Abstract

Täglich müssen wir Probleme lösen und machen häufig erfolglos Ansätze. Nicht immer ist mangelnde Intelligenz der Grund, Probleme nicht lösen zu können. Der hier dargestellte Versuch ist eine Replikation des Versuches zum negativen Transfer nach Luchins (1942).

Transferleistungen sind Übertragungen von gewonnen Fertigkeiten / Einsichten, auf mehr oder weniger vergleichbare Situationen. Übertragungen können sich auf die Aufgabenlösung fördernd (positiver Transfer) oder hemmend (negativer Transfer)auswirken. Unsere Untersuchung befaßt sich mit diesem hemmenden Faktor den eine bestimmte Einstellung (Set) auf das Problemlöseverhalten haben kann. Hierbei handelt es sich um Wasserkrug-Umfüllaufgaben, in denen die 21 Vpn, unterteilt in Experimental-/Kontrollgruppe, mittels drei unterschiedlich großer Krüge eine bestimmte Wassermenge abfüllen müssen. Wir vermuten eine erschwerte Problemlösesicht der Experimentalgruppe, die durch induzierte Aufgaben zum Anfang dem Einstellungseffekt ausgesetzt ist.

Inhalt

Abstract .....................................................................................................................................2

Problemstellung.........................................................................................................................3

Aber warum denken Menschen eigentlich? ..............................................................................3

Wie lösen wir Probleme? ..........................................................................................................4

Repräsentation ...........................................................................................................................5

Problemtypen ............................................................................................................................5

Beispiele für Problemstellungen ...............................................................................................6

Problemlöseverhalten ................................................................................................................9

Transfer .....................................................................................................................................9

Replikation von Luchins Umfüllaufgaben von 1942 ..............................................................10

Methode...................................................................................................................................12

Ergebnis...................................................................................................................................15

Diskussion ...............................................................................................................................18

Anhang ....................................................................................................................................20

Literatur...................................................................................................................................34

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Problemstellung

Denken ist wohl eine der elementarsten Fähigkeiten des Menschen. "Ich denke, also bin ich" stellte schon der Philosoph Descartes fest. Der häufige Gebrauch des Wortes "Denken" im täglichen Sprachgebrauch macht deutlich, dass auch wir uns der Bedeutung unseres Denkens durchaus bewusst sind. Aber was ist Denken eigentlich und wie läuft es ab? Diese Frage wurde im Laufe der Zeit und abhängig von der Betrachtungsweise unterschiedlich beantwortet. Die Denkpsychologie als Teil der kognitiven Psychologie umfasst die Teilgebiete Logik und schlussfolgerndes Denken, Urteilen und Entscheiden und Problemlösen.

Anfang des 20.Jahrhunderts wurde in der modernen Denkpsychologie ein stärkerer Schwerpunkt darauf gelegt, wie Menschen vorgehen, wenn sie denken. Dabei wurde eine "determinierende Tendenz" im Denkprozess (sinn stiftende, zielgerichtete Einflüsse) angenommen. Das Finden einer Problemlösung wurde als Einsicht bezeichnet.

Aber warum denken Menschen eigentlich?

Im Entwicklungsmodell von Jean Piaget (1952) dient Denken der Anpassung an die sich verändernde Umwelt. Kinder bilden demnach ein Modell ihrer Umwelt, das notwendig ist, um den Erfahrungen, die es macht, Sinn zu verleihen. Die sich ändernden Bestandteile der Umwelt müssen immer wieder neu in dieses Modell integriert werden.

Ebenso machen wir von früher Kindheit an die Erfahrung, dass Dinge nicht gleich bleiben, sondern dass man auf die Welt Einfluss nehmen kann. Es resultiert das Bedürfnis, Situationen kognitiv neu zu strukturieren. Denken entsteht demnach aus Erklärungs- und Veränderungswünschen des Menschen heraus.

In einem anderen theoretischen Ansatz wird Denken durch die Feststellung von

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Diskrepanzen zwischen Erfahrungen, Erwartungen und Wünschen angeregt. Eine Handlung, die normalerweise automatisch und ohne viel "Bedachtsamkeit" abläuft, veranlasst dann zum Nachdenken, wenn etwas Unerwartetes eintritt.

Wie lösen wir Probleme?

Viele Erkenntnisse der kognitiven Psychologie wurden dadurch gewonnen, dass man beobachtete, auf welche Weise Menschen Probleme lösen. Ein Problem liegt dann vor, wenn sich ein gewünschtes Ziel nicht ohne weiteres erreichen lässt. Zwischen Ausgangs- und Zielzustand befindet sich eine Barriere. Diese muss durch Anwendung angemessener Operationen überwunden werden. Die mentale Repräsentation des Ausgangszustandes, Zielzustandes und der Operationsregeln definieren zusammen den Problemraum. Die Psychologie beschäftigt sich besonders mit dem inneren Abbild - dem Problemraum. Man geht davon aus, dass sich der Problemlöser einen Problemraum konstruiert - bestehend aus Anfangs-, und Zielzustand und den nötigen Operationen die den Lösungsweg ermöglichen.

Ein Problem entsteht, wenn Lücken im Problemraum auftreten. Wenn ein Subjekt eine solche Lücke in seinen Repräsentationen bemerkt, erlebt es eine Barriere zwischen Ist-Zustand und Ziel-Zustand. Man kann sich die Suche nach der Lösung nun vorstellen, wie die Suche nach dem richtigen Weg durch ein Labyrinth, in dem man von einem bestimmten Punkt startet und einen anderen erreichen will. Der Weg durch den Problemraum, also die Suche nach der richtigen Lösung erfolgt zielgerichtet und erfordert eine gewisse Menge geistiger Operationen. Um ein Problem zu verstehen, muss eine interne Repräsentation des Problems gebildet werden.

Eine internale Repräsentation eines Problems und des sich daraus ergebenden Problemraumes sind unabdingbare Voraussetzungen für das Verstehen und die spätere Lösung des Problems. Hierbei spielt das Hintergrundwissen einer Person eine entscheidende Rolle. Begriffe und Konzepte, die das Problem betreffen, müssen vertraut sein, damit der Problemraum gebildet werden kann. Außerdem kann auf

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frühere Erfahrungen mit ähnlichen Problemen zurückgegriffen werden, wenn es um mögliche Operationen und Lösungswege geht.

Repräsentation

Grundlegend ist zunächst, wichtige von unwichtigen Bestandteilen zu trennen. Die einzelnen Bestandteile des Problems werden dann zu einem übereinstimmenden Ganzen miteinander verbunden. Zwischen der resultierenden Repräsentation und den objektiven, zu verstehenden Problembestandteilen sollte natürlich eine deutliche Übereinstimmung bestehen, damit die Repräsentation auch zu einer Lösung führen kann. Auf die Frage, in welcher Form ein Problem letztendlich repräsentiert wird, sind mehrere Antworten denkbar. Die visuelle Vorstellung oder Erarbeitung mentaler Modelle sind mögliche Repräsentationsformen. Eine andere Form ist die mentale Übertragung der Problembestandteile in Graphen oder Gleichungssysteme. Ebenso ist die Repräsentation in Form eines semantischen Netzes denkbar. Hier werden Parallelen zur Wissensrepräsentation und Gedächtnismodellen deutlich. Ebenso ist die Verarbeitungskapazität des Gedächtnisses von Bedeutung, wenn es um den Weg durch den Problemraum geht.

Problemtypen

Probleme lassen sich danach charakterisieren, an welchen Stellen im Problemraum Lücken auftreten. Der Problemraum setzt sich zusammen aus den mentalen Repräsentationen des Ausgangszustandes, Zielzustandes und der Operationsregeln. Bei der Unterscheidung von Problemen geht es also darum, die aufgetretenen Barrieren herauszufinden und in Begriffen des Problemraumes genauer zu spezifizieren.

Von einem gut definierten Problem spricht man, wenn Ausgangs- und Zielzustand sowie die erlaubten Operationen bekannt und eindeutig sind. Das "Problem" besteht bei diesem Typus darin herauszufinden, auf welche Weise die Operationen einzusetzen sind bzw. sie korrekt anzuwenden. Algebraische Aufgaben etwa sind diesem Problemtypus zuzuordnen.

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Um seinen Weg durch den Problemraum zu finden kann ein Problemlöser zwei generelle Strategien anwenden, Algorithmen oder Heuristiken. Ein Algorithmus ist ein schrittweises, methodisches Verfahren, das auf einem Regelwerk beruht. Bei korrekter Anwendung führt es auf jeden Fall zum gesuchten Ergebnis. Warum ist es trotzdem häufig sinnvoll, heuristische Strategien zu verwenden? Voraussetzung für die Anwendung eines Algorithmus ist ein klar definierter Problemraum. Ein Algorithmus für die Lösung des Problems, aus den Buchstaben ESRAN ein Wort zu bilden, wäre, systematisch alle 120 möglichen Buchstabenkombinationen durchzugehen. Diese Methode führt mit Sicherheit zum Ziel. Es wird allerdings schon deutlich, dass algorithmisches Vorgehen schnell sehr zeitaufwendig werden kann. Zudem existieren nicht für alle Probleme anwendbare Algorithmen. Heuristiken dagegen können mit Abkürzungen durch den Problemraum verglichen werden. Es handelt sich um allgemeine Strategien aus dem Erfahrungsschatz einer Person, angefangen bei Versuch und Irrtum. Eine Heuristik zur Lösung des Anagramms könnte sein, zunächst nach häufig vorkommenden Buchstabengruppen zu suchen und die übrigen Buchstaben darum zu gruppieren. Wahrscheinlich werden Sie durch diese Methode wesentlich schneller das gesuchte Wort (Rasen) gefunden haben. Heuristiken führen allerdings nicht mit Sicherheit zur Lösung.

Beispiele für Problemstellungen

1.) Syntheseproblem: Bei dem Neun-Punkte-Problem handelt es sich um ein Synthese-Problem. Das Problem hierbei ist, die Operatoren zu finden, durch die man von Anfangszustand zum Zielzustand kommt. Bei diesem Problemtyp steht die mangelnde Verfügbarkeit Erfolg versprechender Operatoren im Vordergrund. Die Aufgabe besteht darin, die neun Punkte durch 4 gerade Linien zu verbinden, ohne den Stift abzusetzen.

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Das Punkte-Problem macht auch deutlich, dass wir häufig durch unsere Wahrnehmung den Suchraum zur Lösung eines Problems selbst einschränken: Über die Form, die die Punkte bilden hinaus zu zeichnen, wird vom Problemlöser nicht sofort wahrgenommen. Der Problemlöser bleibt zunächst auf die Form des Quadrates fixiert und ist bedacht, dessen Grenzen nicht zu überschreiten. Der Suchraum ist somit zu eng definiert. Erst nach Aufgabe des beschränkten Suchraumes wird eine Lösungsfindung möglich.

Bei der funktionalen Fixierung tritt eine ähnliche Beschränkung ein (Kerze an Wand befestigen). Diese entsteht jedoch durch das Wissen über die übliche Verwendung bestimmter Gegenstände. Dieses Wissen macht es schwierig, sich alternative Verwendungsmöglichkeiten zur Lösung von Problemen vorzustellen.

2.) Interpolationsprobleme: Bei dem Umfüll-Problem verwenden viele Menschen die Mittel-Ziel-Analyse. Sie setzen sich Zwischenziele und überlegen Schritt für Schritt, wie diese zu verwirklichen sind.

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Abbildung 1: Darstellung der Originalaufgaben nach Luchins unterteilt in: Übungsaufgabe,

Einstellungsaufgaben 1-5, doppelt lösbare Aufgaben 6+7 / 9+10, und der Löschaufgabe 8 Das Problem stellt die klassischen Umfüll-Aufgaben von Luchins dar. Gegenstand pädagogisch-psychologischer und denk-psychologischer Untersuchungen sind nicht nur fördernde, sondern auch hemmende Faktoren menschlichen Denkens. Luchins Untersuchung befasst sich mit dem hemmenden Faktor, den Einstellung (Set) von dem einsichtigen Problemlöseverhalten auf eine bestimmte Lösungsstrategie haben kann.

Luchins legte einer Experimentalgruppe (EG) Denkaufgaben, die so genannten Umfüllaufgaben vor. Mittels drei leerer Krüge mit unterschiedlichen Fassungsvermögen sollte eine bestimmte Wassermenge durch Umfüllen abgemessen werden. Anhand einer Beispielaufgabe wurden die Versuchspersonen in das Problem eingeführt. Insgesamt werden 10 Aufgaben mit Hilfe eines Projektors an der Wand dargeboten. Die Lösungen waren nach höchstens 2,5 Minuten auf einen Lösungsbogen einzutragen. Die Aufgaben 1-5 waren alle nach demselben Schema zu lösen: B-A-2C. Dies sollte eine Einstellung auf dieses Lösungsprinzip induzieren. Aufgabe 6+7 (kritische Aufgaben) waren nach dem komplizierten Prinzip (wie oben) zu lösen, oder nach einem wesentlich einfacheren. Aufgabe 8 hatte die Funktion einer

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Löschaufgabe, welche die Einstellung löschen soll. Aufgabe 8 war nur einfach zu lösen. Die Aufgaben 9+10 (kritische Aufgaben) waren wiederum beide auf zwei Wegen zu lösen (Kompliziert: B-A-2C oder einfach: A+C/A-C). Einer Kontrollgruppe (KG) legte Luchins ebenfalls 10 Umfüllaufgaben vor. Im Gegensatz zur EG sollten die Aufgaben 1-5 keine Einstellung bewirken. Die Lösungswege waren verschieden. Aufgabe 6-10 waren mit denen der EG identisch. Luchins fand heraus, dass die Versuchsteilnehmer der EG den einfacheren Lösungsweg in den Aufgaben 6 und 7 übersehen. Mehr als die Hälfte der Versuchspersonen (Vpn) der EG konnte die Aufgabe 8 nicht lösen. Die Einstellung war zu stark. Die Vpn, welche diese Aufgabe nicht lösten, wählten wieder den komplizierten Lösungsweg in Aufgabe 9 und 10. Jene Vpn, welche die Aufgabe 8 lösten, konnten auch den einfachen Lösungsweg in Aufgabe 9 und 10 erkennen. Die Aufgabe 8 erfüllte hier ihre „Löschfunktion“.

Problemlöseverhalten

Wir können also schließen, dass Problemlöseverhalten produktiv („Einsicht“, „Aha-Erlebnis“) als auch reproduktiv ist. Das produktive Problemlöseverhalten ist gekennzeichnet durch die Einsicht in die Problemstruktur und die benötigte Umstrukturierung des Lösungsweges. Reproduktives Problemlöseverhalten beinhaltet das Anwenden bekannter Strategien (Transfer) und kann produktives Problemlösen verhindern („Einstellungseffekt“).

Transfer

Mit Transfer wird eine Lernübertragung von bereits erworbenen Lösungsstrategien für bestimmte Probleme, auf andere mehr oder weniger vergleichbare Situationen bezeichnet.

Transferleistungen (Übertragungen) gelten als die wichtigsten Kennzeichen erfolgreicher Lernprozesse und dienen in der pädagogischen Praxis häufig als Grundlage für Leistungsberwertungen. Sie sind häufiger Gegenstand pädagogisch-und denkpsychologischer Untersuchungen.

Eine Übertragung kann die Erledigung einer folgenden Aufgabe förderlich oder hindernd beeinflussen (positiver bzw. negativer Transfereffekt). Als negativer

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Transfer werden bereits erworbene Erfahrungen bezeichnet, die zu einer mechanisierten und starren Denkweise führen, welche das Lösen von Aufgaben erschwert. Negativer Transfer tritt zum Beispiel auf, wenn türkische Mitbürger ihremit der deutschen Grammatik verglichen - einfacheren Satzbauregeln der türkischogurischen Grammatik auf die deutsche versuchen anzuwenden: „Ich nichts verstehen.“ statt „Ich verstehe nicht.“.

Die oben beschriebene Neun-Punkte-Aufgabe ist ebenfalls ein gutes Beispiel hierfür. Aufgaben vom gleichen Typ aber mit veränderten Werten (lateraler/horizontaler Transfer) verlangen im Gegensatz zu veränderten Aufgabentypen nach einer anspruchsvolleren Transferleistung (vertikaler Transfer). Bei der Darbietung einer Serie von Aufgaben die nach dem gleichen Prinzip gelöst werden, wird eine bestimmte Einstellung (Set) erworben. Der Set-Effekt ist ein sozial-psychologischer Begriff und bezeichnet die Verfassung, Ausgerichtetsein oder Erwartungszustand in eine vorausbestimmte Richtung, also eine relativ kurzfristige Bereitschaft des Individuums, sein Verhalten / Wahrnehmung in bestimmter Weise zu verändern.

Den Gegensatz zum Set kennzeichnet die Attitüde, dies ist durch Erfahrung erworbene und die zugleich dauernde Bereitschaft, sich in Bezug auf eine gegebene Klasse oder Kategorie von Aufgaben bzw. Situationen in spezifischer Weise zu verhalten (lang andauernde Einstellung). Die Wirkung von Attitüden auf das Verhalten ist somit umfassender als die von Einstellungen; sie erstreckt sich sowohl auf die Wahrnehmungsart und der emotionalen Bewertung der Aufgabe / Situation, als auch auf mögliche Handlungen diesen gegenüber.

Replikation von Luchins Umfüllaufgaben von 1942

Einstellungen sind nicht immer fest mitgegeben, sondern können sich auch leicht entwickeln, was wir anhand dieses Versuchs verdeutlichen wollen. In Anlehnung an Luchins Versuch von 1942 stellen wir drei zu überprüfende Hypothesen auf: a) In der induzierten Experimentalgruppe (EG) werden weniger Vpn den einfacheren Lösungsweg in den Kritischen Aufgaben 6+7 finden als in der Kontrollgruppe (KG).

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b) Die Vpn der EG, die die Aufgaben 6+7 kompliziert gelöst haben, werden Aufgabe 8 nicht lösen können. Aufgabe 8 ist nur einfach zu lösen. Der negative Transfer blockiert an dieser Stelle.

c) Nach der Lösung der Löschaufgabe 8 werden mehr Vpn der EG den einfacheren Lösungsweg in den Kritischen Aufgaben 9 und 10 finden als in 6+7.

Abbildung 2: Graphische Hypothesendarstellung

Abbildung 3: Darstellung der Lösungswege unterteilt in Experimental- und Kontrollgruppe

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Methode Versuchspersonen

Insgesamt haben wir 21 Versuchspersonen rekrutiert und diese zufällig in Experimentalgruppe (EG = 9) und Kontrollgruppe (KG = 12) aufgeteilt. In der EG waren 4 männliche und 5 Weibliche Teilnehmer. In der KG befanden sich 7 männliche und 5 weibliche Vpn. Unsere Vpn setzten sich aus Studenten der Uni Duisburg und Bekannte, die mindestens Realschulabschluß hatten, zusammen.

Versuchmaterial

Das Versuchsmaterial setzt sich wie folgt zusammen:

Mittels eines Overheadprojektors wurde den Vpn der zugeteilten Gruppe entsprechend zunächst einmal die Beispielaufgabe dargestellt. Diese war für beide Gruppen gleich. Daraufhin zeigten wir Aufgabe für Aufgabe die Folie der zugehörigen Gruppe, also jeweils 1 Folie pro Gruppe. 2 Blätter dienten dazu die vorherigen und nachkommenden Aufgaben abzudecken, um mögliche Störungen durch dieselben auszuschalten. Die Ergebnisse wurden von den Probanden auf den entsprechenden Ergebnisblättern mit Kugelschreiber notiert.

Versuchsablauf

Wir begrüßen zunächst die Vpn und stellen sicher, dass genügend Platz zwischen den Probanden ist, um ein Abschreiben zu verhindern. Dann teilen wir die benötigten Ergebnisblätter zum Notieren der Lösungen aus und geben die Instruktion. Hier stellen wir zunächst die Problemart (Umfüllaufgaben) dar und führen an Hand einer Beispielaufgabe X in die Lösungsproblematik ein. Wir verdeutlichen, dass der Lösungsweg explizit notiert werden soll (B-A-2C) und beantworten eventuelle Fragen.

Anschließend zeigen wir die 1.Aufgabe 30 Sekunden lang und geben weitere 30 Sekunden zum Lösen. Die Vpn haben keine Sicht auf die folgenden Aufgaben. Danach führen wir alle weiteren Aufgaben ohne Sicht auf weitere oder vorher gehende und ohne längere Pause zwischen den einzelnen Darbietungen vor. Zuletzt

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sammeln wir die Ergebnisse ein, erklären den Teilnehmern den Hintergrund des Versuchs und verabschieden diese.

Versuchsplan

Abbildung 4: Darstellung des zweifaktoriellen vorher-/nachher Versuchsplans ohne

Vorhermessung mit randomisierten Gruppen und dem Wiederholungsfaktor der kritischen

Aufgaben (6+7, 8, 9+10)

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