Пространственные способности или зрительно-пространственные способности — это способность понимать, рассуждать и запоминать визуальные и пространственные отношения между объектами или пространством. [1]
Визуально-пространственные способности используются для повседневного использования: навигации, понимания или ремонта оборудования, понимания или оценки расстояния и измерений, а также выполнения работы. Пространственные способности также важны для успеха в таких областях, как спорт, технические способности, математика , естественные науки, инженерное дело , экономическое прогнозирование, метеорология , химия и физика . [2] [3] Пространственные способности включают не только понимание внешнего мира, но также обработку внешней информации и рассуждение с ее помощью посредством представления в уме.
Пространственные способности — это способность понимать, рассуждать и запоминать визуальные и пространственные отношения между объектами или пространством. [1] Существует четыре распространенных типа пространственных способностей, которые включают пространственное или зрительно-пространственное восприятие, пространственную визуализацию, умственное сгибание и умственное вращение . [4] Каждая из этих способностей обладает уникальными свойствами и важностью для многих типов задач, будь то на определенных работах или в повседневной жизни. Например, пространственное восприятие определяется как способность воспринимать пространственные отношения относительно ориентации своего тела, несмотря на отвлекающую информацию. [5] С другой стороны, умственное вращение — это умственная способность быстро и точно манипулировать и вращать 2D- или 3D-объекты в пространстве. [4] Наконец, пространственная визуализация характеризуется как сложные многоэтапные манипуляции с пространственно представленной информацией. [5] Эти три способности опосредованы и поддерживаются четвертым пространственным когнитивным фактором, известным как пространственная рабочая память. Пространственная рабочая память — это способность временно хранить определенное количество зрительно-пространственных воспоминаний под контролем внимания для выполнения задачи. [6] Эта когнитивная способность опосредует индивидуальные различия в способности к пространственным способностям более высокого уровня, таким как умственное вращение.
Пространственное восприятие определяется как способность воспринимать пространственные отношения относительно ориентации своего тела, несмотря на отвлекающую информацию. [4] Оно заключается в способности воспринимать и визуально понимать внешнюю пространственную информацию, такую как особенности, свойства, измерения, формы, положение и движение. [7] Например, когда кто-то движется через густой лес, он использует пространственное восприятие и осознание. Другой пример: пытаясь понять взаимоотношения и механику внутри автомобиля, они полагаются на свое пространственное восприятие, чтобы понять его визуальную структуру. Тесты, измеряющие пространственное восприятие, включают тест с стержнем и рамкой , где испытуемые должны расположить стержень вертикально, рассматривая рамку с ориентацией под углом 22 градуса, или задачу с уровнем воды , где испытуемые должны нарисовать или определить горизонтальную линию в наклоненной рамке. бутылка. [5]
Пространственное восприятие также очень актуально в спорте. Например, исследование показало, что игроки в крикет , которые быстрее воспринимали информацию с помощью кратко представленных визуальных дисплеев, были значительно лучшими игроками с битой в реальной игре. [8] Исследование 2015 года, опубликованное в журнале Journal of Vision, показало, что футболисты обладают более высокими способностями к восприятию кинематики тела, например, к обработке многозадачных массовых сцен, в которых участвуют пешеходы, переходящие улицу, или сложных динамических визуальных сцен. [9] Другое исследование, опубликованное в журнале Human Kinetics, посвященное спортсменам-фехтовальщикам, показало, что уровень достижений сильно коррелирует с навыками пространственного восприятия, такими как зрительная дискриминация, зрительно-пространственные отношения, визуальная последовательная память, узкая фокусировка внимания и обработка визуальной информации. [10] Обзор, опубликованный в журнале «Нейропсихология» , показал, что пространственное восприятие включает в себя приписывание значения объекту или пространству, так что их сенсорная обработка фактически является частью семантической обработки поступающей визуальной информации. [11] В обзоре также было обнаружено, что пространственное восприятие задействует зрительную систему мозга человека и теменную долю , которая отвечает за зрительно-моторную обработку и визуально целенаправленное действие. [11] Исследования также показали, что люди, которые играли в стрелялки от первого лица, имели лучшие навыки пространственного восприятия, такие как более быстрое и точное выполнение периферийных задач и задач идентификации при одновременном выполнении центрального поиска. [12] Исследователи предположили, что, помимо улучшения способности распределять внимание, игра в экшн-игры значительно улучшает навыки восприятия, такие как направление внимания сверху вниз к возможным целевым местам. [12]
Ментальное вращение — это способность мысленно представлять и вращать 2D и 3D объекты в пространстве быстро и точно, при этом характеристики объекта остаются неизменными. Ментальные представления физических объектов могут помочь в решении проблем и понимании. Например, Хегарти (2004) показал, что люди манипулируют мысленными представлениями, рассуждая о механических проблемах, например, о том, как работают шестерни или шкивы. [13] Аналогичным образом, Шварц и Блэк (1999) обнаружили, что выполнение таких мысленных симуляций, как наливание воды, улучшает умение людей находить решение вопросов о величине наклона, необходимого для контейнеров различной высоты и ширины. [13] В области спортивной психологии тренеры по различным видам спорта (например, баскетболу, гимнастике, футболу или гольфу) поощряют игроков использовать мысленные образы и манипуляции как один из методов достижения результатов в игре. (Jones & Stuth, 1997) [13] Недавние исследования (например, Cherney, 2008) также продемонстрировали доказательства того, что видеоигры при постоянной практике могут улучшить навыки умственного вращения, например, улучшение результатов у женщин после тренировки с игрой, в которой участвует гонка в трехмерной среде. [13] Тот же эффект наблюдался в экшн-видеоиграх, таких как Unreal Tournament , а также в популярной популярной игре «Тетрис» . [14] Головоломки и кубик Рубика — это также занятия, требующие более высокого уровня умственного вращения, и их можно практиковать для постепенного улучшения пространственных способностей. [15] [16] [17]
Ментальное вращение также уникально и отличается от других пространственных способностей, поскольку оно также задействует области, связанные с моторным моделированием в мозге. [18]
Пространственная визуализация характеризуется как сложные многоэтапные манипуляции с пространственно представленной информацией. [5] Оно включает в себя визуальные образы , которые представляют собой способность мысленно представлять визуальные проявления объекта, и пространственные образы , которые состоят из мысленного представления пространственных отношений между частями или местоположениями объектов или движений. [19]
Пространственная визуализация особенно важна в областях науки и техники. Например, астроном должен мысленно представить себе структуру Солнечной системы и движение объектов внутри нее. [2] Инженер мысленно визуализирует взаимодействие частей машины или здания, которые ему поручено проектировать или с которыми он работает. [2] Химики должны уметь понимать формулы, которые можно рассматривать как абстрактные модели молекул с удаленной большей частью пространственной информации; пространственные навыки важны для восстановления этой информации, когда в формулах необходимы более подробные мысленные модели молекул. [2]
Пространственная визуализация также включает в себя воображение и работу с визуальными деталями измерения, форм, движения, особенностей и свойств посредством мысленных образов и использование этих пространственных отношений для достижения понимания проблемы. В то время как пространственное восприятие предполагает внешнее понимание посредством чувств, пространственная визуализация — это внутреннее понимание посредством мысленных образов в уме.
Еще одна важная способность пространственной визуализации — это мысленная анимация . [20] Ментальная анимация — это мысленная визуализация движения и движения компонентов внутри любой формы системы или в целом. [20] Эта способность очень важна для механического рассуждения и понимания, например, мысленная анимация в механических задачах может включать мысленную деконструкцию шкивной системы на более мелкие единицы и анимацию их в соответствующей последовательности или законам механической системы. [21] Короче говоря, мысленная анимация — это мысленное воображение того, как работают механические объекты, путем анализа движения их меньших частей.
Ментальное складывание — это сложная пространственная визуализация, которая включает в себя складывание двумерного рисунка или материала в трехмерные объекты и представления. [22] По сравнению с другими исследованиями, ментальное складывание было исследовано относительно мало. По сравнению с мысленным вращением, ментальное сворачивание представляет собой нежесткую способность пространственной трансформации, что означает, что характеристики объекта, которым манипулируют, в конечном итоге изменяются в отличие от мысленного вращения. При жестких манипуляциях меняется не сам объект, а его пространственное положение или ориентация, тогда как при нежестких трансформациях, таких как мысленное складывание, изменяются объект и формы. [23] Ментальное складывание в задачах обычно требует серии мысленных вращений, чтобы последовательно сложить объект в новый. Классические тесты на складывание в уме — это задание на складывание бумаги, похожее на оригами . Оригами также требует мысленного складывания: необходимо сложить двумерную бумагу достаточное количество раз, чтобы создать трехмерную фигуру. [22]
Способность визуального проникновения - наименее распространенная задача пространственной визуализации, которая включает в себя способность представить, что находится внутри объекта, на основе внешних особенностей. [24]
Пространственная рабочая память — это способность временно хранить зрительно-пространственные воспоминания под контролем внимания для выполнения задачи. [6] Эта когнитивная способность опосредует индивидуальные различия в способности к пространственным способностям более высокого уровня, таким как умственное вращение. Пространственная рабочая память предполагает хранение большого количества кратковременных пространственных воспоминаний относительно зрительно-пространственного блокнота. Он используется для временного хранения и манипулирования визуально-пространственной информацией, такой как запоминание форм, цветов, местоположения или движения объектов в пространстве. Он также участвует в задачах, связанных с планированием пространственных движений, например, планированием маршрута через сложное здание. Зрительно-пространственный блокнот можно разделить на отдельные визуальные, пространственные и, возможно, родственно-эстетические (движения) компоненты. Его нейробиологическая функция также коррелирует с правым полушарием мозга. [25]
В обширном обзоре исследований половых различий Маккоби и Джеклин сообщили, что мужчины обычно лучше справляются с пространственными задачами, чем женщины, что соответствует результатам других исследований. [4] Однако следует отметить, что они также обнаружили, что практика приводит к быстрому улучшению пространственных способностей у обоих полов. [4]
Исследователи обнаружили, что пространственные способности играют важную роль в получении высшего образования в области науки, техники, инженерии или математики (STEM). [26] [27] Исследования показали, что вероятность получения ученой степени в области STEM увеличивается в положительной зависимости от уровня пространственных способностей. Например, исследование 2009 года, опубликованное в Журнале педагогической психологии, показало, что 45% людей с докторской степенью STEM находились в пределах верхнего процента высоких пространственных способностей в группе из 400 000 участников, которых анализировали в течение 11 лет, начиная с 12-го класса. [26] Только менее 10% людей с докторской степенью в области STEM в подростковом возрасте имели пространственные способности ниже верхней четверти. [26] Затем исследователи пришли к выводу, насколько важны пространственные способности для STEM и как фактор достижения высоких образовательных успехов в этой области. [26]
Пространственная визуализация особенно важна в науке и технике . Например, астроном должен визуально представить себе структуру Солнечной системы и путь тел внутри нее. [2] Инженер должен визуально представлять себе движения частей машины или здания, с которыми ему поручено работать. [2] Химики должны уметь понимать формулы, которые по сути представляют собой абстрактные модели, которые должны отражать пространственную динамику молекул, и поэтому пространственные навыки важны для визуализации моделей молекул, которые необходимы в формулах. [2] Способность к пространственным манипуляциям также важна в области структурной геологии, когда вы визуально представляете, как горные породы изменяются с течением времени, например, миграция магматического тела через кору или прогрессивная складчатость стратиграфической последовательности. Другой навык пространственной визуализации, известный как способность визуального проникновения, важен в геологии, поскольку он требует от геологов визуализировать то, что находится внутри твердого объекта, на основе прошлых знаний. [24]
Современная литература также указывает на то, что математика включает зрительно-пространственную обработку. Исследования показали, что одаренные ученики, изучающие математику, например, лучше справляются с пространственной визуализацией, чем не одаренные ученики. [19] В обзоре 2008 года, опубликованном в журнале Neuroscience Biobehavioural Reviews, были обнаружены доказательства того, что зрительно-пространственная обработка интуитивно участвует во многих аспектах обработки чисел и математических вычислений. Например, значение цифры в многозначном числе кодируется в соответствии с пространственной информацией, учитывая ее отношение к ее положению внутри числа. [28] Другое исследование показало, что численная оценка может основываться на интеграции различных визуально-пространственных признаков (диаметр, размер, местоположение, измерение) для получения ответа. [29] Исследование, опубликованное в 2014 году, также обнаружило доказательства того, что математические вычисления основаны на интеграции различных пространственных процессов. [30] Другое исследование 2015 года, опубликованное в журнале Frontiers in Psychology, также показало, что числовая обработка и арифметическая производительность могут зависеть от способности визуального восприятия. [31]
Исследование 2007 года, опубликованное в журнале Cognitive Science, также показало, что способность пространственной визуализации имеет решающее значение для решения кинематических задач в физике. [32] Тем не менее, современная литература указывает на то, что пространственные способности, в частности умственное вращение, имеют решающее значение для достижения успеха в различных областях химии, техники и физики. [3] [33]
{{cite journal}}
: Требуется цитировать журнал |journal=
( помощь )