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西南大学硕士学位论文中文摘要 条件命题检验中证伪过程的研究 发展与教育心理学专业硕士研究生张猛 指导教师邱江教授 摘要 条件命题检验的能力是包含多种认知过程的复杂心智活动，了解其本质无论 对于科学发展还是对于现实生活都意义重大。本论文试图通过三个研究来对条件 命题检验尤其是证伪认知过程的本质进行初步探索。由w a s o n 于1 9 6 6 年提出来的四 卡片任务被认为是研究条件命题检验的优秀实验范式和材料，因此我们的研究将 采用经典的或者稍作变动的四卡片任务作为实验材料来研究条件命题检验的本 质。研究一通过问卷的方式进行研究，试图了解大学生被试完成经典四卡片任务 的成绩情况以及他们在经过提醒( 已有数理逻辑知识激活) 的情况下完成四卡片 任务的成绩。此研究选取经典的四卡片问题“如果卡片的一面为元音，那么另一 面为偶数 作为实验材料，设置了三种不同的任务情境，具体为控制组、数理逻 辑组、叙述理由组。数据搜集完毕后对三组的正确率进行卡方分析，结果发现控 制组正确解决四卡问题的人次( 选择p 和一q 的人数) 明显低于数理逻辑组和叙述 理由组，差异均达到了显著水平，另外数理逻辑组和叙述理由组被试正确完成四 卡问题的人数差异不显著。这个研究的结果表明，简单的数理逻辑知识与叙述理 由均能有效地促进四卡问题的解决，从而证明了影响成人四卡片任务正确率的主 要原因不在于知识经验的缺少，而在于被试内在启发式思维对解决问题的影响。 研究二仍然选取经典的四卡片问题“如果卡片的一面为元音，那么另一面为偶数” 作为实验材料，以高时间分辨率的事件相关电位技术作为数据记录手段，分析了 同样具有证伪作用的肯定前件卡片和否定后件卡片的电生理活动变化规律。结果 发现在4 0 0 m s - 8 0 0 m s 的时间窗口内，肯定前件卡片与否定后件卡片相比基线卡片在 额叶和顶叶区域诱发了一个更负的p 3 成分，否定后件卡片所诱发的p 3 成分比肯定 前件卡片更负。我们认为p 3 反映了对于卡片信息的抽象提取和整合，不同形式推 t 两南大学硕士学位论文中文摘要 理任务的难度和预期的符合与否共同决定了p 3 波幅的大小，而从我们的结果也可 以清楚的看出来，预期对于肯定前件卡片的影响( 即启发式思维的影响) 要显著 大于对否定后件卡片的影响，并且这个影响在命题检验的早期加工阶段就已经产 生。此外，在9 0 0 m s 1 1 0 0 m s 的时间窗口内，我们发现推理任务( 肯定前件卡片和 否定后件卡片) 比基线卡片在中部项叶区域诱发了一个更正的慢波成分( p s w 成 分) ，而此成分代表着被试对于刺激信息的持续性注意与加工，并激活相应的推 理知识进行结论产出。在对卡片信息进行加工推理的晚期( 1 5 0 0 m s 以后) ，我们 在左侧额叶部分发现推理任务( 肯定前件卡片和否定后件卡片) 比基线卡片诱发 了一个更负的慢波成分( l n c ) ，而两种推理任务所诱发的l n c 在持续时间上存 在显著差异。我们认为左侧额叶区域的l n c 成分反映了对于已经推出结论的审核 和持续性加工保持，而对于否定后件卡片诱发的l n c 成分持续时间要显著长于肯 定前件卡片所诱发的l n c 成分，这可能是与启发式思维对于不同推理任务的不同 影响有关。研究三采用四卡片任务的变式作为实验材料，以高空间分辨率的f m r j 作为数据记录手段，旨在探索命题检验中证伪过程的大脑激活情况。结果发现： 与基线卡片相比，证伪作用的卡片和非证伪作用的卡片都激活了与条件推理相关 的左侧前额叶，基底神经节和与工作记忆相关的顶叶区域；证伪作用的卡片与非 证伪作用的卡片相比较以及否定后件卡片与非证伪作用的卡片相比较均激活了左 侧额中回和小脑，这一结果提示与关系整合和抑制性加工控制的左侧前额叶可能 是条件命题检验中证伪过程的关键脑区；我们认为在命题检验过程中小脑有显著 的激活，这可能表明小脑在根据条件命题与卡片内容构建与之匹配的内在工作模 型，而这个结果也为小脑参与高级认知加工过程提供了新的神经科学证据。 关键词：条件命题，命题检验，证伪。 i i 西南大学硕士学位论文 a b s t r a c t c o g n i t i v em e c h a n i s mo ff a l s i n c a t i o np r o c e s si nc 0 9 n l t i v em e c n a n l s m0 ii a l s l l l c a n o np r 0 c e s sl n t h ec o n d i t i o n a l p r o p o s i t i o nt e s t i n g s p e c i a l t y ：d e v e l o p m e n t a la n d e d u c a t i o n a lp s y c h o l o g ) ， r e s e a r c hd i r e c t i o n ：c o 盟i t i v en e u r o s c i e n c e s u p e r v i s o r ：p r o j i a i l gq i u a u 1 0 r ：m e n gz h a l l g a b s t r a c t t h ea b i l i t ) ro ft e s t i l l g 也ev a l i d i 够o fac o n d i t i o n a ls t a t e m e n ti si 】 1 1 p o r t 锄ti no u r e v e r y d a yl i f e h o w e v e r ，也ec o g m t i v e 锄db r a i l lm e c h a j l i s m su i l d e r l y i n gt h i sp r o c e s s ， e s p e c i a l l y 铆s i f i c a t i o np r o c e s sw l l i c hi si m p o r t a n ti i ld a i l y1 i f e ，b u te s p e c i a l l yc m c i a lt 0 s c i e m i f i cr e a l s o i l i i 唱趾dr e s e a r c hi sn o ta sy e tc o m p l e t e l yc l e a r t h e r e f o r e ，h e r e ，w eu s e d b “a v i o r a lm 如o d ，h i 曲- d e n s 时e v e n t r e l a t e d b r a i l lp o t e n t i a l s ( e r p s ) 觚de v e m - r e l a t e d 劬c t i o 砌m a g n e t i cr e s o n 黜ei m a g i i l g ( 蹦) t oe x 锄i l l e 恤m e c h 砌s m so ft h e f l a l s i f i c a t i o np r o c e s si nt e s t i n gt h ev a l i d i 够o fac o n d i t i o n a ls t a ：t e m e n t 嬲u s e di nt h e w a s o n s ( 19 6 6 ) s e l e c t i o nt a s k r e s e 砌1 r e s u l t ss h o w e dn l a lm es 肿b o l i c1 0 西c k n o w l e d g cc a ni i n p v et 1 1 ea c l l i e v e m e mo fw a s o n t ss e l e c t i o nt a l s k 1 1 l i si i l d i c a t e dt l l a t 恤p o o rr e s u l t so fm ew a s o n ss e l e c t i o nt 础i n a yd u et 0m eh e 嘶s t i c 岫岫l g h l r e s e a r c h2 ，e r p sw e r er e c o r d e dt 0 e x p l o r em ee l e c 仃o p h y s i o l o g i c a l c o 玎e l a t e so f p r o p o s i t i o nt e s t i n gw h e nl4n o n n a lp a r t i c i p a i l t sp c r f - o 肌e d l e c l a s s i c a lw a s o n l e c t i o nt a s k 【洫l u d i n gt l l r e e 帅e so fc 莉s ：t h em o d u sp o n e n sc 砌( m p c ) ，m o d u s t 0 1 l e n sc a r d ( m t c ) ，a n dt l l eb a s e l i n ec a r d ( b s c ) 】1 kr e s u l t ss h o w e dt h a lm p c 跹d m t ce l i c i t e dam o r en e g a t i v ep 3c o m p o n e n t 廿1 a i ld i db s ci nt l 圮t i m e 谢n d o wo f 4 0 0 8 0 0m sa 舭rt l l eo n s e to ft h ec a r ds t i m u l i ，w m c hm i g h tb ei i o l v e di na b s 仃a c t i n g m ei n f o m a t i o i l ，s t i m u l u sc l 舔s i f i c a t i o n ，a n da l s or e n e c tt h es a t i s f a c t i o no fe x p e c t a t i o n i nt h ee a r l ys t a g eo fr e a s o i l i n g s u b s e q u e m l y ，ag r e a t e rp 撕e t a lp s w q o s i t i v es l o w w w e ) n e g a t i v i 够i 1 1m p ca n dm t c ，嬲c o l p a r e dt 0b s c ，d e v e l o p e db e t 、) r e e n9 0 0 1 10 0 m s ，t l l e s er e s u l t sm i g 址b er e l a t e dt 0t i l es u s t a i n e da c t e n t i o nt 0t l l ei d e n t i f i e ds t m m l u s t t t 西南大学硕士学位论文a b s 仃a c t a n da c t i v a t i o no fr e l e v a n tk n o w l e d g e 晰mm e m o 叮s c a n i n g m t ca n dm p ca l s oe l i c i 砌 am o r en e g a t i v ee r pd e 日e c t i o n ( 1 e r 舶n t a ll n c ) m a nd i db s cm e r1 5 0 0m s h l a d d i t i o 玛廿l e r ew e r ed i 仃e r e n c e s 咖e e nm ed u 咖0 no f 雠l n c ( 1 a t e rn e g a t i v e c o m p o n e n t ) e l i c i t e d b ym p ca n dm t c n e s ed i 脏r e n c e sm i 出b ei n v o l v e di 1 1m e r e t e n t i o no p e r a t i o ni i lt l l ew o r l 【i r 喀m e m o 巧b 2 l s e do nt h el o 百c ，r e h e a r i n go f 也ep u t a t i v e c o n c l u s i o nf o rt h em t c ，a n dm ee x 锄i m t i o no f 恤e x p e c 切b l ec o n c l u s i o nf o rm en 婵c 1 1 1 i ss t u d y sr e s u l t sa l s oi i l d i c a t e dm a tt h eh e u r i s t i c 廿l i l l l d n gh a sas 廿o n g e ri n n u e n c eo n c o g l l i t i v ep r o c e s so f m p ct t mt l l em t c ，a n dt l l i s 砌u e n c es 仞i n e di 1 1 l ee 砌ys 协g eo f 恤t e s t i n g h l 龇r e s e 诎3 ，w eu s e de v e n t - r e l a t e df m 砒t 0e x 锄沁m en e u r a l m e c h a i l i s m so f 恤f a l s i 丘c a t i o np r o c e s si i lt e s t 岖恤v a l i d 毋o fac o n d i t i o 砌 p r o p o s i t i o n 鹤i l s e di 1 1m e w 嬲o n i ss e l e c t i o nt a s k o u rr e s m t ss h o w e dt l l a 士：( 1 ) c o m p a r e d 诵t l lt 1 1 eb a s e l i n ec o n d i t i o 玛b o mf a l s i f i c a t i o n ( m o d u sp o n e i l s + m o d u st o l l e l l s ) a i l d n o n - f a l s i f i c 撕o nc o n d i t i o i l s 雠丘r n l i n g l ec o n s e q u e n t + d e l l y i l l g 吐l ea n t e c e d e n t ) a c t i v a t e dt l l el e r 舶n _ t a la r e 嬲( b a 4 4 4 5 ，0 rb a 6 ) ，锄db a s a lg 锄g l i 钆l e s ea r e 嬲 p r e v i o u s l yf o u n di i l 此c o n d i t i o n a lr e 弱。血l go p e r a t i o i l s ；m ep a r i 削a r e a ( b a 4 0 ，b a 7 ) f o rr e c r u i t i l l gc o g i l i t i v er e s o u r c e st 0r 印r e s e n ta n dm a i n t a i nm ee v i d e n t i a l 试f o m a t i o ni n w o r k j n gm e m o 巧( 2 ) 1 kl e f 面d d l e 舶n _ t a lg y m s ( b a 9 ) a i l dc e r e b e l l u mw c r cs h o ，n t 0b ea c t i v a t e di 1 1t l l ec o i l _ 眺to ff a l s i f i c a t i o nc o n d “i o n ( m o d l l sp o n e n s + m o d u s t 0 l l e n s ) v e r s u sn o n - f a l s i f i c a t i o nc o n d i t i o n ( a f j f i m i n gm ec o n s e q u e n t + d e n y i n g l e 锄t e c e d e n t ) a n di nt 1 1 ec o n 位随o fm t v e r s u sn o n - f a l s i f i c a t i o nc o n d i t i o n t h e s er e s u l t s h d i c a t e dt l l a tm el e rl i l i d d l e 舶n _ t a lg y n l s ( b a 9 ) m i g h tb em ek e yb r 血a r e am o l v e d i i lt h ef a l s i f i c a t i o n p r o c e s so fc o n d i t i o n a lp r o p o s i t i o n f o rw m c ha b s 缸秕t i n g 觚d i n t e 伊a t i n gl o g i c a lr e l a t i o l l s 螂s ，a i l di i l l l i b i t i n gm ed i s t r a c t i o no f 血e 疵l e v a n t i n f o m a t i o nw e r em ee s s e n t i a lp r o c e s s e s m 0 r e o v e r ，t 1 1 ec e r e b e l l u 】【l lw a sf o dt 0b e r e s p o n s i b l ef o rc o n s 仇i c t i n g 锄i n t e m a lw o r k m gm o d e l k e y w o r d ：c o n d i t i o n a lp r o p o s i t i o 玛p r d p o s i t i o nt e s t i n g ，f 甜s i f i c a t i o n 两南大学硕十学位论文 1 文献综述与问题提出 1 文献综述与问题提出 1 1 文献综述 条件命题指的是形如“如果，那么”的命题，例如：如果你踩下刹车，那么车子就 会停下来。这个命题的前半句( 在逻辑学中经常简写为字母p ) 阐述了一个条件，而后半句( 在 逻辑学中经常简写为字母q ) 则阐述了结果。这种形式的条件命题在逻辑学中有四种形式：肯 定前件式( ) ，否定后件式( m t ) ，否定前件式( d a ) 和肯定后件式( a c ) ，这四种条件 命题形式具体表述如下： ：如果p ，那么q p 因此q m t ：如果p ，那么q 非q 因此非p d a ：如果p ，那么q 非p 因此非q a c ：如果p ，那么q q 因此p 。 在这四种逻辑形式中，m p 和m t 是符合逻辑规则的有效逻辑推断，而d a 和a c 是无效 推断。在w a s o n l 9 6 6 年提出的四卡片选择任务中，被试面前摆放着四张卡片，这些卡片一面 印刷有字母，另外一面印刷有数字，被试只能够看到卡片的一面( 例如：e 、2 、k 、7 ) ，被试 的任务就是根据现有的信息选择翻看最少张数的卡片以检验命题“如果卡片的一面为元音字 母，那么另外一面为偶数”的真伪。根据命题检验的逻辑知识，“e ”卡片和“7 ”卡片是正确 有效的答案【l ，2 】。此外，需要特别指出的是对于现实生活中很多条件命题的检验都是只能够证 伪，很难证真的，例如，如果要对命题“如果是天鹅，那么它就是白色的”进行证真检验， 那么我们就需要对这个世界上所有的天鹅逐一进行颜色辨别，直到这个世界上所有的天鹅都 被检验过了，并且都是白色的，我们才完成了对这个命题的证真过程，然而这个任务是基本 不可能完成的，但是我们只要找出一只不是白色的天鹅就可以证伪这个命题，从而完成对这 个命题的检验过程；再举一个例子，要对“如果是鸟，那么它会飞”进行检验，我们不能够 根据麻雀会飞就说这个命题是正确的，因为如果我们要证真这个命题，我们就要穷尽所有鸟 都会飞的例子，但我们可以根据“鸵鸟是鸟，但是不会飞”就下结论说这个命题是错误的。 5 西南大学硕士学位论文1 文献综述与问题提出 而在四卡片任务中，只有“e ”卡片和“7 ”卡片是具有证伪作用的，因此翻看他们是证明该 命题的有效的正确的检验命题的选择。而具体地说，p 和非q 是对条件命题的检验具有证伪 作用的【3 】。一些行为研究报告称被试在完成如四卡片任务的命题检验任务时，对于内容比较 抽象的任务成绩较差( 正确率约为1 0 ) ，而对于内容具体的任务正确率可以达到9 0 ，研究 还发现被试都能够对m p 形式的推理做出正确的判断，而只有很少的被试能够对m t 形式的推 理做出正确判断 4 ，5 ，6 ，7 】。而有的研究者指出，当一个人相信了一个假设之后，或者对这个假 设很有信心之后，那么他就会更加偏好那么能够证真的证据 8 】。有些研究者认为，条件命题 检验是一种复杂的心智活动，是一种包括条件命题推理和决策的复杂行为【5 ，9 】。因此，对既有 命题进行检验的能力不仅在科学研究领域中非常重要，而且在日常的生活中也扮演者举足轻 重的角色。 至今，在推理和决策领域有三种理论非常流行：心理模型理论、心理逻辑理论和双加工 理论。心理模型理论认为人们进行推理和决策的基础是存在于入脑的许多推理和决策模型， 而这些模型的基础即是人们的视觉空间加工系统；心理逻辑理论认为人们进行推理和决策是 严格按照逻辑规则来进行的，其基础即是人们的语言加工系统；而双加工理论认为人们具有 两个独立的系统来负责推理和决策，系统一，即启发式系统，是情绪导向的，快速的并行的 认知加工系统，而系统二，即分析系统，则是缓慢的，细致的，基于规则的串行的认知加工 系统【1 0 ，1 1 ，1 2 】。 由于命题检验本身的复杂性，所以至今为止利用事件相关电位技术( e r p ) 来研究条件推 理或者条件命题检验的实验并不是很多，l a 诵c 等人在2 0 0 0 年的研究中利用e r p 来探索被试 在解决分析性任务( 四卡片任务) 和创造性任务( 蜡烛问题和双绳问题) 时的大脑电生理活 动，结果发现，创造性问题的解决相比分析性问题的解决需要更少的工作记忆的参与以及更 少的系统性和计划性的加工【1 3 】。在关于被试解决条件推理任务时的e l 心研究发现，四种推 理形式( m p 、m t 、d a 、a c ) 相比基线条件在5 0 0 7 0 0 m s 诱发了一个更负的成分，这个成分 可能跟相关推理知识的激活有关，而在推理活动的晚期( 1 7 0 0 2 0 0 0 m s ) ，推理任务比基线条 件诱发了一个更负的成分，这个负成分可能与信息的整合相关【1 4 】。此外，在2 0 0 9 年的一项 条件推理的e l 心研究发现，在大前提出现后，被试会对小前提的出现形成一定的预期，而当 出现的小前提符合被试的预期时，顶叶部分便会出现明显的p 3 b 成分，随后在1 0 0 0 r i l s 左右， 顶叶的正性慢波( p s w ) 也会出现，此成分与推理的结论产生关系密切，在推理过程的晚期， 会发现一个与信息保持相关的持续性的负成分( c n v ) 【1 5 】。从这些研究中我们不难看出，对 于条件命题的加工与检验，是需要更多的工作记忆资源来参与的，并且需要更多地分析性思 维的参与。 n o v e c k 等人在2 0 0 4 年利用功能性磁共振成像技术( 胍i ) 研究被试完成条件推理任务 时的大脑血氧变化情况，他们发现被试在完成m 咿的推理形式时，左侧顶叶，右侧颞叶以及一 些语言区域激活显著，而被试在完成m t 的推理任务时，左侧前额叶有显著的激活【1 6 】。p r a d o 6 西南大学硕士学位论文1 文献综述与问题提出 在2 0 1 0 年的实验中也发现当被试在完成条件命题的整合时，左侧额下回有很明显的激活【1 7 】。 r e v e r b 嘶等人根据他们的两次实验结果报告称左侧额下回和左侧项下回这两个脑区在条件推 理中是非常重要的，同时，他们还指出项叶额叶之间的神经联接在条件命题推理的过程中起 着至关重要的作用【1 8 ，1 9 】。g 0 e l 等人在让被试完成抽象内容和具体内容的条件推理任务时， 同时记录了被试的大脑血氧变化情况，结果发现，两种材料下都激活了双侧基底神经节，右 侧小脑和左侧前额叶，而不同的是在抽象内容推理下，顶叶有较强程度的激活，而在具体内 容的推理条件下，左侧颞叶的正性活动更加强烈【2 0 】。在2 0 0 4 年，g 0 e l 等人发现额极受损的 病人与正常人相比，不能够很好的完成含有具体内容的四卡片任务，因此他们认为额叶在完 成条件命题检验时具有关键的作用【2 1 】。r 七i s 等人也利用含有具体内容的四卡片任务作为实验 材料，探索被试进行命题检验的脑机制，他们发现左侧额极和左侧的颞极有显著的激活 7 】。 e l l i o n 和d o l 鲫在1 9 9 8 年的实验中，他们让被试完成简单的命题检验的任务，结果发现命题 检验的关键脑区为小脑，左侧前扣带回，右侧楔前叶，右侧丘脑，以及左侧额下回【2 2 】。 1 2 问题提出 条件命题检验的能力是包含多种认知过程的复杂心智行为，了解其本质无论对于科学发 展还是对于现实生活都意义重大，但至今为止，我们仍然很难对命题检验有一个很清晰的认 识。以往的大量行为研究都集中在何种方法能够提高命题检验或者四卡片任务的成绩上，或 者是在了解被试是否具有某种启发式( 如证真偏向、匹配偏向等) ，而对于被试是否具有解决 四卡片任务的能力或者只是储备等的研究较少，因为如果被试本身具有解决四卡片任务的知 识储备，而他们又不能很好地解决问题的话，那么四卡片任务的困难就应该在于被试对于知 识的提取和利用环节，张庆林等的实验结果发现，让被试在完成四卡片任务后叙述理由能够 促进作业的成绩【2 3 】，而对一些大学理科教师的研究则发现被试的数理图式对解决四卡片任务 具有一定的促进作用【2 4 】，这些研究结果说明了元认知与数理逻辑知识对于解决四卡片任务具 有一定的帮助作用，因此，有必要在这些研究结果的基础上深入了解被试( 大学生) 是否已 经拥有了解决四卡片任务的知识储备，如一些高中生已经具备的数理逻辑知识的提示是否可促 进四卡片问题的完成，若能够具有促进作用，则说明大学生被试不能够很好完成四卡片任务 的原因很可能在于内在固有启发式干扰已有知识的提取。 另外，在以往的电生理和功能性磁共振成像以及一些脑损伤病人的研究中，很多都是针 对条件推理进行的研究，尽管这些研究对于了解推理和决策的脑机制具有很强的提示作用， 但条件推理知识命题检验的一个子认知过程，因此这些研究本身对于了解命题检验的脑机制 所起的作用有限，而在为数不多的关于命题检验的认知神经科学研究中，我们发现这些研究 7 西南大学硕士学位论文1 文献综述与问题提出 这些研究有些没有针对不同的命题检验类型进行研究，例如一些对四卡片任务的研究并没有 对四种形式的推理检验过程进行区分研究，而有的研究没有对条件命题检验的认知过程进行 分离区分，所以得到的结果针对性不是很强，所以我们也有必要设计新的实验，更好地区分 命题检验的认知过程，尤其是证伪的认知过程。由于事件相关电位技术( e r p ) 具有很高的时 间分辨率，对于不同的认知过程具有很高的时间区分，因此我们希望能够利用此技术对经典 四卡片任务中具有证伪作用的m p 和m t 形式的推理任务进行研究，以期能够发现被试在这两 种形式的推理任务下认知加工过程的本质不同，从而以神经科学的视角来解释为什么被试对 于同样具有证伪作用的两张卡片的正确率有那么大的差异，是否被试内在固有的启发式思维 ( 如证真偏向) 在早期就已经影响了m p 卡片的推理加工，而启发式思维并不影响被试对于 m t 卡片的加工。 功能性磁共振成像技术( 胍i ) 具有无创性，高空间分辨率等特点，等够根据大脑进行 认知活动时候的血氧变化情况准备定位出参与此认知活动的大脑区域。经典的w 如0 n 四卡片 选择任务难度较大，而且也很难区分条件命题的加工和检验决策这两个认知加工过程，因此 我们将四卡片任务稍作改变，以区分这两个认知过程，并借助f m r i 技术来探索命题检验过程 尤其是证伪的加工过程的关键大脑区域。因此，为了对条件命题检验中证伪过程的认知机制 进行初步探索，本论文试图通过三个研究从三个角度进行探索：研究一，以行为实验方式了 解大学生被试完成经典四卡片任务的成绩情况以及他们在经过提醒( 已有数理逻辑知识激活) 的情况下完成四卡片任务的成绩，从而对于四卡片任务困难在知识储备方面还是在启发式思 维干扰已有知识激活这个问题给出回答；研究二，以经典的四卡片任务作为实验材料，事件 相关电位技术作为采集数据的手段，主要考察被试在完成同样具有证伪作用的m p 和m t 形式 的推理任务时的电生理活动差异，进而对于这二者的正确率为何有那么大的差异给出解释； 研究三，利用经典的四卡片任务的变式作为实验材料，以区分条件命题的加工和证伪决策的 形成，并同时记录被试在完成任务时的大脑血氧变化情况，试图找出对于证伪这一认知过程 起关键作用的脑区。 8 西南大学硕士学位论文 2 实验材料与方法 2 实验材料与方法 2 1 简单数理逻辑知识对四卡问题成绩的影响 2 1 1 被试 西南大学三个院系( 生物系、外语系、中文系) 的本科二年级学生共1 9 3 人( 男8 4 人， 女1 0 9 人) ，均未曾系统学过逻辑学与认知心理学课程。 2 1 2 实验材料与设计 选取经典的四卡片问题“如果卡片的一面为元音，那么另一面为偶数”作为实验材料， 设置了三种不同的任务情境，具体为控制组、数理逻辑组、叙述理由组。控制组要求被试完 成经典的四卡片问题。数理逻辑组要求被试先要理解一段关于现行高中数学课本关于逆否命 题同真同假的定理及其解释以及一个例子，即：对于任何一个原命题，都存在它的否命题、 逆命题以及逆否命题，而原命题与其逆否命题同真同假，二者为等价命题，要证明原命题的 真假也可通过证明其逆否命题来达到目的；而否命题与逆命题则同真同假，这二者为等价命 题：但是原命题的真假却与其逆命题与否命题无直接关系。例如，原命题：“如果是正方形， 那么它内角和是3 6 0 度。”逆否命题：“如果内角和不是3 6 0 度，那么它不是正方形。”此时， 原命题就等价于逆否命题。而“如果不是正方形，那么内角和不是3 6 0 度。( 否命题) ”或者 “如果内角和是3 6 0 度，那么它是正方形。( 逆命题) ”与原命题的真假无关。当被试理解了 这段话后，需要完成与控制组相同的经典的四卡片问题。叙述理由组则要求被试在完成经典 的四卡片任务后，还要求被试对其所作出的选择进行理由叙述，例如：请问您选择不选择p 卡片的原因是什么? 2 1 3 施测程序 实现将三组材料按( 控制组、数理逻辑组和叙述理由组) 照2 ：1 ：l 的比例混合，然后 利用上课时间分别对三个院系的学生进行集中施测，由实验者随机发放实验施测材料，要求 所有学生必须独立完成实验问题，实验没有时间限制。主试待被试完成任务后即将实验材料 收回，所有被试均能够在1 0 分钟内完成实验任务。 2 2 四卡片任务中肯定前件与否定后件的电生理差异 2 2 - 1 被试 我们首先对2 0 0 名西南大学在校本科生随机发放了经典四卡片问题的问卷，随后从那些 能够正确解答四卡片问题的被试中随机抽取1 4 名作为这次试验的有偿被试，这1 4 名被试年 龄范围为1 8 2 4 岁，平均年龄为2 1 3 岁，7 名男性，7 名女性，所有被试身心健康，均为右 9 西南大学硕士学位论文 2 实验材料与方法 利手，视力或者矫正视力正常。 2 。2 2 实验材料与设计 实验中一共准备了6 3 个四卡片问题需要被试进行解决，每个四卡片任务均包括肯定前件 卡片、否定后件卡片、否定前件卡片、肯定后件卡片和基线卡片。实验材料中包括英文字母， 汉语拼音和数字，数字包括三个不同的类别：奇数和偶数，正数和负数，实数和虚数；字母 也包括三个不同的类别：元音( 字母“o 为了防止与数字“0 ”混淆，所以没有被作为实验 材料使用) 和辅音，大写字母和小写字母，声母和韵母。每个四卡片问题都是由一个数字类 别和一个字母类别所构成的，例如：大前提为，卡片的一面为数字，另外一面为字母；条件 命题为，如果卡片的一面为正数，那么另外一面为大写字母。正式实验中每个四卡片任务的 条件命题均不相同。基线卡片是采用与大前提无关的符号，例如“”，当这类卡片出现的时 候，由于其违背了大前提的规则，所以无论其背面是什么，都是不需要进行翻看的，因此这 种基线任务的设置，既不需要被试整合所有信息进行推理和决策( 只需对大前提进行加工即 可做出判断) ，又能够使被试融入实验过程之中。 2 2 3 实验流程 在正式实验开始前，主试会告知被试他们的任务是要根据屏幕中依次出现的大前提、条 件命题、和卡片这些信息来进行命题检验的判断，当卡片出现的时候，他们需要判断是否需 要翻看这张卡片一检验前面出现的条件命题是否正确，随后会对这张卡片在条件命题检验中 的作用做出一个选择，被试了解实验指导语后，会进行一个练习程序以熟悉实验材料和实验 按键。 图1 即为一个四卡任务的流程图，每个四卡任务开始时都会在屏幕中间出现“卡片内容”四 个字，以提示被试注意，这四个字呈现时间为8 0 0 m s ；随机会在屏幕正中出现大前提，实验中 所有的大前提字数都由2 4 2 8 个汉字组成，呈现时间为3 0 0 0 m s ：条件命题出现在大前提后面， 实验中条件命题的字数控制在1 4 1 8 个汉字，并且分两行在屏幕上呈现，呈现时间为5 0 0 0 皿s ， 大前提和条件命题的呈现时间均由预实验结果决定，这个时间设置能够保证被试很好的加工 信息；随后，屏幕正中会出现“检验开始”四个汉字以提示被试接下来卡片将要出现，呈现 时间为8 0 0 m s ：在接下来的检验阶段，五类卡片检验序列随机循环出现，待五个序列全部出现 完毕，被试将有短暂的休息并将进入到下一个四卡片问题的任务当中，每类卡片检验序列都 是以一个5 0 0 m s 的“+ ”开始，随后卡片( 视角为水平3 2 7 度，垂直1 6 2 度) 出现在屏幕正 中间，呈现时间为3 0 0 0 m s ，被试需要在3 0 0 0 m s 内作出决策是否需要翻看该卡片以及想好该卡 片翻看的理由；随后出现第一个选择，被试需要在1 0 0 0 m s 内选择是否需要翻看该卡片；在一 个5 0 0 m s 的空屏后，第二个选项出现，这时被试仍然需要的1 0 0 0 m s 以内做出选择，这张卡片 在检验条件命题中的作用是什么。在第一个选择中，被试按“l ”键和“2 ”键进行选择，“1 ” 键代表翻看，“2 ”键代表不翻看。在第二个选项中，被试需要按“1 ”键、“2 ”键、“3 ”键或 1 0 西南大学硕七学位论文 2 实验材料与方法 者“4 ”键进行选择，“1 ”键代表证真，“2 ”键代表证伪，“3 ”键代表既能证真又能证伪，“4 ” 键代表无作用。在数据分析中，我们将只对肯定前件卡片，否定后件卡片和基线卡片进行分 析，而否定前件卡片和肯定后件卡片的设置是为了保证四卡片问题的真实性，并且增加了实 验的难度，避免了被试对于实验任务的过快熟练。 l 证真 2 证伪 卡片的一面为字母，如果卡片的一面为元音字母， 1 翻看3 既能证真又能证伪 另外一面为数字那么另外一面为偶数 2 不翻看 4 无作用 个个个个 。卡片内容” l i 大前提条件命题l | 。检验开始”1 | + il 卡片ii 选项一il 空屏ll 选项二i l 图1 ：四卡片任务实验流程图( e r p 实验) 2 2 4e r p 数据记录与分析 事件相关电位的记录仪器为b r a i np r o d u c t 脑电记录系统，参考电极置于双侧乳突连线， 前额接地，采用6 4 导电极帽，同时记录水平眼电和垂直眼电，滤波带通为d c 0 1 - 1 0 0 h z ，采样 频率为5 0 0 h z 导，头皮电阻降至5 以下。进行离线分析( o 仟| n ea 响i y s i s ) ，自动矫正眨眼等 伪迹，波幅大于+ 8 0 州者在叠加中被自动剔除。分析时程为3 2 0 0 m s ，其中刺激呈现前2 0 0 m s 作 为基线。对进行正确选择的肯定前件卡片、否定后件卡片和基线卡片三类刺激引发的e e g 分 别进行叠加和平均。选择以下五个区域1 3 个电极位置记录的e r p 波形用于统计分析：左侧额 叶部分，f l 、f 3 和f z ；额叶部分，f 3 、f z 和f 4 ；中部区域c 3 、c z 和c 4 ；中部顶叶区域， c p 3 、c p z 和c p 4 ；顶叶部分，p 3 、p z 和p 4 。使用二因素重复测量方差分析对波幅进行了检 验，二因素分别为卡片类型( 肯定前件、否定后件和基线) 和电极位置，采用g r e e n h 叫s e g e i s s e r 法矫正自由度以及p 值。 2 3 条件命题检验中证伪过程的脑机制研究 2 3 1 被试 我们在西南大学的本科生中随机招募了1 4 名被试作为这个研究的有偿志愿者，8 名男性， 6 名女性，年龄范围为1 7 2 5 岁，平均年龄2 1 8 岁，所有被试身心健康，均为右利手。 2 3 2 刺激材料 本次实验中共有2 8 个条件命题作为实验材料，例如“卡片的一面为奇数，那么另外一面 为元音字母”。在实验材料中，字母类别有两类，分别为元音字母( 字母“o ”为了防止与数 字“o 混淆，所以没有被作为实验材料使用) 和辅音字母，大写字母和小写字母；而数字类 别也有两类，分别为奇数和偶数，正数和负数。每个命题检验的任务共有四个部分组成，分 1 1 西南大学硕士学位论文2 实验材料与方法 别为：大前提，条件命题，卡片，和选项。下面就是一个命题检验任务的例子： 大前提：卡片的一面为数字，一面为字母。 条件命题：如果卡片的一面为偶数，那么另外一面为元音字母。 卡片：1 9 选项：l 证真作用 2 证伪作用 3 既能证真又能证伪 4 无作用 被试的任务就是对卡片对于检验条件命题的做出判断并进行选择，例如在上面的例子中， 被试需要选择这张一面为数字“1 9 ”的卡片对于证明这个条件命题的作用，在这个例子中， 正确的答案应该为“4 无作用”，在实验中，尽管有四个选项供被试进行选择，但其实只有另 个选项( 选项2 和选项4 ) 是有效选项，而另外两个选项则是干扰选项，其目的是为了排除证 真偏向的影响。在实验中，五类卡片作为每个命题检验的材料，这五类卡片分别为肯定前件 卡片、否定后件卡片、否定前件卡片、肯定后件卡片和基线卡片，基线卡片采用的是与研究 二相同的无关符号，例如“￥”。在这五类卡片中，只有肯定前件卡片和否定后件卡片具有 证伪的作用，而其他三类卡片对于命题检验是无任何作用的。 实验流程 在进行正式的功能性磁共振成像扫描前，主试先对被试以实际例子讲解了相关的逻辑学 知识，实验相关的注意事项和大致流程，随后被试进行了一个练习的程序，以熟悉实验的流 程。练习程序有4 个命题检验任务构成，当被试的正确率达到或者高于6 0 时，才被允许进 行正式的实验。 图2 示的是正式实验的刺激流程图。每个命题检验任务都是以一个出现在屏幕正中间呈 现时间为5 0 0 m s 的“+ ”开始的；随后大前提( 有2 4 2 8 个汉字组成) 出现在屏幕上，呈现时 间为2 5 0 0 m s ；在这之后，条件命题( 由1 4 1 8 个汉字组成) 分两行星现在了屏幕的正中间， 呈现时间为3 0 0 0 m s ；在条件命题之后，会出现一个空屏，呈现时间有三种，3 0 0 0 m s 、6 0 0 0 m s 或者9 0 0 0 m s ；最后，卡片和四个选项会出现在一个屏幕上，呈现时间为6 0 0 0 眦，被试需要在 6 0 0 0 1 1 1 s 之内对卡片的作用进行判断并按键反应。在进行伽u 扫描期间，被试利用按键反应 器进行按键反应，左手按键器为1 键和2 键，右手的按键器为3 键和4 键。如果被试没有在 6 0 0 0 m s 内做出反应，刺激就将会跳过并进行下一个任务，2 8 个命题检验任务，1 4 0 个小任务 在扫描过程中被分为三个部分完成，第一个部分和第二个部分均包括5 0 个小任务，最后一个 部分包括4 0 个小任务，任务之间被试有时间进行休息。每个部分内部的小任务均随即呈现。 1 2 两南大学硕+ 学位论文2 实验材料与方法 - 圆 _ 区匦圃 图2 ：条件命题检验中证伪过程脑机制研究实验流程图。 2 3 3f 帜l 数据获取与分析 研究采用西门子公司的3 t 全身磁共振扫描仪采集数据，应用八通道相控阵头线圈来固定 头部防止头动。t l 加权成像获得全脑结构像，全脑成像由t 2 加权单词激发梯度回波的e p l 序列获得，相关的扫描参数如下：b 3 0 0 0 m s ，1 r i 3 0 m s ，扫描层数为3 2 层，层厚3 n 眦，层 间距为o 8 姗，f o v = 2 0 0 2 0 0m m ，l i pa n 酉e = 9 0 。，通过b p 衄e 软件呈现刺激程序并与扫描 同步。 m 瓜i 的数据处理采用s p m 2 软件( w e l l c o m eh l s t i n l t eo fn e u r o l o 目a tu n i v e r s i t yc o l l e g c l 0 n d o mu k h t t p ：讯) l r