Zeitschrift für Psychologie: Band 198, Heft 4 [Reprint 2021 ed.] 9783112580042, 9783112580035

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Zeitschrift für Psychologie

I S S N 0044-3409 Z. Psychol. Leipzig • 198 (1990) 4 S.397-500

für .

mit Zeitschrift für angewandte Psychologie

Schriftleitung F. Klix, Berlin W. Hacker, Dresden Elke van der Meer, Berlin Redaktion J.Mehl, Berlin F. Kukla, Berlin M. Zießler, Berlin

Johann Ambrosius Barth Leipzig

4/90

Unter Mitwirkung

von

. I . E . Azcoaga (Buenos Aires) • P. B . Bültes (Berlin) • N . B i s c h o f (Zürich) • A. A. Bodaljow (Moskau) • I I . Dörner (Bamberg) •• J . 'Engelkamp (Saarbrücken) • P . Eraisse (Paris) • II.-G. Geißler (Leipzig) • D. J . Herrmann (Aew Y o r k ) • A. Kossakowski (Berlin) 1). Ivoväc (Bratislava) • D. Magnusson (Stockholm) • K . Pawlik (Hamburg) • P . Petzold (Jena) • T . Radil (Prag) • H . - D . Rösler (Rostock) • E . R o t h (Salzburg) • H . - D . Schmidt (Berlin) • L. S. S v e t k o v a (¡Moskau) • H. Sydow (Berlin) • H. Spada (Freiburg) • M. Wertheimer (Boulder) • G. d'Ydewalle (Leuven)

Inhalt jN'ilsson, K . G . ; R ö n n b e r g , J . ;

Lyxell,

B . (Urnen). On the Generality of Recognition Failure of

Recallable Words

397

Krause, B . (Berlin). Models for Inductive Reasoning

405

L e h m a n n , J . ; R i t t e r , T . ; l l a s c h k e , R e n a t e ( J e n a ) . Änderungen des allgemeinen A k t i v i t ä t s z u s t a n d e s in psychophysiologischen

Untersuchungen — I I . Kennwerte akustisch evozierter P o t e n t i a l e in

Abhängigkeit vom Erleben und Befinden und der Herzfrequenzen

417

Sydow, I I . (Berlin). Zur E n t w i c k l u n g der Planungsfähigkeit im Kindesalter

431

P i e k a r a , F . H . (München). E f f e c t s of Using Information S y s t e m s on Retention of Information .

. .

443

R a y k o v , T . (Sofia). S o m e R e m a r k s on t h e Usefulness and Appropriateness of a Common F a c t o r . Model on the Analysis of Longtudinal D a t a S c h m i t t , R . (Berlin). Zustands- und k o m p l e x i t ä t s a b h ä n g i g e

463 S y m m e t r i e - I d e n t i f i k a t i o n von zwei-

dimensionalen Mustern und evozierte P o t e n t i a l e

471

Nachruf M. Vorwerg

491

Buchbesprechungen

415, 429, 442, 462, 470, 493

Unter Mitwirkung

von

. I . E . Azcoaga (Buenos Aires) • P. B . Bültes (Berlin) • N . B i s c h o f (Zürich) • A. A. Bodaljow (Moskau) • I I . Dörner (Bamberg) •• J . 'Engelkamp (Saarbrücken) • P . Eraisse (Paris) • II.-G. Geißler (Leipzig) • D. J . Herrmann (Aew Y o r k ) • A. Kossakowski (Berlin) 1). Ivoväc (Bratislava) • D. Magnusson (Stockholm) • K . Pawlik (Hamburg) • P . Petzold (Jena) • T . Radil (Prag) • H . - D . Rösler (Rostock) • E . R o t h (Salzburg) • H . - D . Schmidt (Berlin) • L. S. S v e t k o v a (¡Moskau) • H. Sydow (Berlin) • H. Spada (Freiburg) • M. Wertheimer (Boulder) • G. d'Ydewalle (Leuven)

Inhalt jN'ilsson, K . G . ; R ö n n b e r g , J . ;

Lyxell,

B . (Urnen). On the Generality of Recognition Failure of

Recallable Words

397

Krause, B . (Berlin). Models for Inductive Reasoning

405

L e h m a n n , J . ; R i t t e r , T . ; l l a s c h k e , R e n a t e ( J e n a ) . Änderungen des allgemeinen A k t i v i t ä t s z u s t a n d e s in psychophysiologischen

Untersuchungen — I I . Kennwerte akustisch evozierter P o t e n t i a l e in

Abhängigkeit vom Erleben und Befinden und der Herzfrequenzen

417

Sydow, I I . (Berlin). Zur E n t w i c k l u n g der Planungsfähigkeit im Kindesalter

431

P i e k a r a , F . H . (München). E f f e c t s of Using Information S y s t e m s on Retention of Information .

. .

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R a y k o v , T . (Sofia). S o m e R e m a r k s on t h e Usefulness and Appropriateness of a Common F a c t o r . Model on the Analysis of Longtudinal D a t a S c h m i t t , R . (Berlin). Zustands- und k o m p l e x i t ä t s a b h ä n g i g e

463 S y m m e t r i e - I d e n t i f i k a t i o n von zwei-

dimensionalen Mustern und evozierte P o t e n t i a l e

471

Nachruf M. Vorwerg

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Buchbesprechungen

415, 429, 442, 462, 470, 493

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Band 104

mit Zeitschrift für angewandte Psychologie

Z. P s y c h o l . 198 (1990) 397—404

J . A. B a r t h , Leipzig

U n i v e r s i t y of U m e a * a n d [Jniversity I.inköping**

On t h e Generality of R e c o g n i t i o n F a i l u r e of R e c a l l a b l e

Words

L. 6 . Nilsson*, F. Rönnberg**, B. Lyxell* Summary: Two e x p e r i m e n t s are r e p o r t e d on t h e p h e n o m e n o n of recognition failure of recallable w o r d s . 'Die t o - b e - r e m e m b e r e d i n f o r m a t i o n enployed was t h a t of a m e a n i n g f u l t e x t r a t h e r t h a n pairs of w e a k l y related words c o m m o n l y used in recognition failure e x p e r i m e n t s . T h e p u r p o s e of t h e e x p e r i m e n t s w a s t o explore w h e t h e r t h e recognition failure p h e n o m e n o n coiild he o b t a i n e d for t h i s t y p e of i n f o r m a t i o n . T h e results d e m o n s t r a t e d n o t only t h a t cases of recognition failure of recallable words do occur b u t also t h a t t h e e x t e n t of t h e occurrence was t h a t p r e d i c t e d b y t h e T u l v i n g a n d W i s e m a n (1975) f u n c t i o n expressing t h e r e g u l a r i t y of a large b o d y of recognition failure d a t a . The results were discussed in t e r m s of t h e g e n e r a l i t y of t h i s p h e n o m e n o n . Key words: Recognition failure—Recall Zusammenfassung: Zwei E x p e r i m e n t e werden vorgestellt, die das P h ä n o m e n d e r ausbleibenden Wiedere r k e n n u n g V O J I W o r t e n Untersuchen, die a n d e r e r s e i t s n a c h e i n e m Hinweisreiz aus d e m G e d ä c h t n i s r e p r o d i z i e r b a r sind. Die zu e r i n n e r n d e I n f o r m a t i o n b e s t a n d in b e d e u t s a m e n T e x t e n lind n i c h t , wie d i e s gewöhnlich in E x p e r i m e n t e n z u m W i e d e r e r k e n n u n g s f e h l e r üblich ist, in W o r t p a a r e n , die n u r eine s c h w a c h e Beziehung z u e i n a n d e r aufweisen. Ziel der E x p e r i m e n t e w a r es, zu p r ü f e n , ob der W i e d e r e r k e n n u n g s f e h l e r a u c h bei solchem Material b e o b a c h t e t w e r d e n k a n n . Die Ergebnisse zeigten, d a ß solche Fälle a u f t r e t e n , in d e n e n W o r t e z w a r r e p r o d u z i e r b a r sind, a b e r n i c h t w i e d e r e r k a n n t w e r d e n . Die H ä u f i g k e i t ihres A u f t r e t e n s l ä ß t sich m i t d e r von T u l v i n g u n d W i s e m a n (1975) a u f g e s t e l l t e n F u n k t i o n v o r h e r s a g e n , die d i e R e g u l a r i t ä t ü b e r einer großen Menge von D a t e n z u m W i e d e r e r k e n n u n g s f e h l e r z u m A u s d r u c k b r i n g t . D i e E r g e b n i s s e w e r d e n hinsichtlich der V e r a l l g e m e i n e r b a r k e i t dieses P h ä n o m e n s d i s k u t i e r t . Schlüsselwörter: Wiedererkennungsfehler — Gedächtnisreproduktion Correspondence

address: L. G. Nilsson, D e p a r t m e n t of P s y c h o l o g y U n i v e r s i t y of U m c a , S - 90187 U m e a

1. The Problem This paper describes two experiments designed to examine the generality of the phenomenon of recognition failure of recallable words. Specifically, the question is posed, and answered by experiment, as to whether the phenomenon holds beyond the typical paradigm in which is has been studied to date. The experimental paradigm in which this phenomenon has been demonstrated has three main features; First, the subjects are instructed to study a list of A-B word pairs with the purpose of recalling the B item of each pair in the presence of the A item as a retrieval cue. Second, the subjects are given a recognition test in which the B items are presented as targets in the absence of the A items. Third, the subjects are given the cued recall test that they were instructed about

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Band 104

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Z. P s y c h o l . 198 (1990) 397—404

J . A. B a r t h , Leipzig

U n i v e r s i t y of U m e a * a n d [Jniversity I.inköping**

On t h e Generality of R e c o g n i t i o n F a i l u r e of R e c a l l a b l e

Words

L. 6 . Nilsson*, F. Rönnberg**, B. Lyxell* Summary: Two e x p e r i m e n t s are r e p o r t e d on t h e p h e n o m e n o n of recognition failure of recallable w o r d s . 'Die t o - b e - r e m e m b e r e d i n f o r m a t i o n enployed was t h a t of a m e a n i n g f u l t e x t r a t h e r t h a n pairs of w e a k l y related words c o m m o n l y used in recognition failure e x p e r i m e n t s . T h e p u r p o s e of t h e e x p e r i m e n t s w a s t o explore w h e t h e r t h e recognition failure p h e n o m e n o n coiild he o b t a i n e d for t h i s t y p e of i n f o r m a t i o n . T h e results d e m o n s t r a t e d n o t only t h a t cases of recognition failure of recallable words do occur b u t also t h a t t h e e x t e n t of t h e occurrence was t h a t p r e d i c t e d b y t h e T u l v i n g a n d W i s e m a n (1975) f u n c t i o n expressing t h e r e g u l a r i t y of a large b o d y of recognition failure d a t a . The results were discussed in t e r m s of t h e g e n e r a l i t y of t h i s p h e n o m e n o n . Key words: Recognition failure—Recall Zusammenfassung: Zwei E x p e r i m e n t e werden vorgestellt, die das P h ä n o m e n d e r ausbleibenden Wiedere r k e n n u n g V O J I W o r t e n Untersuchen, die a n d e r e r s e i t s n a c h e i n e m Hinweisreiz aus d e m G e d ä c h t n i s r e p r o d i z i e r b a r sind. Die zu e r i n n e r n d e I n f o r m a t i o n b e s t a n d in b e d e u t s a m e n T e x t e n lind n i c h t , wie d i e s gewöhnlich in E x p e r i m e n t e n z u m W i e d e r e r k e n n u n g s f e h l e r üblich ist, in W o r t p a a r e n , die n u r eine s c h w a c h e Beziehung z u e i n a n d e r aufweisen. Ziel der E x p e r i m e n t e w a r es, zu p r ü f e n , ob der W i e d e r e r k e n n u n g s f e h l e r a u c h bei solchem Material b e o b a c h t e t w e r d e n k a n n . Die Ergebnisse zeigten, d a ß solche Fälle a u f t r e t e n , in d e n e n W o r t e z w a r r e p r o d u z i e r b a r sind, a b e r n i c h t w i e d e r e r k a n n t w e r d e n . Die H ä u f i g k e i t ihres A u f t r e t e n s l ä ß t sich m i t d e r von T u l v i n g u n d W i s e m a n (1975) a u f g e s t e l l t e n F u n k t i o n v o r h e r s a g e n , die d i e R e g u l a r i t ä t ü b e r einer großen Menge von D a t e n z u m W i e d e r e r k e n n u n g s f e h l e r z u m A u s d r u c k b r i n g t . D i e E r g e b n i s s e w e r d e n hinsichtlich der V e r a l l g e m e i n e r b a r k e i t dieses P h ä n o m e n s d i s k u t i e r t . Schlüsselwörter: Wiedererkennungsfehler — Gedächtnisreproduktion Correspondence

address: L. G. Nilsson, D e p a r t m e n t of P s y c h o l o g y U n i v e r s i t y of U m c a , S - 90187 U m e a

1. The Problem This paper describes two experiments designed to examine the generality of the phenomenon of recognition failure of recallable words. Specifically, the question is posed, and answered by experiment, as to whether the phenomenon holds beyond the typical paradigm in which is has been studied to date. The experimental paradigm in which this phenomenon has been demonstrated has three main features; First, the subjects are instructed to study a list of A-B word pairs with the purpose of recalling the B item of each pair in the presence of the A item as a retrieval cue. Second, the subjects are given a recognition test in which the B items are presented as targets in the absence of the A items. Third, the subjects are given the cued recall test that they were instructed about

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initially, that is, the A item of each pair is given as a retrieval cue and the subjects are asked to recall the B items. Experiments that are designed this way frequently reveal that subjects can recall B words from the study list that they failed to recognize in the preceding recognition test. The phenomenon of recognition failure of recallable words is interesting in that it runs counter to the typically observed and intuitively sensible fact that recognition is easier than recall. The phenomenon is important because it also runs counter to the widely-held generation—recognition theory (e.g., Watkins ; Gardiner, 1979) and because it may serve as a basis for an empirical law (Nilsson; Dinniwell; Tulving, 1987). A large number of experiments constitutes the basis for the impact of this phenomenon. These experiments have varied from one another with respect to such variables as the type of words comprising the to-be-remembered items (e.g., Neely; Payne, 1983: Nilsson; Law; Tulving, 1988), the nature of study context (e.g., Bartling; Thompson, 1977), characteristics of the subjects (e.g., Rabinowitz, 1984), the nature of the recognition test (e.g., Watkins; Tulving, 1975), and the recall test (e.g., Tulving; W a t k i n s 1977). These and many more variables have been thoroughly scrutinized in a recent review by Nilsson and Gardiner (in preparation). The common denominator in all these experiments is the particular paradigm just described. Only a few studies have been reported in which attempts have been made to demonstrate the phenomenon of recognition failure in other experimental paradigms than the typical A-B word pairs. Muter (1984) found the recognition failure phenomen in a semantic memory analogue of the typical episodic paradigm. Park and Tulving (reported in Tulving, 1983) had subjects rate three-word memory sentences (e.g., fish attacked SWIMMER) for meaningfulness, whereafter they were given a recognition test with the object-noun (SWIMMER) as target, and a recall test using an inferential extra-list word (shark) as cue. Tulving and 0 . C. Watkins (1977) also used a paradigm that is different from the traditional A-B paradigm. Subjects were first given a list of phrase-word combinations for study (e.g., a firm, friendly touch—HANDSHAKE), followed by a recognition test of the target items (e.g., HANDSHAKE), and then a recall test in which the phrases were given as cues (e.g., a firm, friendly touch—) and subjects were supposed to recall the target word. The purpose of this paper is to report two experiments which demonstrate that the phenomenon of recognition failure does occur for far more complex and meaningful materials than the word-pair lists used in previous research and even for more complex materials than in the studies conducted by Muter (1984), Park and Tulving (see Tulving, 1983), and Tulving and 0 . C. Watkins (1977). More explicitly, the subjects in the present experiments were instructed to study atext that is well known from research on prose recall, namely the "Circle Island" story (Thorndyke, 1977). After having read the story the subjects were instructed to recall verbatim as much as they could remember, and then they were given a five-alternative forced choice recognition test of certain critical items in the story. It should be observed that this paradigm is very different from the one used in the classical recognition failure experiments. Not only is the nature of the to-be-remembered information from that of previous studies but so is the nature of the two tests, and their order of occurrence. The nature of the recognition test has typically been that of "yes"/ l 'no" rather than forced-choice recognition, although this latter method has also been

Recognition Failure

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used. The nature of the recall test has been exclusively that of cued recall—the phenomenon of recognition failure has never been reported using a recall procedure, which involves no specific cue words from study. It is unlikely that recall of certain target words in a text is aided by a preceding word in quite the same way as in a paired associate procedure, because cueing effects intext recall would seem to be global as well as local in nature. Finally, since the time the recognition failure paradigm was introduced by Tulving and Thomson (1973), the order between the two tests has almost exclusively been that of a recognition test followed by a recall test. In the present experiments the order was that of a recall test followed by a recognition test. 2. Experiment 1 This experiment was designed in such a way as to produce perfect recall performance. The purpose of this manipulation was to minimize the probability of obtaining any cases of recognition failure. The generation-recognition theory (e.g., Anderson; Bower, 1973: Martin, 1975: Reder; Anderson; Bjork, 1974) clearly predicts that no cases of recognition failure should occur, when the subjects study the text to such an extent that they are able to recall everything without any errors. A result showing perfect recognition and perfect recall would clearly support the generation-recognition theory and the result would indicate the recognition and recall are dependent processes. Cases of recognition failure of recallable words, on the other hand, would indicate that these processes are not entirely dependent: such a result in its turn would mean that the generation-recognition theory has not been supported. Method Subjects. The subjects were 10 undergraduate students at the University of Umea. The subjects, who were in the age range of 20—40 years, took part in the experiment on a voluntary basis; they were tested individually and were paid the equivalent of $5 for their services. Materials and Procedure. The subjects were instructed to read a short story, Circle Island (Thorndyke, 1977). The Circle Island story is structured into a total of 34 propositions for a total of 181 words in the Swedish translation of the story. The story was presented on a sheet of paper that was shown to the subject by the experimenter. The subjects were instructed to read the story over and over until they thought that they were able to free recall the whole story verbatim. When a subject reported that he or she thought that verbatim recall of the whole story would be possible a recall test was carried out. If the subject failed in this test he or she was asked to resume studying the story. This procedure was continued until verbatim free recall was accomplished. At the recall test the subjects' responses were recorded on tape for later scoring. Immediately after the recall test tfre subjects were given a five-alternative forced choice recognition test in which they were asked to indicate the target item in each set of five items presented. There were a total of 21 such sets of five words. Each target word was a word that was central to the meaning of a proposition, there being only one target word from each proposition. The four distractors to each target word were constructed as followes:

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There was one synonym of the target, one semantically related word (not a synonym), one phonologically related word (i.e., a rhyme word), and one word that was unrelated to the target. Targets and distractors were presented to the subjects on a sheet of paper with each set of one target and four distractors written on a single line. The positions of targets and four distractors within the test sets were randomized across the 21 sets. Subjects indicated targets by circling one word in each set. Results and

Discussion

The procedure for scoring recall responses was as follows: Each of the 34 propositions was treated as an independent item. An item was scored as correct if all-words in the proposition were correctly recalled. If a target word was correctly recalled and the semantic meaning of the proposition was correct, the item was classified as correct even if there were one or two substitutions or omissions of words in a propoition. B y definition recall performance in the present experiment was 100 % . Interestingly, recognition performance was not perfect. On the average subjects failed to recognize 29 % of the target words, which thus means an overall recognition performance of 71 % . It should also be noted that all 10 subjects of the present experiment showed cases of failure to recognize items that they managed to recall. This result is important primarily for two reasons. First, the results, means that the phenomenon of recognition failure of recallable words has been demonstrated for quite a different sort of to-be-remembered materials than previously has beeen the case. In its turn this means that the generality of the recognition failure phenomenon has been considerably extended. Second, the results obtained do not support the generation-recognition theory (e.g., Anderson; Bower, 1973: Martin, 1975: Reder et al., 1974) in suggesting that recognition and recall of words composing a text are based on rather independendent retrieval processes. The results obtained here are encouraging for a more elaborated study of the generality of the recognition failure paradigm and for a more thorough discussion of the relation between those processes that underlie recognition and recall of words in a text. 3. Experiment 2 The present experiment was carried out for two main reasons. First, we wanted to study whether the results obtained in Experiment 1 are reliable for this type of material and procedure of testing and whether they would hold true even if recall performance is removed from the ceiling. Second, we wanted to collect more data for the sake of determining the degree of dependence/independence between the processes supposedly underlying recognition and recall of words embedded in meaningful prose. Tulving and Wiseman (1975), Flexser and Tulving (1978) and many others have repeatedly demonstrated that the relationship between recognition and recall of words in traditional recognition failure experiments is one of almost complete independence. As mentioned in the introduction a large number of variables have been studied in the recognition failure paradigm. These variables usually affect recall, recognition, or both, buth they leave invariant the

Recognition F a i l u r e

401

relation between overall recognition hit rate and the extent to which recallable words are not recognized. This invariant relation between recognition failure and overall recognition hit rate was first described by Tulving and Wiseman (1975) who examined the results of a number of experiments and found that these results could collectively be described by the following quadratic function; p(Rn|Rc) = p(Rn) + .5 [p(Rn) —p(RN)2] (1); Here p(Rn|Rc) refers to the probability of recognition conditionalized on recall, the complement of an index of recognition failure (Watkins; Tulving, 1975), and p(Rn) refers to the recognition hit rate. Each quantity in this equation is calculated on the basis of the data pooled over subjects and items in an experimental condition in an experiment. The single constant .5 in Equation 1 was calculated by method of least squares by Tulving and Wiseman (1975) for the data avaiable to them at the time, and subsequent experiments have not necessitated any revision of it. Rather than starting to apply exactly the same variables for recognition and recall of words in texts as those studied previously in the traditional recognition failure paradigm, we introduced a variable whose aim was to accomplish the variability in performance obtained in the previous studies. More explicitly, the purpose of Experiment 2 was to replicate Experiment 1 under various degrees of recall performance. Method Subjects. Thirty undergraduate students (20—40 years) at the University of Umea. participated in the experiment on a voluntary basis. The subjects were randomly assigned t o three different conditions with 10 subjects in each. Each subject was tested individually and was paid the equivalent of $5 for his or her services. Materials. The to-be-remembered information presented to the subjects (i.e., the Circle Island story) was the same as that used in Experiment 1. Procedure. The overall procedure involving a study phase, a free recall test and a recognition test was similar to that used in Experiment 1. Whereas the free recall test and the recognition test were exactly the same as in Experiment 1 the study phase differed. Instead of having the subjects learn the story to a criterion of perfect recall the subjects read the text once, three times, or six times. The subjects in the first condition (One Trial) were instructed to read the story from the beginning to the end without looking back. When they had finished their reading the experimenter removed the story from the subject's view. The subjects in the second condition (Three trials) were instructed to read the story three times. After having read the story once, the subject indicated this to the experimenter and started to read the story a second time. The completion of this reading was accompanied by a sign and a lliird trial of reading. The subjects in the third condition (Six Trials) were given the same instructions as those of the Three Trial Condition, except that they had to read the story six times'. Results and

Discussion

The data the of present experiment, summarized in Table 1. The first two cognition scores, respectively. It can tially the same for the three groups

scored, in the same way as in Experiment 1, are columns of Table 1 present the mean recall and rebe seen that the recognition performance is essenof the present experiment and for Experiment 1.

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This result of an invariant level of recognition performance has also been reported by Lachman and Fields (1965) using quite a different paradigm. Recall performance on the other hand varies across the three conditions of the present experiment. Tab. 1 Mean recognition and recall performance, 2 x 2 contingency tlata in frequencies, the observed and the predicted values of recallable words recognized for the three study conditions of Experiment. 2. observed predicted RnRc

RnRc.

RnRc

RnRc

p(Rn|Rc) p(Rn|Rc)

.32

Study condition

p{ R»)

Pi lie)

One Trial Three Trials S i x Trials

.04 .71 .69

.60 .52

48 97 90

87 53 55

20 28 20

55 32 45

.71 .78 .82

.76 .81 .80

Mean

.68

.48

78

65

23

44

.77

.79

The next four columns of Table 1 presents the 2 x 2 contingency data of recognition and recall. In the first of these columns the number of cases are presented for which the subjects perform correctly in both recognition and recall. The next column presents the frequency of cases for which recognition is correct and recall is incorrect. The next column shows the number of cases for which recognition is incorrect and recall is correct. In the next column the number of cases are shown for which both the recognition and the recall responses are incorrect. The two rightmost columns of Table 1 presents the observed and the predicted proportions of recallable words recognized. The observed value of recallable words recognized is the ratio between the number of cases for which the subjects mange both to recognize and to recall an item, and the total number of items recalled. The predicted values of recallable words recognized have been calculated on the basis of the Tulving and Wiseman (1975) function (Equation 1). It is quite remarkable to find such a good fit between the observed and predicted values for this type of materials. A comparison between observed and predicted values show a reasonably good fit for all three conditions. In fact the fit is comparable to thai typically obtained in previous experiments using the traditional recognition failure paradigm (see Tulving, 1983). 4 . Conclusion The main results of the two experiments reported are (a) that the phenomenon of recognition failure of recallable words apparently can be demonstrated for story-embedded words, (b) that the generation-recognition theory is not supported by the present data, and (c) that the magnitude of the phenomen accords with that predicted by the Tulving and Wiseman (1975) function. We submit that these three findings are important for reasons of generality and theoretical interpretation. With respect to generality it should be noted that several authors have criticized the research that has been conducted within this domain because of lack of generality of the phenomenon. For example, in a recent critical survey of research in human learning and memory in the Annual Review of Psychology, Horton and Mills (1984) referred to the phenomenon of recognition failure

Recognition Failure

403

of recallable words as an important contribution to the understanding of memory, but they also expressed concern about the generality of the phenomenon across materials Recent authors of textbooks (e.g., Best, 1986 : Stern, 1986) have also made the same claim : The impact of the phenomenon is somewhat limited by the fact that it lacks generality across different types of materials. The results obtained in the present two experiments show very clearly that this type of critique is no longer valid. The demonstration of the phenomenon for story-embedded words as well as the usual lists of paired associates should be a sufficient guarantee of the generality of the phenomenon. The generality issue is not only relevant for the to-be-remembered materials per se but also to the concept of context. One might refer to the type of context used in previous studies as a "local" context in the sense that the first word of a pair is used as the study context and the retrieval context for each to-be-remembered item of a list. In the present study it is not reasonable to conceive of single words preseding the target words as contexts. Rather, it seems reasonable to conceive of the gist of the story as a global context or the main ideas of different parts of the story as some relatively general aspects of a more global context. The question of what the actual constituents of a context are in recall of prose is beyond the scope of this study, but our claim is that it is not the single words composing the text. We thus conclude that the results of the present study suggest that the phenomenon of recognition failure holds even if the context used in the recall test is of a more global nature than has been the case in previous recognition failure experiments. With rcspect to the theoretical interpretation of the recognition failure phenomenon we concur with Nilsson and Gardiner (in preparation) and Nilsson, Law and Tulving (1988) that the Flexser and Tulving (1978) model constitutes a satisfactory account of the phenomenon. According to this model, which is based on the encoding specificity principle, a unique episodic trace is formed at the time of study. This trace is composed of features of both the context and the to-be-remembered information. Retrieval is successful to the extent that the retrieval information matches the specifically encoded information. Recognition failure of recallable words occurs, as specified by the Tulving and Wiseman (1975) function, whenever the retrieval information provided at the recognition and the recall tests is independent, or almost independent, of one another. A serious contender to the Flexser and Tulving (1978) model in accounting for the occurrence of recognition failure of recallable words is the notion that this phenomenon occurs as a consequence of associative asymmetry between the two words of a study pair (Bartling; Thompson, 1977; Rabinowitz; Mandler; Barsalou, 1977; Saltzberg, 1977). According to this view recognition failure of the second word of a pair occurs when the subject cannot implicity retrieve the first word of the pair when the second word is presented as a copy cue in the recognition test. Implicit in this view is the notion that the phenomenon of recognition failure should hold only for paired associate learning (Rabinowitz et al., 1977). A similar claim was made by Postman (1975), who argued that the recognition failure phenomenon essentially could be captured within the realm of paired-associate learning (p. 170). The results of the present study has clearly shown thai both these accounts are inadequate. In this theoretical context it should also be stressed that the potential ecological validity of the phenomenon has been increased by the present results. Some critics (Kinsbourne;

404

Z. Psychol. 198 (1990) 4

Wood, 1982) have stressed the ecology argument that encoding and test in real-life situations are seldom as compatible as in laboratory experiments Phenomena like recognition failure of recallable words should therefore not hold outside the laboratory and therefore, by infrence the Flexser and Tulving (1978) model should not be of any relevance for real-life memory functioning. The results of the present study have shown that the phenomenon of recognition failure does indeed hold for "ecological" situations and that the Flexser and Tulving (1978) model may well be able to account for such situations as well. References Anderson, .f. R . : Bower, G. I I . : Recognition and retrieval processes in free recall. Psychol. R e v . 79 (1972) 97—123. B a r t l i n g , C. A . ; Thompson, C. P . : Encoding s p e c i f i c i t y : Retrieval a s y m m e t r y in the recognition failure p a r a d i g m . J . Exp. Psychol., H u m . L e a r n i n g . Mem. 3 (1977) 6 9 0 - 7 0 0 . Best, J . ] ! . : Cognitive Psychology. St. P a u l : W e s t Publishing Company 1986. Flexser, A. J . ; Tulving, E . : R e t r i e v a l independence in recognition and recall. Psychol, l l c v . 85 (1978) 153-171. Ilorton, D. I..; Mills, C. I!.: H u m a n learning and m e m o r y . Annu. R e v . Psychol. 35 (1984) 361—394. L a c h m a n n , R . ; Field, \Y. 11.: Recognition and recall of verbal material as a function of degree of t r a i n i n g . Psychonomic Soe. 2 (1975) 2 2 5 - 2 2 6 . Muter, P . : Recognition and recall of words with a single meaning. J . E x p . Psychol., Learn. Mem. Cognit. 10 (1984) 1 9 8 - 2 0 2 . Ncely, J . I I . ; P a y n e , D. G.: A direct comparison of recognition failure rates for recallable n a m e s in episodic and semantic m e m o r y tests. Mem. Cognit. 11 (1983) 161—171. Nilsson, L.-G.; Dinniwell, M.; Tulving, E . : Recognition failure of categorized words. Mem. Cognit. 15 (1987) 3 8 9 - 3 9 6 . Nilsson, L.-G.: Gardiner, J . : A reappraisal of the phenomenon of recognition failure of recallable words (in preparation). Nilsson, L.-G.; Law, J . ; Tulving, E . : Recognition failure of recallable unique n a m e s . J . E x p . Psychol., Learn. Mem. Cognit. 14 (1988) 2 6 6 - 2 7 7 . Rabinowitz, J . C.: Aging and recognition failure. J . Gerontol. 39 (1984) 65—71. Rabinowitz, J . C.: Mandler, G.; Barsalou, L. W . : Recognition f a i l u r e : Another case of r e t r i e v a l failure. J . Verb. Learn. Verb. Beh. 16 (1977) 6 3 9 - 6 6 3 . Thorndyke, P. VV.: Cognilivc structures in comprehension and m e m o r y of n a r r a t i v e discourse. Cognit. Psychol. 9 (1977) 7 7 - 1 1 0 . Tulving, E . : Elements of episodic memory. New York: Oxford University Press 1983. Tulving, E.; Thomson, D. M.: Encoding specificity and retrieval processes in cpisodic memory. Psychol. Rev. 80 (1973) 5 2 - 3 7 3 . Tulving, E . ; Watkins, 0 . C.: Recognition failure of words wiLh a single meaning. Mem. Cognit. 5 (1977) 513-522. Tulving, E . ; Wiseman, S . : Relation between recognition and recognition failure of recallable words. Bull. Psychonomic Soc. (i (1975) 7 9 - 8 2 . W a t k i n s , M. .1.; Gardiner, J . M.: An appreciation of generale-recogni/.e theory of recall. .1. Verb. Learn. Verb. Beh. 18 (1979) 8 7 - 7 0 4 . W a t k i n s , M. J . ; Tulving, E . : Episodic m e m o r y : When recognition fails. J . Exp. Psychol. 104 (1975) 5—29.

Z. P s y c h o l . 198 (1990) 405—415

J . A. B a r t h , Leipzig

D e p a r t m e n t of P s y c h o l o g y H u m b o l d t - U n i v e r s i t y Berlin

Models for Inductive Reasoning B.Krause Summary: I n d u c t i v e reasoning is ail i m p o r t a n t f o r m of cognitive learning. To m o d e l it we distinguish b e t w e e n t h e k n o w l e d g e r e p r e s e n t a t i o n a n d t h e inference rules. Models in artificial intelligence show t h a t t h e r o u g h set a p p r o a c h of P a w l a k can be generalized b y t h e s t a t i s t i c i n f o r m a t i o n m o d e l of Q u i n l a n . B o t h can be characterized b y t a k i n g i n t o consideration o n l y f e a t u r e related i n f o r m a t i o n . All t h e s e a p p r o a c h e s are based on the association principle for learning. E n l a r g i n g it, we r e f e r t o a generalized m o d e l t h a t also t a k e s i n t o a c c o u n t t h e possibilities of i n d u c t i v e l e a r n i n g b y relationships. P r o t o t y p i c a l l y , t h e n e t w o r k a p p r o a c h is discussed as enlarging t h e association p r i n c i p l e a n d including b o t h , i n d u c t i v e learning b y f e a t u r e s a n d relations. Key words: Cognitive learning—Inductive reasoning—Knowledge r e p r e s e n t a t i o n — L e a r n i n g principles Zusammenfassung: I n d u k t i v e s Lernen bezeichnet einen wesentlichen B e s t a n d t e i l kognitiven L e r n e n s . F ü r seine Modellierung w e r d e n die W i s s e n s r e p r e s e n t a t i o n u n d die Inferenzregeln u n t e r s c h i e d e n . M o delle der k ü n s t l i c h e n Intelligenz zeigen, d a ß d e r „ r o u g h s e t " - Z u g a n g v o n P a w l a k d u r c h ein s t a t i s t i sches I n f o r m a t i o n s m o d e l l von Q u i n l a n e r w e i t e r t w e r d e n k a n n . Beide A n s ä t z e lassen sich hinsichtlich tier I n f o r m a t i o n s v e r a r b e i t u n g s p r o z e s s e d a d u r c h k e n n z e i c h n e n , d a ß sie ausschließlich m e r k m a l s b e z o g e n e I n f o r m a t i o n e n im L e r n p r o z e ß v e r w e n d e n . D a m i t realisieren diese Modelle ein reines Assoziationsprinzip. In V e r a l l g e m e i n e r u n g wird ein Modell i n d u k t i v e n L e r n e n s b e g r ü n d e t , das a u c h relationale I n f o r m a t i o n e n b e r ü c k s i c h t i g t . P r o t o t y p i s c h wird der N e t z w e r k a n s a t z d i s k u t i e r t , der d u r c h E i g e n s c h a f t e n d e r Selbstorganisation eine E r w e i t e r u n g des Assoziationsprinzips e r m ö g l i c h t und d a b e i sowohl M e r k m a l e als a u c h R e l a t i o n e n als i n d u k t i v e L e r n g r u n d l a g e z u l ä ß t . Schlüsselwörter:

Kognitives Lernen — I n d u k t i v e s D e n k e n — W i s s e n r e p r ä s e n t a t i o n — L e r n p r i n z i p i e n

Correspondence

address:

Prof. D r . B. K r a u s e , Sektion Psychologie der H u m b o l d t - U n i v e r s i t ä t

Berlin,

O r a n i e n b u r g e r S t r . 18, 0 - 1 0 2 0 B e r l i n ,

1. Introduction Cognitive psychology has, over the last few years, begun to make major efforts to assist in interdisciplinary research into information processing that takes place in the acquisition and utilization of knowledge. There are three important reasons for this development: first, an increasing number of findings regarding the structure and function of human memory (cf. Klix et al. 1984, 1987, 1988, Mandl and Spada 1988, etc.); second, the derivation and implementation of models of, and theoretical approaches to, artificial intelligence, and third, the rapidly growing practical importance of all this knowledge for the design and introduction of modern information techniques. Within this context problems of learning play an important role because learning is regarded as the basic process for acquiring and using knowledge. Learning processes make it possible to create new memory contents or to differentiate and to modify existing memory structures. This may be the reason that the questions for origins of intellectual capabilities are mostly connected with learning abilities. For differentiating these learning processes we distinguished several levels and modes of learning (Krause 1986). Especially we discussed a mode of cognitive learning which is not connected with an explicite feedback. Inductive reasoning is one form of this type of cognitive learning.

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To put it more precisely: Inductive reasoning denotes the capacity for generating generalized knowledge that provides an a d v a n t a g e in behaviour regulation. This means that inductive reasoning m a y be characterized b y the following three components; (i) an initial set of information I s (e.g. inital knowlege); (ii) a rule of inductive reasoning I R i ; which, if applied to I s , generates a generalized knowledge structure I g . This m a y be regarded as a mapping from I s on I g : ] II;: I s -*-I g ; and (iii) a subset I d c l g , which represents the inductively generated amount information (I d = I I g ) that were a priori unknown and cannot, therefore, been validated by any external feedback. There are a large number of well-known eases of this kind of inductive inferences in the history of natural and social sciences. Prototypically, we can regard the Periodic S y s t e m of the Elements as resulting from an act of inductive reasoning, which was independently and almost simultaneously performed by Meyer and Mendelejev in 1869. Meyer relied on the initial information that all chemical elements known at the time could be arranged accordingly to two features, atomic volume and atomic weight. As a result, the following periodicity was revealed (fig. 1): Starting from the initial information oil two characteristic values of the atom, he derived a generalized statement that is based on an inductiveinferrenceallowing establishing a pattern of the atomic structure and, additionally, infering the existence of chemical elements that were unknown at the time. The structural hypothesis even permitted predicting important physical and chemical properties of these elements. This inductive inference proved strikingly justified when the unknown elements began to be discovered; e.g. gallium in 1875, scandium in 1879, and germanium in 1886. All these newly discovered elements confirmed the structural hypothesis inherent in the Periodic System. Let us now return to the general concept of incuclive reasoning. This concept is by no 60

50

AO

I 3

O £ o A—

2 0


-S. From the psychological point of view, this is a general description of the knowledge representation and the components of inductive reasoning. I t clearly shows t h a t a model of inductive reasoning which models human abilities should be able to act on all these components, because of its relevance e.g. in concept acquisition. Therefore the question remains how this kind of process of general inductive reasoning can be modeled. A first answer is to enlarge the approaches mentioned above to take into account the relations between the objects/concepts. B u t current trends in information processing present a further possibility. W e believe that access may also be gained to an answer if use is made of approaches of parallel information processing, especially thermodynamic models like Hopfield networks or Boltzmann machines (cf. e.g. Hinton 1987). To demonstrate this idea, figure 3 shows a diagram of a Boltzmann machine, which distinguishes between three levels of binary processing units:

output

units

hidden units

ooooooooo

input u n i t s

Fig. 3

( i l o b 1 structure of a Boltzmann machine

a. b.

input units ; output units ; and

c.

hidden units, which supply the links between t h e input and output level.

Inductive Reasoning

413

It is important that all these units interact with each other. The state of each unit u^ is given by a stochastic activation function of the form: P(uj=:l) = P j = [ l + e _ A E j / T ] _ 1 , with AEj being the total input of the unit Uj, and T being a parameter interpreted as temperature. Moreover the connections between the units are weighted and these weightings are collected in a transition matrix (synaptic matrix). It can be shown, that these networks tend to reach stable states, the thermal equilibrium. At the thermal equilibrium, the units still change state, but the probability of finding the network in any global state remains constant (cf. Hinton 1987). Typically we have two types of dynamics within such thermodynamic models; (i) a fast dynamic of activation of units originated by the stochastic activation function, and (ii) a slow dynamic regarding the transition matrix caused by learning processes (cf. e.g. Ebeling et al. 1988). Important for the implementation of learning procedures are learning rules like the Hebb-rule or the Delta-criterion. They all use discrepancies between actual learning level and goal level for correcting the weightings of links. Therefore a learning procedure for a Boltzmann machine contains three phases, which are realized by turns: An instruction phase, in which input vectors are clamped on to the input units, and output vectors are clamped on to the output units. The network is then annealed until it approches thermal equilibrium at a temperature of 1. If the system operates in this state for a constant time, each connection measures the fraction of the time during which the two units it connects are active, b. A test phase, in which the network runs without clamped-on output units, with a thermal equilibrium again reached for every input vector, and the transition matrix being determined for it. c. A correction phase, in which the weightings are being adjusted in dependence on the differences between the instruction phase and the test phase until there is agreement. Ackley et al. (1985) showed that this principle can also be induced via Kullback information G, and that learning targets can then be formulated as minimization of the entropy between desired and the actual distribution of the output units. This provides a direct link to Quinlan's principle of inductive learning, which made use of feature invariances through the property of entropy reduction. Moreover, and corresponding to our remarks on the learning procedures for networks, we state that all models discussed before have in common the basic principle of association theory. Therefore it seems to be clear that it will be possible to model feature-related inductive inferences with all these models with comparable results. But at this point it is also possible to enlarge the expectation for the validity of the networks to model also relation-related inductive inferences. The main reason for this is the fact that it is possible to represent knowledge in such a network on distinguished levels with features and relations. Therefore our basic idea is that the level of hidden units and the conncetion structure should be used as an a priori knowledge structure and the learning headstart for the acquisition of generalized knowledge should then be simulated and compared with teal headstarts. To be more concret, we have to mention that the use of networks to model inductive learning behaviour is not primerily a question of implementation that originates more powerful information processing. For our point of view, the crusial point is to find out those mechanisms of inductive learning in human and artificial intelligence that allow to explain, under which conditions an

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inductive learning step will be formed. And, as a matter of fact, this comparisons and predictions provide effective possibilities for establishing hypotheses of and explanations for the nature of higher intellectual abilities.

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Buchbesprechungen Z. Psycliol. 198 (1990) 4 1 5 - 4 1 6

J . A. B a r t h , Leipzig

Treffers, A.: Tliree Dimensions. 351 S., zahlr. Abb., 1 6 , 5 x 2 4 , 5 cm. Dordrecht — Boston — Lancaster — Tokio: D. Reidel publ. Comp. 1987. Mailiematical Education Library. Gebunden. Die Monographie ist die englische Übersetzung der holländischen Publikation z u m Wiskobas-Projekt (1978), die gleichzeitig überarbeitet und erweitert wurde. Ziel der Publikation sind die Vorstellungen, die zur Gestaltung des M a t h e m a t i k u n t e r r i c h t s in den holländischen Elementarschulen (6—12jährige Schüler) d u r c h das I n s t i t u t f ü r M a t h e m a t i k u n d Unterricht an d e r Universität Utrecht entwickelt wurden. Dabei geht es der Forschungsgruppe insbesondere d a r u m , G e d a n k e n u n d Möglichkeiten eines künftigen Mathem a t i k u n t e r r i c h t s zu beschreiben u n d das theoretische R a l i m e n k o n z e p t f ü r ein Wiskobas-Curriculum zu entwickeln. Insgesamt wird versucht, die Herausbildung m a t h e m a t i s c h e r Denk- Und Verstehensfähigkeiten an ausgewählten Beispielen aus unterschiedlichen Bereichen der M a t h e m a t i k darzustellen u n d zu u n t e r s u c h e n . Dabei werden 3 Trends verfolgt, die als arithmetischer Trend (frühe E i n f ü h r u n g in die Sprache der Mengenlehre), struktureller Trend ( E i n f ü h r u n g in m a t h e m a t i s c h e S t r u k t u r e n der Logik, T r a n s f o r m a t i o n e n , Zahlensysteme, Wahrscheinlichkeit) und empirischer Trend (Wahl eines S t a r t p u n k t e s aus der alltäglichen E r f a h r u n g ) bezeichnet werden. Alle diese Entwicklungslinien u n d eine E r w e i t e r u n g auf die moderne Aritlimetikaushildung werden a n h a n d unterschiedlicher A u f g a h e n g r u p p e n soweit differenziert, d a ß die ablaufenden Prozesse der Problemlösungen, des Transfer v o n Lösungsprinzipien u n d -Strategien sowie ihrer didaktisch u n t e r s t ü t z t e n Anregungen u n t e r s u c h b a r u n d beschreibbar werden. Die Vielfalt von Erkenntnissen, G e d a n k e n zur Unterrichtsgestaltung und U n t e r s t ü t z u n g a k t i v e r Aneignungsprozesse m a t h e m a t i s c h e n Wissens und Denkens sind sowohl u n t e r psychologischen als auch u n t e r pädagogischem Gesichtspunkt eine F u n d g r u b e f ü r empirisch wie praktisch tätige Wissenschaftler Und Pädagogen. B. Krause (Berlin)

I n d u c t i v e Reasoning

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R ö w e k a m p , N. : Differentielle Untersuchungen z u m Repräsentationswechsel in rekursiven Schlüßprozessen. Diploma thesis, H u m b o l d t - U n i v e r s i t ä t Berlin 1981. S h a n n o n , C. E . : A m a t h e m a t i c a l t h e o r y of c o m m u n i c a t i o n . Bell Systems Technical J o u r n a l , 4 (1848) 379-423. linger, S.; YVysotzky, F . : Lernfähige Klassifizierungssysteme. Berlin: D V W 1981. Winsion, E. M. ; Chaffin, R . ; I l e r r m a n , D. J . : A t a x o n o m y of part-whole relations. Cognit. Sci. 11, (1987) 4 1 7 - 4 7 7 . Wong, S. K. M. ; Ziarko, W. ; Ye, L. R. : Comparison of rough-set and statistical methods in inductive reasoning. I n t . J . Man-Machine Studies. 24 (1986) 53—72. Wysotzki, F . ; Kolbe, W . ; Selbig, J . : Concept learning by s t r u c t u r e d examples—an algebraic approach Proc. 7. J o i n t I n t . Conf. on Art. I n t . 1981

Buchbesprechungen Z. Psycliol. 198 (1990) 4 1 5 - 4 1 6

J . A. B a r t h , Leipzig

Treffers, A.: Tliree Dimensions. 351 S., zahlr. Abb., 1 6 , 5 x 2 4 , 5 cm. Dordrecht — Boston — Lancaster — Tokio: D. Reidel publ. Comp. 1987. Mailiematical Education Library. Gebunden. Die Monographie ist die englische Übersetzung der holländischen Publikation z u m Wiskobas-Projekt (1978), die gleichzeitig überarbeitet und erweitert wurde. Ziel der Publikation sind die Vorstellungen, die zur Gestaltung des M a t h e m a t i k u n t e r r i c h t s in den holländischen Elementarschulen (6—12jährige Schüler) d u r c h das I n s t i t u t f ü r M a t h e m a t i k u n d Unterricht an d e r Universität Utrecht entwickelt wurden. Dabei geht es der Forschungsgruppe insbesondere d a r u m , G e d a n k e n u n d Möglichkeiten eines künftigen Mathem a t i k u n t e r r i c h t s zu beschreiben u n d das theoretische R a l i m e n k o n z e p t f ü r ein Wiskobas-Curriculum zu entwickeln. Insgesamt wird versucht, die Herausbildung m a t h e m a t i s c h e r Denk- Und Verstehensfähigkeiten an ausgewählten Beispielen aus unterschiedlichen Bereichen der M a t h e m a t i k darzustellen u n d zu u n t e r s u c h e n . Dabei werden 3 Trends verfolgt, die als arithmetischer Trend (frühe E i n f ü h r u n g in die Sprache der Mengenlehre), struktureller Trend ( E i n f ü h r u n g in m a t h e m a t i s c h e S t r u k t u r e n der Logik, T r a n s f o r m a t i o n e n , Zahlensysteme, Wahrscheinlichkeit) und empirischer Trend (Wahl eines S t a r t p u n k t e s aus der alltäglichen E r f a h r u n g ) bezeichnet werden. Alle diese Entwicklungslinien u n d eine E r w e i t e r u n g auf die moderne Aritlimetikaushildung werden a n h a n d unterschiedlicher A u f g a h e n g r u p p e n soweit differenziert, d a ß die ablaufenden Prozesse der Problemlösungen, des Transfer v o n Lösungsprinzipien u n d -Strategien sowie ihrer didaktisch u n t e r s t ü t z t e n Anregungen u n t e r s u c h b a r u n d beschreibbar werden. Die Vielfalt von Erkenntnissen, G e d a n k e n zur Unterrichtsgestaltung und U n t e r s t ü t z u n g a k t i v e r Aneignungsprozesse m a t h e m a t i s c h e n Wissens und Denkens sind sowohl u n t e r psychologischen als auch u n t e r pädagogischem Gesichtspunkt eine F u n d g r u b e f ü r empirisch wie praktisch tätige Wissenschaftler Und Pädagogen. B. Krause (Berlin)

416

Z. Psychol. 198 (1990) 4

Brüderl, L. (Hrsg.): Theorien und Methoden der Bewältigungsforschung. 272 S., 1 5 x 2 3 cm. Weinheim — München: Juwenta-Verlag 1988. Broschiert 36,— DM. Dieser Band stellt den Versuch der Herausgeberin dar, den komplexen Begriff der Bewältigung näher zu fassen. Dabei werden sowohl eine methodische Verknüpfung verschiedener Forschungsansätze als auch eine theoretische Integration unterschiedlicher Konzepte angestrebt. Ausgangspunkt dieser Überlegungen bilden transaktionale Betrachtungen des Bewältigungsprozesses. In einem zweiten inhaltlichen Schwerpunkt werden Parallelen, aber auch Spezifika der Untersuchungen solcher psychologischer Prozesse wie Attribution, Depression, gelernte Hilflosigkeit, Kontrollüberzeugung, soziale Unterstützung u. ä. aufgezeigt. Daraus ergeben sich einige sehr interessante Schlußfolgerungen bzgl. weiterführender Forschungen zum Copingverhalten, die in diesem Buch bestenfalls andiskutiert werden. Der dritte und abschließende Teil des Buches beschäftigt sich mit methodischen Problemen der Erfassung von Belastungs-Bewältigungs-Prozessen. Durch die vielschichtige und auch recht kritische Darstellung verschiedener Erfassungsmethoden und Inventare bekommt der vor allem praktisch orientierte Leser schnell einen Überblick, der ihm die gezielte Auswahl eines Verfahrens zumindest erleichtert. Kritisch bleibt anzumerken, daß die einzelnen Beiträge zu unreflektiert nebeneinander stehen. Eine Beihe z. T. bemerkenswerter Zusammenhänge wird dadurch u. U. nicht entsprechend gewürdigt. Hingewiesen sei an dieser Stelle auf einen zweiten Band der Herausgeberin: „Belastende Lebenssituationen" mit empirischen Untersuchungen zur Bewältigungs- und Entwicklungsforschung. Ulla Eckert (Berlin)

Mandl, H.; Lewin, J . R . (Hrsg.): Knowledge Aquisition from Text and Pictures. 329 S., zahlr. Abb., 1 7 x 2 3 , 3 cm. Amsterdam — New York — Oxford — Tokyo: North Holland 1989. Advances in Psychology Vol. 58. Gebunden, 113,25 $. Mit den Fortschritten im Verständnis der Grundlagen der Wissensrepräsentation gewinnen Fragen des Aufbaus und der Veränderung von Wissenskörpern an Bedeutung. Der vorliegende Sammelband bietet eine Aufarbeitung relevanter Ergebnisse zu zwei Themenkreisen. Es sind dies verschiedene Zugänge zum Wissenserwerb über Text und Bild (8 Beiträge) sowie empirische Studien zu dieser Pioblematik. Hervorzuheben ist der Trend, eine Fundieiung über die Vertiefung der theoretischen Basis aufeinander bezogenen Text- und Bildverstehens zu suchen. Die Autoren sind sich darin einig, aber der Stand der Theorienbildung, der in den Zugängen sichtbar wird, ist noch nicht überzeugend. Ein Fortschritt erscheint dem Rezensenten nur möglich, wenn die amodale begriffliche Repräsentation spezifiziert wird, indem vorhegende Ergebnisse dazu auch einbezogen werden. Die empirischen Studien sind in ihrem theoretischen Anspruch unterschiedlich. Besonders hervorzuheben sind die Arbeiten von Hegarty und Just zur Aufnahme von Informationen aus Texten und Schemazeichnungen in Teilbereichen der Physik und von Koga und Groner zur Nutzung von Augenbewegungsanalysen bei der Ausbildung kognitiver Fertigkeiten im Bereich des Lesens. Weitere Themenkreise betreffen Arbeiten zur Rolle bildlicher Analogien und zum Aufbau anschaulicher Repräsentationen aus Texten. Der Sammelband zeigt, daß intensive Arbeit erforderlich ist, um begründete Empfehlungen für die Instruktionspsychologie und Mediendidaktik ableiten zu können. Ohne Verstärkung der theoretischen Basis dürfte dies nicht gelingen. . H. Hagendorf (Berlin)

Z. Psychol. 198 (1990) 417-429

J . A. Barth, Leipzig

Institut für Physiologie des Bereichs Medizin der Friedrich-Schiller-Universität J e n a

Änderungen des allgemeinen Aktivitätszustandes in psychophysiologischen Untersuchungen — II. Kennwerte akustisch evozierter Potentiale in Abhängigkeit vom Erleben und Befinden und der Herzfrequenz 1 J . Lehmann, T. Ritter und Renate Haschke Zusammenfassung: Während psychophysiologischer Untersuchungen treten Änderungen des allgemeinen Aktivitätszustandes (AAZ) der Versuchspersonen auf. Diese werden auf der Grundlage subjektiver Befindensdaten eingeschätzt sowie auf der Basis der Herzfrequenz (HF) operationalisiert. Der Einfluß von Änderungen des AAZ auf akustisch evozierte Potentiale (AEP) wird anhand der Amplitudenwerte der N 110 und der P 190 analysiert. Während die P 190 keinen interpretierbaren Änderungen unterliegt, erweist sich die N 110 als besonders reagibel. So treten Amplitudenreduktionen der N 110 auf, wenn Änderungen im Befinden durch den Versuch verursacht werden, Unabhängig davon, ob es sich um Zu- oder Abnahmen der untersuchten Merkmale handelt. Wird die I I F als gruppenbildendes Kriterium herangezogen, folgL die N 110- Amplitude mit steigender H F einer inversen U-Charakteristik. Die Ergebnisse werden im Kontext der Literatur besprochen. Ein Modell, das die Interpretation der Befunde erleichtern soll, wird zur Diskussion gestellt. Summary: In psychophysiology all procedures used are accompanied with changes of general activation level (GAL) of the subjects. In our study these changes are characterized by self-assessment of the internal state and by the mean heart rate (HR) of each period. On the basis of these data group mean auditory evoked potentials (AEPs) were computed. The influence of the GAL on the N 110- and P 190-amplitudes of the A E P s was analysed. There was no effect on the P 190-amplitude whereas the N 110-amplitude shows distinct responses on changes in GAL. These amplitudes diminished when the subjects reported a change of internal state. The diminishing of N 110-amplitudes took place as well at an increase as at a decrease of the internal state factors. Comparing the I I R and the N 110 of the A E P s we found an inverse U-shaped dependence. These results are discussed in comparison to the literature. Futlierinore a model which could elucidate the observed findings is presented for a critical discussion. Korrespondenzanschrift: Dr. med. H.-J. Lehmann, Institut für Physiologie des Bereichs Medizin der Friedrich-Schiller-Universität, Teichgraben 8, 0 - 6900 Jena,

1. Einleitung Die ständige Z u n a h m e geistig-schöpferischer Arbeitsgebiete im Produktionsprozeß in a l l e n ü b r i g e n g e s e l l s c h a f t l i c h e n

Bereichen

erfordert Maßnahmen,

gesellschaftliche und individuelle Bedürfnis nach hohem geistigen

die d a s

und

gesamt-

Leistungsvermögen

(Matthies, 1983) fördern. Auf G r u n d dieser Anforderungen wurden zahlreiche psychophysiologische Untersuchungen m i t z u m Teil a r b e i t s p s y c h o l o g i s c h e r R e l e v a n z d u r c h g e f ü h r t ( S c h e u c h u n d

Schreinicke

1978, 1 9 8 3 ; K a m m e l , 1984; Ullsperger u n d Mitarb. 1 9 8 6 ; L e h m a n n u n d Mitarb., 1988). 1

Herrn Prof. Dr. med. habil. W. Haschke zum 60. Geburtstag gewidmet.

418

Z. Psychol. 198 (1990) 4

Besondere Bedeutung erlangte die Charakterisierung des allgemeinen Aktivitätszustandes (AAZ). Dieser kennzeichnet einen Grundzustand des Zentralnervensystems (ZNS), auf dem aufbauend alle Informationsverarbeitungs- und Regulationsprozesse ablaufen und der nach Roth (1976) in Bezug zu einer gerade ausgeübten Tätigkeit steht. Untersuchungen des AAZ werden dann möglich, wenn unter streng definierten Versuchsbedingungen (Haschke u. Haschke, 1986) Versuchspersonen (Vpn.) für sie bedeutsame Handlungen ausführen und Daten, die unterschiedlichen Integrationsebenen entstammen (Rösler, 1982; Lang und Mitarb., 1983 zit. nach Lutzenberger und Mitarb., 1984) zu dessen Charakterisierung herangezogen werden. Wir überprüften, wie sich der AAZ im Verlauf einer psycho-physiologischen Untersuchung ändert, in der die Vpn. Leistungen unterschiedlicher Schwierigkeit zu erbringen hatten. Als Parameter wurden neben subjektiven Erlebens- und Befindensdaten die Herzfrequenz (HF) und Kennwerte akustisch evozierter Potentiale (AEP), ausgelöst durch Reize mit Situationsafferenzcharakter (Anochin, 1978), verwendet. Daten des subjektiven Erlebens erlauben die Kennzeichnung des AAZ in vielfältigen, gut nachvollziehbaren Dimensionen. Darüber hinaus können sie, durch Gruppenbildung innerhalb der Stichprobe, zur Aufklärung von Varianzquellen physiologischer Meßwerte herangezogen werden. A E P widerspiegeln Änderungen des AAZ, wenn die auslösenden Reize ohne Bezug zur Tätigkeit im Versuch über den gesamten Untersuchungszeitraum hinweg mit konstanten Parametern appliziert werden. Ihre Verlaufsänderungen stehen dann in direktem Bezug zu den durch die experimentellen Anforderungen bedingten Modifikationen des zentralnervösen Funktionszustandes. Dies trifft für die H F nur bedingt zu. Dennoch ist sie der gegenwärtig gebräuchlichste Parameter zur Kennzeichnung des AAZ (Hacker u. Richter, 1980). Ihre Analyse sichert einerseits die Vergleichbarkeit mit anderen Untersuchungen und gestattet ebenfalls eine Gruppenbildung innerhalb der Stichprobe, wenn der AAZ anhand der HF operationalisiert wird. Der Einfluß von AnforderungsSchwierigkeit und Versuchsdauer auf die von uns untersuchten Parameter sowie die Bedeutung extremer Merkmalsausprägungen im Erleben und Befinden wurden in dieser Zeitschrift bereits vorgestellt (Lehmann u. Haschke 1989). Anliegen des vorliegenden Beitrages ist es, Einflüsse von Änderungen des subjektiven Erlebens und Befindens auf ausgewählte AEP-Kennwerte zu untersuchen. Weiterhin werden zwei Ansätze besprochen, die Beziehungen zwischen der anhand der HF operationalisierten Höhe des AAZ und den AEP-Kennwerten aufdecken. Schließlich stellen wir ein Modell zur Diskussion, das die Einordnung unserer Beobachtungen in den Kontext der Literatur gestattet. Methodik An den Untersuchungen nahmen 30 Vpn. (14 weibliche, 16 männliche) im Alter zwischen 19 und 24 J a h r e n teil. Der Untersuchung lag ein mullivariater Versuchsplan zugrunde, in welchem die unab-

419

A k t i v i t ä t s z u s t a n d in psychologischen U n t e r s u c h u n g e n

hängigen Variablen „Anforderungsschwierigkeit" und „Versuchsdauer" jeweils 3fach gestuft balanciert wurden (Lehmann u. Haschke, 1989). In der Stufe „leicht" hatten die Vpn. bei 30 nacheinander projizierten Aufgaben aus dein Konzentrations-Leistungs-Test ( K L T , Düker u. Lienert, 1959) festzustellen, ob die rechte Zahl der oberen Reihe ein positives oder ein negatives Vorzeichen trägt. Die Ergebnismeldung erfolgte nach Aufgabenausblendung durch Tastendruck. War das Ergebnis korrekt, leuchtete neben dem Projektionsschirm eine grüne, war es falsch, eine rote Leuchtdiode auf. in der Stufe „schwer" mußten die Vpn. bei wiederum 30 KLT-Aufgaben die Summe beider Zahlenreihen errechnen und durch Tastendruck so schnell wie möglich angeben, welche der beiden die größere ist. Bei allen Aufgaben betrug die Differenz der Zeilensummen genau 1. Die Rückmeldung über die Richtigkeit des Ergebnisses erfolgte analog der Stufe „leicht". In einer Kontrollphase betrachteten die Vpn. 30 Dias affektiv neutralen Inhalts und betätigten nach Diaausblendung eine beliebige Antworttaste. Anschließend leuchteten beide Dioden auf. Akustische Reize

( 1 0 0 0 H z , 7 0 d B S L , 5 0 m s ; ISl:6s)

1111 M1111111 II 111111 II II 1111111111 II 111 II 111111111 II I Vorbereitung

EZ prae

Kontrolle

"Leicht"

HF

Schwer"

Schwer"

II

Kontrolle'

hF

HF

HF

HF

AEP

ÄEP

AEP

AEP

EZ post

Leicht"

HF

aep y

HF-Rangreihe (relativ)

(1-6)

H F - Meßwert (absolut)

A E P - H F rel. ( 1 - 6 )

(1-4)

A E P - H F abs. ( 1 - 4 )

E Z pae/post Vergleich (0,1,2)

A E P - Ä n d e r u n g EZ(0,1,2)

1

0

A b b . 1.

60t [min J

V c r s u c h s p l a n und Datenanaly.se. I m oberen Teil der A b b i l d u n g ist die kontinuierliche a k u s t i s c h e

R e i z d a r b i e t u n g a n g e d e u t e t . Kontrolle, „ l e i c h t " , „ s c h w e r " — Versuchsjihuseii, IIb' — mittlere H e r z f r e q u e n z , A E P — geniitteltes A E P der jeweiligen P h a s e , E Z — F r a g e b o g e n zur E r f a s s u n g des Zur Bildung der A E P - G r u p p c n m i t t c l w e r t e ( A E P — I I F , A E P — EZ) s. T e x t

Eigenzustandes.

Jede der beschriebenen Versuchsphasen wurde von den Vpn. zweimal absolviert (Abb. 1). Unmittelbar vor und nach der Untersuchung wurde die aktuelle Beanspruchungslage sowie die Anstrengungsbereitscliaft und Selbslsicherheit mittels der Eigenzustandsskala (EZ-Skala, Nitsch, 1974, 1976) überprüft. Der prä/post-Vergleich zur Charakterisierung

420

Z. Psycho!. 198 (1990) 4

der Gesamtsituation (Lehmann und Mitarb., 1988) wurde mit dem t-Test für korrelierende Stichproben durchgeführt. Die Gruppenbildung innerhalb der Vpn. erfolgte in drei Stufen für solche, die keine Änderung (0), eine Zunahme (1) bzw. eine Abnahme (2) des untersuchten Merkmals aufwiesen. Während der gesamten Anwesenheit der Vpn. im Labor wurden Tonburst s (Frequenz: 1 kHz, Dauer: 5 0 m s , Flankensteilheit: 5 m s ) mit einer Schallstärke von 70 d B S L im freien Schallfeld dargeboten. Das Interstimulusintervall betrug 6 s. Im Versuch wurden die durch diese Reize ausgelösten A E P vom Vertex (Cz) gegen das linke Ohrläppchen (A 1 } 1 0 - 2 0 System, Jasper, 1958) mit Ag/AgCl-Elektroden (Elektrodenimpedanz 10 kOhm) abgeleitet und im Frequenzbereich von 0,2 Hz bis 30 Hz verstärkt. Die Digitalisierung der artefaktfreien A E P erfolgte on-line (256 Stützstellen, 250 Hz Abtastfrequenz) im Zeitbereich von 200 ms vor bis 824 ms nach Reizbeginn. Die 200 ms Vorperiode wurde zur 0-Linienbest.imniung herangezogen. Etwa 40 Einzelantworten pro Versuchsphase wurden getrennt gemitlelt für Zeiten, in denen die Vpn. die jeweiligen Aufgaben bearbeiteten und für tätigkeitsfreie Intervalle. I m vorliegenden Beitrag werden nur erstere dargestellt, da sich die Wirkung der untersuchten Einflußgrößen auf beide nicht wesentlich voneinander unterscheiden. Die weitere rechentechnische Bearbeitung der A E P beinhaltete die Bildung von Gruppenmittelwerten auf der Grundlage der festgelegten Kriterien. Zur Auswertung gelangten die Amplitudenmeßwerte der Negativierung im Zeitbereich um 100 ms (N 110, G Z = 110,2 + / - 2 , 1 4 ms) und der Positivierung um 190 ms (P 190, G Z = 1 9 3 , 0 + / - 2 . 6 ms). Die Meßwerte wurden mit dem t-Test für unabhängige Stichproben auf Unterschiede geprüft. Die IrrtumswahrscheinlichkeiL wurde für alle statistischen Prüfverfahren mit 5 % festgelegt. Auf der Grundlage des kontinuierlich abgeleiteten E K G (Brustwandableitung, nicht standardisiert) wurde für jede Versuchsphase ein mittlerer H F - W e r t bestimmt. Die o. g. AEP-Gruppenniittelwerte wurden nach folgenden Kritierien gebildet: 1.

Eigenzustand

In Abbidlung 2 sind die vor und nach der Untersuchung von jeder Vp. erhobenen Werte der einzelnen Binärfaktoren als Verbundhistogramin dargestellt. Wenn der jeweilige Meßpunkt auf der Diagonalen liegt, haben sich die Angaben der Vp. nicht verändert. Abweichungen von der Diagonalen zeigen Zuslandsänderungen in der einen oder anderen Richtung an. Durch Auszählen der Meßpunkte ist festzustellen, wieviele Vpn. keine Änderungen = Gruppe 0 ; eine Zunahme = Gruppe 1 oder eine Abnahme = Gruppe 2 des jeweiligen Merkmals aufweisen. 2. Herzfrequenz

„relativ"

Die Klassifizierung der I I F - W e r t e erfolgte als Rangreihe (Gruppe 1—6, entsprechend der 6 Versuchsphasen, n = 30 pro Gruppe) entsprechend der individuell der Größe nach geordneten Meßwerte.

421

Aktivitiitszustiind in psychologischen Untersuchungen

3. Herzfrequenz

„absolut"

Die Klassifizierung der HF-Werte erfolgte anhand der Häufigkeitsverteilungen der Meßwerte (Quartile 1 - 4 ) . Gruppe 1 54—77 m i n - 1 Gruppe 2 78—83 m i n - 1 Gruppe 3 84—93 m i n - 1 Gruppe 4 94—155 m i n - 1 (n = 45 pro Gruppe). 3. Ergebnisse Mit der vorgestelllen Methodik gelang es, gut strukturierte, reagible A E P abzuleiten. Die Potentialform wird bestimmt von einer Negativierung im Zeitbereich um 110 ms (GZ = 110,2 +/—2,14 ms, N 110), die in eine Positivierung im Zeitbereich um 190 ms übergeht (GZ= 193,0 -f /— 2,6 ms, P 190). Bei diesen Komponenten handelt es sich um die von Picton und Mitarb. (1974) als N1 und P2 beschriebenen Potentialanteile. Die Gipfelzeiten sind außerordentlich stabil; ihre Standardabweichung ist kleiner als der Stützstellenabstand (4 ms). Beziehungen

zwischen Änderungen des erlebten Eigenzustandes

und dem

Potentialverlauf

Im Vergleich zu Vpn. mit unveränderter Anstrengungsbereitschaft erfolgt sowohl bei zunehmender als auch bei abnehmender Merkmalsausprägung eine Amplitudenreduktion der N 110. Diese ist bei abnehmender Anstrengungsbereitschaft statistisch zu sichern. Bedeutsame Änderungen der P 190 wurden nicht gefunden. Bei Berücksichtigung des Faktors Selbstsicherheit ändert sich die N 100 in ähnlicher Weise wie bei der Anstrengungsbereitschaft. Die P 190 ist bei Vpn., die im Versuchsverlauf unverändert selbstsicher bleiben, signifikant kleiner als bei den beiden Gruppen, deren Selbstsicherheit zu- oder abnimmt. Die Binärfaktoren Anstrengungsbereitschaft und Selbstsicherheit gehören dem Motivationsfaktor an, der aus versuchstechnischen Gründen (Lehmann, 1897) nicht vollständig analysiert wurde. Der Beanspruchungsfaktor wurde vollständig erfaßt und zu den AEP-Kennwerten in Beziehung gesetzt. Die wesentlichen Änderungen des Eigenzustandes im prä/post-Vergleich veranschaulicht Abbildung 2 (Lehmann u. Haschke, 1989). In Abbildung 3 sind die gemittelten AEP-Kennwerte auf der Grundlage der Eigenzustandsänderungen zusammengefaßt. Bei der Betrachtung der dem Binärfaktor Stimmungslage zuzuordnenden A E P fällt im Bereich der N 100 bei Vpn. mit abnehmender Merkmalsausprägung eine Amplitudenreduktion auf, die gegenüber den beiden anderen Gruppen signifikant ist. Da auch die P 190 dieses AEP reduziert ist, ist das A E P insgesamt deutlich kleiner als bei Vpn. mit gleichbleibender oder sich verbessernder Stimmungslage. Da bei der Einschätzung der Spannungslage keine der Vpn. eine Zunahme angab (Abb. 2),

Z. Psychol. 198 (1990) 4 Stimmungslage 211

Tension + 210

.. .... /

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Spannungslage + 212

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