三段論推理的影響因素及其腦生理關聯性研究

摘要：為探討人類個體認知功能的腦優(yōu)勢類型對演繹推理的影響，以及這種影響與情緒、信念間的交互性，本研究開展了兩項3×2×3×2多因素混合設計的實驗。結果顯示：大學生被試腦優(yōu)勢類型測驗得分與其推理作業(yè)成績的相關度不高，二者不存在簡單的線性關系。有“科學實驗偏向者”推理總分較高，且較少受到邏輯無效的干擾；有“意識清晰性”特點的被試較少受到消極情緒的干擾；表象清晰且變化靈活的被試容易受到信念沖突的干擾。

關鍵詞：左右腦優(yōu)勢類型；三段論推理；信念偏差效應

一、問題提出與研究目的

演繹推理是認知科學領域富于特色的專題，特別是關于三段論推理的研究，形成了若干涉及心理機制與腦機制的理論模型。三段論推理是由兩個給定“前提”推出一個新“結論”的思維過程，它是內部的信息加工活動，會受到推理者內外信息，以及主體智能系統(tǒng)運作模式、情緒系統(tǒng)、信念系統(tǒng)、動機系統(tǒng)等多方面因素的影響[1]。在認知心理學范式下，研究者一般會為被試提供一系列推理作業(yè)，盡可能地記錄被試完成推理作業(yè)的過程信息和結果信息，由此推斷其內部的心理機制。但是由于實驗目的不同、設計方案不同，所得結果和結論也不同。單在信念偏差效應的研究領域，就積累了許多不同的研究過程和結果，理論的解釋也還不能統(tǒng)一[2-4]。另外，心理學實驗的結果隨時都會受到來自被試教育訓練差異的影響，比如胡竹菁的研究發(fā)現，當被試對推理形式掌握較好時，就會較少地受到推理內容的誤導。而且，在相近情境中，有些被試偏于邏輯思維，有些被試則偏于非邏輯思維[5，6]。

綜合近一個世紀的推理心理學機制的研究可以看到，不同的認知理論對人在推理過程中表現出的邏輯和非邏輯效應作出了相應的解釋和預測，而認知神經科學方面的前沿技術手段為揭示推理行為的腦機制及對演繹推理的認知理論進行驗證和改進提供了更為直接的證據[7]。隨著實驗心理學資料的積累，心理學家已經確認，影響三段論推理的主客觀因素主要包括：前提能夠建構的模型數目、前提的內容因素、前提的格式效應以及推理者自身的智力和非智力因素，涉及知識背景、思維習慣、對前提作出的解釋等。

過去研究更多從推理作業(yè)的特點出發(fā)，以材料的難易程度、是否能夠激活被試的情緒色彩和信念沖突等為研究變量，從被試的推理行為推斷內部的加工程序，尋求具有普適性的認知理論。但這些研究較少涉及個體風格因素的影響。如果將人們已有的思維特點與對推理的表征方式聯系起來，探究其是否存在交互作用，或許就能夠看到同樣的認知過程在不同認知風格、不同高級認知結構類型個體中的不同表現。比如，科學實驗已經證明，人的大腦的左右半球，雖然密切聯系，但在認知功能上卻有明顯的分工，或叫作功能偏側化。心理模型理論認為，推理過程主要發(fā)生在左半球。無論是以正常人還是腦損傷病人作為被試，均發(fā)現左半球主要執(zhí)行形式邏輯操作，右半球主要激活與推理內容相關的知識經驗。但是，拉夫（Ruff）等人指出前額葉皮層（以右側前額葉為主）主要負責對空間表征信息進行高級加工和整合，在推理中包含了更多的視空加工過程時，右側前額葉的激活會明顯增強[8]?？傊?，關于左右半球加工優(yōu)勢的看法分歧明顯[9]，而半球功能差異如何影響個體的思維方式和學習方式[10]，還需采取多角度的研究。從文獻檢索看，關于推理的心理過程及其與腦半球功能差異的關聯性研究尚顯不足，還沒有很好的證據來說明多種因素的影響機制是否受到不同腦區(qū)功能以及這些功能區(qū)發(fā)展水平的影響。

設想，左腦型者、右腦型者和平衡型者，在推理任務中可能會有不同表現，其受信念、情感和邏輯規(guī)則影響的情況，可能也會因腦半球優(yōu)勢類型不同而有所差異，這其中很可能存在早期推理研究的變量和腦半球功能類型變量之間的交互效應。我們將腦功能優(yōu)勢類型與信念、情緒、邏輯規(guī)則結合起來研究三段論推理的影響因素，同時考察被試專業(yè)訓練背景的影響，這樣既考慮了內在的被試者因素，也結合了外在的實驗材料性質的因素。

研究假設：被試腦優(yōu)勢類型可能會對其三段論推理任務的判斷成績造成影響，特別是對信念偏差效應、情緒效應的抑制上存在差異，即可能存在腦優(yōu)勢類型變量與內容愉悅度變量、信念一致性變量之間的交互效應。

二、研究方法

（一）被試

在南京地區(qū)某高校采取便利抽樣方式抽取二年級、三年級本科生260名，被試均沒有學習過專業(yè)的邏輯課程或接受過相關培訓。同時平衡了被試的年級分布、文理科教育訓練背景的分布，文科生112人、理科生148人。

（二）測評材料與實驗設計

測評工具：《智力類型測驗：左腦型—右腦型（DILR-Ⅰ）》[11]。該工具用于評定個體的智力類型是偏于左腦型、右腦型，還是平衡型。經檢驗，該測評工具的結構效度較高，同質性信度系數α=0.728，其結構包括五個維度，如表1所示。

實驗材料：自編的《推理能力測驗題本》，題本共有60道三段論推理題目。

實驗一：實驗自變量包括題目內容激活的愉悅度有三個水平、題目邏輯結論的有效性有兩個水平、被試的智力腦優(yōu)勢類型變量有三個水平、被試的專業(yè)訓練背景有兩個水平，構成3×2×3×2混合設計。

實驗二：實驗自變量包括題目內容與被試的信念一致性有三個水平、題目邏輯結論的有效性有兩個水平、被試的智力腦優(yōu)勢類型變量有三個水平、被試的專業(yè)訓練背景有兩個水平，構成3×2×3×2混合設計。

實驗中的因變量均為對推理題目結論正誤判斷的準確率，以判斷準確數為其得分。

（三）測試程序

正式實驗前，抽取21名被試進行了預實驗，以讓主試熟悉實驗程序和測試時間設定的適當性。正式測評與實驗程序：第一步，向被試說明實驗的基本程序；第二步，《智力類型測驗：左腦型—右腦型》測評，計時10分鐘；第三步，前一項測評結束后，請全部被試同時開始做《推理能力測驗題本》上的推理題判斷，所有被試完成時間約50分鐘。完成后，統(tǒng)一收回。

三、結果與分析

（一）被試腦優(yōu)勢類型的確定

剔除測試結果不完整的11份被試材料，有效測試結果249份。根據《智力類型測驗：左腦型—右腦型（DILR-Ⅰ）》測試得分，得到每一被試該測驗各分量表的得分，并根據測驗的總分對被試進行腦優(yōu)勢類型的劃分如表2所示。

（二）腦優(yōu)勢類型測驗與推理測驗分數的相關分析

為了考察被試推理測驗的成績是否與左右腦優(yōu)勢類型有關聯，首先按照腦優(yōu)勢類型測驗的總分（score）和分量表（F1～F5）的計分方法得到測驗總分和五個因子分，然后計算腦優(yōu)勢測驗的總分、分量表分與推理測驗總分及各類推理題目測驗得分的相關，得到相關矩陣如表3所示。

表3中的數據顯示，被試推理測驗的成績與左右腦優(yōu)勢類型測驗的相關度不高，腦優(yōu)勢類型測驗的總分與推理測驗的總分及各類推理測驗得分的相關均未達到顯著性水平。腦優(yōu)勢類型測驗的分量表中，量表3分數與推理測驗總分有顯著正相關、與“信念不沖突且邏輯有效”的推理測驗分數（B1L1）無顯著相關、與“信念不沖突且邏輯無效”的推理測驗分數（B1L2）有顯著的正相關，顯示出分量表3的高分者總體上推理成績較好；在邏輯有效情況下，分量表3的高分和低分都會取得較好推理成績，顯示不出量表3高分者的優(yōu)勢；但當邏輯無效時會總體上造成對推理的干擾，分量表3分數越高，推理成績也越高，表現出顯著的正相關。這是因為分量表3高分者有科學實驗偏向，推理中更為理性，受到邏輯無效干擾較少，所以推理成績較高。量表4得分與消極情緒且邏輯有效類推理得分（E2L1）呈現顯著的正相關，顯示出有意識清晰性特點的被試較少受到消極情緒的干擾；量表5與信念沖突且邏輯有效類推理得分（B2L1）呈顯著負相關，顯示出表象活躍型被試容易受信念沖突干擾，影響邏輯判斷，使得分數降低。

（三）不同腦優(yōu)勢類型者推理測驗得分的差異性檢驗

1. 基于腦優(yōu)勢類型測驗總分分組的差異比較

對上述表現出來的相關關系作進一步探索。首先，以被試的腦優(yōu)勢類型、所學專業(yè)（文科類、理科類）和所在年級三個分組變量，對推理作業(yè)成績作多因素方差分析。結果發(fā)現，腦優(yōu)勢類型與專業(yè)變量對推理測驗總分影響的交互效應達到顯著性水平（F=3.241，p=0.041，η2=0.027），如圖1所示。圖1顯示，在右腦優(yōu)勢類型的被試中，專業(yè)差異不明顯，但在平衡型和左腦型優(yōu)勢類型的被試中，專業(yè)差異明顯，而且在平衡型個體中，理科學生成績好于文科學生；在左腦型個體中，文科學生成績好于理科學生。

腦優(yōu)勢類型與專業(yè)變量對信念一致但邏輯無效類推理測驗得分影響的交互效應達到顯著性水平（F=3.123，p=0.046，η2=0.026），如圖2所示。在右腦優(yōu)勢類型的被試中，專業(yè)差異不明顯，但在平衡型和左腦型優(yōu)勢類型的被試中，專業(yè)差異明顯，而且在平衡型者中，理科學生成績好于文科學生；在左腦型者中，文科學生成績好于理科學生，表現出與推理總分變化一樣的趨勢。

2. 基于腦優(yōu)勢類型測驗分量表得分的分組的差異比較

根據表4中顯示的相關，可以看出因子F3、因子F4、因子F5與某些類型的推理測驗成績存在顯著相關，為了考察這些因子與推理成績相關的性質，以及其與其他變量的交互效應，我們用四分位數按三個因子得分，將被試劃分為三個等級，這樣就可以將三個因子轉換為分組變量。具體而言劃分如下：

F3：人文藝術偏向、平衡型、科學試驗偏向，分別記為1、2、3；

F4：意識模糊不可控型、平衡型、意識清晰可控，分別記為1、2、3；

F5：表象活躍、平衡型、表象模糊型，分別記為1、2、3。

基于F3得分分組的差異性比較：

首先使用基于F3得分的分組變量與被試專業(yè)變量結合在一起，以推理測驗總分作為因變量，進行方差分析，結果發(fā)現F3變量的主效應顯著。

然后使用基于F3的分組變量與內容愉悅度變量、邏輯有效性變量對推理成績影響的方差分析中，發(fā)現其主效應顯著。在這一分組變量與信念一致性變量、邏輯有效性變量對推理成績影響的方差分析中也發(fā)現其主效應顯著。數據顯示，隨著F3分數的增加，被試的推理成績隨之提高。

使用同樣方法考察F4、F5對推理測驗得分影響的程度。結果發(fā)現：基于F4得分的分組變量與被試所在專業(yè)類別的交互作用對推理成績總分有顯著性影響（F=3.840，p=0.023，η2=0.031），如圖3所示，在左腦型的清晰意識控制下，文科生的推理成績好于理科生。采取同樣的方法分析F5的作用卻未發(fā)現顯著效應。

然后分別使用基于F4、F5的分組變量與內容愉悅度變量、邏輯有效性變量對推理成績影響的方差分析中，均未發(fā)現顯著主效應，及與其他變量的交互效應；在使用基于F4、F5的分組變量與信念一致性變量、邏輯有效性變量對推理成績影響的方差分析中也未發(fā)現主效應顯著，但這三個變量的交互效應（信念一致性×邏輯有效性×F4）達到了顯著性的水平（F=2.695，p=0.030，η2=0.021），這一交互效應較為復雜，可以用圖4來顯示。

圖4顯示，在邏輯有效的條件下，信念無關或信念一致時的推理成績明顯好于信念沖突的情況，而且此時信念沖突對被試推理成績的干擾明顯；在邏輯無效條件下，情況正好相反，信念沖突時的推理成績明顯好于信念無關或信念一致的情況。還有一點，在邏輯無效條件下，信念一致性的三個水平間，總體來說，被試的推理成績差異性更大，圖4的右圖中，三條曲線的兩兩之間的距離大部分被拉大。

四、討論

（一）腦優(yōu)勢類型對推理作業(yè)總成績的影響

以被試的腦優(yōu)勢類型、所學專業(yè)類型（文科類、理科類）和所在年級三個分組變量，對推理作業(yè)成績作多因素方差分析。結果顯示，腦優(yōu)勢類型與專業(yè)變量對推理測驗總分影響的交互效應達到顯著性水平，具體表現為：右腦優(yōu)勢類型者的專業(yè)差異不明顯，但平衡型者和左腦型者的專業(yè)差異明顯。在平衡型者中，理科學生成績好于文科學生，這一結果是比較容易理解的。平衡型者的智力發(fā)展相對比較平衡，一般能夠較好地適應各種不同的任務，也能夠較快地適應所在環(huán)境的訓練和影響。所以平衡者被試的成績表現出與所在專業(yè)訓練的匹配性，理科學生在訓練中發(fā)展了他們的嚴謹和實證傾向，而且在更多的理化課程中符號性思維得到訓練，他們的成績明顯好于文科；文科生在專業(yè)訓練中也發(fā)展了與文科課程適應的智能結構，對于符號化的推理反倒不太適應，造成成績下降。

這里令人費解的是，在左腦優(yōu)勢者中，理科學生的推理成績反而明顯低于文科學生的推理成績。一種可能的解釋是，左腦優(yōu)勢者本身具有分析的、邏輯的、理性的認知優(yōu)勢，他們總體上推理成績并不差。左腦型者的視覺空間表象加工能力不如右腦優(yōu)勢者，但是如果他們進入到文科類專業(yè)學習，這種專業(yè)訓練恰恰能夠對其空間信息加工能力進行補償性訓練，使其在推理過程中左右腦配合得更好，提升了推理成績，圖2所示的結果進一步驗證了這一解釋。

（二）腦優(yōu)勢類型測驗分量表傾向對推理的影響

根據表4中顯示的相關，可以看出腦優(yōu)勢類型測驗的因子F3、因子F4、因子F5與某些類型的推理測驗成績存在顯著相關，進一步分析發(fā)現：以推理測驗總分作為因變量進行方差分析，發(fā)現F3變量的主效應顯著，隨著F3分數的增加，被試的推理成績隨之提高。F3反映的是個體“科學實驗與人文藝術偏向”， F3的高分端表現為“科學實驗偏向”，對于理性的、邏輯推理的作業(yè)更為勝任。在對F4分量表的影響作更深入的分析發(fā)現，其與另兩個變量的交互效應顯著（信念一致性×邏輯有效性×F4）（F=2.695，p=0.030<0.05，η2=0.021），這一交互效應較為復雜，用圖4表示更為直觀。

圖4顯示，在邏輯有效的條件下，信念無關或信念一致時的推理成績明顯好于信念沖突的情況，而且此時信念沖突對被試推理成績的干擾明顯；在邏輯無效條件下，情況正好相反，信念沖突時的推理成績明顯好于信念無關或信念一致的情況。還有一點，在邏輯無效條件下，信念一致性的三個水平之間，被試的推理成績差異性大部分增大，表現為圖4的右圖中，三條曲線的距離拉大，反映了演繹推理是一個復雜的認知過程，其在刺激材料變量及被試智能變量的交互作用中完成，是一個內外多因素相互制約的認知過程。

綜合上述分析，我們看到被試在實驗中，推理作業(yè)成績的高低變化是一個內外因素交互作用的結果，在邏輯有效和邏輯無效等不同作業(yè)情境中，不同腦優(yōu)勢類型者的成績對比存在差異，而且被試的專業(yè)訓練背景也有明顯影響。專業(yè)訓練的適宜性可以在一定程度上補充個體智能的某些缺陷，促進其推理成績的提升。左右腦半球的功能在推理作業(yè)中均發(fā)揮著重要作用，相對而言，左腦優(yōu)勢者更能勝任分析的、邏輯的、理性的演繹推理任務。

五、結論

腦半球功能的偏側化對三段論推理具有一定影響。左腦型者具有更明顯的“科學實驗”傾向，情緒或意識控制能力強，更適應于分析的、邏輯的演繹推理任務。但右腦型者較強的視覺空間加工能力也會促進推理判斷成績的提高。

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