Abilities in the Domain of Mental Speed

Inhalt

1. Einleitung und theoretische Vor ü berlegungen
1.1 Einleitung
1.2 Theoretische Vorüberlegungen
1.2.1 Psychometrische Vorüberlegungen
1.2.2 Experimentalpsychologische Vorüberlegungen

2. Die psychometrische Erfassung von mental speed: die Studie von Lord (1956)
2.1 Zielsetzung der Studie
2.2 Methode
2.2.1 Stichprobe
2.2.2 Testmaterial
2.2.3 Auswertung
2.3 Ergebnisse
2.4 Kritik und Fazit

3. Der Zusammenhang zwischen RZ und Intelligenz: die Studie von Barrett, Eysenck & Lucking (1986)
3.1 Zielsetzung
3.2 Methode
3.2.1 Stichprobe
3.2.2 Testmaterial
3.2.3 Auswertung
3.3 Ergebnisse

3.4 Kritik und Fazit

4. Theorien und Modelle des Zusammenhangs zwischen mentaler Geschwindigkeit und Intelligenz
4.1 Das kognitiv-physiologische Modell von Jensen
4.2 Das Modell der neuronalen Effizienz von Vernon
4.3 Das taxonomische Modell von Roberts & Stankov

5. Kritik der gegenw ä rtigen Forschung und Ausblick
5.1 Kritik der gegenwärtigen Forschung
5.2 Ausblick

6. Anhang

7. Literatur

1. Einleitung und theoretische Vorüberlegungen

1.1 Einleitung

Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Untersuchung der mentalen Geschwindigkeit¹ als einer kognitiven Fähigkeit. Dabei steht die Behandlung von zwei zentralen Fragen im Vordergrund:

1.) Welche F ä higkeitsdimensionen existieren im Bereich von mental speed?
2.) Welche Beziehung existiert zwischen mental speed und Intelligenz?

Nach einigen theoretischen Vorüberlegungen werden zwei Studien dargestellt und kritisch beleuchtet, deren inhaltlicher Fokus jeweils auf einer der oben genannten Fragen liegt. Im Anschluss daran werden die Ergebnisse der genannten Studien im Lichte gegenwärtiger Theorien des Zusammenhangs von mental speed und Intelligenz reflektiert. Schließlich werden kritische Aspekte der gegenwärtigen Forschung zum mental speed genannt und ein Ausblick auf weitere mögliche Forschung mit dem Versuch einer theoretischen Integration unternommen.

1.2 Theoretische Vor ü berlegungen

1.2.1 Psychometrische Vorüberlegungen

Um die mentale Geschwindigkeit auf Testebene zu operationalisieren, muss zunächst der Unterschied zur Erfassung der mentalen Leistungsfähigkeit deutlich gemacht werden. Die mentale Leistungsfähigkeit² wird durch Powertests erfasst, die „[...] dadurch definiert [sind], dass auch bei unbegrenzter Zeitvorgabe von keinem Teilnehmer alle Aufgaben richtig gelöst werden“ (Amelang & Zielinski, 1997). Mental speed wird dagegen mit Speedtests erfasst, die „[...] dadurch definiert [sind], dass bei unbegrenzter Zeitvorgabe alle Items von allen Probanden gelöst werden, d.h. ihr Schwierigkeitsgrad konvergiert dann gegen Null. Die Differenzierung zwischen den Probanden wird nur durch die Begrenzung der Bearbeitungszeit erreicht“ (a.a.O.). Auf diese in der Literatur weit verbreitete, jedoch künstliche Dichotomie wird von Carroll (1993, S. 444) hingewiesen: „The important point is that the degree to which tests are speeded is not usually evident, even when information is available on the time-limit and the number of items“. Carroll (1993) bezeichnet die Scores von Tests, die unter Zeitbegrenzung durchgeführt wurden und dennoch Items mit verschiedenen Schwierigkeiten aufwiesen, als Time-limit scores, die er als am häufigsten verwendete Testscores ansieht, da „reine“ Speedtests oder „reine“ Powertests eher als theoretische Grenzwerte eines Kontinuums mental level - mental speed bzw. kein Zeitlimit - starkes Zeitlimit anzusehen sind (s. Abb. 1).

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb.1:Time-limit scores im mental speed - mental level Kontinuum

Die Folge ist, dass in der bisherigen faktorenanalytischen Literatur zur Erforschung mentaler Fähigkeiten ein Speed-Faktor unbekannten Ausmaßes präsent ist: „In effect, speed is an influential and undesirable confound in many factor-analytic studies“ (Carroll, 1993, S. 444). Laut Furneaux (1960) besteht sogar die Möglichkeit, dass sämtliche Korrelationen zwischen Faktoren erster Ordnung und somit ein möglicherweise extrahierter Faktor zweiter Ordnung ausschließlich auf gemeinsamen Speed-Varianzanteilen und nicht auf inhaltlichen Gemeinsamkeiten beruhen. Diese Annahme erscheint dem Autor übertrieben; dennoch weist sie darauf hin, dass eine Faktorenanalyse über Time-Limit Scores immer faktoriell komplexe Ergebnisse, in denen der Speed-Anteil schwierig zu quantifizieren ist, ergibt und somit uneindeutige Ergebnisse produziert. Versuche, den Speedanteil herauszufiltern (z.B. Kyllonen, 1985, zit. nach Carroll, 1993), weisen gravierende Nachteile auf (z.B. Senkung der Reliabilität).

In diesem Zusammenhang scheint eine Konzeptualisierung von mental speed als eigenständige kognitive Fähigkeit sinnvoll. Carroll (1993) schlägt vor, zunächst unabhängig von der Aufgabenschwierigkeit die Ausprägung einer Person in einer (zunächst nicht näher definierten) Speed-Fähigkeit und ein vorgegebenes Zeitlimit als Determinanten der Lösungswahrscheinlichkeit einer Aufgabe anzusehen (s. Abb. 2). Aus dieser Annahme resultiert, dass fähigere Probanden i.S.v. mental speed Aufgaben gleicher Schwierigkeit schneller lösen als schwächere Probanden. In Abb. 2 wird deutlich, dass die Lösungswahrscheinlichkeit eines schwächeren Probanden bei einer Aufgabe gleicher Schwierigkeit und gleichem Zeitlimit wesentlich geringer als bei einem fähigeren Probanden ist.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb. 2: L ö sungswahrscheinlichkeit in Abh ä ngigkeit von der Zeitvorgabe bei gleicher Aufgabenschwierigkeit

Thurstone (1937) schlug vor, neben dem Zeitlimit noch die Aufgabenschwierigkeit als entscheidende Determinante der Lösungswahrscheinlichkeit zu berücksichtigen (vgl. auch Carroll, 1993). Seine Hypothese war, dass die Lösungswahrscheinlichkeit einer schwierigen Aufgabe bei einer geringen Zeitvorgabe am geringsten ist, während sie bei viel Bearbeitungszeit und geringer Schwierigkeit am höchsten ist (s. Abb. 3).

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb. 3: L ö sungswahrscheinlichkeit in Abh ä ngigkeit von der Zeitvorgabe und der Aufgabenschwierigkeit bei einer Person

Diese rein hypothetischen (wenn auch plausiblen) Annahmen Thurstones sind bisher allerdings kaum empirisch überprüft worden, da ein Proband dieselben bzw. zahlreiche hochparallele Items unter verschiedenen Zeitlimits zu bearbeiten hätte; dies führt in der Praxis allerdings zu gravierenden Problemen (Lerneffekte bei gleichen Items oder aufwändige Konstruktion zahlreicher Paralleltests). Fragwürdig an den Annahmen Thurstones ist zunächst, dass er annimmt, sein Konzept gelte in ähnlicher oder gleicher Weise für alle inhaltlichen Aufgabengebiete. Nach Meinung des Autors (wie später noch ausführlicher zu diskutieren ist) kann gerade der Aufgabeninhalt als Moderatorvariable angesehen werden, da davon ausgegangen werden kann, dass inhaltlich heterogene Aufgaben auch unterschiedlich (schnell) arbeitende kognitive Prozesse oder Stufen ansprechen. Dies lässt sich folgendermaßen visualisieren (s. Abb. 4):

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb. 4: L ö sungswahrscheinlichkeit einer leichten, mittleren und schwierigen Aufgabe in Abh ä ngigkeit von inhaltlichem Feld und Zeitvorgabe

Erkennbar sind die Lösungswahrscheinlichkeiten in Abhängigkeit von der Zeitvorgabe für ein leichtes, mittleres und schwieriges Item in unterschiedlichen inhaltlichen Feldern. Es wird erkennbar, dass die Lösungswahrscheinlichkeit nicht nur von der Aufgabenschwierigkeit (abgebildet sind jeweils ein leichtes, ein mittelschweres und ein schwieriges Item) und der Zeitvorgabe abhängt, sondern dass auch das inhaltliche Feld (z.B. Aufgaben aus dem mathematischen, perzeptuellen oder verbalen Bereich) einen Einfluss haben könnte.

Weiterhin kritisch zu diskutieren ist die Itemschwierigkeit. Nach der Klassischen Testtheorie sind zwei Items dann als gleich schwierig zu betrachten, wenn die gleiche Anzahl an Probanden sie richtig beantwortet. Dabei wird aber sehr leicht vergessen, dass es völlig verschiedene Probanden sein könnten, die die Items jeweils richtig beantworteten, die möglicherweise völlig verschiedene Beantwortungsstrategien benutzen (vgl. Nährer, 1982: er beobachtete eine Interaktion zwischen Itemschwierigkeit und Bearbeitungsstrategie). An dieser Stelle von gleicher Schwierigkeit zu sprechen erscheint zumindest fragwürdig.

Festzuhalten bleibt an dieser Stelle folgendes:

a) Die am häufigsten in faktorenanalytischen Untersuchungen verwendeten Time-limit Scores setzen sich sowohl aus mental speed als auch aus mental level zusammen; die Quantifizierung des Speed-Anteils ist nicht gegeben.
b) Probleme auf testtheoretischer und untersuchungsmethodologischer Ebene (Itemschwierigkeit? Moderatorvariablen? Faktorenanalyse?) schränken die Interpretierbarkeit möglicher Ergebnisse ein. gerade durch die nicht eindeutig definierte Beziehung zwischen speed und level in psychometrischen Tests besteht das Risiko, eine Ordnung artifiziell zu erzeugen, wo in Wirklichkeit keine ist bzw. die extrahierten Faktoren falsch zu interpretieren.

1.2.2 Experimentalpsychologische Vorüberlegungen

Während die psychometrische Erforschung des mental speed ihre Wurzeln in den Arbeiten von Spearman (1927) und Thurstone (1937) hat, ist die experimental psychologische Methode zunächst von Galton (1883), in neuerer Zeit besonders von Hick (1952) angestoßen worden (vgl. Berger, 1982). Der experimentalpsychologische Ansatz betrachtet eher die (Reaktions-)Zeit, die für die Erledigung einer oder mehrerer „elementary cognitive tasks“³ benötigt wird (anstatt die Anzahl „ richtiger “ Antworten wie im psychometrischen Ansatz) und deren Zusammenhang mit psychometrisch erfasster Intelligenz. Im folgenden sollen kurz drei wichtige Verfahren dieses Ansatzes vorgestellt und kritisch beleuchtet werden.

Das Hick-Paradigma betrachtet das Reaktionszeitverhalten eines Probanden bei zunehmendem Informationsgehalt der Aufgabe (zentraler betrachteter Parameter: Decision Time). Zunächst wird die einfache Reaktionszeit⁴ eines Probanden ermittelt, d.h. er soll nur eine Taste drücken, falls das entsprechende Lämpchen aufleuchtet (0 Bit Informationsgehalt). Anschließend werden verschiedene Versuchsblöcke mit Aufgaben von steigendem Informationsgehalt (1 - 3 Bit, d.h. 2 - 8 Antwortalternativen) vorgegeben. Die Entwicklung der RZ in Abhängigkeit vom steigenden Informationsgehalt entspricht dann häufig dem Hickschen Gesetz, d.h. die RZ steigt in Abhängigkeit von der Anzahl der Antwortvorgaben und der Informationsverarbeitungskapazität der Versuchsperson (die sich im Anstieg der berechneten Regressionsgeraden bemerkbar macht, vgl. Abb. 5). Roth (1964) konnte in diesem Zusammenhang eine Korrelation von -0.39 zwischen dem Anstieg der RZ und dem IST-70 nachweisen. Allgemein sind die Ergebnisse zur Beziehung zwischen dem Anstieg der RZ im Hick-Paradigma und der psychometrischen Intelligenz allerdings wenig eindeutig (vgl. Jensen, 1987).

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb. 5: Reaktionszeitanstieg in Abh ä ngigkeit vom Informationsgehalt der Aufgabe

Kritisiert wurde dieser Ansatz besonders von Longstreth (1984), der im wesentlichen drei Kritikpunkte herausarbeitete: a) Lerneffekte können den Zusammenhang zwischen RZ und Intelligenz moderieren, b) das Aufmerksamkeitsfeld ist mit dem Informationsgehalt konfundiert und c) durch den häufig vorgegebenen Anstieg des Informationsgehaltes sind die zuerst ausgeführten Bewegungen besser geübt. Ein weiteres wichtiges experimentalpsychologisches Paradigma zur Erfassung des mental speed ist das der „Inspection Time“⁵ (zentraler betrachteter Parameter: Geschwindigkeit der sensorischen Informationsaufnahme). Hier werden der Versuchsperson üblicherweise unterschiedliche visuelle Reize verschiedener Dauer dargeboten, die anschließend maskiert werden und über die dann ein vergleichendes Urteil gefällt werden muss. Die zeitliche Dauer, bei der die Wahrscheinlichkeit einer richtigen Antwort eine vorher festgelegte Grenze (üblicherweise 97.5%) überschreitet, wird dann als IT betrachtet (vgl. Vickers et al., 1972). Kranzler und Jensen (1989) ermittelten in einer Metaanalyse zum Zusammenhang zwischen IT und Intelligenz einen gut gesicherten Zusammenhang moderater Höhe (unkorrigiert - 0.29). An diesem Paradigma kritisch zu betrachten sind vor allen Dingen a) die große Vielfalt unterschiedlicher experimenteller Prozeduren, b) die Verwendung erleichternder Strategien durch die Versuchspersonen, die den Zusammenhang zwischen IT und Intelligenz mindern und c) Lerneffekte.

Als drittes wichtiges Verfahren soll hier das „letter matching“-Paradigma vorgestellt werden (zentraler betrachteter Parameter: Zugriffszeit auf das Langzeit- ged ä chtnis). Hier werden der Versuchsperson in zwei Bedingungen jeweils zwei Buchstaben visuell dargeboten, die entweder physikalisch gleich (z.B. „AA“), physikalisch verschieden, aber semantisch gleich (z.B. „Aa“) oder physikalisch und semantisch verschieden (z.B. „Ab“) sind. In der einen Bedingung (physical identity, PI) soll die Versuchsperson nur beurteilen, ob die dargestellten Reize physikalisch gleich sind, während in der anderen Bedingung (name identity, NI) angegeben werden soll, ob semantische Gleichheit vorliegt (vgl. Posner & Mitchell, 1967). Während in der PI-Bedingung eine reine Reizdiskrimination durchgeführt wird, muss in der NI-Bedingung zusätzlich auf das Langzeitgedächtnis zurückgegriffen werden (um semantische Vergleiche ausführen zu können). Die Zugriffszeit auf das Langzeitgedächtnis ergibt sich dementsprechend aus der Differenz NI - PI. In einem Überblick zum Zusammenhang zwischen Intelligenz und Zugriffszeit auf das Langzeitgedächtnis zeigt sich ein stabiler moderater Zusammenhang von etwa -0.3 (Neubauer, 1995). Besonders zu kritisieren ist an diesem Paradigma die enorme Spannbreite experimenteller Realisierungen.

An den drei dargestellten Paradigmen wurde deutlich, dass sich die zentralen betrachteten Parameter im experimentalpsychologischen Ansatz deutlich unter- scheiden; von der perzeptuellen Geschwindigkeit über die Geschwindigkeit des Gedächtniszugriffs bis zur Entscheidungsgeschwindigkeit werden im Grunde Informationsverarbeitungsprozesse verschiedener kognitiver Stufen und Komplexität in Beziehung zur Intelligenz gesetzt. Der Zusammenhang zwischen Intelligenz und zentralem erfassten Parameter variiert teilweise erheblich. Die Komplexit ä ts- hypothese (Vernon & Jensen, 1984) nimmt an, dass die Korrelation zwischen allgemeiner Intelligenz und mental speed von der Aufgabenkomplexität moderiert wird. Es ergibt sich folgendes Bild (s. Abb. 6):

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb. 6: Zusammenhang zwischen Aufgabenkomplexit ä t und Korrelation mit allgemeiner Intelligenz

Die Aufgabenkomplexität wurde hier anhand der durchschnittlichen RZ ermittelt. Es ist erkennbar, dass mit zunehmender Aufgabenkomplexität der Zusammenhang mit der allgemeinen Intelligenz zunimmt. Es folgt eine kurze Darstellung zweier ausgewählter Studien zum psychometrischen und experimentalpsychologischen Bereich.

2. Die psychometrische Erfassung von mental speed: die Studie von Lord (1956)

2.1 Zielsetzung der Studie

Zielsetzungen der psychometrisch angelegten Studie waren⁶

a) die strukturelle Untersuchung von mental speed auf Testebene,
b) der Zusammenhang von mental speed- und mental level-Ma ß en,
c) die Bestimmung der Kriteriumsvalidit ä t von mental speed.

2.2 Methode

2.2.1 Stichprobe

Die Stichprobe bestand aus 649 Studienanfängern an der United States Naval Academy in Annapolis. Angaben zur Alters- oder Geschlechterverteilung fehlen.

2.2.2 Testmaterial

Die Studie untersuchte drei inhaltliche Bereiche: die verbale Fähigkeit (verbal factor), die räumliche Fähigkeit (spatial ability) und die arithmetische Fähigkeit (arithmetic reasoning). In jedem inhaltlichen Bereich wurden 7 Tests⁷ verwendet, wovon jeweils ein Test der reguläre Zugangstest zur Naval Academy war. Die regul ä ren Zugangstests waren nur leicht „speeded“, es handelte sich um multiple- choice Tests mit 5 vorgegebenen Antworten. Die Score berechnete sich aus der Anzahl korrekter Antworten.

Die übrigen sechs Tests pro Bereich waren bei inhaltlicher Parallelität unterschiedlich „speeded“, um den Speedanteil pro Test zu variieren. Es handelte sich dabei um kurze Experimentaltests, die zu Beginn des Studienjahres in unterschiedlicher Reihenfolge (randomisiert nach Speed-Anteil) vorgegeben wurden, um Übungs- effekte zu vermeiden. Es handelte sich ebenfalls um multiple-choice Tests mit 5 Antwortalternativen, die Score berechnete sich aus der Anzahl korrekter Antworten minus einem Rateparameter. Lord macht keinerlei Angaben zu Herkunft, Güte- kriterien oder Normierung dieser Tests. Eine tabellarische Darstellung liefert Abb. 7.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb. 7: Zusammenfassung der Experimentaltests

[...]

¹ Im folgenden mit „mental speed“ abgekürzt.

² Im folgenden mit „mental level“ abgekürzt.

³ Im folgenden mit „ECT“ abgekürzt.

⁴ Im folgenden mit „RZ“ abgekürzt.

⁵ Im folgenden mit „IT“ abgekürzt.

⁶ Lord, F.M. (1956). A Study of Speed Factors in Tests and Academic Grades. Psychometrika 21 (1), S. 31-50.

⁷ Beispielitems zu allen inhaltlichen Bereichen finden sich im Anhang. 9