Come i bambini risolvono problemi usando il ragionamento causale

How Children Solve Problems Using Causal Reasoning

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Developmental Psychology

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How Children Solve Problems Using Causal Reasoning

4.2: Using Your Head: Measuring Infants’ Rational Imitation of Actions

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06:23 min

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March 03, 2015

Overview

Fonte: Laboratori di Judith Danovitch e Nicholaus Noles—Università di Louisville

Immagina che un bambino piccolo senta un adulto dire: “Voglio guardare le notizie”, quindi guarda l’adulto premere un pulsante sul telecomando. Un attimo dopo, lo schermo televisivo si accende. Il giorno dopo, il bambino vuole accendere lo schermo televisivo per guardare i cartoni animati. Come fa il bambino a sapere cosa fare? È sufficiente dire “Voglio guardare i cartoni animati” o è necessario premere anche il pulsante sul telecomando? Risolvere questo problema richiede ai bambini di utilizzare le informazioni che hanno osservato(cioè icomportamenti dell’adulto) per trovare una soluzione. Nella loro vita quotidiana, i bambini incontrano molte situazioni in cui hanno bisogno di decodificare causa-effetto da osservazioni complesse o ambigue per raggiungere un obiettivo.

Al fine di esaminare la capacità dei bambini di ragionamento causale, gli psicologi impostano compiti utilizzando scenari causali per osservare come i bambini traggono conclusioni e testano nuove ipotesi sulle relazioni tra diversi tipi di oggetti. In queste attività, ai bambini vengono mostrate le interazioni che coinvolgono singoli oggetti o insiemi di oggetti. Quindi, viene chiesto loro di identificare e utilizzare i collegamenti tra le cause e gli effetti per risolvere un problema.

Questo video dimostra come misurare il ragionamento causale dei bambini su nuovi oggetti basati sui metodi sviluppati da Gopnik e Sobel¹e Gopnik, Sobel, Schulz e Glymour. ²

Procedure

Recluta bambini di età compresa tra 3 e 4 anni. Ai fini di questa dimostrazione, viene testato un solo bambino. Campioni di dimensioni maggiori (come negli studi Gopnik e Sobel e Gopnik, Sobel, Schulz e Glymour)^1,2 sono raccomandati quando si conducono esperimenti.

Assicurati che i partecipanti non abbiano una storia di disturbi dello sviluppo e abbiano udito e vista normali.

1. Ottenere i materiali necessari.

Raccogli un set di 4 blocchi di legno di diversi colori e forme.
Preparare un dispositivo speciale che riproduce musica quando viene attivato.
1. Per costruire questo dispositivo, prendi una scatola di circa 5 x 7 x 3 con una parte superiore robusta.
2. All’interno della scatola, posizionare un dispositivo di produzione del suono che può essere attivato da remoto(ad esempio, un altoparlante wireless o un campanello potrebbero funzionare bene per questo scopo).
3. Assicurati che ci sia un modo per accendere o spegnere il dispositivo durante l’esperimento senza che il bambino se ne accorge.

2. Raccolta dei dati

Introduzione
1. Siediti il bambino sul lato opposto del tavolo dallo sperimentatore con il dispositivo sul tavolo tra di loro.
2. Introduci il dispositivo come segue: “Alcuni blocchi fanno andare questa macchina e alcuni blocchi no”.
3. Istruisci il bambino a capire quali blocchi fanno funzionare la macchina.
Attività per una causa
1. In questa attività, solo un blocco avvia il dispositivo.
2. Posiziona un blocco (Blocco B) sul dispositivo e dimostra che non succede nulla.
3. Posiziona un secondo blocco (Blocco A) sul dispositivo e attivalo in modo che la musica sia riprodotta.
4. Con il blocco A ancora sul dispositivo, posizionare il blocco B sul dispositivo. Fare in modo che la macchina continui a riprodurre musica.
  1. Controbilanciare la posizione (a sinistra o a destra del Blocco A) del Blocco B tra i soggetti.
5. Chiedi al bambino: “Puoi farlo smettere?” e annota le azioni del bambino.
Attività a due cause
1. In questa attività, due blocchi hanno spento il dispositivo.
2. Utilizzare blocchi diversi da quelli utilizzati nell’attività mono causa.
3. Posiziona il blocco B sul dispositivo e attivalo in modo che la musica sia riprodotta.
4. Rimuovi il blocco B, quindi posiziona il blocco A sul dispositivo e attivalo in modo che la musica venga riprodotta.
5. Con il blocco A ancora sul dispositivo, posizionare nuovamente il blocco B sulla macchina.
  1. Controbilanciare la posizione (a sinistra o a destra del Blocco A) del Blocco B tra i soggetti.
6. Chiedi al bambino: “Puoi farlo smettere?” e annota le azioni del bambino.

3. Analisi

Categorizza le risposte dei bambini per ogni attività in quattro categorie: rimozione solo del blocco A, rimozione solo del blocco B, rimozione di entrambi i blocchi o non rimozione di alcun blocco.
Confronta il numero di bambini che hanno rimosso il blocco A nelle attività a una causa e a due cause utilizzando i test del chi quadrato.
Confronta il numero di bambini che hanno rimosso entrambi i blocchi nelle attività a una causa e a due cause utilizzando i test del chi quadrato.
Se i bambini rimuovono il blocco A più spesso nell’attività una causa che nell’attività a due cause e se i bambini rimuovono entrambi i blocchi più spesso nell’attività a due cause che nell’attività a una causa, ciò suggerisce che possono utilizzare le loro osservazioni per dedurre quale blocco ha causato lo spegnimento del dispositivo.

I bambini incontrano molte situazioni in cui hanno bisogno di decodificare causa-effetto da osservazioni complesse o ambigue per trovare soluzioni ai problemi.

Ad esempio, un bambino piccolo sente un adulto dire “Voglio guardare le notizie” e poi osserva l’adulto premere un pulsante sul telecomando. Un attimo dopo, la televisione si accende e una stazione di notizie appare sullo schermo.

Il giorno dopo, il bambino vuole guardare i cartoni animati. Come fa a sapere cosa fare? È sufficiente dire che voglio guardare i cartoni animati o è necessario premere anche il pulsante sul telecomando? La capacità di distinguere la relazione tra la causa e il suo effetto è indicata come ragionamento causale.

Utilizzando i metodi sviluppati da Alison Gopnik e colleghi, questo video dimostra i passaggi necessari per impostare ed eseguire un esperimento di valutazione del ragionamento causale nei bambini, nonché come analizzare i dati e interpretare i risultati che coinvolgono scenari con nuovi oggetti.

In questo esperimento, ai bambini dai 3 ai 4 anni vengono mostrate interazioni che coinvolgono singoli oggetti come blocchi e una scatola che può riprodurre musica quando viene attivata.

Ai bambini viene chiesto di identificare e utilizzare i collegamenti tra nuove cause e gli effetti per risolvere un problema. Ad esempio, in un’attività a causa unica, solo un blocco attiverà la casella per riprodurre musica, in questo caso il blocco A, anziché il blocco B.

Nel compito più complicato a due cause, due blocchi diversi possono far sì che la scatola suoni musica quando viene posizionata individualmente.

In entrambi gli scenari causali, ai bambini viene chiesto di fermare la musica e quale blocco o blocchi rimuovono viene registrato come variabile dipendente nell’esperimento. Se causa-effetto è stato dedotto correttamente, il blocco A verrà rimosso nell’attività una causa, mentre entrambi i blocchi verranno rimossi nell’attività a due cause.

Prima dell’arrivo del bambino, posizionare due sedie sui lati opposti di un tavolo. Raccogli quattro blocchi di legno di diversi colori e forme. Si noti che verranno utilizzati solo due blocchi alla volta. Infine, prepara il dispositivo speciale posizionando un oggetto che produce suoni, come un campanello wireless che può essere acceso o spento a distanza, in una scatola con una parte superiore robusta.

Per iniziare lo studio, saluta il bambino e istruisci a sedersi su una sedia di fronte a te.

Introdurre il dispositivo. “Alcuni blocchi fanno sì che questa macchina suoni musica, e alcuni blocchi no.”

Avviare l’attività a causa unica posizionando un blocco, il blocco B, sul dispositivo per dimostrare che non accade nulla. Rimuovi il blocco B e posiziona il secondo blocco, il blocco A, sulla scatola, che attiva contemporaneamente la musica.

Con il blocco A ancora sul dispositivo, posiziona nuovamente il blocco B sul dispositivo e invita la macchina a continuare a riprodurre musica.

Una volta completata la dimostrazione, chiedi al bambino se può far smettere di suonare la musica e registrare i dati.

Dì al bambino che ora giocherà di nuovo. Rimuovere tutti i blocchi dalla casella e impostare l’attività a due cause.

Utilizzando blocchi diversi, posiziona il blocco B sul dispositivo, che ora causa la riproduzione della musica. Rimuovi il blocco B e quindi posiziona il blocco A sul dispositivo, che attiva anche la musica da riprodurre.

Con il blocco A ancora sul dispositivo, posizionare nuovamente il blocco B sulla macchina. Ancora una volta, chiedi al bambino se può fermare la musica e registrare i dati.

Per analizzare i risultati, classificare il numero di bambini che hanno rimosso il blocco A, il blocco B, entrambi i blocchi o nessuno dei blocchi e rappresentare graficamente le percentuali di bambini che hanno mostrato le risposte per entrambi gli scenari causali.

Nell’attività a causa unica, la maggior parte dei bambini ha rimosso correttamente il blocco, in questo caso il blocco A che ha interrotto la musica.

Allo stesso modo, nell’attività a due cause, più bambini hanno rimosso entrambi i blocchi invece di un solo blocco. Questi risultati suggeriscono che i bambini in età prescolare usano osservazioni precedenti e le loro capacità di ragionamento causale per risolvere il problema di come spegnere il dispositivo.

Ora che hai familiarità con il modo in cui i bambini piccoli risolvono i problemi usando il ragionamento causale, diamo un’occhiata ad altri modi in cui gli scenari di risoluzione dei problemi possono essere applicati attraverso lo sviluppo.

I ricercatori hanno scoperto che il ragionamento casuale e l’abilità cognitiva nei bambini sono collegati. Ad esempio, la capacità di completare un ordine sequenziale con il ragionamento viene utilizzata come indicatore dello sviluppo cognitivo.

Il metodo scientifico si basa sull’uso di osservazioni per trarre inferenze su causa-effetto e per applicare tali inferenze alla risoluzione di nuovi problemi. Molto prima di qualsiasi educazione scientifica formale, i bambini piccoli hanno la capacità di ragionare sulle relazioni causali tra gli oggetti nel mondo, rendendoli mini-scienziati naturali.

Hai appena visto l’introduzione di JoVE al ragionamento causale nei bambini. Ora dovresti avere una buona comprensione di come progettare scenari causali ed eseguire l’esperimento, oltre ad analizzare e valutare i risultati.

Grazie per l’attenzione!

Results

I ricercatori hanno testato 24 bambini di 3 e 4 anni. Hanno scoperto che la risposta più frequente dei bambini nell’attività una causa era quella di rimuovere il blocco A dal dispositivo, e i bambini lo facevano significativamente più spesso rispetto al compito a due cause. Allo stesso modo, la risposta più frequente dei bambini nel compito a due cause è stata quella di rimuovere entrambi i blocchi, e lo hanno fatto significativamente più spesso rispetto all’attività a una causa. I ricercatori hanno anche notato che quando i bambini nel compito a due cause sceglievano solo un blocco, erano ugualmente propensi a scegliere il blocco A o il blocco B (Figura 1). Ciò suggerisce che non credevano che nessuno dei due blocchi avesse un effetto più forte sul dispositivo. I ricercatori hanno concluso che i bambini in età prescolare sono stati in grado di utilizzare le loro precedenti osservazioni e le loro capacità di ragionamento causale per risolvere il problema di come spegnere il dispositivo.

Figura 1. Percentuale di bambini che hanno mostrato ogni tipo di modello di risposta nelle attività a una causa e a due cause.

Applications and Summary

Questi risultati mostrano il potere delle capacità di ragionamento causale dei bambini per risolvere i problemi. I bambini possono conoscere rapidamente il mondo e possono usare le loro conoscenze per capire le relazioni causali tra gli oggetti. Questo è vero anche se non hanno mai visto gli oggetti prima(ad esempio,il dispositivo di riproduzione musicale) e nessuno ha precedentemente dimostrato come risolvere il problema.

La capacità di utilizzare le osservazioni per trarre inferenze su causa-effetto e di applicare tali inferenze per risolvere nuovi problemi è uno degli elementi di base della comprensione scientifica. I metodi scientifici si basano sulla pratica di testare sistematicamente come la manipolazione di diverse variabili produca effetti diversi sul mondo. Questi risultati suggeriscono che, anche prima di iniziare la loro educazione scientifica formale, i bambini hanno già la capacità di ragionare sulle relazioni causali tra gli oggetti nel mondo. Inoltre, sono in grado di usare creativamente la loro comprensione per risolvere i problemi, anche se non hanno mai osservato gli oggetti o i problemi prima.

References

Gopnik, A., & Sobel, D. M. Detecting blickets: How young children use information about novel causal powers in categorization and induction. Child Development. 71 (5), 1205-1222 (2000).
Gopnik, A., Sobel, D. M., Schulz, L. E., & Glymour, C. Causal learning mechanisms in very young children: two-, three-, and four-year-olds infer causal relations from patterns of variation and covariation. Developmental Psychology. 37 (5), 620 (2001).

Transcript

Children encounter many situations where they need to decode cause-and-effect from complex or ambiguous observations to come up with solutions to problems.

For example, a young child hears an adult say “I want to watch the news” and then observes the adult press a button on the remote control. A moment later, the television turns on and a news station appears on the screen.

The next day, the child wants to watch cartoons. How does she know what to do? Is it enough to say, I want to watch cartoons, or is pushing the button on the remote control necessary, too? The ability to distinguish the relationship between the cause and its effect is referred to as causal reasoning.

Using methods developed by Alison Gopnik and colleagues, this video demonstrates the steps required to set-up and perform an experiment assessing causal reasoning in children, as well as how to analyze the data and interpret the results involving scenarios with novel objects.

In this experiment, children ages 3 to 4 are shown interactions involving individual objects such as blocks and a box that can play music when triggered.

Children are asked to identify and use the links between novel causes and the effects to solve a problem. For example, in a one-cause task, only one block will trigger the box to play music, in this case Block A, rather than Block B.

In the more complicated two-cause task, two different blocks can make the box play music when placed individually.

In both the causal scenarios, children are asked to make the music stop, and which block or blocks they remove is recorded as the dependent variable in the experiment. If cause-and-effect has been correctly inferred, Block A will be removed in the one-cause task, whereas both blocks will be removed in the two-cause task.

Prior to the arrival of the child, place two chairs on opposite sides of a table. Gather four wooden blocks of different colors and shapes. Note that only two blocks will be used at a time. Finally, prepare the special device by placing a sound-producing object, such as a wireless doorbell that can be remotely turned on or off, in a box with a sturdy top.

To begin the study, greet the child and instruct them to sit in a chair across from you.

Introduce the device. “Some blocks make this machine play music, and some blocks don’t.”

Start the one-cause task by placing one block—Block B—on the device to demonstrate that nothing happens. Remove Block B and place the second block—Block A—on the box, which simultaneously activates the music.

With Block A still on the device, place Block B back on the device and have the machine continue playing music.

Once the demonstration is complete, ask the child if they can make the music stop playing and record the data.

Tell the child that they will now play again. Remove all of the blocks from the box and set up for the two-cause task.

Using different blocks, place Block B on the device, which now causes the music to play. Remove Block B and then place Block A on the device, which also activates the music to play.

With Block A still on the device, place Block B back on the machine. Once again, ask the child if they can make the music stop and record the data.

To analyze the results, categorize the number of children who removed Block A, Block B, both blocks, or none of the blocks and graph the percentages of children who showed the responses for both causal scenarios.

In the one-cause task, most children correctly removed the block, in this case Block A that stopped the music.

Likewise, in the two-cause task, more children removed both blocks instead of just one block. These results suggest that preschool children use previous observations and their causal reasoning skills to solve the problem of how to turn off the device.

Now that you are familiar with how young children solve problems using causal reasoning, let’s look at other ways problem-solving scenarios can be applied across development.

Researchers have found that casual reasoning and cognitive ability in children are linked. For instance, the ability to complete a sequential order with reasoning is used as a marker of cognitive development.

The scientific method is based on using observations to draw inferences about cause-and-effect and to apply those inferences to solving novel problems. Way before any formal science education, young children have the capacity to reason about causal relationships between objects in the world, making them natural mini-scientists.

You’ve just watched JoVE’s introduction to causal reasoning in children. Now you should have a good understanding of how to design causal scenarios and run the experiment, as well as analyze and assess the results.

Thanks for watching!

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