Проблемы и перспективы исследований научения новым словам: быстрое картирование vs явное кодирование
Д.С. Гнедыха, М.Г. Филиппова,
Д.Н. Макарова, Е.И. Перикова
В статье поднимается проблема поиска наиболее эффективной стратегии научения новым словам. Проведен анализ отечественных и зарубежных исследований, посвященных различиям между двумя стратегиями речевого научения -- быстрым картированием, обеспечивающимся процессами дедукции и понимания информации из контекста, и явным кодированием, предполагающим усвоение с помощью прямой инструкции. Подчеркивается противоречивый характер накопленных поведенческих данных касательно влияния той или иной стратегии на успешность усвоения новых слов при наличии доказательств в пользу различий между нейрофизиологическими механизмами, лежащими в основе данных стратегий. Указывается на необходимость смещения акцента в поиске различий между быстрым картированием и явным кодированием с прямого сопоставления эффективности речевого научения на анализ дополнительных условий и факторов, сопровождающих разные стратегии научения, таких как восприимчивость к помехам, скорость лексической и семантической интеграции новых слов, консолидация памяти во время сна. Предложен подход для объяснения причин различий между явным кодированием и быстрым картированием, который предполагает сопоставление механизмов данных стратегий с механизмами организации системы зрительного восприятия по принципу прямой (от низкоуровневых до высокоуровневых областей коры головного мозга) и обратной (от высокоуровневых до низкоуровневых) иерархии. В частности, выдвигается предположение, что быстрое картирование запускает обработку информации снизу вверх, а явное кодирование -- сверху вниз. Обсуждаются перспективы дальнейших исследований, которые заключаются в изучении роли вербального обозначения объектов и явлений в процессе научения с помощью быстрого картирования и явного кодирования. Приводится суждение о важности такого рода исследований с использованием айтрекера для проверки выдвинутой гипотезы относительно механизмов работы данных стратегий, а также объяснения различий в их эффективности в процессе речевого научения.
Ключевые слова: явное кодирование, быстрое картирование, речевое научение, усвоение новых слов, вербальное обозначение, прямая и обратная иерархия системы зрительного восприятия
Problems and research prospects on learning of new words: Fast mapping vs explicit encoding
D.S. Gnedykh, M.G. Filippova, D.N. Makarova, E.I. Perikova
This article reviews the problem of finding the most efficient strategy for new word acquisition. The authors analyse studies aimed at finding the differences between two learning strategies: fast mapping (FM), which is based on deduction and deriving meaning from context, and explicit encoding (EE), which implies learning new information through explicit instruction. While behavioural findings on these strategies' efficiency (in terms of new word acquisition) are controversial, neurophysiological studies proved the existence of different neurophysiological mechanisms underlying the two strategies. The authors deem it necessary to shift focus of FM -- EE differences research from comparing the efficiency of new word acquisition onto analysing of the two strategies' additional characteristics, such as sensitivity to interference, speed of lexical and semantic integration of new words, memory consolidation during sleep. A new approach to explaining the differences between FM and EE is offered. It suggests a comparison of the two learning strategies' mechanisms to neural mechanisms of the visual perception system -- according to ascending and descending pathways of hierarchy (bottom-up and top-down signals into cortical activities). In particular, the authors suppose that FM activates bottom-up information processing, whereas EE activates top-down information processing. Future perspectives of research on this subject are discussed, such as exploring the effects of object or phenomena labelling on language learning occurring through FM or EE. The authors claim that it is important to conduct such studies with the use of an eye tracker in order to test the aforementioned suggestion about mechanisms, underlying learning strategies, and explaining the differences between them in terms of efficiency of language learning.
Keywords: explicit encoding, fast mapping, language acquisition, new word learning, labelling, ascending and descending pathways of hierarchy in the visual perception system.
Введение
Одной из уникальных когнитивных способностей человека, отличающей его от животных, является речь. История исследования речи насчитывает несколько столетий и включает работы ученых из разных областей -- когнитивной психологии, нейрофизиологии, лингвистики, педагогики и др. Фундаментальным вопросом в этой области исследований является взаимосвязь речи и мышления, которая нашла отражение в теориях интеллектуального развития индивида в процессе онтогенеза. Так, согласно Ж. Пиаже (J. Piaget), она заключается в постепенном становлении способности логически оперировать усвоенными понятиями (Пиаже, 1994). В свою очередь, Л. М. Веккер говорит о формировании речи в неразрывной связи с формированием мышления не только в онтогенетическом, но и в филогенетическом и историческом контекстах, рассматривая речевые (символически-операторные) компоненты в качестве сквозной характеристики мышления (Веккер, 1998).
Изучение взаимосвязи речи и мышления в рамках советской и российской психолингвистической школы осуществлялось в традиции Л. С. Выготского. В результате исследований А. Р. Лурии, А. Н. Леонтьева, А. Н. Соколова, Н. И. Жинкина, Е. И. Бойко и других были созданы экспериментально обоснованные теории о вовлеченности языка в мыслительный процесс, что выражается в опосредованности ментальных операций (анализа, синтеза, запоминания, извлечения информации и т. д.) внутренней речью. Согласно самому Л. С. Выготскому, речь и мышление обретают взаимосвязь только в определенный момент времени, до этого их развитие идет по разным линиям, независимо друг от друга, что позволяет в развитии мышления выделить доречевую, а в развитии речи -- доинтеллектуальную стадии. Фундаментальный для онтогенеза момент пересечения речи и мышления, связанный с развитием «инструментальной функции» слова у ребенка, является необходимым условием речевого научения (Выготский, 2019).
Другим подходом к объяснению данной взаимосвязи выступает гипотеза лингвистической относительности Сепира -- Уорфа (Уорф, 1960), согласно которой лексические, семантические и синтаксические особенности конкретного языка структурируют мышление, что в свою очередь определяет способ познания окружающей действительности. Отсюда следует, что люди, говорящие на разных языках, по-разному воспринимают действительность. Это предположение подтверждено в ряде исследований, касающихся различий в цветовосприятии у представителей разных народов (Winawer et al., 2007; Ting Siok et al., 2009; Гончаров, Князев, 2010), однако имеются также данные, его опровергающие (Roberson et al., 2009).
Несмотря на многочисленные исследования, вопрос о природе взаимосвязи речи и мышления до сих пор остается открытым. Механизмы речевого научения также все еще остаются недостаточно изученными (Davis, Gaskell, 2009; Corballis, 2009), что создает сложности при выборе эффективных способов усвоения новых понятий. Выявление оптимальных стратегий речевого научения может повысить эффективность не только дошкольного и школьного, но и профессионального образования, которое также подразумевает усвоение большого количества специфической терминологии.
Усвоение новых слов и увеличение словарного запаса происходит на протяжении всей жизни человека. Данный процесс может проходить как стихийно, так и целенаправленно, что находит отражение в стратегиях и механизмах речевого научения. Выделяют две основные стратегии, характерные как для детей, так и для взрослых -- быстрое картирование (отображение) (fast mapping), основанное на дедукции и понимании информации из контекста, то есть имплицитно; и явное, или эксплицитное, кодирование (explicit encoding), предполагающее усвоение информации с помощью прямой инструкции и неоднократного повторения (Щербакова и др., 2022). В основе каждой стратегии лежат специфические механизмы. Так, в стратегии быстрого картирования выделяют два ключевых момента:
1) предъявление известного семантического референта наряду с неизвестным, что позволяет образовать ассоциацию посредством метода исключения из семантического контекста или прагматической коммуникативной ситуации;
2) наличие дизъюнктивного семантического вывода (дизъюнктивного силлогизма), позволяющего определить референт новой словоформы из знакомого семантического контекста через логический вывод (Halberda, 2006; Sharon et al., 2011).
Принимая во внимание наличие в предыдущих публикациях различных терминов при обозначении быстрого картирования и явного кодирования, таких как «стратегии» (Smith et al., 2014; Brady, Goodman, 2014; Himmer et al., 2017; Kalashnikova et al., 2018), «механизмы» (Gilboa, 2019; Li et al., 2020), «способности» (Carey, Bartlett, 1978; Котов и др., 2012а; Елисеева, Вершинина, 2017) или «феномены» (Zaiser et al., 2022б), мы считаем важным прояснить нашу позицию по отношению к употреблению этих понятий. В данной статье мы будем рассматривать быстрое картирование и явное кодирование как стратегии, в основе которых лежат различные когнитивные и нейрофизиологические механизмы (аналогично (Brady, Goodman, 2014; Himmer et al., 2017)).
В повседневной жизни научение посредством быстрого картирования связано с ситуативными выборами (например, «На тумбе кружки красного и чезинного цвета. Принеси мне кружку чезинного цвета»), в экспериментальной ситуации выбор модулируется предъявлением известного и неизвестного объекта с вопросом о характеристиках последнего (Shtyrov et al., 2019). Так, в классическом исследовании T. Шарон с коллегами для активации стратегии быстрого картирования испытуемым задавался вопрос (например, «Хвост нумбата поднят?»), после чего ему предъявлялись две расположенные рядом фотографии животных, на одной из которых изображен знакомый объект (например, зебра), а на другой -- незнакомый, под которым и подразумевается нумбат. Испытуемый выбирал вариант ответа, используя клавиши «да» или «нет». Для формирования стратегии явного кодирования испытуемые получали инструкцию запомнить конкретный предмет (например, «Запомните, это нумбат»), сразу после которой этот объект появлялся на экране (Sharon et al., 2011).
Считается, что именно стратегия быстрого картирования играет ключевую роль в естественном усвоении новых слов в процессе изучения родного языка при минимальном количестве предъявлений слова (а порой даже при однократном предъявлении) в сопровождении объекта для формирования ассоциации (Carey, Bartlett, 1978; Kaminski et al., 2004), что обеспечивается корковыми структурами головного мозга (Norman, O'Reilly, 2003; Zaiser et al., 2022а). В свою очередь, стратегия явного кодирования свойственна ситуации обучения на учебных занятиях и связана с многократным повторением изучаемого материала (например, «Это сизит. Запомнили?»). В отличие от быстрого картирования, данную стратегию научения характеризуют как преднамеренную (Konopak et al., 1987; Shtyrov et al., 2019).
Эффекты явного кодирования и быстрого картирования при научении новым словам: результаты эмпирических исследований
На протяжении сорокалетней истории исследования эффективности двух стратегий научения были накоплены противоречивые данные как среди здоровых испытуемых, так и среди пациентов с речевыми нарушениями. Одни показали значительно более высокую точность ответов в задаче установления семантического соответствия слова и изображения для стратегии явного кодирования по сравнению с быстрым картированием (Greve et al., 2014; Cooper et al., 2019), другие не обнаружили существенных различий между эффективностью двух стратегий обучения (Warren, Duff, 2014; Shtyrov et al., 2021). Согласно полученным данным (Shtyrov et al., 2021; Perikova et al., 2022), обе стратегии продемонстрировали схожий уровень эффективности в задаче на свободное воспроизведение, выполняемой сразу после изучения новых слов. Примечательно, что некоторые исследователи даже ставят под сомнение само существование быстрого картирования у взрослых (Greve et al., 2014; Cooper et al., 2019).
Однако, если на поведенческом уровне были обнаружены противоречивые результаты относительно эффективности той или иной стратегии, в области психофизиологических исследований накоплены более однозначные данные о существовании отдельных механизмов научения. Исследования с использованием функциональной визуализации показывают, что запоминание информации во время ее кодирования с помощью быстрого картирования опирается на более широкую нео- кортикальную сеть головного мозга, чем при использовании явного кодирования (Atir-Sharon et al., 2015). Было выявлено, что способность к запоминанию новых слов при обучении в условиях быстрого картирования в большей степени поддерживается передней височной долей, в то время как успешность запоминания при явном кодировании обеспечивается активностью гиппокампа (Atir-Sharon et al., 2015). Авторы объясняют такие различия характерной для быстрого картирования ускоренной интеграцией новых ассоциаций в существующие семантические сети путем активации связанных, но не перекрывающихся концептуальных знаний. Эти данные подтверждают полученные ранее на клинической выборке результаты (Sharon et al., 2011): пациенты с повреждением гиппокампа были способны к изучению новых слов в условиях быстрого картирования (но не явного кодирования), однако при повреждении областей височной доли, связанных с языком, такое научение было затруднено. Последние исследования с использованием вызванных потенциалов головного мозга также показывают различия в мозговой активности для двух стратегий научения (Shtyrov et al., 2021; 2022): если при быстром картировании доминирует левополушарный височный полюс (зоны Вернике и Брока), то при явном кодировании помимо указанных областей оказываются задействованы неречевые области левого полушария (теменные и лобные) и кора правого полушария, хотя распределение источников активности может сильно варьироваться.
Кроме того, различия были обнаружены и во временных параметрах активности нейронной динамики между двумя стратегиями при усвоении новых слов (Shtyrov et al., 2022). Взаимосвязь успешности выполнения проверочных заданий с более ранними пиками (в промежутке 176-216 мс) была характерна для быстрого картирования, с более поздними (260-300 мс) -- для явного кодирования. Такое распределение во времени может быть связано с участием первой стратегии в ранних автоматических механизмах обработки слов, а второй -- в более поздних, контролируемых сверху вниз процессах. Эти данные согласуются с полученными ранее М. Мерхав с коллегами результатами о наличии различий в задействованных мозговых структурах и динамике амплитуд вызванных потенциалов головного мозга между рассматриваемыми стратегиями научения (Merhav et al., 2014).