实验心理学 第八讲 思维和问题解决

如果我们想了解被试在解决问题时头脑内发生的情况，则 可以用口语记录分析的方法，即出声思维的方法。这种方 法就是让被试在解决问题时说出头脑内进行的一切活动， 予以记录，然后加以分析。 口语记录分析法是认知心理学进行思维的计算机模拟收集 经验数据的方法。 认知心理学还假定，人是一个信息加工系统，信息加工系 统也叫“符号操作系统”，更常称作“物理符号系统”。 计算机也是一个物理符号系统。 将人脑比喻为计算机，就可以从一个已知的系统去加深对 一个不甚清楚的系统的理解。这样，我们可以用计算机程 序来模拟人的思维过程。
结果：发现被试采用了三种不同策略
“知觉指引策略”：一般这类被试的口语报告多包含”
先试试”、”车到山前必有路”、”走一步看一步” 等； “选择性搜索策略”：这类被试的口语报告中一般出 现此类自述”先把最角上的棋子吃掉”、”要往中间 走”、”怎么把边缘的移到中间去？”等； “计划简化策略”：这类被试的口语报告一般为”怎 样使4 个角一个一个空出来”、”上面一个一个角消 灭掉，这么消灭的话没注意中间的”等。

功能固着
人们把某种功能赋予某种物体的倾向
• 问题
–利用如图所示 的材料，将蜡 烛象壁灯一样 立在墙上。
问 题 答 案
影响问题解决的因素——动机的强度

思维是从问题开始的，但是只有具有解决问题的需要和动 机时，才能寻觅解决问题的方法和步骤。
但是动机过于强烈，人处于高度焦虑的状态时也会阻碍问 题的解决。 耶克斯——多德森定律：动机强度与解决问题效率的关系
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三、思维的计算机模拟的局限性



思维的计算机模拟有其局限性。 首先，人脑是千百万年进化的产物，而计算机只是人脑的 产物，这就是为什么几个月的婴儿可以识别母亲的面孔而 计算机无法做到的原因。人脑的工作方式与计算机的工作 方式是不同的。 其次，仅在计算机输出的结果方面模拟人的思维结果是不 够的。 第三，计算机无法对人的形象思维（不使用符号的思维） 进行模拟，而形象思维则是人解决问题，在科学、艺术、 运动等领域进行创造性活动常常使用的思维形式。 第四，虽然1997年美国深蓝计算机与国际象棋世界冠军G. Kasparov对弈有输有赢，但专家预测，要使计算机与围棋 世界冠军比赛达到现在的水平，至少还需要100年时间。
影响问题解决的因素——定势

卢钦斯量水实验（Luchins，1942）
容器的容量 A 1 2 3 21 14 18 B 127 163 43 C 3 25 10 要求容量 P 100 99 5
课题序列
4
5 6 7 8
9
20 23 15 28
42
59 49 39 76
6
4 3 3 3
21
31 20 18 25
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。问题行为图由两个部分组 成：
（1）知识状态，即被试在某一具体时刻所知的关于该思维作业的全 部信息； （2）操作，即被试每次用来改变其知识状态的手段。
在制图时，用方框来表示知识状态，用箭头来表示改 变知识状态的操作，箭头的方向指出知识状态变化的路线，
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影响问题解决的因素——功能固着

功能固着(functional fixedness)是一种特殊类型的定式， 是德国心理学家邓克(Duncker. K,1935)首先提出的。 当人们看到某个物品有一种惯常的用途后，就很难看出它 的其他新用途，特别是当初次看到的物品的用途越重要， 也就越难看出它的其他用途。


动机的强度

耶克斯——多德逊定律：动机强度与解决 问题效率的关系
迁移的作用

迁移指已获得的知识、技能、学习方法、或学习 态度，对新知识、新技能和解决新问题所产生的 一种影响。
迁移分正迁移和负迁移
正迁移：会骑自行车的人更易于学会骑摩托车；会骑
自行车的人不易于学会三轮车
二、问题解决的计算机模拟
图：一个被试解密码问题的问题行为图片段 19
研究实例：钻石棋游戏问题（傅小兰，1995）


游戏玩法：
每次动一个棋子，这个棋 子必须跳过另一个棋子， 而且要跳到空位上，被跳 过的那个棋子就被吃掉了。 游戏的成绩取决于最后剩 下的棋子数，最好成绩是 只在棋盘中央（44 处）剩 下一枚棋子。
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第八讲 思维和问题解决
主讲：应柳华 浙江理工大学心理系
1
问题解决（1）


思维的普遍形式是问题解决。 当我们提出“这是什 么？”“为什么”这些问题 时，我们就开始了思维活动。 问题解决的研究在心理学中 有较长的历史。
2
黑猩猩的问题解决
3
问题解决（2）


当一个人埋头思考时，其过程是十分隐蔽的。今天的 实验心理学不仅研究问题解决的外部行为，而且还注 意内部心理机制的研究。 问题的任务是用从0到9的数字分别代替这些字母并要 求算式计算正确，作为提示，D=5。
噪声
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影响问题解决的因素——知觉的特点

知觉的特点影响着问题解 决的思维过程
九点连线

要求：笔不离纸，用首尾相 连的四条线段将下面的九个 点一笔连成。
两种答案：
影响问题解决的因素——定势

定势即重复先前的心理操作所引起的对活动的准备状 态，其影响有积极的，也有消极的。 定式使问题解决的思维刻板化。
言语报告的可信程度到底有多大？出声思维和过去心
理学中的内省法有某些相似之处，因此，有关内省法 可信程度的争论在出声思维法上再度出现。

第二部分 思维与问题解决的研究
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一、问题解决的早期研究
知觉特点 定势（set）的作用 功能固定化（functional 动机强度 迁移
fixity）
7

自变量
问题呈现的方式

变化解决这一问题所需信息的呈现顺序和重要性；“鸟时速80 英里”。
变化无关信息的呈现量
“无关信息越多呈现时间就越
长”

如车鸟问题中“星期六下午2：00开车”就是一个无关的信息， 应不予考虑
有没有插图 是否有时间限制 对问题的奖赏程度
8

控制变量
随机分配 IQ上等组
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。
画时要依次排列，遵循从左到右，从上到下的原则。
已知：D=5，
问题行为图表明：被试的过程并不是直线式的，而是 以一种曲折、迂回的方式前进。被试在思维的过程中，可 能会尝试各种路径，并慢慢积累信息。他有时会钻进死胡 同，然后，倒退到原始状态，再尝试其他的路径。随着信 息积累逐渐丰富，被试的推理也会变得更为有效。在每一 时刻，被试关于思维作业的全部知识便构成了他此时的认 知状态，他尽量尝试使用各种操作，以进入一个新的状态， 逐步达到目标状态。
4
问题解决（3）

两个火车站相距100km，某天下午2点，两个火车头相向开出。一个 火车的速度为60km/h，另一个火车的速度为40km/h，当火车头开始 行走时，一只鸟突然出现在第一个火车头前面而向第二个火车头飞去， 当鸟到达第二个火车头时，它又立即以原来的速度向第一个火车头飞 去，鸟以80km/h的速度在两个火车头之间来回飞。问：在两火车头相 遇时鸟飞了多少公里？
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三种策略有显著差异，”计划简化策略”所剩棋子数最少，其次是” 选择性搜索策略”，最差的是”知觉指引策略”。 且随着练习次数的增加，能使用有效策略（选择性搜索策略和计划简 化策略）的被试越来越多。
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对出声思维的评价

优点：
通过问题行为图对出声思维进行分析，使得言语报告
可以被量化了。

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（一）决策策略

许多决策都是根据人们对不确定性情形（Uncertainty）的 可能性的判断而作出的。

人们在不确定性情形下通常采用什么样的办法或直观推断 （Heuristics）来作出判断，这些直观推断的方法又会带 来怎样的偏差与错误是我们要讨论的问题，因为判断中的 偏差正好揭示了人们在不确定性情形下思维的一些重要特 点。
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第二节 思维的研究方法
一、行为测量
行为测量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得评估来获得思维过程数据 的方法。 行为测量有两个层次：观察数据和行为指标。观察数 据即对被试行为进行观察后所获得的数据。行为测量时所 采用的行为指标多种多样。

因变量
在一定时间限制内，有多少被试解决了问题； 解决问题所花费的时间； 存在一种以上的方法时问题解决的质量。
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
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1、代表性

在日常生活中我们常常把“代表性 （Representativeness）”搞错而在决定概率时犯错 误。
12345
VLeabharlann Baidu 85732
两家出租车公司：大，85%，小，15%

目击者说看见的是绿的，经测试目击者有80%地正确辨别
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四、推理

推理（inference）是思维的形式。是指从若干已知判断 得出新的判断的思维形式。它借助已有的知识对事物进 行间接的认识。逻辑学家把推理分成归纳推理和演绎推 理。 归纳推理（inductive inference）：即从具体的事例上升 到一般的原则；演绎推理（deductive inference）：即从 一般原则得出关于具体事例的结论，其主要形式为三段 论。 相对而言，归纳推理总是从有限数量的具体事例中得出 一般的原则，其结论具有不肯定性；演绎推理的结论是 从一般原则推导出来的，其具体结论是肯定性的。 推理常是有意识进行的，但也存在无意识的推理。
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二、出声思维
在思维研究领域，通常会让被试在回答问题解决或推 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。这种方法用于说明被试完成任务时的 心理策略和知识表征。这些报告也可以让研究者分析被试 的任务表现及其意识经验间的差异。
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。
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五、决策

决策是我们日常生活中的一个重要方面。决定就是决策， 我们每个人每天都在做大大小小的决策。 心理学研究决策不同于其他学科研究决策。第一，心理学 研究决策策略，人们为什么用这种策略而不用那种策略来 解决某一问题。第二，概率论是心理学研究决策的出发点， 是研究问题的框架，而心理学则研究人们的判断怎样常常 违反概率论的。第三，心理学研究决策者的心理品质对决 策的影响，强调人的主观方面对决策成败的决定性作用。
掌握被试思维的全过程，这往往是诸如解题时间、错
误次数、答对人数等行为测量指标无法作到的。

缺陷：
思维过程并不一定是可以外显的，被试的思维过程完
全有可能是内隐的，即被试不知道为什么会得到此类 答案，或者不知道自己在问题解决时所使用的策略
让被试进行言语报告是否会影响到被试的思维？也许
为了更清晰地报告某个想法，而未能及时地注意下一 想法，而会导致灵感的丢失。不过，也有研究显示出 声思维的方式并不会影响思维的正常进程。