DIE ENTDECKUNG DER PHYSIKALISCHEN WELT

25.07.2011 – Entwicklungspsychologie Seminar: Frühe Kindheit

Gliederung

 Perceptual structure  Reasoning and problem solving  Learning  What babys can‘t do  Summary

Perceptual structure

Wahrnehmungsstruktur und Begriffsanalysen        Imitation Wahrnehmung der Kausalität Wahrnehmung lebendiger Beziehungen Intermodale Signale der Wahrnehmungsstrukturen Trennbare kausale Rahmenbedingungen für mechanische und menschliche Angelegenheiten?

Wahrgenommene Repräsentationen der Kausalität oder kognitive Repräsentationen?

Spezialisierte Module für bestimmte Informationen?

Imitation

• • • Meltzoff und Moore (1983): Babys im Alter zwischen 1 Stunde und 3 Tagen konnten bereits Gesten wie Mund öffnen oder Bewegungen mit der Zunge nachahmen.

Wichtig: aktive Darstellung der nachzuahmenden Geste!

 Bewegung als entscheidender Auslöser „Mirror neurons“ werden zur Imitation und Nachahmung der Bewegungen Anderer benötigt

Wahrnehmung der Kausalität

• • Direkte Beweise durch Experimente, die gänzlich vor den Augen der Babys ablaufen  Kollisionsexperimente (Ursache-Wirkung-Effekte) Illusion von Kausalität bei Erwachsenen • Leslie und Keeble (1987): 6 Monate alte Babys erkannten Kausalität des mechanischen Vorgangs des Anstoßens  Vorstellung von Kräften und deren Wirkung

Wahrnehmung lebendiger Beziehungen

   Wahrnehmung tendiert zur Annahme von Lebendigkeit (sich bewegende Punkte werden als Gestalt wahrgenommen) Merkmale wie Geschwindigkeitsänderung, Richtungsänderung oder Orientierungsänderung lassen auf Lebendigkeit schließen Gergely, Nadasdy und Biro (1995): 12 Monate alte Babys konnten bewusste Einstellung des Handelnden erkennenund als Erklärung für dessen Handlung nutzen

Wahrnehmung lebendiger Beziehungen

  Begründung von Physikalischem und Psychologischem Geschehen möglich Entstehung aus der gedanklichen Repräsentation des räumlichen und zeitlichen Verhaltens von Objekten und Handelnden • Rochat, Morgan & Carpenter (1997): bereits 3-6 Monate alte Babys bevorzugten Punkte, die scheinbar sozial interagierten  Merkmale für soziale Kausalität werden schon erkannt

Intermodale Signale der Wahrnehmungsstrukturen

 Kombination aus Wahrnehmungsmodalitäten beeinflusst Wahrnehmung (sehen und hören lässt andere Rückschlüsse ziehen als nur sehen)  Scheier (2003): bei 6-8 Monate alten Babys kann ein akustischer Reiz visuelle, zweideutige Szenen eindeutiger erscheinen lassen

Trennbare kausale Rahmenbedingungen für mechanische und menschliche Angelegenheiten?

   Nach Leslie (1994) dient die kausale Analyse von Bewegung dem Zweck, mechanische Beschreibungen der Geschehnisse zu entwickeln Interesse der Babys an Bewegung hilft ihnen, die Quelle von Ursache Wirkung-Beziehungen zu identifizieren Spelke, Phillips and Woodward (1995): Babys im Alter von 7 Monaten können zwischen Verhaltensweisen von belebten und unbelebten Körpern unterscheiden  Meltzoff (1995): 18 Monate alte Babys können Intentionen ausmachen und die dahinterstehende Handlung erkennen und fortsetzen  verschiedene Rahmenbedingungen für Physikalisches und Psychologisches

Wahrgenommene Repräsentationen der Kausalität oder kognitive Repräsentationen?

 Kognitive Konzepte und Schemata zur Erfassung und dem Verständnis der Welt  Skripte (Schemata für Ereignisse)  Entwicklung von kognitiven Repräsentationen mithilfe von wahrgenommenen Repräsentationen

Spezialisierte Module für bestimmte Informationen?

 Bereich-übergreifender Ansatz  Bereich-spezifischer Ansatz (Sprache, (Zahlen), Musik)  Nach Leslie (1994): wichtigsten kognitiven Bereiche von Babys: Objektmechanismen und Theory of Mind

Reasoning and problem solving

reasoning & problem solving about the physical world

 2 Kennzeichen des geistigen Denkens:  „reasoning“ → logisches Denken, Schlussfolgerungen  „problem solving“ → Problembewältigung/Problemlösung

Logisches Denken

  Struktur (nicht Inhalt) betreffend Strukturierte Teile des Gedächtnisses? → Reasoning nach Anderson  1. Gewünschtes Erreichen eines Endstadiums, beinhaltetes Ziel  2.geistige Prozesse statt zielgerichtetes Verhalten  3.kognitive statt automatisierte/routinierte Prozesse

Schlussfolgerungen über Objekte und Ereignisse

 Experimente zur Problembewältigung der physischen Welt von Kleinkindern → Baillargeon, Graber, DeVos, Black, 1990

„Bear in the cup“

Bei diesem unmöglichen Ereignis schauen die Kinder deutlich länger

!

 Bewusstsein der weiteren Existenz von Bär, Becher und Käfig hinter der Abdeckung  Beibehalten einer Repräsentation der Örtlichkeiten  Schlussfolgern (reason), dass es unmöglich war, den Bären aus dem leeren Käfig zu hole

Weiteres Experiment..

 Größe eines verdeckten Objekts → Baillargeon & de Vos 1994:

„Dog beneath the cloth“

Schwierigkeit hierbei..

 Erinnerung der absoluten Größe des „Klumpens“  Also: zweite, identische Ausstülpung als Erinnerungs-Cue sichtbar lassen.

→ direkter Vergleich möglich → längeres Beobachten beim unmöglichen Ereignis. (Durch schlussfolgern!) signifikant

Wirklich eine Schlussfolgerung?

 Test: Überraschung trotz Aufklärung des

„Tricks“?

 Um zu beweisen, dass es geistige, NICHT automatisierte Prozesse waren, sondern

logisches Denken

Weitere Studie dazu..

-neue Gruppe von Kindern -Offenbarung des Tricks durch Probeläufe -zeigten erst 2 große, dann 2 kleine Hasen -Weiter wie Experiment 1 → Diesmal keine Überraschung mehr!

Schlussfolgerung..

Nutzen der Information über 2 verschieden große Hasen (aus Vortests) → Sinn aus dem überraschenden Phänomen geschlossen, Problemlösung durch logisches

Denken!

Beweis für 'reasoning' & 'problem solving'?

 Kriterien von Anderson (1990) scheinbar erfüllt:  1.) gewünschtes Endstadium=Erklärung für ein unmögliches Ereignis  2.) erreicht durch eine Reihe geistiger Prozesse  3.)eher kognitiv als automatisch, Informationen nicht direkt beobachtbar

Reaktion auf zahlenmäßige Beziehungen

 Grundlegend: Verständnis von Beziehungen wie „größer als“ oder „kleiner als“  Verständnis, dass eine Menge gleich bleibt, wenn ihr nichts hinzugefügt/weggenommen wird  → Können Babys schon früh Mengen-und Zahlenverhältnisse verstehen?

Cooper 1984

     Karos, die die Beziehung „größer als“, „kleiner als“ oder „gleich“ darstellten Gewöhnung an die „größer als“-Beziehung Im Test entweder umgekehrte, gleiche oder neue Beziehung derselben Relation 10 Monate: Gleichheit von Ungleichheit unterscheiden 14 Monate: Ebenso Verständnis für umgekehrte Relation

Starkey Spelke und Gelman

      Können Kinder 3(2) Töne mit 3(2) Objekten gleichsetzen?

Auswahl zweier Anordnungen, eine mit 2 und eine mit 3 Objekten Hören einer Melodie aus Lautsprechern → 2 oder 3 Trommelschläge → Kinder schauten bevorzugt auf Anordnung mit 3(2) Objekten bei 3(2) Trommelschlägen =cross-modal congruence

Jordan und Brannon

 7 Monate alte Babys  Nummer gehörter Stimmen kongruent oder inkongruent mit Nummer „sprechender“ Köpfe in einem Video  2 Videos: 1 / 3 Frauen sagt „look“ oder   1 / 2 Frauen sagt „look“ → bevorzugtes Schauen bei Video in dem die Anzahl der Stimmen die gleichzeitig „look“ sagten zum Gesehenen passte

Beweis für die multisensorische Repräsentation von Anzahlen in der Kindheit?

→

Generalisierbarkeit?

Wynn 1992 -ebenfalls zum Verständnis von Anzahlen -5 Monate alt -einfache mathematische Aufgaben zu Addition/Subtraktion

Mögliches Ereignis

Unmögliches Ereignis

Ebenfalls verlängertes Betrachten. Wynn meinte, das sei der Beweis,, dass Kinder einfache mathematische Aufgaben lösen könnten.

Simon, Hespos und Rochat 1995

 Argumentation: Wynns Ergebnis aufgrund physikalischen Wissens von Kindern, nicht mathematisch, da Objekte aufhören zu existieren oder aus dem Nichts erscheinen

 Wenn tatsächlich auf physikalische, nicht mathematische Gründe zurückzuführen:  Verstärktes Schauen bei mathematisch möglichem, aber physikalisch unmöglichen Ereignis?

 → Hinzufügen einer „impossible identity“ und „impossible identity and arithmetic“ Bedingung.

Identity Impossible, z.B.:

-Elmo + Elmo- = Ernie und Elmo -Elmo und Elmo -Elmo = Ernie → arithmetisch korrekt aber physisch unmöglich.



Verhalten wie beim mathematisch möglichen Event bei Wynn, also nicht verwirrt, also haben sie die andere Identität nicht bemerkt und es war mathematisch möglich.

Identity & Arithmetically Impossible

- Elmo + Elmo = Ernie - 2 Elmos – Elmo = Elmo und Ernie

Ergebnis

 Verhalten wie beim mathematisch unmöglichen Experiment von Wynn. Erkannten den mathematischen Fehler  → Also schauten sie länger auf mathematisch inkorrekte Ergebnisse, nicht aber physikalisch falsche. In einer Kontrollbedingung wurde gezeigt dass sie Ernie und Elmo unterscheiden konnten.

Neurowissenschaftlich..

→ dorsal: wo, spacial locations (Wäre bei Interesse an Anzahl der Objekte dominant, leitet Handlungen → es wurden kleine greifbare Spielzeuge benutzt!) → ventral: was, object identification (zB Tausch von Ernie zu Elmo, ventral processing wäre dazu nötig Also: dorsale Route aktiv, sodass Informationen über Identität verlorengehen.

Learning

Allgemeines und Definition

● ● ● ● ● ● Definition Lernen: Aufnahme und Abspeicherung von Informationen über das neuronale System Definition bei Babys: Entwicklung der Art eines Verhaltens durch Erfahrungssammlung ---> Lernen fordert Aufmerksamkeit auf die einzelnen Objekte in der Natur, die durch das Sichtfeld eingeschränkt sind ---> Entwickelt sich im Laufe der Kindheit Erste Versuche zum Thema Lernen mit Tieren: zweite Definition trifft auch bei einfachen Organismen zu vor allem im Bezug auf

Gewohnheiten, Assoziationen, soziales Verhalten, problemlösendes Verhalten

„Gemessen“ wird der Grad des Lernens an Wiedererkennung und Abruf aus dem Gedächtnis („recognition“ und „recall“)

3 Arten des Lernens bei Babys bzw. Kleinkindern ● ● ● ● Lernen durch Nachahmung („Learning by imitation“) Lernen durch Vergleichen („Learning by analogy“) Lernen durch Erklärungen („Explanation basedlearning“) (Lernen von Ursachen „Causal learning“)

Learning by imitation

● ● ● ● ● ● Definition: „B lernt von A die Art eines (neuen) Verhaltens“ Vergleich mit Tieren: geht über die kognitive Entwicklung von Tieren hinaus, da man die Fähigkeit braucht die Intentionen eines gewissen Verhaltens zu verstehen Ab ca. 9 Monaten möglich Ab 18 Monaten Verständnis für Intention Wichtigster Forscher: Andrew N. Meltzoff, amerikanischer Psychologe ---> Testete ob Kleinkinder eine neue Handlung, die sie genau beobachtet haben, auch ohne Verfügbarkeit der Materialien, reproduzieren können

● ● ---> Prinzip der „deferred imitation“ = verzögerte Nachahmung, d.h. Erst Beobachtung, danach eigener Versuch Theorie: „active imitation“ , d.h. Fähigkeit Dinge nachzuahmen , obwohl sie nur von außen beobachtet wurden -- > „recognition“, „recall“

Meltzoffs Versuche

● ● ● ● ● Versuch 1: 14 Monate alte Babies Manipulation eines Spielzeugs: auseinandernehmbare Holzhantel Versuchsaufbau: 3 Varianten → Variante 1: „imitation condition“ = Nachahmungsgruppe VL nimmt Spielzeug dreimal in Folge auseinander auf genau gleiche Art → Variante 2: „control condition“ = Kontrollgruppe VL dreht das Spielzeug dreimal im Kreis jeweils mit kurzer Pause → Variante 3: „baseline group“ = Basisgruppe VL gibt dem Kind das Spielzeug einfach nur in die Hand und lässt es damit spielen Ergebnis nach 24 Stunden: 45% der Gruppe 1 kann Spielzeug auseinander nehmen, aus Gruppe 2 und 3 nur wenige (7,5%), außerdem Babies aus Gruppe 1 viel schneller als Babies aus Gruppen 2 oder 3

● ● ● ● ● Versuch 2: 14 Monate alte Babies Erweiterung der Spielzeuge auf 6, Verlängerung des Zeitraums auf 1 Woche Ergebnis: → Gruppe 1 schafft die meisten Targets und ist wiederum am schnellsten Weitere Versuchsänderungen: - 9 Monate alte Babies 3 Spielzeuge, Zeitraum 24 Stunden - 14 Monate alte Babies Zeitraum 2-4 Monate → wiederum selbes Ergebnis

● Versuch 3: 14 Monate alte Babies ● Gleicher Versuchsaufbau wie bei Versuch 1, Präsentation des Spielzeugs über Fernseher nicht live ● VL kann Kinder sehen und warten bis diese aufpassen bzw. durch Zurufe ihre Aufmerksamkeit erlangen ● ● Ergebnis: → Gruppe 1 wiederum am besten (40%), Gruppe 2 und 3 jeweils 10% Meltzoffs zwiespältige Meinung: Gefahr für Kinder durch starke Beeinflussung durch den Fernseher, aber auch Möglichkeit der gezielten Förderung des Lernens

Learning by analogy

● ● ● Lernen über Vergleiche Vorraussetzung: Übereinstimmung zwischen zwei Ereignissen finden, dann Wissen vergleichen und auf bestimmte Situation übertragen → nur bei wenigen Tieren möglich (Ausnahme Bsp. Affe Sarah) Meistens getestet bei Kindern von 3 Jahren und älter, aber auch bei Kleinkindern möglich

Versuch von Greco, Hayne und Rovee-Collier

● ● ● ● ● ● ● Versuch 1: 3 Monate alte Babies „Reaktivierungsmodell“ mit Mobilen am Kinderbett → Tritte des Babies gegen Mobile um es zu bewegen Versuchsaufbau: nach 24 Stunden Erinnerung an das sich bewegende Mobile, 3 Minuten lang Bewegung durch den VL, dann Kind → Messen der Trittrate Versuch 2 Greco: Versuchsaufbau: 2 verschiedene Mobile, eines für die Lernphase eines für die Reproduktionsphase nach 24 Stunden Ergebnis: → von Erwachsenen als großer Unterschied eingeschätzt → Kinder reagieren trotz Unterschied gleich Theorie: Übertragung des Gelernten auf das andere Mobile →

Vergleich

: beide bewegen sich → gleiche Wahrnehmung → gleiches Verhalten

Versuch von Brown, Chen, Sanchez und Campbell

● ● ● ● Teil 1 Brown: 17-36 Monate alte Babies Test: Spielzeuge an sich bringen, die außerhalb der Reichweite sind Versuchsaufbau: verschiedene Objekte als Hilfsmittel angeboten, manche sehr effektiv, manche weniger → „means-to-an-end-solution“ = Mittel zum Erreichen des Ziels Ergebnis: → „means-to-an-end-solution“ funktioniert für alle Spielzeuge auch wenn sie sich in Form und Fläche unterscheiden

● ● ● ● ● Teil 2 Chen, Sanchez, Campbell: 10 Monate alte Babies Versuchsaufbau: Baby in Labor, kriegt Puppe gezeigt, außerhalb der Reichweite - Puppe hinter Barriere (Box), Faden an ihr befestigt, Faden auf Tuch, wahlweise Erschwerung der Aufgabe durch 2 Tücher und 2 Fäden aber nur ein Teil befestigt an Puppe - 3 Versuche mit 3 verschiedenen Puppen Lösung: Handlungskette 1. Box wegräumen 2. Am Tuch ziehen 3. an Schnur ziehen Ergebnis: → ältere Kinder haben es allein geschafft, jüngere brauchen Mutter die es vormacht → 13 Monate: Übertragen des Vorgemachten auf Problem, schaffen es → 10 Monate: Hilfestellungen nötig: Vormachen, Vereinfachung des Versuchs z.B. immer gleiche Puppen Fazit:

Learning by analogy

Beziehungen miteinbezieht besonders wichtig, weil es Denken z.B. über

Explanation-based learning

● ● ● ● ● ● ● ● Grundmechanismus für Kinder um Variablen zu identifizieren, während sie ihre Umwelt aufnehmen Grundwissen/Erfahrung sammeln → in Kategorien einteilen → Grundgerüst für einfache Wahrnehmungen → beruht auf verschiedenen Prinzipien z.B. Langlebigkeit Je mehr Ereignisse, desto mehr Erfahrung → desto mehr Variablen in Kategorien auf die man bei neuen Situationen zurückgreifen kann

● ● ● Vergleich mit Maschinen/Roboter: De Jong 2006) → bilden von kausalen Beziehungen für Ereignisse auf der Basis von Training mit gleichzeitigem Benutzen des schon vorhandenen Wissens aus den Wissenskategorien - Ziel der Mathematiker: → Roboter, die verschiedene Wissensbereiche gespeichert haben aus denen sie Verall gemeinerungen ziehen können um es auf andere Dinge zu übertragen Zugrundeliegende Idee: → Bezug herstellen zwischen ge lerntem Bereich und neuem → „Bewertung mutmaßlicher Erklärungen“

Ergebnisse von Baillargeon

      Kinder haben ihr eigenes Trainingsset - Bsp: Objekte fallen von Fläche oder nicht → Verallgemeinerung: „Objekte fallen wenn sie falsch gelagert sind“ 3 Unterprozesse des Lernens: 1. Kinder bemerken die Folge eines Phänomens (Fällt oder fällt nicht) 2. Suchen nach der Ursache bzw. Bedingung für diese unterschiedl. Folgen 3. Benutzen des Grundwissens und der Erfahrungen um Ursache herauszufinden → Beziehung zwischen Ursache und Folge wird abgespeichert für diese bestimmte Ereigniskategorie Erfahrung ist altersabhängig, da oft noch das Verständnis fehlt

Versuch von Baillargeon und Wang

● ● ● ● 9 Monate alte Babies Theorie: Babies beschäftigt mit Lernen durch Erklärungen → Manipulieren der Häufigkeiten der Schlüsselvariablen müsste sich auf das Alter auswirken in welchen sie die Variablen den Situationen zuordnen können Test: Kindern beibringen auf die Rolle der Höhe bei Verdeckungsereignissen zu achten durch intensives Üben → laut früherer Tests erst mit 12 Monaten möglich Versuchsaufbau: 3 Versuchsdurchgänge, 2 verschiedene Objekte zum verdecken (ein großes und ein kleines), ein großes Objekt, das verdeckt wird Durchführung: 1. VL wählt eines der beiden Deckobjekte aus und dreht es um 90 Grad, um zu zeigen, dass es hohl ist 2. Deckobjekt hochheben und auf anderes Objekt absenken → großes Deckobjekt verdeckt Zielobjekt vollkommen, kleines Deck objekt nicht ( ein Teil schaut oben raus) 3. Den Kindern wird der frühere Originalversuch gezeigt (sowohl kleines als auch großes Deckobjekt verdecken hier das Zielobjekt komplett)

● ● ● ● ● ● ● ● ● ● Ergebnis: → Babies erkennen den „Fehler“ (kleines Deckobjekt bedeckt Zielobjekt trotzdem komplett) Versuch 2: gleicher Versuch, nur zwei Übungsdurchgänge → gleiches Ergebnis Versuch 3: Test 24 Stunden nach Versuchsdurchführung → gVersuch 4: Bedecken eines kleinen Objekts von einem großen und einem kleinen → hier lernen die Kinder nichts, da die Rolle der Höhe nicht betont wird Explanation based learning sehr wichtig, da Kinder dadurch Vorhersagen über neue Ereignisse treffen können durch Übertragung auf diese Ereignisse →

„causal learning“

= Übertragung des Wissens auf andere Ereignisse durch Verstehen der Ursachen leiches Ergebnis → Erfahrungen unterschiedlicher Folgen von groß und klein haben auf

Erfahrung basierendes Lernen

ausgelöst und die Rolle der Höhe wurde in eine Kategorie eingeteilt, welche Kinder später wieder identifizieren konnten und so den Fehler erkennen konnten, welcher nicht mit ihrer Erfahrung übereingestimmt hat

Causal Learning

● ● ● ● Weiterer Versuch von Baillargeon und Wang Idee: Situationsählicher Aufbau, wie zu den anderen Versuchen, aber ohne kausale Erklärungsmöglichkeit Versuchsaufbau: wie bei den vorherigen Versuchen, aber falsche Deckel in kurzem und langem Deckobjekt, so dass beide nur 2,5 cm tief sind bei Rotation um 90 Grad sehen Babies dass Objekte sehr flach sind → macht keinen Sinn, dass kurzes Deckobjekt das Zielobjekt nur halb bedeckt und langes trotzdem ganz Ergebnis: → kein Lernvorgang

What babys can‘t do

‚What babys can‘t do‘

Präfrontaler Cortex:  Teil des Frontallappens der Großhirnrinde  Befindet sich etwa auf Stirnhöhe  Empfängt zu verarbeitende Signale  Kontrollzentrum zur Handlungssteuerung  Regulation emotionaler Prozesse  Läsion: Schädigung einer physiologischen Struktur (z.B. im Präfrontalen Cortex)

‚Search errors in reaching‘

A – nicht – B – Fehler: 1.

2.

3.

4.

‚Perseverative Behavior‘

 Nachwirkung psychischer Eindrücke  Beharrliches Wiederholen von Bewegungen  z.B.

- Sortierung von Spielkarten - ‚delayed reaching task‘  zurückzuführen auf die Unfähigkeit, die bereits getane Handlung/Vorstellung zu hemmen (Diamond, 1990)

‚Search errors in crawling‘

1. Experiment von Rieser, Doxey, McCarrell, Brooks (1982)  unregelmäßige Variation der Barriere 2. Experiment von McKenzie, Bigelow (1986)  konstant gehaltende Variation der Barriere 

Babys können lernen die perseverativen Fehler zu korrigieren.

Logische Schlussfolgerungen ziehen

Summary

Summary

  Wahrnehmung durch Imitation (  mirror neurons) Wahrnehmung der Kausalität  Wahrnehmung tendiert zur Annahme von Lebendigkeit?  soziale Kausaliät  Rahmenbedingungen für Physik und Psychologie  Kognitive Repräsentation durch wahrgenommene Repräsentation  Objektmechanismen und die Theory of Mind als die wichtigsten kognitiven Bereiche

Summary

  Geistiges Denken: - Logisches Denken und Problembewältigung Baillargeon „Bear in the cup“     Baillargeon „Dog beneath the cloth“ Rabbit-Experimente: Problemlösung durch Logisches Denken Grundlegendes Verständnis von zahlenmäßigen Beziehungen Physikalische oder Mathematische Fähigkeiten?!

Summary

• • • •   Aufnahme/Speicherung im neuronalen System Lernen durch: Nachahmung = X lernt von Y das neue Verhalten Vergleich = Voraussetzung: übereinstimmendes Ergebnis, mit anschließendem Vergleich Erklärung = Erfahrung wird in Kategorien eingeteilt Ursache = aufgrund der Ergebnisse: Kein Lernvorgang

Summary

 Der Frontale Cortex dient der situationsangemessenen Handlungssteuerung  Perserveration ist das Nachwirken von bestimmten Eindrücke:  Search Errors in Reaching  Search Errors in Crawling

Quellen

 Goswami, U.(2008). Cognitive Developement. The learning brain. Hove: Psychology Press.  Kapitel 2: Infany: The physical world2