思維和問題解決1第1頁，共42頁，2023年，2月20日，星期四問題解決（2）當一個人埋頭思考時，其過程是十分隱蔽的。今天的實驗心理學(xué)不僅研究問題解決的外部行為，而且還注意內(nèi)部心理機制的研究。問題的任務(wù)是用從0到9的數(shù)字分別代替這些字母并要求算式計算正確，作為提示，D=5。2第2頁，共42頁，2023年，2月20日，星期四問題解決（3）兩個火車站相距100km，某天下午2點，兩個火車頭相向開出。一個火車的速度為60km/h，另一個火車的速度為40km/h，當火車頭開始行走時，一只鳥突然出現(xiàn)在第一個火車頭前面而向第二個火車頭飛去，當鳥到達第二個火車頭時，它又立即以原來的速度向第一個火車頭飛去，鳥以80km/h的速度在兩個火車頭之間來回飛。問：在兩火車頭相遇時鳥飛了多少公里？3第3頁，共42頁，2023年，2月20日，星期四第十章思維和問題解決思維研究的兩種方法思維和問題解決研究中的各種變量問題解決的早期研究問題解決的計算機模擬思維的計算機模擬的局限性推理決策4第4頁，共42頁，2023年，2月20日，星期四一、思維研究的兩種方法Historically,therehavebeentwoprimaryapproachestothestudyofproblemsolvingthathavedifferentemphases.Bothhavebeenveryinfluentialonthestudyofthinkingandthestudyoflearning.Thetwoapproachesrepresentabottom-up(data-driven)analysisandtop-down(conceptuallydriven)analysisanalogoustothewaysofexaminingperception.Thorndike’sTrial-and-ErrorLearningInsightinK?hler’sChimpanzees5第5頁，共42頁，2023年，2月20日，星期四Thorndike’sTrial-and-ErrorLearning(1)Insomeinterestingearlyexperiments,Thorndike(1898)studiedproblemsolvingincats.Heplacedtheminspeciallyconstructedpuzzleboxeswithfoodplacedoutside.Thecats’problemwashowtoescapefromtheboxandobtainthefood.Insomecases,theappropriatesolutionwassimplyclawingdownarope,butsometimestherewereasmanyasthreedifferentsolutionsthecatcoulduse.Thorndikeobservedthethecats’performanceonsuccessivetrialsinthepuzzleboxandmeasuredtheamountoftimeittookthemtoescapeoneachtrial.Onthefirsttrial,thecatwouldtryavarietyofstrategiesinattemptingtoescapetheboxandwouldstrikeoutinanundirectedmanneratnearbyobjects.Eventually,thecatwouldclawattheropethatreleaseditfromthecage.Itseemedcompletelyaccidental,atleaseatfirst.Onsuccessiveoccasions,though,thecatsbegantoescapefromtheboxmorequicklyandsystematicallyeachtime.Nonetheless,theguidingprinciplethatseemedtogovernthecats’solutionattemptswasoneoftrial-and-errorlearning.6第6頁，共42頁，2023年，2月20日，星期四Thorndike’sTrial-and-ErrorLearning(2)Inhisanalysisoftrial-and-errorlearning,Thorndikewasparticularlyconcernedwithsuccess.Itseemedobviousthatthesuccessofacorrectmovementcausedittobeimpressedorlearned.Theeffectofthemovementwastoleadtosuccess.Theseearlyexperimentsledtothelawofeffectandtheconceptofreinforcement.7第7頁，共42頁，2023年，2月20日，星期四InsightinK?hler’sChimpanzees(1)WolfgangK?hler,aGermanpsychologist,conductedresearchontheproblem-solvingcapacitiesofchimpanzees.Manyoftheproblemsheusedcouldnotbesolvedinasimple,directway,ascouldThorndike’spuzzle-boxproblem,inwhichthecatmerelyhadtoclawatarope.Instead,solutionsrequiredamoreroundaboutapproach.K?hlerdiscussedhisresearchinabookpublishedinGermanin1921andtranslatedintoEnglishasTheMentalityofApes(1927).8第8頁，共42頁，2023年，2月20日，星期四InsightinK?hler’sChimpanzees(2)Inoneproblem,K?hlerdangledabananaoutofreachofthechimpanzees.Itwastoofarabovethemforthemtoreachit,evenwiththeaidofastickplacedwithintheirenclosure.Amoreindirectsolutiontotheproblemwasrequired.K?hlerdescribesindetailattemptsofthechimpstoobtainthebanana.Usually,theywouldfirsttryoutvariousdirectstrategiesofobtainingit,likereachingandpokingatitwiththestick.Failingwiththesemethods,theywouldthenseemtoengageinvariousrandomactsoroftenapparentlygiveupontheproblemaltogether.Somewhatlater,however,achimpwouldsuddenlyimplementtheappropriatesolutiontotheproblem.Thesolutioninthiscasewastostacksomecratedthatwereintheenclosureontopofoneanotherandthenclimbupthemtoreachthebanana.9第9頁，共42頁，2023年，2月20日，星期四InsightinK?hler’sChimpanzees(3)K?hleremphasizedtheimportanceofinsightinsolvingtheproblem.Afteraperiodofrandomactivityornoactivityatall,thechimpsuddenlyconceivedoftheboxedasrelatedtotheproblem.Oncethisinsightwasachieved,implementingthesolutionwasquitesimple.K?hler’stop-downapproachtoproblemsolvingemphasizeditsstructured,planned,andconceptualnature,ratherthanitstrial-and-erroraspect.K?hlerwasamemberoftheGestaltschoolofpsychology,whichingeneralwasopposedtothemoreelementarytypeofanalysisofbehaviorismthatgrew,inpart,fromworksuchasThorndike’s.10第10頁，共42頁，2023年，2月20日，星期四二、思維研究中的各種變量（1）DependentVariableTherearethreeprimarywaystomeasuretheprocessofproblemsolving.Thefirstandmostobviousthingtomeasureisthenumberorproportionofsubjectsindifferentconditionsthatareabletosolvetheproblemwithinatimelimit.Thesecondmeasureofperformanceinsolvingtheproblem:latency,orthetimetakentosolvetheproblem.Athirdmeasurethatcanbeusedinsomeproblem-solvingsituationswheremorethanonesolutionispossibleisthequalityofthesolution.Itmustbepossibletorankthesolutionsonanordinalscale;inotherwords,itmustbepossibletoorderthemfrombesttoworst.11第11頁，共42頁，2023年，2月20日，星期四二、思維研究中的各種變量（2）IndependentVariableTheprimaryindependentvariableinthestudyofproblemsolvingisthemannerinwhichtheproblemispresented.Thiscanbevariedinseveraldifferentways.12第12頁，共42頁，2023年，2月20日，星期四二、思維研究中的各種變量（3）ControlVariableExperimentsconcernedwithproblemsolvingandthinkingareoftenmorecomplicatedthanothersinhumanexperimentalpsychology;thus,thisarearequiresagreatdealofcaretoproduceexperimentalcontrol.Sinceitistypicalinthisfieldtousebetween-subjectsdesigns,caremustbetakentoensurethatsubjectsinthedifferentconditionsarestatisticallyequivalent,eitherbyrandomlyassigningthemtoconditionsorbymatchingthemonsomedimensionsuchasIQ.Similarly,onemustcontrolastightlyasfeasibleallextraneousvariables.13第13頁，共42頁，2023年，2月20日，星期四三、問題解決的早期研究功能固定化（functionalfixity）定勢（set）的作用躁聲14第14頁，共42頁，2023年，2月20日，星期四四、問題解決的計算機模擬如果我們想了解被試在解決問題時頭腦內(nèi)發(fā)生的情況，則可以用口語記錄分析的方法，即出聲思維的方法。這種方法就是讓被試在解決問題時說出頭腦內(nèi)進行的一切活動，予以記錄，然后加以分析。口語記錄分析法是認知心理學(xué)進行思維的計算機模擬收集經(jīng)驗數(shù)據(jù)的方法。認知心理學(xué)還假定，人是一個信息加工系統(tǒng)，信息加工系統(tǒng)也叫“符號操作系統(tǒng)”，更常稱作“物理符號系統(tǒng)”。計算機也是一個物理符號系統(tǒng)。將人腦比喻為計算機，就可以從一個已知的系統(tǒng)去加深對一個不甚清楚的系統(tǒng)的理解。這樣，我們可以用計算機程序來模擬人的思維過程。15第15頁，共42頁，2023年，2月20日，星期四五、思維的計算機模擬的局限性思維的計算機模擬有其局限性。首先，人腦是千百萬年進化的產(chǎn)物，而計算機只是人腦的產(chǎn)物，這就是為什么幾個月的嬰兒可以識別母親的面孔而計算機無法做到的原因。人腦的工作方式與計算機的工作方式是不同的。其次，僅在計算機輸出的結(jié)果方面模擬人的思維結(jié)果是不夠的。第三，計算機無法對人的形象思維（不使用符號的思維）進行模擬，而形象思維則是人解決問題，在科學(xué)、藝術(shù)、運動等領(lǐng)域進行創(chuàng)造性活動常常使用的思維形式。第四，雖然1997年美國深藍計算機與國際象棋世界冠軍G.Kasparov對弈有輸有贏，但專家預(yù)測，要使計算機與圍棋世界冠軍比賽達到現(xiàn)在的水平，至少還需要100年時間。16第16頁，共42頁，2023年，2月20日，星期四六、推理推理（inference）是思維的形式。是指從若干已知判斷得出新的判斷的思維形式。它借助已有的知識對事物進行間接的認識。邏輯學(xué)家把推理分成歸納推理和演繹推理。歸納推理（inductiveinference）：即從具體的事例上升到一般的原則；演繹推理（deductiveinference）：即從一般原則得出關(guān)于具體事例的結(jié)論，其主要形式為三段論。相對而言，歸納推理總是從有限數(shù)量的具體事例中得出一般的原則，其結(jié)論具有不肯定性；演繹推理的結(jié)論是從一般原則推導(dǎo)出來的，其具體結(jié)論是肯定性的。推理常是有意識進行的，但也存在無意識的推理。17第17頁，共42頁，2023年，2月20日，星期四（一）關(guān)系推理的研究（1）邏輯學(xué)家區(qū)分了四種類型的演繹推理：以“大于”、“恰好”和“在……之后”等關(guān)系的邏輯屬性為基礎(chǔ)的關(guān)系推理。以否定和諸如“如果”、“或”、“和”等連詞為基礎(chǔ)的命題推理。以兩個前提，每個前提包含一個獨立的量詞（如“所有”、“一些”）為基礎(chǔ)的三段論推理。以前提包含不止一個量詞為基礎(chǔ)的多量詞推理。18第18頁，共42頁，2023年，2月20日，星期四（一）關(guān)系推理的研究（2）兩維空間推理的問題。所謂兩維是指物體之間不僅有左右關(guān)系，還有前后關(guān)系。茶杯在碟子右邊，盤子在碟子左邊，叉子在盤子前面，勺子在茶杯前面，叉子和勺子之間有何關(guān)系？19第19頁，共42頁，2023年，2月20日，星期四（一）關(guān)系推理的研究（2.結(jié)果）盤子碟子茶杯叉子勺子20第20頁，共42頁，2023年，2月20日，星期四（一）關(guān)系推理的研究（3）茶杯在碟子右邊，盤子在茶杯左邊，叉子在盤子前面，勺子在茶杯前面，叉子何勺子之間有何關(guān)系？21第21頁，共42頁，2023年，2月20日，星期四（一）關(guān)系推理的研究（3.結(jié)果）盤子碟子茶杯碟子盤子茶杯叉子勺子叉子勺子22第22頁，共42頁，2023年，2月20日，星期四（一）關(guān)系推理的研究（4）茶杯在碟子右邊，盤子在茶杯左邊，叉子在盤子前面，勺子在碟子前面。以上推理的分布如何？23第23頁，共42頁，2023年，2月20日，星期四（一）關(guān)系推理的研究（4.結(jié)果）盤子碟子茶杯碟子盤子茶杯叉子勺子勺子叉子在上面的分布種，叉子和勺子之間沒有共同的關(guān)系，研究者稱這樣的回答是無效的（withoutvalidanswers）。24第24頁，共42頁，2023年，2月20日，星期四（一）關(guān)系推理的研究（5）心理模型理論：演繹推理是一種類似搜尋反例的語義過程，它把命題的表征看成是某種加工的輸入，人們根據(jù)這種加工建立起與言語所描述的情境相符合的心理模型，該模型認為演繹推理的加工是以心理模型為基礎(chǔ)，而不是命題表征。形式規(guī)則理論：演繹推理的步驟類似進行邏輯論證的步驟，演繹推理依賴于推理的形式規(guī)則，這些規(guī)則類似邏輯運算中的規(guī)則，因此，演繹推理是一種類似邏輯證明的語法過程。25第25頁，共42頁，2023年，2月20日，星期四（二）推理與工作記憶（1）Baddeley（1998）曾指出，工作記憶的概念和智力的概念有非常密切的聯(lián)系。工作記憶與語言理解、注意及推理有著密切的關(guān)系，JohnGabrieli等人運用fMRI技術(shù)在被試解決Raven推理測驗時掃描他們的腦區(qū)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)額葉、頂葉和顳葉皮層等腦區(qū)都有激活，而這些腦區(qū)正是空間、客體和言語工作記憶進行時激活的腦區(qū)，Gabrieli認為“推理似乎是工作記憶能力的總和?！绷硗?，演繹推理中心理模型（分布）的構(gòu)建、想象都是在工作記憶中進行的，因此，推理與工作記憶有密切的關(guān)系也就是很自然的。26第26頁，共42頁，2023年，2月20日，星期四（二）推理與工作記憶（2）線性推理（Linearreasoning）在80年代以前的研究多局限于線性三段論。線性三段論又稱關(guān)系推理，又稱三項系列問題（three-termseriesproblem）。在這種推理或問題中，所給予的兩個前提說明了三個邏輯項之間的可傳遞關(guān)系，如“A比B大，B比C大”，要求作出結(jié)論，說出哪個最大或哪個最小。由于三個邏輯項的關(guān)系是A>B>C，具有線性特點，故又稱線性三段論或三項系列問題。線性推理中要正確得出結(jié)論，就必須對前提中的信息進行適當?shù)谋碚鳌Ｔ趯嶒炑芯恐?，通常給被試呈現(xiàn)兩個前提和一個相應(yīng)問題，要求他們盡快作出回答，記錄其反應(yīng)時和正誤。據(jù)此來探討信息的表征和推理的過程。線性推理的加工過程不像歸納推理或演繹推理，每個客體之間沒有交叉或重疊的部分。27第27頁，共42頁，2023年，2月20日，星期四（二）推理與工作記憶（3）Vandierendonck和Vought（1997）研究了時空內(nèi)容的線性推理和工作記憶的關(guān)系。在線性推理過程中要區(qū)分兩個過程，一是句子的加工過程，二是結(jié)果推理過程。首先給被試呈現(xiàn)各個前提句，一次一句。要求被試閱讀和理解句子并保持信息。以前的一些實驗研究表明閱讀簡單的句子不需要語音環(huán)路的參與，至少聲音抑制沒有對簡單句子的閱讀產(chǎn)生影響。根據(jù)推理的心理模型理論，在加工中要形成句子的一個或多個心理表征，以此為基礎(chǔ)進行推理。如果表征是視空編碼形式，那么這需要視空加工系統(tǒng)的參與，同時對它的干擾將影響句子的加工和加工時間；如果是語音編碼形式，那么聲音抑制會干擾句子的加工；如果是以一種更抽象的形式來編碼，那么中央執(zhí)行系統(tǒng)將對推理起作用，對它的干擾將影響推理的正確率和加工速率。所有的句子呈現(xiàn)完畢后，呈現(xiàn)要求被試回答的問題和選項，這時就進入了結(jié)果推理過程。很有可能工作記憶的三個成分都參與了推理。28第28頁，共42頁，2023年，2月20日，星期四（二）推理與工作記憶（4）在進行推理任務(wù)的同時有次級任務(wù)分別來干擾推理任務(wù)，直至推理任務(wù)結(jié)束。實驗中采用的線性推理問題有三類，分別是一個、兩個和三個模型問題，要正確地推理必須建立一個、兩個或三個空間模型。這三種類型問題的難度依次增加，利用的工作記憶資源也增多。實驗分四組（三個實驗組，一個控制組）。29第29頁，共42頁，2023年，2月20日，星期四（二）推理與工作記憶（5）實驗結(jié)果如下：控制組和3個實驗組在正確回答百分比上都達到了顯著差異，表明工作記憶的3個成分都可能參與了線性推理過程，而且聲音干擾的程度強于視空干擾和中央執(zhí)行系統(tǒng)干擾。句子的加工時間方面，從被試閱讀句子的時間來看，只有在視空干擾和中央執(zhí)行系統(tǒng)干擾條件下的閱讀時間顯著長于控制組，而語音干擾組的時間短于控制組。表明聲音的干擾對于被試理解和保持句子信息沒有影響，而視空干擾和中央執(zhí)行系統(tǒng)干擾對其有很大影響。很有可能心理表征是視覺空間編碼形式，有一些研究也表明線性推理中建立的心理表征是空間形式的模型。中央執(zhí)行系統(tǒng)可能起著控制過程的作用。推理要求的分布數(shù)目越多，推理難度就越大，推理的正確率降低。這說明推理越復(fù)雜，對工作記憶的要求越高，推理就差。綜合以上三點，可以得出結(jié)論：在句子加工過程中，只有視覺空間系統(tǒng)和中央執(zhí)行系統(tǒng)參與，語音環(huán)路沒有參加，它只是參與了結(jié)果推理過程。30第30頁，共42頁，2023年，2月20日，星期四（三）內(nèi)容與推理（1）推理過程極大地依賴于有關(guān)的內(nèi)容（content）。推理的難度更多地依賴于前提的內(nèi)容與個體已有知識的關(guān)系，而較少依賴于推理涉及的邏輯形式。31第31頁，共42頁，2023年，2月20日，星期四（三）內(nèi)容與推理（2）前提內(nèi)容可以影響結(jié)論的抽取。例如，Byrne給一組被試如下的前提：如果她要寫一篇隨筆的話，她將呆在圖書館很晚。她要寫一篇隨筆。96%的被試得出如下結(jié)論：她將呆在圖書館很晚。另一組被試也得到與的前提，但同時還附加有1′如果圖書館持續(xù)開館，她將呆在圖書館很晚。這一組被試中只有38%的人得出的結(jié)論。這說明引入1′前提就鎖定了與的應(yīng)用。32第32頁，共42頁，2023年，2月20日，星期四（三）內(nèi)容與推理（3）內(nèi)容對推理的影響在選擇任務(wù)中也表現(xiàn)得十分清楚。在下面的具有抽象內(nèi)容的選擇任務(wù)中：按照演繹推理的形式規(guī)則理論，被試應(yīng)該翻看（選擇）看看是否有不是7的數(shù)字在背后和

看看是否有A在背面，因為只有這兩種可能去證明原命題（所有一面是字母A的卡片，它的背面就有數(shù)字7）是錯誤的。但被試很少按邏輯規(guī)則去正確選擇，他們常常作出錯誤的選擇，最通常的選擇是翻看和（翻看是不必要的）。這種選擇任務(wù)的一般表達形式為：“如果p那么q。”正確的選擇應(yīng)該是p和非q。

M

A74

A4

A7733第33頁，共42頁，2023年，2月20日，星期四（三）內(nèi)容與推理（4）但如果比較的規(guī)則表現(xiàn)為強制性關(guān)系，有十分明確的內(nèi)容，如“如果一個人能允許喝酒，那他們一定至少是21歲”。那么選擇任務(wù)類似于：而實驗中被試更多地正確選擇與。這兩項選擇任務(wù)中邏輯規(guī)則都是一樣的，但一項是抽象的任務(wù)內(nèi)容，另一項任務(wù)卻十分具體，但被試在具體內(nèi)容的任務(wù)中推理更為正確，這說明內(nèi)容對推理的制約作用。喝酒不喝酒2118喝酒1834第34頁，共42頁，2023年，2月20日，星期四（三）內(nèi)容與推理（5）怎樣解釋這種制約作用呢？人們認為，任務(wù)中的主題內(nèi)容激活了實際的推理圖式（pragmaticreasoningschemas），而推理正依賴于這些圖式。35第35頁，共42頁，2023年，2月20日，星期四（四）推理與大腦演繹推理的心理模型理論認為，大腦右半球應(yīng)當在推理中起重要作用。神經(jīng)心理學(xué)的證據(jù)普遍證實上述預(yù)測。有幾項研究表明大腦右半球受損會損害患者的推理能力。36第36頁，共42頁，2023年，2月20