Эмпирические и экспериментальные методы

Существенно более широкие возможности для изучения процесса решения открывают различные эмпирические и экспериментальные методы^[1][2]. Они, в отличие от наблюдения, допускают или даже предполагают специально организованное воздействие на объект исследования и систематическую проверку того, какие последствия возникли по этой причине. Такое построение работы позволяет проверять в том числе самые сильные — причинно-следственные — гипотезы. В нашем случае — это предположения о причинах тех или иных событий в ходе решения и о нахождении правильного ответа.

Эмпирические и экспериментальные методы, с помощью которых исследуют мыслительные процессы, отличаются большим разнообразием. Однако у них есть ряд общих черт. Во-первых, поскольку мышление является «внутренним», т. е. скрытым от внешнего наблюдения и самонаблюдения процессом, то цель любой процедуры — выведение его «наружу» или нахождение его наблюдаемых коррелятов, т. е. экстериоризация и объективация мыслительного процесса. Все существующие экспериментальные приемы направлены на то, чтобы так или иначе сделать решение «видимым» (часто в буквальном смысле слова). Во-вторых, принципиальной особенностью этих методов является обязательное использование задач в ходе эксперимента: ведь исследуются именно процессы их решения. В-третьих, применяются специальные способы воздействия на мыслительный процесс. К ним относятся разнотипные подсказки (от отдельных деталей решения до дополнительной задачи, сходной в каком-то отношении с решаемой), подбор определенных проблемных ситуаций, условий или порядка их предъявления, временной прессинг, предварительная моторная тренировка, подбор специальных групп испытуемых (обычно их стараются сделать контрастными по какому-либо признаку) и многое другое.

Начнем с классического метода «рассуждения вслух» (reflexion parlee). Он был предложен Э. Клапаредом в 1917 г. [Е. Claparede, 1933], позже модифицирован К. Дункером [К. Duncker, 1926] и получил окончательное оформление лишь в 1950;е гг. в работах Г. Саймона и А. Ньюэлла [A. Newell, Н. A. Simon, 1961], т. е. его «доводка» заняла без малого 30 лет. Метод был создан как явная альтернатива любым вариантам самонаблюдения и получил широкое распространение. В соответствии с инструкцией испытуемому предлагается рассуждать вслух в ходе решения задачи, не оставлять про себя ни одного варианта ответа, как бы они ни казались ему глупы или неправильны. Все высказывания заносятся в протокол для последующего анализа. (Изобретение магнитофона существенно упростило техническую сторону работы). Подобная процедура обычно проводится индивидуально, но с успехом используется и при изучении группового решения.

Существенный момент этого метода, многократно подчеркиваемый К. Дункером, состоит в том, что вербальный протокол всегда является неполным. Поэтому для понимания процесса решения он должен быть дополнен. Причем не результатами самонаблюдения, а анализом и интерпретацией ответов испытуемого, построенными по определенным правилам (см. п. 4.3). Описание, которое получается в таком случае, позволяет в значительной степени прояснить различные аспекты процесса решения: проверить гипотезы о его структуре, факторах, влияющих на его течение, и т. п.

Другая широко распространенная исследовательская процедура — «метод задач», который также предполагает работу с проблемными ситуациями. Однако основную информацию о процессах мышления здесь получают за счет их специального подбора. Выбор задач осуществляется так, чтобы сравнительная успешность их решения или появление типичных ошибок позволяли проверять исследовательские гипотезы. В рамках этого метода рассуждения и действия испытуемого играют второстепенную роль, на первый план выходят промежуточные и итоговые результаты его мышления. Например, разного рода записи, рисунки и чертежи, которые создаются в ходе решения, количество ошибок определенного типа, относительная или абсолютная частота правильных ответов, скорость нахождения решения. Все это является способом анализировать мыслительные процессы.

Некоторые другие методические тонкости (скажем, использование различных вариантов формулировки одной и той же задачи) мы обсудим ниже, излагая результаты конкретных исследований.

С целью повышения экологической валидности^[3] психологических исследований порой прибегают к «полевым экспериментам» (термин А. Ф. Лазурского). Они проводятся вне стен лабораторий для изучения процессов решения в условиях, максимально приближенных к реальным. В таких ситуациях снижается «чистота» исследования: появляется большое количество неконтролируемых факторов (побочных переменных). Зато могут обнаружиться черты и свойства мышления, которые трудно получить «в пробирке». Показательным примером здесь служат игровые коллегии присяжных, с помощью которых изучают процессы принятия коллективного решения в ходе судебного разбирательства и факторы, на него влияющие. В одном из вариантов этой процедуры участники экспериментальной группы присутствуют на всех заседаниях суда в ходе слушаний по какому-то конкретному делу (т. е. получают ту же самую информацию, что и реальные присяжные). На определенных этапах судебного разбирательства они должны ответить на ряд контрольных вопросов экспериментатора, а после окончания процесса принять решение о виновности или невиновности подсудимого.

Другим методом объективации процесса решения служит фиксация элементов познавательной активности человека в ходе решения. По-видимому, отправной точкой для развития данного метода в нашей стране стала методика А. Л. Ярбуса (1965), который начал записывать движения глаз испытуемых при опознании ими различных предметов и плоских изображений, т. е. при решении перцептивных задач. Это позволило выявить и описать сложную динамику процессов познания в этой ситуации.

Позже было высказано предположение о том, что структура и содержание мышления также могут быть расшифрованы на основании подобных внешних проявлений. В результате появилась методика регистрации движения глаз в ходе решения мыслительных задач. С помощью специального прибора (он называется «айтрекер» или «окулограф») записываются фиксации глаз решателя на тех или иных объектах или их частях, составляющих проблемную ситуацию (скажем, на шахматных фигурах на доске в ходе поиска шахматистом лучшего хода (рис. 2.1)).

Рис. 2.1. Движения глаз шахматиста невысокой квалификации при поиске выигрывающего продолжения на диаграмме (площадь кругов пропорциональна времени фиксации испытуемого на данной точке) (по [В. Ф. Спиридонов, М. О. Пичугина, 2010]).

В результате последующего анализа выясняется, какие именно из них наиболее часто фиксируются решателем (так называемые области интереса), как долго это происходит, в какой последовательности происходит их восприятие. Эти данные служат основанием для проверки гипотез о механизмах мыслительного процесса, причинах ошибок.

и препятствий на пути решения и т. д. Таким способом были детально исследованы движения глаз при восприятии картин, зрительном поиске информации, чтении, а также в ходе работы операторов со сложными техническими системами, при тушении пожаров, игре в шахматы и т. д. (см., например: [Ю. Б. Гиппенрейтер, 1978; К. Rayner, 1978]).

Подобный глазодвигательный протокол удобно сопоставить с вербальным (в тех случаях, когда его можно получить); параллельный анализ позволяет получить интересные результаты о процессе решения.

нию, разрешающая способность данного метода невысока, и широкого распространения в исследованиях он не получил.

Намного более популярной процедурой выступает электроэнцефалография (ЭЭГ) — регистрация суммарной электрической активности, отводимой с поверхности черепа (в клинических случаях — с поверхности или даже от глубоких структур головного мозга человека). Этот метод позволяет фиксировать устойчивые закономерные изменения частотно-амплитудных параметров ЭЭГ (от дельтадо гамма-ритмов) непосредственно в процессе решения задачи испытуемым. Это в свою очередь открывает путь к соотнесению тех или иных ритмических диапазонов со значимыми событиями в ходе решения — обнаружением правильного ответа, попаданием решателя в тупик, инсайтом и т. д.

Чрезвычайно важную информацию несет также пространственновременная организация ЭЭГ по ходу мыслительного процесса. Поскольку ритмы ЭЭГ в различных зонах коры головного мозга в процессе решения задачи ведут себя по-разному, появляется возможность анализировать вовлеченность тех или иных мозговых структур (а следовательно, и связанных с ними психологических механизмов) в поиски ответа.

Например, при решении заданий теста на отдаленное ассоциирование (тест креативности Медника; некоторые исследователи интерпретируют его задания как инсайтные задачи) было обнаружено нарастание гамма-ритмов в теменно-затылочных областях больших полушарий [S. Sandkiihler, J. Bhattacharya, 2008]. Опираясь на совокупность данных, авторы цитируемого исследования интерпретировали данное обстоятельство как работу механизмов избирательного внимания (которая приводит к тупику или к правильному решению в зависимости от мощности гамма-ритмов) и как процессы кодирования и извлечения информации, необходимой для появления новых решений. Эта интерпретация является дискуссионной (основные сомнения вызывает интерпретация заданий теста Медника), но показывает логику работы исследователей.

Не менее интересные результаты приносит другой метод — фиксация работы целостного мозга в ходе решения. Существует несколько вариантов такой процедуры. По-видимому, наиболее наглядны (в прямом смысле слова) методы нейровизуализации — позитронная эмиссионная томография (англ. Positron-emission tomography) и функциональная магнитно-резонансная томография (фМРТ) (англ. Functional magnetic resonance imaging). Первая из этих процедур устроена следующим образом. Испытуемый принимает небольшую дозу радиоактивной глюкозы (вещества, необходимого для нормальной работы мозга; обычная глюкоза содержится в обыкновенном сахаре). Затем ему предлагают задачи для решения. Активизация нервных клеток определенной зоны мозга приводит к усилению кровотока в соответствующих областях. В итоге в активных зонах, «участвующих» в решении, скапливается больше радиоактивных веществ, что и фиксирует томограф, строя динамическое объемное изображение на экране компьютера. фМРТ также направлена на фиксацию изменений в магнитных свойствах крови (за счет изменения соотношения окисленного и неокисленного гемоглобина), связанных с активностью нейронов головного мозга в ходе решения задачи (см. пример на рис. 2.2). Однако в этом случае использование радиоактивных веществ не требуется, что делает данный метод значительно более популярным.

Основная идея обоих методов — выявить активность мозговых структур в ходе мыслительного процесса в реальном времени, что позволяет изучать их роль в обнаружении решения. К сожалению, временное разрешение обоих методов недостаточно для доказательных суждений о том, что происходит в процессе решения задачи в режиме онлайн.

Среди всех перечисленных только методы задач и «рассуждения вслух» обеспечивают доступ к содержанию (но не механизмам!) мыслительного процесса. Во всех остальных случаях переход от анализа «объективных» коррелятов к изучению особенностей самого процесса решения требует существенных усилий. При этом ни одна из описанных исследовательских процедур не свободна от определенных ограничений. По-видимому, наиболее плодотворной стратегией является комбинация различных методов, когда эксплуатируются их сильные стороны и компенсируются недостатки.

Рис. 2.2. Типичные зоны активации (более светлые участки), выявляемые с помощью фМРТ при индивидуальном решении модифицированных матриц Равена (по сравнению с контрольным условием в виде зрительной фиксации точки).

На рис. 2.2 представлены усредненные данные испытуемой В. А. по 60 задачам [данные из работы Шпурова и др., 2013]. Тепловая карта кодирует величину Т-критерия, рассчитанную для различий между экспериментальным (решение задачи) и контрольным (фиксация точки) условиями по каждому зарегистрированному элементу объема мозга — вокселу (в данном примере 4x4x4 мм). Как видно на данном рисунке, типичные зоны активации при решении задач, подобных матрицам Равена, находятся в обоих полушариях и охватывают обширные участки затылочных, теменных и лобных долей, включая области, связанные с реализацией зрительных, речевых и управляющих функций: первичную зрительную кору, межтеменную борозду, дорсомедиальную префронтальную кору, средние и нижние лобные извилины, участки орбитофронтальной коры, а также мозжечок. Сходная картина активации при решении матриц Равена была неоднократна описана, начиная с пионерского фМРТ-исследования В. Прабхакарана и коллег [Prabhakaran et al., 1997].

• [1] Сравнение содержания текущих (по ходу решения) и ретроспективных высказываний испытуемого дает весьма нетривиальные результаты [К. L. Taylor, J.-P. Dionne, 2000].
• [2] Они отличаются друг от друга строгостью контроля процедуры исследования (в первую очередь побочных переменных) (подробнее см.: [Дж. Гудвин, 2004]).
• [3] Один из основных показателей, оценивающих качество психологических исследований, предложен У. Найссером (1981). Экологическая валидность (от англ, valid. — пригодный) — соответствие психологических фактов, полученных в исследовании, поведению и мышлению человека в реальных жизненных ситуациях.