Войти
Видеоигра Space Engineers: трехмерная пространственная навигация Пространственная способность или зрительно-пространственная способность - это способность понимать, рассуждать и запоминать пространственные отношения между объектами или пространством.
Визуально-пространственные способности используются для повседневного использования: от навигации, понимания или фиксации оборудования, понимания или оценки расстояния и измерения, а также выполнения работы. Пространственные способности также важны для успеха в таких областях, как спорт, технические способности, математика, естественные науки, инженерия, экономическое прогнозирование, метеорология, химия. и физика. Пространственные способности включают не только понимание внешнего мира, они также включают обработку внешней информации и рассуждения с ней через представление в уме.
Пространственная способность - это способность понимать, рассуждать и запоминать пространственные отношения между объектами или пространством. Существует четыре общих типа пространственных способностей, которые включают пространственное или зрительно-пространственное восприятие, пространственную визуализацию, складывание мыслей и мысленное вращение. Каждая из этих способностей имеет уникальные свойства и важность для многих типов задач, будь то на определенной работе или в повседневной жизни. Например, пространственное восприятие определяется как способность воспринимать пространственные отношения относительно ориентации своего тела, несмотря на отвлекающую информацию. Психическое вращение, с другой стороны, - это умственная способность манипулировать и вращать 2D или 3D объекты в космосе быстро и точно. Наконец, пространственная визуализация характеризуется как сложные многоступенчатые манипуляции с пространственно представленной информацией. Эти три способности опосредуются и поддерживаются четвертым пространственным когнитивным фактором, известным как пространственная рабочая память. Пространственная рабочая память - это способность временно хранить определенное количество зрительно-пространственных воспоминаний под контролем внимания для выполнения задачи. Эта когнитивная способность опосредует индивидуальные различия в способности к пространственным способностям более высокого уровня, таким как умственное вращение.
Стрельба по игре: Использование навыков пространственного восприятия Пространственное восприятие определяется как способность воспринимать пространственные отношения относительно ориентации своего тела, несмотря на отвлекающую информацию. Он заключается в способности воспринимать и визуально понимать внешнюю пространственную информацию, такую как характеристики, свойства, размеры, формы, положение и движение. Например, когда вы путешествуете по густому лесу, он использует пространственное восприятие и осведомленность. Другой пример: пытаясь понять взаимосвязи и механику внутри автомобиля, они полагаются на свое пространственное восприятие, чтобы понять его визуальную структуру. К тестам, измеряющим пространственное восприятие, относятся тест стержня и рамки, где испытуемые должны поместить стержень вертикально, наблюдая за рамкой с ориентацией под углом 22 градуса, или задание уровня воды, где испытуемые должны нарисовать или обозначить горизонтальную линию в наклоненной бутылке.
Пространственное восприятие также очень важно в спорте. Например, исследование показало, что игроки в крикет, которые быстрее собирали информацию с кратко представленных визуальных дисплеев, были значительно лучшими игроками с битой в реальной игре. Исследование 2015 года, опубликованное в Journal of Vision, показало, что футболисты обладают более высокой способностью к восприятию кинематики тела, такой как обработка многозадачных массовых сцен, в которых пешеходы переходят улицу или сложные динамические визуальные сцены. Другое исследование спортсменов-фехтовальщиков, опубликованное в Journal of Human Kinetics, показало, что уровень достижений сильно коррелировал с навыками пространственного восприятия, такими как зрительная дискриминация, зрительно-пространственные отношения, последовательная зрительная память, узкий фокус внимания и обработка визуальной информации. Обзор, опубликованный в журнале Neuropsychologia, показал, что пространственное восприятие включает приписывание значения объекту или пространству, так что их сенсорная обработка фактически является частью семантической обработки поступающей визуальной информации. Обзор также показал, что пространственное восприятие включает человеческую зрительную систему в мозгу и теменную долю, которая отвечает за зрительно-моторную обработку и зрительно-целенаправленное действие. Исследования также показали, что люди, которые играли в стрелялки от первого лица, обладали лучшими навыками пространственного восприятия, такими как более быстрое и точное выполнение периферийных задач и задач идентификации при одновременном выполнении центрального поиска. Исследователи предположили, что, помимо улучшения способности разделять внимание, игры в жанре экшн значительно улучшают навыки восприятия, такие как направление внимания сверху вниз к возможным целевым местоположениям.
Кубик Рубика : популярная головоломка, которая включает в себя трехмерное мысленное вращение Мысленное вращение - это способность мысленно представлять и вращать двумерные и трехмерные объекты в пространстве быстро и точно, при этом характеристики объекта остаются неизменными. Мысленные представления физических объектов могут помочь в решении проблем и понимании. Например, Хегарти (2004) показал, что люди манипулируют мысленными представлениями, чтобы рассуждать о механических проблемах, например о том, как работают шестерни или шкивы. Точно так же Шварц и Блэк (1999) обнаружили, что выполнение таких мысленных симуляций, как проливание воды, улучшает навыки людей в поиске решения вопросов о величине наклона, необходимого для контейнеров разной высоты и ширины. В области спортивной психологии тренеры по различным видам спорта (например, баскетболу, гимнастике, футболу или гольфу) рекомендовали игрокам использовать мысленные образы и манипуляции в качестве одного из методов для достижения результатов в игре. (Jones Stuth, 1997). Недавнее исследование (например, Cherney, 2008) также продемонстрировало доказательства того, что игра в видеоигры с постоянной практикой может улучшить умственные навыки вращения, например, улучшение результатов женщин после тренировки с игрой, которая включала гонку внутри 3-D окружающая среда. Те же эффекты наблюдались в играх-боевиках, таких как Unreal Tournament, а также в популярной основной игре Tetris. Пазлы и кубик Рубика также являются видами деятельности, которые включают более высокий уровень умственного вращения, и их можно практиковать для улучшения пространственных способностей с течением времени.
Психическое вращение также уникально и отличается от других пространственных способностей, поскольку оно также включает области, связанные с двигательная симуляция в мозге.
Пространственная визуализация характеризуется как сложные многоступенчатые манипуляции с пространственно представленной информацией. Он включает в себя визуальные образы, которые представляют собой способность мысленно представлять визуальные образы объекта, и пространственные образы, которые состоят из мысленных представлений пространственных отношений между частями или местоположениями объектов или движений.
Пространственная визуализация особенно важна в областях науки и техники. Например, астроном должен мысленно визуализировать структуры солнечной системы и движения объектов внутри нее. Инженер мысленно визуализирует взаимодействие частей машины или здания, которые ему поручено проектировать или с которыми он работает. Химики должны уметь понимать формулы, которые можно рассматривать как абстрактные модели молекул с удаленной большей частью пространственной информации; пространственные навыки важны для восстановления этой информации, когда в формулах необходимы более подробные ментальные модели молекул.
Пространственная визуализация также включает в себя воображение и работу с визуальными деталями измерения, форм, движения, функций и свойств посредством мысленного образы и использование этих пространственных отношений для достижения понимания проблемы. В то время как пространственное восприятие включает понимание извне через чувства, пространственная визуализация - это внутреннее понимание через ментальные образы в уме.
Еще одна важная способность пространственной визуализации - это мысленная анимация . Ментальная анимация - это мысленная визуализация движения и движения компонентов в любой форме системы или в целом. Это способность, чрезвычайно важная для механического мышления и понимания, например, мысленная анимация в механических задачах может включать мысленное разрушение системы шкивов на более мелкие единицы и их анимацию в соответствующей последовательности или законах механической системы. Короче говоря, мысленная анимация - это мысленное представление о том, как работают механические объекты, путем анализа движения их более мелких частей.
Мысленное сворачивание - это сложная пространственная визуализация, которая включает сворачивание двухмерного рисунка или материала в трехмерные объекты и представления. По сравнению с другими исследованиями, мысленное сворачивание было относительно мало исследовано и изучено. По сравнению с ментальным вращением ментальное сворачивание - это нежесткая способность к пространственному преобразованию, которая означает, что в отличие от ментального вращения, свойства управляемого объекта меняются. При жестких манипуляциях не изменяется сам объект, а изменяется его пространственное положение или ориентация, тогда как при нежестких преобразованиях, таких как мысленное сворачивание, объект и формы меняются. Мысленное сворачивание в задачах обычно требует серии мысленных вращений, чтобы последовательно сворачивать объект в новый. Классические тесты мысленного складывания - это задание на складывание бумаги, аналогичное Оригами. Оригами также требует умственного складывания, оценивая складывание 2D-бумаги достаточное количество раз для создания 3D-фигуры.
Зрительная проникающая способность - наименее распространенная задача пространственной визуализации, которая включает в себя способность представить, что находится внутри объекта, на основе внешних особенностей.
Пространственная рабочая память - это способность временно хранить визуально-пространственные воспоминания под контролем внимания для выполнения задачи. Эта когнитивная способность опосредует индивидуальные различия в способности к пространственным способностям более высокого уровня, таким как умственное вращение. Пространственная рабочая память включает в себя хранение большого количества кратковременных пространственных воспоминаний относительно визуально-пространственного блокнота. Он используется для временного хранения и управления визуально-пространственной информацией, такой как запоминание форм, цветов, местоположения или движения объектов в пространстве. Он также участвует в задачах, которые состоят в планировании пространственных перемещений, таких как планирование маршрута через сложное здание. Визуально-пространственный блокнот можно разделить на отдельные визуальные, пространственные и, возможно, кинэстетические (движения) компоненты. Его нейробиологическая функция также коррелирует в правом полушарии мозга.
Исследователи обнаружили, что пространственные способности играют важную роль в продвинутом образовании в науке., технология, инженерия или математика (STEM). Исследования показали, что вероятность получения ученой степени в STEM возрастает в положительной зависимости от уровня пространственных способностей. Например, исследование 2009 года, опубликованное в Journal of Educational Psychology, показало, что 45% людей с докторской степенью STEM находились в пределах верхнего процента высоких пространственных способностей в группе из 400000 участников, которые были анализировали 11 лет с 12 класса. Лишь менее 10% людей с докторской степенью STEM были ниже верхней четверти в пространственных способностях в подростковом возрасте. Затем исследователи пришли к выводу, насколько важны пространственные способности для STEM и как фактор достижения высоких образовательных успехов в этой области.
Пространственная визуализация особенно важна в науке и технологии. Например, астроном должен визуально представить себе структуры Солнечной системы и пути движения тел внутри нее. Инженер должен визуально представить движения частей машины или здания, с которыми ему поручено работать. Химики должны уметь понимать формулы, которые, по сути, являются абстрактными моделями, которые должны представлять пространственную динамику молекул, и поэтому пространственные навыки важны для визуализации моделей молекул, которые необходимы в формулах. Способность к пространственным манипуляциям также важна в области структурной геологии, когда мы визуально представляем, как горные породы меняются во времени, например, миграция магматического тела через кору или прогрессивное складывание стратиграфической последовательности. Другой навык пространственной визуализации, известный как способность визуального проникновения, важен в геологии, поскольку он требует от геологов визуализации того, что находится внутри твердого объекта, на основе прошлых знаний.
Текущая литература также указывает, что математика включает в себя визуально-пространственную обработку. Исследования показали, что одаренные ученики в математике, например, лучше справляются с пространственной визуализацией, чем не одаренные ученики. Обзор 2008 года, опубликованный в журнале Neuroscience Biobehavioural Reviews, обнаружил доказательства того, что визуально-пространственная обработка интуитивно участвует во многих аспектах обработки чисел и вычислений в математике. Например, значение цифры в многозначном числе кодируется в соответствии с пространственной информацией, учитывая ее отношение к ее положению в числе. Другое исследование показало, что численная оценка может основываться на интеграции различных визуально-пространственных сигналов (диаметр, размер, местоположение, измерение) для вывода ответа. Исследование, опубликованное в 2014 году, также обнаружило доказательства того, что математические вычисления основываются на интеграции различных пространственных процессов. Другое исследование 2015 года, опубликованное в журнале Frontiers in Psychology, также показало, что числовая обработка и арифметические действия могут зависеть от способности зрительного восприятия.
Исследование 2007 года, опубликованное в журнале Cognitive Наука также обнаружила, что способность к пространственной визуализации имеет решающее значение для решения кинематических задач физики. Тем не менее, современная литература указывает на то, что пространственные способности, в частности умственное вращение, имеют решающее значение для достижения успеха в различных областях химии, инженерии и физики.
