Arbeitsgedächtnis: Warum manche Felder unmöglich wirken

Jahrzehntelang lag die Lehrbuchzahl für das Kurzzeitgedächtnis bei sieben Einheiten, plus oder minus zwei. In einer Übersichtsarbeit von 2001 argumentierte Nelson Cowan, dass die tatsächliche Kapazität eher bei drei bis fünf Chunks liegt, sobald man Menschen am Wiederholen oder Gruppieren hindert, mit vier als vernünftigem Mittelwert. Alles, womit du beim Lösen eines Rätsels aktiv jonglierst, muss in diesen Raum passen: die aktuelle Stellung, das Ziel, der Zug, den du erwägst, und was er blockieren würde.

Vier ist nicht viel. Deshalb zerfällt ein Plan aus zehn einzelnen Zügen auf halbem Weg, und deshalb kannst du eine clevere Folge aus drei Zügen entdecken, kurz wegschauen und sie komplett verlieren. Die meisten sind dieser Grenze auf einem Spielfeld schon begegnet, ohne einen Namen dafür zu haben.

Der Arbeitsplatz ist auch nicht von Moment zu Moment gleich groß. Müdigkeit, Ablenkung und Sorgen konkurrieren alle um ihn, ein Grund, warum ein Feld, das am Ende eines langen Tages unmöglich wirkte, am nächsten Morgen einfach aussehen kann. Wenn sich ein Feld plötzlich viel schwerer anfühlt als das vorige, lohnt sich die Frage, ob sich das Feld verändert hat oder du.

Quellen1Quelle 1Cowan, N. (2001). The magical number 4 in short-term memory: A reconsideration of mental storage capacity. Behavioral and Brain Sciences, 24(1), 87–114.

John Swellers Theorie der kognitiven Belastung ist aus der Problemlöseforschung hervorgegangen. In einem Aufsatz von 1988 argumentierte er, dass die Mittel-Ziel-Analyse, also die Strategie, ständig zu vergleichen, wo man steht und wo man hinwill, und Züge zu wählen, die den Abstand verkleinern, sehr viel Arbeitsgedächtnis beansprucht. Dann bleibt wenig Kapazität, um die Muster zu bemerken, die das nächste Problem leichter machen würden. Menschen konnten Probleme auf diese Weise lösen und trotzdem erstaunlich wenig daraus lernen.

Drei Jahrzehnte späterer Forschung, 2019 zusammengefasst von Sweller, Jeroen van Merriënboer und Fred Paas, bauten eine Unterrichtstheorie um dieselbe Grenze. Ihre zentrale Aussage ist einfach: Neue Information muss durch ein Arbeitsgedächtnis, das in Kapazität und Dauer begrenzt ist, während Wissen, das schon im Langzeitgedächtnis gespeichert ist, diesen Grenzen entgeht. Erfahrung macht schwere Probleme vor allem dadurch leichter, dass sie das, was du weißt, aus dem kleinen Arbeitsplatz in den großen Speicher verlagert.

Für Rätselfreunde erklärt das einen vertrauten Frust. Auf einem Feld am äußersten Rand deines Könnens geht deine ganze Kapazität in die Suche nach Zügen, und vielleicht löst du es, ohne genau zu wissen, wie. Auf einem Feld knapp innerhalb deiner Grenze hast du Kapazität übrig, um zu bemerken, warum die Lösung funktioniert hat, und dann lernst du.

Quellen2Quelle 2Sweller, J. (1988). Cognitive load during problem solving: Effects on learning. Cognitive Science, 12(2), 257–285.3Quelle 3Sweller, J., van Merriënboer, J. J. G., & Paas, F. (2019). Cognitive architecture and instructional design: 20 years later. Educational Psychology Review, 31(2), 261–292.

Louise Phillips, Ken Gilhooly und Kollegen testeten das gedankliche Planen direkt mit dem Turm von London, einem Scheiben-Rätsel, mit dem das Planen häufig erforscht wird. Die meisten Menschen konnten bis zu zwei Teilziele voraus genau planen, aber nicht drei. In einem weiteren Experiment verbrachten Leute, die angewiesen wurden, vor dem Ziehen einen vollständigen Plan im Kopf zu machen, viel mehr Zeit mit Planen als Leute ohne Anweisung, führten ihre Lösungen aber kein bisschen effizienter aus.

Das ist eine nützliche, demütig machende Zahl. Zwei Teilziele, jedes eine kurze Zugfolge, sind ungefähr das, was die meisten Menschen bei einem solchen Rätsel zuverlässig überblicken, und weiter zu planen verschwendet oft Mühe. Plane bis zur nächsten Stelle, an der das Feld seinen Charakter ändert, spiel sie und schau wieder hin.

Quellen4Quelle 4Phillips, L. H., Wynn, V. E., McPherson, S., & Gilhooly, K. J. (2001). Mental planning and the Tower of London task. The Quarterly Journal of Experimental Psychology Section A, 54(2), 579–597.

Dein Arbeitsgedächtnis kannst du nicht durch Wünschen vergrößern, aber du kannst es besser einsetzen. Das stärkste Werkzeug ist Chunking: mehrere Züge als eine Absicht behandeln, etwa „die rechte Bahn freimachen“, damit ein längerer Plan in denselben Raum passt. Unser Text darüber, wie Rätselprofis Muster sehen, erklärt, wie Chunks entstehen.

Das zweite Werkzeug: Lass die Welt Informationen für dich festhalten. Evan Risko und Sam Gilbert werteten die Forschung zum kognitiven Auslagern aus, also dazu, körperliche Handlungen oder äußere Hilfsmittel zu nutzen, etwa Notizen, Erinnerungen oder den Kopf schief zu legen, um gedrehten Text zu lesen, und so das innere Denken zu entlasten. Menschen lagern mehr aus, wenn eine Aufgabe anspruchsvoll ist und wenn sie ihrem eigenen Gedächtnis nicht trauen. Auf einem Spielfeld ist das Feld selbst das externe Gedächtnis. Einen Weg mit dem Finger nachzufahren oder einen tastenden Zug zu machen und zurückzunehmen macht einen Platz in deinem Kopf frei.

• Plane in benannten Chunks von zwei bis vier Zügen, nicht in einzelnen Zügen.
• Plane höchstens zwei Chunks voraus und lies das Feld dann neu.
• Nutz das Feld als Gedächtnis: zeigen, nachfahren oder antasten, statt alles im Kopf zu simulieren.
• Verkleinere das Ziel: Mach eine Farbe nach der anderen frei, statt das ganze Feld auf einmal lösen zu wollen.

Quellen5Quelle 5Risko, E. F., & Gilbert, S. J. (2016). Cognitive offloading. Trends in Cognitive Sciences, 20(9), 676–688.

Ein gutes Rätsel sollte dein Arbeitsgedächtnis für das Rätsel verbrauchen, nicht für Buchhaltung. OutBrick versucht, diese Nebenlast gering zu halten. Jeder Stein zeigt seine Farbe und, mit dem standardmäßig eingeschalteten Farbenblind-Modus, ein passendes Symbol, sodass du keinen Gedächtnisplatz dafür verbrauchst, welcher ähnliche Farbton welcher ist. Die Gründe dafür stehen in warum Farbe in einem Rätsel nie der einzige Hinweis sein sollte. Die Tore setzen die Farbregel selbst durch, Ziele und Zuglimit bleiben auf dem Bildschirm, und nichts ist zeitlich begrenzt. Du hältst also nie einen Plan fest, während du auf eine Uhr schaust.

Was bleibt, ist der schwere Teil, wegen dem du gekommen bist: die Stellungen, die Blocker, die Reihenfolge. Wenn sich ein Feld unmöglich anfühlt, frag dich, mit welcher Art Schwierigkeit du es zu tun hast. Ist es ein Suchproblem, lies das Feld weiter. Ist es ein Gedächtnisproblem, und du merkst, dass dir Pläne auf halbem Weg verloren gehen, verkleinere den Plan. Die Seite zur Barrierefreiheit listet weitere Möglichkeiten, wie sich das Spiel an deine Spielweise anpassen lässt, und das Spielfeld im Browser ist ein schneller Ort, um das Planen in Chunks zu üben.