Визуальное мышление

Визуальное мышление — это совокупность способов и приёмов оперирования зрительными образами, направленных на решение интеллектуальных, творческих, коммуникативных и мнемонических задач. В отличие от вербально-логического мышления, опирающегося на слова и абстрактные понятия, визуальное мышление задействует чувственно-наглядный опыт, воображение и пространственное восприятие. Оно лежит в основе многих видов профессиональной деятельности (дизайн, архитектура, инженерия, медицина, наука) и считается одной из ключевых когнитивных способностей человека. Термин получил широкое распространение в психологии, педагогике, эргономике и теории искусственного интеллекта во второй половине XX века.

История изучения

Предпосылки и ранние исследования

Долгое время в западной философии и психологии доминировала точка зрения, согласно которой мышление обязательно связано с речью и понятиями (концептуализм). Однако ещё в античности Платон и Аристотель признавали роль чувственных образов в познании. В XVIII веке Иммануил Кант ввёл понятие «схематизма» — способности связывать абстрактные категории рассудка с чувственными образами.

В начале XX века гештальтпсихология (Макс Вертгеймер, Вольфганг Кёлер, Курт Коффка) экспериментально доказала, что восприятие и мышление неразрывно связаны, а человек решает задачи, «видя» целостные структуры, а не сумму отдельных элементов. В частности, опыты Кёлера с шимпанзе (1913–1917) показали, что животные способны к инсайту — внезапному наглядному усмотрению решения, что интерпретировалось как проявление визуального мышления.

Термин и систематическое развитие

Сам термин «визуальное мышление» вошёл в научный оборот в 1960–1970-х годах. Решающую роль сыграли работы американского психолога и педагога Рудольфа Арнхейма, который в книге «Визуальное мышление» (1969; рус. перевод — М., 1974) убедительно показал, что восприятие изначально интеллектуально, а зрительное воображение — полноценная форма познавательной деятельности. Арнхейм утверждал, что «глаз — это орган мышления», и анализировал, как в повседневном восприятии, науке, искусстве и математике используются наглядные структуры.

В СССР и России изучение визуального мышления активно велось в рамках психологии искусства (Л. С. Выготский, С. М. Эйзенштейн), теории восприятия (В. П. Зинченко, Н. Н. Волков) и инженерной психологии (Б. Ф. Ломов). Выготский, в частности, писал о «смысловых полях» и «внешних знаках» (схемах, рисунках), которые опосредствуют решение мыслительных задач.

В конце XX века развитие компьютерной графики, систем автоматизированного проектирования (САПР) и интерфейсов сделало визуальное мышление предметом исследований в когнитивной науке и эргономике. Были обнаружены тесные связи между визуально-пространственными способностями и успешностью в STEM-дисциплинах.

Структура и механизмы

Визуальное мышление не является единым процессом. Условно выделяют несколько уровней и механизмов, которые часто действуют совместно:

• Восприятие и выделение признаков. Первичный анализ зрительной информации — распознавание линий, углов, текстур, цветов, форм. Этот процесс автоматизирован и во многом определяется характеристиками зрительной коры.
• Формирование образа. Создание целостного представления об объекте или ситуации на основе выделенных признаков и предшествующего опыта. Образ может быть как точной копией воспринятого, так и обобщённым (например, «типичный дом»).
• Операции с образами. Человек может мысленно вращать, масштабировать, сопоставлять, комбинировать и трансформировать зрительные образы это ключевая составляющая пространственного мышления. Экспериментально пространственные трансформации изучаются с помощью задач на ментальное вращение (работа Роджера Шепарда и Линн Купер, 1971).
• Схематизация и символизация. Образы могут упрощаться до схем, диаграмм, графиков, чертежей. Такая наглядная модель передаёт существенные связи между элементами (например, блок-схема алгоритма, граф связей).
• Смысловая интерпретация. Визуальный образ приобретает значение в контексте задачи. Один и тот же геометрический рисунок может быть истолкован как график функции, архитектурный план или узор.

Важнейшую роль в визуальном мышлении играет образная память — способность удерживать и воспроизводить зрительные представления в отсутствие внешнего стимула. У людей с сильной эйдетической памятью (фотографической или почти фотографической) эта способность значительно превосходит среднюю.

Виды и классификации

В психологии и педагогике визуальное мышление часто подразделяют на несколько типов по сфере применения и форме представления:

В когнитивной психологии также различают визуально-пространственное рабочее пространство (visuospatial sketchpad) — компонент рабочей памяти, отвечающий за удержание и манипуляции со зрительным материалом (модель рабочей памяти Алана Бэддели, 1974).

Связь с вербальным мышлением

Визуальное и вербально-логическое мышление не противопоставлены, а, как правило, дополняют друг друга. У большинства людей задачи, связанные с пространственными представлениями (например, «сколько сторон у куба, если смотреть из угла»), решаются в значительной степени визуально. В то же время сложные логические рассуждения (доказательства теорем) часто требуют перевода вербальных формулировок в наглядные схемы (диаграммы). Исследования показывают, что люди с разными когнитивными стилями могут отдавать предпочтение либо визуальным, либо вербальным стратегиям, хотя в реальных условиях решения задач обычно задействуется оба канала.

В педагогике

Визуальное мышление активно развивается в процессе обучения. Его стимулируют:

• Использование схем, моделей и графических органайзеров (диаграммы Венна, интеллект-карты, кластеры). Такие приёмы помогают структурировать знания и выявлять причинно-следственные связи.
• Визуализация информации в естественнонаучных дисциплинах: графики и диаграммы по математике и физике, модели молекул в химии, схемы кровообращения в биологии.
• Учебное проектирование и конструирование, в том числе с использованием цифровых инструментов (графические редакторы, системы автоматизированного проектирования).
• Рисование, лепка и другие изобразительные практики — они развивают наблюдательность, композиционное чутьё и образную память.

В XXI веке в связи с распространением инфографики, дашбордов и интерактивных визуализаций навык визуального мышления входит в число метакомпетенций, необходимых для успешной работы с информацией.

В профессиональной деятельности

Визуальное мышление наиболее востребовано:

• Архитектура и дизайн. Создание и оценка эскизов, прототипов, трёхмерных моделей. Архитектор мысленно «проходит» по будущему зданию.
• Инженерия. Разработка механизмов, чтение и создание чертежей, схем. Мысленное моделирование работы устройства до его изготовления.
• Медицина. Интерпретация рентгенограмм, КТ-, МРТ-снимков, УЗИ. Врач должен «увидеть» анатомические структуры и патологии в двумерных изображениях.
• Наука. Физики и математики мысленно оперируют графиками, диаграммами, силовыми линиями. Химики — пространственными формулами молекул. Биологи — схемами клеток и органов.
• Военное дело и навигация. Ориентация на местности, картометрия, планирование перемещений и построений.
• Искусство. Все визуальные искусства (живопись, графика, скульптура, архитектура, кино, фотография, анимация) основаны на визуальном мышлении автора и зрителя.

Развитие и диагностика

Визуальное мышление поддаётся тренировке. Развивающие упражнения включают:

• Мысленное вращение и сборку фигур.
• Рисование по памяти, «зеркальное» рисование.
• Создание схем и карт связей для текстовой информации.
• Решение пространственных головоломок (судоку на основе форм, задачи на развёртки).
• Изучение черчения, геометрии и начертательной геометрии.

Для диагностики пространственного и визуального мышления разработаны стандартизированные тесты. Наиболее известные: тест на вращение фигур (Ментальное вращение, Р. Шепард, Дж. Метцлер, 1971), тест на сборку объектов (Тест сборки фигур, П. А. Карролл), тест на пространственное восприятие (Тест «Карточки» из батареи Д. Векслера). Высокие показатели по таким тестам коррелируют с успешностью в STEM-дисциплинах, а также в пилотаже и хирургии.

Интересные факты

• Согласно одному из исследований (Изабель Гажи и Джошуа Бребнер, 2020), улучшение визуального мышления ведёт и к улучшению навыков программирования — особенно при работе с алгоритмами и сложными структурами данных.
• Правое полушарие коры головного мозга, как правило, играет ведущую роль в восприятии пространственных отношений и образов, тогда как левое преимущественно отвечает за вербальные и аналитические функции. Однако это разделение условно: при выполнении сложных визуальных задач задействуются оба полушария.
• Феномен эйдетической памяти — способности сохранять яркие, детализированные зрительные образы на протяжении длительного времени — встречается у 5–10 % детей с разницей между младшим и старшим возрастом. С взрослением эйдетическая память обычно регрессирует, но может сохраняться у некоторых людей.
• Визуальное мышление можно развивать целенаправленно с помощью специальных методик, например, системы «Кубики Никитиных», методики «Танграм» или упражнений на мысленное комбинирование геометрических форм. Восстановление визуального мышления — одно из направлений нейрореабилитации после травм головного мозга.

Источники

• Арнхейм Р. Визуальное мышление. — М.: Прогресс, 1974. — 288 с.
• Зинченко В. П. Психология восприятия. — М.: МГУ, 1973.
• Выготский Л. С. Мышление и речь // Собрание сочинений в 6 т. Т. 2. — М.: Педагогика, 1982.
• Кёлер В. Исследование интеллекта человекоподобных обезьян. — М.: Изд-во Коммунистической академии, 1930. — 219 с.
• Шепард Р., Купер Л. Ментальные образы. — М.: Мир, 1989. — 352 с.
• Baddeley A. D. Working memory // Science. — 1992. — Vol. 255, No. 5044. — P. 556–559.
• Tversky B. Spatial cognition: Embodied and situated // The Cambridge Handbook of Situated Cognition. — 2009. — P. 201–216.
• Hegarty M. Mechanical reasoning and mental simulation // Learning and Instruction. — 2000. — Vol. 10, No. 5. — P. 441–460.
• Gagné I., & Brabner J. Visuospatial thinking in computer science // Proceedings of the ACM Conference on International Computing Education Research. — 2020. — P. 234–242.