Возможности исследования инкубации с помощью внутри- и межгруппового дизайна экспериментов

Введение

На протяжении многих десятилетий в психологии и истории науки обсуждается, но все еще не получил однозначного объяснения феномен инкубации. Этим термином обозначают перерыв в процессе решения задачи, в результате которого поиск ответа существенно облегчается. Обычно предполагается, что в инкубационный период (т. е. в момент, когда субъект не предпринимает сознательных попыток решения задачи) происходят определенные процессы, подготавливающие решение задачи. Одна группа ученых связывает процессы, происходящие на этапе инкубации, с избавлением от ложных фиксаций, отвлекающих от верного решения [Kohn, 2009; Penaloza, 2012; Smith, 1991; Vul, 2007; Wiley, 1998]. Другая группа ученых предполагает, что в период инкубации протекают активные неосознаваемые процессы поиска решения, связанные с распространением активации в семантической сети [13—15; 18].

Первые упоминания феномена инкубации встречаются в интроспективных отчетах великих математиков (К. Гаусс, А. Пуанкаре). Они описывают свои открытия как внезапные, произошедшие в тот момент, когда, оставив долгие и бесплодные попытки решить задачу, они переключались на другую деятельность. Например, А. Пуанкаре так рассказывает об одном из своих открытий: «В то время я занялся изучением некоторых вопросов теории чисел, не получая при этом никаких существенных результатов и не подозревая, что это может иметь малейшее отношение к прежним исследованиям. Разочарованный своими неудачами, я поехал провести несколько дней на берегу моря и думал совсем о другой вещи. Однажды, когда я прогуливался по берегу, мне так же внезапно, быстро и с мгновенной уверенностью пришла на ум мысль, что арифметические преобразования квадратичных форм тождественны преобразованиям неевклидовой геометрии» [Пуанкаре, 1981].

Зафиксированный первоначально как явление, спонтанно возникающее в ходе работы над проблемой, инкубационный период был выделен психологами как отдельная стадия творческого процесса [Wallas, 1926]. В экспериментальной психологии этим термином стали обозначать ситуацию, когда экспериментатор намеренно прерывает работу над задачей и просит испытуемого выполнять другие задания. Классическая схема эксперимента, посвященного изучению инкубации, как правило, довольно проста. В контрольном условии предлагается решать задачу в течение определенного времени без перерыва, а в экспериментальном условии решение разбивается на 3 этапа — подготовительный (первая попытка решения), инкубационный, и постинкубационный (вторая попытка решения). Инкубационный период может быть занят разного рода заданиями, начиная с простой инструкции «отдохнуть» и заканчивая сложными задачами, предполагающими высокую когнитивную нагрузку. Иногда также применяется парадигма «немедленной инкубации» [Dijksterhuis, 2006; Gilhooly, 2012]: испытуемые получают инструкция к заданию, но его выполнение откладывается на некоторое время, в течение которого необходимо решать инкубационные задачи. Инкубационным эффектом называют разницу в успешности решения задачи на последнем этапе в условии с инкубацией и в условии без инкубации.

Большинство исследований используют межгрупповые сравнения для определения эффекта инкубации. Это означает, что в условии с инкубацией (экспериментальном) и без инкубации (контрольном) оказываются две разные группы испытуемых. Нам известно лишь одно исследование с внутрисубъектным дизайном, в котором был продемонстрирован эффект инкубации [Choi, 2005]. Однако оно выполнено не в классической парадигме решения мыслительных задач, а посвящено феномену памяти «верчение на кончике языка» при припоминании фактов в ответ на вопросы. Кроме того, в этой работе использован нестандартный дизайн, где инкубационный период не выделяется как этап, а операционализирован как время, занятое ответами на другие аналогичные вопросы.

Межгрупповой дизайн (наличие экспериментальной и контрольной групп), являющийся классическим методом экспериментального исследования, позволил зафиксировать инкубационный эффект во многих исследованиях [Sio]. Несмотря на несомненную надежность результатов, которые можно получить межгрупповым методом, с помощью него невозможно получить индивидуальную оценку выраженности инкубационного эффекта у конкретного испытуемого, а также учесть все индивидуальные различия, которые могут повлиять на исход эксперимента. К этим различиям можно отнести, как ситуативное состояние (усталость, эмоциональный настрой и т. д.), так и более стабильные индивидуальные характеристики. Так, например, в некоторых исследованиях показано, что уровень креативности может быть фактором, определяющим успешность инкубационного периода [Gallate, 2012], а в других, — что вербальный интеллект связан с эффективным использованием подсказок, предъявляемых во время инкубации [Валуева, 2015]. Возможно, существуют еще какие-либо до сих пор не изученные индивидуальные характеристики, влияющие на протекание инкубационного периода, которые не контролируются исследователями при разбиении испытуемых по условиям. Статистически эти ограничения межгруппового дизайна преодолеваются за счет увеличения размера выборки [Brysbaert, 2019]. Однако оценка выраженности экспериментального эффекта у отдельного испытуемого оказывается невозможной. Связи эффективности инкубации с другими переменными могут быть оценены только на групповом уровне, косвенными методами.

Понятие инкубации как индивидуального процесса «созревания решения» предполагает необходимость зафиксировать его не только на групповом, но и на индивидуальном уровне. Возможность оценки эффективности инкубации для конкретного человека представляется нам важной для прояснения связи инкубационных процессов с различными индивидуальными характеристиками, в том числе с особенностями функционирования мозга [Величковский, 2019]. Внутрисубъектный дизайн позволил бы получить эту оценку, очищенную от влияния значительного количества индивидуальных различий.

Внутрисубъектный дизайн позволяет получить оценку эффективности инкубации для конкретного испытуемого, сравнив его эффективность в инкубационном и контрольном условиях. Такая процедура эксперимента снимает часть ограничений, связанных с индивидуальными различиями испытуемых при сравнении групп. В обоих условиях эксперимент проводится с участием испытуемых, обладающих одними и теми же индивидуальными характеристиками и текущим состоянием (хотя, конечно, возможно изменение состояния в ходе эксперимента). С другой стороны, внутрисубъектный дизайн имеет ряд недостатков. Пребывание испытуемого в двух условиях означает увеличение длительности процедуры. Результаты оказываются подвержены эффектам усталости и тренировки. Одно существенное ограничение связано с подбором эквивалентных стимулов для разных условий. Отчасти это ограничение преодолевается балансировкой порядка сочетаний стимулов и экспериментального условия.

Если нам удастся показать возможность фиксации эффекта инкубации при внутри- субъектных сравнениях, это позволит значительно расширить набор методов изучения этого феномена и возможности исследователей при выборе наиболее подходящего дизайна для исследований.

Но можем ли мы использовать внутрисубъектный дизайн для изучения инкубации?

Цель нашего исследования — проверка гипотезы о том, что эффект инкубации можно зафиксировать как при применении межгруппового дизайна, так и при применении внутрисубъектного дизайна.

Методика

Выборка

Выборка включала 81 участника, из которых 47 (58%) — мужчины, возраст M=27 лет, SD=7. Все испытуемые принимали участие в исследовании на добровольной основе за вознаграждение в размере 500 рублей (сбор данных проводился летом 2019 г.).

Стимулы

В качестве основного стимульного материала использовались русскоязычные задания теста отдаленных ассоциаций Медника [Валуева, 2011]. Задача представляет собой тройку слов, к которой надо найти четвертое слово, образующее устойчивое словосочетание с каждым из трех слов. Например, к тройке «крест, площадь, шапочка» ответом является слово «красный», а сочетания — «красный крест, красная площадь, Красная шапочка». Всего было использовано 16 задач, разделенных на два набора по 8 задач в каждом.

В качестве инкубационной задачи использовалась пятиминутная аудиозапись отрывка из фантастической книги С. Лема «Магелланово облако». В тексте были заменены отдельные слова, которые совпадали со словами заданий или ответов. Отредактированный текст был зачитан на диктофон мужским голосом.

Процедура

Тестирование происходило на компьютере в лаборатории через веб-интерфейс, специально разработанный для данного эксперимента. Вначале тестирования производился тест звука в наушниках, после которого испытуемые не снимали наушники, Затем в два этапа испытуемым предъявляли наборы, каждый из которых состоял из 8 задач. Этап начинался с инструкции к задачам и предупреждения, что после первой попытки решения задач будет возможность снова решить те, что не были решены верно с первой попытки. На первом этапе после инструкции проводилась тренировочная серия с двумя задачами. Этап состоял из двух попыток решения: при первой попытке 8 задач предъявлялись испытуемым в случайном порядке на 30 секунд (или до ответа). При второй попытке предъявлялись те задачи, с которыми испытуемый не справился с первой попытки (на 45 секунд или до ответа), По окончании первого этапа испытуемый начинал решение второго этапа, аналогичного первому, но с другим набором из 8 задач.

На каждом этапе разрыв между первой и второй попыткой был реализован в одном из условий: с инкубацией или без нее. В условии без инкубации первая и вторая попытки решения осуществлялись подряд одна за другой. В условии с инкубацией между двумя попытками решения испытуемые слушали аудиозапись в течение 5 минут, Прослушивание аудио предварялось инструкцией: «Перед повторным решением задач будет звучать аудиоотрывок в течение 5 минут. Послушайте его внимательно, позже Вам нужно будет ответить на несколько вопросов по его содержанию». Выбор одного из двух наборов задач и наличие инкубации на данном этапе определялись случайным образом для каждого испытуемого (см. схему эксперимента на рис, 1), Все участники в итоге были разделены на 4 группы: группы 1 и 2 получали первый набор стимульных заданий на первом этапе, и второй — на втором этапе, группы 3 и 4, наоборот , решали задачи из второго набора стимульных заданий на первом этапе, а первый набор — на втором. При этом группы 1 и 3 решали задачи первого этапа без инкубации, а второго — с инкубацией, а группы 2 и 4 — наоборот.

Результаты

В итоговый анализ вошли данные 75 участников. Результаты четырех испытуемых были исключены из анализа из-за возникших неполадок со звуком и вводом ответов, а двое испытуемых выполнили задания только одного этапа. Трое испытуемых с первой попытки правильно решили все задачи на одном из этапов, поэтому данные по второй попытке у них отсутствовали. Распределение участников, имеющих валидные результаты, по группам представлено на рис. 1.

Рис. 1. Схема предъявления стимулов разным группам испытуемых

Распределение доли верных решений при второй попытке решения было сильно скошено влево во всех условиях, поэтому для анализа инкубационных эффектов были использованы непараметрические методы.

Для первой попытки решения в качестве показателя успешности использовалась доля правильно решенных задач; для второй попытки — доля правильно решенных задач по отношению к количеству задач, оставшихся нерешенными в первой попытке. Описательные статистики для каждой группы испытуемых, для каждой попытки и для каждого этапа представлены в табл. 1.

Общий уровень способностей испытуемых рассчитывался по числу задач, решенных при первой попытке. Значимых различий между группами 1 и 2, а также между группами 3 и 4, решавших одинаковый набор задач на каждом из этапов, при первой попытке решения задачи обнаружено не было (ни на первом, ни на втором этапе, t-критерий Стъюдента, ps > 0,41). Равенство показателей участников по общей способности решать задачи в этих группах позволило нам объединять группы для дальнейшего анализа.

Таблица1

Доля решенных задач по группам, попыткам, этапам

Примечание: на первом и на втором этапах для первой попытки приводятся средние (стандартные отклонения), для второй попытки — медианы (межквартильный размах).

Таблица 2

Описательные статистики для задач, решенных на разных этапах

Классический эффект инкубации: межгрупповое сравнение

Оценка эффекта инкубации осуществлялась классическим методом на основании объединения показателей группы 1 и 3 (без инкубации на первом этапе), а также 2 и 4 (с инкубацией на первом этапе) (описательные статистики для объединенных групп представлены в табл. 2).

Для межгрупповых сравнений на второй попытке использовался критерий Манна- Уитни. Значимых различий в доле решений после инкубации обнаружено не было (p>0,71). Ни на первом, ни на втором этапах различий в доле решений на второй попытке между группами обнаружено не было (ps > 0,93). Анализ отдельно по группам (1 vs. 2 и 3 vs. 4) обнаружил аналогичные результаты (ps > 0,38).

Внутрииндивидуальное сравнение

Для внутрисубъектных сравнений использовался критерий Вилкоксона. При объединении всех групп медианная доля верных решений задач при второй попытке составила 14,3% в условии с инкубацией и 16,7% без инкубации. Таким образом, значимого эффекта инкубации в целом по группе обнаружено не было (р > 0,65).

Мы предположили, что эффективность инкубации могла быть разной в зависимости от последовательности этапов. Однако ни у группы с инкубацией на первом этапе, ни у группы с инкубацией на втором этапе, значимых различий в доле решений между условиями не было обнаружено (p > 0,56 и p > 0,87 соответственно).

Таким образом, эффект инкубации не удалось зафиксировать ни на межгрупповом, ни на индивидуальном уровне.

Обсуждение

Полученные в исследовании результаты не подтверждают выдвинутые нами гипотезы. Нам не удалось зафиксировать значимого инкубационного эффекта ни классическим образом, ни при помощи внутрисубъектного дизайна.

Неудачу в попытке зарегистрировать эффект инкубации можно объяснить несколькими причинами. Одной из причин может быть слишком маленькое количество достаточно сложных заданий на каждом из этапов исследования. При первой попытке решения верные ответы были зарегистрированы примерно в 30% случаев, что оставляет достаточно сложные задачи для решения после инкубации. Вероятно, для этих задач 30 секунд, выделенных на первую попытку решения, оказывается недостаточно для разворачивания решения задачи в степени, необходимой для проявления инкубационных процессов. Так, например, в метаанализе Сио и Ормерод [Sio] было показано, что выраженность эффекта инкубации увеличивается в случае более длительного подготовительного этапа.

Вторая вероятная причина отсутствия наблюдаемого эффекта инкубации может заключаться в отсутствии систематической фиксированности испытуемых на неверных вариантах решения при первой попытке. В цитируемом выше метаанализе Сио и Ормерод показано, что в случае лингвистических задач (к которым относится и используемый в нашем исследовании тест отдаленных ассоциаций) важным фактором для возможности инкубации оказывается наличие фиксации на неправильном ответе. Например, в экспериментах Смита и Бланкеншипа [Smith, 1991] испытуемым на первой попытке решения намеренно предъявлялись ассоциации, уводящие от правильного ответа. Авторы показали, что именно в условиях эксплицитной фиксации на нерелевантных ассоциациях (по сравнению с условиями без фиксации) наблюдается инкубационный эффект.