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中学生图形推理测验认知特征诊断及其与认知方式的天系研究 摘要 本研究旨在引进多策略多成分潜在特质模型( m l t mf o r m s ) 对图形推理测 验的认知特点进行诊断，从而从更微观的层面对个体的图形推理水平作出评价。 采用口语报告法了解到个体解答图形推理题目时所使用的策略主要有知觉分析 策略、分析策略、猜测策略。这些策略所经历的心理加工成分主要为视知觉识 别、规则构建、规则应用。在此基础上对瑞文图形推理测验进行改编，设计出 标准图形推理测验、图形推理分析测验和图形推理规则应用测验。使用m l t mf o r m s 对三个测验施测所采集的数据进行分析可知( 1 ) m l t mf o r m s 不仅可以使 得我们了解个体图形推理的总体能力如何，还可以从更微观的层面了解个体解 答图形推理的规则构建能力、规则应用能力、视知觉识别能力的水平；还可以 将图形推理正确作答概率分解为多个正确概率的联合；( 2 ) 利用m l t mf o r m s ， 我们可以根据个体在图形推理各分测验上的表现来了解他们在解答图形推理题 目时所经历的心理；d f i1 2 过程以及解题所使用的策略，从而诊断出个体错误作答 的原因。 。 。 本研究在m l t mf o rm s 对图形推理认知特点诊断基础之上，进一步探究认 知方式与图形推理加工成分及解题策略的关系，结果表明：( 1 ) 认知方式会影 响图形推理解题策略的选择。场独立的被试更倾向于使用知觉分析策略或者分 析策略，但较少使用猜测策略；而场依存的被试则较难通过知觉分析策略和分 析策略来成功地解答图形推理题目，往往只有通过猜测来解答题目。( 2 ) 认知 方式和视知觉识别能力没有明显的关联，但认知方式和规则构建能力、规则应 用能力均呈显著性正相关，越倾向于场独立，其规则构建能力和规则应用能力 越强。 关键词：多策略多成分潜在特质模型，图形推理，认知方式，认知诊断 中学生图形推理测验认知特征诊断及其与认知方式的关系研究 a b s t r a c t b r i n g i n gi nt h em u l f i c o m p o n e n tl a t e n tt r a i tm o d e l sf o rm u l t i p l es t r a t e g i e s ，t h i s a r t i c l em a d et h ed i a g n o s i st ot h ec o g n i t i v ec h a r a c t e r i s t i co ff i g u r er e a s o n i n gt e s t i n g , a n dm a d ee v a l u a t i o nt oi n d i v i d u a lf i g u r er e a s o n i n gl e v e lf r o mt h em i c r o c o s m i c a s p e c t b yu s i n gt h ev e r b a lr e p o r t ，t h i s r e s e a r c hf o u n dt h es t r a t e g i e su s e db y i n d i v i d u a lw h e nh eg a v er e s p o n d st ot h ef i g u r er e a s o n i n gi t e m s t h e s es t r a t e g i e sw e r e p e r c e p t u a la n a l y t i cs t r a t e g y 、a n a l y t i cs t r a t e g ya n dg u e s s i n gs t r a t e g y , w h i c h w o u l d c o n t a i ns e v e r a lp s y c h o l o g i c a lp r o c e s sc o m p o n e n t sm a i n l yi n c l u d i n gv i s u a lp e r c e p t u a l c o g n i t i v er e a s o n i n gt e s t i n g , f i g u r er e a s o n i n ga n a l y s i st e s t i n ga n df i g u r er e a s o n i n gr u l e a p p l i c a t i o nt e s t i n g a d o p t i n gm l t m f o rm s ，t h i sr e s e a r c hm a d et h ea n a l y s i so fd a t a f r o mt h r e et e s t s t h er e s u l t si n d i c a t e d ( 1 ) m l t mf o rm sc a nn o to n l ym a k eu s u n d e r s t a n dt h ea b i l i t i e so fi n d i v i d u a lf i g u r er e a s o n i n g , b u ta l s om a k eu su n d e r s t a n d t h el e v e lo f a b i l i t yo nm l ec o n s t r u c t i n g 、t h el e v e lo f a b i l i t yo nr u l ea p p l i c a t i o na n dt h e l e v e lo fa b i l i t yo nv i s u a ll j e r c a p t u a lc o g n i t i v e m e a n w h i l ei tc a l ld e c o m p o s et l 诧 p o s s i b i l i t yo fc o r r e c tr e s p o n s e st of i g u r er e a s o n i n gi n t oc o m b i n a t i o n so fs o m ec o r r e c t p o s s i b i l i t y ( 2 ) b yu s i n gm l t mf o rm s ，a n db a s e do nt h ei n d i v i d u a lr e p r e s e n to f f i g u r er e a s 6 n i n gt e s t s ，w ec a l lu n d e r s t a n dt h e i rp s y c h o l o g i c a lp r 6 c e s sc o m p o n e n t s w h e nt h e yg a v et h er e s p o n s e st ot h ef i g u r er e a s o n i n gi t e m s ，a n dw h a ts t r a t e g i e st h e y u s e d t h e nw ed i a g n o s e dt h er e a s o n sw h yi n d i v i d u a lm a d em i s t a k e s a f t e rt h ea b o v er e s e a r c h , w ec o n t i n u e dt oe x p l o r et h er e l a t i o n s h i pb e t w e e n t h ec o g n i t i v es t y l e sa n dt h ec o m p o n e n t so ff i g u r er e a s o n i n g ，a n dt h er e l a t i o n s h i p b e t w e e nt h ec o g n i t i v es t y l e sa n ds o l v i n gs t r a t e g i e s t h er e s u l ts h o w e d ( 1 ) t h e c o g n i t i v es t y l e sw o u l di n f l u e n c et h ec h o i c eo ff i g u r er e a s o n i n g ss o l v i n gs t r a t e g i e s s u b j e c t so ff i e l d - i n d e p e n d e n tw e r em o r ef i k e l yt oa d o p tt h ep e r c e p t u a la n a l y t i c s t r a t e g y o rt h ea n a l y t i c s t r a t e g y , s e l d o ma d o p t i n gt h eg u e s s i n gs t r a t e g y w h i l e s u b j e c t so ff i e l d - d e p e n d e n tc a l ln o tg i v et h ec o r r e c tr e s p o n s e st ot h ef i g u r er e a s o n i n g i t e m sb yu s i n gt h ep e r c e p t u a la n a l y t i cs t r a t e g ya n dt h ea n a l y t i cs t r a t e g y , b u tg u e s s i n g t h ea n s w e r , ( 2 ) t h e r ew a sn os i g n i f i c a n tr e l a t i o n s h i pb e t w e e nt h ec o g n i t i v es t y l e sa n d t h ea b i l i t yo fv i s u a lp e r c e p t u a lc o g n i t i v e t h e r ew a ss i g n i f i c a n t l yp o s i t i v ec o r r e l a t i o n b e t w e e nt h ec o g n i t i v es t y l e sa n dt h ea b i l i t yo f r u l ec o n s t r u c t i n g ，a n da l s ob e t w e e nt h e c o g n i t i v es t y l e sa n dt h ea b i l i t yo nr u l ea p p l i c a t i o n i fs u b j e c t sw e r ei n c l i n e dt ob e f i l e d - i n d e p e n d e n t ，h ew o u l dh a v em o r ec o n s t r u c t i n ga b i l i t ya n dm o r ea b i l i t yo f r u l e a p p l i c a t i o n 2 中学生图形推理测验认知特征诊断及其与认知方式的关系研究 k e yw o r d ：m u l t i e o m p o n e n tl a t e n tt r a i tm o d e l sf o rm u l t i p l es t r a t e g i e s ，f i g u r e 、r e a s o n i n gt e s t i n g ，c o g n i t i v es t y l e ，c o g n i t i v ed i a g n o s i s 中学生图形推理测验认知特征诊断及其与认知方式的关系研究 第一部分：文献综述 l 、多策略多成分潜在特质模型( m u m f o rm s ) 1 1 新一代测验理论认知诊断的兴起 心理与教育测量理论发展至今大约经历了两个阶段：第一阶段为标准测验理 论阶段，它包括经典测量理论( c l a s s i c a lt e s tt h e o r y ) 、项目反应理论( i t e m r e s p o 璐et h e o r y ) 和概化理论( g e n e r a l i z a b i l i t yt h e o r y ) 。第二阶段是以认知诊 断( c o n g n i t i v e d i a g n o s i s ) 为核心内容的新一代测量理论。 第一阶段中的经典测量理论又称真分数理论，其基本假设是测验观察分数等 于真分数与误差分数之和，即x = t + r 。在此基础上，经典测量理论提出了测验 信度和效度、项目难度、区分度、猜测度等概念，并依此来指导测验的编制。 经典测量理论在测验发展中有特殊的地位，它是历史上第一个测验理论，也是 测验的最一般、最基本的理论，应用极为广泛。经典测量理论从1 9 世纪末开始 酝酿、兴起，到2 0 世纪3 0 年代日趋成熟。一般认为，5 0 年代格里高森( g u l l i k s e n ) 的著作使其具有完备的数学理论形式。1 9 6 8 年洛德( l o r d ) 和诺维克 ( m r n o v i c k ) 的心理测验分数的统计理论一书，将经典测量理论推至颠 峰状态【1 1 。 但是，经典测量理论有着理论框架的先天缺陷性，即测验分数的解释依赖于 测验本身；测验参数的估计依赖于样本；测验信度估计不精确；被试能力量表 与项目难度量表不在一个量尺上。项目反应理论和概化理论则从不同角度克服 了经典测量理论的局限性，逐渐在心理与教育测量领域中与经典测量理论形成 了三足鼎立的局势。概化理论主要是针对经典测量理论信度估计不精确的问题 而发展的。它不再象经典测量理论那样将测量误差单纯看成混沌一团的东西， 而是利用方差分析方法具体分析实际的测验情景关系，根据不同情景关系确定 测量目标与侧面，针对性地考察多种信度与效度。项目反应理论则是在克服经 典测量理论项目参数依赖于样本等局限性基础上发展的。它认为被试在项目上 的反应决定于被试的潜在能力与项目难度间的距离，从而很好地将能力参数和 难度参数统一到了一个量尺上来。项目反应理论的另一大优点是参数的不变性， 从而推动了该理论的应用范围，为实现计算机化自适应考试( c a t ) 提供了可能。 此外，项目反应理论还提出了测验信息函数的概念，利用测验信息函数来估算 测验对不同能力水平被试所产生的误差。项目反应理论给测验带来了许多优良 性质，也给测验的发展带来了活力。利用这些优良性质，我们可以建设大型优 质的题库，可以按测验精度目标编制测验，也可以实施测验参数等值等。总之， 项目反应理论是一个非常有发展潜力的理论，在测量领域内有着越来越重要的 6 中学生图形推理测验认知特征诊断及其与认知方式的关系研究 地位。 应该说，项目反应理论和概化理论克服了经典测量理论的局限性，促进了测 验应用的发展，它们在教育、经济和社会生活中起着重要作用。但总的来说， 无论是经典测量理论还是项目反应理论及概化理论，它们都有一个共同的理论 基础：潜在特质理论。在潜在特质理论指导下的测量理论只是将测量对象视为 “统计结构”，但这种统计结构的心理学意义并不明确。因此，标准测量理论指 导下的测验只注重作答反应结果，而忽视对作答过程的考察和分析；对被试的 评价也只是在测验总分基础上将被试在其所在团体中排序，然后预测谁将在某 个领域内更有发展潜力，而对于“测什么”和“为什么”的问题却不能够很好 地解决。 在测验飞速发展的今日，传统的测量理论显然不能满足测验发展的需要，急 需一个能够解决“测什么”和“为什么”的理论。与此同时，实质心理学特别 是认知心理学的兴起，给人们提供了理解“统计结构”这一“黑箱”的思路及 相关的丰富理论成果，这使得测量学专家看到了揭开“统计结构”内在心理学 意义的希望。因此，以认知诊断为核心内容的新一代测量理论也就应运而生了， 它是测验发展的需要和认知心理学理论成果融入到测量学的结果。认知诊断较 之标准测量理论而言，有着它独特的方面，主要表现在以下几个方面： ( 1 ) 认知心理学与心理测量学相结合 认知诊断的实现需要认知心理学和心理测量学成果为基础，它们是认知诊断 的两大基本支柱。 。 一方面，认知心理学的兴起为认知诊断提供了坚实的理论基础。上百年来， 心理测量学一直信奉“让数据说话”的客观量化的倾向，而在这种倾向下编制 的测验往往由于理论基础的薄弱和欠缺，表现出很大的不足，比如传统智力测 验便是如此。心理学家们曾提出了许多著名的智力理论，如s p e a r m a n 的二因素 理论、t h u r s t o n e 的群因素理论、g u i l f o r d 的智力三维结构模型以及v e r n o n 的层 次因素理论等。这些智力理论都是以因素分析技术为基础的，是对一系列测验 结果统计分析后所得出的结论，实质上是基于统计数据导向的理论。因此，它 们只是对某些智力表现的再次描述，并未真正解释智力的本质；并且，因素分 析不同的主轴旋转方法往往显示出不同的智力结构，导致了长期的争论不休。 可见，以这种后验智力理论指导的智力测验，难免会给人一种循环论证的感觉。 因此，心理测量应该基于一种在实际中被证明有效的心理理论，因为有理论依 据的心理测量才可能使我们了解心理活动真实的结构、过程和功能。而认知心 理学的兴起正好满足了此需求，摆脱了循环论证的尴尬。 另一方面，项目反应理论的发展提供了量化认知心理学理论的模型。林顿和 7 中学生图形推理测验认知特征诊断及其与认知方式的关系研究 汉布尔顿在现代项目反应理论手册一书中说到：“现代项目反应理论研究内 涵的一个目的是用尽各类模型覆盖来自任何自然形式的测验数据。【l p 虽然 项目反应理论模型估计个体在潜在变量上的能力时，并没有明确定义潜在特质 的内涵，但是由于它所具有的项目特征函数的揭示与参数不变性的特点就便得 它与认知理论的结合更具有优势，可以使得认知心理学中的认知变量能够融入 到模型中，从而弥补认知心理学较难量化个体差异的局限性。目前，经过心理 测量学家的努力，已经开发了多种可用于实现认知与测量相结合的模型，包括 分析项目刺激对项目难度影响的线性逻辑斯谛克潜在特质模型( l m e a rl o g i s t i c t r a i tm o d e l ，l l t m ) ；分析认知过程成分的多成分潜在特质模型( m u l t i c o m p o n e n t l a t e n tt r a i tm o d e l ，m u m ) ：解答项目时有不同策略的多策略多成分潜在特质模 型( m u l t i c o m p o n e n t l a t e n t t r a i t f o r m u t i p l e s t r a t e g i 锚，m l t mf o r m s ) 等。 总之，使用项目反应理论模型来描述认知心理学的成就，它将成为一个测量 个体能力及项目难度差异的量化模型；而认知心理学融入到项目反应理论模型 能够提高对个体在潜在特质上表现的更为深刻的理解。因此，认知心理学与心 理测量学的结合，使得他f f - - 者相得益彰，相辅相成。 ( 2 ) 注重个体解答项目的认知过程 一 如前所述，标准测量理论只是注重个体的作答反应结果，在宏观上给出个体 一个笼统的测验总分。然而，个体所得测验总分相同或者在传统测验上的行为 表现一致，并不代表他们可能有相同的心理加工过程，他们可能有不同的知识 结构和解决问题的策略，而一个单独的笼统的总分往往会掩盖这些差别。新一 代测量理论认知诊断则克服了这一局限性。它注重个体解答项目的认知过 程，从微观的层面上分析个体项目解决的心理加工成分、策略、所需知识结构 等内部心理机制。这些分析的结果为考察个体在不同心理加工成分上的表现、 所选择的策略、知识结构等特点提供了理论依据。如e m b r e t s o n 对空间认知能力 做了分析，认为要完成一个空间折叠( 心理旋转) 任务包含四个心理加工成分： 编码、粘联、折叠、确认。通过注重对认知过程的分析，使得我们进一步考察 个体在心理加工成分所对应的能力提供了可能。康春花1 2 1 便以e m b r e t s o n 分析出 的四个心理加工成分为基础，构建了反映心理旋转时心理加工成分的子测验， 更深一步地考察了个体在这些成分上的能力。 ( 3 ) 面向诊断、矫正、训练 2 0 0 1 年，美国通过法案“n oc h i l dl e f tb e h i n da c to f 2 0 0 1 ”( n c l bo rp u b l i c l a w1 0 7 1 1 0 ) p j ，规定美国所有实施的测验必须提供诊断信息给家长、老师和 学生。学者们认为，在教育领域，只考试不诊断或者说只诊断而不作补救教学 都是不负责任的表现：在心理学领域，只是对“统计结构”进行测量而不了解 8 中学生图形推理测验认知特征诊断及其与认知方式的关系研究 其心理学含义难以解释个体生活中复杂多变的行为。可见，社会生活对测量学 提出了薪的要求，造成了新的挑战。 然而，经典测量理论、概化理论以及项目反应理论在内的标准测量理论，只 是从宏观的层次给个体一个整体的评估，在单维的、线性的、连续的度量系统 上，指定一个标示位置的值【1 1 。虽然人们可据此授予资格、分派工作、或吸纳到 合适的教育培养活动系列中去，但是当代社会急速发展，“资格”难于一次终身 认定，人们需要不断学习和重新社会化。因此，认知诊断的任务不仅仅是参照 团体对测验分数进行解释，更为重要的是从个体在测验上的作答反应结果提供 他们“会什么”、“缺陷何在”的具体诊断信息，为适应性的个别辅导提供依据， 从而有针对性地进行矫正、训练活动。 认知诊断是有着广阔发展前景的新一代测量理论，它很好地将认知心理学的 理论成果与现代的统计方法结合了起来，开发了很多引入认知变量的统计模型， 多策略多成分潜在特质模型( m mf o rm s ) 便是开发得较好并被应用于认知 领域的一种认知诊断模型。该模型深入地分析、考察个体内部的心理机制和微 观过程，从而为个体下一步的矫正、培训提供了方向和指导。 1 2 多策略多成分潜在特质模型( m l t mf o rm s ) 概述 1 2 1 多策略多成分潜在特质模型的发展 目前已开发应用的认知诊断模型有两个基础性模型，一个是f i s h e r 提出的 线性逻辑斯谛克模型( l l t i v i ) ，另一个是t a t s u o k a 等提出的规则空间模型( r u l e s p a c em e t h o d o l o g y ) 【4 】。其他许多模型都是在这两个模型基础上发展而来的。 l l t m 是f i s h e r 在r a s c h 模型的基础上扩充、改造而成的。它用影响难度的若干 刺激特征的线性组合来代替r a s c h 模型中的难度，从而使得r a s c h 模型由原来简 单的概率模型转变为具有项目认知内容的潜在特质模型。l l t m 的一个假设是能 力之间具有代偿功能，但是能力之间往往不能够相互代偿。比如，某人的英语 听力好但是口语能力弱，他还是无法用英语很好地和别人进行交谈。此外，虽 然l l t m 引入了刺激特征来预测项目难度，从而可以多方面多维度解释项目难 度参数，对被试能力也有了较以往更为深入的评价。但是，l l t m 的测验和以往 传统测验一样，对被试的能力评价只是给出一个笼统的总分，并不能够从更微 观的层面如认知加工过程来解释被试的能力和不同的心理特质。因此，l l t m 不 能说明能力值相同的被试存在的差异，也无法解释能力值不同的被试差异所在 之处。 为了弥补l l t m 的不足之处，由此发展出了m l t m 。m l t m 是由e m b r e t s o n 等人开发的，它将被试的认知加工过程分解成几个相互独立的心理成分，并在 此基础上构建子测验对被试的这些心理成分进行测量。因此，该模型成功地将 9 中学生图形推理测验认知特征诊断及其与认知方式的关系研究 被试的能力结构及被试正确作答项目的概率进行了分解，使得对被试能力的解 释更具有说服力。但是，m l t m 的提出只是弥补了l l t m 的部分不足。因为无 论是l l t m 还是m l t m ，他们都假定解决一个项目只有唯一的路径，即只有一 个策略。然而，人们往往发现解决项目时可能有两种策略甚至多种策略。因此， 在m l t m 基础上又进一步发展出了多策略多成分潜在特质模型( m u mf o r m s ) 。 1 2 2 多策略多成分潜在特质模型的相关理论 m l t mf o rm s 及现代认知心理学认为，很多类型的问题解决都可能有不止 一种的解答策略。比如s t e r n b e r g 等人的研究发现，往往有多种策略可以解答智 力测验中的项目。林崇德等人i s 也发现解决图形推理问题的策略分为六种，分别 为分析策略、不完全分析策略、知觉分析策略、知觉匹配策略、自主想象策略、 格式塔策略。因此，m l t mf o rm s 能够更好地拟合被试作答图形推理项目时的 情况m l t mf o r m s 和m l t m 一样，它们都需要两类数据：一是在标准测验项 目上的作答反应；二是代表心理加工成分的子测验的作答反应。此外，m l t mf o r m s 还需要明确解答标准测验项目的策略有哪些，以及使用这些策略的先后顺 序。总之，m l t mf o rm s 的建构步骤可以概括如下：( 1 ) 分析问题解决过程中涉 及到了哪几个策略，并且明确使用这些策略的先后顺序。这是很重要的一个步 骤，因为m l t mf o rm s 假设策略的使用有一个严格的先后顺序；被试在项目上 作答概率的分解会受策略使用顺序的影响。( 2 ) 定义由哪几种心理加工成分构 成了一个策略。这是构建子测验的基础。( 3 ) 编制代表信息加工子成分的测验， 这些测验必须相互独立。( 4 ) 估出被试在子测验上所代表的能力值及解答其项 目的正确作答概率。( 5 ) 预测被试在标准测验上的正确作答概率。 关于m l t mf o rm s 建构的一个例子是言语类比推理。认知心理学的研究表 明，解答言语类比推理项目的策略可以有规则策略、联想策略、猜测策略，而 非仅仅规则策略一种 6 1 。被试使用规则策略所涉及到的心理加工成分很多，但最 主要的是规则构建和规则评估。其中规则构建指明确正确解答类别推理项目的 规则；规则评估指检验构建的规则正确与否。联想策略涉及到的最主要心理加 工成分为联想成分。e m b r e t s o n 假定被试首先使用规则策略来解答项目，如果规 则策略没有通过则使用联想策略，而猜测策略是在规则策略和联想策略均失败 时所使用的策略。因此，e m b r e t s o n 用下列数学模型来表示被试正确通过各种策 略的概率： p ( x r - - - - i r u l e ) = a p i p 2 ( 1 ) 上式代表通过规则策略的概率；p l 和p 2 分别代表通过规则构建和规则评估 成分的概率；a 代表通过规则策略且在标准测验上正确作答的次数在通过规则策 1 0 中学生图形推理测验认知特征诊断及其与认知方式的关系研究 略的总次数中所占比例。 p ( x t = 1i a s s o c ) = c q i p a + c p lq 2 p a = c p ap - p , 尸一 ( 2 ) 上式代表由联想策略正确作答项目的概率；p a 代表通过联想成分的概率； q - 代表没有通过规则构建成分的概率；q 2 代表没通过规则评估成分的概率；c 代表没有通过规则策略，但成功对答案进行联想时正确作答标准测验项目的比 例。 p ( x r = ifg u e s 妙= g q jq a + g p lq 2 p = g ( i p lp 0 ( i - p a ) ( 3 ) 上式代表由猜测正确作答项目的概率；q a 代表没有通过联想成分的概率；g 代表规则策略、联想策略都未正确完成，但正确作答标准测验项目的概率。 p x t = l = p ( x r - - - - 1 r u l e ) + p ( x t - - - - 1 a s s o c ) + p ( x t = lig u e s 砂 ( 4 ) 上式为正确作答标准测验项目的概率。 此外，m l t mf o rm s 将上述认知成分模型与心理测量模型加以整合，使解 题过程中所经历的不同心理加工成分可以直接融合到心理测量模型之中。在 m l t mf o rm s 中，心理测量模型为 p ( x i j t - - = - i ) = ( 1 + e x p ( b # co j o ) 1 ( 5 ) 其中p ( ) ( i i t = 1 ) 表示被试j 在项目i 第k 个子成分上正确作答的概率；0 j k 为 被试在子成分k 上的能力值；b i k 为项目i 在子成分k 上的难度。 通过方程( 4 ) 和( 5 ) ，就可以估出每个策略内每个成分的难度及对应的个 体能力值，从而可以预测出个体使用的有利于解决该项目的每种策略的成功概 率。 1 2 3 多策略多成分潜在特质模型的应用 m l t mf o rm s 是一个能够较好拟合被试作答项目反应的认知诊断模型，它 的应用主要表现在两方面：一方面是可以从更微观的层面评价被试，解释被试 的能力；另一方面是用于指导测验设计。 说m l t mf o rm s 可以从更微观层面评价被试有三层意思。首先，该模型可 以对个体的能力结构、正确作答概率进行分解。它不再像以往传统测验那样仅 仅给出被试的一个笼统能力值或者正确作答概率，而是将个体的能力值分解为 解答项目时所包含的各心理加工成分所代表的能力；同时也将正确作答概率分 解为多个正确作答概率的联乘，从而从更微观、更细致、更符合认知特点的角 度对个体进行分析。其次是该模型可以对被试解答项目所经历的心理过程进行 分析，从而了解被试正确解答项目时所用的策略，以及分析个体选择某策略的 中学生图形推理测验认知特征诊断及其与认知方式的关系研究 原因；此外，还可以分析被试对一个项目错误作答的原因。最后是该模型可以 根据被试在每个策略包含的心理加工成分上的表现及被试在每个策略上的表 现，预测其正确解答此类认知项目的概率。 m l t mf o rm s 还可以用于指导测验设计。测验开发者可以通过控制项目各 个成分上的难度来选择项目。在m l t mf o rm s 中，正确作答项目的概率被分解 为多个心理加工成分上正确作答概率的联乘。因此，对于一个能力既定的被试 而言，其正确作答项目的概率完全取决于项目各个成分上的难度。为了使被试 在标准测验上正确作答的概率能够更好地反映测验所要测的心理品质，则测验 开发者可以将测验不想测的心理成分对应的难度控制为较容易，使得大部分被 试都可以通过该成分，从而这些心理加工成分对测验效度的影响尽量降低，达 到提高测验效度的目的。 对于许多测验项目而言，它的解答策略可能不止一种，其中有些策略和测验 的目标是一致的，但也有些策略和测验的目标是不一致的。例如，言语类比推 理测验中的规则策略和测验目标一致，能够反映被试的类比推理水平：但其中 的联想策略和猜测策略则和测验目标不一致，不能够反映被试的类比推理水平。 对于类似的情况，m l t mf o rm s 可以为测验开发者提供使用各种策略正确解答 项目的概率，从而测验开发者可以据此来选择测验项目。例如，对于言语类比 推理测验，只有规则策略与测验目标一致，那么测验开发者可以选择那些使用 联想策略和猜测策略正确作答概率较低的项目。总之，m l t mf o rm s 可以通过 控制项目各个心理加工成分上的难度以及解题的策略来指导测验设计，从而提 高测验的效度。 虽然m l t mf o rm s 应用于认知诊断的优势非常明显，但是目前国内外关于 m l t mf o rm s 的应用研究并不多。多策略多成分潜在特质模型的创始人 e m b r e t s o n 曾将该模型用于言语类比推理的诊断【7 j ；在国内，则仅见宋宜梅嘲使 用了该模型对言语类比推理进行认知诊断。他们的研究从更微观的层面、细致 的角度评价了被试的言语类比推理能力，并对他们进行了诊断，从而为下一步 的矫正、训练提供了指导。此外，瑞文认为，词汇测验是对再生性能力( 表明 个体经过教育后达到的水平) 的最有效测量，而非言语的图形推理测验是对智 力g 因素中推断性能力( 表明个体不受教育影响的理性判断能力) 的最佳测量。 因此可以预见，通过将m l t m 矗) r m s 应用到图形推理测验中，我们可以分析被 试在作答图形推理题目时所使用的解题策略及心理加工过程；就个体错误解答 图形推理题目的原因进行诊断，从而更好地评价个体的一般智力水平。 2 、图形推理 2 1 图形推理及瑞文推理测验 中学生图形推理测验认知特征诊断及其与认知方式的关系研究 图形推理是根据一幅大图形中的图案或符号的变化规律，推出并填入大图形 中空缺部分的图案或符号的认知活动【5 】。图形推理属于归纳推理中的一种，它和 其他类型的推理活动一样，是人类认知的核心成分之一，是种重要的认知形 式，其水平是个体认知发展的一项主要指标。因此，长期以来一直把它作为人 类一般智力的测量指标。较之其他类型的推理活动，图形推理有着其独特性。 有研究表明，很多类型推理的效果往往会受到其内容的影响，即内容效应。如 对于下面的一个类比推理项目：中国对北京好比澳大利亚对() ，要正确作 答则必须首先知道中国的首都和澳大利亚的首都各是什么。因此，对于那些没 有此知识背景的个体，则不能正确作答此项目，但这并不一定代表着这类个体 的推理水平很低。而图形推理却克服了内容效应，它不受个体的年龄、知识背 景、文化差异、民族差异等的限制，具有跨年龄、跨文化、跨民族等特点。瑞 文推理测验被广泛应用于测量不同群体的智力便是很好的证明。 瑞文推理测验( s v v o 是英国心理学家瑞文于1 9 3 8 年设计的非文字智力测验。 其理论依据是s p e a r m a n 的智力二因素理论。该理论认为智力主要由一般因素即 g 因素和特殊因素即s 因素构成。人们认为，瑞文推理测验是g 因素的有效测量 工具，尤其与人的问题解决，清晰知觉和思维，发现和利用自己所需信息，以 及有效地适应社会生活的能力有关。同时，瑞文推理测验还是测量个体图形推 理水平的很好的测量工具。瑞文标准推理测验总共分为五个部分，每个部分各 有1 2 个题目，并且均按难度递增的顺序排列。直观上看，a 组主要测知觉辨别 力、图形比较、图形想象等；b 组主要测类同、比较、图形组合等；c 组主要测 比较、推理、图形组合等；d 组主要测系列关系、图形套合：e 组主要测套合、 互换等抽象推理能力【8 j 。 s p m 有诸多的优点，如由于此测验属于非文字测验，所以使用年龄范围宽， 测验对象不受文化、种族与语言的限制，适合做跨文化研究。并且，该测验既 可以个别进行，也可以团体施测，使用方便、省事省力。另外，自此测验问世 以来的诸多前人研究表明，该测验有着良好的信度和效度【9 】。但是，正如其他很 多传统测验一样，s p m 只是强调个体间的差异，根据被试在测验上的表现给出 一个笼统的分数，而这并不能对图形推理活动进行微观水平的研究。因为即使 个体在测验上得到相同的分数或者行为表现一致，也不代表他们有着相同的心 理加工过程。他们可能有不同的心理加工成分和解题策略，而一个单独的笼统 分数则会掩盖这些差异。因此，在评价个体图形推理能力水平时，我们必须对 图形推理活动的心理加工成分及解题策略进行深入、细致的研究，从而达到对 个体图形推理认知特征的诊断。 2 2 、图形推理的解题策略及影响因素 中学生图形推理羽i 验认知特征诊断及其与认知方式的关系研究 前人的许多研究表明，人类在进行高级认知活动时，其解答策略往往不止一 种，策略研究一直是认知发展领域非常关心的一个问题，图形推理领域也不例 外。h u n t ( 1 9 7 4 ) 在对瑞文推理测验进行逻辑分析之后，认为图形推理主要有 两种策略，一种是格式塔策略，另一种是分析策略。其中格式塔策略指将所给 出的大图形视为一个整体，然后选择出正确答案；而分析策略是通过图案的变 化规律来选择答案。n h e l d e r 和p i a g e t 的研究也发现相同的两种策略。他们认为， 虽然两种策略都有可能获得正确答案，但是格式塔策略仅仅基于知觉基础之上， 而分析策略是真正地知道图案问的关系【l o j 。 。 林崇德等人【5 】在总结前人研究基础上，将其研究结果进行定性编码，分析， 进一步把图形推理的策略分为六种，分别为分析策略、不完全分析策略、知觉 分析策略、知觉匹配策略、自主想象策略、格式塔策略。其中分析策略为个体 能够正确发现这道题中所有的规则并使用这种规则来解决问题；不完全分析策 略为个体能够指出这道题中的部分规则并按照这一规则来解决问题；知觉分析 策略为个体不能明确地抽象出规则，但能够发现矩阵因子横向与纵向，或对角 线的变化，并根据这种变化做出选择；知觉匹配策略为个体选择与矩阵的某个 因子相似或相同的图形，或选择与矩阵中所有因子都不同的图形；自主想象策 略为个体因喜好或认为被选图形像某件物品，或说不出理由( 猜测) 而做出选 择；格式塔策略为个体将缺损图形补充完整的策略。林崇德等人对图形推理策 略的分类非常详细，依据其对这些策略的定义可知，分析策略、不完全分析策 略、知觉分析策略能够较好地反映个体的图形推理水平，而知觉匹配策略和自 主想象策略却并不能反映个体的图形推理水平。此外，无论是分析策略还是不 完全分析策略，它们都是根据图形的变化规律来进行作答。因此，我们可以把 林崇德等人的六种图形推理策略进一步概括为分析策略、知觉分析策略、格式 塔策略和猜测策略四种。 。 图形推理策略的影响因素是多方面的，主要有题目的性质、年龄以及个体的 人格特征三个因素。题目性质对图形推理策略的影响表现在两方面。一方面， 题目的类型会影响图形推理的解答策略。c a p e n t e r 等人f n 】( 1 9 9 0 ) 分析了瑞文推 理测验的项目，发现有五种类型的题目，分别是：图形元素的值为3 ( t h e d i s t r i b u t i o no f3 ) 、图形元素的值为2 ( t h ed i s t r i b u t i o no f2 ) 、图形元素的变化 ( p r o g r e s s i o n ) 、图形元素的行恒定( c o n s t a n ti na r o w ) 、图形元素的叠加( a d d i t i o n ) 。 前两种类型指每一行的图案数为3 和2 ；图形元素的变化指组成图形的特征数量、 大小及位置的变化；图形预算的行恒定指图形随列发生变化但随行不变化。林 崇德等人在此基础上将题目类型分为格式塔类型、数量规则类型、加减规则类 型、两层规则类型、值为2 类型以及值为3 类型。他们的研究还发现对于格式 中学生图形推理测验认知特征诊断及其与认知方式的关系研究 塔类型的题目，大部分的个体都使用格式塔策略，并且智力正常者基本上都能 用此策略作出正确答案。而对于其他几种类型的题目，个体较多地使用分析策 略和知觉分析策略。题目性质对图形推理策略的影响还表现在题目难度对其的 影响。即使是同一类型的题目，如果其难度不同，个体所选择的策略也可能不 同。例如对于瑞文推理测验中的e 6 和e l l 两个题目，虽然它们都属于加减规则 类型，但由于e 6 更容易，个体更倾向于使用分析策略，而对于难度较高的e l l ， 个体有可能找不到图形变化的规律，因此无法使用分析策略，而是使用知觉匹 配、自主想象等其他策略。总之，除了格式塔策略外，个体解答简单题目时多 使用分析策略、知觉分析策略等高级的适宜的策略：而对难度较大的题目，个 体可能使用的策略将多样化，并且相当一部分为知觉匹配、自主想象等低级策 略。 年龄也是影响图形推理策略的一大因素。i n h e l d e r 和p i a g e t | l o 】的研究认为， 无论图形推理的题目如何，个体使用格式塔策略的概率会随着年龄的增大而降 低，而使用分析策略的概率则相反。林桊德等入的研究则发现，即使对于同一 类型的题目，不同年级的个体使用的策略存在差异。例如，对于加减规则类型 的题目，一年级被试使用最多的是知觉匹配策略，二到六年级被试主要使用的 是分析策略和知觉分析策略；年级儿童在做值为2 类型的题目时主要使用的 是知觉匹配策略，二到六年级基本上使用知觉分析策略为主；一二年级儿童在 解决值为3 类型的题目时，主要使用的是知觉匹配和自主想象策略，三到六年 级儿童在解决这类题目时基本上使用知觉分析策略。总之，高级策略如分析策 略和知觉分析策略的使用率随着年龄的增长呈现出不断上升的趋势，低级的、 不适宜的策略则相反。 影响图形推理策略的另一大因素是个体的人格特征。h u n t ( 1 9 7 4 ) 认为，在 对瑞文推理测验成绩的解释中需要考虑个体的认知类型，但他并没有对此进行 深入的研究。在我国，虽然普遍认为推理不仅受认知因素的影响，同时还与个 性有一定的关系。但是，国内关于人格特征与认知( 推理) 关系的研究尤其少 见，实证研究则更少。王有智等人研究了认知风格、内外向性、情绪稳定性这 些人格特征与图形推理效果的关系。但是他们的研究仅限于人格特征与图形推 理水平的关系，并没有深入研究这些人格特征对图形推理策略的影响。因此， 研究人格特征如认知方式与个体解答图形推理策略的关系很有必要。 总之，图形推理的解答策略往往不止一种，并且其影响因素是多方面的，如 认知方式、年龄、性别等。并且，这些因素并非单独对图形推理策略起作用， 它们之间具有交互作用。因此，我们可以使用