（发展与教育心理学专业论文）早期儿童问题类比推理中不同相似性的实验研究.pdf

早期儿童问题类比推理中不同相似性的实验研究 早期儿童问题类比推理中不同相似性的实验研究 学科专业：发展与教育心理 指导教师：李红教授 研究方向：认知发展 研究生：李宇( 2 0 0 1 1 3 3 ) 内容摘要 类比推理是人类一种重要的认知能力，目前它在学习、问题解决与科学发现t 】 都起着重要的作用。相似性是类比推理问题中的一个重要特征。迄今为止，研究者 将相似性分为表面相似性、结构相似性与程序相似性。本研究试图研究这三类相似 性，并探讨儿童关于问题类比推理能力的年龄特征。 本研究包括两个实验。实验一设置了年龄、表面相似性、结构相似性三i 个变聚， 要求被试解决特定问题，记录其成绩与反应时，采用个别测试。实验二设置了年龄、 表面相似性、程序相似性三个变量，要求被试解决靶问题，实验仍为个别施测，址 录其成绩。，在本研究条件下实验结论如下： ( 1 ) 凡童类比推理发展的年龄效应显著，3 岁儿童正确解决问题类比推理的成 绩达最高可能成绩的6 0 ，4 岁儿童基本具备了问题类比推理的能力，5 岁则完全形 成了类比能力。而对于类比推理的策略应用来说，5 岁之前发展尚不平稳。 ( 2 ) 表面相似性是影4 ；, j j i , 童类比推理的一个重要因素，它促进了儿童的问题解 决及类比推理，对年幼儿童的促进作用超过了对年长儿童的。 ( 3 ) 结构相似性是影响儿童问题解决的重要因素，即使是年幼儿童也能感知结 构关系，得益于完整的问题结构。随着年龄的增长，儿童感知运用结构相似性的能 力也迅速提高。 ( 4 ) 对矛盾条件下的真假类比比较发现年幼儿奄主要依赖于相似的结构关系而 不是相似的表面属性进行类比推理，相似的表面属性只起到了促进作用，而非关键 作用。 ( 5 ) 程序相似性也影响了儿童的类比推理过程。问题之间一致的具体操作步骤 有利于儿童对类比推理的应用加工。这种运用能力随着年龄增长而快速提高。 鉴于本研究，最后我们提出了两个新的观点：知识能力统合说以及类比推理发 展的三水平九段阶理论假设。p f 、 关键词：早期儿童问题类e ，表面相似注结构相似硅程序相极性知泌 能力统合说三水平九阶段理论 一 i 早期儿童问题类比推理中不同相似性的实验研究 s e v e r a l t y p e s o f s i m i l a r i t yo na n a l o g i c a lp r o b l e m s o l v i n g i nc h i l d r e n s e a r l y - s t a g e m a j o r * d e v e l o p m e n t a l a n de d u c a t i o n a l p s y c h o l o g y s p e c i a l t y ：c o g n i t i v ed e v e l o p m e n t s u p e r v i s o r ：p r o j l ih o n g a u t h o r ：l iy uf 2 0 0 1 1 3 3 ) a b s t r a c t a n a l o g i c a lr e a s o n i n gi s o n eo ft h ec o r ea b i l i t i e si nh u m a nc o g n i t i v ed e v e l o p m e n t ， w h i c hf o c u s e so nl e a r n i n g ，p r o b l e ms o l v i n g ，c r e a t i v i t ya n da r t i f i c i a l i n t e l l i g e n c en o w s i m i l a r i t yi sa l li m p o r t a n tc h a r a c t e ro f t h ea n a l o g i c a lr e a s o n i n g w ea t t e m p tt od i s t i n g u i s h t h r e et y p e so f s i m i l a r i t yb e t w e e n s o u r c ea n dt a r g e tp r o b l e m ，n a m e l y ，s u p e r f i c i a ls i m i l a r i t y , s t r u c t u r a l s i m i l a r i t ya n dp r o c e d u r a ls i m i l a r i t y t 1 1 i ss t u d yi sd e s i g n e dt od e t e r m i n et h e e f f e c t so ft h ed i f f e r e n tt y p e so f s i m i l a r i t ya n de x a m i n et h ed e v e l o p m e n t a lc h a r a c t e r so f 3 - 5 一y e a r - o l dc h i l d r e n sa n a l o g y w i t ht h e s es i m i l a r i t i e s w e d e s i g nt w oe x p e r i m e n t sw i t l lc h i l d r e nb e t w e e n3 - 5y e a r so fa g e i ne x p e r i m e n t o n e ，w es e tt h r e ev a r i a b l e s ：a g e ，s u p e r f i c i a ls i m i l a r i t ya n ds t r u c t u r a ls i m i l a r i t y w ea s kt h e s u b j e c t st os o l v ep a r t i c u l a rp r o b l e m sa n dt a k ed o w n t h e i rs c o r e sa n dr e a c t i o nt i m et h r o u g h t e s t i n gt h es u b j e c t sr e s p e c t i v e l y i ne x p e r i m e n tt w o ，w ea l s o s e tt h r e ev a r i a b l e s ：a g e ， s u p e r f i c i a ls i m i l a r i t ya n dp r o c e d u r a ls i m i l a r i t y w ea s kt h es u b j e c t st o s o l v et h e t a r g e t p r o b l e m si n d i v i d u a l l ya n dt a k ed o w nt h e i rs c o r e s o nt h e c o n d i t i o no ft h i s s t u d y , t h e r e s u l t so f t h e s ee x p e r i m e n t sa r ea sf o l l o w s ： ( 1 ) n l ee f f e c t o fa g ei nt h e d e v e l o p m e n to fc h i l d r e n sa n a l o g i c a lr e a s o n i n g i s s i g n i f i c a n t t h es c o r eo f t h o s es u b j e c t sw h oa r ea r o u n d3y e a r so l da m o u n t st o6 0 p e r c e n t 4 - ! y e a r o l dc h i l d r e nh a v e 埘m a r i l ya c q u i r e dt h ea b i l i t yo fa n a l o g i c a lr e a s o n i n gi np r o b l e m s o l v i n g 5 - y e a r - o l d c h i l d r e nh a v e c o m p l e t e l ya c q u i r e d s u c ha l l a b i l i t y a s f o rt h e 早期儿童问题类比推理中不同相似性的实验研究 a p p l i c a t i v ep r o c e s so f a n a l o g i c a lr e a s o n i n g ，i th a sn o ts t e a d i l yd e v e l o p e db e f o r ea g e5 ( 2 ) s u p e r f i c i a ls i m i l a r i t yi s ac r u c i a lf a c t o rw h i c hi n f l u e n c e sc h i l d r e n sa n a l o g i c a l r e a s o n i n g i tp r o m p t sc h i l d r e n sp r o b l e ms o l v i n ga n da n a l o g i c a lr e a s o n i n g i tp l a c e sm o r e i n f l u e n c eo no l d e rc h i l d r e nt h a n y o u n g e r o n e s ( 3 ) s t r u c t u r a ls i m i l a r i t y i sa l s oa i l i m p o r t a n tf a c t o r w h i c hi n f l u e n c e sc h i l d r e n s a n a l o g i c a lr e a s o n i n g e v e ny o u n gc h i l d r e nc a nb es e n s i t i v et ot h es t r u c t u r a lr e l a t i o na n d 面0 f i tf r o m t h eg o o d n e s so f p r o b l e m s t r u c t u r e a st h ed e v e l o p i n go f a g e ，c h i l d r e n sa b i l i t y o f s e n s i n g a n d u s i n g s t r u c t u r a ls i m i l a r i t yg r o w sf a s t ( 4 ) b yc o m p a r i n gt h e t r u e a n a l o g yp r o b l e m sa n df a l s ea n a l o g yp r o b l e m so na c o n t r o v e r s i a l c o n d i t i o n ，w ef i n dt h a ty o u n gc h i l d r e nm a i n l yr e l yo ns i m i l a rs t r u c t u r e r e l a t i o n ，i n s t e a do fs i m i l a rs u p e r f i c i a lp r o l 兜r t i e s ，t om a k ea n a l o g i c a lr e a s o n i n g s i m i l a r s u p e r f i c i a lp r o p e r t i e s j u s tp l a y a l lu r g i n g r o l e ，b u tn o tc r u c i a l ( 5 ) s i m i l a r i t yo fs p e c i f i cp r o c e d u r e sa l s of o s t e r st h ea p p l i c a t i o no fs o u r c ea n a l o g u e s c o n s i s t e n t p r o c e d u r a l d e t a i l sb e t w e e ns o u r c ea n d t a r g e tp r o b l e m sp r o v et of a c i l i t a t e c h i l d r e n sa b i l i t yt oa p p l ya na n a l o g u e ss o l u t i o n t h i sa b i l i t yi m p r o v e s r a p i d l ya sc h i l d r e n g r o w i n g a c c o r d i n g t ot h i s r e s e a r c h ，w ep o s et w on e wt h e o r i e s ：t h e k n o w l e d g e a b i l i t y i n t e g r a t e dt h e o r ya n dt h ed e v e l o p m e n t t h e o r yo f “n i n es t a g e si nt h r e el e v e l s ”i n v o l v e di n t h ea n a l o g i c a l r e a s o n i n g k e yw o r d s ：c h i l d r e n ；p r o b l e m s o l v i n g ；s u p e r f i c i a ls i m i l a r i t y ；s t r u c t u r a l s i m i l a r i t y ； 。p r o c e d u r a ls i m i l a r i t y ；k n o w l e d g e a b i l i t y i n t e g r a t e d t h e o r y ；d e v e l o p m e n t t h e o r yo f “n i n es t a g e si nt h r e el e v e l s ” 早期儿童问题类比推理中不同相似性的实验研究 1 研究回顾 类比推理( a n a l o g i c a lr e a s o n i n g ) 是哲学、逻辑学和心理学等学科的重要内容， 是人类能够进行整合思维活动的重要机制，也是保证个体有效学习的工具。从心理 学角度看，类比推理是从两个对象的某些相似性和一个对象的一个己知特性推出另 一个对象也具有这种特性的推理过程 2 1 。它的产生、发展和成熟是个体认知活动顺利 完成的主要保障【1 1 。近年来，这方面的研究已经逐渐成为探讨认知过程和机能的一个 十分活跃的研究领域。 从目前的类比推理研究来看，类比推理可以划分为经典类比推理和问题解决类 比两种。经典类比推理采用“a ：b ：c ：? ( d ) ”的形式，即p i a g e t 等人研究类比 所使用的范式。1 3 1 i h 题解决类比推理指在先前问题情境中习得的问题解决方法迁移至 新的情境。其基本方法为先向儿童提供一个问题解决的故事，然后再给儿童呈现一 个内容不一定相同但关系结构相同的问题，让儿童来解决该问题。一般而言，在认 知水平和认知难度上，问题类比都明显高于经典类比1 4 j 。虽然，类比推理作为一种重 要的认知能力【5 l ，可以帮助人们理解新的情境，解决新的问题。【6 7 8 1 但令人吃惊的 是，发展心理学以前很少注意到类比推理的这种核心地位。根据皮亚杰理论，儿童 的类比推理能力主要处在具体运算和形成运算阶段。f 9 】儿童在7 岁左右具有关系推理 能力，到1 l 1 2 岁才能完全理解关系相似性限制，与形式运算阶段的发展相一致。 1 0 l 因此以前基本上没有人研究儿童早期的类比推理能力。然而，随着类比推理研究的 发展，这种观点越来越受到质疑。证据主要来自个三方面：( 1 ) 经典类比迁移的研 究【1 l3 - 1 2 、1 3 】( 2 ) 使用隐喻解释任务( 3 ) 复杂问题类比的研究4 1 5 、1 6 1 。 另一方面，相似性是心理学中最核心的理论建构之一，它渗透于各种认知理论 中。d a v i d p r e m a c k 总结了许多研究者的观点，认为“人类心理有关相似性领域相! 值得研究”1 1 7 1 。对于类比推理来说，相似性也引起了研究者的浓厚兴趣。为了便于 研究，他们将相似性区分为不同种类。h o l y o a k 等人根据问题的特征，把问题之间的 相似性区分为表面相似性( s u p e r f i c i a ls i m i l a r i t y ) 和结构相似性( s t r u c t u r a ls i m i l a r i t y ) ， 也有人( 如p i e r c e g h o l s o n ) 1 8 1 称结构相似性为关系相似性( r e l a t i o ns i m i l a r i t y ) 。 c h e n 则将类比推理中的相似性区分为三类，分别为表面相似性、结构相似性与程序 相似性( p r o c e d u r a ls i m i l a r i t y ) 。 早期儿童问题类比推理中不同相似性的实验研究 1 1 不同类型的相似性研究 1 1 1 表面相似性研究 先前的研究者已对表面相似性作了不少研究，但结论不一。g e n t n e r 认为【”，表 面相似性就是指源问题与靶问题有相似的问题内容，如对象和属性，它不同于问题 的结构。根据她的结构映射理论，认为类比推理可以忽略物体属性之间的匹配与否， 表面相似性并不是类比推理中的重要因素。h o l y o a k 与k o h 的研究也发现类比推 理中表面相似性的影响并不显著。 但也有不少研究发现表面相似性促进了类比推理。g e n t n e r l 2 0 1 利用故事记忆任 务研究不同相似性在回忆中的作用( 表面、初级关系、高级关系) ，表明表面相似性 促进了对源问题的记忆提取。 c h e n 2 1 1 对大学生的研究发现，当问题信息是抽象的时候，由于缺乏源问题与靶 问题的表面相似性，因果关系的获得就会受到阻碍；而当被试被清楚地告之类比关 系，或源、靶问题之间具有表面相似性时，类比迁移成绩就得到了极大的提高。c h e n m 】 对5 7 岁儿童问题类比实验发现，表面相似性促进了儿童对源问题与靶问题的表征。 h e y d e n b l u t h 与h e s s e 2 2 1 在保持结构恒定的基础上，把大学生被试分为两组，一 组表面相似，另一组表面不相似。他们发现尽管两组被试都能解决目标问题，但是 表面相似组更多地参考源问题，更详细地阐述问题解决方法，从而更有效地解决问 题。r o s s p 3 】让被试解决三种不同的表面相似性类比问题( 故事脉络、故事主体、故 事角色相似) ，发现三种相似性对源问题的应用有很大影响，这表明表面相似性对类 比推理问题解决的作用是广泛的。c h i 等人2 4 】在专家与新手实验中发现，新手是根 据问题的表面特征来分类的。 刈 j 表面相似性促进类比推理的心理机制，的人提出了两种理论：直接映劓沦 ( d i r e c tm a p p i n g ) 与接近忽略论( n e a r m i s s ) 2 3 1 。“直接映射论”认为许多如类比 限制性映射引擎( a c m e ) 模型与结构映射引擎( s m e ) 等理论视对象的表面相似 性为一个影响映射的因素，被试可能直接运用对象相似性进行匹配。根据这些观点， 被试将基于对象的相似程度把源问题中的对象与靶问题中的对象匹配起来( 对象越 相似越可能被匹配) ，尤其是新手。除了表面相似性外，结构相似性也对映射有巨大 影响。“接近忽略论”认为，表面相似性的影响实质上更为复杂。这种观点提出，源 问题与靶问题之间有很多差异时，这些重要差异可能与无关特征一样都显得不那么 草赣j l 蜜瓣莲类逝雄瓒孛不葡稻秧性鹃实验研究 明显了，有可能被忽硌。随蓿源问题与靶问题之间的相似俄不断提商，它们之间具 有多数相同的特征而仅在某特殊方面存在显著差弊，郑么该差异就显得十分爨要 了，被试更可能对源问题与靶问题进行比较和映射，从而促进类比推理问题的解决。 因此，这种观点认为不断提高的液面相似性并不总是促进直接映射。 1 。1 。2 结构辍鞑性磷究 有魏研究者也将结构桷似往称为关系确似住，楚指个问题中对象问的关系能 够对应予另一个问题中对象闯的关系，换句话说，也就是两个问题之间有相同的抽 象原则。类比研究表明，类比推理的关键不是表面属性，而是结构相似性【8 1 。g e n m e r 的结构映射理论认为类比即发现并映射种共同的关系结构。这种关系相似性在类 比推理中具商特殊的地位，尤其是在选撵源阚题的甥决方法并应用予靶间题的阶段， 阏题豹续均起蓑主要作用。 2 5 2 6 j c h e r t 等拉副以幼j l 鞠与，l 、学二年级学生为被试，将源阉题中的阂果结构区分崮 两种蒺键特征，秘标指商成分与相关因采成分。结果发现任何一种缺少关键特征( 要 么缺少舀的往、冀么缺少正确绪采、要么两者都不其备) 的不完整结构部不利于儿 童的类比迁移。源问题究整的因果结构( 包括目标指向与相关磁结果) 有利于幼儿 的迁移，从而提高类比关系的映射。后来c h e n ij 6 】的另一颁研究以5 7 岁儿童为对象+ 将结构相似性分为相似与不相似鳆种水平，结果显示，儿童能获益予完憋的结构。 y a n o w i t z 6 1 认为类比推理中存在甄秘类型的结构相似性的影响：放事斡主题( 故 事中裹级关系) 成分与阗题戆执嚣方法裁分。毡慰大学生熬疆究结莱显示，相 娃的 主瑟大大健滋了类浇迁移，相骰靛熊决方法迮显著键进了棱试翡类蹴迁移。 g o s w a m i 1 3 1 将炎眈关系结构分为两种水平，一种是较简单的荜维关系结构，另 一种是较复杂的双维复合型关系结构。他对3 6 岁儿童的研究照示，类比中哪怕是 复杂的双维复合型关系络构也并未越过儿童的能力负荷。实验中出现了练习效应。 他认为这些结果定程度上验证了知识经验说，即类比推理是由儿蠹所拥有的知识 决定的，丽不是所谓的加工能力说。我国学者李红等 1 2 1 也对4 5 岁儿童的这甄弛结 构水平( 单、双缨关系) 进行了襁应豹磅究，缝巢发现在经典类姥中4 岁至l5 5 岁终 ，l 童翡肇维类毖难瑾已接近形成，两4 到5 5 岁绦，l 蘩鹣粳维类眈接壤能力均处于较 低的发戚承警，赶实验并未发瑶“练习效应”。稳稻认蔻知识经验是j l 童避行类沈推 瑷的蓬础条件，除了知识经验影响井，类眈推理的发展仍受珑力或智力资源的限翩。 早期儿童瞰题类比推理中誉羼相似性的实验研究 1 2 3 程序耀戳性磷究 程序相似住帮指在结构相似纂础上源问题与靶问题共有的舆体操律过程。 c h e n l l 6 1 将它从类比推理的不同相似性中分离出来。他假设程序相似性是通过儿廉提 取相似性后执行源问题的解决方法，从而促进儿童对习得的解决方法的应用加工。 他将6 8 岁儿遂根据源、靶问题的程序相似与否分为两组( 结构相似恒定) 。他要 求每个被试先听随个源问题，听宠囊尽可能地回忆源问题，之熙被试提示程序的关 键要素，然赡让披试比较这涎令阅题，疑爱器求被试解决裁翊题。结果发现，程序 摆 娃蛀影豌了，l 塞类比运鼹熬麓工过程。稷淳穰似游源、靶溺题促进了，l 童韵类院 运用成绩。镳躬另一顼耩穿褶议桎磷究1 2 曩要求学龄j l 童( 8 1 2 岁) 解决一系列类 娃予l u c h i n s 的经典潼水问题。所有的问趣都有间形结构以及一般的问麓解决方法， 但所需方法的具体程序分为相似与不相似两种。结果发现，学龄儿童能够把不同情 境中习得的解决原理运用到新的类比问题中。呈现相同程序的源问题能使儿童很快 翊得解决方法，但应用却有很强的情境性：而呈现不同程序的源问题虽然使儿整学 习速度减慢，但应用范畴扩大，使蚀们惩决额阉题的方法变季导熨戈灵活。大一些j b 童能够鸯效她丰奄建星式魍缨，悠髑爨好的迂移能力与誊冬建一般匿式懿能力程致。 尽管已有臻究蠢f 2 s 、曲 圳开始区分获取类院关系戳及运羯类琵关系之润豹差异， 键几乎不清楚类院关系运用的重簧住及对迁移的影响。这方面的研究先前也很少涉 及。 1 2 相似性的可变性 有不少研究都涉及了相似性的可变与秀。许多研究器都认必相 以性具有相当大 的变通馁。( 17 j s m i t h 与h e i s e 曾提出，因为这秘掇知髭蝴戳性援兔露定不变瓣趋势， 知觉相似性在概念发震中熬卡挈躁实豁上已经被 蔻佑了。因托经销认必褶钕性稷可能 隧经验静变化丙变纯，璧现潞发震趋势。一稀趋势为，系确躐点及稽应研究鼯采 表明，成入较，l 踅更可能分析、变通相似性。勇一种趋势是，随着儿童逐渐成熟， 他们的相似性判断能力闩益提高，倾向于更抽象、更具关系性，更少依赖于表丽属 性的相似性。g e n t n e rp l 】弓l 用了一些研究结果，儿童提供的往往是刺激物之间的属性 解释，而成人则阐述关系结构。例如“云象一片海绵”，个s 岁儿童典型地姆此解 氍为“它们是圆的，轻轻的，象绒毛一样”。蕊成人则鳃释为“它们均吸水，又可以 4 翠精j 0 童瓣嚣粪晓攥理串不葡糯叛槛嫡实验研究 将永分释放出来。”g e n t n e r 与r a t t e r m a n n 阐顾了相似性发展研究，结槊是向关系分 析的转变很丈程度上可以解释为有关知识的内磐与结构的变化f 1 ”。与这一结论敛 的研究证实! 幼儿嗽搠适宜的知识后能对抽象关系作出反应f 8 i 。以上研究纛出， 相似性是可变的，而不是固定不变的，丽且它的变化有一定的规律性。 另雏，也夜硒究者提出，人们对某一檄念的范铡的典型性与良好搜懿刿紫已鬟 示出随羲疑提供匏蠖境不固瑟变化。b a r s a l s o n 爨涯窭f 】，当特定情境其体亿了，糊 似搜也糍之发生变化。铡始，判断蛇与浣熊之闽的相骰性时，提供“宠物”情境较 不擒供任何明确的情境筵容易判断两者的稳似筏大小。研究还发现言语提示的情境 也影响儿童相似性判断。 我们认为，上述提到的相似性的可变性这一点也可以理解为相似性的相对性。 它包含两个含义：i ) 所关注的不同相似性之间的转换，也就是说年幼儿童可能更关 注于具体情境下的表面相似性，而随着年龄的增长，他们将转露更关注结槐楣似性。 2 ) 楣似性聪度的变化，期实验畿设定黪媚似程发可缝隧羞被试年龄、知识丰富程瘦 熬不网蠢不同。铡如，镑对禁一特定戆表露攘骰性，成入判定荚相似桎程瘦稻当商， 瞧，l 蠹剡可能羚定葵楣 眭性承平极低，靛至认为无相钕佳。 1 3 问题援出 类比问题解决的基础是源领域和靶领域的相似。类比推理的不少理论研究及实 验研究都涉及到了棚似性。但这些观点尚有争议。蓖先体现在源问题与靶阀题之阉 存在的棚似性类型上。如g e n t n e r 等憋相似螋分必表嚣朝 娃蛙与结槐甥似性( 或关系 楣似性) 题嵇。h o l y o a k 等挺蝰类魄推理中除了结构翘骰牲外，滏有语义褶儆性限制。 c h e n i 蟮l 刘提撼有三种类整：表西相锨往、结构桶叛性与程度相似往。先前的研究显 示，前两种相似性类型融取得了大多数研究者的认间，但对程序相似性这种类型似 乎并朱取得共识。 。 其次，研究者进一步研究了不同相似性对炎比推理的影响，不同的理论构想， 所得出的结论也不相同。曾有研究认为表面相似性弗不影响类比推理，或老、蠛影哟 并不恩著：丽其他研究表明表厦相似性促进了类比推理。较为一致的戏点是结槐胡 ： 。似性是类比攥理躯核心，是形成类比推理豹关键霪素。程序樱 陛性烈是c h e n 明确将 宅从其悠相似性中分离滋来翡，有关它游影晌，戬往静骈究很少涉及。并蠢研究者 早期儿童问题类比推理中不同相似性的实验研究 认为不同相似性影响类比推理的加工过程各不相同，显得十分复杂。后来的理论研 究与实验研究考虑到了个体如何表征问题，提取类比关系以及如何应用源问题的解 决方法【8 3 2 3 3 1 。h o l y o a k 等的研究认为语义相似性的影响贯穿于整个类比映射阶段； 而r a n l s e a r 与p a i n 等p 4 j 则推崇g e n t n e r 的观点，认为在类比映射过程中语义相似性 的作用可以忽略，代之以表面与结构相似性，o e n t n e r l 2 0 1 在类比回忆实验中发现被试 类比主要依赖于表面属性匹配，而不是结构相似性。c h e n l l 6 1 认为不同相似性影响了 类比迁移中所包含的三种主要成分，即构建源问题与靶问题的表征或图式、感知类 比关系、执行习得的解决方法以解决靶问题。结合以上争议，我们提出疑问，表面 相似性是否对早j l j l 童的类比推理具有影响? 如果有影响，它是否起到关键作用? 结构相似性、程序相似性的影响又如何? 再次，从发展特征来看，一般认为问题类比推理的难度高于经典类比任务，发 展也可能稍晚于后者。有些研究认为儿童由于不能感知类比关系而不能进行类比推 理，还有研究显示，甚至是成人有时也难以知觉问题之间的类比关系，无法应用习 得的方法解决问题口5 1 因此以前很少有人研究早期儿童的问题类比推理。随着研究 的深入，逐渐涉及到婴儿被试，但这方面的研究仍然有限。这有可能与相关实验难 度大、效度低，儿童的成绩不能反映其已有的认知水平有关：也有可能与儿童的口 语表达能力有限，往往不能用语言表达其理解的东西有关。因此只有改进实验的方 法，降低实验的难度，才可能探测到幼小儿童是否能够进行问题类比推理。另外， 不同类型的相似性的发展趋势问题也吸引了研究者的目光。有研究者认为【1 6 】，儿童 的知识往往具有很强的情境性，使他们更多地依赖问题间的表面相似性，阻碍了跨 领域类比所需的变通性。当源问题与靶问题之间具有较少的表面相似性时，由于不 能感知两者之间的同型结构，年幼儿童往往不能进行类比推理。d a e h l e r 等1 1 4 2 6 1 研究 发现随着年龄的增长，儿童能更有效地觉知类比关系，因此能更少地依赖表面相似 性进行推理1 33 ”j 。g e n m e r s l 的研究指出儿童进行图形比较、理解与解释比喻、解决 类比推理问题的能力随年龄增长而得到提高。我们先前对表面相似性与结构相似性 的类比研究也显示，儿童解决两类经典任务的能力随年龄增长而发展【3 7 】。但c h e n l l 6 1 研究了5 8 岁的儿童，结果并未发现不同相似性作用的年龄差异。那么从发展阶段 看，早期儿童是否具有问题类比推理的能力? 如果有，它的发展特征又是怎样的? 鉴于此，本研究根据经典实验( 魔鬼取珠宝) 、c h e n 的故事问题( 添水取珠子) 早期儿童问题类比推理中不同相似性的实验研究 进行改编设计了两个故事类比推理实验，以便进一步探讨问题类比推理中的相似性 类型、不同相似性对儿童问题类比的影响及儿童类比能力发展阶段问题。本实验中， 表面相似性是指源问题与靶问题之间存在相似的主角、目标物及故事情境。结构相 似性是指源问题与靶问题中解决问题的行为与解决目标、正确结果之间具有相似的 完整的高级关系。程序相似性是在结构相似性基础上，源、靶问题之间的解决方法 具有相似的具体操作程序。 实验一将研究类比推理中的表面相似性与结构相似性问题。本实验将通过操作 表面相似性的异同、结构相似性的异同来验证这两类相似性对问题解决及类比迁移 的影响： ( 1 ) 通过改变源问题与靶问题之间的主角、目标物及故事的情境的相似与否 控制表面相似性水平。 ( 2 ) 通过控制解决问题的行为与解决目标、正确结果之间是否具有相似的结 构关系来决定结构相似性水平( 完整的结构相对于孤立的行为) 。 通过对表面相似性和结构相似性的控制，企图验证以下假设： ( 1 ) 表面相似性促进年幼儿童的类比推理，它对较小儿童的影响将大于稍大儿 童。 ( 2 ) 结构相似性是类比推理的核心，它影响了儿童的问题解决，即使年幼儿童 也能感知故事间相似的结构关系进行类比迁移，并且完整的故事结构较孤立的行为 更能促进儿童完成问题解决任务。 ( 3 ) 通过表面相似结构不相似、表面不相似结构相似两种条件下儿童的成绩差 异来分析这两种矛盾情况下儿童对表面、结构相似性的依赖是否具有差异。 同时将探讨早期儿童运用相似性解决问题类比推理的自发迁移情况及年龄特 征，以验证我们的假设，即年幼儿童也能根据结构相似性进行自发的类比迁移。年 龄越小的儿童往往更多地依赖于表面相似性，而稍大儿童更倾向于利用结构相似性 促进迁移。并深入探讨儿童类比推理能力的发展阶段及特征。 实验二，将对程序相似性进行探讨。它通过改变源问题与靶问题之间解决问题 原理的操作程序是否一致来决定程序相似性的水平，并在结构一致的基础上将表面 相似性分为异、同两个水平来探讨程序相似与否对问题类比迁移的影响。验证以下 假设，即源问题与靶问题共有的具体操作程序可能有利于儿童习得解决方法的应用 ，早期儿童问题类比推理中不同相似性的实验研究 ， 加工。进一步探讨程序相似性在类比推理中的地位。同时，将探讨早期儿童运用程 序相似性解决问题类比的迁移情况及年龄特征，以验证以下假设，即年龄较小的儿 童对源问题与靶问题之间的具体程序相似性的依赖较大，尤其当两者之间的具体操 作不一致时儿童解决问题类比的成绩得分较低。 1 4 研究意义 1 4 1 确认儿童早期类比推理能力的发生与发展 类比推理是儿童一种重要的认知能力，研究儿童早期问题类比推理认知的发生 与发展规律，能够更系统地了解儿童认知能力的发生与发展，以丰富和发展发展心 理学理论。 1 4 2 探讨三种相似性对儿童类比推理的影响，为促进早期教育提供依据 深入探讨影响儿童类比推理的不同相似性因素，系统了解儿童类比推理认知发 生发展的特点，可以为培养儿童的类比推理能力的发展提供理论研究的基础，为促 进儿豪逻辑思维能力发展提供教育思路。 2 实验一 2 1 实验目的 1 、探讨表面相似性与结构相似性对儿童问题解决类比迁移的影响。 2 、探讨表面相似结构不相似与表面不相似结构相似的条件下儿童对表面相似 性、结构相似性的依赖问题。 3 、探讨儿童问题类比推理能力的发展趋势及特征。 2 2 实验方法 2 2 1 实验被试 随机选取3 岁( 平均3 岁6 个月) 、4 岁( 平均4 岁6 个月) 和5 岁( 平均5 岁 6 个月) 的儿童各4 0 人，共1 2 0 名被试。 早期儿童问题类比推理中不同相似性的实验研究 2 2 2 实验设计 本实验采用3 ( 年龄：3 岁、4 岁、5 岁) x 2 ( 表面：似一异) 2 ( 结构：似一 异) 被试问设计，共1 2 种处理。实验为个别施测，每种处理两套题，第一套为“添 水原理”故事，第二套为“连接原理”故事。其中一半被试先解决“添水原理”问 题，后解决“连接原理”问题；另一半被试先解决“连接原理”问题，后解决“添 水原理”问题。 2 2 3 实验材料 每组被试两套实验材料：“添水原理”材料与“连接原理”材料。每个年龄段分 别为4 个条件组：表面相似结构相似组、表面相似结构不相似组、表面不相似结构 相似组与表面不相似结构不相似组。 “添水原理”的源故事根据4 个不同条件组分别有4 套图片。所有被试的靶故 事及解决靶问题的材料均相同，即被试解决的是同一个靶问题。靶故事仍用图片呈 现，解决靶问题所需的实物材料为两个同样的塑料瓶( 一个为空，另一个装满水) 、 一只黄色乒乓球、一根玩具棒、一支蜡笔、一把小刀、张索引卡。这里两个塑料 瓶与球是解决问题必需的，其余为干扰项。 “连接原理”的源故事也组织了4 套故事图片。靶问题也只有一个，即靶故事 的图片加上靶问题的实物材料：一只小球、一条“f ，型玩具棍、一支蜡笔、一把小 刀、一张索引卡。这里小球、“f ”型玩具棍是必需的项，其他为干扰项。 源问题以图片形式呈现，将故事形象化，同时也降低了儿童的记忆负荷。靶问 题以实物材料呈现并要求儿童动手解决，便于研究儿童的动作推理能力。 故事见附录a 。 2 2 4 实验程序 1 先给被试讲第一套实验材料中的源故事，同时呈现图片。讲完源故事后将图 片留在桌子上。 2 接着给被试讲相应的靶故事，提出靶问题，同时将实验材料放至儿童面前， 要求儿童选用提供的工具解决靶问题。记下反应时与成绩。反应时以3 分钟为限， 超出3 分钟即视为不能解决。 3 然后做第二套问题，步骤如1 ，2 。 早期儿童问题类比推理中不同相似性的实验研究 以表面相似结构相似组且实验材料呈现顺序为先“添加原理”问题后“连接原理” 故事为例： 1 先给每个被试讲“添加原理”问题中的源故事，并向他们呈现与故事情节有关 的图片。“小朋友，现在我们来做游戏，好吗? 好，我们先听第一个故事。小露 和小朋友们一起在家里玩。不小心把白色乒乓球掉进玻璃瓶里了。要把小球拿出来， 怎么办呢? 小露就把旁边放着的一杯水倒进了玻璃瓶里。啊! 乒乓球浮上来了，她 拿到了球。好，小朋友，你记住这个故事了吗? ”主试仍把源问题的图片留在 桌子上面。 2 然后主试开始讲靶故事，同时呈现靶问题的图片。“好，小朋友，下面我们听 第二个故事，然后动脑筋，好吗? 好的。一个小朋友叫小红。小红在家里与几 个小朋友一起玩耍，不小心把一只黄色乒乓球掉进了一个高高的塑料瓶子里了。( 此 时主试取出那个空的塑料瓶，当着被试的面把球掉进瓶子里。) 要把它拿出来，怎么 办呢? 小红用手拿不到，瓶子也不能打翻。你看，桌子上有一个装水的瓶子、一只 黄色乒乓球、一根棍、一支蜡笔、一把小刀、一张卡片( 主试将这些材料随机呈现 给被试) ，请你用桌子上的东西帮助小红把球弄出来，好吗? ”此时主试开始记录被 试解决问题所需时间并根据解答情况记分。以3 分钟为限，儿童在3 分钟内解答证 确( 即用瓶予里的水倒进放球的瓶子里) 记下1 分以及相应的反应时，解答不正确 记0 分，反应时记为1 8 0 s 。如果儿童不用所给工具解答，就提醒他用桌子上给他的 东西帮助他解决问题，如果超出3 分钟尚不能解答，就视为不能解答。 3 接着给每个被试呈现第二套材料中的源故事，这里为“连接原理”问题中的 源故事，并向他们呈现与故事情节有关的图片。“小朋友，现在我们再来做一个游戏， 好吗? 好，我们先听第一个故事。小刚一个人在家玩皮球，不小心皮球飞到柜 了上了，小刚用手够不到皮球，怎么办呢? 他就用旁边放着的一根木棍( “r 型) 把 球钩了下来。好，小朋友，你记住这个故事了吗? ”主试仍把源问题的图片留 在桌子上面。 4 然后主试开始讲靶故事，同时呈现靶问题的图片。“好，小朋友，下面我们听 第二个故事，然后动脑筋做游戏，好吗? 好的。小明上课的时候把小球丢到桌 子那边去了，要把它拿回来。但他只能坐在座位上，手又够不到。( 此时主试将玩具 放在被试前面的桌子上，位于被试无法用手取到但用工具可以够到的地方。) 怎么办 早期儿童问题类比推理中不同相似性的实验研究 呢? 你看，桌子上有一只小球、一根棍、一支蜡笔、一把小刀、张卡片( 主试将 这些材料随机呈现给被试) ，请你用桌子上的东西帮助小明把球再过来，好吗? ”此 时主试开始记录被试解决问题所需时间并根据解答情况记分( 如前) 。 其余各组步骤如1 4 。 2 2 5 变量测定 1 、记录下儿童解决每个问题所需的时间，3 分钟为被试解决每个问题的时间， 早先研究显示，3 分钟足够儿童操作了，解答错误的记分1 8 0 s 。如果两个问题均错 误记为3 6 0 s 。 2 、记录下儿童解决每个问题的成绩：不能用类比方法解决记0 ，用类比方法f 确解决问题记1 。 2 3 结果与分析 2 3 1 总体检验 本实验采用的是3 2 2 被试间设计，一共1 2 个处理，各处理上的被试平均得 分以及平均反应时分别见表1 与表2 ： 表1各年龄儿童在表面相似性与结构相似性四种条件下的平均得分 早期儿童问题类比推理中不同相似性的实验研究 表2 各年龄儿童在表面相似性和结构相似性四种条件下的平均反应时( 单位：秒) 我们根据以上数据，以儿童成绩得分与反应时为指标，总体上对年龄( 3 岁、4 岁、5 岁) 、表面相似性( 相似、不相似) 、结构相似性( 相似、不相似) 三个变量进 行方差分析，以考察各个变量效应的显著性，结果如表3 ： 表3 年龄、表面相似性和结构相似性三个变量的方差分析 注：+ 表示p 0 5 ；表示p ( o l ；圳表示p 0 0 1 ，以下同。 早期儿童问题类比推理中不同相似性的实验研究 从表3 中可以看出，所有的三阶、二阶交互作用均不显著。年龄的主效应极其 显著( f * h ( 2 ，1 0 8 ) = 1 6 0 5 3 ，p _ * o 0 0 1 ；f & h ( 2 ，l o s ) = 1 0 5 9 6 ，pr w 0 0 0 1 ) ，表明幼儿解 决类比问题具有显著的年龄差异。表面相似性主效应极其显著( f * h f l 1 0 8 ) = 1 0 4 7 2 ，p * h 0 0 1 ；f 时( 1 1 0 8 ) = 1 3 4 1 8 ，p & h o 0 0 1 ) ，表明源问题与靶问题之间表面相似性显 著影响了儿童的类比推理。结构相似性主效应极其显著( f 。州1 0 8 ) = 5 7 0 1 6 ，p 。 o 0 0