实验心理学--思维

第九章思维思维是最高级、最难把握的心理过程之一。

人们凭借思维，可以把握那些无法直接感知的事物，理解其中的相互关系，推测其发展，认识其本质。

思维的表现形式十分丰富，包括：概念形成、判断、推理、问题解决、决策等，这为思维研究开辟了广阔的天地。

早在1911年，桑代克（Thomdike, E. L.）就研究了猫在问题解决过程中的尝试错误学习，而后，格式塔学派的苛勒（Köhler, W.）又研究了猩猩的思维顿悟现象。

20世纪50年代起，思维的研究开始涉及深层认知机制方面，如：对问题空间和算子的探讨；对有限理性和启发式策略的探讨等。

近年来，思维研究领域又兴起新一轮的浪潮，其中有关思维中的无意识过程，以及人工智能方面的研究，是极具活力的热点。

前者使人们对思维内部过程的理解更加深入；而后者则广泛用于对各种思维理论的模拟、检验上，以期提供理论上的启发。

第一节 思维的研究方法思维研究的不同历史阶段，有着不同的研究方法。

早期的尝试错误说和顿悟说，沿用的主要方法是行为测量，所遵循的事实上是行为主义的研究思路。

此后，认知心理学逐渐取代行为主义，研究者们不再将心理学仅仅局限于行为观察，他们认为内省式的言语报告应该同行为测量一样，也可以作到科学化，于是，在这一阶段，言语报告便连同行为测量一起成为两大主要的研究工具。

而随着认知心理学研究模式的不断深入，一种着力于整合实验结果以探讨思维的内部心理机制与表征的研究方法----建构认知模型----也应运而生了。

一、行为测量行为测量（Behavioral Measures）是指研究者通过对被试外显行为的观察或运用各种指标对被试的外显行为的评估来获得思维过程数据的方法。

通过对观察数据或行为指标的分析，往往可以推测被试的内在思维过程。

它与行为主义着重外显行为的研究思想一脉相承。

行为测量有两个层次：观察数据和行为指标。

早期的一些研究，比如：桑代克的尝试错误实验和苛勒的顿悟实验，大多以观察数据作为推测内在思维过程的依据。

而随着行为测量的发展，以及研究者对内在思维过程的推断要求更为精密、准确，所以各式各样的行为指标，比如：答对的人数、解题时间等等，便逐渐完善起来。

当然，观察数据和行为指标之间并没有截然的分隔，两者主要的区别在于：采用观察数据的实验，往往不对因变量作明确规定，而是笼统地对被试行为作观察；而采用行为指标，则需要在实验设计中规定某些因变量指标，并针对它们进行观察记录。

（一）观察数据观察数据即对被试行为进行观察后所获得的数据。

行为主义的主要研究思想就是要对外在可观察的行为进行观察，而忽略对内部心理机制的探讨。

早期的思维研究者们借用了行为主义观察外显行为的思想，获得了许多有关思维的观察数据。

然而，他们并未仅仅停留在数据积累上，而是根据所获得的观察数据进行进一步的推断，形成了有关思维的理论。

现以桑代克的尝试错误实验和苛勒的顿悟实验为例来说明研究者是如何使用具体的观察数据形成早期思维理论的。

这两个实验都采用了动物被试。

虽然直到今天为止，仍有部分研究者对于动物是否拥有思维持怀疑态度，事实上这一问题也仍存有争议；但是无论怎样，桑代克和苛勒的工作在思维研究中占据了无可争议的经典地位，并清晰地阐明了行为测量在思维研究领域的应用。

1911年，桑代克以猫为被试研究了思维过程中的尝试错误现象。

他把猫关进特制的迷箱中，箱外放有食物，猫必须拉动迷箱中的绳子，才能把门打开，逃出迷箱，得到食物。

桑代克观察并描述了猫在迷箱中的行为，又以每次猫逃出迷箱的时间和成功解决问题前所犯的错误作为行为测量的指标。

结果发现：在逃出迷箱得到食物之前，猫往往会经历一段在迷箱中乱抓乱咬、四处碰壁的过程，它会尝试各种策略，最终偶然拉动了绳子，从而成功地逃出迷箱得到食物。

并且，在经历了十几次同样的试验之后，猫作出正确反应所需的时间越来越短，所犯的错误也越来越少。

由此可以推测：猫的问题解决是一种尝试错误的过程，随着问题解决次数的增多，尝试错误的次数随之逐渐减少。

这就是桑代克著名的尝试错误说，即将问题解决的过程看成是一种联想学习的过程，带有渐进的性质，在这一过程中，适宜的联系得以建立并通过强化而巩固，反之，不适宜的联系则逐渐消退。

值得注意的一个问题是：在此实验中，桑代克观察的主要方面是猫作出正确反应所需的时间和错误次数，这表示早期的观察数据法中就体现了行为指标方法的部分端倪，这两种方法在许多方面存在联系。

针对桑代克的尝试错误说，1913年到1917年期间，苛勒以猩猩为被试进行了一系列顿悟实验。

在其中较著名的一个实验里，实验者将黑猩猩关在围栏中，高处挂着香蕉，但是不管猩猩用爪子还是用棍棒都不可能直接够到香蕉。

通过对猩猩行为的观察发现：猩猩在进行了很多次失败的尝试后，索性放弃了这个问题，它们或者犹豫不决，或者环顾四周，或者根本就去做其他的事情了。

不过实验观察发现，有时在经历了这样一段较长时间的停顿后，猩猩会突然想到解决方法----把围栏中的箱子一个个地堆起来，然后爬到箱子上，得到了香蕉。

基于此，苛勒推测问题解决的过程不是盲目地尝试错误的过程，猩猩不需要一次又一次地去尝试够到香蕉，它们看上去更像是停下来思考，或是去做其他的事，而后在某个瞬间，突然顿悟。

这种思维过程突变性的假设----顿悟说，有别于桑代克渐进式的尝试错误说。

以上两个以动物为被试的研究，主要依靠行为观察数据，针对问题解决的过程提出两种经典假说，这证明了观察数据在思维研究中的应用价值。

当然，随着实验设计理论和思维研究本身的进展，后来的研究者往往偏好运用事前规定的行为指标，做更有针对性的记录。

（二）行为指标行为测量时所采用的行为指标多种多样，现以思维研究中的酝酿实验和类比实验为例阐述一下它们的运用。

波斯纳（1973）描述了一项酝酿实验。

实验所用的问题为：一个人有4条链子，每条链子有三个环。

他想把这四条链子结成一个封闭的链圈。

打开一个环要花2分，接一个环要花3分。

这个人花15分把所有链子结成了一个封闭的链圈，他是怎么做的？实验操纵的一个自变量为酝酿期的长短，即解决问题的两段时间中的延时，在这里”酝酿”被理解成问题解决之前所从事的与问题无关的事，但却对最终的问题解决产生影响的过程。

该自变量的三个水平分别为0、15和30分钟。

实验采用被试间设计，每个自变量水平下，至少20个被试。

另外，为了控制被试在延时期间的行为，研究者还要求他们在延时期间没有思考测验的问题。

实验有两个行为指标，一个是被试解决问题的百分率，另一个是解决问题所花费的时间。

结果发现：酝酿期为15分钟的被试问题解决成功率高于无酝酿期被试的，并且他们所花费的时间也更短；而酝酿期为30分钟的被试问题解决成功率又高于酝酿期为15分钟被试，并且他们所花费的同样也更短。

波斯纳据此推测，酝酿期的长短直接影响了问题解决的效果。

另一个例子是沃森和约翰逊－莱尔德（Wason和Johnson-Laird，1972）所进行的选择作业实验，或称为四卡片问题。

实验程序如下：给成年被试看4张卡片，其中两张的正面各有一个字母，一张卡片有元音字母（E），另一张卡片为辅音字母（K）；另两张卡片的正面各有一个数字，一张卡片为偶数（4），一张卡片为奇数（7），见图9-1。

实验的指导语为”每张卡片都是一面为字母，一面为数字，现在要求你验证一个规则----若卡片的一面为元音字母，那么另一面则为偶数，不过你只能翻两张卡片”。

正确的答案是翻卡片”E”和卡片”7”，因为翻卡片”E”可以从正面验证规则正确与否，而翻卡片”7”可以从反面证伪这一规则。

实验以做各种回答的人数比率作为行为指标。

结果发现只有10%左右的被试答对，却有将近50%的被试回答”E”和”4”。

据此，沃森和约翰逊－莱尔德认为被试擅长于从正面验证某一规则，而不习惯于证伪。

图9-1 沃森和约翰逊－莱尔德实验材料早期，国内也有研究者使用行为指标进行思维研究。

比如：朱智贤等（1963）研究了儿童让步关系推理，研究所使用的行为指标为错误率。

结果发现二年级（8－9岁）在推理时的错误率为26.5%，三年级（9－10岁）则为19.5%，四年级（10－11岁）为12.5%，五年级（11－12岁）则下降到4.5%。

所以，研究者推论四、五年级是儿童掌握让步关系的一个转折期。

综上，用行为测量来推断思维过程是较为科学、有效的。

不管是早期的观察数据，还是后来的行为指标，都是从外显的、客观的行为数据来推测思维的某些特征。

这种客观性便是行为测量有效性的见证。

不过同时，客观性也存在一个重大的问题，那就是只从行为结果入手，而不能揭示行为过程。

为了对思维过程有一个更为详细的了解，后来，研究者们又发明了出声思维法。

二、出声思维思维的另一个研究方法为内省式的言语报告。

在思维研究领域，通常会让被试在问题解决或推理的过程中，将其思路用言语报告出来，这种言语报告的方式被称为出声思维（think aloud）。

（一）出声思维的由来认知心理学对快速的信息加工过程，通常会使用反应时等指标，而对于诸如思维等慢速的信息加工过程，通常使用出声思维等考察形式，因为慢速的信息加工过程持续时间较长，内部操作更为复杂，存在多种选择的可能性，对其进行行为测量几乎是不可能的。

比如：一个人在完成一道数学题的思维作业时，他通过哪些内部操作来完成是别人无法直接观察到的，而事后询问所得的答案又常常是不完整、不准确的。

克服这种困难的一个有效方法是让他利用外部言语进行思考，即出声思维，使他的思维过程外显化，这样就可以直接观察人的思维过程。

鉴于此，心理学家邓克（1945）首先提出了出声思维法。

但是，在方法被提出的初期，它并未受到学术界的关注。

直到1972年，纽厄尔（Newell）和西蒙（Simon）将此方法用在了问题解决领域，获得了可喜的成功，出声思维法才受到研究者的广泛关注。

出声思维法一般按照以下几个步骤实施：（1）对被试进行预训练，使他们能顺利地进行出声思维；（2）给被试一个思维作业，比如：一道数学题或是一种智力游戏，让他们用出声思维的方法来完成作业，同时用录音机记录他们的全部口述；（3）当被试在进行出声思维的过程中，发生停顿，实验者应及时提醒或询问他们在想什么，不过，除非有特殊的研究目的，并事先做过准备，实验者在出声思维过程中，不应提问，以免干扰被试的出声思维；（4）将录下的言语报告逐字逐句地整理成文字材料，并对记录进行细致的分析，提炼其中有价值的材料，以分析被试思维的过程及其特点。

所录下的言语报告的分析是上述步骤中最困难的一步，有时被试的报告显得过于杂乱，很难从中找出规律。

对此，纽厄尔和西蒙（1972）提出了一种分析被试出声思维言语报告的有效方法----问题行为图。

（二）出声思维的分析----问题行为图问题行为图可以使研究者直观地看出被试在问题解决过程中所进行的各种操作序列。