Numerieke cognitie: Meer of minder
Bron: Laboratories of Nicholaus Noles en Judith Danovitch—University of Louisville
Een van de doelen van het moderne onderwijssysteem is om kinderen w…
Recruteer 12 maanden oude zuigelingen. Voor deze demonstratie wordt slechts één kind getest. Grotere steekproeven (zoals in de studie van Feigenson, Carey en Hauser1) worden aanbevolen bij het uitvoeren van experimenten.
- Deelnemers moeten gezond zijn, geen geschiedenis van ontwikkelingsstoornissen hebben en normaal gehoor en zicht hebben.
- Omdat zuigelingen van deze leeftijd onwillig of kribbig kunnen zijn (bijv., weigeren om een demonstratie te bekijken of in slaap vallen tijdens het testen), kunnen extra deelnemers nodig zijn om voldoende gegevens te verkrijgen.
1. Gegevensverzameling
- Verzamel de benodigde materialen: één lege kleine emmer, één kleine emmer gevuld met vierkante graham crackers, twee hoge ondoorzichtige containers die te hoog zijn voor een zuigeling om erin te kijken, en één leeftijdsgebonden speeltje.
- Opwarming
- Zit op de vloer met je gezicht naar de zuigeling, ongeveer 100 cm uit elkaar.
- Terwijl de zuigeling kijkt, plaats het speeltje in de lege emmer.
- Moedig de zuigeling non-verbaal aan om naar de emmer te kruipen en het speeltje te halen. Gebruik verbale aanmoediging als de zuigeling niet meteen naar de emmer kruipt.
- Verwijder het speeltje en de emmer.
- Test
- Instrueer de ouders om geen feedback te geven aan de zuigeling.
- Introduceer tegelijkertijd de twee grote containers. Laat de zuigeling zien dat ze leeg zijn. Plaats de containers ongeveer 70 cm voor de baby en 35 cm uit elkaar. Deze plaatsing zorgt ervoor dat de zuigeling niet beide containers tegelijk kan bereiken.
- Haal de kleine emmer met graham crackers. Houd individuele crackers omhoog die uit de emmer zijn getrokken en zeg: "Kijk eens naar dit." Presenteer alleen de crackers en plaats ze in de containers terwijl de zuigeling kijkt. Het aantal graham crackers in elke container varieert per conditie.
- 1 vs. 2 conditie: Één container bevat 1 kraker en de andere bevat 2.
- 2 vs. 3 conditie: Één container bevat 2 crackers en de andere bevat 3.
- 3 vs. 4 conditie: Één container bevat 3 crackers en de andere bevat 4.
- Compenseer de volgorde van plaatsing en welke zijde welke hoeveelheid crackers bevat tussen de zuigelingen.
- Nadat alle crackers in de containers zijn geplaatst, kijk naar beneden om de reactie van de zuigeling niet te beïnvloeden. Als de zuigeling binnen 10 s niet nadert, geef dan verbale aanmoediging zonder op te kijken.
- Film de keuze van de zuigeling.
2. Analyse
- Sluit uit de analyse de zuigelingen die binnen 20 s na het kijken van de onderzoeker naar beneden geen enkele container naderen en zuigelingen die in één container keken voordat ze de andere container benaderden.
- Codeer de video's van zuigelingen die een container benaderen en erin reiken of er minstens 8 s voor zitten zonder erin te reiken.
- Gebruik twee onafhankelijke coders om video's van zuigelingen die een keuze hebben gemaakt te scoren. De coders bepalen welke container de zuigeling benadert, maar ze weten niet hoeveel crackers er in elke container zitten.
- Analyseer het aandeel zuigelingen dat de container selecteert die meer voedsel bevat om te bepalen of meer zuigelingen deze hebben benaderd dan zou worden voorspeld door toeval.
Heel vroeg in het leven?voor de leeftijd van 1 jaar?ontwikkelen mensen een basis in het wiskundige begrip van numerieke hoeveelheden, genoemd numerieke cognitie.
Om deze basis te bouwen, beginnen baby's ruwe mentale representaties te vormen die hen in staat stellen om oordelen te vellen over aantal en het concept van minder versus meer te ontwikkelen.
Het onderzoeken van deze concepten van numerieke cognitie kan echter moeilijk zijn. Daarom moeten onderzoekers creatief zijn in het ontwerpen van taken door gebruik te maken van aantrekkelijke objecten, zoals speelgoed of voedsel, vanwege de beperkte set reacties?zoals kruipen?bij baby's.
Met behulp van de methode ontwikkeld door Drs. Feigenson, Carey en collega's, laat deze video zien hoe numerieke cognitie bij baby's kan worden opgezet en getest, evenals hoe de gegevens over oordelen tussen hoeveelheden voedsel kunnen worden geanalyseerd en geïnterpreteerd.
In dit experiment bekijken 12 maanden oude baby's hoe de onderzoeker aantrekkelijke graham crackers, één voor één, in twee verschillende ondoorzichtige containers plaatst. Het aantal crackers dat in elk van de twee containers wordt geplaatst, varieert, afhankelijk van de toegewezen voorwaarde: 1 versus 2, 2 versus 3 en 3 versus 4.
De baby's mogen naar een van de twee kruipen, en de keuze van de container is de afhankelijke variabele.
Als baby's in staat zijn om het aantal te representeren, wordt van hen verwacht dat ze degene met de meeste crackers kiezen door naar die container te kruipen. Vanwege hun leeftijd kan er echter een limiet zijn aan hun vermogen om meer dan vijf te onderscheiden, in welk geval ze willekeurig een container zouden kiezen.
Voor de komst van de baby, zorg voor het goed functioneren van de videoapparatuur en verzamel een lege kleine emmer en een andere gevuld met graham crackers, een speeltje en twee hoge ondoorzichtige containers.
Om het experiment te beginnen, begroet de baby en laat hem/haar op de grond zitten terwijl u 100 cm verder tegenover hen zit. Zodra ze zich hebben gevestigd, laat een assistent de videocamera starten om de sessie op te nemen.
Laat de baby eerst wennen aan het kruipen naar een container: wanneer de baby kijkt, plaats het speeltje in de lege emmer en moedig ze non-verbaal aan om te kruipen en het speeltje te halen. Nadat ze naar het speeltje hebben gekropen, verwijder het en de emmer en plaats de baby terug in de startpositie.
Om de testfase te beginnen, introduceer tegelijkertijd de twee grote containers en laat de baby zien dat ze leeg zijn. Plaats de containers 70 cm voor de baby en 35 cm uit elkaar, en zorg ervoor dat ze niet tegelijkertijd beide containers kunnen bereiken.
Haal de kleine emmer met graham crackers. Houd één cracker omhoog en zeg 'Kijk eens naar dit.' Wanneer de baby kijkt, plaats de cracker in een container. Herhaal dit proces totdat beide containers het juiste aantal crackers hebben voor de gegeven voorwaarde.
Nadat alle crackers zijn geplaatst, kijk neer om de reactie van de baby om een container te kiezen niet te beïnvloeden. Zonder omhoog te kijken, moedig ze verbaal aan om na 10 seconden een container te kiezen: 'Kom dit kant op.?'.
Zodra de testfase is voltooid, laten twee onafhankelijke coders die blind zijn voor de voorwaarden de video-opnamen bekijken en noteren welke container voor elke baby is gekozen.
Om de resultaten te analyseren, tel het aantal baby's dat de container met het grotere aantal crackers heeft gekozen en zet de resulterende percentages voor elke voorwaarde in grafieken.
Merk op dat baby's heel goed waren in het kiezen van de container met de grotere hoeveelheid voor de voorwaarden 1 versus 2 en 2 versus 3, maar nagenoeg op toevalsniveau presteerden in voorwaarde 3 versus 4, wat suggereert dat er een bovengrens is aan numerieke representatie op deze leeftijd van 12 maanden.
Nu je bekend bent met de methoden die worden gebruikt om het concept van minder versus meer bij baby's te testen, laten we eens kijken naar het ontstaan van numeriek redeneren bij andere soorten en de belangrijkheid van numerieke cognitie in wiskundige bekwaamheid.
Een zeer vergelijkbare experimentele opstelling kan worden gebruikt om numerieke cognitie bij andere dieren, zoals honden, te onderzoeken.
Vergelijkingen in numerieke vermogens tussen andere soorten?zoals vogels die meer voedsel kiezen en guppy's die zich bij grotere sociale groepen aansluiten?dragen bij aan het begrip van de ontwikkeling van numerieke competentie in afwezigheid van taal.
Het representeren van getallen en het maken van vergelijkingen van meer versus minder laten zien dat baby's op een verfijnde manier over hun omgeving kunnen redeneren. Deze vroege vaardigheid kan bijdragen aan het later ontstaan van numeriek redeneren en wiskundige bekwaamheid, zoals optellen, aftrekken en zelfs calculus.
Je hebt zojuist de introductie van JoVE tot numerieke cognitie bekeken. Nu zou je een goed begrip moeten hebben van hoe je een experiment kunt ontwerpen en uitvoeren om te onderzoeken hoe baby's getallen en hoeveelheden representeren, evenals hoe je de resultaten kunt analyseren en beoordelen.
Bedankt voor het bekijken!
View the full transcript and gain access to JoVE Science Education videos
Q1: What is numerical cognition and when do infants develop it?
Numerical cognition is the mathematical understanding of numerical quantities that develops before age one. Infants form rough mental representations allowing them to make judgments about number and develop the concept of less versus more. This foundation emerges through early cognitive processes that enable basic quantity discrimination without formal instruction.
Q2: Why do researchers use food items like graham crackers in infant numerical cognition studies?
Infants have limited response options—primarily crawling, eating, crying, and sleeping. Researchers use appealing food items to motivate infants to demonstrate their numerical understanding through container choice. This creative approach leverages the infant's natural motivation and available behavioral responses to probe their mental representations of quantity.
Q3: How does the container choice test measure an infant's ability to represent number?
Infants watch researchers place varying quantities of crackers into two opaque containers in conditions like 1 vs. 2, 2 vs. 3, and 3 vs. 4. The infant then crawls to one container, and their choice indicates whether they can mentally represent and compare quantities. Selecting the container with more items suggests numerical discrimination ability.
Q4: What does the performance pattern in different numerical conditions reveal about infant cognition?
Twelve-month-old infants performed well on 1 vs. 2 and 2 vs. 3 comparisons but performed near chance level on 3 vs. 4, suggesting an upper limit to numerical representation at this developmental stage. This pattern indicates infants can discriminate smaller quantities but struggle with larger numerical comparisons, revealing capacity constraints in early numerical cognition.
Q5: How do researchers ensure objectivity when analyzing infant container choices?
Two independent coders who are blind to the experimental conditions review video recordings and note which container each infant chose. This blinded coding approach prevents researcher bias from influencing data interpretation. Results are then graphed as percentages of infants choosing the larger quantity for each condition.
Q6: How does early numerical cognition relate to later mathematical development?
Early numerical skills like representing number and comparing quantities show infants reason about their environment sophisticatedly. This foundational ability may contribute to the emergence of numerical reasoning and mathematical competencies later in development, including addition, subtraction, and advanced topics like calculus.
Q7: Can numerical cognition be studied in non-human animals using similar methods?
Yes, similar experimental setups can investigate numerical cognition in other species like dogs, birds, and guppies. Comparisons across species—such as birds choosing more food or guppies joining larger social groups—enhance understanding of numerical competence evolution without language dependence, revealing the ontogeny of this cognitive ability.