中学生中学生图形推理认知特征的诊断及其结果分析研究

1、中学生中学生图形推理认知特征的诊断及其结果分析研究关键字：认知能力；诊断；特质模型摘要：在前人的研究基础上进行口语报告分析， 形成图形推理的认知成分模型。引进多策略多成分潜在特质模型（MLTM for MS） 将图形推理的认知成分模型与心理测量模型加以整合， 对235 名中学生图形推理认知特征进行诊断。结果发现： （1） 图形推理总能力相同的被试， 各成分对应能力即视知觉识别能力、规则构建能力、规则应用能力不一定相同。（2） 被试使用知觉分析策略和分析策略的正确作答概率较高， 而使用猜测策略的正确作答概率较低。1 问题提出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

2、缺部分的图案或符号的认知活动1。目前被广泛使用的图形推理测验为瑞文推理测验， 并被证明具有高的信度和效度。但是， 只报告一个笼统总分的瑞文推理测验虽然能对被试图形推理的整体水平进行评价， 但可能会掩盖个体的差异。因为即使个体在测验上行为表现一致， 也不代表他们有相同的心理加工过程。事实上， Hunt 等2,3 的研究表明， 解答图形推理问题的策略往往不止一种。林崇德等人1 的研究也发现图形推理解题策略有分析策略、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、格式塔策略六种。其中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

3、选择； 分析策略为个体能够正确发现试题的规则并使用这种规则来解决问题。此外， Carpenter 等人发现图形推理过程包含抽象思维和工作记忆两个心理加工成分4,5。抽象思维又包含两个相关但独立的成分： 视知觉识别成分和归纳推理成分， 前者指对视觉刺激的编码和对视觉刺激意义的解释， 在图形推理中表现为发现图形横向、纵向或对角线上的变化及赋予这种变化以某种意义。前人的研究表明， 要了解被试图形推理的水平， 不仅要进行整体的评价， 还需要考虑被试解答图形推理题时所经历的心理加工过程， 从更微观的层面来评价被试的图形推理水平。Embretson 6 提出的多策略多成分潜在特质模型（MLTM for M

4、S）就是一个能够从更微观层面实现对被试图形推理水平进行评价的模型。MLTM for MS 认为要对个体测验分数的潜在意义作出解释， 首先要提出与数据相拟合的认知成分模型。该模型假设问题的解决策略往往不止一种，并有严格的先后顺序， 而每种策略可能包含几种心理加工成分。以言语类比推理为例， 有研究表明7,8其策略可以有规则策略、联想策略、猜测策略，其中规则策略的主要心理加工成分是规则构建和规则评估。Embretson 6 还假定被试首先使用规则策略来解答项目， 失败则使用联想策略， 而猜测策略是在规则策略和联想策略均失败时使用的策略。MLTM for MS 需要两类数据， 即在标准测验项目上的作答

5、反应以及代表心理加工成分的子测验的作答反应9,10。它还认为个体正确作答项目的概率等于个体使用各种策略正确作答项目的概率之和； 而个体使用各种策略正确作答项目的概率等于个体所经过心理加工成分的概率之积。在MLTMfor MS 中， 基础的心理测量模型为：P (XijT1) = (1+exp (bik-jk) 1 （1）其中P (XijT1) 表示被试j 在项目i 第k 个子成分上正确作答的概率； jk为被试j 在子成分k 上的能力值； bik为项目i 在子成分k 上的难度11。有了它， 就可以通过MLTM for MS 估出每个策略内每个成分的难度及对应的个体能力值， 预测出个体使用每种策略成

6、功作答的概率， 从而可以分析个体解题时所经历的心理加工过程， 对他们解题策略及错误作答原因进行诊断。本研究欲采用口语报告分析探究图形推理的认知成分模型， 同时引进MLTM for MS 将图形推理的认知成分模型与心理测量模型加以整合， 达到对个体图形推理认知特征的诊断。2 研究方法21 预备性研究： 口语报告及分析选用瑞文标准推理测验为材料， 抽取18 名被试进行个别测试， 测试同时要求被试做无结构的口语报告， 目的是了解个体解答图形推理题时使用了哪些策略及使用这些策略的先后顺序， 了解各种策略所包含的心理加工成分。将搜集到的口语报告分析资料进行整理分析， 结果发现可用以下流程来表示图形推理加

7、工的过程图中最上面一条路径指个体使用知觉分析策略来解答图形推理题目， 该策略只包含视知觉识别成分； 图中第二条路径指个体在使用知觉分析策略失败后使用分析策略来解题， 使用此策略解答题目所经历的心理加工成分依次为规则构建成分和规则应用成分； 图中第三条路径是当个体使用知觉分析策略和分析策略均失败后使用猜测策略来解答图形推理题目。22 被试被试来自某省三个中学， 发放相应测验247 份，收回247 份， 其中有效问卷235 份， 有效被试样本中有男生142 人， 女生93 人； 初二学生94 人， 高一学生93 人， 高二学生48 人。所有被试年龄处于12 岁-17 岁之间， 属于瑞文标准推理测验

8、适用范围。23 研究材料选择瑞文标准推理测验， 首先剔除其中的格式塔题目， 剔除的原因是解决这类题目的策略基本是格式塔策略1， 本文并未将其列为本次研究任务。在剩下的题目中选择区分度较高的20 道题目组成本研究的主要材料， 称其为“标准图形推理测验”。之所以选20 道题是考虑诊断测验的时长要适合中学生年龄特征， 选区分度较高题是尽量维持原测验的高信效度， 结果实测信度达到0.823。为了使用MLTM for MS 探查图形推理的解题策略和心理加工成分， 又将“标准图形推理测验”稍作改造， 分别编成“图形推理分析测验” 和“图形推理规则应用测验”。“图形推理分析测验” 不提供备选答案， 而是要求

9、被试根据所给图形画出所缺图案， 并说明理由。测验不提供备选答案的目的是为了控制被试只能使用分析策略和知觉分析策略来解答题目。因此， 该测验实际上测了知觉分析策略中的视知觉识别成分和分析策略中的规则构建成分。“图形推理规则应用测验” 也不提供备选答案， 而是向被试提供每道题目的图形变化规律， 要求被试根据所给出的规律画出所缺图案。由此可知， 此测验测的是分析策略中的规则应用成分。24 测试过程测验分两次进行。第一次测图形推理分析测验和标准图形推理测验。首先施测图形推理分析测验， 时间不限。待所有被试均作答完毕后稍做休息， 但要求被试休息时不讨论测验内容。休息之后接着施测标准图形推理测验。第二次测

10、试是在预先不告知被试的情况下， 间隔一个半月后进行， 测图形推理规则应用测验。25 评分标准图形推理测验和图形推理规则应用测验的评分标准都是答对一题给1 分。图形推理分析测验的评分依据图1 及图形推理各心理加工成分的含义， 标准如下： 如果被试所补充的图形是错误的，那么视知觉识别成分和规则构建成分都为0 分。如果被试所补充的图形是正确的， 那么将有三种情况： 其一是被试在说明理由时只描述了图形横向、纵向或者对角线方向的变化， 那么视知觉识别成分得1 分， 而规则构建成分得0 分； 其二是被试只陈述了图形的变化规律， 则与上述评分相反； 其三是4 讨论41 中学生个体图形推理认知特征分析从表1

11、结果可以看出， 即使在标准图形推理测验上能力相同的被试， 他们各心理加工成分对应的能力也可能不一样。一个可能的原因是被试的年龄，林崇德等人的研究表明， 不同年龄的儿童使用的策略不一样， 对于较难的题目， 年龄较小的被试较多使用低级策略， 而年龄较大的更倾向使用分析策略和知觉分析策略1。不同策略所经历的心理加工成分不一样， 自然对应的心理加工能力也不一样。王有智等人的研究发现图形推理能力受认知方式的影响12,13， 因此表1 结果的另一个可能原因是被试的认知方式。场独立被试倾向于凭借内部感知线索来加工信息， 他们受“气氛效应” 的影响干扰少一些， 在头脑中创建的图形模型比较多， 成功构建规则的几

12、率就高； 而场依存被试善于以外部环境线索为指导， 认知改组技能较差， 受“气氛效应”的影响大， 形成的心理模型就较少， 他们往往难以成功构建较难图形推理题目的规则。此外， 进行规则应用时， 必须对图案进行认知改组， 场独立被试认知改组技能较强， 所以对应的规则应用能力也强； 而场依存被试去隐蔽能力较差， 因此认知改组技能较差， 那么规则应用能力就弱。42 MLTM for MS 在研究中的意义依据MLTM for MS 的思想， 研究设计了反映图形推理解题策略和心理加工成分的分测验， 使得人们可以在更微观的层面对个体的图形推理水平做出评价， 更精细地反映被试间的个体差异。而且，类似于表3 所列

13、出的被试1 的分解结果， 还可以对其他的被试进行这样的分解， 进而分析每个被试的心理加工过程， 寻找错误作答的原因， 为下一步的训练、矫正提供依据。MLTM for MS 还可以指导测验的编制。由a、c、g 的值可知， 图形推理的有效解题策略为知觉分析策略和分析策略， 而包括知觉匹配策略和自主想象策略在内的猜测策略为无效策略。这个结果告诉人们可以改变测验的形式， 限制被试在解答图形题目时只能使用分析策略、知觉分析策略、格式塔策略， 而不能使用猜测等无效策略， 从而提高测验的效度。另外， 如果只是想测图形推理的某个心理加工成分所对应的能力， 例如规则构建能力， 那么可以在编制测验时选择那些视知觉

14、识别成分和规则应用成分都很简单的题目， 从而确保被试是否答对题目主要受规则构建成分难度的影响。5 结论（1） MLTM for MS 可以在更微观的层次对个体图形推理认知特征进行诊断， 更精细地揭示个体间能力差异。（2） 在图形推理测验上总体水平相当的个体， 各成分对应能力即视知觉识别能力、规则构建能力、规则应用能力不一定相同。（3） 在图形推理测验中， 中学生被试使用知觉分析策略和分析策略的正确作答概率较高， 而使用猜测策略的正确作答概率较低。（4） MLTM for MS 还可以指导认知诊断测验的编制。参考文献1 林崇德, 沃建中, 陈浩莺, 等. 小学生图形推理策略发展特点的研究. 心理

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