材料內容和專業類型對解決三門問題影響的眼動研究

周鵬生

（西北民族大學現代教育技術學院，甘肅蘭州730030）

材料內容和專業類型對解決三門問題影響的眼動研究

周鵬生

（西北民族大學現代教育技術學院，甘肅蘭州730030）

采用ASL 504眼動記錄儀，以18名大學生為被試，探討了實驗材料內容和專業類型對解決三門問題的影響.實驗設計為2（材料內容）×2（專業類型）的被試間設計.結果表明：（1）材料內容和專業因素是在和性別交互作用中，共同對三門問題的理解起作用的；（2）當呈現不同性質的三門問題時，被試對于“保持選擇”或者“改變選擇”兩個選項的內部加工有著不同的機制；（3）被試根據獎品的價值對不同興趣區的加工有所側重.

材料內容 專業類型 三門問題 眼動研究

發端于美國電視節目的三門問題,也稱Monty Hall Dilemma,自提出以來引發了包括不少心理學家在內的學者的興趣[1－3].經典三門問題是這樣的:在節目中有三扇關著的門,其中一扇門的后面是一輛小汽車,另外兩扇門的后面分別是一只山羊.主持人知道獎品的位置,而選手不知道.節目的規則是:要求選手隨機選擇一扇門,先不要打開,然后主持人從剩下的兩扇門中打開一扇內有山羊的門.最后主持人提問并要求回答,是保持最初的選擇,還是改變選擇呢?

國外學者主要遵循經驗范式和文本范式等研究范式,運用自然概率觀、心理模型理論、因果推理的沖突原則等理論觀點來解釋MHD的困難原因,認為引起推理困難的原因主要有錯誤表征、控制錯覺、語義模糊等方面[4－5];并且可以采用諸如組間交流 (communication in groups)、排列等級進行競爭(rank-order competition)等方法來排除困難[6].國內也有研究證明了引發MHD問題困難的原因是多方面的[7].如被試很難意識到最初選擇與主持人打開特定盒子間的條件關系;多數被試作出選擇的理由是非理性的;缺乏認真思考的動力等.研究證明可以通過一些輔助的方法使MHD的作業成績得到某種程度的改善,如提示條件關系,采取分階段、分集合的方式來表征等.

以上有關結論基本上是基于紙筆實驗或者外加口語報告法,通過口語報告的成績來推斷三門問題的內部機制的.研究者早就發現,解題者閱讀理解和解題過程與其注視有聯系,即被試注視某個詞時,他就在對其進行心理加工;被試注視某個數字時,這個數字就在他要進行的心理活動中起重要作用[8].由于眼動指標通常能夠反映人們對題目的內部表征過程,對問題的注視時間、注視次數、瞳孔直徑等指標都能在很大程度上體現出對問題的感知和理解過程,因此,本研究首先嘗試利用眼動儀來研究三門問題.

1 方法

1.1 被試

某師范大學學生18人,其中男8人,女10人;視力或矯正視力正常.凡參加眼動實驗的被試都會得到一份紀念品.

1.2 實驗材料和實驗儀器

實驗材料采用三門問題經典抽象材料和以此為基礎設計的具體材料各一份.美國應用科學實驗室(ASL)生產的504型眼動儀,平均每秒采集50次.眼動儀與兩臺微機相連.一臺用來呈現實驗材料,另一臺用來執行命令和處理數據.讓被試坐在距離顯示器80 cm處的椅子上,使其頭部相對固定,進行眼校準.向被試宣讀指導語和練習,確認被試正確理解指導語后再進行正式實驗.

1.3 實驗設計

實驗設計為2(材料內容)×2(專業類型)的二因素被試間設計.材料內容按呈現的內容分為經典組和游戲組,經典組材料依據的是最初的三門問題,即“小汽車”和“山羊”問題;游戲組材料依據經典材料進行修改后符合三門問題的結構.專業類型分為文科組和理科組.因變量為主要眼動指標 (注視時間、相對注視時間、注視次數、相對注視次數和瞳孔直徑等).為了反映被試眼動真實情況,將三門問題分為兩部分呈現:第一部分為題干,呈現主要內容;第二部分為選項,呈現兩個選擇,即保持原有選擇或者改變原有選擇.在統計時也按兩部分進行.

1.4 實驗程序

實驗中有兩名主試.一名主試負責操作眼動儀,另一名主試負責操縱呈現實驗材料并記錄被試的口語報告.眼動儀的校準,要求被試逐個注視顯示屏上呈現的9個均勻分布的圓點,負責操作眼動儀的主試鍵入這9個點的坐標,然后要求被試在實驗過程中盡可能保持頭部不動.系統先呈現指導語,進行練習,準備實驗.在呈現的這些頁面中插入形似“+”的掩蔽刺激,使被試一直能夠把目光集中在頁面中央.被試按系統默認的A鍵翻頁,眼動儀在被試按鍵時開始記錄,最后一次按鍵表明解題完成,與此同時眼動儀停止記錄.

興趣區的劃分:由于三門問題主要是具體材料的呈現,被試不會明顯意識到邏輯規則,因此將表述三門問題主要內容的題干作為一個大的興趣區,其中經典組劃分出三個小的興趣區:“小汽車”、第一個“山羊”(簡稱“山羊1”)和第二個“山羊”(簡稱“山羊2”).游戲組的參考興趣區為條件句“誰能抽到黑桃A,就獎給他最想要的原版CD碟一張”和其中的“原版CD碟”.另外,由于三門問題推理提供的前提比較多,在要求被試回答時,采用了兩個選言判斷:“或者保持不變,或者改變初選”.這樣把被試的選擇分為兩個興趣區:保持原有選擇 (簡稱“保持”)、改變原有選擇(簡稱“改變”).

2 結果

2.1 被試的解答及不同因素的眼動指標比較

根據被試的口語報告,11人決定“保持原有選擇”(占總數的61.1%),7人決定“改變原有選擇”(占總數的38.9%).實驗結果與Friedman(1998)結果一致[3].

對材料內容和專業類型二因素方差分析結果發現,兩個因素主效應都不顯著 (F分別為1.260, 0.771);材料內容因素的貢獻要大于專業類型;二者的交互作用不顯著.不同因素在眼動指標的平均數和標準差比較，如表1所示.

表1 MHD推理不同性質材料和專業類型眼動指標的平均數和標準差(M±SD)

通過平均數的比較發現,經典組和游戲組的平均眼跳距離呈現出顯著差異 (F=6.231,p=0.026),其他眼動指標并未呈現出顯著差異.不過經典組的瞳孔直徑要大于游戲組.文科組和理科組各指標未呈現出顯著差異,但在注視時間和注視次數上,理科組要大于文科組.

如果同時考慮性別因素,雖然三個因素都未呈現主效應 (F分別為3.299、2.348、1.156),但性別因素的貢獻要大于其余兩個因素.位居第二的是材料內容和專業的交互作用.LSD比較發現,性別和材料內容交互作用在平均注視時間、平均眼跳時距上差異顯著;性別和專業交互作用在平均眼跳時距、瞳孔直徑上差異顯著;材料內容和專業交互作用在平均眼跳時距上差異顯著,在平均眼跳距離和瞳孔直徑上差異也較大.

2.2 不同選項間眼動指標比較

當以材料內容和專業類型為自變量,不同選項的眼動指標為因變量進行多因素方差分析時,結果發現,對于“保持選擇”項,兩個因素主效應都不顯著 (F分別為1.091,0.721);材料內容的貢獻要大于專業類型;二者的交互作用不顯著.經過平均數的比較發現,游戲組在注視時間、相對注視時間、相對注視次數上顯著大于經典組;二者交互作用在瞳孔直徑上顯著.

對于“改變選擇”項,兩個因素主效應都顯著(F分別為72.942,12.679);材料內容的貢獻同樣大于專業類型.經過平均數的比較發現,經典組在瞳孔直徑上顯著大于游戲組.

我們比較了同一性質材料的兩個選項間的平均數和標準差(見表2).其中相對注視時間是指在興趣區中的注視時間占總體注視時間的百分數;相對注視次數是指在興趣區中的注視次數占總體注視次數的百分數.

表2 經典和游戲材料不同選項眼動指標的平均數和標準差(M±SD)

LSD平均數比較發現,不論是經典組還是游戲組,“保持選擇”和“改變選擇”的各眼動指標之間均無顯著差異;但經典組中“改變選擇”被試的相對注視時間、相對注視次數及瞳孔直徑都大于“保持選擇”被試,游戲組被試正好相反.

另外,我們對最終選擇同一項的被試進行了眼動指標的比較.發現對題干內容而言,不同選擇之間并無顯著差異;對于經典組來說,“保持選擇”的被試,對第一個選項平均注視時間(339 ms)顯著大于第二個選項(224 ms);對第一個選項注視時間、相對注視時間與瞳孔直徑大于第二個選項.“改變選擇”的被試,各眼動指標差異并不顯著,但對第二個選項的主要眼動指標，如注視時間、注視次數、瞳孔直徑等都大于第一個選項.

對于游戲組來說,“保持選擇”的被試,對第一個選項相對注視時間、相對注視次數顯著大于第二個選項;(對第一個選項注視時間、注視次數與瞳孔直徑大于第二個選項,這與選擇是一致的.)而“改變選擇”的被試,各眼動指標差異并不顯著.

2.3 經典材料不同興趣區的眼動指標比較

對經典材料中不同興趣區的眼動指標比較如表3.經過LSD平均數的比較發現,在相對注視時間、相對注視次數上興趣區“山羊1”和“小汽車”之間呈現出顯著差異;在其他眼動指標上未呈現出顯著差異;“小汽車”的注視時間、注視次數和瞳孔直徑比“山羊1”和“山羊2”都要大.

表3 經典MHD材料不同興趣區眼動指標的平均數和標準差(M±SD)

另外,對游戲組中參考興趣區眼動指標的統計表明,“原版CD碟”的相對注視時間為3.393,平均占條件句“誰能抽到黑桃A,就獎給他最想要的原版CD碟一張”20.192%;相對注視次數為4.153,平均占條件句的23.239%.可以發現游戲組中“原版CD碟”的相對注視時間、相對注視次數和經典組中的“小汽車”無顯著差異.

3 討論

3.1 材料內容等因素對理解三門問題的影響

材料內容和專業因素的主效應都不顯著,因而都不是影響三門問題理解的唯一因素;當同時考慮性別因素后,性別和另外兩種因素的交互作用就顯現出來了.因此可以說,材料內容和專業因素是在和性別交互作用中,共同對三門問題的理解起作用的.主要眼動指標中,平均注視時間是指注視點的平均持續時間,反映加工的快慢;瞳孔直徑大小除了反映興趣度外,還能“揭示不同刺激條件對注意狀態的激發”[9],也能說明心理的負荷或者加工的深度.所以,當呈現不同材料時,不同性別、專業被試三門問題的理解水平上有著顯著差異;具體來說,經典組可能涉及更加有意義的內容,因此比游戲組有更深的加工;受專業思維習慣影響,理科組被試可能會更多地考慮問題中各選項間的關系,因此較文科組有更多的加工.

3.2 材料內容和專業等因素對解答三門問題的影響

雖然材料內容和專業因素對于“保持選擇”的主效應均不顯著,但仔細分析發現,材料內容對于“保持選擇”的影響要大于專業類型,而且游戲組在主要眼動指標上都要顯著大于經典組.可以說,被試對游戲組問題“保持選擇”的思考要比對經典組問題更加深入.對比而言,材料內容和專業因素對于“改變選擇”的主效應均達到顯著水平,材料內容的影響同樣大于專業類型,而經典組的瞳孔直徑要顯著大于游戲組.這表明,被試對經典組“改變選擇”的心理負荷要大于游戲組.這樣看來,當呈現不同性質的三門問題時,被試對于兩個選項的內部加工有著不同的機制.

當對最終選擇相同項的被試進行比較時,發現結果不太一致:對于描述問題的題干而言,不同選擇間無差異;對于提出問題的部分來說,經典組和游戲組“保持選擇”的被試第一選項的主要眼動指標顯著大于第二選項,而“改變選擇”的被試兩個選項眼動指標無顯著差異.這與實驗設計的預期是相符的,就是說,在沒有提出問題前,被試對三門問題題干的加工對兩項不同選擇的影響是一致的.因為第一選項是“保持選擇”,被試即將選擇此項時,對此項的關注程度可能要比第二選項大,因此會出現顯著差異;但為什么同為“改變選擇”項而沒有出現相似的結果,還需要進一步探討.

3.3 經典材料中不同興趣區的地位

研究表明,在主要眼動指標上,興趣區“小汽車”要顯著大于第一個“山羊”,也大于第二個“山羊”.這是因為,在經典三門問題中“小汽車”的價值要比“山羊”的價值大,而這也是經典電視節目吸引人的地方之一.另外第二個“山羊”在主要眼動指標上大于第一個“山羊”,可能是因為被試選擇后的期待程度比較高所致.他所關注的門2里與已經看過的第一個詞“山羊”相重復,因而加工水平不會像對“小汽車”那樣深.在游戲組中,“原版CD碟”對參與者的吸引力也是比較大的,被試對其進行了較深的加工,因而其在條件句和總體中所占比重較大.總之,被試根據獎品的價值對不同興趣區的加工有所側重.

由于這是初次對三門問題的眼動研究,暫時未對三個不同門的位置進行探究,如果將三個門與“小汽車”和“山羊”結合起來,將會取得有價值的成果.

4 結論

在本實驗條件下,可以得出如下結論:(1)材料內容和專業因素是在和性別交互作用中,共同對三門問題的理解起作用的;(2)當呈現不同性質的三門問題時,被試對于“保持選擇”或者“改變選擇”兩個選項的內部加工有著不同的機制;(3)被試根據獎品的價值對不同興趣區的加工有所側重.

[1]Morgan J P,Chaganty N R,Dahiya R C,et al.Let's Make a Deal:The Player's Dilemma[J].The American Statistician,1991,45(4): 284-287.

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[3]Friedman D.Monty Hall's Three Doors:Construction and Deconstruction of a Choice Anomaly[J].The American Economic Review, 1998,88(4):933-946.

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[6]Slembeck T,Tyran J.Do Institutions Promote Rationality?An Experimental Study of the Three-Door Anomaly[J].Journal of Economic Behavior&Organization,2004,54(3):337-350.

[7]胥曉青.MHD問題困難原因及促進效應的實驗研究[D].重慶:西南大學,2006.

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[9]鄧鑄.眼動心理學的理論、技術及應用研究[J].南京師范大學學報:社會科學版,2005(1):90-95.

Abstract:In the study ASL 504 Eye-tracking system was used to examine the impact of different content and specialty on three-door problem.18 undergraduates attended the experiment of a between-subject design,which was 2(data category:classical or non-classical)×2(specialty:arts or science).The results were listed below:a)the data category and specialty,with the interaction of gender,had impact on the comprehension of three-door problem;b)there were different mechanism in the processing of two choice," to persist in the first selection"or"to alter the first choice",when the subjects were given different data;and c)various level of processing existed in different areas of interests based on the value of award during the program.

Key words:data category,specialty,three-door problem,study on eye movement

〔編輯 石白云〕

A Study on Eye Movement:the Impact of Different Data Category and Specialty on the Three-door Problem

ZHOU Peng-sheng
(College of Education and Technology,Northwest University for Nationalities,Lanzhou Gansu,730030)

B842.1

A

2010－10－06

周鵬生（1970－），男，甘肅靜寧人，博士，副教授，研究方向：認知心理學.

1674-0874(2010)06-089-04