充分條件假言命題的不同推理任務模式的效果比較

摘 要： 四卡任務的困難一直困擾著心理學界。作者以大學生為受試，以充分條件假言命題為材料，采用四種性質的內容，對個體的三段論推理和四卡選擇兩種任務下的推理效果進行了對比，通過經典式和展開式兩種模式的呈現探索其困難的成因。結果發現：無論命題內容的性質如何，三段論和四卡任務的成績都表現出顯著的差異。展開認知過程可提高四卡任務的正確率；在兩種呈現情境下均有明顯的匹配偏向，部分受試將充分條件理解為充要條件造成選擇錯誤。

關鍵詞： 充分條件假言命題 推理任務模式 效果比較

1.問題的提出

有人發現9歲甚至7歲的兒童就會一些簡單的演繹推理［１，2］，以假言判斷為材料的三段式推理研究的結果也以不爭的事實表明了人在15歲之前就已掌握了有效的形式推理［3，4，5］。然而對四卡選擇任務的頑固的低正確率則顯示似乎成人還未掌握形式邏輯：Wason的四卡選擇任務讓智力發達的成年人不由自主地犯一個邏輯錯誤，其正確率也不過10%左右［6］。將抽象內容換為熟悉的具體的，或貼近生活情境的材料時，其正確率也不過50%左右。甚至專業的邏輯學家都感到這個問題不好解決［7—11］。四卡選擇任務的困難一直困擾著心理學界的推理研究。首先，四卡任務是一種類型的命題檢驗問題。如果兩者真有這么大的差距，就意味著命題檢驗和三段論推理應有質的不同。前人對兩者分別進行了許多研究，得出的結論均支持兩者是有差異的。然而各項研究的材料、實驗情境、程序和方法、對象等都有不同，很難說明這種差異的成因是什么。如果用同樣的材料在同樣的情境下對同樣的對象進行研究，結果依然有很大的差異，那就說明這兩者確實是不一樣的。其次，我們綜合分析了以前的研究［6，8-14］，發現這種探索往往是通過改變命題的內容來進行的，而內容上的變化很難說清楚是經驗的直接影響或是一般性命題檢驗能力的表現。而且，對于四卡任務來說，不僅有特殊的內容，其形式還是有特殊性的。從完成四卡任務需要的認知過程來看，受試要理解題意、對命題進行表征、對命題進行轉移和推論、搜索已有的解決的策略和方法等知識、理解翻卡的含義，然后勾選出合適的答案。其中的一些認知過程雖說基本上比較簡單，有些受試在生活中也已積累了一些經驗。但是，這些過程全部累加在四卡情境中，在較短的時間里加合進行，難度倍增。我國心理學家通過加入敘述理由要求所做的研究發現［１１］，受試錯誤回答問題的原因是有多個方面的，每個方面造成的錯誤選擇大約占比20%。這意味著受試在完成任務時是采取嘗試猜測的策略。以前有一項研究探知同樣基于假言命題的三段論推理受試的成績遠遠高于四卡任務的成績［１5］。所以我們推測四卡任務呈現模式所導致的多種認知過程的水平及其過度累加造成了四卡任務的困難。如果將各認知過程分解開來，把四卡任務的過程展開是不是可以解決四卡任務困難的問題，大大提高受試的成績呢？我們希望借助于實驗來探討這些問題。

2.實驗設計及結果分析

2.1實驗1

以大學二年級數學和中文專業的四個班學生為研究對象，采用四卡任務經典材料的命題“如果卡片的一面是元音，那么它的另一面是偶數”和四卡任務的情境，讓學生分別完成三段論任務和命題檢驗任務。設計的實驗內容如下。

2.1.1有一種特殊的卡片，卡片的一面是一個字母，另一面是一個數字。有一個假設“若卡片的一面是元音字母，則另一面是偶數”。請問，為了驗證這個假設是否成立，必須翻看下面哪些卡片？請在相應的卡片上打“√”。

2.1.2現有一個觀點：“若卡片的一面是紅色，另一面則有一個△。”請把下列選項中與該觀點相同或相一致的選項用“√”選出來。

A.如果一張卡片的一面是紅色的，那么另一面肯定有一個△。

B.如果一張卡片的一面不是紅色，那么另一面也沒有一個△

C.如果一張卡片的一面沒有一個△，那么卡片的另一面也不是紅色。

D.如果一張卡片的一面有一個△，那么卡片的另一面是紅色。

利用上課時間，讓學生先后去解決這兩個問題，每次持續時間為20分鐘，當場回收材料。這兩次操作的時間間隔為3個月。該項實驗共發放227份材料，回收227份，其中有效材料為203份，所得結果見表1。從中可看出在三段論任務下做出正確選擇的人數超過一半，而在四卡任務下做出正確選擇的人數不到13%，經卡方檢驗，兩者有顯著的差異（Fisher’s Exact Test，Sig.=.007；McNemar Test，Sig.=.000）。

2.2實驗2

實驗1使用抽象的命題內容探明了兩種任務在性質上是不同的。然而在四卡任務研究中曾經采用改變內容性質的做法探索了內容對四卡任務成績的影響，那么在內容變化的情況下，這兩種認知任務的成績是否也會有明顯的差異呢？綜合四卡以前研究材料，我們采用四種內容（抽象的、生活情節的、生活環境的和許可圖式的），依然使用充分條件假言命題的形式，對三段論和四卡任務進行比較。指標：正確率；平均數（答對1題記1分，答錯1題記0分）。

四種內容如下，仍采用實驗1的內容形式：

NR1：如果有紅色，那么有△。［抽象內容］

NR2：如果天下大雨，那么馬路必定濕。［生活科學］

NR3：趙軍說，如果天不下雨，就去逛公園。［生活情境］

NR4：如果小寶要出去玩，就必須先完成作業。［許可圖式］

每一道測題印在一張紙片上，共8張，裝訂為一個小冊子。其中每個被試的測題順序隨機安排。然后利用上課時間發放給大學二年級中文和數學專業的學生，測試時間為50分鐘，當場回收。該實驗共發放材料105份，回收后整理，得到有效材料93份。成績登記在表2，對數據進行方差分析的結果見表3。由分析可知，任務方式產生的效應是顯著的，說明兩種任務的差異是顯著的。而且任務方式和內容類型兩因素的交互作用非常明顯。進一步的分析表明生活情境性質的內容與其他各種內容均有突出的差異，而其他內容對任務成績的影響沒有差異（見表4）。

2.3實驗3

2.3.1概念界定。我們將以前呈現四卡任務的模式作為經典模式，然后依據問題解決的過程分析分解完成四卡任務的認知過程，依次分解為理解題意，說明問題的已知和未知，對問題進行歸類，聯系同類問題的解決思路和方法，理解題中的假設，對題中的假設進行推論，結合題中的選項表述題中的假設，說出翻卡與檢驗命題的關系，最后作出選擇等分步過程。我們稱這種在選擇之前分步來分析認知四卡任務的做法稱為四卡任務的展開式。這樣上述研究的問題就轉化為比經典模式和展開模式兩種情況下受試完成任務的正確率的異同。

2.3.2實驗材料設計。四卡任務有兩個主要成分，一是命題，為了便于和以前的四卡任務研究進行比較分析，我們仍采用經典研究中的命題：“若卡片的一面是元音字母，則其另一面是偶數。”并將展開式的過程設計為八個步驟。設計的問題內容如下所示。

問題一：有一種特殊的卡片，卡片的一面是一個字母，另一面是一個數字。有一個假設：“若卡片的一面是元音字母，則另一面是偶數。”請問，為了驗證這個假設是否成立，必須翻看下面哪些卡片？請在相應的卡片上打“√”。

問題二：有一種特殊的卡片，卡片的一面是一個字母，另一面是一個數字。有一個假設：“若卡片的一面是元音字母，則另一面是偶數。”請問，為了驗證這個假設是否成立，必須翻看下面哪些卡片？請在依次解決下述問題的基礎上做出選擇。

（1）理解題意，請用自己的話簡述題意。

（2）請寫出問題的已知和未知，并說出這個問題可以歸屬于哪一類問題？

（3）解決這一類問題的思路和方法有哪些？

（4）請您在保證意思相同的前提下，盡量多地用不同的句子來敘述題中的“假設”。

（5）根據題中“假設”，您可以做出哪些推論？

（6）結合題中供選答案，題中的“假設”還可以怎樣表述？

（7）請您說說翻卡片和證明題中的“假設”有什么關系？

（8）回顧對上述7個問題的思考解決，您覺得為了驗證假設“若卡片的一面是元音字母，則另一面是偶數”是否成立，必須翻看下面哪些卡片？請用“√”勾出來。

2.3.3受試。結合學校實際，中文和數學專業的學生素質相對較高，而一年級學生尚有新環境適應問題，三四年級學生有就業和考研的壓力，我們選擇二年級中文和數學專業四個自然班整班228名學生作為研究的對象。據了解，兩個專業的學生之前沒有學習過邏輯學課程。

2.3.4研究程序。把兩個問題分開印制好，分兩次利用上課時間把材料發放給學生，每次持續時間為30分鐘，然后統一回收。兩次發放時間相隔三個月。

2.4結果分析

該項研究兩次分別發放材料227、224份，全部回收，兩次實驗中同一個學生只做一份的材料全部剔除，其中有效材料203份。

兩種情境下受試對各選項的選擇統計如表5。從中可看出不管在那種情境下匹配偏向（選擇E4或A8）都很顯著，因前人反復驗證了匹配偏向，所以這里不作進一步的分析。四個選項都選的人數也比較多。整理分析展開式情境下受試對問題1—7的回答發現，90%以上的受試能夠理解題意并能寫出問題的已知和未知，也理解翻卡和證明假設的關系。然而所有受試均未能將問題歸于命題檢驗，有47%的受試將它歸為推理問題。相應的，絕大多數受試未能提出命題檢驗正確的解決思路和方法。在對問題4和5的回答中可看出，部分受試確實把充分條件看做充分必要條件，這也許能解釋為何部分受試對四個選項全選。

受試兩種情境下的正確選擇率見表6。從中可看到展開式的正確選擇要遠高于經典式，然而正確率也不是很高，只有27.6%，選擇錯誤的人還是很多。

對數據用SPSS軟件進行卡方檢驗，結果如表7所示。可見，四卡任務的兩種呈現模式下的成績有顯著差異，說明通過對四卡任務的認知過程的分解，有效地提高了四卡任務的成績。

a.Computed only for a 2x2 table

b.0 cells (.0%) have expected count less than 5.The minimum expected count is 6.90.

c.Binomial distribution used.

3.討論

3.1兩種任務方式對認知作業的影響

本研究的結果夸張地說明了兩種任務方式的巨大差異。無論是抽象內容還是生活內容，無論是用卡方檢驗還是方差分析，無論是間隔性實驗還是同時性的實驗，所有結果都顯示三段論任務的成績顯著高于四卡任務的成績，說明三段論和命題檢驗兩種認知任務是截然不同的。對同樣的受試，采用同樣的實驗材料和情境，兩種任務的成績依然有很大的差異，說明這兩種認知任務是有質的差異。可見命題檢驗雖然建立在推理的基礎上，但是與推理有質的不同。質性分析命題檢驗與三段論的差異，三段論僅關心推理形式的正確性，關心能否從前提中推出結論，而命題檢驗既要關心推理形式的正確性，又要關心前提即作為證據的正確性，對內容的理解也影響到命題檢驗的作業成績。因此，命題檢驗在本質上是隸屬于證明過程。既然條件推理和命題檢驗在認知本質上是不同的，成人的四卡任務的成績和條件推理的成績存在巨大的差異就很正常的事情，四卡任務成績低不應歸因為推理水平低，而應有另外認知活動上的成因。

3.2內容類型對兩種認知任務的影響

內容性質對認知任務有明顯的影響。觀察作業成績，對于四卡任務，含有許可圖式的任務成績有明顯的提高，而其他性質的內容的作業成績均相當低。究其原因，很可能是受試依靠生活中形成的許可圖式解決問題。而對于三段論任務，除取材于生活情境的內容的推理成績較低外，其他性質的內容的推理成績都比較好。方差分析表明，內容類型的效應明顯，不同性質的內容的成績有顯著的差異。進一步的分析表明，生活情境性質的內容的任務成績與其他內容有明顯的差異，而其他性質的內容的成績之間沒有差異。為什么來自熟悉的生活情境中的內容的推理成績反而不好呢？在對某些受試的訪談中發現，他們是依照“生活邏輯”解答問題的。隨著年齡的增長，人們頭腦中積累了大量的事物之間的關系有不確定性的經驗。如對命題“趙軍說，如果天不下雨，就去逛公園。”的理解，受試認為這只是說一種可能性。其實天下雨也可以去逛公園，很浪漫呀；天不下雨也不見得去逛公園，因為命題中沒有說“一定去”、“必須去”。可見生活中，一個所謂的“前提”是與多種可能的結論相對應，都有發生的現實可能性，這就是成人長期生活中積累的事件關系不確定的經驗，具有現實意義。在涉及生活情境時是依據這樣的經驗得出的結果，而不是依據形式邏輯解答問題的。而對于其他幾種性質的內容，要么是依照形成的正確圖式來解答問題，要么遠離生活情境，但其中的前后件關系是確定的，在回答這些問題時受試會依據在教育中形成的“科學邏輯”來進行解答。這是與有專家認為人有兩種理性的觀點相吻合的［16，17］。

3.3呈現模式對四卡任務正確率的影響

正如事先預期的那樣，將四卡任務的認知過程一一分解，對任務的正確率有了明顯的促進，相對于經典模式，正確選擇的人數增加了一倍，從統計分析看出效果非常顯著。直觀分析兩種呈現模式下的各項選擇統計結果發現，在證真傾向、匹配偏向和命題表征上，兩種模式下的選擇幾乎沒有什么差異。分析原因，可能分解認知過程只是讓完成四卡任務的過程更明了，減輕認知壓力，并沒有強調受試需更加關注或強調某一過程而思考理由或依據，所以受試對命題的理解不會改變，在生活中形成的證真傾向和匹配傾向不會受到影響。而如果受到強調，如張慶林等人通過要求受試敘述選擇理由而使他們更認真思考所做的選擇，從而提高了任務完成的正確率。而受試在選擇三張卡片“E47”和“E4K”上，經典模式的選擇要比展開模式下的選擇多，為35人次，約占總人數的17%，但從原始數據上看到在展開模式下兩者相加也只有7人次，說明認知過程的展開對這些種類選擇的矯正起了重要的影響。

3.4四卡任務困難的成因探析

以往的研究［6—15］認為造成困難成因的“證真傾向”、“匹配偏向”和對命題的錯誤理解在本研究中均得到了進一步的證實。從統計數據可看出兩種模式下的所有選項中，體現匹配偏向的選擇人次都是最多的，約占總選擇的35%，效果非常明顯。這與以前多項研究的結果基本吻合。在兩種呈現模式下四個選項都選的人次也相對較多，約占總人數的20%。查看這些受試對前面問題4和5的回答，發現他們是把命題中的充分條件理解成了充要條件，因而影響了選擇。

有關內容方面的圖式、內容性質等困難成因在以前的研究中得到反復的證實，由于本研究的重點在于呈現模式，因此只選擇抽象內容進行研究。本研究重點探索的分解認知過程有效地促進了四卡任務的完成，但最終完成任務的正確率仍然不高，正確完成任務的人數還不到總人數的三分之一。對問題2中前7個問題的整理分析發現受試均沒有接觸過命題檢驗類的問題，不能將問題正確歸類就很難聯系到相關的策略和方法。有不少受試將它歸于是推理問題，但實際上四卡任務是建立在推理之上的，與推理有質的不同。推理只要求形式上的邏輯性，前后命題的一致性，而命題檢驗則還要求證據的正確性，即涉及對內容的要求。

四卡任務內容的抽象性和問題形式的陌生又讓受試無法聯系生活中的經驗，關于該問題如何解決一無所知、一籌莫展，所以只能采取嘗試的做法。張慶林等人的研究發現困難成因是多方面的，每個方面的選擇人次大致一樣，說明多數受試在完成四卡任務時是在嘗試、猜測。證真傾向和匹配偏向是受試進行嘗試的表現。證真傾向合乎人們的推理或思維習慣，用起來毫不費力，而后者也是在完成四卡任務中最能減輕認知負擔的做法。所以我們推測受試缺乏解決命題檢驗的思路和方法是造成四卡任務困難的主因，四卡任務形式的新穎性和內容的抽象性也加大了四卡任務的困難。這將是后繼研究的方向。

4.結語

4.1無論充分條件假言命題的內容性質如何，三段論任務和四卡任務的成績均有顯著的差異，前者的成績要遠遠好于后者。兩種認知任務有質的差異。

4.2展開認知過程可提高四卡任務的正確率；在兩種呈現情境下均有明顯的匹配偏向，部分受試將充分條件理解為充要條件造成選擇錯誤。

4.3受試沒有接觸過抽象內容下的命題檢驗，缺乏命題檢驗的思路和方法，這很可能是四卡任務困難的主要原因。

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本文系云南省教育廳科學研究基金項目（編號：03Y719G）。