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Lezione 4
Il cognitivismo classico
Argomenti
• La nascita dell’HIP
• Assunti teorici di base
– Metafora del computer
– Approccio funzionale
– Metodologie d’indagine
• Risposte alle questioni
evolutive
• Lo studio delle competenze
percettive e cognitive nella
prima infanzia
Lezione 1 – Cognitivismo
Concetti 1
• Metafora del computer
– Input e output
– Memoria ed elaborazione di informazioni
• RAM (Random Access Memory) o memoria volatile
• ROM (Read Only Memory) o memoria di sola lettura
• CPU Unità centrale di elaborazione
• Registri – memorie ausiliarie e temporanea ad altissima velocità
• Buffer – memoria tampone – zona della memoria usata
temporaneamente per condividere informazioni tra diversi programmi
– Hardware e software
• Memoria
– Procedurale e dichiarativa
• Ovvero implicita ed esplicita
– Semantica ed episodica
Lezione 1 – Cognitivismo
Concetti 2
• Metodi
– Analisi del compito
• Tempi di reazione
– Cronometria mentale
» Metodo sottrattivo (Donders)
• Analisi degli errori
– Simulazione al computer
• Soluzione di problemi
– Uso di regole
• Capacità di elaborazione
• Formato rappresentazionale
• Rappresentazioni
– Basate su categorie (concetti)
– Basate su eventi (script)
Lezione 1 – Cognitivismo
Concetti 2
• Strategie analitiche e globali
• Strategie di memorizzazione
– Reiterazione
– Organizzazione
– Uso di immagini mentali
• Metacognizione
– Conoscenza metacognitiva
– Monitoraggio e controllo metacognitivo
• Alla base del cambiamento– Meccanismi di autoregolazione
– Uso del feedback negativo
La metafora del computer
Notice how natural it is to say things like
With him it's a software problem
Put that thought in your database
After leaving those cult people, the kids had
to be reprogrammed
The fear of fire is hard-wired into all of us
The ol' chip isn't working as well these days
Atkinson & Shiffrin, 1968
Baddeley
1. La nascita dell’HIP
• L’approccio HIP raccoglie i
contributi di discipline diverse
– teoria delle comunicazioni
– teoria delle computazioni
– intelligenza artificiale
– linguistica.
• L’approccio dell’elaborazione delle informazioni
(Human Information Processing, HIP)
rappresenta un quadro di riferimento teorico
che accomuna ricercatori che condividono una
serie di assunti teorici e di metodi di indagine,
pur impiegando modelli e micromodelli differenti.
La teoria delle comunicazioni
• La teoria delle
comunicazioni
(Shannon)
– come le informazioni
possono essere
trasmesse attraverso
un canale di
comunicazione.
• Metafora: il sistema
cognitivo umano
– insieme di canali nei
quali le informazioni
viaggiano
– magazzini nei quali le
informazioni possono
essere depositate.
• Broadbent: teoria del
filtro
La teoria delle computazioni
• Sviluppata da Turing
• Mostra come può
funzionare un sistema
che elabora informazioni
• La dimostrazione di come
problemi complessi
possono essere risolto da
una macchina dotata di
un esiguo numero di
proprietà funzionali
• Ne deriva che anche i
processi alla base del
pensiero umano possono
essere riprodotti
attraverso una procedura
meccanica
Gli studi di intelligenza artificiale
• Gli studi condotti nell’ambito
dell’intelligenza artificiale (Newell,
Shaw e Simon) hanno suggerito che
anche gli esseri umani possano essere
considerati dei sistemi che manipolano
simboli.
La linguistica
• Un contributo allo
sviluppo
dell’approccio HIP è
venuto anche dalla
linguistica e in
particolare dal lavoro
di Chomsky
• Secondo Chomsky l’acquisizione del linguaggio
• Non consiste in un insieme di associazioni condizionate
• bensì in un insieme complesso di regole astratte che devono essere inferite a partire dalle relazioni esistenti tra l’input e l’output linguistico.
L’HIP come approccio allo studio della
cognizione adulta
• L’approccio HIP nasce
all’interno della
psicologia
sperimentale che
studia cognizione
adulta
• Solo successivamente
è stato applicato allo
sviluppo
• I modelli del
funzionamento
dell’attività cognitiva
che si ispirano a
questo approccio
– una nuova prospettiva
– nuovi strumenti di
indagine
Assunti teorici di base
• Il sistema cognitivo
– un insieme di magazzini ai
quali sono associati dei
processi elementari che
trasformano le informazioni
• L’unità di base del
sistema cognitivo è
costituita da processi
elementari e tutti i
comportamenti sono il
risultato della
combinazione di processi
elementari
• I processi sono composti da operazioni, le quali corrispondono a computazioni. Le computazioni consistono nella trasformazioni delle informazioni da una forma in un’altra.
– Ad esempio, la codifica di un elemento del problema o la rievocazione di informazioni già acquisite.
• Sternberg (1982) usa il termini “componente” per riferirsi ai processi elementari e, inoltre, distingue tra metacomponenti e componenti esecutive
Assunto 1
La metafora del computer
• Il computer può essere usato come modello per
lo studio della mente in quanto entrambi sono
sistemi che manipolano simboli
– trasformano le informazioni in base a regole e
procedure
– immagazzinano i risultati di queste operazioni sotto
forma di rappresentazioni simboliche
Assunto 1
La metafora del computer
• All’interno del sistema cognitivo l’informazione viene rappresentata sotto forma di simboli.
• I simboli– elementi rappresentazionali di base
– manipolati dal sistema durante l’elaborazione delle informazioni
Assunto 2
L’approccio funzionale
• L’HIP tenta di fornire spiegazioni puramente strutturali e funzionali dell’attività cognitiva
• L’obiettivo dei modelli HIP è quello di specificare i processi tramite i quali la mente seleziona, elabora, immagazzina e recupera informazioni
• Queste operazioni vengono specificate in termini funzionali per mezzo di regole e rappresentate tramite diagrammi di flusso
Assunto 2
L’approccio funzionale
• Il sistema cognitivo viene inteso come
l’organizzazione funzionale del cervello
inferita dall’output comportamentale
• Questa descrizione è slegata dal riferimento ai
correlati neurali delle rappresentazioni
mentali.
Assunto 3
La mente umana come insieme di magazzini
• La struttura del sistema cognitivo (hardware)
– Registri sensoriali
– Memoria a breve termine (MBT)
– Memoria a lungo termine (MLT)
• Baddeley (1990): memoria di lavoro
– Esecutivo centrale
– Circuito fono-articolatorio
– Taccuino visuospaziale
– (poi) buffer episodico (Baddeley, 2000)
Assunto 3
La mente umana come insieme di magazzini
• Tulving (1972)
– Memoria episodica
– Memoria semantica
• Due sistemi di memoria
– Dichiarativa (esplicita)
– Procedurale (implicita)
Assunto 4
Le metodologie d’indagine:
a) cronometria mentale (1)
• L’attività cognitiva umana è costituita da un
insieme di operazioni mentali
– (in origine) eseguite in sequenza
– (successivamente) anche in parallelo
• L’obiettivo del ricercatore è quello di isolare le
singole operazioni e individuare come si
combinano in serie per produrre la prestazione di
un dato individuo
• Questo obiettivo può essere raggiunto tramite lo
studio dei tempi di reazione (cronometria
mentale)
Assunto 4
Le metodologie d’indagine:
a) cronometria mentale (2)
• L’assuntodella cronometria mentale– quanto più lungo è il tempo che intercorre tra
l’informazione in entrata e la produzione della risposta tanto più numerose le operazioni che possiamo ipotizzare che siano state compiute
• Metodo sottrattivo di Donders– se due compiti sono identici tranne per un’operazine
aggiuntiva richiesta da uno solo di essi, allora la differenza dei tempi impiegati fornisce una misura del tempo impiegato a compiere l’operazione aggiuntiva
Assunto 4
Le metodologie d’indagine:
a) cronometria mentale (2)
• Donders: tre tipi di
tempi di reazione:
A. TR semplici: compiti di
detezione semplice
• Nessuna operazione
B. TR di scelta: compiti di
discriminazione (molti
stimoli e risposte
differenziali)
• Selezione risposta e
discriminazione
C. TR go-no-go: compiti
con molti stimoli e una
sola risposta possibile
• Solo discriminazione
• C meno A
– Tempo per l’operazione
di discriminazione tra
stimoli
• B meno C
– Durata del processo di
selezione della risposta
Cronometria mentale:
esempio
• La ricerca di Simion, Benelli e Tarantini (1984)impiega un compito di giudizio “uguale/diverso” basato sul confronto di coppie di lettere, con bambini di 6 e 10 anni– Premere un tasto se le due lettere sono uguali
(nome) e un altro tasto se diverse
• Le due lettere potevano essere: – uguali per dimensione e forma: AA
– uguali per forma ma non per dimensione: AA
– corrispondenti allo stesso fonema: Aa
Cronometria mentale:
esempio
Due codici rappresentazionali: visivo e uditivo
• uguali per dimensione e forma: AA– Codice visivo: Sovrapposizione di sagome
• uguali per forma ma non per dimensione: AA– Codice visivo: Normalizzazione
• corrispondenti allo stesso fonema: Aa– Codice uditivo
Cronometria mentale:
esempio
• I risultati mostrano– un incremento di tempo tra la prima e la terza
condizione
– più accentuato per i bambini di 6 anni.
Cronometria mentale:
esempio
• Secondo Posner (1978) la presentazione visiva di una coppia di lettere attiva simultaneamente due codici rappresentazionali, uno visivo e l’altro fonetico (modello “a corsa di cavallo”, horse race model). – Poiché entrambi i codici si attivano simultaneamente,
vince la corsa, producendo una risposta, il codice più veloce
Assunto 4
Le metodologie d’indagine:
b) analisi degli errori
• E’ possibile impiegare l’analisi del numero e della tipologia degli errori per individuare la regola che il bambino sta applicando per risolvere il compito
• Anche Piaget si è basato sull’analisi degli errori per fare inferenze sulle abilità logiche dei bambini ma non in modo così sistematico come per gli studiosi dell’HIP.
Assunto 4
Le metodologie d’indagine:
b) analisi degli errori
• L’analisi degli errori è stata alla base dell’analisi del compito.
• L’analisi del compito consente di indagare in modo formalmente preciso i processi coinvolti nella soluzione di un compito
• Diviene possibile tradurre i processi di elaborazione in sequenze di istruzioni, che possono essere usate per simulare al computer i processi di ragionamento
Assunto 4
Le metodologie d’indagine:
c) simulazione al computer
• Sulla base dei modelli di elaborazione
sviluppati per spiegare la prestazione a un
dato compito è possibile sviluppare
programmi al computer che simulano il
modo in cui bambino esegue un compito
cognitivo
L’approccio HIP allo sviluppo cognitivo e la
teoria piagetiana: i neopiagetiani
• I neopiagetiani
– Arricchiscono la teoria di Piaget con concetti HIP
• Compiti usati da Piaget
– non forniscono misure «pure» dei processi di
ragionamento sottostanti
– Coinvolgono una molteplicità di abilità (analisi del
compito)
• L’inferenza transitiva e l’interpretazione
strutturalista di Piaget
– L’inferenza transitiva secondo la prospettiva HIP: gli
esperimenti di Bryant e Trabasso
• Ruolo della memoria
L’approccio HIP allo sviluppo cognitivo:
il problema della bilancia
• Il problema della bilancia di Siegler, per lo
studio del ragionamento basato su regole
• Le quattro regole per la soluzione del compito
della bilancia
L’approccio HIP allo sviluppo cognitivo:
il problema della bilancia
• Il problema della
bilancia di Siegler, per
lo studio del
ragionamento basato
su regole
• Le quattro regole per
la soluzione del
compito della bilancia
• Gli studi di Siegler come
estensione dei compiti di
Piaget
• I bambini più grandi
hanno sempre prestazioni
migliori dei bambini più
piccoli?
• I pregi dell’approccio
dell’analisi del compito
rispetto all’approccio
piagetiano
Compito della bilancia di Siegler
La bilancia ha una serie di pioli su entrambi i bracci, ai quali possono essere attaccati dei pesi. Si chiede al bambino di
prevedere da quale lato la bilancia si abbasserà a seconda del numero e della collocazione dei pesi
B
4
A
5
Compito della bilancia di Siegler (2)
1. Su ciascun braccio della bilancia sporgono
quattro pioli, posti a eguale distanza l’uno
dall’altro, sui quali si possono mettere dei pesi
2. Compito del bambino è prevedere il braccio
che si abbasserà
3. Due sono le informazioni rilevanti
Numero dei pesi
Distanza dei pesi dal fulcro
Compito della bilancia di Siegler (3)
Siegler ha individuato quattro regole:
I. Solo il numero dei pesi
II. Solo il numero dei pesi
Ma anche la distanza se il numero di pesi è uguale
III. Sia il numero dei pesi che la distanza
Ma non sa fare previsioni se le due informazioni
sono in contrasto e quindi risponde a caso
IV. Sa misurare l’esatto contributo dato da
entrambi i fattori
Compito della bilancia di Siegler (3)
Siegler ha impiegato sei tipi di problemi:
1. Equilibrio
2. Peso
3. Distanza
4. Conflitto peso
5. Conflitto distanza
6. Conflitto equilibrio
Compito della bilancia di Siegler (3)
1. Problemi equilibrio
– stessa configurazione di pesi sui due bracci della
bilancia
2 2
3 3
Regola 1 Regola 2 Regole 3 Regola 4
% risposte corrette previste
Compito della bilancia di Siegler (3)
1. Problemi equilibrio
– stessa configurazione di pesi sui due bracci della
bilancia
2 2
3 3
Regola 1 Regola 2 Regole 3 Regola 4
100 100 100 100
% risposte corrette previste
Compito della bilancia di Siegler (3)
• Problemi peso
– Diversi pesi sui due bracci della bilancia
equidistanti dal fulcro
2 4
3 2
Regola 1 Regola 2 Regole 3 Regola 4
% risposte corrette previste
Compito della bilancia di Siegler (3)
• Problemi peso
– Diversi pesi sui due bracci della bilancia
equidistanti dal fulcro
2 4
3 2
Regola 1 Regola 2 Regole 3 Regola 4
100 100 100 100
% risposte corrette previste
Compito della bilancia di Siegler (3)
• Problemi distanza
– Eguali pesi sui due bracci a diversa distanza dal
fulcro
2 2
3 3
Regola 1 Regola 2 Regole 3 Regola 4
% risposte corrette previste
Compito della bilancia di Siegler (3)
• Problemi distanza
– Eguali pesi sui due bracci a diversa distanza dal
fulcro
2 2
3 3
Regola 1 Regola 2 Regole 3 Regola 4
0 100 100 100
% risposte corrette previste
Compito della bilancia di Siegler (3)
• Problemi conflitto-peso
– Da un lato sono maggiori i pesi e dall’altro maggiore
la distanza disposti in modo che si abbassa il
braccio con più pesi
2 4
5 3
Regola 1 Regola 2 Regole 3 Regola 4
% risposte corrette previste
Compito della bilancia di Siegler (3)
• Problemi conflitto-peso
– Da un lato sono maggiori i pesi e dall’altro maggiore
la distanza disposti in modo che si abbassa il
braccio con più pesi
2 4
5 3
Regola 1 Regola 2 Regole 3 Regola 4
100 100 33 100
% risposte corrette previste
Compito della bilancia di Siegler (3)
• Problemi conflitto-distanza
– Da un lato sono maggiori i pesi e dall’altro maggiore
la distanza disposti in modo che si abbassa il
braccio con più distanza dei pesi dal fulcro
3 4
5 4
Regola 1 Regola 2 Regole 3 Regola 4
% risposte corrette previste
Compito della bilancia di Siegler (3)
• Problemi conflitto-distanza
– Da un lato sono maggiori i pesi e dall’altro maggiore
la distanza disposti in modo che si abbassa il
braccio con più distanza dei pesi dal fulcro
3 4
5 4
Regola 1 Regola 2 Regole 3 Regola 4
0 0 33 100
% risposte corrette previste
Compito della bilancia di Siegler (3)
• Problemi conflitto-equilibrio
– Da un lato sono maggiori i pesi e dall’altro maggiore
la distanza disposti in modo che si abbassa la
bilancia rimane in equilibrio
3 2
2 4
Regola 1 Regola 2 Regole 3 Regola 4
% risposte corrette previste
Compito della bilancia di Siegler (3)
• Problemi conflitto-equilibrio
– Da un lato sono maggiori i pesi e dall’altro maggiore
la distanza disposti in modo che si abbassa la
bilancia rimane in equilibrio
3 2
2 4
Regola 1 Regola 2 Regole 3 Regola 4
0 0 33 100
% risposte corrette previste
Cosa si sviluppa?
1. aumento della capacità di elaborazione
– Incremento dello span di memoria in funzione dell’età
– Capacità/efficienza
Cosa si sviluppa?
2. Cambiamento del codice rappresentazionale
– La rappresentazione esecutiva (0-2 anni)
– rappresentazione iconica (dal I anno)
– rappresentazione simbolica (6-7 anni)
Cosa si sviluppa?
3. incremento della conoscenza di base
– L’accumulo di conoscenza come acquisizione di expertise: differenze esperti/non esperti
Cosa si sviluppa?
4. Modificazione delle strategie
– Esempio: studio delle regole nella soluzione di problemi, studio delle strategie di memoria.
– Come studiare lo sviluppo delle strategie
– Uso spontaneo delle strategie: carenza di produzione
Cosa si sviluppa?
5. Sviluppo della metacognizione
– Conoscenza metacognitiva: relativa a persone, compiti, strategie
– Monitoraggio e regolazione metacognitivi
– Basi neurali dei processi di controllo metacognitivi
Come si sviluppa?
• Meccanismi di autoregolazione
interni basati sull’uso del feedback
Dominio-generale o dominio-specifico?
• Lo sviluppo cognitivo come processo
dominio-specifico
Fattori biologici ed esperienza
• Il neonato come attivo elaboratore di
informazioni
• Esistenza fin dalla nascita di alcuni
processi o meccanismi cognitivi elementari
Fattori biologici ed esperienza
CAPACITA’ INNATE
1. Induzione
• individuare regole a partire da regolarità osservate
nell’ambiente (es ipercorrettismo)
2. Categorizzazione
• cogliere l’equivalenza tra stimoli percettivamente
diversi es ipercorrettismo
Continuo o discontinuo?
Lo sviluppo come processo
continuo e quantitativo
Lo studio delle competenze percettive e
cognitive nella prima infanzia
• Rivalutazione delle
competenze
cognitive infantili
• Dall’azione ai
processi che
mediano l’azione
• Lo studio delle
competenze
percettive infantili
• Paradigmi
sperimentali
– Preferenza visiva
– Abituazione
Concetti della teoria dell’elaborazione delle
informazioni
• Metafora del computer
• Analisi funzionale
– Processi elementari
• Analisi del compito
• Risorse limitate
• Processi automatici e
controllati
• Processi bottom-up e
top-down
• Organizzazione
gerarchica
Concetti della teoria dell’elaborazione delle
informazioni: metodologie d’indagine
• Cronometria mentale
– metodo sottrattivo
• Tre tipi di tempi di
reazione– Detezione semplice
– Discriminazione
– Selezione della risposta
Concetti della teoria dell’elaborazione delle
informazioni: metodologie
• Registri sensoriali
• Memoria a breve e
lungo termine
• Memoria di lavoro
• Memoria a lungo
termine
– Episodica e semantica
– Dichiarativa e
procedurale
Concetti della teoria dell’elaborazione delle
informazioni: compito della bilancia di
Siegler
• Problema della bilancia
di Siegler
– Quattro regole
– Diversi problemi
Concetti della teoria dell’elaborazione delle
informazioni: cosa si modifica durante lo sviluppo?
• Capacità di elaborazione
• Formato
rappresentazionale
• Conoscenza di base
• Modificazione delle
strategie
• Sviluppo della
metacognizione