad („surface similarity“) notwendig (Bsp. alle drei Problemen - gleiche Puppe)  Erfolg Inhalt Begriffe Jean Piaget Einflussfaktoren Familiarity Relational Shift Complexity Multiple Factors Fazit Literatur

„Relational Familiarity“-Hypothese (1) Goswami: „relational familiarity hypothesis“ –wichtiges methodologisches Problem bei Piaget; Bsp. Steuerungsmechanism als Relation in der Analogie Fahrrad:Lenker::Schiff:Ruder analoges Denken ist verfügbar vom frühen Säuglingsalter die Leistung der Kinder, was das analoge Denken betrifft, nimmt mit dem Alter wegen der Zunahme von Kenntnissen über relevante Beziehungen zu analoges Denken bei Kindern ist stark von ihrer Kenntnissen über die Relationen abhängig Inhalt Begriffe Jean Piaget Einflussfaktoren Familiarity Relational Shift Complexity Multiple Factors Fazit Literatur

„Relational Familiarity“-Hypothese (2) Kleine Kinder scheitern in Item-Analogie-Aufgaben wegen Mangel an Kenntnisse über die Beziehung, die zu verwenden ist. 3-5 Jährige kennen diese Objekte und die Beziehungen: „Vögel leben in Nestern“ Inhalt Begriffe Jean Piaget Einflussfaktoren Familiarity Relational Shift Complexity Multiple Factors Fazit Literatur Alter Prozent der richtigen Lösungen 4 J. 59 5 J. 66 9 J. 94

„Relational Familiarity“-Hypothese (3) Kontroll-Aufgabe Wurde die richtige Antwort (Hundehütte) nur wegen der Attraktivität des Bildes ausgewählt? Nur das Bild mit dem Hund wurde gezeigt Kinder sollten auswählen, was mit dem Hund am besten zusammenpasst Auswahl: „Knochen“ – Assoziation und nicht die Analogie auch andere richtige Antworte zu möglich (9 J. 76%; 4 J. 82%); weniger Flexibilität bei Analogie: nur eine Antwort möglich (9 J.89%; 4 J. 60%)  die Analogieaufgabe wurde verstanden Inhalt Begriffe Jean Piaget Einflussfaktoren Familiarity Relational Shift Complexity Multiple Factors Fazit Literatur

Relational Shift Gentner und Rattermann in der altersabhängige Entwicklung des analogischen Denkens findet eine relationale Verschiebung („relational shift“) statt relational shift = Übergang von einer Analogie aufgrund der perzeptuellen Charakteristika der Objekten (Relationen zwischen Eigenschaften der Elementen) zu einem analogen Denken auf Basis struktureller Ähnlichkeiten (Relation zwischen Relationenen) Bevor diese relationale Verschiebung stattfindet, konzentrieren sich die Kinder in erster Linie auf der Ähnlichkeit der äusserlich wahrnehmbaren Eigenschaften zwischen Gegenständen Sie bilden Analogien auf Basis der perzeptuellen Ähnlichkeit erst später können sie die strukturelle Ähnlichkeiten verstehen, und auf Basis der Eigenschaften der Relationen denken Das Wissen über die relevante Beziehungen ist für diese relationale Verschiebung die relationale Verschiebung - Domain-spezifisch: sie findet in unterschiedlichen Altern für verschiedene Bereiche abhängig von dem Wissen der Kinder über ein bestimmtes Bereich statt Inhalt Begriffe Jean Piaget Einflussfaktoren Familiarity Relational Shift Complexity Multiple Factors Fazit Literatur

Halfords structure mapping – Theorie (1) logische Fähigkeiten wie Umgang mit Transitivität beruhen auf der Fähigkeit, geeignete Bezüge zu realen relationalen Strukturen (mappings) herzustellen relational complexity (Definition): die Anzahl der Beziehungen, die parallel verarbeitet werden müssen (Halford) Beschränkungen der Verarbeitungskapazität beeinflüßen die Arten der Analogie, die Kinder an verschiedenen Zeitpunkten in der kognitiven Entwicklung verwenden können die Fähigkeit der Verarbeitung mehreren Relationen gleichzeitig Inhalt Begriffe Jean Piaget Einflussfaktoren Familiarity Relational Shift Complexity Multiple Factors Fazit Literatur

Halfords structure mapping – Theorie (2) einfaches analoges Schließen, d.h. mapping einzelner Relationen – relativ früh in der Entwicklung (mit 2 Jahre), da niedrige Verarbeitungskapazität notwendig (1 Relation zwischen 2 Objekte) Bsp. : Schokolade:schmelzende Schokolade=Schneemann:schmelzender Schneemann komplexe relationale mappings, z.B. geordneter Paar von Relationen– erst mit 5 Jahre möglich (2 Relationen zwischen 3 Objekte) Bsp. Analogie Papa>Mama>Baby  Tom glücklicher als Bill, Bill glücklicher als Mike, wer ist der glücklichste? entscheidender Faktor: Komplexität der Analogie Zunahme der Verarbeitungskapazität - Motor der kognitiven Entwicklung Inhalt Begriffe Jean Piaget Einflussfaktoren Familiarity Relational Shift Complexity Multiple Factors Fazit Literatur

Transitivität-Aufgabe Goswami: 3-4 Jahre alt Papa Bär>Mama Bär>Baby Bär Dimensionen für die Analogie: Tempetatur, Lautstärke, Intensität, Breite kochend heiß, heiß oder warm (Temperatur der Brei für die 3 Bären) Breite des Bettes Stärke der Stühle Inhalt Begriffe Jean Piaget Einflussfaktoren Familiarity Relational Shift Complexity Multiple Factors Fazit Literatur Dimensionen Alter 3 Jahre 4 Jahre Temperatur 31% 95% Breite 62% Stärke 76% Stimme Höhe der Spiegel relational familiarity wichtig

„Multiple Factors“ – Hypothese Richland, Morrisson, Holyoak Rolle mehrerer Faktoren in der Entwicklung analoges Denkens Wissen über die Relationen (relational familiarity) Komplexität der Relationen - Funktionen des Arbeitsspeichers abhängig von der Entwicklungen im präfrontalem Kortex (relational complexity) Tendenz zu antworten auf Basis von öberflächlichen oder strukturellen Ähnlichkeiten zwischen Objekten (relational shift) * Bei Konflikten zwischen der strukturellen und öberflächlichen Ähnlichkeiten – eine hemmende Kontrolle im Arbeitsspeicher notwendig Inhalt Begriffe Jean Piaget Einflussfaktoren Familiarity Relational Shift Complexity Multiple Factors Fazit Literatur

Inhibitory control (1) Hemmende Kontrolle Hypothese: hemmende Kontrolle - wichtiger Faktor Test: „Tag“ antworten, wenn im Bild der Mond; „Nacht“ antworten, wenn im Bild die Sonne  Aufgabe nicht verstanden – „Tag“ ist aktiviert, wenn Bild mit Sonne gezeigt (Kinder 4-5 Jahre) neue Aufgabe: „dog“ sagen, wenn sie den Mond sehen; „pig“, wenn die Sonne – hier keine Konkurrenz zwischen den Bildern und die semantische Bedeutung des Wortes Aufgabe verstanden, Regel gemerkt, richtige Antwort keine hemmende Kontrolle in dem Tag-Nacht-Test  entscheidend für das Ergebnis Inhalt Begriffe Jean Piaget Einflussfaktoren Familiarity Relational Shift Complexity Multiple Factors Fazit Literatur

Inhibitory control (2) Hemmende Kontrolle Modell: strukturelle Ähnlichkeit in Konkurenz mit einer hervortretenden oberflächlichen Ähnlichkeit  Hemmung der Oberflächenähnlichkeit notwendig die Entwicklung der hemmenden Kontrolle – Erklärung für „relational shift“ Modell: Inhalt Begriffe Jean Piaget Einflussfaktoren Familiarity Relational Shift Complexity Multiple Factors Fazit Literatur Relational familiarity Relational complexity Inhibitory control Relational shift analogical reasoning

„Multiple Factors“ – Experiment untersucht relational complexity und featural distraction Relationen bekannt für 3 Jahre alte Kinder (küssen, jemandem hinterherlaufen, füttern) Objekte: Menschen, Tiere, Puppen 68 Teilnehmer: 3-4 Jahre alt: 22 6-8 Jahre alt: 21 13-14 Jahre alt: 25 Inhalt Begriffe Jean Piaget Einflussfaktoren Familiarity Relational Shift Complexity Multiple Factors Fazit Literatur

„Multiple Factors“ – Materiale Materiale und Design: Inhalt Begriffe Jean Piaget Einflussfaktoren Familiarity Relational Shift Complexity Multiple Factors Fazit Literatur 1. Anzahl der Instanzen der relevanten Relation (1 oder 2) 2. Ein Objekt im Ziel-Bild als „distractor“ (Katze) oder „non-distractor“ (Sandkasten)

„Multiple Factors“ – Ergebnisse 4 Kategorien der Angaben: correct relational response relational error: ein Objekt in der richtigen Relation aber in der falschen Rolle featural error: Wahl auf Basis der Oberflächenähnlichkeit – mit Ablenkung Wahl eines anderen Objekt in der gleichen räumlichen Position – ohne Ablenkung other errors Inhalt Begriffe Jean Piaget Einflussfaktoren Familiarity Relational Shift Complexity Multiple Factors Fazit Literatur

Correct relational response (1) Ergebnisse: correct relational response Inhalt Begriffe Jean Piaget Einflussfaktoren Familiarity Relational Shift Complexity Multiple Factors Fazit Literatur

Correct relational response (2) Ergebnisse: correct relational response ANOVA- Test: Varianz zwischen den Gruppen größer ist als die Varianz innerhalb der Gruppen? Abhängige Variable: Genauigkeit beim Auswahl der richtigen Antwort Einflussvariablen – alle statistisch signifikant: Alter: wichtigsten Einfluß Ablenkung relationale Komplexität Interaktionen: Alter X Ablenkung – zuverlässige Interaktion Alter X relationale Komplexität - nicht zuverlässige Interaktion Alter X Ablenkung X relationale Komplexität – zuverlässige Interaktion Inhalt Begriffe Jean Piaget Einflussfaktoren Familiarity Relational Shift Complexity Multiple Factors Fazit Literatur

Correct relational response (3) Ergebnisse: correct relational response Signifikante Einflüsse und Zuverlässigkeit der Interaktion: Inhalt Begriffe Jean Piaget Einflussfaktoren Familiarity Relational Shift Complexity Multiple Factors Fazit Literatur Einflüsse Alter Relational Complexity Ablenkung Relational Complexity X Ablenkung 3-4 Jahre alt X 6-7 Jahre alt 13-14 Jahre alt

Fehleranalyse – featural errors Ergebnisse: featural errors als abhängige Variable Inhalt Begriffe Jean Piaget Einflussfaktoren Familiarity Relational Shift Complexity Multiple Factors Fazit Literatur

Fehleranalyse – relational errors Ergebnisse: relational errors als abhängige Variable Inhalt Begriffe Jean Piaget Einflussfaktoren Familiarity Relational Shift Complexity Multiple Factors Fazit Literatur

Fazit Art der Analogie altersabhängig: Item vs. Problem-Analogie; Problemanalogien einfacher für Säuglinge und kleine Kinder als die abstrakten Item-Analogien Relationen sind den Kindern bekannt; Aufgabe verstanden? Erweiterung des Wissens über die Welt relational shift Instrumente zur Messung des analogen Denkens altersabhängig Komplexität der Analogien (Anzahl der Relationen) – kognitive Verarbeitungskapazität Analoges Denken – ein Kontinuum der Entwicklung altersabhängig (und nicht nur in der Stuffe des formal-operatorischen Denkens) Hemmende Kontrolle unterschiedlich nach Alter Was man als Analogie interpretieren kann, ist sehr unterschiedlich. Man findet auf eine Alterkontinuum auch ein Kontinuum verschiedener Formen, Abstraktions- und Komplexitätsgrade des analogen Denkens der Kinder Inhalt Begriffe Jean Piaget Einflussfaktoren Familiarity Relational Shift Complexity Multiple Factors Fazit Literatur

Literatur Goschke, Thomas: Denken und Problemlösen. Analoger Transfer beim Problemlösen, Vorlesungsfolien: Allgemeine Psychologie, Technische Universität Dresden (http://www.psychologie.tu-dresden.de/allgpsy/Goschke/Goschke_Lehre/SS%202003/Denken/V05b_Analogien.pdf) Goswami, Usha (2001a): Analogical Reasoning in Children. In: Gentner, Dedre, Holyoak, Keith J. and Kokinov, Boicho K. (eds.): The Analogical Mind. Perspectives from Cognitive Science, Cambridge, MA: MIT Press Goswami, Usha: Analogical Reasoning in Children (www2.warwick.ac.uk/fac/soc/philosophy/research/conandselfcon/causal/seminars/goswami.doc) Goswami, Usha (2001b): So denken Kinder: Einführung in die Psychologie der kognitiven Entwicklung, Verlag Hans Huber, Bern – Göttingen – Toronto – Seattle Holyoak, Keith J.; Junn, Ellen N.;and Billman, Dorrit O. (1984): Development of Analogical Problem Solving Skills. In: Child Development, 1984, 2042 – 2055 (http://reasoninglab.psych.ucla.edu/KH%20pdfs/HolyoakJunnBillman1984.pdf) Richland, Lindsey E.; Morrison, Robert G.; and Holyoak, Keith J. (2006): Children‘s development of analogical reasoning: Insights from scene analogy problems. In: Journal of Experimental Child Psychology 94, 2006, 249-273 (http://www.gse.uci.edu/richland/articles/1-PictureAnalogyRMH.pdf) Wicki, Werner (2005): Entwicklung des Problemlösens, Vorlesungsfolien: Einführung in die Entwicklungspsychologie (Kognition), Universität Fribourg, WS 05/06 (http://www.unifr.ch/psycho/general/wicki/Entwicklung_Problemloesens.pdf) Inhalt Begriffe Jean Piaget Einflussfaktoren Familiarity Relational Shift Complexity Multiple Factors Fazit Literatur

Analoges Denken in der Kindheit Vielen Dank für die Aufmerksamkeit!