（发展与教育心理学专业论文）科学发明原型启发中共同文字与突出原理的作用机制.pdf

目录 摘要i a b s t r a c t ii 1 引言1 2 文献综述2 2 1 顿悟研究回顾2 2 2 顿悟的认知机制研究概述5 2 3 知识在问题解决中的重要作用7 3 问题提出与研究框架1 0 3 1 问题提出1 0 3 2 研究框架1l 4 实验l“突出原理”在科学发明原型启发中的作用1 2 4 1 研究目的与研究假设1 2 4 2 方法1 2 4 3 结果与分析1 4 4 4 讨论1 6 5 实验2 “共同文字”与“突出原理”在科学发明原型启发中的作用1 7 5 1 研究目的与研究假设17 5 2 方法1 7 5 3 结果与分析1 9 5 4 讨论2 3 6 总讨论2 5 6 1 “共同文字”与“突出原理”对科学发明问题解决的作用机制探讨2 5 6 2 实验范式的探讨2 6 6 3 研究意义2 7 7 结论2 8 参考文献2 9 附录3 l 致谢3 3 眄市大学硕卜学伊论文 摘要 科学发明原型启发中共同文字与突出原理的 作用机制 发展与教育心理学专业硕士研究生：朱丹 指导教师：张庆林教授 摘要 创造性思维是人的创造性得以发扦和创造成果得以形成的决定性因素。在各种创造性课题 研究中，顿悟问题解决占据着独特而重要的地何。顿悟可以被视为实验条件下的创造性思维。 科学界许多重人的发现和创新性的发明创造都是通过顿悟过程而产生的。顿悟问题解决作为创 造性研究的一个重要领域，一直以米都是认知心理学研究中的热点问题，对其认知机制的探讨 更是处于不断的争论当中，迄今为i ：，尚未达成共识。 本文试图在前人已有研究的基础上，以顿悟问题解决的“原璎启发理论”作为指引，选取 具有较高生态学效度的科学发明问题作为实验材料进行科学研究，尝试新的实验i ：具稠i 研究范 式，以期揭示现实生活中发明创造性思维的认知机制，探索创造性顿悟问题解决的认知机制， 进一步检验和发展顿悟的“原犁启发理论”，为提高人们的创造性问题解决能力和培养学生的 创新思维能力提供理论指导。 本研究从科学发明创造实验问题材料库中选取了4 0 组科学发明题目作为实验材料， 采川“1 0 个原型材料学n - t o 个靶问题测试”的“学习一测验”范式，尝试探索关丁创造性问 题解决中“共同文字”与“突出原理”对“原型启发效应”的影响。研究共分为两个实验。 实验l 为单冈素两水平的被试内殴计，白变餐为知谚! 材料( 即原型材料) 的表述类艰，探讨 原型知识材料中突出显示原理信息( 即原型中的“关键启发信息”) 对科学发明创造问题解决 中的原型启发效应影响。实验2 采川了2 ( 原理知识材料是否突出显示原理信息) x 2 ( 问题 材料与原艰材料在文字表述上是否有共同的情境型文字) 的两冈素被试内设计，探讨科学发 明创造问题解决中“共同文字”与“突出原理”对“原犁启发效应”的影响。 在本实验条件卜，可以得到如卜结论： ( 1 )原型中的原理信息的突山提示会促进科学问题的解决； ( 2 ) 问题中含有与原型共同的情境型文字会干扰阻碍科学问题的解决。 关键词：顿悟原型启发共同文字突出原理 l j 眄南人浮硕十学伊沦文 a b s t r a c t t h ee f i e c ta n dm e c h a n i s mo ft h ec o m m o nw o r d sa n d t h eh i g h l i g h t e dp r i n c i p l et ot h ep r o t o t y p ee l i c i t a t i o n ，、 _tj i ns c l e n t l i l cln v e n t l o n m a j o r ：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 y t u t o r ：p r o f z h a n gq i n g l i n a u t h o r ：z h ud a n a b s t r a c t c r e a t i v et h i n k i n gi sad e c i s i v ef a c t o rf o rh u m a nt oe x h i b i tt h e i rc r e a t i v i t ya n dt o m a k ec r e a t i v ea c h i e v e m e n t s i nav a r i e t yo fc r e a t i v er e s e a r c h ，i n s i g h tp r o b l e m s o l v i n g o c c u p i e sau n i q u ea n di m p o r t a n tp o s i t i o n i n s i g h tc a nb es e e m e da st h ec r e a t i v et h i n k i n g o ft h ee x p e r i m e n t a lc o n d i t i o n s m a n yi m p o r t a n ts c i e n t if i cd i s c o v e r i e sa n di n n o v a t i v e i n v e n t i o n sw e r eg e n e r a t e dt h r o u g ht h ep r o c e s so fi n s i g h t i n s i g h ti sa ni m p o r t a n ta r e ao f c r e a t i v ep r o b l e m - s o l v i n gr e s e a r c h ，w h i c hh a sa l w a y sb e e nah o tt o p i ci nc o g n i t i v e p s y c h o l o g yr e s e a r c h ，a n dt h ec o g n i t i v em e c h a n i s mo fi n s i g h th a sn o ty e tr e a c h e da c o n s e n s u s ，a n di ti ss t i l lc o n t r o v e r s i a l t h i ss t u d yu s e ds c i e n t i f i ci n v e n t i v ep r o b l e m sw i t hah i 曲e c o l o g i c a lv a l i d i t ya s m a t e r i a l sa n da t t e m p t e dt ou s ean e we x p e r i m e n t a lt o o la n dr e s e a r c hp a r a d i g mt or e v e a l t h ec o g n i t i v em e c h a n i s mo fc r e a t i v et h i n k i n gi n r e a l l if e f u r t h e r l y ，t h es t u d yt r yt o e x p l o r et h ec o g n i t i v em e c h a n i s mo fc r e a t i v ep r o b l e m s o l v i n ga n dd e v e l o pa “p r o t o t y p e h e u r i s t i ct h e o r y ”r e l a t e dt ot h ec r e a t i v ep r o b l e m s o l v i n gi ns c i e n c e t h er e s e a r c ha l s o t r yt oh e l pp e o p l et oi m p r o v et h e i ra b i l i t yo fp r o b l e m s o l v i n ga n dp r o v i d et h e o r e t i c a l g u i d a n c et od e v e l o pt h e i ri n n o v a t i v et h i n k i n g t h i ss t u d ys e l e c t e d4 0i n v e n t i v ee x p e r i m e n t a lp r o b l e m sf r o m ( ( t h em a t e r i a l l i b r a r yo fs c i e n t i f i ci n v e n t i v ee x p e r i m e n t a lp r o b l e m s ) ) a sm a t e r i a l s ，b a s e do np r e v i o u s r e s e a r c h t h e “l e a r n i n ga n dt e s t i n g e x p e r i m e n t a lp a r a d i g mo f “1 0p r o t o t y p em a t e r i a l s t ol e a r n 一10t a r g e tq u e s t i o n st ot e s t ”w a su s e d t h em a i np u r p o s eo ft h ee x p e r i m e n t i st oi n v e s t i g a t ew h e t h e r “t h ec o m m o nw o r d s a n d “t h eh i g h l i g h t e dp r i n c i p l e w i l l a f f e c t “t h ep r o t o t y p ee l i c i t a t i q ne f f e c t ”o fs c i e n t i f i cp r o b l e m s o l v i n gp r o c e s so rn o t 两南人学硕十：。产伊论文 a b s t r a c t t h i sr e s e a r c hc o n s i s t e do ft w oe x p e r i m e n t s e x p e r i m e n t1w a sat w ol e v e l sf o rt h e s i n g l e f a c t o r w i t h i n s u b j e c t sd e s i g n ，a n d t h i sf a c r o rw a st h es t a e t m e n tt y p eo f k n o w l e d g em a t e r i a l s t h ep u r p o s eo fe x p e r i m e n t1w a s t ot e s tw h e t h e rt h eh i g h l i g h t e d p r i n c i p a li n f o r m a t i o ni nt h ek n o w l e d g em a t e r i a l s ( i e ，“t h ek e yh e u r i s t i ci n f o r m a t i o n ”i n t h ep r o t o t y p em a t e r i a l s ) w i l la f f e c t “t h ep r o t o t y p ee l i c i t a t i o ne f f e c t ”o fc r e a t i v e p r o b l e m s o l v i n gp r o c e s s o rn o t e x p e r i m e n t2u s e da2 ( w h e t h e rt oh i g h l i g h tp r i n c i p l ei n t h ek n o w l e d g em a t e r i a l so rn o t ) 2 ( w h e t h e rt h ep r o b l e mm a t e r i a l si n c l u d e dt h e c o m m o nw o r d sw i t ht h ek n o w l e d g em a t e r i a l so rn o t ) t w o - f a c t o rw i t h i n s u b j e c t sd e s i g n ， w h i c hw a st oe x p l o r ew h e t h e r “t h ec o m m o nw o r d s ”a n d t h eh i g h l i g h t e dp r i n c i p l e ”w i l l a f f e c t “t h ep r o t o t y p ee l i c i t a t i o ne f f e c t ”o fc r e a t i v ep r o b l e m s o l v i n gp r o c e s so rn o t t h er e s u l t sw e r en o tf u l l yt e s t i f yo u re x p e c t a t i o n s i nt h i se x p e r i m e n t a lc o n d i t i o n s ， t h er e s u l t sw e r ea sf o l l o w s ： ( 1 ) l e a r n i n gt h ec u e so fh i g h l i g h t e dp r i n c i p l e c o u l dp r o m o t ep a r t i c i p a n t st o r e s o l v et h es c i e n t i f i cp r o b l e m s o l v i n g ； ( 2 ) s c i e n t if i cp r o b l e m sw h i c hi n c l u d et h ec o m m o nw o r d sw i t ht h ep r o t o t y p e m a t e r i a l sc o u l di n t e r f e rp a r t i c i p a n t st or e s o l v et h es c i e n t i f i cp r o b l e m s o l v i n g k e yw o r d s ：i n s i g h t ；p r o t o t y p ee l i c i t a t i o n ；c o m m o nw o r d s ；h i g h l i g h t e dp r i n c i p l e 两南：。硕 学伊论文i 弓f 言 1 引言 创造性思维是人的创造性得以发挥和创造成果得以形成的决定性因素。在各种 创造性课题研究中，顿悟可以被视为一种特殊和重要的创造性思维。它通常发生在 当问题解决者突然| 日j 被某一特定情景的关键启发提示信息唤醒，从而产生一些新异 的想法和观念，来化解眼前的困境( w a l l a s ，1 9 2 6 ) l lj 。科学发明领域是创造性体 现得最为充分、最为集中的领域。当提及创造性时，人们很容易联想到科学界的大 大小小的各种科技发明。科学界许多重大的发现和伟大的发明创造大多都是通过顿 悟过程而产生的。对顿悟问题解决的本质和认知机制的探索的最终目的也是为了探 索创造性思维的本质和认知机制( 罗劲，2 0 0 4 ) 【2 1 。创造性思维作为创造性的核心 部分，是人类进行各种发明创造活动的基石。顿悟问题解决作为创造性研究的一个 重要领域，一直以来都是认知心理学研究中的热点问题，对其认知机制的探讨更是 处于不断的争议当中，迄今为止，尚未达成共识。 传统的顿悟问题解决研究大多局限在知识贫乏领域，缺少对更具有研究价值 的知识丰富领域( 如科学发明领域) 相关问题的研究。研究知识丰富领域的问题 更具有现实的意义和价值，因为现实生活中的问题解决往往离不开相关知识经验 的运用。如何使问题解决研究能够从知识贫乏领域中走出来，如何能更全面系统 地揭示基于知识经验的的问题解决的认知机制，使问题解决的研究具有更高的实 用价值和更好的生态效度，从而能够用于指导教育教学实践，这些成为了我们目 日，j 需要解决的非常有意义的研究课题。 撕南j z 硕十丫吖寺论文2 文献综述 2 文献综述 2 1 顿悟研究回顾 格式塔学派的代表人物k o h l e r ( 1 9 2 5 ) 。”以动物为研究对象，通过“黑猩猩摘香 蕉”的行为实验首次提出了问题解决的“顿悟说”。对于当时盛行的行为主义学 派所宣称的问题解决是一种“尝试一错误”的过程，这位格式塔学派的创始人提出 了不同观点。他认为，问题解决的过程不是以“渐变”而是以“突变”的方式进 行的。顿悟的发生是指问题解决者通过重组问题情境信息，将之前忽略的一些细 节信息重新整合到新的认知结构中去，从一开始不知道该如何解决问题的状态到 突然找到问题解决的办法的一个突然跨越h 1 。 2 1 1 顿悟的本质 n i l s s o n ( 1 9 8 3 ) 运用表征的观点来定义顿悟，将其视为在各个不同的工具水 平上来实现表征的过程。g a l p e r i n 和k o t i k ( 1 9 8 3 ) 认为，顿悟的发生需要克服思 维定势，排除旧有熟悉概念的影响，并对之前忽略掉细节信息加以重新注意b 。 e p s t e i n ( 1 9 8 4 ) 哺1 认为顿悟包含三个认知特征：“突发性”、“直接性”和“行为 持续性”。“突发性”是指通常顿悟是在极短的时i 日j 内以一种突然的方式出现： “直接性”是指问题解决的方法无需通过繁复的“手段一目的分析”或者“尝试错 误”获得，而是以一种更为直接有效的形式出现；“行为持续性”是指顿悟很像 一种“一学就会”的技能，一旦获得，便极其稳固。o b l s s o n ( 1 9 9 2 ) 。指出，顿悟的 实质是一种认知心理表征的变化，它是指在个体的认知视野的范围内，个体通过 问题空间的搜索并进行结构重建而实现目标的过程。k a p l a n ( 1 9 9 0 ) _ 1 把顿悟归为 一种理解洞察问题情景信息的行为或能力。它包含以下几个特征：顿悟发生前 存在一个“潜伏期”，“潜伏期”内个体对问题的觉察处于一种无意识状态。 成功顿悟前通常伴随着一定的挫败感；顿悟往往与一种新的问题表征有关。 国内学者对于顿悟也提出了一些自己的看法。张庆林( 1 9 8 9 ) 认为顿悟是问题 解决者先通过对问题整体情境信息和结构特点进行分析，然后再在问题空问中搜 索解决方案，直到所获得的信息山混沌忽然转向有序，产生顿悟。他认为，顿悟 不是一次完成的，是问题解决者在思考办法过程中不断地调整转换问题表征，相 应的思维策略也逐渐地向着启发性更高的方向转化，进而一次又一次地实现更高 水平的顿悟旧。 杨鑫辉( 2 0 0 0 ) n 叫认为在顿悟问题解决中，问题解决者对于各个情境信息关 系的整体理解把握是很重要的，他提出，对情境、目的和问题解决的途径三者之 间相互关系的新的理解整合是顿悟问题解决的根本要素，而过去的知识经验也只 2 两南j i 学硕f 学伊论文 2 文献综述 是在一个有组织的知识体系中才有意义。傅小兰( 2 0 0 4 ) 。提出了顿悟现象的六 个特性：顿悟前常伴随着一个困惑期或沉寂期；顿悟的发生常带有突发的特 性：在问题解决阶段，认知操作是一个连续的完整体，很少会出现错误行为； 顿悟依赖于情境信息，顿悟更容易发生在答案的基本部分与情境信息的关系较 容易被觉察时；顿悟过程中获得的问题解决方法有较长的记忆储存时l 日j ；顿 悟是可以迁移的。蔡笑岳( 2 0 0 8 ) n 2 1 认为“顿悟”是个体对问题场景知觉的重新 组合，而突然领悟到手段和目的之间的关系。顿悟的结果是重建形成新的认知结 构。 2 1 2 顿悟是一种特殊的加工吗? 顿悟是一种特殊的加工吗? 格式塔学派的观点认为，顿悟包含着一种与常规 问题解决不同的特殊加工，它通常在以下几种情况中发生：无意识的思维突然 跳跃；认知加工过程被极大地加快；心理加工途中出现某种形式的短路3 1 。 它与常规问题解决的区别主要在于：常规问题解决只需要记忆和联想的加工即可， 而顿悟问题解决过程还包含了心理表征的变化，包括问题结构的重组与表征意义 的变化1 。 有些学者把顿悟视为一种“神赐的力量”，认为顿悟不是由人的大脑自发产生 的，而是由外界的某种神秘的超自然力量所赐予的，这种带着神学意味的观点将 顿悟玄化了，将其拒绝在了自然科学研究的大门之外5 | 。也有学者认为顿悟无异 于常规问题解决，顿悟无非就是将旧有的知识经验进行重构，以使之适用于当前 的问题情境而已。如“九点四划”问题解决的实验中，研究者发现练习作业可以 提高被试在“九点四划”问题解决中的正确率，因为在练习中被试可以习得解决 同类相似问题的经验，进而运用于靶问题解决n6 | 。而一些峰持“顿悟特殊论”学 者们提出了质疑，他们认为，如果顿悟是一种常规的问题解决加工，那么如何来 解释为什么在顿悟发生过程，人们往往很难用言语来解释和表达出来，而且它为 什么不受元认知的有效监控? 除此之外，来自各个领域做出重大科学发现、伟大 的发明创造和杰出的艺术创作的科学家与艺术家的内省报告，以及广泛的以动物 为对象的问题解决行为研究与有关儿童的问题解决过程的实验观察，也支持顿悟 是一种特殊的加工m 1 。 2 1 3 顿悟研究的困境 早期的顿悟研究主要以动物作为研究对象( 如“黑猩猩摘香蕉”实验) 去研 究简单问题的解决。而动物研究的最终目的还是为研究人类被试的问题解决的认 知机制提供支持n8 | 。人的大脑结构复杂性远非动物所能比拟的，所以不能仅凭借 简单的动物研究就就能够解释人的顿悟问题解决的认知加工机制。 两南人学硕f 。学伊论文 2 文献气述 顿悟研究的中期阶段，随着认知心理学的兴起，顿悟认知机制的研究丌始从 动物研究转向对人类被试进行研究。而认知心理学对问题解决的研究存在着两个 明显的局限：一是该类研究主要集中在知识贫乏问题领域上( 如数学算术题、物 理方程式、智力游戏等) ，缺少对更具有研究价值的知识丰富领域( 如科学发明领 域) 相关问题的研究。二是信息加工问题解决的观点忽视了人的主观能动性和创 造性，它认为人的问题解决认知过程同计算机的信息处理过程一样，认为人的问 题解决过程是依据一定的符号表征，通过规则的编码、提取和转换来处理问题解 决的过程圳。为什么顿悟地解决问题很难? 研究者们普遍认为，是因为有心理定 势或称思维定势的存在，这种定势指的是个体在解决问题的过程中形成的对问题 的初始表征某种固有的或错误的观点。只有当i 口j 题解决者冲出这种错误的思维误 区，问题才可以迎刃而解。顿悟往往发生在思维定势被打破的那一刻，伴随着一 种恍然大悟的感觉( 或称为a h a 体验) 瞳0 1 。因此，顿悟意味着问题解决者对整个 问题情境信息的重新思考以及心理定势的打破，它发生的时间点往往是相当突然 的和难以估计的瞳1 | 。 到了顿悟研究的中后期阶段，也就是新近几年来，e r p 、f m r i 等脑成像技术 手段的出现为揭示顿悟的大脑认知机制提供了有利的技术支持。虽然e r p 、f m r i 等先进的技术为揭示人类大脑顿悟过程的认知机制带来了曙光，但b o d e w e n 等人心纠 认为顿悟问题脑机制的研究仍存在种种困境：首先，现实状态下，顿悟发生需要 一个较长的酝酿期，并且顿悟发生的时间点是难以实验操控的，因此，要想在实 验情境下捕捉到顿悟发生瞬间的大脑状况是十分困难的。其次，e r p 、f m r i 等脑 成像技术对于实验材料的数量和同质性要求很高。然而经典的顿悟问题数量很少， 类型各异并且不同质。因此，有学者对于理想的顿悟问题解决的脑机制研究设计 提出了几点要求：( 1 ) 如何能在实验条件下极短的时间内有效地诱发多次顿悟， 束满足脑成像数据多次叠加的要求；( 2 ) 如何使顿悟能自发地产生，并且每次顿 悟过程都包含明显的认知重构；( 3 ) 如何能有效地缩短顿悟的酝酿期。j u n g b e e m a n 等人创新性地提出了多事件的“词语法”顿悟研究范式，该范式虽然能够研究人 们自发的顿悟过程，但缺点在于此法所研究的顿悟中不包含明显的问题认知重构 过程心3 1 。国内学者罗劲等( 2 0 0 3 ) 堙们采用谜语作为实验材料，以呈现谜语答案的方 式来催生顿悟的研究范式虽然极具丌创性，但我国学者傅小兰认为这种“通过答 案呈现来催生顿悟”的方式更像足一种领悟而不是顿悟池引。 综上所述，目前对顿悟认知机制的研究还存在重重困境，这也为我们以后探 索顿悟的认知机制提供了新的思考方向。 4 两南人。硕十了：伊论文 2 文献练述 2 2 顿悟的认知机制研究概述 为了探索顿悟的认知机制，心理学家们进行了大量的实验研究。但到目前为 止，有关顿悟的认知机制仍未达成共识，存在着不同的理论观点。如以k 印l a n 和 s i m o n 为代表的表征转变理论、a b e 幂l s u z u k i 为代表的“动态解除抑制理论”、 c h r o n i c l e 平l o r m e r o d 为代表的“进程监控理论”等。这些理论虽然都从不同的层面 上揭示了影响顿悟的一些认知因素和解释了顿悟发生困难的原因，存在一定合理 性，但却没有形成一个完整的理论模型来阐释顿悟问题解决的发生发展过程的认 知机制，理论观点缺乏系统性和普遍性。近几年来，脑成像技术的高速发展为深 入揭示顿悟的认知机制提供了一条捷径。国内学者张庆林瞳州提出了用于顿悟问题 解决认知机制解释的新理论“原型启发理论”。该理论从思考现实生活中创造 性思维的是如何发生的角度出发，成功地解释了创造性顿悟问题解决的本质和心 理过程。 2 2 1 表征转变理论 1 9 9 0 年，k a p l a n 和s i m o n 盯1 通过“残缺棋盘的实验”，从问题表征的研究角 度出发，提出了顿悟的“表征转变理论”用于解释人们为什么不能成功顿悟。该 理论认为问题的表征方式的转变是顿悟的本质，而个体之所以无法成功地顿悟解 决问题，是因为在问题解决的时候，人们往往容易根据问题情境本身所提供的信 息来形成问题表征，如果初始的问题表征无效，那么被试就很难成功地解决问题。 此时，问题解决者只有重新转换思考的方向，对问题进行重新表征，彳有可能寻 找剑答案。在问题空间中，存在着多种可能的新表征方式，因此，问题解决者必 须在其中搜寻出一个恰当的新表征，才有可能成功地解决问题。因此，问题表征 的成功转变是顿悟问题顺利解决的关键所在心。 该理论在一定程度上合理地解释了i 、u j 题表征方式对顿悟问题解决的影响，然 而它却并未解释个体已有知识表征对顿悟问题解决的影响。现实情境中，顿悟的 发生往往离不开某一特定信息的启发。人的大脑中记忆中存储着大量的知识信息， 这些信息通常是以知识表征的的方式存储在大脑中，而问题表征实质上也是一种 知识信息的编码瞳。另外，该理论也并未说明顿悟问题解决过程中的“表征转变” 是一次性完成的( 以“全或无”的方式进行) ，还是逐步分阶段完成( 包含一系 列不同加工水平的顿悟) 。我国学者张庆林认为顿悟不是一次完成的，而是问题 解决者在思考办法过程中不断地调整转换问题表征，相应的思维策略也逐渐地向 着启发性更高的方向转化，进而一次又一次地实现更高水平的顿悟。“表征转变 理论”主要解释了顿悟是怎样获得的顿悟是个体通过将旧的无效问题表征转 两南：学硕f ，学伊论文2 文献综述 换成新的问题表征时获得的。该理论并未对顿悟问题表征的转变是何时发生的以 及如何发生的做出说明阳1 。 2 2 2 动态解除抑制理论 a b e 和s u z u k i ( 2 0 0 0 ) 瞳叫提出了有关顿悟问题解决的“动态解除抑制理论”。 该理论提出，在问题解决的早期阶段，问题中的的一些关键信息容易被忽略掉， 个体在早期通常不能自发地有效利用这些关键信息，而是要经过尝试错误的体验 或是获得一些相关线索的提示后个体才有可能注意到这些关键信息，从而产生顿 悟。换言之，在问题解决的不同阶段同一问题情境信息可能代表的含义是不同的。 该理论认为个体顿悟问题解决的阻碍限制因素有三类：( 1 ) 物体的限制，如功能 固着：( 2 ) 关系的限制，如心理定势；( 3 ) 目标的限制。个体只有在问题解决 过程中解除这些限制和障碍，才有可能产生顿悟。在个体解决问题的过程中，解 除抑制是一个动态连续的过程。 该理论从阻碍顿悟产生的原因角度分析了顿悟的认知机制，从现象学的角度 描述了顿悟产生困难的限制影响冈素。 2 2 3 进程监控理论。 c h r o n i c l e 和o r m e r o d 等n 0 1 提出了“进程监控理论”用于解释顿悟问题解决的 过程，该理论从“手段一目的”分析的角度出发，提出了顿悟问题解决的两个重要 影响因子：一是限制因素( 指各种心理定势或障碍) ，二是驱动力( 指个体不断 尝试选择新办法的动力源泉) 。该理论认为问题解决者为了达到问题的最终目标 状态，在问题解决过程中个体会首先确定一些看似合理有效的内在标准来监控自 己的每一个局部行为( 手段或方法) ，一旦个体发现已经找不到符合内在标准的 方案，或是不能进一步缩短与目标状态之间的差距时，就会有一种内在的驱动力 产生来激发个体去解除限制( 心理定势) ，重新寻找其他有效的问题解决的手段 或方案来解决问题。 该理论把顿悟问题解决看成是同常规问题解决相同的过程。在该过程中，问 题解决者依据一定目标状态，通过不断尝试各种手段或方法，以缩短当前状态与 目标状态之间的差距，力图找到一种最优的问题解决策略。m a c g r e g o r ( 2 0 0 1 ) 。”1 做的“九点问题解决实验”和o r m e r o d ( 2 0 0 2 ) 。硭1 做的“8 币问题解决实验”都 为该理论提供了实验支持。该理论主要解释了顿悟的发生为什么困难以及被试在 何种情形下会寻找新的方法策略，但却并未说明顿悟问题解决究竟是如何实现的。 2 2 4 原型启发理论 6 柏商人。j ：i 页十字：伊论文2 文献综述 以往有关顿悟认知机制的理论研究主要集中在从感知觉经验的现象学角度上 来解释顿悟的过程，而且很多有关顿悟现象的描述和对该现象的自然观察都侧重 于强调顿悟的潜意识层面，对顿悟的内部加工过程和认知机制的揭示不够深入。 上述三种理论分别从各个不同的层面上来解释了顿悟问题解决的认知机制，表征 转换理论从问题表征的研究角度出发，解释人们为什么不能成功顿悟；“动念解 除抑制理论”从现象学的层面上，描述了顿悟产生困难的几种限制影响因素。“进 程监控理论”运用“手段一目的”分析的方法，分析了顿悟问题解决的过程。虽 然上述几种理论观点对顿悟认知机制的解释都存在着一定的合理性，但是它们却 都没有形成一个完整的理论模型来阐释顿悟问题解决的认知机制，理论观点缺乏 系统性和普遍性。 针对以上理论研究的不足，国内学者张庆林等于2 0 0 4 年提出了解释顿悟认 知机制的新理论一顿悟问题解决的“原型启发”( 或称作“原型及其关键启发信 息激活”) 理论，该理论更能解释现实生活情境中顿悟的发生机制，因为现实生 活中的顿悟产生大多伴随着灵感的启发。该理论认为，顿悟的发生是“原型启发” 的结果。原型指的是能对当前的问题解决起到启发帮助的认知事件或知识经验， 如鲁班发明锯子是受到了茅草的启发。为了检验证实和发展完善该理论，张庆林 及其团队进行了大量的实验研究，结果都为该理论提供了有力的证据支持。在实 验条件下，原型的知识表征有可能来自被试已有的知识体系或经验图式，也有可 能来自实验提供的新的知识信息的学习。由于原型事件中包含着各种不同的信息， 它们不一定都能启发促进问题解决，只有那些最具有指引性和方法原理性的启发 信息j 能促进被试成功解决问题，而原型中的这部分有用信息被称作“关键启发 信息”。由此可见，问题解决者从“原型事件”中所提取运用“关键启发信息”的 能力，对于决定问题的成功解决与否起着至关重要的作用。 2 3 知识在问题解决中的重要作用 2 3 1 知识经验在问题解决的影响研究 最初，行为主义与格式塔心理学进行的动物问题解决的行为研究( 如“猫的 迷笼”实验、“黑猩猩摘香蕉”实验) 基本不涉及任何知识、经验，主要是通过简 单初级的学习过程实现的。而信息加工的认知心理学对i 、u j 题解决的研究也大多局 限在知识贫乏领域中的问题( 如数学算术题、物理方程式、智力游戏等) 。圳，缺 少对更具有研究价值的知识丰富领域( 如科学发明领域) 相关问题的研究。在传 统的问题解决实验范式下，往往整个实验的内容和任务都包含在指导语中，实验 的问题类型比较单一。而研究知识丰富领域的问题更具有现实的意义和价值，因 现实生活中的问题解决往往离不开相关知识经验的运用。 7 两南 ：孚硕f 。学伊论文 2 文献综述 d e g r o o t 做过“残缺棋局”的实验用于研究知识结构的差异是如何影响专家与 新手的问题解决过程的。研究发现当棋局随机摆放时，要求被试重新复原棋局， 专家和新手记忆深度和广度并没有多大差异；但是，当呈现一个真实棋局后，专 家和新手的回忆复原棋局的水平就出现了显著的差异，这是因为拥有丰富专业知 识的专家能够凭借已有的知识结构回忆起真实棋局的结构特点，通过对问题结构 的深层表征柬记忆，所以记忆容量更大；而新手由于缺乏相关的知识结构，往往 是机械记忆的，只能回忆起少数个别棋子的位置。c h i 等人( 1 9 8 2 ) 做了关于物理 问题解决的专家与新手的对比研究，研究也得到了与d e g r o o t 的实验相类似的结 论。研究发现，在物理问题解决中，专家更容易根据已有的知识结构觉察到问题 情境中的原理信息，从而对问题形成更深的语义知识表征；而新手更多地是根据 问题表而描述的符号信息进行分类，换句话说新手更容易受问题陈述信息的表面 相似性的影响而较少地觉察到问题情境中的原理信息。由此可见，知识的正确提 取和运用对于问题解决起着极其重要的作用。 综上所述，我们可以看到在问题解决的研究趋向上所发生的深刻变化。问题 解决研究经历了从早期的动物实验转向信息加工的电脑模拟实验，再转向人类被 试的行为实验和脑机制的研究。就问题解决研究的广度和深度而言，问题解决研 究正在丌始从知识匮乏领域向着知识丰富领域发生转变，近几年来的研究取向越 来越重视同具体的学科领域相结合，丌始注重研究的生念性、实践性和应用性。 目前，各种以专业领域知识为背景学科问题的基础研究已颇为丰富，因此，在未 来的问题解决研究的道路上，各个学科问题与心理学相结合起来势必会成为一种 新的研究趋向。但是如何使问题解决研究能够从知识贫乏领域中走出来，如何能 更全面系统地揭示基于知识经验的的问题解决的认知机制，使问题解决的研究具 有更高的实用价值和更好的生态效度，从而能够用于指导教育教学实践，这些成 为了我们目前需要解决的非常有意义的研究课题。 2 3 2 知识对创造发明问题解决的影响 曹同昌( 1 9 8 0 ) 认为，创造以及创造活动足指个体提供第一次创造出的新颖和 具有价值的社会产物的过程。如新机器的发明、科学技术中的新发展和文艺作品 中的新创作等，都属于创造活动。荆其诚等( 1 9 9 0 ) 对创造性的核心成分创 造性思维进行了定义，他认为创造性思维是指以独特的、新颖的方式来解决问题 的一种思维活动。相对于再造性思维而言，它需以丰富的知识作为基础，通常在 习惯常规的方法不能用于解决当前问题时发生，常带有突发的顿悟特性。创造性 思维是所有创造活动所必需的。台湾学者张春兴( 1 9 9 1 ) 认为，对创造性的理解 可以有两种，一种是指不受思维定势的限制而能灵活运用经验以达到问题解决的 弦南人丫：硕十。7 叫寺论文2 文献综述 超常能力；一种是指在问题情境中超越旧有的经验，突破常规思维的限制，形成 新观念和新想法的心理历程。川。 科学发明领域是创造性体现得最为突出、最为集中的领域。当提及创造性时， 人们很容易联想到科学界的大大小小各种科技发明。已有研究证明，不同学科领 域的创造力之间存在着差异性和不平衡性，领域相关的知识及技能足影h 向创造能 力的一个主要因素，缺乏某一领域一定的知识及技能，是很难在该领域发挥创造 性彳能和取得创造性成果的( 林崇德，1 9 9 9 ) 。吲。因此，具备一定的领域相关知 识及技能是人们能在该领域进行创造活动的必要前提。创造性思维作为创造性的 核心部分，是人类进行各种发明创造活动的基石。 发明创造问题解决的本质是一种重要的思维活动，它需要个体结合当前情境 信息，运用并重组已有的知识信息形成新的心理表征，寻找新的策略方案，再从 起始状态向最终的目标状态不断进行建构。换言之，它是指个体面临的问题情境 无法直接用已有的知识信息和或经验图式加以解决，而必须通过个体重新组合旧 有知识信息和或经验图式j 能使之顺利解决。申继亮等编制了青少年科学创造 力测验，并用该测验施测于英国的1 0 8 7 名中学生。结果发现，英国青少年的科 学创造力及其各成分的发展存在着显著的年龄差异，随着年龄的增大，科学创造 力及其各成分呈持续发展趋势，科学创造力与科学知识密切相关。诲竹1 。 9 舻南j 中硕十伊论文3 日题提t j 研究水架 3 问题提出与研究框架 3 1 问题提出 在发明创造的过程中，人们不免总会遇到各种各样的困难。为了能创造性地 解决当前问题，人们必须具备一定的整合运用新的情境信息和旧有的经验图式的 能力，凭借相关的知识信息来突破思维上的重重障碍，以一种新异、适宜的方式 来解决当前问题。而整个过程通常离不丌直觉或灵感的指引和启发。懈1 。那么在科 学发明过程中，灵感究竟如何帮助人们创造性地解决问题呢? 张庆林等人通过对创造性顿悟问题解决所进行的多项广泛而深入的研究，提 出了顿悟问题解决的“原型启发”( 或称作“原型及其关键启发信息激活”) 理论。 该理论从现实生活中创造性思维的产生机制的角度出发，合理地解释现实生活中 创造性顿悟问题解决的“原型启发”的产生发展过程，因为现实生活中的灵感、 顿悟、直觉的过程似乎都离不开“原型启发”。张庆林及其团队的已有研究表明， “原型启发”的发生主要包含了“原型的激活”和“原理的激活”两个阶段。所 谓原型，是指能对解决当前的问题起到启发帮助作用的知识表征或认知事件。而 “激活”指将知识表征与当日仃问题形成联结，从而指引问题解决者在问题空间中 进行定向搜索，寻找解题的方法和策略。单只是“原型激活”并不能产生顿悟， 只有“原型中的关键启发信息”同时被激活，也就是说被试能萨确地提取运用原 型中所包含的原理知识信息，顿悟才得以产生。憎1 。 传统的顿悟问题解决研究大多局限在知识贫乏领域，缺少对更具有研究价值 的知识丰富领域( 如科学发明领域) 相关问题的研究。研究知识丰富领域的问题 更具有现实的意义和价值，因为现实生活中的问题解决往往离不开相关知识经验 的运用。“原型启发”理论认为具有指引启发作用的知识信息在人们问题解决的过 程中起着至关重要的作用。在实验条件下，原型的知识表征有可能来自被试已有 的知识体系或经验图式，也有可能来自实验提供的新的知识材料的学习。由于原 型事件包含着各种不同的信息，它们并不一定都能启发促进问题解决，只有那些 最具指引性和方法原理性的启发信息才是成功解决问题的关键。 对于以往顿悟问题解决研究中所使用的实验材料( 如火柴棍问题，双绳问题， 河内塔问题，九点问题等) 都为数不多，它们的类型、难度也各不相同，而且，这 些实验材料都属人工性质的问题研究，比较脱离的生产生活的实际，其外在的生 念学效度往往不高。作为与现实生活中紧密相关的创造性思维的产生更是不能脱 离对实际问题的研究。因此，本研究立足于顿悟问题解决的“原型启发”理论， 以科学性实际问题作为实验材料，采用了多事件的“学习一测验”范式，来探索现 实生活中创造性思维的认知机制。 1 0 两南j ：产硕卜学伊论文3 问题提柚7 1 究f f 架 3 2 研究框架 3 2 1 研究思路 本研究从张庆林等人编制的科学发明创造实验问题材料库中选取了4 0 组 科学发明题目作为实验材料，采用“1 0 个原型材料学习- 1 0 个靶问题测试”( 即被 试学习完1 0 个原型知识材料后，紧跟着测试1 0 个科学问题) 的“学习一测验”范 式，尝试探索关于创造性科学问题解决中“原型启发效应”的认知机制。本研究的 v i 的是为了考察科学问