גישת עיבוד המידע

גישת עיבוד המידע היא גישה בפסיכולוגיה העוסקת בדרך בה האדם רוכש את כישוריו הקוגניטיביים.

רקע היסטורי

הרקע להתפתחותה היא התקופה שלאחר מלחמת העולם השנייה, בה דעכו לאיטן הגישה הביהיביוריסטית וגישת הגשטאלט, וזאת מאחר שאותם עקרונות בהם האמינו קבלו תפנית. בשנות ה-50 של המאה ה-20, עם הולדת המחשב, קמה גישת עיבוד המידע, שלפיה המחשב הוא מודל להבנת המערכת הקוגניטיבית האנושית.

השוואת האדם למחשב

כאמור, גישת עיבוד המידע השוותה את אופן חשיבתו של האדם לצורת החישוביות אשר מאפיינת את המחשב.

אחת מנקודות הדמיון בין האדם למחשב הוא השימוש בתהליך בקרה בו מתקבל משוב אודות הביצועים. זאת משום שישנו צורך במנגנון של בקרה עצמית כדי לבדוק האם המטרה הושגה או טרם הושגה, בנקודות החלטה מוגדרות. מילר ועמיתיו טענו שכל פעולה ואפילו הפשוטה ביותר חייבת להתנהל בשיטה של משוב ונקודות החלטה וזוהי מערכת של בדוק-פעל-בדוק-צא.

עם זאת, אנשים אינם מחשבים. אופן חשיבותו של האדם אינו זהה לזה של המחשב, כך שניתן לראות הבדלים ביניהם באופן שבו הם יכולים לפתור בעיות שונות. פעולת המחשבים מבוססת על אלגוריתם, שהוא סדרה מדויקת של פעולות המביאות בהכרח לפתרון הנכון. לצד זאת, המחשב אינו יכול להפעיל היוריסטיקה, שהיא שיטה המאפיינת את חשיבת האדם. בשיטה זו מופעלים ידי כללים שונים שחוסכים זמן ופעולות, אך בניגוד לאלגוריתם הם לא בהכרח יובילו לפתרון הנכון.

מחשב מול אדם במשחק השחמט

אנשי גישת עיבוד המידע הסתקרנו איך אדם פותר בעיות מורכבות ובדקו זאת במשחק השחמט. הם העלו ששחמט משחקים בעזרת היוריסטיקות ולא בעזרת אלגוריתמים. ההיוריסטיקות מאפשרות לסנן את רוב האפשרויות עוד טרם נסרקו ולהתמקד רק בחלק קטן מהן. בתוכנות מחשב של שחמט משתמשים בתוכניות היוריסטיקות חכמות שיאפשרו משחק מהיר, שכן לסרוק עשרות ומאות אלפי מהלכים אפשריים במשחק, היא אופציה דמיונית. אותם חוקרים גם בדקו את הדרך לפתירת החידה הקריפטריתמית – הצבת מספרים במקום אותיות. ניתן באופן היפותטי לסרוק את כל האופציות, אך קיימות מעל ל־300 אלף, ובדיקה כזו עשויה להמשך כחודשיים. למחשב זה ייקח כשעה. כשנבדקים התבקשו לפתור חידה זו, לקח להם בין 10 דקות לשעה. הם נעזרו בידע האריתמטי שלהם וביכולתם להסיק מסקנות באופן לוגי.

למידה והתפתחות קוגניטיבית

גישת עיבוד המידע רואה את ההתפתחות הקוגניטיבית כסדרה של שינויים הדרגתיים, החלים בקשב, בזיכרון ובחשיבה, שמביאים למיומנות גדולה יותר בפירוש אירועים ולטווח רחב יותר של אסטרטגיות לפתרון בעיות. שינויים אלו מתרחשים בעקבות הניסיון, אשר נצבר בהדרגה עם הגיל.

גישת עיבוד המידע רואה בלמידה תהליך חשיבה קוגניטיבי, שבו ניתנת משמעות לגירויים שנקלטו במערכת החישה מאוחסנים בזיכרון לשימוש עתידי הבא לידי ביטוי בהתנהגות.

תהליך קידוד המידע מתחיל מהזיכרון החושי, בו מידע שנקלט מהחושים נשמר באופן פסיבי ולא מודע לזמן קצר ביותר המאפשר לתהליכים קוגניטיביים לסנן את הפרטים החשובים מתוך שלל הגירויים מהסביבה. המידע הנבחר עובר באופן זמני לזיכרון לטווח קצר, המסוגל להכיל כשבע יחידות מידע בלבד. בהמשך המידע שהצליח לעבור התגבשות מאוחסן באופן קבוע ויציב בזיכרון לטווח ארוך המבוסס על משמעות.

על פי גישת עיבוד המידע המקור של התפתחות החשיבה היא בהתפתחות קיבולת זיכרון העבודה שעליו היא מתבססת. קיבולת זיכרון העבודה עומדת על שני פריטים בלבד בגיל שלוש ומגיעה לכחמישה עד תשעה פרטים (המספר הקסום שבע, פלוס או מינוס שתיים) פריטים בבגרות. ההתפתחות של קיבולת החשיבה מסבירה את התמורות ביכולת פתרון הבעיות המתרחשות בתקופת הילדות והמגבלה שלו מסבירה את הקושי האנושי לפתרון בעיות מורכבות המכילות מספר רב של משתנים. מצבים החורגים מיכולת עיבוד המידע של האדם מובילים להיצף מידע.

למרות שלא ניתן לעבד יותר מכמות מסוימת של מידע בזמן נתון, מיומנויות חשיבה יכולות לייעל את הדרך שבה ניתן להשתמש בזיכרון העבודה חרף מגבלת הקיבולת שלו. למשל, ניתן לפתרון בעיות מורכבות על ידי פירוקן לבעיות משנה, לטפל בכל אחת מהן בנפרד ולאחר מכן לצרף אותן לצורך יצירת הפתרון השלם.

על פי גישת עיבוד המידע, למידה פעילה בה הלומד מעורב בתהליך רכישת המידע משפרת את יכולת הלמידה שלו.

אסטרטגיות ושלבים בפתרון בעיות

ע"פ אלאן ניואל והרברט סיימון: "בעיה – אדם ניצב מול בעיה כאשר הוא רוצה דבר-מה ואינו יודע מיד איזו סדרת פעולות ביכולתו לבצע כדי להשיגו"

ע"פ ג'ון הייז: "פתרון – פתרון בעיה פירושו מציאת דרך מתאימה לגשר על הפער (בין מצב מצוי למצב רצוי)"

ישנם 4 שלבים בפתירת בעיה: הגדרתה, נתינת ייצוג פנימי, חיפוש דרך לפתרון וביצוע והערכת הפתרון.

חוקרי אסכולה זו השתמשו בכמה בעיות לבדוק את התהליכים כגון, בעיית אוכלי האדם והמיסיונרים ובעיית מגדלי האנוי, או בעיית הטבעות.

ראשית כל, יש להגדיר את הסביבה של המטרה (אלו רכיבים של הסביבה רלוונטיים עבור הפתרון). לפי הגשטאלט, זהו החלק העיקרי בפתרון הבעיה, כי צריך לעשות ארגון מחדש לסביבה, לשדה התפיסתי שלנו.

לאחר מכן, יש לבנות ייצוג פנימי של הבעיה, אנו מתרגמים בראש את מרכיבי הבעיה לאיזו צורה שנח לנו לעבוד איתה (למשל בעיה מתמטית – תפוחים).

בשלב השלישי, אנו מחפשים את הדרך שיכולה להתאים לנו לפתרון על ידי הפעלת אופרטורים (=סכמות שלפיהן אנו פותרים בעיה).

ע"פ סיימון, איש אסכולת עיבוד המידע, אותו "תרגום" נפרט למושגים ספציפיים:

• המצב ההתחלתי – נתונים ראשוניים של הבעיה, תנאי הפתיחה.
• מצב היעד – ייצוג המצב הסופי.
• האופרטורים – הצעדים בהם עוברים ממצב ביניים אחד למצב ביניים שני.
• מצבי ביניים – מצבים שנוצרו בעקבות הפעלת אופרטור על מצב קודם. מציאת הדרך היעילה ביותר לפתור את הבעיה במסגרת ייצוגה המלא.

לפי הייז, ישנם כמה סוגי אופרטורים:

• ניסוי וטעייה – בשיטה זו אנו עושים כל מה שאנחנו יודעים, באופן שיטתי (לנסות בצרור מפתחות מפתח אחר מפתח כדי לפתוח את הדלת, ולשמור את אלה שהשתמשנו בהם "בצד") או אקראי (לנסות לפתוח את הדלת עם מפתחות ולחזור על חלקם), עד שמצליח לנו.
• ניצול מידע קיים – אנו פותרים את הבעיה לפי ידע שקיבלנו מפתרון בעיה דומה בעבר (למשל רק מפתח של פלדלת יכול לפתוח את הפלדלת שלנו, אז ננסה רק אותו ולא מפתח מסוג אחר).
• שיטות קירוב – כשמדובר בפתרון לבעיה מורכבת ואין לנו פתרון מיידי, שיטות הקירוב יכולות לכוון אותנו ולקרב אותנו לידי הפתרון, למרות שאנו צריכים לעבור במהלכן שלבים רבים. ישנן כמה שיטות קירוב:
  • "שיטת הטיפוס במעלה ההר" – שיטה זו מחייבת התקדמות צעד-צעד, ללא דילוג על שלבים, וללא נסיגות טקטיות. בשיטה זו, עלינו להגדיר את היעד הסופי מראש. עשיית צעדים שאינם מקדמים ישירות למטרה סותרת את מהות השיטה הזו ועל כן לא תמיד היא יעילה.
  • "שיטת ניתוח אמצעים למטרות" - שיטה זו מתבססת על ראיית הבעיה כסדרה של פערים בין הרצוי לבין המצוי, ועל פתרון של כל פער בנפרד. מחלקים את המטרה לתת מטרות קטנות: עורכים רשימה ובה רשימת הפערים – אם אין פערים, הרי שאין בעיה. אחר כך יש לנסות לסגור את הפערים על ידי אופרטורים. לעיתים קורה שתת-המטרות יוצרות פערים חדשים ובמקרה כזה צריך לעבור לשיטה אחרת שנקראת "שיטות פיצול".

בשיטות הפיצול, יצירה של תת-מטרות, שאינן מהוות חלק מהתוכנית המקורית, תצריך יצירת מנגנוני פיקוח שיאפשרו שמירה על השארות בסביבת הבעיה המקורית על אף ההתמודדות עם תת-הבעיות. היתרון בשיטה זו על פני הקירוב, הוא בכך שהיא מאפשרת "לפזול" לצדדים ואינה תובעת דרך ישירה בלבד אל הפתרון. הצבתן של תת-מטרות מחייבת ניתוח של הבעיה, ועל אף שישנם צעדים שלכאורה מהווים רגרסיה בפתרון הבעיה, הם למעשה מקדמים את השגת המטרה – פתירת הבעיה.

המבנה המדרגי הוא המרכיבים ההתנהגותיים, הבסיסיים, הראשוניים, של התנהגות שהיא מורכבת יותר ומורכבת מהם. הרברט סימון, טען שאם ניקח בעיה ונפרק אותה לתת-בעיות, הפתרון יהיה קל יותר כיוון שנפשט את מורכבות הבעיה. (שני שענים הבונים שעון, אחד בונה חלק לחלק והשני חלק את מרכיבי השעון לקבוצות קבוצות).

• עבודה לאחור - כשיש לנו פתרון ביד, אנו הולכים מהפתרון אחורנית, בדומה למבוך הגבינה והעכבר.

ראו גם

• מכונת טיורינג
• קבלת החלטות