实验心理学第八讲思维和问题解决

1、第八讲第八讲 思维和问题解决思维和问题解决1 主讲：应柳华 浙江理工大学心理系2问题解决（问题解决（1）n思维的普遍形式是问题解决。当我们提出“这是什么？”“为什么”这些问题时，我们就开始了思维活动。n问题解决的研究在心理学中有较长的历史。黑猩猩的问题解决34问题解决（问题解决（2）n当一个人埋头思考时，其过程是十分隐蔽的。今天的实验心理学不仅研究问题解决的外部行为，而且还注意内部心理机制的研究。n问题的任务是用从0到9的数字分别代替这些字母并要求算式计算正确，作为提示，D=5。5问题解决（问题解决（3）n两个火车站相距100km，某天下午2点，两个火车头相向开出。一个火车的速度为60km/h

2、，另一个火车的速度为40km/h，当火车头开始行走时，一只鸟突然出现在第一个火车头前面而向第二个火车头飞去，当鸟到达第二个火车头时，它又立即以原来的速度向第一个火车头飞去，鸟以80km/h的速度在两个火车头之间来回飞。问：在两火车头相遇时鸟飞了多少公里？第二节 思维的研究方法n一、行为一、行为测量测量 行为测量是指研究者通过对被试外显行为的观察或运用各种指标对被试的外显行为得评估来获得思维过程数据的方法。 行为测量有两个层次：观察数据和行为指标。观察数据即对被试行为进行观察后所获得的数据。行为测量时所采用的行为指标多种多样。n因变量因变量在一定时间限制内，有多少被试解决了问题；解决问题所花费的

3、时间；存在一种以上的方法时问题解决的质量。7n自变量自变量问题呈现的方式问题呈现的方式n变化解决这一问题所需信息的呈现顺序和重要性；“鸟时速80英里”。变化无关信息的呈现量变化无关信息的呈现量 “无关信息越多呈现时间就越长”n如车鸟问题中“星期六下午2：00开车”就是一个无关的信息，应不予考虑有没有插图有没有插图是否有时间限制是否有时间限制对问题的奖赏程度对问题的奖赏程度8n控制变量控制变量随机分配IQ上等组9n二、出声思维二、出声思维 在思维研究领域，通常会让被试在回答问题解决或推理的过程中将其思路用言语报告出来，这种言语报告的方式被称为出声思维。这种方法用于说明被试完成任务时的心理策略和知

4、识表征。这些报告也可以让研究者分析被试的任务表现及其意识经验间的差异。 出声思维的由来出声思维的由来 认知心理学对快速的信息加工过程，通常会使用反应时等指标，而对于诸如思维等慢速的信息加工过程，通常使用出声思维出声思维等考察形式，因为慢速的信息加工过程持持续时间较长，内部操作更为复杂，存在多种选择的可能性，续时间较长，内部操作更为复杂，存在多种选择的可能性，对其进行行为测量几乎是不可能的。对其进行行为测量几乎是不可能的。 比如：一个人在完成一道数学题的思维作业时，他通过哪些内部操作来完成是别人无法直接观察到的，而事后询问所得的答案又常常是不完整、不准确的。克服这种困难的一个有效方法是让他利用外

5、部言语进行思考，即出声让他利用外部言语进行思考，即出声思维，使他的思维过程外显化思维，使他的思维过程外显化，这样就可以直接观察人的思维过程。 鉴于此，心理学家邓克（1945）首先提出了出声思维法。但是，在方法被提出的初期，它并未受到学术界的关注。直到1972年，纽厄尔（Newell）和西蒙（Simon）将此方法用在了问题解决领域，获得了可喜的成功，出声思维法才受到研究者的广泛关注。 n出声思维法一般按照以下几个步骤实施出声思维法一般按照以下几个步骤实施： （1）对被试进行预训练，使他们能顺利地进行出声思维； （2）给被试一个思维作业，比如：一道数学题或是一种智力游戏，让他们用出声思维的方法来完

6、成作业，同时用录音机记录他们的全部口述； （3）当被试在进行出声思维的过程中，发生停顿，实验者应及时提醒或询问他们在想什么，不过，除非有特殊的研究目的，并事先做过准备，实验者在出声思维过程中，不应提问，以免干扰被试的出声思维； （4）将录下的言语报告逐字逐句地整理成文字材料，并对记录进行细致的分析，提炼其中有价值的材料，以分析被试思维的过程及其特点。 出声思维的分析-问题行为图 问题行为图可以使研究者直观地看出被试在问题解决过程中所进行的各种操作序列。问题行为图由两个部分组成：（1）知识状态，即被试在某一具体时刻所知的关于该思维作业的全部信息；（2）操作，即被试每次用来改变其知识状态的手段。

7、在制图时，用方框来表示知识状态，用箭头来表示改变知识状态的操作，箭头的方向指出知识状态变化的路线，画时要依次排列，遵循从左到右，从上到下的原则。 已知：D=5， 问题行为图表明：被试的过程并不是直线式的，而是以一种曲折、迂回的方式前进。被试在思维的过程中，可能会尝试各种路径，并慢慢积累信息。他有时会钻进死胡同，然后，倒退到原始状态，再尝试其他的路径。随着信息积累逐渐丰富，被试的推理也会变得更为有效。在每一时刻，被试关于思维作业的全部知识便构成了他此时的认知状态，他尽量尝试使用各种操作，以进入一个新的状态，逐步达到目标状态。 19图：一个被试解密码问题的问题行为图片段 研究实例：钻石棋游戏问题（

8、傅小兰，1995）n游戏玩法游戏玩法：n每次每次动一个棋子，这个棋动一个棋子，这个棋子必须跳过另一个棋子，子必须跳过另一个棋子，而且要跳到空位上，被跳而且要跳到空位上，被跳过的那个棋子就被吃掉了。过的那个棋子就被吃掉了。游戏的成绩取决于最后剩游戏的成绩取决于最后剩下的棋子数，最好成绩是下的棋子数，最好成绩是只在棋盘中央（只在棋盘中央（44 处）剩处）剩下一枚棋子。下一枚棋子。 20n结果：发现被试采用了三种不同策略发现被试采用了三种不同策略“知觉指引策略知觉指引策略”：一般这类被试的口语报告多包含”先试试”、”车到山前必有路”、”走一步看一步”等； “选择性搜索策略选择性搜索策略”：这类被试的

9、口语报告中一般出现此类自述”先把最角上的棋子吃掉”、”要往中间走”、”怎么把边缘的移到中间去？”等；“计划简化策略计划简化策略”：这类被试的口语报告一般为”怎样使4 个角一个一个空出来”、”上面一个一个角消灭掉，这么消灭的话没注意中间的”等。 21n三种策略有显著差异，三种策略有显著差异，”计划简化策略计划简化策略”所剩棋子数最少，其次是所剩棋子数最少，其次是”选择性搜索策略选择性搜索策略”，最差的是，最差的是”知觉指引策略知觉指引策略”。n且随着练习次数的增加，能使用有效策略（选择性搜索策略和计划简且随着练习次数的增加，能使用有效策略（选择性搜索策略和计划简化策略）的被试越来越多。化策略）的

10、被试越来越多。22对出声思维的评价 n优点：通过问题行为图对出声思维进行分析，使得言语报告可以被量化了。 掌握被试思维的全过程，这往往是诸如解题时间、错误次数、答对人数等行为测量指标无法作到的。 n缺陷缺陷： 思维过程并不一定是可以外显的，被试的思维过程完全有可能是内隐内隐的，即被试不知道为什么会得到此类答案，或者不知道自己在问题解决时所使用的策略让被试进行言语报告是否会影响到被试的思维是否会影响到被试的思维？也许为了更清晰地报告某个想法，而未能及时地注意下一想法，而会导致灵感的丢失。不过，也有研究显示出声思维的方式并不会影响思维的正常进程。 言语报告的可信程度到底有多大言语报告的可信程度到底

11、有多大？出声思维和过去心理学中的内省法有某些相似之处，因此，有关内省法可信程度的争论在出声思维法上再度出现。n第二部分第二部分 思维与问题解决的研究思维与问题解决的研究2526一、问题解决的早期研究知觉特点定势（set）的作用功能固定化（functional fixity）动机强度迁移噪声影响问题解决的因素知觉的特点n知觉的特点影响着问题解决的思维过程九点连线n要求：笔不离纸，用首尾相连的四条线段将下面的九个点一笔连成。 两种答案：影响问题解决的因素定势n定势即重复先前的心理操作所引起的对活动的准备状态，其影响有积极的，也有消极的。n定式使问题解决的思维刻板化。影响问题解决的因素定势n卢钦斯量

12、水实验（Luchins，1942）课题序列容器的容量要求容量A B C P121 127 3100214 163 25993 18 43 1054 9 42 621520 59 4316 23 49 3207 15 39 3188 28 76 32532影响问题解决的因素功能固着n功能固着(functional fixedness)是一种特殊类型的定式，是德国心理学家邓克(Duncker. K,1935)首先提出的。n当人们看到某个物品有一种惯常的用途后，就很难看出它的其他新用途，特别是当初次看到的物品的用途越重要，也就越难看出它的其他用途。n功能固着人们把某种功能赋予某种物体的倾向 问题利用

13、如图所示的材料，将蜡烛象壁灯一样立在墙上。问题答案影响问题解决的因素动机的强度n思维是从问题开始的，但是只有具有解决问题的需要和动机时，才能寻觅解决问题的方法和步骤。n但是动机过于强烈，人处于高度焦虑的状态时也会阻碍问题的解决。n耶克斯多德森定律：动机强度与解决问题效率的关系动机的强度n耶克斯多德逊定律：动机强度与解决问题效率的关系迁移的作用n迁移指已获得的知识、技能、学习方法、或学习态度，对新知识、新技能和解决新问题所产生的一种影响。迁移分正迁移和负迁移正迁移：会骑自行车的人更易于学会骑摩托车；会骑自行车的人不易于学会三轮车39二、问题解决的计算机模拟n如果我们想了解被试在解决问题时头脑内发

14、生的情况，则可以用口语记录分析的方法，即出声思维的方法。这种方法就是让被试在解决问题时说出头脑内进行的一切活动，予以记录，然后加以分析。n口语记录分析法是认知心理学进行思维的计算机模拟收集经验数据的方法。n认知心理学还假定，人是一个信息加工系统，信息加工系统也叫“符号操作系统”，更常称作“物理符号系统”。计算机也是一个物理符号系统。n将人脑比喻为计算机，就可以从一个已知的系统去加深对一个不甚清楚的系统的理解。这样，我们可以用计算机程序来模拟人的思维过程。40三、思维的计算机模拟的局限性n思维的计算机模拟有其局限性。n首先，人脑是千百万年进化的产物，而计算机只是人脑的产物，这就是为什么几个月的婴

15、儿可以识别母亲的面孔而计算机无法做到的原因。人脑的工作方式与计算机的工作方式是不同的。n其次，仅在计算机输出的结果方面模拟人的思维结果是不够的。n第三，计算机无法对人的形象思维（不使用符号的思维）进行模拟，而形象思维则是人解决问题，在科学、艺术、运动等领域进行创造性活动常常使用的思维形式。n第四，虽然1997年美国深蓝计算机与国际象棋世界冠军G. Kasparov对弈有输有赢，但专家预测，要使计算机与围棋世界冠军比赛达到现在的水平，至少还需要100年时间。41四、推理四、推理n推理（inference）是思维的形式。是指从若干已知判断得出新的判断的思维形式。它借助已有的知识对事物进行间接的认识

16、。逻辑学家把推理分成归纳推理和演绎推理。n归纳推理（inductive inference）：即从具体的事例上升到一般的原则；演绎推理（deductive inference）：即从一般原则得出关于具体事例的结论，其主要形式为三段论。n相对而言，归纳推理总是从有限数量的具体事例中得出一般的原则，其结论具有不肯定性；演绎推理的结论是从一般原则推导出来的，其具体结论是肯定性的。n推理常是有意识进行的，但也存在无意识的推理。42五、五、决策决策n决策是我们日常生活中的一个重要方面。决定就是决策，我们每个人每天都在做大大小小的决策。n心理学研究决策不同于其他学科研究决策。第一，心理学研究决策策略，人们

17、为什么用这种策略而不用那种策略来人们为什么用这种策略而不用那种策略来解决某一问题解决某一问题。第二，概率论是心理学研究决策的出发点，是研究问题的框架，而心理学则研究人们的判断怎样常常违反概率论违反概率论的。第三，心理学研究决策者的心理品质心理品质对决策的影响，强调人的主观方面对决策成败的决定性作用。43（一）决策策略（一）决策策略n许多决策都是根据人们对不确定性情形（Uncertainty）的可能性的判断而作出的。n人们在不确定性情形下通常采用什么样的办法或直观推断（Heuristics）来作出判断，这些直观推断的方法又会带来怎样的偏差与错误是我们要讨论的问题，因为判断中的偏差正好揭示了人们在

18、不确定性情形下思维的一些重要特点。441、代表性n在日常生活中我们常常把“代表性（Representativeness）”搞错而在决定概率时犯错误。12345 VS 85732两家出租车公司：大，85%，小，15%n目击者说看见的是绿的，经测试目击者有80%地正确辨别蓝绿；二战飞机坠毁事件实验心理学大医院每天约有个婴儿出生，小医院每天约有个婴儿出生，在一年内生男孩的比例超过的天数 （ ）、大小医院一样多、大小医院无规律、大医院多、小医院多462、可利用性n可利用性（availability）在确定事件的可能性大小上是一个有用的线索，因为频频发生的事件的例子通常都要比少发生的事件的例子能更快更好

19、地回忆出来。n但是事件可能性大小本身并不影响可利用性，影响可利用性的是另外一些因素。n因此，对可利用性的依赖也就导致了判断的偏差。中年人得心脏病的概率飞机、火车、汽车哪种交通方式更容易发生事故？47从科学的角度讲，飞机是最安全的旅行交通工具；从科学的角度讲，飞机是最安全的旅行交通工具；飞机事故率约为三百万分之一，远低于汽车、火车、轮船等。如果有飞机事故率约为三百万分之一，远低于汽车、火车、轮船等。如果有人每天坐一次飞机，要人每天坐一次飞机，要3223年才遇上一次空难事故，发生几率很小。年才遇上一次空难事故，发生几率很小。 但是，仅仅在我国就发生道路交通事故但是，仅仅在我国就发生道路交通事故76

20、0327起，死亡起，死亡106367人；人；发生水上交通事故发生水上交通事故644起，死亡和失踪起，死亡和失踪490人。人。2001年我国平均每天年我国平均每天因交通事故死亡的人数就已达因交通事故死亡的人数就已达300人。（人。（2001年）年）1994-2003期间各大洲每期间各大洲每100万飞机的失事率：中国万飞机的失事率：中国0.5，亚洲，亚洲1.7，大，大洋洲洋洲0.0，中东，中东3.1，非洲，非洲13.3，北美，北美 0.4，拉丁美洲，拉丁美洲2.4，欧洲，欧洲0.7。48493、顺应、顺应nTversky和Kahneman发现，起点（starting point）常常影响人们的概率

21、估计，实际上起点与事件的概率是无关的。联合国中非洲国家有几个？n顺应（adjustment from an anchor）不仅发生在有起点的情形，当被试根据尚未完成的计算去估计最后结果时也会发生。（P306）n8765432150n1234567851实验心理学参照参照效应效应（reference dependencereference dependence） 参照效应指人们一般是依据某一参照点来定义价值，参照效应指人们一般是依据某一参照点来定义价值，而不是依据纯价值进行决策。例如：卡纳曼和特弗而不是依据纯价值进行决策。例如：卡纳曼和特弗斯基让两组不同的被试分别回答以下两组问题：斯基让两组不同

22、的被试分别回答以下两组问题： 第一组：假设你现在已经有第一组：假设你现在已经有10001000美元，除了你所拥美元，除了你所拥有的之外，现在你可以在下面两项中选择一项。有的之外，现在你可以在下面两项中选择一项。 方案方案1 1：一定可以得到：一定可以得到500500美元。美元。 方案方案2 2：50%50%可能获得可能获得10001000美元，美元，50%50%可能一无所有。可能一无所有。 实验心理学第二组：假设你现在已经有第二组：假设你现在已经有20002000美元，除了你所拥美元，除了你所拥有的之外，现在你可以在下面两项中选择一项。有的之外，现在你可以在下面两项中选择一项。 方案方案1 1：一定可以得到：一定可以得