Flexibilitate cognitivă
Flexibilitatea cognitivă (denumită și „schimbare”) se referă la capacitatea noastră de a comuta între diferite seturi mentale, sarcini sau strategii (Diamond, 2013; Miyake & Friedman, 2012). În laborator, flexibilitatea cognitivă este de obicei investigată folosind paradigme de comutare a sarcinilor (pentru o revizuire, a se vedea Kiesel et al., 2010; Vandierendonck, Liefooghe, & Verbruggen, 2010). În această paradigmă, participanților li se cere să alterneze între două sau mai multe sarcini. Trecerea de la o sarcină la o altă sarcină produce un anumit cost cognitiv. Acest cost este măsurat prin „costul de comutare” care reprezintă diferența de performanță (timpii de reacție și/sau rata de eroare) între comutarea sarcinilor și repetarea sarcinilor (Jersild, 1927; Spector & Biederman, 1976; Vandierendonck et al., 2010). Pot fi identificate două tipuri diferite de costuri de comutare: costuri de comutare globale și locale. Costul global de comutare1 se referă la diferența de performanță între blocurile pure (adică blocul care include repetarea unei singure sarcini; AAAA sau BBBB) și blocurile mixte (adică blocul care include alternanța între două sarcini; ABABAB). În schimb, costurile locale de comutare corespund diferenței specifice dintre încercările de repetare a sarcinilor și încercările de comutare a sarcinilor în blocurile mixte. Mai exact, costurile locale de comutare sunt măsurate prin compararea performanței în tranzițiile AA și BB (încercări de repetare a sarcinilor) cu performanța în tranzițiile BA și AB (încercări de comutare a sarcinilor) într-un bloc mixt, cum ar fi AABBAABABB (de exemplu, Kiesel et al., 2010; Kray & Lindenberger, 2000; Mayr, 2001; Vandierendonck et al., 2010). Pentru a măsura flexibilitatea cognitivă, costurile locale de comutare sunt în prezent preferate față de costurile globale de comutare, deoarece costul global de comutare este, de asemenea, influențat de o diferență în sarcina memoriei de lucru între cele două blocuri (Kiesel et al., 2010; Vandierendonck et al., 2010). În cele din urmă, un cost de comutare asimetrică este de obicei observat în paradigmele de comutare a sarcinilor atunci când cele două sarcini implică niveluri inegale de dificultate. Adică, costul de comutare este mai mare atunci când se trece de la o sarcină dificilă la o sarcină mai ușoară decât invers, ceea ce duce la costuri de comutare mai mari pentru sarcina ușoară (de exemplu, Monsell, Yeung, & Azuma, 2000; Wylie & Allport, 2000).
În domeniul numeric, o mulțime de cercetări au investigat relația dintre flexibilitatea cognitivă și performanța matematică la copii (vezi capitolul lui Gilmore și Cragg). Aici se presupune că flexibilitatea cognitivă este necesară în performanța matematică pentru a susține trecerea de la o operație la alta, cum ar fi, de exemplu, trecerea de la adunare la scădere. De asemenea, s-a presupus că flexibilitatea este necesară pentru a comuta între diferite strategii, de exemplu, pentru a comuta între strategiile de recuperare, descompunere sau transformare în rezolvarea problemelor aritmetice (de exemplu, Bull & Lee, 2014; Bull & Scerif, 2001; Toll, Van der Ven, Kroesbergen, & Van Luit, 2011). Pentru o viziune mai specifică asupra rolului flexibilității în trecerea de la o strategie la alta în încercări consecutive, trimitem cititorul interesat la Capitolul 7.
Suntem de acord cu această literatură că rezolvarea unei probleme precum „3 + 4 – 2” implică fără echivoc o trecere de la o operație aritmetică la alta. Cu toate acestea, costul cognitiv real asociat cu această comutare este neclar. Este relația dintre costul de comutare și operația aritmetică aceeași în funcție de tipul de tranziție efectuată? De exemplu, costul de comutare are aceeași valoare atunci când se trece de la adunare la scădere, ca și atunci când se trece de la adunare la înmulțire? În mod oarecum surprinzător, din câte știm noi, astfel de informații lipsesc în prezent. În consecință, întrebarea despre modul exact în care flexibilitatea are legătură cu performanța aritmetică rămâne în mare parte fără răspuns.
Cercetătorii interesați de flexibilitatea cognitivă au folosit ocazional operații aritmetice pentru a examina caracteristicile comutării sarcinilor (de exemplu, Baddeley, Chincotta, & Adlam, 2001; Ellefson, Shapiro, & Chater, 2006; Jersild, 1927; Rubinstein, Meyer, & Evans, 2001). De exemplu, Ellefson și colab. (2006) au folosit adăugiri și sustrageri pentru a investiga schimbările de dezvoltare a costului de comutare asimetrică. Având în vedere că rezolvarea adunărilor este mai ușoară decât rezolvarea scăderilor, s-au așteptat costuri de comutare globale și locale mai mari pentru adunări în comparație cu scăderile. În mod surprinzător, Ellefson et al. (2006) au observat la copii un model de rezultate diferit de cel observat la adulții tineri. Așa cum era de așteptat, copiii au prezentat costuri de comutare asimetrice, cu costuri de comutare mai mari pentru adunări decât pentru scăderi (adică, costul de comutare este mai important atunci când se trece de la scăderi la adunări decât invers). Adulții tineri, pe de altă parte, au prezentat costuri de comutare globale și locale fără nicio asimetrie. Aparent, această diferență de dezvoltare a fost specifică operațiilor aritmetice, deoarece nu a fost observată atunci când aceiași participanți au schimbat între figuri potrivite prin culoare sau formă. Aici, atât copiii, cât și adulții tineri au prezentat costurile de comutare asimetrice tipice. Pentru a explica acest model de rezultate, Ellefson et al. (2006) au sugerat că nivelul de familiaritate cu sarcina se schimbă de-a lungul dezvoltării pentru operațiile aritmetice, influențând posibil costul de comutare (de exemplu, Meuter & Allport, 1999; Yeung & Monsell, 2003). Spre deosebire de copii, adulții tineri au mai multă experiență și practică în ceea ce privește adunările și scăderile, ceea ce face ca aceste două operații să fie foarte familiare, ceea ce duce la absența costului de comutare asimetric (Ellefson et al, 2006).
Alternativ, cercetătorii interesați de cogniția numerică au folosit paradigma de comutare a sarcinilor pentru a examina relația dintre operațiile aritmetice (de exemplu, în ce fel interferează sau se facilitează reciproc diferite operații aritmetice; a se vedea secțiunea următoare) (de exemplu, Miller & Paredes, 1990; Zbrodoff & Logan, 1986). De exemplu, Miller și Paredes (1990) au explorat interferența dintre înmulțiri și adunări prin intermediul paradigmei de comutare a sarcinilor. Participanții au rezolvat probleme de aritmetică în blocuri pure (conținând doar adunări sau doar înmulțiri) și în blocuri mixte (comutând între adunări și înmulțiri). S-a observat un cost global de comutare: adunările și înmulțirile au fost rezolvate mai repede în blocuri pure decât în blocuri mixte. A apărut un alt model interesant. În blocurile pure, adunările au fost rezolvate mai repede decât înmulțirile. Cu toate acestea, în blocurile mixte, s-a observat modelul invers, cu înmulțiri mai rapide decât adiții. A fost oferită o explicație de dezvoltare. Din punct de vedere al dezvoltării, adunările sunt învățate mai devreme decât înmulțirile. Deoarece rețelele de adunare și înmulțire sunt interconectate în memorie, adunările învățate mai devreme ar trebui să fie inhibate pentru a preveni interferența cu învățarea înmulțirilor (de exemplu, inhibarea lui 5 ca răspuns atunci când se învață 2 × 3). Această inhibiție ar persista până la vârsta adultă, când ambele rețele trebuie să fie activate pentru îndeplinirea cu succes a sarcinilor, cum ar fi blocurile mixte (Miller & Paredes, 1990). Campbell și Arbuthnott (2010) au investigat mai îndeaproape natura costului de comutare care amestecă adunările și înmulțirile. Făcând acest lucru, ei au replicat rezultatele observate de Miller și Paredes (1990) amestecând adunări și înmulțiri și găsind un cost global de comutare mai puternic pentru adunări decât pentru înmulțiri. Ei au argumentat că această constatare nu se datorează ordinii de învățare a operațiilor aritmetice, ci efectului costurilor de comutare asimetrice observate în comutarea sarcinilor. Având în vedere că adunările sunt în general rezolvate mai repede și cu mai puține erori decât înmulțirile (de ex, Campbell & Arbuthnott, 2010; Campbell & Xue, 2001; Campbell, 1994), un cost de comutare mai mare pentru adunări reflectă doar costul mai important pentru sarcina mai ușoară atunci când comutarea implică sarcini de dificultăți diferite (Campbell & Arbuthnott, 2010).
Deși se presupune adesea o relație între flexibilitate și abilitățile aritmetice, o analiză a literaturii de specialitate a demonstrat oarecum surprinzător că această relație nu este ferm stabilită empiric. Există o lipsă importantă de studii care abordează în mod direct chestiunea trecerii de la o operație aritmetică la alta (dar a se vedea Campbell & Arbuthnott, 2010), ceea ce face dificilă formularea unor concluzii puternice. Pe baza studiilor menționate anterior, valoarea costului de trecere de la o operație aritmetică la alta pare să fie influențată de tipul de operație aritmetică (înmulțire, adunare, scădere, împărțire). Cu toate acestea, pentru a înțelege mai bine rolul costurilor de comutare asimetrice, sarcinile aritmetice ar putea fi completate cu măsuri independente ale dificultății fiecărei operații aritmetice în parte. În plus, deoarece costul de comutare pare să fie afectat de familiaritatea cu sarcina, pot fi obținute diferite modele de rezultate prin dezvoltare (de exemplu, Ellefson et al., 2006). O altă problemă nerezolvată este dacă costurile de comutare asociate cu operațiile aritmetice sunt complet confundate cu costurile de comutare între alte tipuri de informații. Oare o persoană care prezintă un cost mare atunci când comută între adunări și scăderi prezintă, de asemenea, un cost mare atunci când comută între alte dimensiuni (de exemplu, culoare-formă). Observarea faptului că adulții tineri au demonstrat un model diferit de rezultate pentru comutarea aritmetică și pentru comutarea „culoare-formă” (Ellefson et al., 2006) poate fi un prim indiciu că comutarea între procesele aritmetice este mai degrabă specifică domeniului decât generală. Dacă acesta ar fi cazul, cum ar putea costul de comutare locală în domeniile aritmetice și nonaritmetice să prezică performanțe mai generale în matematică? După cum se subliniază în cele ce urmează, problema specificității domeniului este, de asemenea, ridicată în ceea ce privește relația dintre operațiile aritmetice și inhibiția funcției executive (de exemplu, Gilmore și Cragg, acest număr).
.