Восприятие и изображение третьего пространственного измерения

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

доктора психологических наук

Восприятие и изображение третьего пространственного измерения

19.00.01 - Общая психология, психология личности, история психологии

Гончаров О.А.

Санкт-Петербург 2009

Работа выполнена на кафедре психологии факультета психологии и социальной работы ГОУ ВПО «Сыктывкарский государственный университет»

Официальные оппоненты: доктор психологических наук, профессор

Мещеряков Борис Гурьевич

доктор психологических наук, доцент

Балин Виктор Дмитриевич

доктор психологических наук, профессор

Казанская Валентина Георгиевна

Ведущая организация: Институт психологии РАН

Актуальность темы. Зрительное восприятие пространства является одной из наиболее актуальных проблем психологической науки. В первую очередь проблема связана с восприятием третьего пространственного измерения по оси ближе-дальше от наблюдателя, так как в одну точку сетчатки можно спроецировать бесконечное множество разноудаленных точек, лежащих вдоль одного зрительного направления. Отсюда возникает проблема вычисления таких характеристик, как удаленность предметов и их протяженность в глубину. Закономерности восприятия пространства представляют также большой интерес для философов, педагогов и художников.

Одним из ведущих способов изучения свойств пространственного восприятия является изобразительная деятельность. Изображение пространства сталкивается с теми же проблемами, что и восприятие, поскольку картинную плоскость можно рассматривать в качестве аналога сетчатки. Передача свойств трехмерного пространства на плоскости картины без искажений принципиально невозможна [Раушенбах, 1980]. В зависимости от поставленных задач более или менее адекватная передача отдельных пространственных отношений возможна с помощью различных изобразительных признаков. Под перспективой можно понимать систему приемов, позволяющих изображать на плоскости объемные свойства предметов и их расположение в трехмерном пространстве. На протяжении тысячелетий художники, архитекторы, конструкторы совершенствовали способы изображения объемных тел, и венцом этого развития считается система линейной перспективы. Однако в истории изобразительного искусства можно привести немало примеров доперспективных способов изображения пространственных отношений или использования альтернативных перспективных приемов [Арнхейм, 1974; Грегори, 1972; Deregowski, 1994; Раушенбах, 1980]. Возникает вопрос, насколько адекватно линейная перспектива отражает непосредственные образы пространственного восприятия.

Ребенок в индивидуальном развитии проходит немалый путь, прежде чем усваивает основы линейной перспективы. Для изобразительной деятельности детей характерно большое количество доперспективных приемов, построений в обратной и параллельной перспективе [Глинская, 1973]. Несмотря на то, что феномен обратной перспективы находится в противоречии с проекцией на сетчатке глаза, он довольно часто встречается в детских рисунках. Самое простое объяснение состоит в том, что ребенок еще не владеет изобразительной техникой и не усвоил правила перспективных построений. Из этого следует, что ребенка нужно просто научить «правильно» видеть и изображать пространственные отношения. Однако такое объяснение закрывает дорогу для изучения восприятия пространства детьми по продуктам изобразительной деятельности. Мы стараемся придерживаться иной точки зрения - изобразительная деятельность взрослых в большей степени зависит от приобретенного опыта, обучения и усвоенных изобразительных эталонов, а детский рисунок в более непосредственной форме передает и позволяет изучать свойства пространственного восприятия.

Перспективные построения преимущественно изучались на умозрительном уровне в искусствоведении и художественном обучении [Раушенбах, 1980; Флоренский, 1996]. Они практически не становились предметом самостоятельных психологических исследований, возможно, в связи с тем, что методический аппарат не позволял выйти за рамки анализа индивидуальных случаев. Мы уделили много внимания разработке строгих количественных методов исследования восприятия и изображения перспективы. В первую очередь это относится к изучению возрастных закономерностей формирования перспективных построений и отклонений от них под влиянием ряда факторов: художественного обучения, спортивной деятельности, нарушений развития психических функций, культурно-экологических условий и т.д.

Объект исследования - восприятие третьего пространственного измерения и его изображение на плоскости.

Предмет исследования - общие закономерности, возрастная динамика и психологические механизмы восприятия перспективных отношений.

Целью работы является изучение психологических закономерностей и механизмов восприятия и изображения третьего пространственного измерения на примере перспективных построений.

Поставленная цель реализуется в следующих задачах:

1. Провести теоретический анализ литературных данных по проблемам восприятия пространства, пространственных представлений, когнитивным механизмам обработки информации, культурно-историческим и онтогенетическим аспектам изобразительной деятельности.

2. Разработать специальные методы и методики для исследования восприятия перспективных отношений и пространственных представлений с возможностью строгой количественной обработки данных.

3. Исследовать возрастные закономерности развития перспективных построений.

4. Изучить изменения в развитии перспективных построений, связанные с влиянием ряда факторов: художественное обучение, специфика деятельности, нарушения в развитии психических функций.

5. Изучить взаимосвязь особенностей восприятия перспективы с разными типами пространственных представлений.

6. Исследовать влияние особых культурных и экологических условий на особенности восприятия перспективы и пространственных представлений на примере коренных жителей Крайнего Севера.

7. Выявить когнитивные факторы, способствующие восприятию и изображению пространственных отношений в различных системах перспективы.

8. Представить влияние различных факторов восприятия перспективы на более высоком системном уровне в виде общих когнитивных механизмов обработки пространственной информации.

9. Наметить пути практического использования выявленных закономерностей восприятия перспективы и положений о механизмах обработки пространственной информации.

Гипотезы:

1. Феномен обратной перспективы не является конструктивным недостатком или следствием незнания правил перспективных построений, при определенных условиях он закономерно отражает особенности пространственного восприятия.

2. Возрастная динамика восприятия перспективы развивается в направлении от преобладания построений в обратной перспективе в детском возрасте к постепенному доминированию линейноперспективных построений по мере взросления.

3. Возрастная трансформация перспективных построений находится в тесной взаимосвязи с особенностями системы пространственных представлений. Высокий уровень развития непосредственных топологических представлений способствует проявлению признаков обратной перспективы, а развитие проекционных и координатных представлений обусловливает переход к линейной перспективе.

4. В качестве факторов, способствующих восприятию и изображению в той или иной системе перспективы, мы рассматриваем бинокулярное зрение, константность восприятия величины, зрительно-пространственное внимание, перцептивный фон, особенности перцептивно-моторного взаимодействия.

5. Действие вышеперечисленных факторов проявляется не изолированно, а интегрированно на более высоком уровне системной организации в контексте общих стратегий обработки пространственной информации. Эгоцентрическая стратегия способствует восприятию в обратной перспективе, а концептуальная - в линейной перспективе.

Методы исследования. Среди общих эмпирических методов в серии наших исследований применялись наблюдение, измерение, эксперимент, анализ продуктов деятельности и корреляционный метод. Для исследования восприятия и изображения перспективных отношений были специально разработаны два основных метода: соотношение величин на изображениях разноудаленных предметов и выбор перспективного изображения из серии предложенных альтернатив. Особенности перспективных построений в самостоятельных рисунках оценивались с помощью шкал развития и направления перспективы. Для более строгой оценки восприятия перспективных отношений применялся компьютерный вариант методики «Иллюзия параллелепипеда». Для исследования зрительно-пространственных представлений применялись модифицированные варианты методик Ж.Пиаже и других авторов. Все методики были квантифицированы и направлены на изучение уровня развития одного из трех видов пространственных представлений: топологических, проекционных и координатных. Для исследования топологических представлений был разработан метод соотношения топологических и метрических выборов. Исследование константности восприятия величины проводилось с помощью специальной установки, позволяющей измерять степень константности в различных экспериментальных условиях. Для измерения константности восприятия величины и оптико-геометрических иллюзий применялись психофизические методы установки и констант. Статистическая обработка полученных результатов проводилась в программе «Statistica 6.0» с помощью следующих методов: дисперсионный анализ, t-критерий для одной группы, коэффициент линейной корреляции Пирсона.

База и материал исследования. Эмпирический материал был собран на базе общих и специализированных детских дошкольных учреждений, общеобразовательных, художественных и спортивных школ, экспериментально-психологической лаборатории Сыктывкарского университета и в местах проживания коренных жителей тундры. Во всех исследованиях приняло участие 874 человека, среди них дети разных возрастов, дети с нарушениями в развитии сенсорных, двигательных и речевых функций, студенты ВУЗов разных специальностей, оленеводы Крайнего Севера и их дети. На предмет перспективных построений проанализировано почти 1500 рисунков.

Положения, выносимые на защиту:

1. Пространственные построения в обратной перспективе не являются возрастным конструктивным недостатком, а закономерно отражают особенности детского восприятия и часто встречается в более старшем возрасте. Восприятие перспективы у детей развивается от преобладания обратной перспективы в дошкольном и младшем школьном возрасте к линейной перспективе в среднем школьном возрасте.

2. Существует закономерная связь между особенностями восприятия перспективы и системой зрительно-пространственных представлений. Непосредственные топологические представления создают возможность восприятия пространственных отношений в обратной перспективе. Развитие более абстрактных проекционных и координатных представлений обусловливают возрастную трансформацию к линейной перспективе.

3. Возрастная динамика восприятия перспективы и пространственных представлений претерпевает изменения при нарушении в развитии различных функций. При нарушениях зрения ускорено развитие представлений о системе координат и переход к преобладанию построений в линейной перспективе. При речевых и двигательных нарушениях замедляется развитие координатных представлений и более выражена тенденция к обратной перспективе.

4. Особые экологические условия проживания в открытой местности оказывают влияние на систему пространственных представлений и восприятие перспективы. Влияние экологического фактора более значимо по сравнению с уровнем образования и другими культурными условиями.

5. Выявлен ряд психологических факторов, способствующих восприятию пространственных отношений в обратной перспективе. Среди них бинокулярное зрение, гиперконстантное восприятие величины, фиксация внимания на объектах ближнего пространственного плана, непосредственное манипулирование с предметами, высокое значение оптико-геометрических иллюзий.

6. Влияние вышеперечисленных факторов на восприятие перспективы проявляется не изолированно, а в контексте двух основных механизмов обработки пространственной информации, названных нами эгоцентрическим и концептуальным восприятием. Компоненты эгоцентрического механизма способствуют восприятию в обратной перспективе, а компоненты концептуального механизма - в линейной перспективе.

Научная новизна:

1. Разработаны новые методы и экспериментальные методики, позволяющие проводить исследование восприятия перспективы и пространственных представлений в экспериментально-психологическом, онтогенетическом и кросс-культурном аспектах.

2. С помощью этих методов проведены строгие исследования особенностей перспективных построений, в которых особое внимание уделено феномену обратной перспективы. Показано, что при определенных условиях обратная перспектива закономерно отражает особенности зрительно-пространственного восприятия.

3. Проведен ряд специальных исследований, в которых выявлены закономерные связи между характером перспективных построений и 1) разными типами пространственных представлений, 2) константностью восприятия величины, 3) величиной оптико-геометрических иллюзий.

4. Изучены особенности перспективных построений и пространственных представлений у коренных жителей Крайнего Севера. Выявлено специфическое влияние экологического фактора проживания в открытой местности тундры на пространственные функции.

5. Разработана концепция, выделена общая структура и ведущие компоненты двух механизмов обработки пространственной информации: концептуального и эгоцентрического восприятия.

6. Показано дифференцированное влияние разных видов деятельности на механизмы пространственного восприятия и перспективные построения. В частности, спортивная деятельность избирательно стимулирует механизм эгоцентрического восприятия и способствует преобладанию построений в обратной перспективе в вертикальном или горизонтальном направлениях.

Теоретическая значимость. Теоретический анализ и проведенная серия экспериментальных исследований вносят вклад в понимание ряда фундаментальных вопросов познавательной активности человека, среди которых восприятие пространства, перцептивно-моторное взаимодействие, внутренняя репрезентация и когнитивные механизмы обработки информации. Разработанные методы должны стимулировать проведение экспериментальных исследований по многим вопросам когнитивной психологии. Многие положения работы важны для понимания онтогенетических закономерностей познавательных процессов, соотношения биологических и социальных, врожденных и приобретенных свойств психики. Концепция двух механизмов обработки пространственной информации позволяет глубже понять закономерности нейрофизиологической и нейропсихологической организации перцептивных процессов.

Практическая значимость. Разработанные методы и методики, полученные результаты и выявленные закономерности могут найти применение в дифференциальной, педагогической, специальной, медицинской, инженерной и спортивной психологии, а также при моделировании пространственных отношений в компьютерной графике. На основе полученного материала можно разработать дифференцированные подходы к психологической диагностике и коррекции развития пространственного восприятия, воображения и мышления, методики преподавания изобразительной деятельности в общеобразовательных и художественных школах, оптимизировать способы подачи наглядного материала в начальных классах школы. Материалы исследования могут быть использованы практическими психологами, врачами и педагогами.

Апробация результатов исследования. Основные положения диссертации докладывались и обсуждались на научных конференциях и семинарах, в том числе на I Международной конференции памяти А.Р. Лурии (Москва, 1997), Ананьевских чтениях в Санкт-Петербургском госуниверситете (1997, 2004, 2007, 2008), междисциплинарном гуманитарном семинаре «Филисофские и духовные проблемы науки и общества (Санкт-Петербург, 2002), межрегиональной конференции «Охрана прав детей России» (Сыктывкар, 2007), II Всероссийской конференции «Психология образования: современное состояние и перспективы» (Славянск-на-Кубани, 2008), Всероссийской конференции «Проблемы развития физической культуры и спорта» (Кемерово, 2008), ежегодных февральских чтениях в Сыктывкарском госуниверситете. Отдельные части исследования проводились при финансовой поддержке научных фондов, в том числе РГНФ (проекты № 98-06-08044а и № 06-06-18008е) и РФФИ (проект № 07-06-00099а). Основное содержание работы отражено в 53 публикациях автора, в том числе в 2 монографиях, 9 статьях в журналах, рекомендованных ВАК РФ и 2 свидетельствах на авторские разработки.

Структура работы. Работа состоит из введения, трех глав, заключения, списка литературы и приложения. Список литературы насчитывает 283 наименования, из них 140 на иностранных языках. В основном тексте представлены 34 таблицы и 28 рисунков, а в 14 приложениях более 100 иллюстраций. Объем диссертации 391 страниц.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность исследуемой проблемы, определяются объект и предмет исследования, формулируются цель, задачи и гипотезы, описываются основные методы, раскрывается научная новизна, теоретическая и практическая значимость исследования, излагаются основные положения, выносимые на защиту.

Глава I «Восприятие пространства и перспектива» состоит из шести параграфов, а в конце нее приведены результаты двух исследований возрастной динамики восприятия перспективы. В ней анализируются общие проблемы восприятия третьего пространственного измерения и его изображения на плоскости, рассмотрены различные системы перспективы в живописи и возрастные закономерности развития пространственных построений в изобразительной деятельности.

В § 1.1 дан краткий анализ категории пространства, объективному и субъективному взглядам на природу пространства, субстанциональной и реляционной теориям пространства. Объективные пространственные свойства претерпевают различные искажения в субъективном сознании, что отражено в понятиях перцептивного и репрезентативного пространств. Если применить геометрические модели для описания пространственных свойств, то объективное пространство можно описать евклидовой геометрией в границах доступных восприятию и деятельности человека, т.е. оно трехмерно, гомогенно, изотропно. Пространство восприятия больше удовлетворяет свойствам неевклидовой геометрии, т.е. оно гетерогенно и анизотропно. Особое место среди разных видов пространств занимает пространство изображений, поскольку любое изображение несет информацию об ином пространстве - объективном или субъективном. Даже если художник старается максимально точно воспроизвести внешнюю действительность, он не может игнорировать субъективный образ пространства. При этом возникает вопрос, важный для всей серии дальнейших исследований, - в какой степени искажения в изображаемом пространстве обусловлены техническими возможностями, а в какой - природой нашего восприятия.

В § 1.2 рассматриваются проблемы восприятия пространства, среди которых одной из самых сложных является зрительное восприятие третьего измерения: глубины, объема, абсолютной и относительной удаленности. По этим вопросам позиции многих авторов диаметрально расходятся, и в общем виде их можно представить как конструктивистский и структуралистский подходы к восприятию. Конструктивисты от Г. Гельмгольца до Д. Марра полагают, что восприятие есть продукт умозаключений (пусть даже и бессознательных), конструирования и интерпретации сенсорных сигналов с привлечением более высоких когнитивных уровней обработки информации. Структуралисты от Э. Геринга до Дж. Гибсона считают, что входящая информация уже структурирована определенным образом, а роль прошлого опыта, мыслительных процессов и когнитивной обработки в создании перцептивных образов сведена к минимуму. Применительно к проблеме развития восприятия эти два подхода нашли отражение в виде более известных понятий эмпиризма и нативизма. Мы полагаем, что врожденные и приобретенные свойства пространственного восприятия находятся в динамическом взаимодействии. Глубинное восприятие функционирует уже к рождению на основе врожденных механизмов зрения. Однако более тонкая оценка относительной и абсолютной удаленности, восприятие объемных форм совершенствуются в процессе индивидуального развития с использованием дополнительных пространственных признаков на основе перцептивного опыта.

Зрительные признаки третьего измерения рассмотрены в § 1.3. Все возможные признаки удаленности по функциональной значимости и по особенностям перцептивно-моторного взаимодействия можно разбить на четыре группы: бинокулярные, динамические, проприоцептивные и монокулярные изобразительные. Ведущим признаком абсолютной оценки расстояний и воссоздания непосредственных объемных сцен является бинокулярная диспаратность, но действие этого признака преимущественно сказывается в ближнем пространстве и резко снижается с увеличением расстояния. Динамические признаки (параллакс движения) тоже играют заметную роль в объемном восприятии и в абсолютной оценке расстояний в единицах движений собственного тела, однако для их успешного использования требуется накопление опыта локомоторной и предметно-манипулятивной активности и достаточно высокий уровень зрительно-моторной координации. В условиях статичного монокулярного зрения основная роль в восприятии удаленности и объема переходит к изобразительным признакам. Их действие проявляется в форме автоматизированных выводов на основе приобретенного опыта предметной деятельности и обучения. Влияние этой группы признаков возрастает на больших расстояниях при наличии знакомых структурированных предметов. Изобразительные признаки играют ведущую роль в воссоздании объемных свойств на двумерных изображениях по ассоциативным механизмам зрительного опыта.

Перспективу мы рассматриваем не как отдельный признак глубины, а как систему приемов, позволяющую изображать на плоскости объемную структуру предметов и их расположение в трехмерном пространстве (§ 1.4). В европейской культуре доминирующее положение заняла система линейной перспективы, которая состоит в том, что уходящие вдаль параллельные линии на картине изображаются сходящимися к некоторой точке на линии горизонта, а линейные размеры предметов уменьшаются по мере удаления. Техника перспективы накладывает ряд ограничений на формирование перспективных образов, в частности, допускается только одна статичная монокулярная точка зрения [Петерсон, 1970]. Это приводит к подавлению естественной константности восприятия и искажению образов предметов ближнего пространственного плана. Линейная перспектива хорошо справляется с прямой задачей перспективного проектирования - точным переносом пространственных отношений на картинную плоскость. Сложнее обстоит дело с обратной задачей - восстановлением пространственных отношений по изображению, поскольку одна и та же проекция может быть получена от разных по величине, удаленности и форме предметов [Волков, 1950; Deregowski, 1986]. Искажения, допускаемые в линейной перспективе, являются следствием принципиальной неразрешимости проблемы точного изображения свойств трехмерного пространства на плоскости [Раушенбах, 1980]. Этим обстоятельством обусловлено существование различных систем изображения пространства, рассматриваемых в § 1.5.

При анализе пространственных построений в живописи Б.В. Раушенбах (1980) разграничил понятия чертежа и рисунка. Чертеж в первую очередь направлен на передачу объективных пространственных свойств, а рисунок передает геометрию перцептивного пространства. Для сохранения метрических характеристик оригинала в черчении используют метод ортогональных проекций, но этот метод создает трудности мысленного воспроизведения объемной формы предмета по трем проекциям. Для создания объемных наглядных изображений прибегают к методу аксонометрического проектирования, в котором сохраняется свойство параллельности линий объективного пространства, а искажения затрагивают величину углов между сторонами предмета. В истории живописи можно выделить этап, когда еще не произошла дифференцировка на рисунок и чертеж, и художники старались изобразить объективные пространственные отношения. Наиболее выраженно этот этап запечатлен на древнеегипетских фресках, на которых художники активно использовали доперспективные и чертежно-смысловые приемы.

Перспективные изображения преимущественно в форме параллельной перспективы (аксонометрии) появляются независимо друг от друга во многих культурах (Древняя Греция, Китай, Япония и др.). Главной особенностью древнерусской иконописи является большое число изображений в обратной перспективе, которая состоит в том, что объективно параллельные линии на картине изображаются расходящимися по мере удаления, а линейные размеры изображенных предметов увеличиваются по мере удаления. Например, дальняя грань предметов параллелепипедной формы (стол, книга) рисуется больше ближней. Подобный способ изображения объемных свойств выглядит невозможным, поскольку вступает в противоречие с сетчаточной проекцией и законами оптики. На основе анализа произведений живописи и математических расчетов Б.В. Раушенбах (1980) разработал оригинальную систему перцептивной перспективы, которая старается передать уже преобразованный в восприятии образ внешнего мира и не требует дополнительной обработки пространственных признаков.

В § 1.6 рассматриваются возрастные закономерности развития изобразительной деятельности. В индивидуальном развитии ребенок последовательно овладевает приемами изображения объемных свойств по подобию с историческим развитием систем перспективных построений [Глинская, 1973]. Особого внимания заслуживает высокая частота рисунков с признаками обратной перспективы. Большинство исследователей сходится на том, что обратная перспектива является конструктивным недостатком, и основные усилия сосредотачивают на обучении ребенка технике «правильного» перспективного изображения [Волков, 1950; Глинская, 1973; Игнатьев, 1961]. Восприятие перспективных отношений практически не становилось предметом психологических исследований, что связано с отсутствием строгих количественных методов анализа перспективных построений в изобразительной деятельности. В связи с этим мы решили разработать адекватные поставленным задачам методы и провести исследование возрастной динамики восприятия и изображения перспективы.

Специально были разработаны два основных метода измерения перспективных отношений, которые на различном стимульном материале применялись практически во всей серии исследований. В методе соотношения изображенных величин испытуемому нужно нарисовать с натуры два разноудаленных предмета одинакового размера. На полученных изображениях измеряется определенный параметр (ширина или высота предметов) и вычисляется коэффициент перспективы по формуле: k_p = (S_d - S_b)/S_min , где S_d - величина дальнего предмета, S_b - ближнего, а S_min - величина меньшего из этих двух предметов. Положительное значение данного коэффициента рассматривается как признак обратной перспективы, а отрицательное - признак линейной. В методе выбора перспективного изображения из серии альтернатив сначала создается реальная композиция разноудаленных предметов. Затем с помощью компьютерной графики моделируется несколько изображений этой композиции, различающихся только степенью перспективы. Эти изображения предъявляются испытуемому, и, глядя на исходную композицию, в серии парных сравнений ему нужно выбрать лучший из предъявляемых рисунков. Мы решили ограничиться созданием семи моделей, из которых три построены в разных степенях линейной перспективы, одна - в параллельной, и три - в разных степенях обратной перспективы. Результат окончательного выбора переводится в семибалльную шкалу: 1 - сильная линейная перспектива, 4 - параллельная, и 7 - сильная обратная.

В исследовании № 1 в качестве стимульного материала была взята композиция предметов рисуночного теста Р. Силвер (РТС), в которой два цилиндра имеют одинаковую высоту [Силвер, Копытин, 2002]. Испытуемые сначала рисовали эту композицию с близкой дистанции (не более 0,5 м), а затем выбирали одну из семи перспективных моделей (на рис.1 приведены две уменьшенные модели). В исследовании приняли участие 120 человек, представленные пятью возрастными группами: 1) старшая группа детского сада, 2) подготовительная группа детского сада, 3) ученики второго класса средней школы, 4) ученики четвертого класса школы, 5) студенты гуманитарных факультетов. Результаты по двум методикам измерения перспективы приведены в табл.1.

Из этой таблицы видно, что по коэффициенту перспективы во всех группах детей преобладает обратная перспектива, но с возрастом ее степень неуклонно снижается, и только у взрослых испытуемых преобладают построения в линейной перспективе. По выбору перспективных моделей также наблюдается возрастная динамика от обратной к линейной перспективе. Две младшие группы детей в среднем предпочитали модели в обратной перспективе, а старшие группы и студенты предпочитали модели в линейной перспективе. Проверка с помощью однофакторного дисперсионного анализа подтвердила высокую статистическую значимость влияния фактора возраста на динамику значений по обоим методам измерения перспективы.

Рис.1. Две модели композиции предметов РТС, различающихся степенью перспективы: сильная линейная перспектива (-24?) и сильная обратная перспектива (+24?).

Таблица 1.

В исследовании № 2 был расширен список задач, использован другой стимульный материал и подобраны другие возрастные группы. Испытуемым нужно было сделать с натуры рисунки двух горизонтально расположенных параллелепипедов (коэффициент перспективы по ширине) и двух вертикально расположенных цилиндров (коэффициент по высоте). Для этих предметов был создан ряд изображений, различающихся степенью перспективы. В этом задании мы решили выяснить, как распространяются перспективные эффекты в различных направлениях: по ширине и высоте. Испытуемые также рисовали кубик и выбирали его перспективные модели. В последнем случае анализировалось соотношение ближних и дальних ребер куба. Измерение перспективных отношений во всех этих заданиях производилась аналогично исследованию № 1. Кроме этого, мы решили проследить, как изменяется характер перспективных построений в самостоятельных рисунках на заданную тему. Детям нужно было сделать три рисунка: стол, домик и железнодорожные рельсы. Помимо качественного анализа эти рисунки оценивались по шкалам развития и направления перспективы. В исследовании № 2 приняли участие 113 детей четырех возрастных групп: подготовительная группа детского сада, второй, четвертый и шестой классы средней школы.

Качественный анализ детских рисунков на заданную тему показал, что активное развитие перспективных построений происходит между вторым и четвертым классами средней школы, т.е. в возрасте 9-10 лет. До этого третье измерение либо вообще не отражено в рисунках, либо преимущественно передается способом разверток или совмещения плоскостей. В рисунках детей четвертых и шестых классов преобладают построения в обратной и параллельной перспективе и очень малое число рисунков выполнено в линейной перспективе. Самым интересным оказалось то, что ж/д рельсы дети предпочитали рисовать параллельно, а во многих случаях даже расходящимися вдаль. Результаты измерения коэффициентов перспективы по трем заданиям (куб, цилиндры и параллелепипеды) во всех группах оказались близкими к параллельной перспективе, и возрастная динамика по ним оказалась не значимой. Основную причину отсутствия возрастной динамики мы видим в том, что по процедуре исследования дети рисовали предметы со своих привычных мест в группе или классе, т.е. преимущественно в среднем пространственном плане. В исследовании № 1 испытуемые рисовали композицию предметов РТС в непосредственной близости, что стало одной из главных причин выраженного эффекта обратной перспективы в младших группах. Самые интересные и надежные результаты получены по методикам выбора перспективы. В этих заданиях дети находились в непосредственной близости от сопоставляемых предметов, что обусловило сходство полученных результатов с исследованием № 1. По всем трем шкалам выбора перспективы получились сходные результаты: в младших группах отмечается уклон в сторону обратной перспективы, а в старших - в сторону линейной. Во всех случаях с возрастом отмечается монотонное уменьшение обратноперспективных выборов на уровне высокой статистической значимости. Эти результаты наглядно отражены диаграммой на рис.2.

Рис.2. Диаграмма средних значений по шкалам выбора перспективы по изображениям куба, параллелепипедов и цилиндров в четырех группах детей. Линия, проходящая через отметку в 4 балла, соответствует параллельной перспективе.

Между всеми тремя шкалами выбора перспективы выявлены очень высокие коэффициенты корреляции (r > 0,8). Это показывает, что особенности стимульного материала и процедура экспериментирования не оказывают заметного влияния на степень предпочитаемой перспективы, т.е. результаты преимущественно отражают особенности пространственного восприятия, а не влияние побочных факторов. Мы также сопоставили результаты выбора моделей цилиндров (высота) и параллелепипедов (ширина) и пришли к выводу, что эффект обратной перспективы сильнее проявляется в вертикальном направлении. В целом, результаты исследований № 1 и 2 указывают на закономерное преобладание обратноперспективных построений в дошкольном и младшем школьном возрасте. В среднем школьном возрасте бурно протекает их трансформация к параллельной и далее к линейной перспективе.

Глава II «Роль пространственных представлений в восприятии перспективы» состоит из восьми параграфов и пяти исследований. В ней мы постарались выявить факторы возрастной динамики перспективных построений, среди которых особое внимание уделено системе зрительно-пространственных представлений. В ней также рассматривается, какое влияние на развитие восприятия перспективы и пространственных представлений оказывают нарушения в развитии различных психических функций, а также особые культурные и экологические условия проживания.

В § 2.1 показано, что изображение пространственных свойств невозможно без общего представления о пространстве и понимания соответствия между трехмерными объектами и их двумерными образами. Без представлений также невозможно обратное воссоздание характеристик третьего измерения по изображениям. По вопросу о форме и содержании внутренней репрезентации информации (представлений) в когнитивной психологии выделяют три точки зрения [Андерсон, 2002]. Концептуально-пропозициональная модель предполагает только абстрактную форму репрезентации информации с использованием вербальных кодов [Bower, 1970]. Радикальная теория образов не отрицает абстрактную репрезентацию, но считает, что некоторые типы информации могут храниться исключительно в образной форме, и к ним неприменимо вербальное кодирование [Shepard, 1977]. Теория двойного кодирования утверждает наличие параллельных систем репрезентации для вербальной и зрительной информации [Paivio, 1986].

В § 2.2 мы постарались представить общую картину формирования представлений о пространстве в раннем детстве. Среди факторов, способствующих дифференцировке разных пространственных планов, на ранних этапах ведущую роль играют бинокулярное зрение и развитие зрительно-моторной координации. Чуть позже к этому процессу подключается локомоция (ползание, ходьба). Динамические изменения позиции наблюдателя являются основой формирования представлений о трехмерной структуре объектов внешнего мира и служат толчком для развития константного восприятия. Учет гравитационных сил, проприоцептивная и вестибулярная информация способствуют дифференцировке пространственных направлений по вертикали и горизонтали. Раннее детство (2-4 года) остается наименее изученным возрастом в плане формирования пространственных представлений. Объективные поведенческие методы уже не дают нужных результатов в связи с множеством новообразований в психической организации, а субъективный отчет о своих впечатлениях ребенок еще не может дать. В этом возрасте на основе речевого общения и возросшей способности к обучению появляется возможность перевода конкретных пространственных представлений в абстрактную форму. В § 2.3 для изучения дальнейшего развития пространственных представлений в качестве основы мы взяли классификацию Ж.Пиаже, который выделил три основных типа представлений: топологические, проекционные и координатные [Флейвелл, 1967]. В онтогенетическом отношении вначале развиваются топологические представления, затем проекционные и в последнюю очередь представления о системе координат.

В § 2.4 мы рассмотрели более детально топологические представления, поскольку топологический принцип имеет широкое распространение на разных уровнях обработки пространственной информации. Среди когнитивных процессов, в которых топологические принципы близости, порядка и включенности играют важную роль, были рассмотрены ранние стадии перцептогенеза [Веккер, 1974], быстрое узнавание формы предметов [Todd et al., 1998], букв, лиц, символических рисунков. Для исследования топологических представлений обычно применялись достаточно простые методики, чувствительные только для детей младшего возраста [Флейвелл, 1967; Ченцов и соавт., 1980]. В связи с этим мы разработали новый метод, основанный на соотношении топологических и метрических выборов. Метрический принцип обработки предполагает, что между реальным объектом и его представлением должно сохраняться подобие общей формы и взаиморасположения деталей на основе сохранения величин углов, расстояний и направления линий. В топологическом принципе метрическое подобие может нарушаться, но сохраняется сходство с оригиналом на основе пространственной близости элементов, их порядка и включенности. В процедуре этого метода испытуемому сначала предъявляется изображение-прототип при ограниченной экспозиции. На этапе опознания он имеет дело не с прототипом, а с рядом частично преобразованных из него изображений. При этом одна половина изображений преобразуется на основе метрического принципа, а другая - на основе топологического. Затем испытуемому нужно найти наиболее похожее на прототип изображение.

В исследовании № 3 с помощью данного метода мы решили выяснить, как изменяется роль топологического принципа в обработке пространственной информации в зависимости от трех условий: 1) времени экспозиции стимульного материала, 2) центрального и периферического зрения и 3) возраста испытуемых. Конкретная экспериментальная методика была представлена в компьютерном варианте в специально созданной программе «Visual Illusion 2: Перспектива» [Гончаров и соавт., 2007]. В каждой серии испытуемым предъявлялось 20 изображений прототипов, т.е. по шкале топологических выборов он мог получить от 0 до 20 баллов. На рис.3 приведен стимульный материал одного из таких заданий. Всего в трех экспериментальных сериях приняли участие 160 человек, среди них дети подготовительной группы д/с, второго и четвертого классов с/ш, студенты.

Рис.3. Пример изображений, предъявлявшихся в методике на исследование топологических представлений: слева - изображение-прототип «снежинка», справа - преобразованные из прототипа изображения. В верхнем ряду преобразования произведены по метрическому принципу, а в нижнем - по топологическому.

В первой серии взрослые испытуемые выполняли задание при времени предъявления изображений-прототипов 50, 150 и 250 мс. Оказалось, что чем меньше экспозиция, тем сильнее выражена обработка информации по топологическому принципу. Во второй серии стимульный материал предъявлялся в центральную (50 мс) и периферическую (150 мс) зону сетчатки глаза. При периферическом зрении число топологических выборов оказалось значимо выше, чем при центральном. В третьей серии (на экспозициях 50 и 150 мс) установлено, что чем старше испытуемые, тем больше они делали выборов на основе метрического принципа. Результаты всего исследования показывают, что роль топологического принципа в обработке пространственной информации повышается в условиях, затрудняющих восприятие. Этот принцип оптимально приспособлен для быстрых реакций при минимальном количестве зрительной информации. Он также имеет более широкое распространение на ранних стадиях онтогенетического развития.

В § 2.5 дан краткий анализ информационного подхода к зрительному восприятию [Марр, 1987], что должно способствовать лучшему пониманию природы пространственных представлений с формально-процессуальной точки зрения. По Д. Марру, представлять - это значит производить некоторые операции над информацией, чтобы сделать ее доступной для обработки на разных уровнях системной организации. Процесс представления зрительных образов проходит несколько стадий, для каждой из которых характерен особый процесс обработки. Окончательная цель - распознавание конкретного объекта - достигается тремя иерархически организованными уровнями представления: первоначальный эскиз, 2,5-мерный эскиз и представление трехмерной модели. Проведенный анализ показал, что каждому уровню представления зрительной информации по Д. Марру соответствует определенный тип пространственных представлений по Ж. Пиаже. На стадии первоначального эскиза обработка информации осуществляется преимущественно по топологическим принципам. Процесс создания 2,5-мерного эскиза не может протекать без использования проекционных представлений. На стадии трехмерной модели вовлекаются разные варианты представлений о системе координат.

В § 2.6 обосновывается связь возрастной динамики перспективных построений с развитием системы пространственных представлений. В обратной или перцептивной перспективе избирательная деформация определенных участков предметов, пространственных планов или линий проектирования не противоречит топологическим принципам, но с позиции проекционных и координатных представлений существенные противоречия проявляются в искривлении линий, нарушениях метрических соотношений, пропорций предметов и т.п. На этом основании мы предположили, что топологические представления допускают возможность восприятия и изображения в обратной перспективе, но не они являются причиной этого явления. В то же время переход к преобладанию линейной перспективы в среднем школьном возрасте определяется развитием абстрактных проекционных и координатных представлений, и можно ожидать, что эти явления достаточно сильно связаны между собой. Для проверки этого предположения были организованы исследования № 4 и 5.

Исследование № 4 можно рассматривать как продолжение исследования № 1, в котором те же испытуемые помимо двух ранее описанных методик на перспективу выполняли два субтеста рисуночного теста Р. Силвер (2002), каждый из которых состоит из трех шкал. Первый субтест «Задание на прогнозирование» направлен на изучение представлений о горизонтальности, вертикальности и построении последовательностей. Второй субтест «Рисование с натуры» ориентирован на изучение способности представлять пространственные отношения между предметами по высоте, ширине и глубине. Хотя в методике прямо не указывается, по содержанию заданий можно заключить, что они в первую очередь направлены на изучение представлений о системе координат. Был проведен корреляционный анализ по двум методикам на перспективу и шестью субстестами РТС, результаты которого представлены в табл.2.

Таблица 2.

Из этой таблицы видно, что все корреляции имеют отрицательный знак, а половина из них соответствуют уровню статистической значимости. Отсюда следует, что чем больше баллов дети набирают по шкалам РТС (т.е. чем больше развиты координатные представления), тем сильнее у них выражена тенденция к восприятию и изображению в линейной перспективе.

Исследование № 5 рассматривается как продолжение исследования № 2, поскольку в нем участвовали те же группы детей, которые выполняли серию заданий на перспективу. В этом исследовании мы применили большой набор квантифицированных методик на разные типы пространственных представлений. На изучение топологических представлений была направлена методика вращения четырех цветных шариков в трубке. Для проекционных представлений были разработаны методики «Составление плана помещения» и «Выбор проекции». В последнем задании испытуемому предлагалась композиция, состоящая из нескольких фигур, и восемь ее фотографий, снятых с разных позиций. В серии из 10 проб нужно было определить, как будет выглядеть эта композиция с разных точек зрения. На исследование координатных представлений были направлены задания «Представление о вертикали», «Представление о горизонтали» и «Кубики Йеркса». В этих заданиях ребенка просили нарисовать домик на склоне крутого холма, отметить уровень воды на 6 рисунках бутылок в разной ориентации и сосчитать количество кубиков на рисунках 10 сложных фигур. Кроме того, дети выполняли задание на определение правой-левой руки. Для этого им предъявлялся бланк с 21 изображением кистей руки в разных ориентациях [Лурия, 1969]. Эту методику мы рассматриваем в качестве комплексной, поскольку ее выполнение может производиться с опорой на разные типы пространственных представлений.

В целом полученные результаты подтвердили и дополнили выводы, сделанные по исследованию № 4. Не было обнаружено значимых корреляций ни одной методики на представления с коэффициентами перспективы по высоте цилиндров, ширине параллелепипедов, соотношению ближних и дальних ребер куба. Совсем иная картина связи наблюдалась между представлениями и шкалами выбора перспективных изображений. Все корреляции заданий на выбор перспективы и на проекционные и координатные представления оказались отрицательными и статистически высокозначимыми. Кроме того, значимыми оказались связи с направлением перспективы по рисункам ж/д рельсов. На основании этих результатов можно сделать однозначный вывод: чем больше развиты проекционные и координатные представления, тем сильнее выражена тенденция к линейной перспективе. Корреляции шкал выбора перспективы с заданиями на вращение шариков и определение руки оказались неустойчивыми, вероятно, по причине того, что эти задания в большей степени ориентированы на топологические представления. Возможно также, что методика «Вращение шариков» достаточно проста для детей школьного возраста и не отражает реальный уровень топологических представлений. Таким образом, результаты исследований № 4 и 5 подтвердили предположение о том, что уровень сформированности абстрактных координатных и проекционных представлений является фундаментом возрастного перехода от обратной к параллельной и линейной перспективе.

В § 2.7 мы исходили из предположения о том, что особенности психического развития (в частности его нарушения) могут трансформировать развитие пространственных представлений, что должно специфичным образом отразиться на возрастной динамике восприятия перспективы. Помимо непосредственных нарушений в развитии определенное влияние также оказывают компенсаторные механизмы психического развития и система коррекционных занятий в специализированных детских учреждениях. При нарушениях зрения ограничен зрительно-перцептивный опыт, что частично компенсируется информацией других модальностей при вербально-понятийном опосредовании [Литвак, 1985]. Нарушения слуха и речи в первую очередь сказываются на системном развитии речемыслительных функций - у ребенка не хватает средств для обобщения и абстрагирования образов восприятия и представлений [Яшкова, 1988]. Двигательные расстройства на примере детского церебрального паралича проявляются в недостаточном развитии локомоторных и ориентировочно-исследовательских функций, трудностях межмодальной интеграции разных видов ощущений, освоения и дифференцировки среднего и дальнего пространственных планов, а также в замедленном формировании представлений о вертикали, горизонтали и объемной форме предметов [Лебединский, 1985; Мамайчук, 1992]. На основе этих данных мы предположили, что при зрительных нарушениях у детей ускоряется развитие абстрактных пространственных представлений по сравнению с возрастной нормой, и, как следствие, должна быть более выраженной тенденция к линейной перспективе. При речевых и двигательных нарушениях развитие абстрактных представлений замедляется, и сильнее должны быть выражены признаки обратной перспективы.

В исследовании № 6 приняли участие 100 детей дошкольного возраста. Из них 27 детей составили контрольную группу (обычный детский сад), 26 детей с нарушениями зрения (с гиперметропией или косоглазием), 26 с нарушением речевого развития (общее недоразвитие речи III уровня) и 21 ребенок с гемипаретической формой ДЦП. Обследование проводилось с помощью рисуночного теста Силвер по такой же схеме, как и исследования № 1 и 4. Полученные результаты представлены в диаграммах на рис.4. На этих диаграммах видно, что дети с нарушениями зрения получали наибольшие оценки по первому субтесту РТС, т.е. у них координатные представления были развиты лучше, чем в остальных группах детей. Они также оказались единственной группой, у которой наблюдалось отклонение в сторону линейной перспективы по методикам соотношения высот цилиндров и выбора перспективных моделей РТС. Дети с ДЦП хуже других групп выполняли задания РТС, и у них наиболее выраженной оказалась тенденция к обратной перспективе. Результаты детей с нарушениями речи примерно соответствуют контрольной группе, но также отклоняются в сторону обратной перспективы. Таким образом, результаты исследования № 6 убедительно показали, что нарушения сенсорных, двигательных и речевых функций оказывают дифференцированное влияние на динамику развития пространственных представлений и перспективных построений.