Mental search processes in problem solving. Memory & Cognition

EXZERPT von:

Shanteau, J., & McClelland, G. H. (1975). Mental search processes in problem solving. Memory & Cognition, 3(6), 627-634.

Zusammenfassung:

Durch eine "Gedächtnis-Such-Aufgabe" gelang ein neuer Annäherungsversuch zur Fragestellung: Problemlösung bei mehreren richtigen Lösungen. Die Versuchspersonen lernten eine Liste von acht Nahrungsmitteln mit jeweils vier Buchstaben auswendig und durchforsteten diese Liste mental nach Antworten zu den gestellten Fragen. Dabei wurden die Zeiten zwischen den richtigen Antworten und den Antworten selbst aufgezeichnet. Dies erlaubte den Vergleich zwischen zwei möglichen Suchstrategien:

1. Stichprobenerhebung mit Zurücklegen
2. Stichprobenerhebung ohne Zurücklegen.

Die Ergebnisse stimmten großteils mit der Stichprobenerhebung-ohne-Zurücklegen- Stategie überein. Außerdem durchforsteten die meisten Versuchspersonen die Liste nach einer strengen Reihenfolge. Weiters konstruierte man ein

Zeitkomponentenmodell basierend auf der unabhängigen Addition von (a) Einlese- Zeit, (b) Gedächtnis-Durchforstungs-Zeit, (c) Entscheidungs-Zeit und (d) Antwort- Ausgabe-Zeit.

Einleitung:

Die Arbeit Sternbergs (1966, 1969) über Gedächtnisabfragung führten zu einem vermehrten Interesse an Gedächtnissuchprozessen.

Das Ziel dieses Artikels ist es, sich mit der Rolle von mentalen Suchprozessen beim Denken auseinanderzusetzten. Speziell die Reaktionszeitkomponenten bei der Suche nach und bei der Auffindung von Problemlösungen wurden untersucht. Bereits Miller, Galanter & Pribram (1960) meinten, dass das Lösen von Problemen als ein Durchforsten von einer großen Anzahl von Möglichkeiten gesehen werden kann. Es wird solange gesucht, bis eine Möglichkeit gefunden wird, die das Problem löst. Auch Campbell (1960) ist davon überzeugt, dass kreatives Denken eine blinde Suche nach Antworten beinhaltet. Restle (1969) übertrug seine Ansichten zu diesem Thema auf ein mathematisches Modell. Er nahm an, das Lösen von Problemen geschehe in mehreren Schritten, wobei bei jedem Schritt nach einem Alles-oder- Nichts Prinzip vorgegangen werde. Damit vertritt Restle die Strategie der Stichprobenerhebung mit Zurücklegen. D. h., die gelernte Liste von Wörtern wird nach richtigen Antworten mental durchforstet. Unpassende Antworten werden in die mentale Liste wieder eingereiht, wie auch passende Antworten, die niedergeschrieben und anschließend wieder für andere Aufgaben als falsche Antworten zur Verfügung stehen. Anderson (1969) hingegen vertritt die Ansicht, Suchprozesse geschehen nach einer Strategie der Stichprobenerhebung ohne Zurücklegen. D. h., sobald ein Wort als passende oder unpassende Antwort identifiziert wurde, wird es von der mentalen Liste gestrichen. Der Unterschied zwischen beiden Lösungsstrategien besteht darin, dass die Liste möglicher Antworten bei der Stichprobenerhebung mit Zurücklegen immer gleich groß bleibt und die Zeiten zwischen den erfolgreichen Lösungen damit immer länger werden, während bei der Stichprobenerhebung ohne Zurücklegen die Liste immer kleiner wird und die Zeiten zwischen den erfolreichen Lösungen gleich bleiben sollten.

Methode:

Die Versuchspersonen lernten eine Liste von Nahrungsmitteln mit jeweils vier Buchstaben auswendig und beantworteten anschließend Fragen zu dieser Liste. Die meisten Fragen hatten mehrere richtige Antworten. Die Zeit zwischen den Antworten kann zum Testen der willkürlichen Auswahl-Modelle benutzt werden. Versuchspersonen waren 15 Studentinnen der Universität Michigan, die maschineschreiben konnten, ungefähr 90 min in Anspruch genommen wurden und dafür 3$ erhielten.

Die Arbeitsgeräte bestanden aus einem LINC-8 Laborcomputer, auf dem die Stimuli präsentiert, sowie die Antworten aufgezeichnet und die Zeiten gemessen wurden. Die Instruktionen und die Stimuli waren auf einem CRT Bildschirm zu sehen. Getippt wurde auf einem Teletype Keyboard, das direkt vor dem Bildschirm plaziert war. Das Experiment wurde in drei Schritten durchgeführt:

1. Schritt: Die Versuchspersonen erhielten die Instruktionen, übten die Arbeit mit dem Teletype und lernten eine Liste von acht Nahrungsmitteln mit jeweils vier Buchstaben ohne sich dabei eine bestimmte Reihenfolge einzuprägen.

2. Schritt: Die Versuchspersonen beantworteten Fragen wie "Ist ... in der Liste?". Zwei Tasten mit der Aufschrift "Ja" und "Nein" mussten dabei so schnell wie möglich gedrückt werden. Der Zweck dieser Übung was es, zu überprüfen, ob sich die Versuchspersonen die Wörter von der Liste gemerkt haben und den Gebrauch des Teletypes zu üben.

3. Schritt: Dieser Schritt stellt das eigentliche Experiment dar. Die Versuchspersonen antworteten auf Fragen wie "Bei welchen Wörtern kommt entweder der Buchstabe A oder B vor?". Nach dem Tippen der Antwort(en) drückten die Versuchspersonen die "Return"-Taste, um das Ende ihrer Antwort zu signalisieren. Nach sieben Sekunden Pause erschien die nächste Frage auf dem Bildschirm. Die Reihenfolge der Antworten sowie die Ruhepausen dazwischen wurden aufgezeichnet. Es wurden auch verschiedene Fragen mit den gleichen Antworten gestellt. Fragen mit weniger als drei Antworten erweisen sich als nutzlos zur Unterscheidung der beiden Modelle.

Ergebnisse:

Die Ergebnisse zeigen, dass die Versuchspersonen generell die Strategie ohne Zurücklegen anwandten. In einigen tabellarischen Darstellungen lassen sich jedoch auch Ausnahmen ausmachen. Als erstes untersuchte man die Reihenfolge der Antworten. Hätten die Versuchspersonen willkürlich aus der Liste der Wörter gewählt, dürfte es keine erkennbare Reihenfolge der Antworten geben. Die Untersuchung zeigte jedoch systematische Reihenfolgen, nach denen die Versuchspersonen die Liste durchsuchten. Die Versuchspersonen waren dabei stark von der Reihenfolge beeinflusst, in der sie die Wörter das erste Mal zu Gesicht bekommen hatten. Dabei hatten sie diese ursprüngliche Reihung nur einmal gesehen und zwar nur jeweils vier Wörter zugleich. Die Versuchspersonen tendieren also auf jeden Fall dazu, eine bestimmte Reihenfolge zu beachten. Die Beantwortungszeiten der meisten Aufgaben hängen von der Position des Wortes, das die richtige Antwort bildet, sowie von der Frage selbst ab.

Da keine der beiden Suchstrategien für die gegenwärtigen Ergebnisse passend erscheint, wurde ein neues Modell der Problemlösung konstruiert, das auf vier Schritten oder Prozessen basiert:

1. Einlese-Zeit (READ IN), in der die Frage gelesen wird.
2. Gedächtnis-Durchforstungs-Zeit (RETRIEVE)
3. Entscheidungs-Zeit (DECISION), in der entschieden wird, ob das Wort eine passende Antwort darstellt oder nicht.
4. Antwort-Ausgabe-Zeit (OUTPUT)

Dieser Prozess wird für jede einzelne Antwort wiederholt.

An einige Wörter können sich die Versuchspersonen schlechter an andere besser erinnern. Außerdem dauerten die Entscheidungs-Zeiten, je nach Schwierigkeitsgrad der Frage, unterschiedlich lange.

Ein interessanter Effekt ergibt sich bei negativen Fragen. Obwohl diese sprachlich betrachtet viel komplexer sind, können sie deutlich schneller beantwortet werden. Ein bedeutender Vorteil dieses Zeitkomponenten-Modells besteht darin, dass die Wahrnehmungs- und die motorischen Prozesse (READ IN und OUTPUT) von den kognitiven Prozessen (RETRIE VAL und DECISION) getrennt werden können.

Diskussion:

Der Zweck dieser Studie war es, die mentalen Suchprozesse, die zur Lösung von Problemen mit mehreren Lösungsmöglichkeiten angewandt werden, zu untersuchen. Restle postulierte seine Stichprobenerhebung-mit-Zurücklegen-Strategie, Anderson eine Strategie ohne Zurücklegen. Beide Strategien gingen davon aus, dass die Versuchspersonen willkürlich eine Liste durchforsten. Bei näherer Betrachtung stellte sich jedoch heraus, dass die Versuchspersonen nicht willkürlich, sondern im Gegenteil, systematisch nach Antworten suchen.

Nun wirft sich die Frage auf, inwiefern sich diese Aufgabe mit mehreren Lösungsmöglichkeiten im Alltag umsetzen lässt. Schließlich gibt es nicht viele Gelegenheiten, bei denen wir uns eine Liste von Wörtern merken müssen und Anschließend Fragen nur über diese Liste beantworten müssen. Trotzdem scheint das Durchforsten einer Liste ein natürlicher Weg beim Lösen vieler Arten von Problemen zu sein. Verschiedene Arten der Fragestellung führen aber auch zu unterschiedlichen Lösungsstrategien.

Eine zweite allgemeine Frage betrifft den Bezug des Zeitkomponentenmodells zu früheren Modellen. Obwohl der Vergleich der verschiedenen Studien schwierig ist, kann man einige deutliche Unterschiede erkennen. Im Allgemeinen scheinen die früheren Modelle angesichts der neuen Resultate relativ ungenau zu sein. So konzentrierten sich frühere Studien entweder auf die Reaktionszeit oder auf Gedächtnisabfragung. Das gegenwärtige Model untersucht beide Komponenten. Zudem unterscheidet das neue Modell genau zwischen einer RETRIEVAL- und einer DECISION-Phase. In Zukunft erscheint es sinnvoll diese Komponenten noch weiter zu unterteilen, z. B. in Gedächtnis-Durchforstungs-Prozesse für das Kurzzeit- und für das Langzeitgedächtnis.

Literatur:

Anderson, N. H. (1969). A search task. In: J. F. Voss (Ed.). Approaches to thought. Columbus: Merrill.

Campbell, D. T. (1969). Blind variation and selective retention in creative thought as in other knowledge processes. Psychological Review, 67, 380-400.

Restle, F. (1969). Mathematical models and thought. In: J. F. Voss (Ed.). Approaches to thought. Columbus: Merrill.

Restle, F., & Davis, J. H. (1962). Success and speed of problem solving by individuals and groups. Psychological Review, 69, 520-536.

Sternberg, S. (1966). High-speed scanning in human memory. Science, 153, 652- 654.

Sternberg, S. (1969). The discovery of processing stages: Extensions of Donder's method. Acta Psychologica, 30, 276-315.