Тест на приблизительное чувство числа
Источник: Лаборатория Джонатана Фломбаума — Университет Джона Хопкинса
Обычная карнавальная игра заключается в том, чтобы попросить людей угадать коли…
1. Стимулы и испытания
- Запрограммируйте эксперимент в Psychopy, MATLAB или чем-то подобном (бесплатную версию также можно скачать для некоммерческого использования по адресу www.panamath.org).
- Спроектируйте все испытания в эксперименте так, чтобы они выглядели более или менее одинаково.
- Разделите дисплей пополам. Используйте серый фон.
- На одной стороне дисплея изображена коллекция синих кругов.
- На другой стороне изображена коллекция желтых кругов.
- Нарисуйте круги разных размеров, как показано в примере испытания (Рисунок 1).
Рисунок 1. Схематическое изображение одного испытания приблизительного теста на чувство числа. В каждом испытании участник сообщает, увидел ли он больше синих или желтых точек. - Ключевая манипуляция предполагает количество желтых и синих кругов. Одного вида всегда должно быть больше, чем другого. Разницу следует характеризовать с точки зрения соотношения: 2:1, 1,75:1, 1,5:1, 1,35:1, 1,25:1 и 1,15:1.
- Поручите программе провести 20 испытаний с каждым соотношением.
- Случайным образом выберите больший цвет.
- Случайным образом выберите меньшее количество кругов.
- Выберите большее число, чтобы получить нужное соотношение.
- Нарисуйте желтые круги с одной стороны дисплея.
- Нарисуйте синие круги с другой стороны.
- Случайным образом выберите радиус каждого круга от 1° (угла зрения) до 3,5°.
- При каждом испытании дисплей отображается в течение 500 мс. После того, как она исчезает, участник нажимает клавишу «Y», если ему кажется, что он увидел больше желтых точек, или клавишу «B», если он думает, что увидел больше синих точек.
- Оставляйте отзыв после каждой пробной версии с помощью экрана с надписью «Правильно!» или «Неверно».
Тест на приблизительное чувство числа является экспериментальной парадигмой для исследования основных механизмов, поддерживающих способность к «угадыванию».
Догадка относится к интуитивной способности распознавать количество, не зная точного числа. Например, в обычной карнавальной игре люди пытаются угадать количество мармеладок, упакованных в банку. Шансы на то, что кто-то выберет точное число, невелики.
Тем не менее, каждый может угадать в правильном случае, так как никто не догадается о 20, когда их явно больше 100. Таким образом, оценка считается запрограммированной способностью, которой люди обладают, не полагаясь на математические расчеты.
В этом видео демонстрируется процедура исследования невербальной численной оценки, в том числе способы разработки стимулов, проведения эксперимента, а также анализа и интерпретации данных.
В этом эксперименте стимулы, которые различаются по размеру и цвету, случайным образом и кратко представляются на экране компьютера. Во время каждого испытания видны два набора: один содержит коллекцию синих кругов, а другой — набор желтых кругов.
Участникам предлагается угадать, какой набор содержит больше. Зависимая переменная — это процент точности, или количество правильных ответов, записанных в зависимости от соотношений между испытаниями.
Ожидается, что точность выполнения будет почти случайной, когда соотношение кругов очень похоже (почти 1:1), и будет повышаться по мере увеличения разницы в соотношении.
Другими словами, легче отличить восемь и четыре от двенадцати и восьми. В обоих случаях разница вычитания равна четырем, но разница отношений варьируется от 2:1 до 1,5:1.
Чтобы создать стимулы, сгенерируйте круги разного размера в синих и желтых наборах. Для каждого набора убедитесь, что числа синих и желтых кругов всегда разные и представляют шесть соотношений.
Для каждой попытки запрограммируйте программу на разделение дисплея так, чтобы на сером фоне в течение 500 мс отображался по одному набору из каждой цветовой группы. Обратите внимание, что цвет и размер круга для большего количества должны быть выбраны случайным образом, и должно быть произведено 20 попыток с каждым соотношением.
Чтобы начать эксперимент, поприветствуйте участника в лаборатории и объясните инструкции к задаче. Как только участник поймет правила задания, загрузите программу.
Когда круги исчезают в каждом попытке, пусть участник нажмет кнопку ? Y? ключ, если они думают, что увидели больше желтых точек, или ? B? ключ, если они думают, что увидели больше синих точек.
После каждого испытания предоставляйте немедленную обратную связь тональным тоном, чтобы указать, был ли ответ участника правильным или неправильным.
Чтобы проанализировать данные, усредните количество правильных ответов в зависимости от соотношения в каждом испытании. График среднего процента точности по разнице отношений. Обратите внимание, что участники? Производительность улучшалась по мере увеличения разницы в соотношении.
Приблизительное чувство числа положительно коррелирует с арифметическими способностями, измеряемыми стандартизированными тестами, хотя арифметика не связана с оценкой.
Кроме того, даже маленькие дети могут использовать чувство числа, чтобы определить, когда чего-то не хватает в группе знакомых объектов.
Вы только что посмотрели введение JoVE в тест на приблизительное чувство числа. Теперь вы должны хорошо понимать, как планировать и проводить эксперимент, а также анализировать результаты и применять феномен оценки чисел.
Спасибо за просмотр!?
View the full transcript and gain access to JoVE Science Education videos
Q1: What is approximate number sense and how does it differ from counting?
Approximate number sense is a hardwired mental ability to estimate quantities without exact calculation or verbal counting. Unlike learned counting skills, it allows people to intuitively recognize quantity and make reasonable guesses. For example, someone can estimate that a jar contains more than 100 jellybeans without counting each one, demonstrating this innate guesstimating ability.
Q2: How does ratio affect performance accuracy in the approximate number sense test?
Performance accuracy improves as ratio differences between compared sets increase. When ratios are similar, like 1:1, accuracy approaches chance level. As ratios diverge—such as 2:1 versus 1.5:1—participants correctly identify the larger set more often. This demonstrates that the visual system relies on proportional differences rather than absolute numerical differences.
Q3: What stimuli are used in the approximate number sense test procedure?
The test uses blue and yellow circles of varying sizes, randomly presented on a computer screen for 500 milliseconds per trial. Each trial displays two sets with different quantities representing six different ratios. Color and circle size for the larger amount are randomized, with 20 trials conducted for each ratio to ensure reliable data collection.
Q4: How do participants respond during the approximate number sense test?
Participants press the 'Y' key if they believe they saw more yellow circles or the 'B' key for more blue circles. After each response, immediate feedback is provided through a tone indicating correctness. This real-time feedback helps participants understand task performance and maintains engagement throughout the experimental session.
Q5: What does data analysis reveal about approximate number sense performance?
Researchers average correct responses as a function of ratio and graph mean accuracy percentages across ratio differences. Results consistently show that performance improves as ratio differences increase, confirming that approximate number sense operates on proportional rather than absolute differences. This pattern validates the underlying mechanisms supporting nonverbal numerical estimation.
Q6: How does approximate number sense relate to mathematical abilities?
Approximate number sense positively correlates with arithmetic abilities measured by standardized tests, despite arithmetic involving precise calculation rather than estimation. Young children also apply number sense to identify missing objects from familiar groups. This suggests that the foundational estimation ability supports broader numerical competence and mathematical development.
Q7: Why is the approximate number sense test considered an important experimental paradigm?
The test investigates underlying mechanisms supporting guesstimation through controlled stimuli and measurable dependent variables like percent accuracy. By systematically varying ratios and analyzing performance patterns, researchers uncover the computational and neural processes enabling nonverbal numerical estimation. This paradigm bridges cognitive psychology with neuroscience to understand fundamental quantitative abilities.