Kognition (Subject) / Kognition 2 (Lesson)

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• Problemlösen durch Analogiebildung - Exp 1993, Markman und Gentner zwei Bilder mit unterschiedlichen Darstellungen Oberflächenähnlichkeit: Welches Element aus dem unteren Bild passt am besten zu der Frau auf dem oberen Bild >> Frau (Ähnlichkeit zw Problemelementen des Quell- und Zielproblems oder ihren Eigenschaften) strukturell Ähnlichkeit: welche drei Elemente aus dem unteren Bild passen zu oberem >> Relationen betrachten > Eichhörnchen = Frau, Futter = Paket, Frau = Mann
• Entstehung von Problemen Ausgangs-/ Zielzustand nicht angemessen repräsentiert Enkodierungsprobleme durch: Vernachlässigung wichtiger Aspekte (Domino), hinderliches Vorwissen, unangemessene Problemrepräsentation wenn die Auswahl der Operatoren durch die fehlerhafte Problemrepräsentation beeinflusst
• Lösung von Problemen + Teilprozesse durch Veränd der Repräsentation, Aktivierung neuer Operatoren ablaufende Teilprozesse: Elaboration (neue Wissensstrukturen in bestehende Strukturen einzubauen, tiefe Verarbeitung), Reenkodierung (Repräsentation anders sehen), Lockerung von Randbed
• mentale Vorstellungen Verarbeitung wahrnehmungsähnlicher Infos in Abwesenheit externer Quellen perzeptueller Info zur Vorhersage der Darstellung von Dingen in der Zukunft (Architektur, Einkauf (wo finde ich was))
• mentale Bilder innere Repräsentation von visuellen und räumlichen Infos
• Gehirnaktivität bei der Verarbeitung bei visuellen vs verbalen Infos unterschiedliche Gehirnareale beteiligt je nach Material visuell: parietal-temporal-okzipitaler Assoziationskortex verbal: Broca- und Wernicke Zentrum - ähnliche Aktivitätsmuster bei mentalen Vorst und tatsächl visuellen/ verbalen Infos
• Experiment von Santa (1977) + Interpretation UV: Präsentation eines visuellen (geometrische Objekte) oder verbalen (Wörter) Vorgabereizes - AV: Realtionszeit - danach Präsentation von Prüfreizen (gleiche räumliche Anordnung oder lineare Anordnung) - Frage: Enthalten die Prüfreize die gleichen Elemente? > Interpretation: verbale und visuelle Informationen werden auf unterschiedliche Weise verarbeitet - Verarbeitungsformen hängen von Lernerfahrung ab (gelesen wird linear)
• Wanner (1968; LZG) - Befunde Wortlautveränderungen, die zu einer Bedeutungsveränderung führen, werden häufiger entdeckt als solche, die nur zu stilistischen Veränderungen führen Gedächtnis für Bedeutung unabhängig von Hinweis zuvor, immer ca 100% wiedererkannt: 
 → Mensch extrahiert die Bedeutung einer sprachlichen Nachricht automatisch,den genauen Wortlaut nicht (Überlegenheit des Gedächtnisses für Bedeutungen) Gedächtnis für stilistische Veränderung: ohne Hinweis = Zufälliges Raten > mit Hinweis auf 75% korrekte Identifikation verbessert
• Repräsentationshypothesen: Embodied Cognition Vgl der Sichtweisen = Verkörperte Kognition, Barsalou, 2003 traditionelle Sichtweise: Wahrnehmungen aus der Außenwelt werden im Gehirn verarbeitet und in mentale Repräsentationen umgewandelt, die dann der Steuerung von Gedanken und Verhalten dienen - Gehirn verarbeitet abstrakte Informationen - Wissen ist getrennt von Handeln und Wahrnehmen in eigenständigen Gedächtnissystemen angesiedelt Sichtweise embodied cognition: größeres System, das neben Gehirn/ Kognition u.a. auch Körper und Umgebung als Komponenten einschließt - Kognition findet direkt in den verschiedenen Modalitäten statt - körperliche Signale und Prozesse als wichtiger Bestandteil kognitiver Prozesse
• Repräsentationshypothesen: Embodied Cognition Wechselwirkung zwischen Kognition, Sensorik und Motorik > spiegelt sich in (Mentale) Repräsentation von Denkprozessen wider Gegensatz zu den klassischen, mentalen Repräsentationskonzepten: amodalen Konzepte, Gehirn als zentrale Instanz mentaler Repräsentation und Kognition >> Denken nicht unabhängig vom Körper möglich, multimodal verkörperlicht  → Auswirkungen des Körpers auf Denkprozesse (z.B. Sprache & Körperwahrnehmung) 
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• Problemlösen zielgerichtetes Verhalten, das oft das Aufstellen von / Zerlegen in Teilziele(n) beinhaltet, um die Anwendung von Operatoren zu ermöglichen
• Operator bezeichnet eine Handlung, die den vorliegenden Problemzustand in einen anderen Zustand transformiert (z.B. Verdienstmöglichkeit suchen, Geld sparen)
• Problemtypologien bzgl der Barriere > Synthesebarriere Synthesebarriere (Leerstellen im Operatorinventar): Ausgangs-, Zielzustand bekannt, Operatoren unbekannt, zB 9-Punkte-Problem (alle Punkte in einem Zug verbinden), wie macht man Stroh zu Gold
• Problemtypologien bzgl der Barriere > Dialektische Barriere Dialektische Barriere (unbekannte/ vage Zielsituation): best Kriterien sind vorhanden, nicht jedoch deren Ausmaß > Zielzustand definieren und erreichen, zB neue Wohnung soll SCHÖNER werden ALS alte - Kooperativkriterien
• Problemtypologien bzgl kogn Anforderungen - Neuanordnungsprobleme Ausgangszustand und allgemein gehaltenes Ziel vorhanden, Elemente neu anordnen zB Anagramme MEHL <> HELM (einzelne Buchstaben und Zielbeschreibung vorgegeben - neuordnen)
• Problemtypologien bzgl kogn Anforderungen - Induktionsprobleme Problemlöser muss aus mehreren Bsp eine abstrakte, dahinter liegende Struktur erschließen; Hintergrundwissen erforderlich zB Wasser : Schiff wie Luft : _____ (Analogiebildung)
• Problemtypologien im Überblick Bzgl Barriere (DennIS): Interpolationsbarriere Synthesebarriere Dialektische Barriere Bzgl kogn Anforderungen (TeNnIs): Transformationsprobleme Neuanordnungsprobleme Induktionsprobleme geschlossen/ gut definiert offen/ schlecht definiert wissensreich - wissensarm
• Wozu all diese Schubladen? Sortieren von Aufgaben & Problemen Annahme, dass ähnlichen Problemen ähnliche kognitive Prozesse zugrunde liegen Vermittlung von Problemlösekompetenzen (Beispiel übertragen auf gesamte Kategorie)
• Ausgangspunkt für Problemlöseforschung Gestaltpsychologie Gegenpol zum Behaviorismus (Problemlösung durch Trial-and-Error oder Reproduktion früher gelernter Reaktionen) Köhlers Affenexperimente (1921; 1947): Sultan zeigte zunächst Trial-and-Error-Prinzip, dann stille Betrachtung und schließlich plötzliche Einsicht
• Eigenschaften von Einsichtsproblemen schlecht definierte Probleme (?) erfordern meist Re-Repräsentation > kognitive Umstrukturierung der Problemsituation (Einstellungseffekte) - z.B. Loslösung von der funktionalen Gebundenheit / Fixierung plötzliches Verständnis (Einsicht) > Aha-Erlebnis - plötzlich auftretende Einsicht in die Lösung eines Problems bzw. schlagartiges Erkennen von Zusammenhängen fehlendes Nähegefühl - Lösende erkennen nicht, dass sie der Lösung nahe sind
• Def Einstellungseffekte Menschen können aufgrund früherer Erfahrungen dazu verleitet werden, beim Lösen eines Problems bestimmte Operatoren gegenüber anderen vorzuziehen vor allem, wenn einige Wissensstrukturen auf Kosten anderer zugänglicher gemacht werden mechanische Anwendung einer einmal geübten Methode
• Problemlösen durch Analogiebildung - General-Strahlen-Problem 1980 Ergebnisse Lösungsrate in KG niedriger als in den EG, d.h. Lesen der Geschichte erleichtert Lösung (10% vs. 41% vs. 35% (EG2))
 →Problemlöser können neue Probleme lösen, indem sie Analogien nutzen - einige der Probanden konnten Problem aber erst dann lösen, wenn sie den Hinweis bekamen, dass die zweite Geschichte für Problemlösung relevant sei (41% ohne vs. 35% mit)
 → Abbildung auf ein analoges Quellproblem fällt viel leichter, wenn man weiß, dass es relevant ist
• Analogiebildung: Gick und Holyoak (1983) - General-Strahlen-Problem UV, AV, Ergebnis, Fazit Aufgabe: Lösung für ein Strahlenproblem finden UV: Präsentation … - … einer analogen Geschichte (General) (EG 1) - … eines visuellen Hinweisreizes (EG 2) - … einer analogen Geschichte und eines visuellen Hinweisreizes (EG 3) AV: konvergente Lösung des Problems? Ergebnisse - EG 1: 76% - EG 2: 67% - EG 3: 81% - visueller Hinweisreiz allein weniger wirksam, in Kombination mit Geschichte allerdings am hilfreichsten → beide Ähnlichkeiten tragen zum analogen Transfer bei
• fuzzy ursprünglich: zur Modellierung von Unschärfe von umgangssprachlichen Beschreibungen - erfasst die Ausprägung einer Zugehörigkeit (Fuzziness) in mathematischen Modellen 
• Assoziatismus Entstehen wodurch? Hierarchien Ausgangspunkt: grundlegende Prinzipien für Denken und Problemlösen sind Assoziationen Assoziation = Reiz-Reaktions-Verbindung (S-R), die nach Wahrscheinlichkeit hierarchisch geordnet(abh von Lernvorgeschichte) Assoziationen entstehen durch Trial-and-Error-Verhalten Umschichtung von Reaktionshierarchien (= Art Gewohnheitsmuster, wie Person auf Auslösereize reagiert) möglich: schrittweise Veränderung der Auftretens-WK für Unterschiedliche S-R-Verbindungen
• Problemlösen = Bekräftigung zielführender Verhaltensweisen nach Versuch und Irrtum oder Reproduktion von Reaktionen (Verhalten), die vormals in der Problemsituation verstärkt wurden Beispiel: Sultans Verhalten, bevor er Einsicht zeigte
• Vertreter Assoziatismus Skinner (1984) - aufbauend auf Thorndikes Befunden (Problemkäfig) Bekräftigung der S-R-Verbindungen (Verstärkungslernen, Skinner-Box)
• Grenzen Assoziationismus Einsicht, produktives Denken und Kreativität können nicht erklärt werden
• Gestalttheorie: Problemlösen, Ansatz, Vertreter Problemlösen = Suchen nach einer guten Gestalt - Mechanismus: gedankliche Umstrukturierung der Problemsituation (und Einsicht) > ähnelt Umschlagen des Wahrnehmungseindruckes bei Wahrnehmung mehrdeutiger Reizvorlagen (Kippfiguren) Ansatz: Denken ist mehr als reine Reproduktion oder Trial-and-Error (Abgrenzung vom Behaviorismus) Vertreter: Köhler - Wertheimer - Duncker
• Köhler - Gestalttheorie (Problemlösen) entschiedener Einwand gegen behavioristische Postulate Experimente mit Primaten: Problemlösen bei Tieren kann nicht immer durch rein reproduktives Vorgehen beschrieben werden Problemlösen vollzieht sich nicht allmählich (durch Trial-and-Error und Verstärkung), sondern durch gedankliche Umstrukturierung der Problemsituation, die Umschlag des Wahrnehmungseindrucks bei der Wahrnehmung mehrdeutiger Reizvorlagen ähnelt Umstrukturierung führt zu plötzlicher Einsicht, verbunden mit einem Aha-Erleben
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• Köhler (1927): Problemlösen bei Affen vier Phasen des kreativen Probemlösens (Wallas, 1926) 1. Vorbereitungsphase - Formulierung des Problems, intensive Auseinandersetzung mit Problemgebiet - Scheitern erster Lösungsversuche 2. Inkubationsphase - Problem wird beiseite gelegt, Gedächtnis-/ Umstrukturierungsprozesse im Hintergrund (Verb zw Reizen und Reakt abschwächen/stärken) 3. Illuminationsphase - plötzliche Einsicht bringt die Lösung 4. Verifikationsphase - Realisierung und Überprüfung der Möglichkeit der Problemlösung
• Duncker (1935) - Gestalttheorie, 3 Analyse-Formen Situationsanalyse: Konfliktanalyse - worum geht es nicht?; Materialananalyse - was kann ich brauchen? Zielanalyse: was will ich eigentlich? was kann ich entbehren
• Bsp Gestalttheorie Problemlösen Kerzenproblem (Duncker, 1935) - funktionale Gebundenheit der Objekte Zwei-Seile-Problem (Maier, 1931) - Umstrukturierung & Einsicht durch Hinweise 9-Punkte-Problem (Scheerer, 1963) - zu eng definierter Zielzustand (Randbedingung: nicht über Punkte hinaus malen)
• Zwei-Seile-Problem (Maier, 1931) Umstrukturierung & Einsicht durch Hinweise Aufgabe:Seile zusammenbinden - viele VPs kommen nicht auf die Lösung des Problems (Pendeln) unbemerkter Lösungshinweis in der Inkubationsphase durch Versuchsleiter fördert die Einsicht der VP (VL bringt VP dazu, das Seil loszulassen, welches dadurch in Schwingung gerät und die Lösung salienter macht)= Schwingungshinweis
• Zwischenfazit (Gestalttheorie - Problemlösen) Problemlösen kann sowohl reproduktiv als auch produktiv erfolgen Anwendung von Vorwissen kann erfolgreiche Lösungsfindungen 
 behindern Einsicht durch Umstrukturierung der Problemsituation Einsicht ist subjektiv überraschend und oft mit plötzlichem Aha- Erleben verbunden
• Grundbegriffe - Problemraumtheorie Problemraum - Suchraum - Lösungspfad - Suchbaum - Evaluationsfunktion
• Problemlösen bei Problemraumtheorien = die heuristische Suche im Problemraum = Finden eines Pfades von einem Ausgangszustand zur Lösung, inkl. Kreuzungen und Sackgassen
• Problemraum Was bedeuten die Operatoren dabei? - Labyrinth von Zuständen, in dem die Operatoren einen Weg von einem Zustand zum nächsten darstellen (aktueller Problemzustand in neuen transformiert) - umfasst alle möglichen Zustände (Knoten), die bei der Lösung auftreten können
• Suchraum Teilmenge des Problemraums umfasst alle Zustände, die während der Problemlösung erreicht werden
• Lösungspfad  kürzester Weg vom Anfangs- zum Zielzustand
• Suchbaum alle Pfade, die von einem Startzustand ausgehen Darstellung des Suchbaums mittels Graphentheorie
• Evaluationsfunktion jedem Zustand des Problemraums wird ein numerischer Wert zugeordnet, der den idealen Lösungspfad durch den Problemraum widerspiegelt → Präferenzhierarchie der Zustände Bewertung der Güte eines Problemzustands (z.B. dessen Distanz zum Ziel) Funktion f: D → R
• Problemraumtheorie: typische Probleme Turm von Hanoi - Umschüttaufgaben - Hobbits und Orks / Kannibalen & Missionare - Aufgaben aus Mathematik und Physik - Streichholzaufgaben - Anagramme - Kryptarithmetik - Tic Tac Toe
• Wasser umfüllen (Luchins und Luchins, 1959) + wie heißt der dahinter liegende Effekt? zunächst Einstellungsprobleme (Durchgang 1 - 5): Aufgaben erforderten die gleichen Umschüttungen (Lösungsroutine: B-A-2C) danach folgten ambige Probleme > Lösung durch gelernte, aufwändige Methoden vs Lösung durch einmaliges Umschütten Probanden in EG nutzten in 74% der Fälle die aufwändigere Strategie (Lösungsroutine/ Einstellungseffekt hemmt einfacheren Lösungsansatz) - Probanden in KG (nur ambige Probleme): 0%
• Hintergrund: Graphentheorie (Problemraumtheorie) Graph G = (X, U) - abstrakte Struktur, die eine Menge von Objekten (Knoten) mit den zwischen diesen Objekten bestehenden Verbindungen (Kanten) repräsentiert Beispiel: U-Bahn-Netzwerk - Baum: azyklischer (ohne Schleife) Graph T, der zusammenhängend ist und in dem ein Knoten x0 (Wurzelknoten) keinen Vorgänger und jeder andere Knoten genau einen Vorgänger besitzt
• Algorithmus eindeutige Handlungsvorschrift zur Lsg von Problemen, die aus einer endlichen Anzahl von definierten Schritten und zur Problemlsg führt (falls eine Lsg vorhanden) Bsp.: um den Bahnhof in einer fremden Stadt zu finden, fährt man alle Straßen systematisch ab
• Heuristik schnelle, auf Erfahrung basierende, analytische Vorgehensweise, die bei begrenztem Wissen eine Problemlsg "in der Regel" findet, aber nicht zwingend garantiert und die hilft die Anzahl an Zuständen in einem Suchraum einzuschränken Faustregeln, weniger kogn Aufwand Hypothese, die nur vorläufig im Hinblick auf die zu findende Lösung aufgestellt wird, aber nicht als endgültig betrachtet werden kann Bsp.: man fährt gemäß der Hypothese bestimmte Straßen ab, z.B. „Bahnhofsstraße“
• Heuristiken beim Problemlösen - Schleifenvermeidungsheuristik bereits durchlaufene Zustände merken, um Wiederholungen zu vermeiden - nicht funktionierende Lsg nicht weiter versuchen
• Heuristiken beim Problemlösen - Differenz-Reduktions-Methode Def, was ist dafür notwendig, problem hill climbing derjenige Operator, der die Distanz zum Zielzustand am meisten reduziert, wird gewählt bzw. der den aktuellen Zustand in einen Zustand überführt, der dem Ziel möglichst ähnlich ist notwendig: Maß für Ähnlichkeit zwischen Zuständen im Problemraum und Zielzustand Problem: mitunter ist es für die Lösungsfindung nötig, sich zwischenzeitlich vom Ziel mehr zu entfernen (Umweg; vgl. Hobbits und Orks)
• Allgemeine Heuristiken beim Problemlösen Schleifenvermeidungsheuristik Differenz-Reduktions-Methode Mittel-Ziel-Analyse

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