第 8章 思维实验
? 主要内容
? 一、思维与问题解决研究中的变量
? 二、问题解决研究实验中的几个问题
? 二、推理
? 三、决策
一、思维与问题解决研究中的变量
? (一)因变量
? (二)自变量
? (三)控制变量
问题示例:
? 两个车站相距 100英里,星期六下午 2,00
两列火车分别从各自车站相向而行。一列
火车每小时行驶 60英里,另一列是 40英里。
在火车开出时,有一只鸟在火车前飞行,
速度是每小时 80英里,鸟以恒定的速度在
两列火车之间来回飞行。问火车相遇时,
鸟飞了多少英里?
车鸟问题图示
实验设计
? 被试间设计:给一组被试呈现图解,一
组被试没有图解。
(一)因变量
? 1.在限定时间内有多少被试解决了问题。
? 问题:如果两组中每个人都解决了问题,
是不是可以判定自变量不起作用呢?
? 不是。由于 天花板效应 的作用,从两组
解决问题百分比相等得出自变量不起作
用的结论当然是不正确的,因为问题太
容易不能揭示任何可能的区别。
2.第二个指标:潜伏期
? 潜伏期,即 解决问题所花的时间 。即使两组中
所有被试都解决了这个问题,他们可能在不同
条件下花的时间不同。因此,即使两组被试在
解决问题的百分比上没有差别,但是解决这一
难题所花时间上会有差别。实验结果证实了这
一点。因此 解决问题所花的时间 被证明是一个
敏感指标。
? 即使没有天花板效应,(比如说两组被试中都
有 60%的人解决了这个问题),那么其差别仍
可由潜伏期揭示出来。因此,我们说 潜伏期可
能是一种比反应正确率灵敏的因变量指标 。
3.第三个指标,问题解决的质量
? 在某些问题的解决存在一种以上的方法
时,可以把问题解决的方法按从好到坏
进行排序。这样,即使正确率和潜伏期
测量不能反映出两种条件下的差别,但
一种条件下的被试也许比另一种条件下
的被试获得更多满意的解决方法。
总结:问题解决实验研究中的三种因变量指标
? 1.通过率 ( 在限定时间内有多少被试解
决了问题)
? 2.潜伏期 (解决问题所花的时间)
? 3.问题解决的质量 ( 问题解决的方法的
好坏)
(二)自变量
? 1.问题呈现方式
? ①变化解决所需信息的呈现顺序及其重
要性
? ②变化无关信息的呈现量
? ③变化句子的表述方式
鸟飞行问题
? 两个车站相距 100英里,星期六下午 2,00
两列火车分别从各自车站相向而行。一列
火车每小时行驶 60英里,另一列是 40英里。
在火车开出时,有一只鸟在火车前飞行,
速度是每小时 80英里,鸟以恒定的速度在
两列火车之间来回飞行。问火车相遇时,
鸟飞了多少英里?
车鸟问题图示
是否呈现插图及插图的性质
2.其他
? ① 外部压力(是否有时间限制)
? ②奖惩
? ③被试个体差异
归纳:问题解决实验中的自变量
? 问题呈现方式
? 外部压力(是否有时间限制)
? 奖惩
? 被试个体差异
? ……
3.控制变量

二、问题解决研究实验中的几个问题
? (一)信度问题
? (二)实验控制问题
? (三)言语报告的可靠性问题
(一)信度问题
? 怎样验证实验结果的可信性?
关于类比问题解决的研究
? 邓克肿瘤问题:假如你是医生,面临着一个胃
内有恶性肿瘤的病人。在肿瘤上不能动手术。
但是,肿瘤不切除,病人就会死去。有一种辐
射能摧毁肿瘤。如果辐射以足够高的强度立刻
到达肿瘤,肿瘤会被摧毁。但不幸的是,当高
强度的辐射经过机体的其他地方时,健康的组
织同时也被摧毁。低辐射条件下,射线对健康
肌体无害,但也不能对肿癌起作用。我们应该
用什么类型的辐射去摧毁肿瘤同时又避免伤害
健康的组织呢?(Gick和 Holyoak,1980)。
吉克和霍利约克的研究(研究一)
? 最早研究中,45个被试只有 2个( 4%)提出了
,会聚解决法, 。
? 他们想研究:当在辐射问题前先给出一个类似
的问题及其解决办法时,是否会有更多的人能
解决这个问题。即是否被试能从第一个问题中
抽象出指导原则,然后运用到第二个中去。
? 基于这种想法,吉克和霍利约克提出了其他的
,类比故事, 。这些类比故事蕴涵着高效解决
辐射问题的基本原则。
类比故事 ——指挥官故事
? 一支坦克部队的指挥官要向敌军司令部
(要塞 )发起攻击。如果用许多坦克,他
赢的机会很大;但他的部队必须经过又
窄又不牢仅能通过少数坦克的桥,因此
只能用少量的坦克发起袭击,但易被敌
方击退。为了取得胜利,这支坦克部队
指挥官制订了一个让坦克分别通过每座
小桥包围敌司令部的计划。这样,所有
坦克都能立刻过桥攻击和占领敌司令部。
实验设计
? 三种实验处理:
? ①解决问题前没有阅读指挥官故事;
? ②解决问题前阅读无关故事;
? ③解决问题前阅读指挥官故事。
? 前两种条件下
实验结果
? 在解决辐射问题前没有阅读故事或阅读无关故
事的被试仅有大约 10%是用最有效的方法解决
问题的。在解决辐射问题之前阅读过类比故事,
的被试约有 75%在时间限度内解决了问题。
? 由于几个实验都得出了这样的结果,因此可以
说这一基本现象是经过反复验证过了的。显然,
人们的问题解决能从类比中受益。
提示是否有助于解释类比推理问题?
(研究二)
? 吉克和霍利约克 (1980) 思考了类比推理的过程。
? 他们让所有被试读类比故事,然后解决辐射问题。他
们设臵了两种条件:
? ①提示条件:提示利用故事作为提示考虑怎样解决问题。
? ②无提示条件:不提示被试刚读过的故事与他即将面临的问
题解决任务之间存在的联系。
? 结果显示,提示确实是解决类比推理问题的一个重要
因素。提示组 92%的被试解决了问题;无提示组仅有
20%。
? 可见,只给出类比是不够的,还必须引导被试在试图
解决后一问题时要积极利用它。
第 30页
类比问题解决实验的信度问题
? 结果是真的吗?如果重做这个实验,还
会得到与之相同的结果吗?
考察实验信度的方法
? 1.推断统计
? 2.实验验证
1.推断统计
? 推断统计用于确定两种条件的结果差别是由
自变量还是随机因素造成的。如果不同实验
条件下所得出的结果之间差异很大,而且这
种差异由偶然因素导致的概率低于 5%时,研
究者可以排除偶然因素导致该结果的可能性,
而认为结果是由自变量造成的。
? 吉克和霍利约克的实验中有无提示条件的结
果,他们运用推断统计得出,两组间解决问
题百分比的差异不是由偶然因素,而是由实
验中是否有提示条件造成的。因此,我们可
根据这个统计检验得出差异具有统计信度。
统计推断的问题
?,重复一次抵得上一千次 t检验, 。
? 尽管结论在统计上被认为是可信的,但
由偶然因素 (统计信度仍保留 5%的错误
概率 )、一些末被注意到的混淆因素、或
者实验者误差所造成错误的可能性仍然
存在。
? 例如,大多数聪明的被试碰巧被分到一
种条件中。
2.实验验证
? 三种实验验证方法:
? ①直接验证
? ②系统验证
? ③概念验证
① 直接验证
? 直接验证是指在尽可能保持原实验方法
的情况下在实际中重复它。
? 例如:如果我们想要尽可能准确地重复
吉克和霍利约克 (1980)关于提示是否有
助于类比迁移的实验,就构成对他们实
验的直接验证。
② 系统验证
? 所谓系统验证,就是系统变化那些被认为与实
验结果不相关的因素,考察是否会出现同样的
实验结果。
? 也就是说,如果原始实验中发现的某种现象是
真的,那么,尽管重做中一些因素发生了变化,
但它仍然该出现。
? 前面提到的吉克和霍利约克的研究中,研究二
就可以看作是对 研究一 的系统验证。
③ 概念验证
? 所谓概念验证,就是根据一个较为抽象
的概念或者理论模型设计实验,验证实
验结果。
吉克和霍利约克( 1983)关于正迁移
的条件的研究
? 他们想考察迁移量是否随着被试加工类比故
事的方式的不同而发生变化。
? 实验材料:辐射问题和另一个别的问题;两
个问题的类比故事;
? 实验设计:
? ①控制条件:只呈现类比故事而不带任何指导语;
? ②告诉被试概述故事而不要为了回忆测验而学习;
? ③是否以言语或文字的形式给出被试这一故事所
表达的道理和它的策略本质;
? ④把图解和故事一起呈现给被试;
? 实验结果:正迁移量没有发生变化。
进一步的研究
? 吉克相霍利约克 (1983)发现,当被试学习两个
类比故事并亲自描述其相似性 (在问题前给出 )
时,产生的正迁移要比只是学习一个大得多。
他们认为,被试学习两个类比故事,然后思考
其相似性能产生好的内在观念 (或用他们话说,
因式 ),这一观念能自动地用于解决新问题。
? 尽管吉克和留利约克 (1983)的实验并非直接或
系统地验证了他们早期得出被试难于自发应用
类比解决问题的实验研究,但他们会聚出了一
个相同的结论,即难于从类比来改善推理。
? 因此,这些后来做出的实验可被看作概念验证,
尽管实验技术不是原实验中的重复,但在某种
程度上他们验证了那种没有明确指导的类推困
难现象的本质。
小结:考察实验信度的方法
? 1.统计推断
? 2.实验验证
? ①直接验证
? ②系统验证
? ③概念验证
(二)实验控制问题
? 关于功能固着的研究
邓克的盒子问题
? 在盒子问题中,被试的任务是把三支小蜡烛安臵在与
视线相平行的门上。被试使用的材料放在桌子上:几
枚大头钉、几根火柴、三个火柴盒大小的用纸板做的
盒子以及蜡烛。问题的解决办法是先把盒子钉到门上
作为平台,然后再把蜡烛底部融化后粘在盆子上。
? 在 控制条件 下,盒子是空的;而在 功能固着的条件 下,
盒子装上所有的材料:一个装几支蜡烛,第二个装图
钉,第三个装火柴。这样,在功能固着的条件下,盒
子的功能就作为一个容器固定在被试的头脑中。第三
个条件,即 中性物用途的条件,在这种条件中,盒子
也作为容器,但装的是中性物品比如钮扣等非解决问
题所需的物品。
实验结果
? 实验采用被试间设计。
? 邓克在每个实验仅安排了 7个被试。在每
种条件下被试解决问题的人数结果:控
制条件下,7位被试都解决了问题;但仅
43%的被试 (7个中的 3个 )在功能固着的
条件下解决了问题。在中性条件下,只
有一个被试 (占 14% )解决了问题。
亚当森( Adamson)的验证
? 他运用三个问题中,比较被试在功能固着条件下和控制
条件下的结果来验证邓克的最初实验。这些问题包括上
面已讨论过的盒子问题、回形针问题和螺丝锥问题。
? 在每种问题的解决中,对有某物体的先前经验的被试 (功
能固着 )和没有这类经验的控制组被试的结果进行了比较。
? 亚当森主要关注邓克实验中被试数量少的问题,因而在
他的六种情况中分别使用了 26-29个被试 (3个问题 × 2个
实验条件 )。
? 测试因变量的指标有两个:在 20分钟内能够解决问题的
被试百分率和被试成功解决问题所花的时间。
实验结果
? 当亚当森使用解决问题的被试百分比作为因变量时,只在
盒子问题上验证了功能固着效应。多达 86%的控制组被试
和 41%的功能固着组被试解决了盒子问题。
? 然而,由于另外两种情况中存在天花板效,其结果不可能
解释原先实验的结论。即,两种条件下几乎所有被试都解
决了问题,实验结果没有差异,每种条件下两个问题的解
决率接近 100%。但是根据前面因变量的讨论,我们没有根
据认为在这些情形下两种条件间无差别。因此.在一定程
度上可以说,该实验的结论是,因变量反应不灵敏以至于
我们无法识别两种条件下的任何可能差别。
潜伏期的差别
(三)言语报告的可靠性问题
? 关于判断中过于自信的问题。
弗里德曼等( 1960)关于熟知感的实验
? 给被试一系列涉及一般性知识的问题 (如厄瓜
多尔的首都是哪儿?美国策五位总统是谁?)并
要求回答。若被试不能回答,则要求他们从 6
个类似的答案中选择一个并以四点量表来评估
自己对该选择的确信度。这四个判断为, 肯定
知道,,, 可能知道,,, 可能不知道, 和
,肯定不知道, 。在做完这些熟知感判断实验
后,再让从六个可选项目中选出正确的答案。
实验结果
? 被试从他们判定为肯定知道的项目中认出了 73%,
从可能知道的项目中认出了 61%,可能或肯定不
知道的项目中分别认出了 51%和 35%。这种评定
等级与后来的操作存在相关的现象,显示出人们
对他所知道的主观感觉是相当准确的。
? 然而,问题在于即使当人们确信他们知道问题的
答案,但他们能作的正确反应却仍然只有 73%。
显然,监控人们知识状况酌能力是很不完美的。
人们似乎过于确信自己知道某种事情,事实上却
并不知道。
类似的实验
? 利希膝斯坦和菲什霍夫 (1977)发现,尽管在信
心判断和准确率串之间存在相关,但被试对答
案的信心要超出他们的知识所能支持的程度。
? 例如,在一个被试自信回答的正确率为 80%的
问题中,但其实际正确串却只有 70%。
? 这种过于自信似乎不是由于被试没有认真对待
任务,因为在另一些研究中发现了同样的倾向。
在那些实验中,甚至当一再强调准确估计的重
要性并以输钱来对错误估计作惩罚时,被试仍
然出现过于自信的问题。
? 可见,认知过程中内省言语报告是有缺
陷的。当我们进行某项操作时,记忆的
怪异多变也可能对我们所思考的产生不
正确或有偏差的判断。许多因素 ——动
机的,情绪的、社会的 ——都可以减弱
言语报告的准确性。
关于旁观者参与的研究
? 问题:在什么条件下一个人会帮助另一个陷入
困境中的人?
? 被试处于不断交化的条件中。基本的因变量指
标是每种条件下被试帮助处于, 紧急情境,
中的, 受害者, 的百分比以及他们帮助的速度。
? 结果显示,当实验者变化紧急情境中的人数时,
即增加旁观者的数量时,被试越来越不可能帮
助受害者。
被试的报告分析
? 拉坦和达利 (1970) 系统地问被试他们是
否认为在场的其他人影响他们的行为?
? 被试坚持认为他们的行为不受在场其他
人的影响。
? 可见,主观报告通常不能准确描述人们
的认知事件。
? 但是,前面提到的研究中,被试都是在
完成任务后报告。可能受到记忆因素的
干扰。
? 如果被试在执行任务时进行报告呢?
梅特卡夫 (1986)关于即时报告的实验
? 她想知道要解决某类问题的人们是否体验到某些预示着
他们正在远渐接近问题解决的感觉,或者解决方法是突
然出现的。
? 梅特卡夫要被试解决许多不同的问题,诸如变形词 (打乱
词序的单词,如 travel的词序被打乱后所生成的对应的
变形 valert)以及其他的难题。当他们在解决问题时,每
隔 10秒就响一次咔哒声,每一咔哒声中被试通过写 0到 10
来评定他们接近问题解决的程度。, 0”表示他们处于冷
静状态,不知道答案是什么,中间值意味着他们逐渐感
到兴奋,,10”表示他们解决了问题,此时,他们已写出
了答案。
梅特卡夫的假设
? 如果问题解决是渐进的试误过程,人们会一步
一步完成答案.他们的, 兴奋感, 比率会逐渐
升高直至问题解决。如果人们解决问题是通过
突然顿悟的方式,那么在解决问题的过程中间,
他们的兴奋感应该保持一个低而不变的水平;
当他们解决问题时,会突然跳到 10。最后,如
果人们能准确估价他们是否获得了正确的答案,
那么,,兴奋感, 判断应该是正确答案比错误
答案更高。
? 这个实验提出两个有趣的问题。第一,
在逐步解决问题或者是在顿梧的一瞬间
找到答案时,他们是否有主观感觉?第二,
人们是否有能成功解决问题的准确的主
观预感?即当他们的推理方法能产生正确
的答案时他们是否知道?
实验结果
? 首先,被试的, 兴奋感, 比率倾向遵循顿悟模式。即当解
决问题时,被试相对, 冷静,,没有迹象显示他们逐渐兴
奋起来或更接近问题解决,直至他们的问题得到解决时。
因而,对概研究使用的问题类型来说,人们倾向于以相当
突然的顿梧方式获得答案。
? 然而,进一步分析表明,被试的, 兴奋感, 判断很不准确,
即当被试显示他们正接近答案时 (即他们兴奋比率相当高
时 ),他们事实上更容易给出不正确的答案而不是正确的
答案。因此,拇特卡夫的实验表明,人们关于他们是否将
要解决问题的主观直觉不可信。
? 可见,对主观报告的解释必须慎重。
小结
? 一、思维与问题解决研究中的变量
? 二、问题解决研究实验中的几个问题
? 参考, 实验心理学 ----掌握心理学的研
究,
作业:实验设计
? 设计实验验证问题解决中酝酿期的存在。