影响图式归纳和类比迁移的三因素实验研究.doc

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影响图式归纳和类比迁移的三因素实验研究影响图式归纳和类比迁移的三因素实验研究邱琴/胡竹菁/闵容【论文分类】心理学【论文网络来源】http://www.csscipaper.com/B4【期刊期数】2006年05期【论文期刊来源】《心理科学》(沪)2005年6期第1370～1374页【英文标题】An Experimental Study on Three Factors Affecting Schema Induction and Analogical Transfer Qiu Qin[1],Hu Zhujing[1],Ming Rong[2](1 Department of Psychology,Jiangxi Normal University,Jiangxi,330027)(2 Guangdong University of Technology,Faculty of Material and Energy,Guangzhou,510643)【作者简介】邱琴，胡竹菁，江西师范大学心理学系，南昌，330027闵容，广东工业大学材料与能源学院，广州，510643邱琴。E-mail:qiuqinnc＠163.com通讯作者【内容提要】该研究探讨被试的认知风格、源问题结构的清晰度及两个源问题间内容的相似性三者对图式归纳和类比迁移的影响。实验采用2×2×2的三因素完全随机设计。结果显示：(1)源问题图式表征的质量受到被试认知风格和源问题结构的清晰度两个变量的影响；(2)类比迁移的成绩只受到源问题结构清晰度的影响；(3)结构清晰的条件下，两类被试图式表征的质量无明显差异；结构不清晰的条件下，两类被试图式表征的质量出现明显差异。The paper deals with three factors’influence on schema induction and analogical transfer.The three factors include cognitive style,the clearness of problem structure,content similarity.The experiment adopted a three-factor randomized design.The result showed:(1)Both cognitive style and the clearness of problem structure influenced the quality of schema representation.(2)The scores of analogous transfer were only affected by the clearness of problem structure.(3)The quality of schema representation had no significant difference between field independent and dependent subjects on the condition of well-organized structure.But difference was found on the condition of ill-organized structure.【关键词】图式归纳/类比迁移/结构清晰度/图式表征schema induction/analogical transfer/the clearness of text structure/schema representation 1问题与目的80年代以来，大量认知科学的研究用来阐明类比思维机制[1-5]。通常的类比思维过程包括6个子过程：表征、检索(提取)、匹配(映射)、类推、调整适应以及归纳学习。目前，大部分的研究集中在检索和映射过程，仅有少量研究涉及表征、评估等其他正过程[1]。本研究通过问题类比范式，在总结类比迁移领域已有表征研究的基础上，拓展这方面的研究。针对类比思维中的表征的研究主要朝两个方向展开：一是不同抽象程度或不同类型的表征对迁移的影响[6]；二是影响问题表征形成的因素。所谓问题表征是指根据问题的初始条件、目标任务而形成的对问题结构的认识[7]。主要是对问题结构的图式归纳的研究。图式归纳既指结果，也指过程。作为结果的一类问题的图式是快速形成正确的问题表征的基础。它是指对一类问题的一般性描述，通常具备3个层次的结构。初始状态：目标、可利用资源、约束条件。解题计划：各种操作和解题步骤；解题结果。大体上，针对图式归纳的研究从性质和质量两方面着手。前者包括：归纳过程是自动的还是策略的、归纳结果是保守性的还是消除性的[8]。后者包括：类比物的数量或提示线索；问题与类比物间的表面相似和结构相似等[9-10]。不难发现，这些都是影响图式质量的外部因素。在问题解决领域，近来有研究表明[11]，问题表征可区分为内部表征(internal representation)和外部表征(external representation)。所谓内部表征，是指记忆系统中的诸如命题、图式、神经网络及其他类型的知识和结构。外部表征则是问题情景的成分和结构，即：问题呈现的方式、环境及其结构等。表征不仅指信息的内部表达，也包括对内部认知活动有直接影响甚至是有决定性影响的信息的外部表达和环境的结构。影响内部表征的因素有：外部表征、知识经验、被试的个性品质。大多数关于表征的研究，包括上述类比表征的研究都是针对内部表征而言的。在问题解决领域，关注的是待解决问题的内、外部表征及其关系。然而，类比思维过程包含问题和类比物两方面的内部表征。图式归纳(一种内部表征，以下简称，图式或图式表征)也包括：多个类比物间以及问题和类比物间的图式归纳。需要说明的是，在问题类比范式中，类比物常被称为“源问题”。多个源问题的图式归纳是在单个源问题表征的基础上进行的，其结果就是一类问题的图式表征。因此，图式归纳的质量最终体现在是否产生与解题目标相联系的图式表征。综合上述分析，研究设想，是否多个类比物的外部表征对其共有的图式表征产生影响，进而影响到类比迁移？是否被试的个性品质对图式表征产生影响？本文主旨在于对影响源问题图式表征的因素做进一步研究。2研究方法2.1实验目的与设计本实验采用2×2×2的三因素完全随机设计，探讨认知风格(场独立与场依存)、源问题结构(清晰与不清晰)、源问题内容(相似与不相似)三个自变量对源问题图式表征及类比迁移的问题解决的影响。具体安排如下。2.1.1内容变量相关研究所用的实验材料多是人工设计的难题(简称，人工问题)和学科问题。人工问题，虽是一些相对典型的、简单的问题，但大学生被试对这类问题了解很少，包括其他与之特别相像的问题。因此，解答问题的过程基本不受个人经验的影响。也正是因为这类问题的情境内容简单，不涉及专门的知识。因此，特定知识的有无对问题的解答不产生影响。本研究为了控制上述无关变量，沿用Gick&Holyoak(1983)的5个解答原理相同、内容不同的问题。设计这个变量的目的是想检验Gick&Holyoak[10]的研究结果：2个源问题内容的相似性对随后的类比迁移成绩没有显著的影响。因为，也有研究表明[12]，内容相似程度低的被试组的迁移成绩要好于内容相似程度高的被试组。2.1.2认知风格除了要弄清楚被试的个性品质是否对图式表征产生影响？我们还假设，场独立型被试更可能自觉把握源问题的内在逻辑关系(即解题原理，以下简称，内在结构)。在此基础上，通过比较两个源问题的异同抽取图式，促进类比迁移。另外，有研究表明，场独立者认知改组能力强，善于发现材料的内在结构，而场依存者更难检测到文章的结构和重要内容。他们是被动的、非策略的学习者，他们不缺乏认知建构技能，而是需要唤醒这些技能[13-14]。因此，设想两类被试在把握源问题内在结构上存在的差异会影响到图式表征是合理的。2.1.3源问题结构需要说明的是，源问题结构是指一种问题的外部表征，即一种外在结构。区别于上述的问题的内在结构。如果人工问题以大段文字阅读的形式呈现，就是一种篇章阅读理解。篇章阅读关于文章标记的研究可用来控制问题的外部表征，也就是结构清晰度。以此检验是否多个类比物的外部表征对其共有的图式表征产生影响，进而影响到类比迁移？文章标记是可以在文章的不同位置出现，不带来任何新内容但能强调文章结构或重要内容的词、短语、句子或特殊符号。分为强调文章结构内容的宏观标记和强调文章具体内容的微观标记[15]。宏观标记有助于建构文章主题的内部表征，指导主题和结构的高水平信息的回忆，并利用这一表征作为文章从属信息的提取线索。因此，运用宏观标记可区分出不同清晰度的问题结构。我们用分段落和段落标题的形式为被试提供结构非常明显的源问题。相应地，不清晰的结构既不分段落，也不加标题。如上所述，如果不同认知风格的被试把握问题内在结构的能力是有差异的，那么源结构不清晰，两类被试对源问题的内部表征就会存在差异，进而影响到对一类问题的图式表征。源问题结构清晰，不仅内部表征变得容易，而且所提供的结构线索好像是一种提醒，使得场依存被试能够与场独立被试一样对问题的内在结构进行表征。2.2筛选被试2.2.1瑞文标准推理测验及镶嵌图形测验为避免一般智力差异对问题解决的影响。从江西师范大学心理学和教育学这两门公选课中，选取基本推理能力等同的大二学生作为被试。5个学科6个班级的314名学生参加测验。以所得分数在常模中处于良好水平为标准，共140名被试参加下一轮测试。采用北师大心理系修订的《镶嵌图形测验》。140名被试，缺席8人，共132人参加测验。得到场独立型被试60名，场依存型被试45名。2.2.2预备测验为熟悉测验程序，完善实验材料和答卷设计。抽取13名场独立被试进行预测。最终确立8组92名被试。其中，场独立被试47名，分4组：12、13、13和9人。场依存被试45名，分4组：9、12、12和12人。2.3实验材料如前所述，Gick&Holyoak的5个问题中，Duncker辐射问题是需要迁移解决的问题。其余4个源问题：战争和灭火体裁的各两篇(内容相似)；两种体裁各取一篇构成内容不相似的两个源问题。4个源问题不分段落和标题，即为结构不清晰，字数约450字；用宏观标记对4个问题进行结构清晰的改编，字数约550字。最终得8个源问题。每个问题一页纸，均用小四号字体打印。将8个源问题两两配对，形成四种性质的实验材料：内容相似结构清晰，内容不相似结构清晰，内容相似结构不清晰，内容不相似结构不清晰。2.4实验程序实验以小组方式进行。两类被试各有4组，每组随机接受上述4种实验材料中的一种。指导语为“同学们，今天有三项任务需要大家耐心地完成，时间约一节课。即将发下两篇故事，要求大家认真仔细地阅读，看明白讲的是什么，时间是5分钟。并请注意故事中的任务是怎样完成的。阅读完了翻过来放在桌面上，我们请大家回答有关这两个故事的几个问题。”5分钟后，文稿收毕。指导语：“现在请大家回答问题，时间不限，一般约需15分种。请按照自己的进度答题。完成后举手，继续下面一项任务。”统一发下答题纸。对举手的同学，发放辐射问题让其解决。直至一组被试均接受了辐射问题。2.5计分方法2.5.1辐合解答的正误(0，1计分)。沿用Holyoak(1983)的判断标准，即“弱的力量从不同的方向聚合，或弱的力量从不同方向同时进行”。2.5.2辐合解答的质量。辐合解答包含三个关键点：大的东西分成小的部分；小的部分包围目标；小的部分向目标在各个方向同时进行。张金桥[16](2001)对这三个关键点进行了重要性评定。结果发现，三个关键点对问题的解决具有同等的重要性。因此，一个关键点一分，总分3分。然而，研究发现，辐射问题中的弱射线因有放射源是可以持续供应的；源问题中的弱力量，比如：小部队的攻击力或小木桶中的水，都不能持续供应。因此，“同时进行”作为一个关键点，对解决辐射问题就显得不重要，而在解决源问题时就很重要，因为如果不同时，就容易被敌方或大火各个击破。本研究的评分依然是一个关键点一分，只是对于取3分的标准略有改变，那就是答“弱力量从不同的方向会聚于肿瘤，或弱力量从不同方向同时进行”的均给3分。2.5.3图式表征的质量。公认的解决此类问题的辐合图式(注：非辐合解答)可用来考察从两个源问题归纳出来的图式表征的质量。计分标准包括：解答计划(步骤)和解答条件两方面。解答计划仍沿用张金桥的标准。解答条件共有2分，两个关键点：充足的资源(或强的力量)，例如：大部队和灭火源，以及有限的应用条件，例如：不能沿一个方向安全地运用所有的力量(包括：不能沿一条道路同时进军；不能一次性输送大量的灭火剂)。总分5分。3实验结果与分析3.1图式表征的实验结果图式表征得分的2×2×2方差分析结果，见表1。表1图式表征得分的方差分析结果变异源SS dfMS Fp主效应认知方式(A)8.39718.3974.9720.028结构清晰度(B)30.924 130.924 18.311 0.000内容相似性(C)6.43516.4353.81 0.054交互效应A×B 7.82617.8264.6340.034 A×C 5.29515.2953.1350.080 B×C 4.23214.2322.5060.117 A×B×C4.28614.2862.5380.115认知风格主效应显著，p＜0.05；场独立被试的得分(2.30±1.47)高于场依存被试(1.67±1.49)。结构清晰度主效应显著，p＜0.001；相比于结构不清晰的源问题(1.41±1.35)，结构清晰的源问题(2.57±1.44)间能形成更好的图式表征。内容相似性的主效应达到统计学的边际显著性，p＜0.06。交互作用上，只有认知风格与结构清晰度的二次交互作用显著，p＜0.05；简单效应检验结果表明：结构清晰，两类被试间的图式表征得分差异不显著(2.60±1.47，2.52±1.44)，F[，(1，82)]=0.039，p＞0.05；结构不清晰，场独立被试的得分(1.95±1.43)明显高于场依存被试(0.86±1.04)，F[，(1，82)]=7.118，p＜0.05。3.2辐合解答的实验结果辐合解答得分的2×2×2方差分析结果，见表2。表2辐合解答得分的方差分析结果变异源SS dfMS F p主效应认知方式(A)0.55310.5530.3630.549结构清晰度(B)6.35216.3524.1640.044内容相似性(C)1.02 11.02 0.6690.416交互效应A×B 1.27411.2740.8350.363结构清晰度的主效应显著，p＜0.05；清晰的结构(1.30±1.38)比不清晰的结构(0.73±1.04)更能促进辐合解答。其余的主效应和交互作用均未达到显著水平，p＞0.1。3.3二类得分的相关分析表3显示，表征得分越高，正答率越高，误答率越低。反之亦然。解答得分与表征得分之间的Spearman等级相关系数为R=0.336[**]，p＜0.01。这表明：二者具有中等程度的正向线性相关。也就是说，源问题图式表征的质量对后续问题的解答有影响。图式表征越好，问题解答也就越好，反之亦然。不过，这种影响不是唯一的。研究发现，有些被试问题解答正确，图式表征却很差。有些被试图式表征不错，问题却未正确解答。尽管如此，那些图式表征为5分或辐合解答为3分的被试却是百分之百的解答正确。表3两类得分与解答正误率关系表表征得分解答得分53-4 0-2 32 1正答率(％)100(2)50(17)22(12)正答率(％)100(4)47(15)22(12)误答率(％)0(0)50(17)78(42)误答率(％)0(0)53(17)78(42)n 2 3454n43254注：括号内的认识；n为总人次4总讨论4.1影响图式表征的因素被试的个性品质的确影响到图式表征，除了前面提及的原因，即独立型被试能自觉地运用反映问题结构的直接或间接的线索，当问题结构不清晰时，他们比依存型被试更能有效地把握文章的抽象结构。另一个原因可能是依存型被试并未意识到使用类比策略能有效地解决新问题。结构清晰的源问题间能形成更好的图式表征。这表明多个类比物的外部表征对其共有的图式表征产生影响。内容变量的边际显著性意味着：内容相似(M=2.285)比不相似(M=1.745)产生更好的图式。这可能是由于，两个源问题在表面元素上的重复，容易加深被试对与结构相关的细节信息的记忆，如：解答条件。4.2影响辐合解答的因素认知风格没有主效应，进一步证明图式表征的优劣不是解答计划成功迁移到问题的唯一影响因素。且认知风格对问题解决的影响是间接的。然而也有研究表明[17]，认知风格对学科问题的解决有直接的影响。也许，这是有待进一步研究的问题。清晰的结构对辐合解答的促进作用，不仅表现在形成高质量图式的基础上，促进类比迁移，还表现在形成了较为清晰的源问题内部表征，作为样例促进了问题的解决。4.3认知风格与结构变量的交互效应清晰的结构本身提供了一种外界线索。不论哪类被试都能有效地利用它，产生合理的内部表征，进而归纳出较好的图式。但在结构不清晰的条件下，没有可供利用的外界线索，场独立被试有能力自行建构问题的内在结构，成绩不受大的影响，而场依存被试，由于没有外界线索的帮助，加上对类比解决问题的策略缺乏意识，成绩大受影响。这个实验结果除了证明不同认知风格的被试在内部表征上的确存在倾向性差异，还启示我们，如果源问题的外部表征清晰，就能够帮助场依存被试进行内部表征，消除这种倾向性差异带来的消极后果。4.4对两种得分相关性的分析图式表征得分和辐合解答得分的中等程度相关，意味着图式表征的质量不是成功类比迁移的必要条件。如何表征信息和如何使用这些信息以解决问题是截然不同的。其实，问题表征只是用于解决问题的三种手段中的一种，其余二种是：通用解题策略和解答程序。前者如手段-目的分析法，特点是：能应用于不同类型的问题中，且不论是否最有效；后者如数学公式或人工问题的解答步骤，特点是：灵活性小，只适用于解答一种类型的问题。问题表征，比解答程序更一般、灵活，能用于不止一种类型的问题。研究发现，大部分被试在无法利用源问题给予的解题提示和图式的情况下，就是采用手段-目的分析法，设想各种方法去迎合解决问题的限制性条件。然而，在那些有效解决问题的被试当中，虽然大部分被试利用所建立的良好图式解决了问题，却仍然有被试利用这种问题表征和样例表征成功解决问题。那些图式表征良好却未正确解题的被试，则可能是不懂得用类比策略解决问题，因为提示之后，大都能正确解题。5总结论本研究利用人工问题作为实验材料，考察认知风格、问题结构清晰度和内容相似性对图式表征和辐合解答的影响，并探讨了二者间的关系，最终的实验结果显示：5.1在图式表征上，场独立被试的得分要高于场依存被试，且认知风格与结构变量有交互作用，即：两类被试的图式表征得分在结构清晰的条件下无明显差异；在结构不清晰的条件下，存在显著差异。但二类被试在辐合解答上没有显著差异，则意味着认知风格对人工问题的类比迁移不产生影响。5.2相比于结构不清晰的被试组，结构清晰的被试组有更好的图式表征质量和辐合解答成绩。5.3内容相似性对图式表征和辐合解答均不产生显著影响。但是，需要对内容相似性对图式表征是否产生影响，作进一步的考察。5.4图式表征的好坏是成功类比迁移的重要因素，但不是唯一重要因素。存在有不同类型和不同抽象水平的表征均对类比迁移产生影响，甚至是与图式表征同等重要的影响。这是需要进一步研究的问题。【参考文献】[1]Gentner,D.,Holyoak,K.,Kokinov,B.The Place of Analogy in Cognition.In:Gentner,D.,Holyoak,K.and Kokinov,B.(Eds).Analogy:Perspectives from Cognitive Science.Cambridge,MA:MIT Press,2001:1-19[2]Gentner,D..Structure-mapping:A theoretical framework for analogy.Cognitive Science,1983,(7):155-170[3]Sternberg,R.J.Component processes in analogical reasoning.Psychological Review,1977,84(4):353-378[4]Holyoak,K.J..The pragmatics of analogical transfer.The Psychology of Learning and Motivation,1985,19:59-87[5]Markman,A.B.,Gentner,D..Structure mapping in the comparison process.American Journal of Psychology,2000,113(4):501-538[6]Novick.L.R..Representational transfer in problem solving.Psychological Science,1990,1(2):128-132[7]邓铸.知识丰富领域问题表征与解决策略.宁波大学学报(教育科学版)，2002，24：32-36[8]曲衍立，张梅玲.类比迁移研究综述.心理学动态，1999，8(2)：1-7[9]张向葵，徐国庆.有关类比推理过程中的图式归纳研究综述.心理科学，2003，26：866-869[10]Gick,M.L.,Holyoak,K.J.Schema induction and analogical transfer.Cognitive Psychology,1983,15:1-38[11]邓铸，余嘉元.问题解决中对问题的外部表征和内部表征.心理学动态，2001，9：193-200[12]刑强，莫雷.样例学习研究的发展及问题.心理科学进展，2003，11(2)：165-170[13]郑雪.中国人认知方式的跨文化研究.当代中国心理学，83-87[14]李寿欣，宋广文.西方认知方式研究概观.国外社会科学，1999，1：19-24[15]何先友，莫雷.国外文章标记效应研究综述.心理学动态，2000，8(3)：16-42[16]张金桥，莫雷.文章结构因素对问题解决迁移影响的研究.心理学探新，2001，21：37-41[17]王立君，王欣.学生FDI认知方式与力学应用题解答关系的实验研究.心理科学，2001，24(3)：373-374^（本文来源：《论文资料库》http://lw.zaizhiboshi.com）。