Functionele fixatie (of functionele fixatie of functionele inbedding) is een cognitieve bias die een persoon beperkt om een object alleen te gebruiken op de manier waarop het traditioneel wordt gebruikt.

File:Newpenexp.jpg

Inleiding tot functionele gefixeerdheid

Het begrip functionele gefixeerdheid vindt zijn oorsprong in de Gestaltpsychologie, een stroming in de psychologie die de nadruk legt op een holistische verwerking waarbij het geheel wordt gezien als losstaand van de som van zijn delen. Duncker definieerde functionele gefixeerdheid als een “mentale blokkade tegen het gebruik van een object op een nieuwe manier die nodig is om een probleem op te lossen.” Deze “blokkade” beperkt dan het vermogen van een individu om de hem gegeven onderdelen te gebruiken om een specifiek voorwerp te maken, omdat hij niet verder kan gaan dan de oorspronkelijke bedoeling van het voorwerp.

Experimentele paradigma’s omvatten gewoonlijk het oplossen van problemen in nieuwe situaties waarin de proefpersoon een vertrouwd voorwerp moet gebruiken in een onbekende context. Het voorwerp kan bekend zijn uit eerdere ervaringen van de proefpersoon of uit eerdere taken binnen een experiment. Het eindresultaat is dat de proefpersoon meestal niet in staat is de vooringenomenheid te overwinnen, waardoor hij de taak niet tot een goed einde kan brengen in plaats van de beschikbare voorwerpen op een nieuwe, maar efficiëntere manier te gebruiken.

Bij voorbeeld, als iemand een presse-papier nodig heeft, maar alleen een hamer heeft, ziet hij misschien niet hoe de hamer als presse-papier kan worden gebruikt. Dit onvermogen om het gebruik van een hamer als iets anders te zien dan als een spijker, is functionele onveranderlijkheid. De persoon kan niet bedenken hoe hij de hamer op een andere manier kan gebruiken dan zijn traditionele functie.

Bij tests vertonen vijfjarige kinderen geen tekenen van functionele vastheid. Blijkbaar komt dit doordat zij minder ervaring hebben met het gebruik van verschillende voorwerpen (Duits & Defeyter, 2000).

Voorbeelden in onderzoek

Duncker (1945)

Kaarsendoos

In een klassiek experiment dat functionele gefixeerdheid aantoont, Duncker (1945) gaf deelnemers een kaars, een doosje spijkers en een aantal andere voorwerpen, en vroeg hen de kaars aan de muur te bevestigen, zodat deze niet op de tafel eronder zou druppelen. Duncker ontdekte dat deelnemers probeerden de kaars direct aan de muur te spijkeren of hem aan de muur te lijmen door hem te smelten. Slechts weinigen van hen dachten eraan om de binnenkant van het spijkerkistje als kaarsenhouder te gebruiken en dit aan de muur te spijkeren. In Duncker’s bewoordingen waren de deelnemers “gefixeerd” op de normale functie van het doosje om spijkers vast te houden en konden ze het niet zo her-conceptualiseren dat ze het probleem konden oplossen.

Nog recenter gaven Frank en Ramscar een schriftelijke versie van het probleem met de kaarsendoos aan studenten aan Stanford. Wanneer het probleem werd gegeven met identieke instructies als in het oorspronkelijke experiment, was 23% van de studenten in staat het probleem op te lossen. Bij een andere groep studenten werden de zelfstandig naamwoorden zoals “doos lucifers” onderstreept en bij een derde werden de zelfstandige naamwoorden (bijv. “doos”) onderstreept. Bij deze twee groepen waren respectievelijk 55% en 47% in staat het probleem effectief op te lossen. In een vervolgexperiment werden alle zelfstandige naamwoorden behalve “doos” onderstreept en werden vergelijkbare resultaten verkregen. De auteurs concludeerden dat de prestatie van de leerlingen eerder afhing van hun representatie van het lexicale concept ‘doos’ dan van instructieve manipulaties. Het vermogen om functionele vastheid te overwinnen was afhankelijk van het hebben van een flexibele voorstelling van het woord doos, waardoor de leerlingen kunnen zien dat de doos kan worden gebruikt bij het bevestigen van een kaars aan een muur.

Tumordiagram

In een van Karl Duncker’s experimenten maakte hij een diagram dat een tumorprobleem voorstelde dat hij had bedacht. Het diagram bestond uit een röntgenstraal die door de tumor ging, omgeven door gezond weefsel, dat werd voorgesteld door een pijl die door een zwarte stip binnen een cirkel ging. Hij legde het probleem aan de proefpersonen uit en liet het diagram aan sommigen zien en aan anderen niet. Wanneer het diagram niet aan de proefpersonen werd getoond, slaagde 37% erin de juiste oplossing te bedenken, maar wanneer het diagram wel werd getoond, kon slechts 9% de oplossing correct bedenken.

Adamson

Toen Adamson (1952) Duncker’s box experiment repliceerde, verdeelde Adamson de deelnemers in 2 experimentele groepen: preutilisatie en geen preutilisatie. In dit experiment is het zo dat wanneer er sprake is van voorgebruik, d.w.z. wanneer objecten op een traditionele manier aan de deelnemers worden gepresenteerd (materialen zitten in de doos, dus de doos wordt als container gebruikt), de deelnemers minder geneigd zijn de doos voor een ander gebruik in overweging te nemen, terwijl bij geen voorgebruik (wanneer dozen leeg worden gepresenteerd), de deelnemers meer geneigd zijn aan andere gebruiksmogelijkheden voor de doos te denken. Hieruit bleek dat voorgebruik een rol speelt bij functionele gefixeerdheid.

Birch en Rabinowitz

Birch en Rabinowitz (1951) pasten het twee-koorden probleem van Maie (1930, 1931) aan, waarbij proefpersonen 2 koorden kregen die aan het plafond hingen, en 2 zware voorwerpen in de kamer. Er wordt hen verteld dat ze de koorden moeten verbinden, maar ze hangen net ver genoeg uit elkaar dat de een de ander niet gemakkelijk kan bereiken. De oplossing was om een van de zware voorwerpen aan een koord te binden en als gewicht te gebruiken, en het koord als een slinger te laten slingeren, het koord op te vangen terwijl het slingert terwijl men het andere koord vasthoudt, en ze dan samen te binden. De deelnemers worden in 3 groepen verdeeld: Groep R, die een voortaak voltooit van het voltooien van een elektrische schakeling met behulp van een relais, Groep S, die de schakeling voltooit met een schakelaar, en Groep C, die de controlegroep is die geen voortest-ervaring heeft. De deelnemers van groep R waren meer geneigd de schakelaar als gewicht te gebruiken, en de deelnemers van groep S waren meer geneigd het relais te gebruiken. Beide groepen deden dit omdat zij op grond van hun eerdere ervaring de voorwerpen op een bepaalde manier gebruikten, en functionele vastheid hen niet in staat stelde de voorwerpen voor een ander doel te gebruiken.

Huidige conceptuele relevantie

Functionele vastheid universeel?

We kunnen ons afvragen of functionele onveranderlijkheid verschilt per omgeving, cultuur of geschiedenis. In een recente studie werd voorlopig bewijs gevonden voor de universaliteit van functionele fixatie (German & Barret, 2005). Het doel van de studie was te testen of individuen uit niet-geïndustrialiseerde samenlevingen, specifiek met een lage blootstelling aan “high-tech” artefacten, functionele vastheid vertoonden. De studie testte “The Shuar”, jager-tuinbouwers uit het Amazonegebied van Ecuador, en vergeleek hen met een controle basisconditie van deelnemers om deze resultaten te verkrijgen. De Shuar-gemeenschap was slechts blootgesteld aan een beperkte hoeveelheid geïndustrialiseerde artefacten, zoals machetes, bijlen, kookpotten, spijkers, jachtgeweren en vishaken, allemaal beschouwd als “low-tech”. Voor het onderzoek werden twee taken aan de deelnemers voorgelegd: de doosjes-taak, waarbij de deelnemers een toren moesten bouwen om een personage uit een fictieve verhaallijn te helpen een ander personage te bereiken met een beperkte set gevarieerde materialen; de lepel-taak, waarbij de deelnemers ook een probleem moesten oplossen op basis van een fictief verhaal over een konijn dat een rivier moest oversteken (materialen werden gebruikt om instellingen voor te stellen) en zij kregen gevarieerde materialen, waaronder een lepel.Bij de doosjes-taak waren de deelnemers langzamer met het selecteren van de materialen dan de deelnemers in de controle-condities, maar er werd geen verschil in tijd gezien om het probleem op te lossen. Bij de lepeltaak waren de deelnemers langzamer in selectie en voltooiing van de taak. De resultaten toonden aan dat individuen uit niet-industriële (“technologisch spaarzame culturen”) gevoelig waren voor functionele gefixeerdheid. Ze gebruikten artefacten sneller zonder priming dan wanneer de ontwerpfunctie aan hen werd uitgelegd. Dit gebeurde ondanks het feit dat deelnemers minder werden blootgesteld aan geïndustrialiseerde vervaardigde artefacten, en dat de weinige artefacten die ze momenteel gebruiken op meerdere manieren werden gebruikt, ongeacht hun ontwerp.(German & Barret, 2005)

Following the Wrong Footsteps: Fixation Effects of Pictorial Examples in a Design Problem-Solving Task

Onderzoekers onderzochten in twee experimenten “of het opnemen van voorbeelden met innappropiate elementen, naast de instructies voor een ontwerpprobleem, fixatie-effecten zou opleveren bij studenten die naïef zijn met ontwerptaken” (Chrysikou, E.G., & Weisberg,R.W. 2005). Zij onderzochten het opnemen van voorbeelden van onaangepaste elementen, door het expliciet afbeelden van problematische aspecten van het aan de studenten voorgelegde probleem door middel van voorbeeldontwerpen. Zij testten niet-deskundige deelnemers op drie probleemcondities: met standaard instructie, gefixeerd (met opname van problematisch ontwerp), en gedefixeerd (opname van problematisch esontwerp vergezeld van behulpzame methoden). Zij konden hun hypothese ondersteunen door te vinden dat a) problematische ontwerpvoorbeelden significante fixatie-effecten teweegbrengen, en b) fixatie-effecten kunnen worden verminderd met het gebruik van defixerende instructies.

Het volgende is een voorbeeld van de drie problemen die in een experiment worden gebruikt om de studieprocedure beter te begrijpen. In “The Disposable Spill-Proof Coffee Cup Problem”, een bewerking van Jansson & Smith, 1991, werd deelnemers gevraagd zoveel mogelijk ontwerpen te maken voor een goedkoop, wegwerpbaar, morsbestendig koffiekopje. In de standaard conditie kregen de deelnemers alleen instructies. In de gefixeerde conditie kregen de deelnemers instructies, het hieronder gepresenteerde ontwerp, en problemen waar ze op moesten letten. In de gedefixeerde conditie ten slotte, kregen de deelnemers hetzelfde te zien als in de andere condities, aangevuld met suggesties van ontwerpelementen die ze moesten vermijden. De andere twee problemen waren het bouwen van een fietsenrek en het ontwerpen van een container voor roomkaas.

Technieken om functionele fixatie te vermijden

Functionele fixatie in de natuurkundeles overwinnen met analogische transfer

Gebaseerd op de aanname dat leerlingen functioneel gefixeerd zijn, heeft een onderzoek naar analogische transfer in de natuurkundeles belangrijke gegevens aan het licht gebracht die een techniek kunnen bieden om functionele fixatie te overwinnen. De bevindingen ondersteunen het feit dat leerlingen een positieve transfer (prestatie) vertonen bij het oplossen van problemen nadat ze analogieën van een bepaalde structuur en formaat gepresenteerd hebben gekregen (Solomon, 1994). De huidige studie breidde Duncker’s experimenten uit 1945 uit, door te proberen aan te tonen dat wanneer studenten “…een enkele analogie gepresenteerd kregen in de vorm van een probleem, in plaats van een verhaal, zij zich zouden oriënteren op de taak van het probleem oplossen en een positieve transfer zouden vergemakkelijken” (Solomon, 1994). In totaal namen 266 eerstejaarsstudenten van een middelbare school deel aan het onderzoek. Het experiment was een 2×2 design waarbij de condities: “taakcontexten” (type en formaat) vs. “voorkennis” (specifiek vs. algemeen) werden getoetst. Leerlingen werden ingedeeld in 5 verschillende groepen, waarvan 4 groepen op basis van hun voorkennis van wetenschap (variërend van specifiek tot algemeen), en 1 groep diende als controlegroep (geen analoge presentatie). De 4 verschillende groepen werden vervolgens ingedeeld in “analoge type en analoge format” condities, structurele of oppervlakte types en probleem of oppervlakte formats. Er werd geen overtuigend bewijs gevonden voor positieve analoge overdracht op basis van voorkennis, maar de groepen vertoonden wel variabiliteit. Het probleemformaat en het structurele type van analoge presentatie vertoonden de hoogste positieve overdracht naar het oplossen van problemen. De onderzoeker suggereerde dat een goed doordachte en geplande analogie die relevant is in formaat en type voor de probleemoplossende taak die voltooid moet worden, nuttig kan zijn voor leerlingen om functionele gefixeerdheid te overwinnen. Deze studie bracht niet alleen nieuwe kennis over de menselijke geest aan het werk, maar biedt ook belangrijke hulpmiddelen voor educatieve doeleinden en mogelijke veranderingen die leraren kunnen toepassen als hulpmiddelen bij lesplannen (Solomon, 1994).

Ongebonden

Eén studie suggereert dat functionele gefixeerdheid kan worden bestreden door ontwerpbeslissingen te nemen uit functioneel gefixeerde ontwerpen, zodat de essentie van het ontwerp behouden blijft (Latour, 1994). Dit helpt de proefpersonen die functioneel gefixeerde ontwerpen hebben gemaakt te begrijpen hoe ze te werk moeten gaan bij het oplossen van dit soort algemene problemen, in plaats van de gefixeerde oplossing te gebruiken voor een specifiek probleem. Latour voerde een experiment uit waarin hij dit onderzocht door software-ingenieurs een vrij standaard stukje code, het quicksort algoritme, te laten analyseren en gebruiken om een partitioneringsfunctie te maken. Een deel van het quicksort algoritme bestaat uit het verdelen van een lijst in deelverzamelingen zodat deze kan worden gesorteerd, de experimenteerders wilden de code uit het algoritme gebruiken om alleen het verdelen te doen. Om dit te doen abstraheerden ze elk blok code in de functie, door het doel ervan te onderscheiden, en te beslissen of het nodig is voor het partitioneringsalgoritme. Dit abstraheren stelde hen in staat de code van het quicksort-algoritme te hergebruiken, om een werkend partitie-algoritme te maken zonder het van de grond af te hoeven ontwerpen (Latour, 1994).

Prototypen overwinnen

Een uitgebreide studie waarin verschillende klassieke functionele vastheidsexperimenten werden onderzocht, liet een overheersend thema zien van het overwinnen van prototypen. Degenen die succesvol waren in het voltooien van de taken hadden het vermogen om verder te kijken dan het prototype, of de oorspronkelijke bedoeling voor het voorwerp in gebruik. Omgekeerd konden degenen die er niet in slaagden een succesvol eindproduct te maken, niet verder kijken dan het oorspronkelijke gebruik van het voorwerp. Dit leek ook het geval te zijn voor categorisatiestudies naar functionele vastheid. Herindeling in categorieën van schijnbaar ongerelateerde artikelen was gemakkelijker voor degenen die verder konden kijken dan de beoogde functie. Daarom is het nodig het prototype te overwinnen om functionele vastheid te vermijden. Carnevale stelt voor het object te analyseren en het mentaal te ontleden in zijn componenten. Nadat dat is voltooid, is het essentieel om de mogelijke functies van die onderdelen te onderzoeken. Door dit te doen, kan een individu zich vertrouwd maken met nieuwe manieren om de voorwerpen te gebruiken die hem op dat moment ter beschikking staan. Individuen denken dus creatief en overwinnen de prototypen die hun vermogen beperken om het functioneel-fixeerdheidsprobleem met succes te voltooien (Carnevale, 1998).

Adamson, R.E. (1952). Functional Fixedness as related to problem solving: Een herhaling van drie experimenten. Journal of Experimental Psychology, 44, 288-291.

Birch, H.G., & Rabinowitz, H.S. (1951). Het negatieve effect van vroegere ervaring op produktief denken. Tijdschrift voor Experimentele Psychologie, 41, 121-125.

Carnevale, Peter J. (1998). Social Values and Social Conflict Creative Problem Solving and Categorization. “Journal of Personality and Social Psychology”, 74(5), 1300.

Coon, D. (2004) Introduction to Psychology: Gateways to Mind and Behavior Tiende editie, Wadsworth/Thompson Learningwww.wadsworth.com

Duncker, K. (1945). Over het oplossen van problemen. Psychological Monographs, 58:5 (Geheel nr. 270)

Frank, Michael C., and Michael Ramscar. “How do Presentation and Context Influence Representation for Functional Fixedness Tasks?” Proceedings of the 25th Annual Meeting of the Cognitive Science Society, 2003.

German, T.P., & Defeyter, M.A.(2000). Immuniteit voor functionele gefixeerdheid bij jonge kinderen. Psychonomic Bulliten & Review, 7(4), 707-712

Mayer, R. E. (1992). Denken, Probleemoplossing, Cognitie. New York: W. H. Freeman and Company.

Solomon,I(1994). Analogical Transfer and Functional Fixedness” in the Science Classroom. Journal of Educational Research’, 87(6),371-377.

Latour, Larry (1994). “Controlling Functional Fixedness: the Essence of Successful Reuse” http://www.cs.umaine.edu/~larry/latour/ECAI/paper-sent/paper-sent.html