Rumlig evne - Spatial ability

Space Engineers videospil: 3D rumlig navigation

Rumlig evne eller visuo-rumlig evne er evnen til at forstå, ræsonnere og huske de rumlige forhold mellem objekter eller rum.

Visuelt-rumlige evner bruges til daglig brug fra navigation, forståelse eller fixing af udstyr, forståelse eller estimering af afstand og måling og udførelse på et job. Rumlige evner er også vigtige for succes inden for områder som sport, teknisk evne, matematik , naturvidenskab, teknik , økonomisk prognose, meteorologi , kemi og fysik . Rumlige evner involverer ikke kun forståelse af omverdenen, men de involverer også behandling af udefra kommende oplysninger og ræsonnement med den gennem repræsentation i sindet.

Definition og typer

Rumlig evne er evnen til at forstå, ræsonnere og huske de rumlige forhold mellem objekter eller rum. Der er fire almindelige typer af rumlige evner, som omfatter rumlig eller visuo-rumlig opfattelse, rumlig visualisering, mental foldning og mental rotation . Hver af disse evner har unikke egenskaber og betydning for mange typer opgaver, hvad enten det er i bestemte job eller i hverdagen. For eksempel er rumlig opfattelse defineret som evnen til at opfatte rumlige forhold i forhold til orienteringen af ​​ens krop på trods af distraherende information. Mental rotation på den anden side er den mentale evne til hurtigt og præcist at manipulere og rotere 2D- eller 3D -objekter i rummet. Endelig er rumlig visualisering karakteriseret som komplicerede flertrinsmanipulationer af rumligt præsenteret information. Disse tre evner medieres og understøttes af en fjerde rumlige kognitive faktor kendt som rumlig arbejdshukommelse. Rumlig arbejdshukommelse er evnen til midlertidigt at gemme en vis mængde visuelt-rumlige minder under opmærksomhedskontrol for at fuldføre en opgave. Denne kognitive evne formidler individuelle forskelle i evnen til rumlige evner på højere niveau, såsom mental rotation.

Rumlig opfattelse

Action skydespil: Brug af rumlige perceptuelle færdigheder

Rumlig opfattelse defineres som evnen til at opfatte rumlige forhold i forhold til orienteringen af ​​ens krop på trods af distraherende information. Den består i at kunne opfatte og visuelt forstå ydre rumlige oplysninger såsom funktioner, egenskaber, måling, former, position og bevægelse. For eksempel, når man navigerer gennem en tæt skov, bruger de rumlig opfattelse og bevidsthed. Et andet eksempel er, når de forsøger at forstå relationerne og mekanikken inde i en bil, de stoler på deres rumlige opfattelse for at forstå dens visuelle rammer. Test, der måler rumlig opfattelse, omfatter stang- og rammetesten , hvor emner skal placere en stang lodret, mens de ser en rammeretning på 22 grader i vinkel, eller vandstandsopgaven , hvor emner skal tegne eller identificere en vandret linje i en skrå flaske.

Rumlig opfattelse er også meget relevant inden for sport. For eksempel fandt en undersøgelse, at cricket -spillere, der var hurtigere til at hente oplysninger fra kort præsenterede visuelle displays, var betydeligt bedre batsmen i et faktisk spil. En undersøgelse fra 2015, der blev offentliggjort i Journal of Vision, viste, at fodboldspillere havde en større perceptuel evne til kropskinetik, såsom behandling af multitasking -folkemængder, der involverer fodgængere, der krydser en gade eller komplekse dynamiske visuelle scener. En anden undersøgelse offentliggjort i Journal of Human Kinetics om hegnsatleter fandt ud af, at præstationsniveau var stærkt korreleret med rumlige perceptuelle færdigheder såsom visuel diskrimination, visuelt-rumlige forhold, visuel sekventiel hukommelse, snævert opmærksomhedsfokus og visuel informationsbehandling. En gennemgang offentliggjort i tidsskriftet Neuropsychologia fandt ud af, at rumlig opfattelse indebærer at tilskrive et objekt eller et rum mening, så deres sensoriske behandling faktisk er en del af semantisk behandling af den indgående visuelle information. Gennemgangen fandt også ud af, at rumlig opfattelse involverer det menneskelige visuelle system i hjernen og parietal lobule, som er ansvarlig for visuomotorisk behandling og visuelt målrettet handling. Undersøgelser har også fundet ud af, at personer, der spillede førstepersons skydespil, havde bedre rumlige perceptuelle færdigheder som hurtigere og mere præcis præstation i en perifer og identifikationsopgave, samtidig med at de udførte en central søgning. Forskere foreslog, at ud over at forbedre evnen til at opdele opmærksomhed, spiller actionspil betydeligt øger opfattelsesevner som top-down vejledning af opmærksomhed på mulige målsteder.

Mental rotation

Rubiks terning : et populært puslespil, der involverer 3D mental rotation

Mental rotation er evnen til mentalt at repræsentere og rotere 2D- og 3D -objekter i rummet hurtigt og præcist, mens objektets funktioner forbliver uændrede. Mentale repræsentationer af fysiske objekter kan hjælpe med at udnytte problemløsning og forståelse. For eksempel viste Hegarty (2004), at folk manipulerer mentale repræsentationer for at ræsonnere om mekaniske problemer, såsom hvordan tandhjul eller remskiver fungerer. På samme måde fandt Schwartz og Black (1999) ud af, at sådanne mentale simuleringer som hældning af vand forbedrer folks evner til at finde løsningen på spørgsmål om mængden af ​​hældning, der kræves til containere med forskellige højder og bredder. Inden for sportspsykologi har trænere til forskellige sportsgrene (f.eks. Basketball, gymnastik, fodbold eller golf) fremmet spillere til at bruge mental billedsprog og manipulation som en teknik til præstationer i deres spil. (Jones & Stuth, 1997) Nyere forskning (f.eks. Cherney, 2008) har også vist beviser for, at afspilning af videospil med konsekvent praksis kan forbedre mental rotationsevner, f.eks. Forbedringer af kvinders score efter træning med et spil, der involverede et løb inden for en 3D-miljø. Samme effekter er set ved at spille action -videospil som Unreal Tournament samt det populære mainstream -spil Tetris . Puslespil og Rubiks terning er også aktiviteter, der involverer et højere niveau af mental rotation og kan øves for at forbedre rumlige evner over tid.

Mental rotation er også unik og adskilt fra de andre rumlige evner, fordi den også involverer områder forbundet med motorsimulering i hjernen.

Rumlig visualisering

Hovedartikel: Rumlig visualiseringsevne

Rumlig visualisering karakteriseres som komplicerede flertrinsmanipulationer af rumligt præsenteret information. Det involverer visuelle billeder, som er evnen til mentalt at repræsentere visuelle optrædener af et objekt, og rumlige billedsprog, der består i mentalt at repræsentere rumlige forhold mellem objekter eller bevægelser dele eller placeringer.

Rumlig visualisering er især vigtig inden for videnskab og teknologi. For eksempel skal en astronom mentalt visualisere solsystemets strukturer og objekternes bevægelser i det. En ingeniør visualiserer mentalt interaktionerne mellem dele af en maskine eller bygning, som de er tildelt at designe eller arbejde med. Kemikere skal være i stand til at forstå formler, der kan ses som abstrakte modeller af molekyler, hvor det meste af den rumlige information er slettet; rumlige færdigheder er vigtige for at genoprette denne information, når der er behov for mere detaljerede mentale modeller af molekylerne i formlerne.

Rumlig visualisering indebærer også at forestille sig og arbejde med visuelle detaljer om måling, former, bevægelse, træk og egenskaber gennem mentale billeder og bruge disse rumlige relationer til at udlede en forståelse af et problem. Mens rumlig opfattelse indebærer forståelse eksternt via sanserne, er rumlig visualisering forståelsen internt gennem mentale billeder i ens sind.

En anden kritisk rumlig visualiseringsevne er mental animation . Mental animation er mentalt at visualisere bevægelse og bevægelse af komponenter inden for enhver form for system eller generelt. Det er en evne, der er meget afgørende for mekanisk ræsonnement og forståelse, for eksempel kan mental animation i mekaniske opgaver involvere dekonstruktion af et remskive -system mentalt i mindre enheder og animere dem i den tilsvarende sekvens eller love i det mekaniske system. Kort sagt er mental animation mental forestilling om, hvordan mekaniske objekter fungerer ved at analysere bevægelsen af ​​deres mindre dele.

Mental foldning er en kompleks rumlig visualisering, der involverer foldning af 2D -mønster eller materiale til 3D -objekter og repræsentationer. Sammenlignet med andre undersøgelser har mental foldning haft relativt lidt forskning og undersøgelse. I sammenligning med mental rotation er mental foldning en ikke-stiv rumlig transformationsevne, hvilket betyder, at træk ved det manipulerede objekt ender med at ændre sig i modsætning til mental rotation. Ved stive manipulationer ændres selve objektet ikke, men snarere dets rumlige position eller orientering, hvorimod i ikke-stive transformationer som mental foldning ændres objektet og former. Mental foldning i opgaver kræver normalt en række mentale rotationer for sekventielt at folde objektet ind i et nyt. Klassiske mentale foldetest er papirfoldningsopgaven, der ligner Origami . Origami kræver også mental foldning ved at vurdere foldning af et 2D -papir nok gange til at oprette en 3D -figur.

Visuel penetrationsevne er den mindst almindelige rumlige visualiseringsopgave, der indebærer evnen til at forestille sig, hvad der er inde i et objekt baseret på funktionerne udenfor.

Rumlig arbejdshukommelse

Rumlig arbejdshukommelse er evnen til midlertidigt at gemme visuelt-rumlige minder under opmærksomhedskontrol for at fuldføre en opgave. Denne kognitive evne formidler individuelle forskelle i kapaciteten til rumlige evner på højere niveau, såsom mental rotation. Rumlig arbejdshukommelse indebærer lagring af store mængder af kortsigtede rumlige minder i forhold til visuo-rumlige sketchpad. Det bruges til midlertidig lagring og manipulation af visuelt-rumlige oplysninger, såsom at huske former, farver, placering eller bevægelse af objekter i rummet. Det er også involveret i opgaver, der består af planlægning af rumlige bevægelser, som at planlægge sin rute gennem en kompleks bygning. Den visuospatiale sketchpad kan opdeles i separate visuelle, rumlige og muligvis kinestetiske (bevægelses) komponenter. Dens neurobiologiske funktion korrelerer også inden for hjernens højre halvkugle .

Faglige ansøgninger

Forskere har fundet ud af, at rumlig evne spiller en vigtig rolle i avancerede uddannelsesmæssige oplysninger inden for videnskab, teknologi, teknik eller matematik (STEM). Fra undersøgelser er det blevet angivet, at sandsynligheden for at få en avanceret grad i STEM stiger i positiv relation til niveauet for ens rumlige formåen. For eksempel fandt en undersøgelse fra 2009, der blev offentliggjort i Journal of Educational Psychology , at 45% af dem med STEM -ph.d.er var inden for den højeste procentdel af høj rumlig evne i en gruppe på 400.000 deltagere, der blev analyseret i 11 år, siden de gik i 12. klasse. Kun mindre end 10% af dem med STEM -ph.d.er var under det øverste kvartal i rumlig evne i ungdomsårene. Forskerne konkluderede derefter, hvor vigtig rumlig evne er for STEM og som en faktor for at opnå avanceret uddannelsessucces på dette område.

Rumlig visualisering er især vigtig inden for videnskab og teknologi . For eksempel skal en astronom visuelt forestille sig strukturer i et solsystem og vejen for legemerne i det. En ingeniør skal visuelt forestille sig bevægelser af dele af en maskine eller bygning, som de er tildelt at arbejde med. Kemikere skal være i stand til at forstå formler, der i det væsentlige er abstrakte modeller, der formodes at repræsentere molekylers rumlige dynamik, og derfor er rumlige færdigheder vigtige for at visualisere de molekylmodeller, der er nødvendige i formlerne. Rumlig manipulationsevne er også vigtig inden for strukturgeologi, når man visuelt forestiller sig, hvordan sten ændrer sig gennem tiden, såsom migration af et magmakropp gennem skorpe eller progressiv foldning af en stratigrafisk succession. En anden rumlig visualiseringsevne kendt som visuel penetrationsevne er vigtig inden for geologi, da det kræver, at geologer visualiserer, hvad der er inde i et solidt objekt baseret på tidligere viden.

Nuværende litteratur indikerer også, at matematik involverer visuo-rumlig behandling. Undersøgelser har fundet ud af, at begavede elever i matematik for eksempel klarer sig bedre i rumlig visualisering end ikke-begavede elever. En anmeldelse fra 2008 offentliggjort i tidsskriftet Neuroscience Biobehavioural Reviews fandt beviser for, at visuo-rumlig behandling er intuitivt involveret i mange aspekter af behandling af tal og beregning i matematik. For eksempel er betydningen af ​​et ciffer i et flercifret nummer kodet efter rumlige oplysninger i betragtning af dets relation til dets position inden for tallet. En anden undersøgelse fandt ud af, at numerisk estimering kan være afhængig af at integrere forskellige visuelt-rumlige tegn (diameter, størrelse, placering, måling) for at udlede et svar. En undersøgelse offentliggjort i 2014 fandt også tegn på, at matematisk beregning er afhængig af integrationen af ​​forskellige rumlige processer. En anden undersøgelse fra 2015, der blev offentliggjort i journal of Frontiers in Psychology , fandt også, at numerisk behandling og aritmetisk ydeevne kan stole på visuel perceptuel evne.

En undersøgelse fra 2007 offentliggjort i journal of Cognitive Science fandt også, at rumlig visualiseringsevne er afgørende for at løse kinematiske problemer i fysik. Ikke desto mindre indikerer den nuværende litteratur, at rumlige evner specifikt mental rotation er afgørende for at opnå succes inden for forskellige områder inden for kemi, teknik og fysik.

Se også

eksterne links

Referencer