Введение
Одним из активно развивающихся направлений исследований в современной когнитивной психологии является изучение убеждений и ментальных моделей, которые представляются в виде структурированной совокупности нескольких убеждений. Понятие ментальной модели достаточно многозначно в когнитивных исследованиях, но в данном случае используется для обозначения предметно-специфических репрезентаций в долговременной памяти, относительно которых выносятся метакогнитивные оценки правдоподобности или истинности. Такие репрезентации выступают основой для мышления, рассуждения, воображения, принятия решений (Hatano, Inagaki, 1994; López-Astorga, Ragni, Johnson-Laird, 2022; Спиридонов и др., 2025).
Актуальность данной области исследований обусловлена двумя важными проблемами, на решение которых и направлены усилия многочисленных исследовательских групп. Первая проблема связана с трудностями в обучении научным концепциям школьников и студентов в ситуации, когда они уже обладают какими-то знаниями в конкретной предметной области (Kelemen, Rottman, Seston, 2013). Такой набор знаний о предметной области определяется как интуитивные теории. Интуитивные теории отражают естественное понимание тех или иных явлений в отсутствие научного знания (Keil, 2024). Здесь возникает целый ряд вопросов о том, как можно эффективно с помощью образовательных технологий менять и уточнять такие представления, чтобы они больше соответствовали научным концепциям. Вторая проблема связана с популяризацией науки и областью научной коммуникации, в которой пандемия COVID-19 обнажила целый ряд сложностей, возникающей из-за целых социальных групп, которые отрицают или не понимают научные исследования и поэтому не следуют рекомендациям Всемирной организации здравоохранения по ношению масок, соблюдению социальной дистанции и вакцинации (Alper, Bayrak, Yilmaz, 2022; Juanchich et al., 2021; Kreps et al., 2021)
В связи с этим активно развиваются исследования содержания наиболее распространенных ментальных моделей (Keil, 2022; Kelemen, Rottman, Seston, 2013; Shtulman, Legare, 2020), а также возможности их изменения с помощью различных образовательных интервенций (Shtulman, 2022a).
На ранних этапах развития области были распространены в основном качественные методы исследований, например полуструктурированные интервью, различные вариации задач и виньеток с содержательным анализом ответов (Hatano, Inagaki, 1994). Лишь с 2010-х годов приобрел популярность метод анализа времени реакции (Bélanger, Brault Foisy, Masson, 2024; Kelemen, Rottman, Seston, 2013; Shtulman, Legare, 2020; Shtulman, 2022b; Shtulman, 2023; Shtulman, Young, 2024; Stricker et al., 2021), позволивший проверять гипотезы о конкретных когнитивных механизмах, с которыми связаны ментальные модели и отдельные убеждения.
Целью данной статьи является обзор экспериментальных исследований ментальных моделей, опирающихся на метод анализа времени реакции, а также создание плана подготовки, планирования и проведения исследований с анализом времени реакции на материале новых предметных областей знания. Важность акцента именно на этом методе обусловлена в первую очередь тем, что факты, полученные с его помощью, кардинально изменили представления о ментальных моделях и процессах, с ними связанных.
Когнитивный конфликт между научным и интуитивным знанием
Изучение когнитивного конфликта между научными и интуитивными знаниями получило развитие в исследованиях, опирающихся на парадигму анализа времени реакции. Важным аргументом в пользу количественных измерений когнитивного конфликта является возможность измерения временной динамики конфликта, выступающей важной зависимой переменной в экспериментальных исследованиях (Bélanger, Brault Foisy, Masson, 2024). Сравнение времени реакции и точности при оценке истинности научного или интуитивного знания позволяет измерить объем когнитивной обработки, необходимой для принятия решения.
Одним из самых заметных экспериментальных исследований ментальных моделей с анализом времени реакции являются работы американского психолога Эндрю Штульмана и коллег (Shtulman, Harrington, 2016). Для того чтобы доказать гипотезу о сосуществовании интуитивного и научного знания, ими были отобраны и проанализированы существующие эмпирические свидетельства о наличии интуитивных представлений у детей в различных областях знания.
Затем был разработан набор из 200 утверждений (по 20 утверждений для каждой области знания) и произведено одно из самых масштабных исследований интуитивных теорий. Каждое из утверждений было связано с одним из ключевых понятий предметной области и могло относиться либо к неконгруэнтному типу (когда интуитивная и научная точка зрения на содержание высказываний не совпадает), либо к конгруэнтному типу (когда интуитивная и научная точки зрения совпадают).
Основным выводом из эксперимента стала идея о том, что выученное научное знание не заменяет и не вытесняет предшествующее ему интуитивное знание, а лишь подавляет его (Shtulman, 2022b). Основным аргументом в пользу данного тезиса стало увеличение времени реакции и количества ошибок в неконгруэнтных высказываниях по сравнению с конгруэнтными. Этот вывод является крайне важным и ценным, поскольку позволяет по-новому взглянуть на процесс освоения нового знания. Более ранние концепции предполагали, что в ходе обучения в школе или вузе научное знание заменяет менее точные, стихийно возникшие интуитивные знания в конкретной области (Hatano, Inagaki, 1994).
Анализ устройства когнитивного конфликта между научным и интуитивным знанием подводит к идее о его многоуровневости. Один из способов классификации уровней конфликта может быть основан на исследованиях Хатано и Инагаки. Ими была предложена схема описания интуитивных теорий в области биологии (Hatano, Inagaki, 1994). Согласно такой схеме, набор представлений о предметной области состоит из трех компонентов:
-
базовые категориальные различения;
-
дефолтный тип умозаключений;
-
дефолтный тип объяснений.
На уровне базовых категориальных различений конфликт проявляется для прототипичных свойств категорий, например различение «живое—неживое» (Hatano, Inagaki, 1994). В когнитивной психологии такие различения связаны с тем, что категории формируются вокруг наиболее типичных примеров: чем ближе объект к этим примерам, тем легче и быстрее он распознается как принадлежащий к категории. Степень такой типичности может усиливать или ослаблять конфликт и служить сигналом для принятия решения, влияя на оценки истинности (Shtulman, Legare, 2020).
На уровне дефолтного типа умозаключений конфликт проявляется в суждениях, основанных на сходстве. Отсутствие знаний о категории, в отношении которой выносится суждение, подталкивает к переносу свойств известных категорий (Girgis, Nguyen, 2020; Menendez et al., 2023).
На уровне дефолтного типа объяснений конфликт проявляется в используемых типах каузальности. Тип каузальности задает направление рассуждений и организует выводы (Hatano, Inagaki, 1994). Например, объяснение причин адаптации организмов может опираться на предположение о целесообразности изменений (Kelemen, Rottman, Seston, 2013) и на эссенциалистские интуиции, что приводит к конфликту с механистической каузальностью (Ronfard et al., 2021).
Таким образом, описанная схема позволяет выделить уровни когнитивного конфликта, связанные с потенциально разными психическими процессами. Кроме того, учет уровня конфликта может служить основой для прояснения конкретных механизмов и описания устройства конфликта между научным и интуитивным знанием.
Факторы, влияющие на разрешение конфликта в области ментальных моделей
Образование и научная экспертность
Уровень образования и экспертность играют существенную роль в конфликте ментальных моделей. Имеющиеся результаты отражают несколько противоречивую картину. Известно, что в условиях когнитивной нагрузки эксперты-физики одобряют телеологически неуместные утверждения (Kelemen, Rottman, Seston, 2013), а изучение перед экспериментом характеристик живых существ из учебной программы биологии не помогает полностью подавить интуитивное представление о живом, основанное на характеристиках подвижности объектов (Shtulman, Young, 2024).
Эффект увеличения точности в зависимости от уровня научной экспертности в предметной области продемонстрирован также в недавнем исследовании Стрикера и коллег, которые обнаружили, что испытуемые с более высокими математическими способностями оказались точнее испытуемых с низкими математическими способностями (Stricker et al., 2021), но различия во времени реакции оказались незначимы.
Дефицит времени
Когнитивная нагрузка подталкивает к большей опоре на интуитивные реакции. В исследовании Келемен и коллег при сравнении студентов, ученых-физиков и членов университетского сообщества зафиксировано, что при ограничении времени проверки утверждений, различающихся уместной и неуместной телеологией, значимо возрастает уровень одобрения неуместных телеологических суждений у учащихся колледжа с 45% до 56%, у членов университетского сообщества, имевших только степень бакалавра и средний возраст которых составлял 38 лет, наблюдался рост с 40% до 53%. При этом для ученых-физиков степень одобрения неуместных телеологических утверждений возросла с 15% до 29% (Kelemen, Rottman, Seston, 2013). То есть можно утверждать, что интуитивные реакции сильнее проявляются тогда, когда ресурсов когнитивной системы недостаточно для их подавления, но научная деятельность, в отличие от возраста, уменьшает привлекательность телеологических объяснений.
Возраст
Когнитивное развитие, в том числе возрастные когнитивные изменения в пожилом возрасте, могут довольно сильно влиять на то, как разрешаются когнитивные конфликты между интуитивными и научными знаниями. В частности, Штульман и Харрингтон провели исследование, в котором сравнили показатели молодых взрослых (средний возраст 29 лет) и более старших взрослых (средний возраст 65 лет) в задаче на оценку истинности высказываний из разных предметных областей (Shtulman, Harrington, 2016). Оказалось, что как более молодые, так и более пожилые испытуемые отвечают на одном и том же уровне точности. Однако время реакции в неконгруэнтных пробах, когда интуитивная и научная точка зрения на содержание высказываний не совпадает, значимо больше у испытуемых более старшего возраста. В схожем исследовании, но уже на детях начальных классов (средний возраст 8 лет), было показано, что в неконгруэнтных пробах детям необходимо больше времени при оценке истинности высказываний, как и взрослым (Young, Shtulman, 2020a).
Когнитивная рефлексия
Множество работ связывает высокий уровень когнитивной рефлексии1 (способность подавлять интуитивные неверные ответы) с успешностью в широком спектре поведенческих проявлений (Stanovich, Toplak, 2023). В частности, когнитивная рефлексия связана с научным мышлением (Binnendyk, Pennycook, 2022; Young, Shtulman, 2020b). У испытуемых от 5 до 12 лет успешность в тесте когнитивной рефлексии служит предиктором понимания в области биологии и математики (Wilkinson et al., 2020; Young, Shtulman, 2020a, 2020b).
В целом, когнитивная рефлексия может служить индикатором «скупого» (т. е. неаналитического) мышления (Stanovich, Toplak, 2023). Несмотря на широкий спектр теоретических дискуссий вокруг моделей двойных процессов (De Neys, 2023; Ghasemi et al., 2022; Thompson, Markovits, 2021), исследователи когнитивной рефлексии ограничиваются узким набором изучаемых свойств.
Повседневная речь и восприятие
Повседневный опыт может также служить фактором, вызывающим когнитивный конфликт. Слова, используемые для описания научных идей, которые противоречат интуитивным представлениям, обычно менее связаны друг с другом, чем слова, используемые для выражения более интуитивных идей. Например, слово «живой» обычно ассоциируется с животными больше, чем с растениями. В результате утверждение «тигр живой» может показаться более очевидным и «автоматическим», чем «дуб живой» (Shtulman, Legare, 2020).
Экспериментальная проверка такого объяснения была произведена Штульманом и Легаре. Ассоциативные знания, основанные на совпадении, сходстве, и структурированные знания, основанные на причинно-следственном, функциональном отношении (relation), в разной степени влияют на когнитивный конфликт. Структурированные знания в большей степени влияют на различия во времени и точности, чем ассоциативные знания (Shtulman, Legare, 2020). Иными словами, на когнитивный конфликт при проверке интуитивных теорий большее влияние оказывает не частота встречаемости слов, а интуитивные теории предметной области.
Возможные объяснительные модели возникновения когнитивного конфликта
Объясняя природу когнитивного конфликта между научным и интуитивным знанием, мы можем задать несколько отдельных исследовательских вопросов, каждый из которых потребует собственного теоретического ответа.
Первый вопрос касается источников возникновения интуитивного знания или того, как и на основе чего оно формируется. На данный момент принято выделять три источника возникновения интуитивного знания: эволюция, индивидуальный опыт и культура (Keil, 2022). Эволюция лежит в основе возникновения врожденных ожиданий об окружающем мире. В частности, младенцы обладают некоторым набором ожиданий о физических объектах и их взаимодействиях, при нарушении которых демонстрируют реакцию удивления (Margoni, Surian, Baillargeon, 2024). То есть если младенец видит, что один твердый объект прошел сквозь другой, то это приводит к значимому увеличению длительности фиксации взгляда на этих объектах.
Индивидуальный опыт, как источник интуитивного знания, предполагает необходимость длительного взаимодействия и наблюдения за объектами окружающего мира. К такому знанию относится интуитивное представление о гравитации, которое формируется в течение первых нескольких лет жизни благодаря наблюдению за падением объектов сверху вниз (Shtulman, 2022a).
Культура также может выступать источником интуитивных знаний, которые часто выучиваются от других людей или источников информации и при этом не соответствуют научным представлениям (Keil, 2024).
Второй исследовательский вопрос, который позволяет разобраться в механике когнитивного конфликта, обращает внимание на то, что интуитивное знание оказывается чрезвычайно устойчивым. Почему же некоторые формы интуитивного знания продолжают сосуществовать с научным знанием, а не просто заменяются им в ходе обучения? В ответе на этот вопрос отсутствует какой-либо консенсус, и есть лишь несколько разрозненных гипотез, окончательный статус которых еще предстоит проверять. Во-первых, интуитивное знание может сосуществовать с противоречащим ему научным знанием из-за толерантности людей к противоречиям, которая может возникать во взрослом возрасте. Предполагается, что взрослые люди, особенно в отличие от детей до 6 лет, обладают целым набором стратегий, позволяющих совладать с противоречием между конфликтными убеждениями, не разрешая его (Keil, 2022). Во-вторых, интуитивное знание может быть сильно укоренено в нашем языке и перцептивном опыте, что и мешает так легко отказаться от этого знания (Shtulman, Legare, 2020). В-третьих, система убеждений в целом может быть устроена достаточно фрагментарно и разрозненно, что затрудняет возможность обнаружения и устранения противоречий между убеждениями (Shtulman, 2022b). В-четвертых, интуитивное знание может больше соответствовать принципу когнитивной полезности, который предполагает, что устойчивость наших убеждений определяется тем, насколько они быстро и экономно позволяют справляться с повседневными когнитивными задачами (например, объяснения непосредственно наблюдаемых событий). В-пятых, интуитивное знание может обладать свойством «непроницаемости» по аналогии с непроницаемостью зрительных репрезентаций, когда мы наблюдаем зрительную иллюзию вроде иллюзии Мюллера — Лайера, но при этом понимаем иллюзорность зрительного опыта (Shtulman, 2023). Среди этих возможных объяснений еще предстоит определить наиболее правдоподобное и соответствующее эмпирическим данным.
И, наконец, третий исследовательский вопрос касается непосредственно того, как именно разрешается когнитивный конфликт. Первые два вопроса больше указывают на необходимые условия для возникновения когнитивного конфликта в ментальных моделях: появление интуитивного знания и его сосуществование с научным знанием. Здесь же возникает необходимость объяснить само замедление времени реакции и увеличение количества ошибок в ответ на определенные пробы по сравнению с другими.
Роль когнитивного контроля в разрешении конфликта
Исследования ментальных моделей с помощью анализа времени реакции — не единственный источник экспериментальных эффектов, связанных с когнитивными конфликтами. Значительно раньше были обнаружены схожие эффекты в задаче Струпа и в фланговой задаче Эриксона. В частности, в задаче Струпа испытуемые совершали больше ошибок и медленнее отвечали в конфликтном условии, где испытуемым нужно было называть цвет чернил у слова, обозначающее другой цвет, в сравнении с условием, где цвет чернил и содержание слова совпадали (Algom, Fitousi, Chajut, 2022). Классическим примером фланговой задачи является ситуация, в которой испытуемые должны реагировать на целевую букву, предъявляемую на экране, которая окружена другими буквами (либо теми, на которые нужно реагировать также, как на целевую, либо противоположным образом). И также в этой задаче испытуемые больше ошибаются и медленнее отвечают в конфликтном условии (Draheim et al., 2021).
Для объяснения подобных эффектов были разработаны несколько теоретических моделей, призванные описать механизмы когнитивного контроля, который в ситуации конфликта позволяет оттормозить иррелевантную и переключиться на релевантную задаче информацию (Algom, Fitousi, Chajut, 2022; Egner, 2023; Strobach, 2024).
Однако наиболее перспективным направлением будущих исследований можно считать изучение механизмов метакогнитивной регуляции, которые опосредуют взаимодействие интуитивных и научных представлений в ситуации когнитивного конфликта. На примере таких феноменов в смежных областях, как логические интуиции (способность людей интуитивно оценивать истинность вывода в силлогизмах), уже сформировались экспериментальные парадигмы (Binnendyk, Pennycook, 2022; Stanovich, Toplak, 2023; Thompson, Markovits, 2021) и модификации двух-процессных теорий (De Neys, 2023), позволяющих прояснить то, как соотносятся друг с другом автоматизированные и контролируемые процессы, с одной стороны, и интуитивные и научные представления — с другой. Современные двухпроцессные теории включают в себя когнитивный контроль как механизм перехода от автоматизированной переработки информации к контролируемой при возникновении специфического чувства конфликта (Raoelison, Thompson, De Neys, 2020; Thompson, Markovits, 2021). Опираясь на эти теории, можно вписать когнитивный конфликт в ментальных моделях в более широкий контекст и предложить использовать возникшие в этой области экспериментальные парадигмы для расширения существующей фактологии.
Выводы
На данный момент с помощью анализа времени реакции сделано открытие о сосуществовании интуитивного и научного знания в системе убеждений человека. Подобное сосуществование в первую очередь проявляется в когнитивных конфликтах, т. е. ситуациях, когда активируются и противоречат друг другу два элемента знания, что приводит к увеличению количества ошибок и замедлению реакции в широком спектре задач (от категоризации до верификации утверждений).
На выраженность и сложность разрешения этого конфликта влияют уровень образования или освоенности предметной области знания, возраст, наличие нейродегенеративных расстройств, склонность к когнитивной рефлексии, а также соответствие содержания конфликта повседневному перцептивному и вербальному опыту.
Наиболее перспективным направлением будущих исследований стоит считать уточнение механизмов, лежащих в основе возникновения и разрешения когнитивного конфликта между интуитивным и научным знанием, с позиции двух-процессных теорий принятия решения и умозаключений.
Обобщенный план исследования когнитивного конфликта в ментальных моделях.
-
Проведение интервью для выделения ментальных моделей различных явлений в конкретной предметной области.
-
Оценка ментальных моделей с помощью группы экспертов предметной области с точки зрения современных научных концепций или тех, которые являются содержанием обучения в вузе или в школе.
-
Выбор уровня изучения ментальной модели: уровень базовых категориальных различений, уровень типа умозаключений, уровень типа объяснений.
-
Подготовка стимульного материала в виде набора высказываний или изображений. Каждый стимул при этом относится к одному из уровней независимой переменной «тип стимула» (конфликтный или конгруэнтный), в зависимости от того, одинаковый или разный ответ этот стимул провоцирует с интуитивной и научной точек зрения. Учет параметров, по которым должен быть уравнен стимульный материал.
-
Процедура проведения эксперимента предполагает предъявление стимулов на экране монитора. Фиксируются значения зависимых переменных: время реакции и правильность ответов. Основная инструкция: «Оцените как можно быстрее истинность этих высказываний» (для изображений: «Оцените как можно быстрее соответствие объекта изображения указанному признаку»).
-
Предобработка данных включает в себя удаление тех проб, которые отличаются от среднего времени реакции на два стандартных отклонения.
-
Обработка результатов предполагает использование дисперсионного анализа с повторными измерениями по зависимым переменным: время реакции и доля правильных ответов. Для анализа времени реакции отбираются только пробы, в которых испытуемые ответили правильно.
1 Прямой перевод термина «cognitive reflection» позволяет удерживать границы с термином «рефлексия», акцентируя внимание на процессах подавления интуитивных реакций и переключение на развернутое рассуждение, а не самонаблюдения в широком смысле.