Kognition (Subject) / Kognition 2 (Lesson)

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• Hobbits und Orks / Kannibalen & Missionare - Instruktionen Differenz-Reduktions-Methode - 3 Hobbits und 3 Orks befinden sich auf einer Flussseite - alle möchten auf die andere Seite kommen - Ihnen steht ein Boot zur Verfügung - das Boot darf bei Hin- und Rückfahrt NIEMALS unbesetzt sein und kann maximal 2 Passagiere beinhalten - Ziel: Hobbits und Orks auf die andere Seite bringen, ohne dass ein Hobbit zu Schaden kommt - wichtig: es dürfen niemals mehr Orks als Hobbits auf einer der beiden Flussseiten sein, da die Hobbits ansonsten sterben
• Hobbits und Orks / Kannibalen & Missionare - Ergebnisse ideale Lösung: Boot muss 11 mal über den Fluss bewegt werden empirischer Befund (Jeffries, Polson, Razran & Atwood, 1977; Greeno, 1974; Thomas, 1974): Fehleranzahl bei Zug 3 und Zug 6 besonders auffällig Begründung: - Zug 3 größte Anzahl möglicher Züge - Zug 6: von Lösung ein Stück entfernen (konträr zum Prinzip der Unterschiedsreduktion)
• Heuristiken beim Problemlösen - Mittel-Ziel-Analyse means-end-analysis Bilden von Teilzielen, um den Unterschied zw Ausgangs- und Zielzustand durch Anwendung geeigneter Operatoren zu reduzieren General Problem Solver
• Mittel-Ziel-Analyse - Vorgehensweise 1. Falls Ausgangs- und Zielzustand nicht übereinstimmen (Feststellung einer Differenz): Woran liegt das? 2. Wähle jenen Operator, der die Distanz zum Ziel minimiert 3. Falls der Operator nicht anwendbar ist, dann setze als Teilziel, ihn anwendbar zu machen zentral: Bilden von Teilzielen
• General Problem Solver (GPS, Newell & Simon, 1972) Computerprogramm, das die Mittel-Ziel-Analyse simulieren kann - basiert auf dem Prinzip der Unterschiedsreduktion Kritik: - trotz des Namens eher spezifisch (Erfolge auf speziellen, konkreten Gebieten, z.B. Logik, Schach) - nur gut definierte Probleme können simuliert werden > Entscheidungshilfesysteme in Medizin 1: Problem wird in eine Reihe von Unterschieden aufgeteilt - 2: Suche nach einem Operator, der zum Eliminieren eines Unterschieds von Bedeutung ist >> siehe Abb Problemlösen
• Problemraumtheorie: Fazit objektive Beschreibung des Problems Bestimmung der optimalen Lsg optimale Lsg vglbar mit menschl Problemlöseverhalten > Verhalten wird objektiv bewertbar > suboptimale Lsgschritte können aufgedeckt werden (Schritt 3 und 6 im Hobbit)
• Befunde - Fehler wenn viele Übergänge / Auswahlmöglichkeiten von Operatoren möglich sind wenn man entgegen der Heuristik der Unterschiedsreduktion handeln muss
• Befunde bei Problemraumtheorie: Übungseffekte (Newell & Rosenboom, 1981) Performanz verbessert sich mit der Anzahl der Übungsdurchgänge Potenzgesetz der Übung scheint zu gelten: anfangs sehr schneller, großer Lerngewinn, welcher mit der Zeit geringer wird und schließlich eine Asymptote erreicht sinkender Zeitbedarf, gesteigerte Problemlösekompetenz
• Isomorphie Abbildung zwischen zwei Strukturen oder Problemen, durch die Teile einer Struktur auf bedeutungsgleiche Teile einer anderen Struktur umkehrbar und eindeutig abgebildet werden können
• Hayes & Simon (1977): Das Monster-Problem - Aufgabenstellung Problemisomorphie (Strukturgleichheit von Problemen) „Drei außerirdische Monster halten drei Kristallkugeln in den Händen. Wegen der quantenmechanischen Besonderheiten ihrer Umgebung gibt es Monster und Kugeln in genau drei Größen: klein, mittel, groß. Das kleine Monster hält die mittlere Kugel, das mittlere Monster hält die große Kugel und das große Monster hält die kleine Kugel. Weil diese Situation ihren scharf entwickelten Sinn für Symmetrie verletzt, verändern sie die Größe der einzelnen Kugeln so, dass jedes Monster eine seiner Größe entsprechende Kugel in den Händen hält.“ Regeln: 1) Es darf nur jeweils eine Kugel verändert werden. 
 2) Wenn zwei Kugeln dieselbe Größe aufweisen, dann darf nur die Kugel des größeren Monsters verändert werden.
 3) Eine Kugel darf nicht auf dieselbe Größe geändert werden wie die eines größeren Monsters.
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• Problemisomorphie (Hayes und Simon, 1977) Probleme, die die gleiche formale Struktur haben, die aber unterschiedlich dargestellt sind Änderungen der Coverstory haben kaum Einfluss auf Problemlösefähigkeit wohl aber Veränderungen, die zu anderer Problemrepräsentation führen
• Hayes & Simon (1977): Das Monster-Problem - Ergebnis Problemisomorphie (Strukturgleichheit von Problemen) wenn mentale Repräsentationen übereinstimmen, gelingt Lösung leicht (Veränderung der „cover story“ hat kaum Einfluss) Veränderungen, die zu anderer Repräsentation führen, haben Einfluss (Transfer schwierig) häufig fällt es den Probanden schwer, die Isomorphie der Probleme zu erkennen
• Problemraumtheorie: Befunde - Transfer (Singley und Anderson, 1989) nur beschränkt konkrete Instruktionen trainieren eher spezifische Aufgabenkomponenten ohne Abstrahierungsphasen  abstrakte Lösungsrepräsentationen beleuchten die strukturellen Beziehungen zwischen den Prinzipien, die den Problemen zugrunde liegen (Erhöhung der Wahrsch des Auftretens eines pos Transfers) > ohne praktische Beispiele findet jedoch kaum ein positiver Transfer statt
• Zsfassung Problemraumtheorie > Problemlösen, was wird dazu verwendet und warum? Ansatz: Problemlösen ist Finden eines Pfades von einem Ausgangszustand zur Lösung Personen verwenden ihr Vorwissen und Heuristiken, um einen zielführenden Pfad zu finden Begründung: ressourcenbegrenztes kognitives System
• Grundlagen der Evolutionstheorie und der Evolutionspsychologie: Darwin - 5 jährige Forschungsreise auf der Beagle - Evolution durch natürliche Zuchtwahl - Reproduktion - Variation - Selektion
• Evolutionspsy Darwin (1859) Betrüger-Entdeck Mechanismus - Cosmides (1989) heuristics and biases - Programm (Kahneman, Slovic und Tversky, 1982) ökolog Rationalität (Gigerenzer, 2001)
• Kahneman, Slovic & Tversky (1982): Heuristics and biases - Wann finden Heuristiken Verwendung? Bsp Menschen verlassen sich häufiger auf Heuristiken (beruht nicht auf Algorithmen), wenn sie unter Unsicherheit urteilen/ entscheiden müssen diese führen i.d.R. zu hinreichend guten Ergebnissen Heuristiken, die zu systemat Fehlern (biases) führen: Verfügbarkeitsheuristik - Repräsentativitätsheuristik - Ankerheuristik
• Heuristiken - warum evolutionär? zwar vereinzelt verzerrte Entscheidungen/ Urteile, da nicht alle Infos betrachet, dennoch evolutionär adaptiv > ökolog Rationalität als Suche nach der Umwelt, in der eine Heuristik erfolgversprechend Anpassung des Menschen an komplexe Umwelt
• Verfügbarkeitsheuristik Urteile, die auf der Leichtigkeit des Abrufs von Infos aus dem Gedächtnis basieren hilft bei der Schätzung von Wahrscheinlichkeiten und Häufigkeiten - Schnelligkeit des Abrufs bestimmen geschätzte Wahrscheinlichkeit
• Verfügbarkeitsheuristik - Beispiele Tversky & Kahneman (1973): - „Gibt es mehr englische Wörter mit „r“ an der ersten oder an der dritten Stelle?“ - Hypothese: Gedächtnisabruf von Wörtern mit „r“ an erster Stelle gelingt leichter, daher wird deren Häufigkeit überschätzt Schätzen von Unfallhäufigkeiten >> Hypothese: Medienberichte gewichten spektakuläre Ereignisse stärker als „Alltägliches“, daher werden spektakuläre Ereignisse (Flugzeugabsturz vs Schlaganfall) mit einem erhöhten Risiko verbunden
• Repräsentativitätsheuristik - Definition und Bsp Urteile, die Objekte einer Kategorie zuweisen auf der Basis weniger, als "typisch" (repräsentativ) erachteter Eigenschaften (bzgl übergeordneter Kategorie) - je typischer, desto subjektiv wahrscheinlicher erscheint das Ereignis Lottoreihen — welche sind wahrscheinlicher? - 3, 47, 15, 33, 9, 26  oder 1, 2, 3, 4, 5, 6
• Ankerheuristik - Definition Urteile, die aufgrund eines Zwischenergebnisses geschätzt die in einer Situation enthaltenen Hinweise auf eine mögliche Lösung in Bezug auf eine Frage werden als erste Annäherung (zur Schätzung) genutzt - Urteil wird in Richtung dieses Ankers verzerrt
• Ankerheuristik - Beispiele Schätzaufgaben für Längen, Größen, Gewichte etc. Verhandlungen (erstes Angebot) Gerichtsurteile Leistungsbeurteilungen (frühere Leistungen) Selbsteinschätzungen
• Heuristics and biases - Programm (Kahneman, Slovic & Tversky (1982)) Kritik (Gigerenzer, 1991) „ökologische Rationalität“: Heuristiken sind adaptives Verhalten biases sind Artefakte, die vermindert werden könenn - Umgebung in Experimenten weicht systematisch von natürlicher Umwelt ab Fehleinschätzungen geringer, wenn nicht nach Wahrscheinlichkeiten, sondern nach Häufigkeiten gefragt
• Fehlhandeln in komplexen Systemen - Ursachen im menschlichen Handeln Atomreaktorkatastrophe von Tschernobyl Übersteuerung (zu starke Regulation des Systems) - Lineares Denken (Nebenwirk, Verb) - Unterschätzung exponentieller Abläufe - Zeitdruck, Konformitätsdruck, Gewohnheits- und Bequemlichkeitseffekte über Lara's Unterhose zeigen sich komische große Brüste 
• Merkmale komplexer Probleme OK VIPE Offenheit der Ziele - schlecht definierte Probleme Komplexität - hohe Zahl interagierender Variablen Vernetztheit - nicht-lineare Zusammenhänge Intransparenz - Systemzustände und Variablenbeziehungen nur tw, indirekt oder mit Verzögerung beobachtbar Eigendynamik - System verändert sich auch ohne Eingriffe Polytelie - Vielzahl möglicher Ziele, die tw widersprüchlich
• Erfolgreiche Problemlöser Informationsreduktion - vereinfachte Problemrepräsentation, ohne Details Modellbildung- allumfassende Hypothesen - richtige Repräsentation der Zshänge von Teilzielen + Ziel Berücksichtigung von Spät- und Nebenfolgen des eigenen Handelns > Intransparenz auflösen Zielausarbeitung/-balancierung- bzgl Polytelie, Ziele konkretisieren, Rangfolge bilden Selbstkontrolle (Umgang mit Zeitdruck, Stress ...)
• Computergestützte 
 Szenarien (Mikrowelten) - Beispiele Lohhausen - Bürgermeister einer problembehafteten mitteleurop Kleinstadt Tanaland (Dörner et al., 1975) - Stamm der Moros Kühlhaus - Produkte müssen kühl gelagert werden - Temperaturregulation Schneiderwerkstatt/TailorShop - Hemdenproduktion und damit Gewinn einer fiktiven Firma soll gesteigert werden
• Computergestütze Szenarien (Mikrowelten) - Fkt ermöglichen Untersuchung von komplexem Problemlöseverhalten - VP soll handelnd und regulierend in einem gegebenen Szenario Probleme lösen - Interaktionen und Ursache-Wirkungs-Zusammenhänge müssen erkannt werden, um Nebenwirkungen abzuschätzen ermöglichen die Selektion geeigneter Personen für bestimmte Funktionen (Eignungsdiagnostik) - ermöglichen das Training komplexer Problemlösungen (Personaltraining)
• Tanaland (Dörner et al., 1975) - Bedingungen / Ausgangssituation Ostafrika, Sahelzone Trockenheit wenige Brunnen Viehherde bedroht durch Tsetsefliege und Leoparden etwas Hirseanbau Kleinsäuger fressen Ernte geringe Lebenserwartung wenig Geld
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• König von Tanaland (Dörner et al., 1975) - Eingriffsmöglichkeiten medizinische Versorgung Brunnen graben Ackerkbau ausbauen Tsetsefliege ausrotten Kleinsäuger jagen ➡ beschränkte Anzahl an Zeitpunkten mit Steuerungsmöglichkeiten und Zustandsinformationen
• König von Tanaland (Dörner et al., 1975) - bei Eingriffsmöglichkeiten gilt es aber zu beachten komplexe Vernetzung der Mgl > viele tw undurchsichtige Verb
• König von Tanaland (Dörner et al., 1975) - Variablen und Ergebnisse, DurchschnittsVP Durchschnitts-VP Jagd auf Kleinsäuger ➡ weniger Ernteverlust ➡ Leoparden weichen auf Vieh aus exponentielles Bevölkerungswachstum und lineare Entwicklung der Ressourcen ➡ Hungerkatastrophe
• König von Tanaland (Dörner et al., 1975) - Empirische Befunde (erfolgreiche Probanden) sehr schwierig für Probanden erfolgreiche Probanden: versuchen Systemwissen zu gewinnen (Kausalzusammenhänge - Auflösen der Intransparenz)  beobachten Auswirkungen früherer Eingriffe - reflektieren bisherige Entscheidungen kritisch  Erfolg auf diesem Gebiet korreliert kaum mit gängigen Intelligenzmaßen
• König von Tanaland (Dörner et al., 1975) - Empirische Befunde - Stressreaktion Absinken der Selbstreflexion (dachten, genug Infos gesammelt zu haben nach best Zeit) erhöhte Risikobereitschaft Fluchttendenzen unvollständige Prüfung globaler Hypothesen
• Computergestützte Szenarien - Probleme und Kritik Ziele unscharf definiert - z.B. „Sorge für das Wohlergehen der Einwohner!“ Problemraum nicht eindeutig beschrieben: Erfolg/Misserfolg nicht eindeutig charakterisierbar - Suchraum kann nicht mit optimaler Lösung verglichen werden unscharfe Beschreibung der Mikrowelteigenschaften: bei Manipulation nicht klar, was genau wann passiert - keine sicheren Rückschlüsse auf Systemverhalten möglich
• Expertise auf Erfahrung basierende, außergwöhnliche Problemlösefähigkeit/ Leistung in einem best Bereich
• Kennzeichen von Experten (Chi, Glaser & Farr, 1988) Erkennen großer Bedeutungszusammenhänge schnelleres Arbeiten, weniger Fehler „besseres“ Kurz-/Langzeitgedächtnis richten Aufmerksamkeit eher auf Tiefenstruktur als auf Oberflächenmerkmale können eigene Fähigkeiten/ Leistungen richtig einschätzen Bereichsspezifität
• Performanzkriterium bei Experten häufige, überdurchschnittliche Leistungen, die mit weniger Aufwand verbunden operationale Kriterien: > 10 Jahre Erfahrung, > 2 Standardabw nach oben abweichend (Ausreißer)
• Expertisegrade Novizen (komplizierte Lsg für einfache Probleme) Intermediates (einfache Lsg für einfache Probleme) Experten (einfache Lsg für komplexe Probleme)
• methodische Probleme bei der Erforschung von Expertise quasiexperimentelle Designs kleine SP kosfundierende Variablen, z.B. sozioökonomischer Status
• Unterschiede zwischen Experten und Novizen - Zsfassung unterscheiden sich kaum bezüglich: - Intelligenz - Gedächtniskapazität - Verarbeitungsgeschwindigkeit unterscheiden sich deutlich bezüglich: - Wissen: Ausmaß, Differenziertheit, Organisation - kognitiver Flexibilität: Nutzen von Heuristiken, aber auch Rückgriff auf Wissensbestände
• Grundstein für Expertiseforschung - Untersuchung von Schachexperten (Chase & Simon (1973)) Aufgabe: Memorieren von Schachstellungen (5s gezeigt) UV1: Art der Schachstellung, UV2: Expertisegrad, AV: Wiedergabe auf leerem Schachbrett Ergebnis: a) sinnvolle Schachstellungen: Großmeister - 16 gemerkt, Schachnovizen - 4 gemerkt b) sinnlose Schachstellungen: beide Gruppen - 4 gemerkt (kein Unterschied) >> Entscheidend ist Ausmaß, Differenziertheit, Organisationsgrad des Wissens
• Unterschiede zw Experten und Novizen ähnliche Befunde in anderen Domänen: Experten...: verwenden mehr Zeit für die Problemrepräsentation  orientieren sich bei der Problemrepräsentation eher an der Tiefenstruktur (bereichspezifische Grundprinzipien), Novizen an Oberflächenmerkmalen greifen auf frühere Lösungsroutinen zurück  nutzen Heuristiken (zielführende Lösungsstrategien), um die Suche einzuschränken suchen nicht tiefer oder schneller, ihr Wissen ist aber größer, spezifischer und effektiver organisiert speichern mehr Wissen in einem Chunk  verfügen über ein verbessertes Gedächtnis für domänenspezifisches Wissen
• Unterschiede zw Experten und Novizen - Vorgehensweise Experten gehen „data-driven“ vor (Was ist gegeben?), Novizen eher „goal-driven“ (Wo will ich hin?) data-driven = Vorwärtstrategie: umfangreiches Fall- und Hintergrundwissen wird auf das Problem angewandt goal-driven = Rückwärtsstrategie
• Denken Verarbeitung von ... läuft wie ab? = Formen von Erkenntnissen auf Basis der inneren Beschäftigung mit Vorstellungen, Erinnerungen und Begriffen aus aktuell gegebenen Informationen werden durch Schlussfolgerungsprozesse neue Informationen abgeleitetund so die Menge der verfügbaren Infos erweitert = Verarbeitung interner Gedächtnisrepräsentationen - Verarbeitung kann bewusst oder unbewusst ablaufen - Denkergebnisse sind bewusst, Denkprozesse eher unbewusst - Verarbeitung entspricht nicht immer Gesetzen der Logik
• Logik Wissenschaft von den allgemeinen Strukturen des „richtigen“ Denkens (Schlussfolgerungs-/ Denklehre - Mathematik) Prüfung der Gültigkeit von Argumenten hinsichtlich ihrer formalen Struktur, unabhängig von ihren konkreten Inhalten- Menschen weichen beim logischen Schließen systemat von formalen logischen Regeln ab Gesetze der Logik als Maßstab für korrekte Urteile: Syllogismen, Wahrheitswerttabellen, log Schlussfolgerungsschemata
• logische Schlussfolgerungsschemata All-Aussage (allg Gesetzmäßigkeit) - Alle Bälle in der grünen Schachtel sind rot. Fall - Dieser Fall stammt aus der grünen Schachtel. Evidenz / Symptom - Dieser Ball ist rot. >>wenn 1. und 2. gegeben: Deduktion >> 2. und 3. > 1: Induktion >> 1. und 3. > 2: Abduktive Schlussfolgerung
• Deduktion wenn die Prämissen wahr sind, muss die Schlussfolgerung wahr sein Alle Menschen sind sterblich (Hauptprämisse) Sokrates ist ein Mensch (Nebenprämisse) > Sokrates ist sterblich (Konklusion)
• Induktion wenn die Prämissen wahr sind, ist die Schlussfolgerung vernünftig, aber nicht sicher wahr Fall und Evidenz / Symptom gegeben Dieser Vogel ist ein Rabe. Hauptprämisse/ Dieser Ball stammt aus der grünen Schachtel Dieser Vogel ist schwarz. Nebenprämisse/ Dieser Ball ist rot →Alle Raben sind schwarz. Konklusion/ Alle Bälle in der grünen Schachtel sind rot

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