漢語成語謎語問題解決中思路競爭的眼動研究

黃福榮 周治金 趙慶柏

(1青少年網絡心理與行為教育部重點實驗室; 湖北省人的發展與心理健康重點實驗室; 華中師范大學心理學院,武漢 430079)

(2北京市“學習與認知”重點實驗室; 首都師范大學心理系,北京 100048)

1 引言

在頓悟問題的解決過程中,問題解決者往往會經歷一個明顯的“僵局” (impasses),感到思維停滯不前(Schooler,Ohlsson,& Brooks,1993)。關于僵局產生的原因,“心理定勢理論”認為思維習慣會使問題解決者不再致力于尋找新的、可能是更為有效的問題解決途徑。“心理成規理論”認為,僵局的產生是由于反復嘗試使用某種錯誤的搜索路徑增強了該路徑的激活程度,相應地降低了搜索其他解題路徑的可能性,它強調問題解決過程中的“強迫癥”傾向。“功能固著理論”認為物體的心理表征與它的常用功能屬性相關,如果在特定的問題中,需要利用它的不尋常的功能屬性,自動提取的常用功能屬性會阻礙不尋常功能屬性的激活和利用,僵局就產生了(羅勁,2004)。

那么,僵局又是怎樣被打破的？“表征轉換理論”認為頓悟問題的成功解決取決于問題表征方式的轉換,它可以通過限制消除、組塊破解等多種方式對無效的、錯誤的初始表征進行重構(Knoblich,Ohlsson,Haider,& Rhenius,1999),也可能只需要額外注意和編碼問題中的其他關鍵信息,對初始表征進行修復就可以打破僵局(Kaplan & Simon,1990)。“進程監控理論”的基本觀點是,問題解決者會依據將要達到的問題目標狀態,確定一些看似有效的內在標準,并根據這些標準來監控每一個局部行動的有效性。一旦個體意識到這些行動不會成功時,就會產生一種內驅力,促使個體去解除過去知識經驗的限制,尋找其它解題途徑(Chronicle,MacGregor,& Ormerod,2004; MacGregor,Ormerod,& Chronicle,2001)。

上述有關頓悟問題解決的兩類理論中,前一類理論著眼于說明采用常規的思維方式,就會形成無效的解題思路,從而使問題解決陷入僵局; 后一類理論則著眼于說明新穎(有效)的解題思路是如何形成的。由此可見,在頓悟問題解決過程中,可能存在著無效的常規解題思路與有效的新穎解題思路之間的沖突。有關頓悟神經生理機制的研究為兩種思路之間的沖突提供了證據。例如,腦功能成像研究發現,當頓悟發生時,與認知沖突的監控相關的前扣帶回被激活了(Aziz-Zadeh,Kaplan,& Iacoboni,2009; Kounios et al.,2006; 羅勁,2004)。有關頓悟感產生的 ERP研究也發現,與沒有頓悟感的條件相比,頓悟感出現的條件下,新穎答案誘發出N320/N380成分,該成分溯源于前扣帶回(買曉琴,羅勁,吳建輝,羅躍嘉,2005; 邱江,羅躍嘉,吳真真,張慶林,2006),這說明頓悟問題解決過程中包含著兩種解題思路之間的沖突。

在兩種思路的沖突中,常規的無效思路對新穎的有效思路必然起著干擾和阻礙作用(?llinger,Jones,& Knoblich,2008)。雖然表征轉換理論和進程監控理論認為,頓悟的產生需要解除過去知識經驗的限制,但是沒有闡明過去知識經驗(即無效解題思路)與新穎有效的解題思路之間沖突的發生、發展過程。畢竟,新穎有效的思路需要戰勝常規無效的思路才能出現頓悟。所以,僅描述新穎有效思路形成過程不足以全面反映頓悟產生過程,而深入探究新穎有效思路的發生、發展過程,以及新穎思路戰勝常規無效思路的過程,才能更深入地揭示頓悟問題解決的規律。

從表征轉換理論可以推論,新穎思路與常規思路之間轉換可能是瞬間完成的。羅勁(2004)認為,頓悟是問題解決視角的瞬間“新舊交替”過程。有關頓悟問題解決中預熱感判斷和對關鍵信息注視時間的變化為此觀點提供了實驗證據。例如,Metcalfe考察了被試在問題解決中接近問題解決的預熱感(feeling of warmth,FOW),研究發現被試對常規問題解決的預熱感是逐漸上升的,但是對頓悟問題解決的預熱感在問題解決前一直很低,在問題解決瞬間突然上升(Metcalfe,1986; Metcalfe &Wiebe,1987)。Knoblich,Ohlsson和 Raney (2001)分析了被試解決“火柴棒算式問題”時的注視時間的變化趨勢,發現關鍵元素的注視時間在問題解決前陡增。這些研究結果傾向于支持頓悟問題解決中新穎有效的解題思路是突然形成,并且在瞬間替代了常規無效的解題思路。但是,這些研究并未直接考察新舊兩種思路之間沖突的發生、發展過程。

從進程監控理論可以推論,新穎思路是一個逐漸發生的過程。一些實驗研究也確實發現新穎思路不是突然發生的。例如,Yaniv和Meyer (1987)認為Metcalfe (1986,1987)的結論只適用于語義信息不豐富的頓悟問題,在語義信息豐富的頓悟問題解決過程中,與答案相關的語義信息在醞釀期是逐漸積累的。Ellis,Glaholt和Reingold (2011)通過分析被試在解決英語字謎問題過程中的注視時間發現,被試對關鍵詞素和干擾詞素的注視時間比例在問題解決初期是沒有顯著差異的,直到問題解決前幾秒鐘,干擾詞素的注視時間比例逐漸下降。這說明,在語義信息豐富的頓悟問題解決中,新穎有效的解題思路和常規無效的解題思路有可能同時發生,并相互競爭。

由此可見,深入研究頓悟問題解決過程中,新穎有效思路的發生、發展過程及其影響因素,以及新穎思路戰勝常規無效思路的過程,是揭示頓悟問題解決認知機制的一條重要途徑。謎語問題屬于語義豐富的頓悟問題,在謎語問題解決中存在兩種解題思路,一種是根據謎面語義所進行的簡單聯想,另一種是尋找并激活謎面(或謎底)不尋常的語義信息所進行的新異聯想(買曉琴,羅勁,吳建輝,羅躍嘉,2005; 邱江,羅躍嘉,吳真真,張慶林,2006;沈汪兵,劉昌,張小將,陳亞林,2011; 朱新秤,李瑞菊,周治金,2009)。所以,本研究擬采用漢語成語謎語問題為實驗材料,探討實驗任務要求與規則線索的有效性對謎語問題解決中兩種解題思路發生、發展過程的影響。在實驗任務的選擇上,雖然答案生成任務最能體現問題解決的過程與特點,但是采用此實驗任務難以監測兩種思路發生、發展的進程。采用呈現答案并確定頓悟感的判斷任務,又難以反映完整的問題解決過程。所以,本研究采用選擇答案的任務范式,為每一道謎題設置尋常答案、新穎答案(謎底)、似是而非答案和無關答案等幾類備擇答案,采用眼動追蹤技術記錄被試在解題過程中對新穎答案與尋常答案的注視時間,來推測謎語問題解決中新異聯想的發生、發展過程,以及新異聯想與簡單聯想之間沖突的過程。

之所以選擇采用眼動追蹤技術,是因為傳統認知實驗心理學研究方法,以及ERP或fMRI等認知神經科學技術,都難以直接考察頓悟問題解決中兩種解題思路發生、發展及其相互競爭的過程; 而眼動記錄儀可以直接“記錄”問題解決的進程。近幾年來,越來越多的研究者使用這種技術研究問題解決過程(Bilalic,McLeod,& Gobet,2008; Kaller,Rahm,Bolkenius,& Unterrainer,2009; Patsenkoa &Altmanna,2010; Thomas & Lleras,2007)和頓悟問題解決過程(Ellis,Glaholt,& Reingold,2011; Grant& Spivey,2003; Jones,2003; Knoblich,Ohlsson,&Raney,2001; Thomas & Llerasb,2009)。Knoblich 等人(2001)除了統計分析頓悟問題解決過程中的總注視時間以外,還把整個問題解決過程分成三個相等的時間階段,分析不同階段中注視時間的變化。Ellis,Glaholt和Reingold (2011)把英語字謎問題解決過程按照 100ms的標準劃分成若干相等的時間階段,分析注視時間的變化趨勢,這種數據分析方法能更好地考察創造性問題解決的進程。所以,本研究擬將謎語問題解決過程中的眼動數據進行分時間段分析,考察成語謎語問題解決中新穎有效思路和常規無效思路的發生、發展進程。

2 實驗1

2.1 實驗目的

采用眼動儀記錄被試解決成語謎題的眼動軌跡,首先對新穎答案和尋常答案的相對注視時間與選擇比例進行相關分析,證實對新穎答案和尋常答案的注視能夠敏感反映新異聯想和簡單聯想。然后分析解題過程中的每一時間段內對新穎答案、尋常答案與無關答案的注視時間差異,考察新異聯想和簡單聯想的發生、發展進程,檢驗兩種聯想之間是否會發生競爭。本實驗還操縱了指導語,嘗試檢驗任務要求是否會改變兩種聯想的發生、發展進程和競爭過程。

2.2 實驗方法

2.2.1 實驗設計

實驗1采用單因素組間設計,自變量為指導語中的任務要求(合適組vs新穎組),合適組要求被試選擇合適答案,新穎組要求被試選擇新穎且合適的答案,并且提示被試不是所有與謎面之間存在語義關聯的備擇答案都滿足新穎性要求。新穎組被試在解題過程中可能會意識到存在兩個或兩個以上的答案,但是實驗中并沒有給予如何處理的指示。因變量為選擇新穎答案和尋常答案的百分數,以及對各類備擇答案興趣區的注視時間。

2.2.2 被試

44名來自武漢某大學的本科生參加了本實驗,其中男生20名,女生24名。將被試隨機分成兩組,每組22人。所有被試的視力或矯正視力均正常,實驗結束后被試獲得一件小禮物。

2.2.3 實驗儀器

實驗儀器是加拿大SR公司生產的 Eyelink 1000型眼動儀,采樣頻率設置為 1000 Hz,采用瞳孔+角膜模式采集數據。呈現刺激的顯示器為 21 inch,刷新頻率為 60Hz,分辨率為1024×768。

2.2.4 實驗材料

從漢語成語謎語庫中(朱新秤,李瑞菊,周治金,2009)篩選了48道謎題,為每道謎題設置了4個備擇答案,包括一個新穎答案、一個尋常答案和兩個無關答案。新穎答案是成語謎語詞典中所提供的謎底,它與謎面之間存在內隱而非直接的語義關聯。在預實驗中請一組被試根據謎面進行自由聯想,生成與謎面之間存在語義關聯的答案,然后從被試根據謎面所生成的答案中篩選出生成概率最高的成語作為該謎題的尋常答案。無關答案是從被試根據其它謎面生成的答案中選擇的,且與謎面不存在語義關聯的成語。表1列舉了實驗1中使用的4道謎題及其備擇答案。

表1 實驗1中使用的實驗材料舉例

2.2.5 實驗程序

實驗在隔音的眼動實驗室內完成。實驗開始前,被試的前額和下顎放在托架上以固定頭部,眼睛距離顯示器大約75 cm。進行校準和確認后,被試先進行12道題的練習,熟悉實驗程序之后進入正式實驗。正式實驗流程是：首先在屏幕中央呈現一個“十”注視點500 ms,然后呈現謎面 4000 ms,之后謎面不消失,并且在謎面下方呈現4個備擇答案(4個備擇答案的位置進行了平衡),要求被試在6000 ms內按要求選擇答案。間隔2000 ms后,呈現下一道謎題。

正式實驗中呈現備選答案的同時,眼動儀開始記錄被試的眼動軌跡等數據,被試按鍵選擇答案之后,眼動儀停止記錄。每一道謎題呈現之前,都會進行一次漂移校正以保證眼動記錄的準確性。

2.2.6 數據處理

首先在備擇答案圖片上劃分出5個興趣區：謎面、尋常答案、新穎答案、無關答案I、無關答案 II。通過 SR公司提供的 Dataviewer數據分析軟件導出各個興趣區的眼動數據,然后使用SPSS 11.5統計軟件包進行統計分析。

2.3 結果與分析

2.3.1 選擇答案的百分數

表 2所示的是兩組被試選擇尋常答案與選擇新穎答案的百分數。

表2 選擇尋常答案和新穎答案的百分數

對尋常答案的選擇百分數進行獨立樣本 T檢驗,結果顯示,

t

(42)=4.75,

p

＜0.001,合適組的選擇百分數更高。對新穎答案的選擇百分數進行獨立樣本T檢驗,結果顯示,

t

(42)=3.63,

p

＜0.005,新穎組的選擇百分數更高。

2.3.2 問題解決過程中的總注視時間

表 3所示的是兩組被試選擇尋常答案與選擇新穎答案過程中,分別對新穎答案、尋常答案和無關答案興趣區的總注視時間(該興趣區內所有注視點的總時間)。其中無關答案區的總注視時間是兩個無關答案選項興趣區的總注視時間的平均值。為了檢驗對新穎答案區、尋常答案區的注視與新異聯想、簡單聯想的關系,對新穎答案和尋常答案的選擇百分數與三類興趣區注視時間比例之間分別進行相關分析。興趣區注視時間比例是指每類答案區的總注視時間占三類答案興趣區的總注視時間的百分數。結果顯示,新穎答案的選擇百分數與對新穎答案興趣區注視時間的比例呈顯著正相關,

r

=0.86,

p

＜0.01,與對尋常答案區注視時間的比例呈顯著負相關,

r

=-0.85,

p

＜0.01,與對無關答案區注視時間的比例也呈顯著負相關,

r

=-0.85,

p

＜0.01。尋常答案的選擇百分數與對新穎答案區注視時間的比例呈顯著負相關,

r

=-0.83,

p

＜0.01,與對尋常答案區注視時間的比例呈顯著正相關,

r

=0.91,

p

＜0.01,與對無關答案區注視時間的比例呈顯著負相關,

r

=-0.91,

p

＜0.01。

2.3.3 選擇新穎答案過程中的不同時間階段內的注視時間

表 4所示的是兩組被試在選擇新穎答案過程中的不同時間階段內對不同興趣區的注視時間。

為了進一步考察謎語問題解決的加工進程,本實驗參考Ellis等人(2011)和沃建中等人(2006)所采用的分時間階段考察注視軌跡的數據分析方法。具體做法是：取每500 ms為一個時間樣本,計算被試在每一個時間樣本內對三類答案區的注視時間。實驗1統計分析了0～3.5 s的時間范圍注視軌跡的數據,作此選擇的理由是：被試選擇新穎答案的平均時間是 3441(±514) ms,我們對實驗數據的預處理發現,在3.5s前后的三個時間階段內,對各興趣區注視時間之間的數量關系比較穩定,說明無論完成答案選擇的時間是短于平均選擇時間,還是長于平均選擇時間,答案選擇過程中所涉及的思維成分與特點具有一致性。

表3 問題解決過程中的總注視時間(ms)

表4 選擇新穎答案過程中的不同階段內的注視時間(ms)

對于選擇新穎答案的解題過程的注視時間進行2 (任務要求：合適組; 新穎組) × 3 (興趣區類型：尋常答案區; 新穎答案區; 無關答案區)×7(時間段：0～0.5 s; 0.5～1 s; 1～1.5 s; 1.5～2 s; 2～2.5 s; 2.5～3 s; 3～3.5 s)三因素方差分析,重點分析興趣區與時間段的交互作用,考察在不同時間段內對三類興趣區注視時間的差異。若對新穎答案區或尋常答案區的注視時間長于無關答案區,說明新異聯想或簡單聯想已經發生了,若對新穎答案區的注視時間也長于尋常答案區,說明新異聯想開始占據主導地位。結果顯示,任務要求的主效應不顯著,

F

(1,42)= 0.60,

p

=0.44; 興趣區類型的主效應顯著,

F

(2,84)=295.18,

p

＜0.001; 時間段的主效應顯著,

F

(6,252)=207.10,

p

＜0.001; 任務要求與興趣區類型的交互作用不顯著,

F

(2,84)=1.03,

p

=0.36; 任務要求與時間段的交互作用不顯著,

F

(6,252)=0.72,

p

=0.63; 興趣區類型與時間段的交互作用顯著,

F

(12,504)=14.25,

p

＜0.001,從 1s開始,對新穎答案區的注視時間長于無關答案區,在2～2.5s和2.5～3s階段,對尋常答案區的注視時間長于無關答案區,并且從0.5s開始對新穎答案區的注視時間長于尋常答案區; 三因素交互作用不顯著,

F

(12,504)=1.19,

p

=0.28。合適組和新穎組的注視時間進程分別如圖1、圖2所示。

圖1 合適組選擇新穎答案的注視時間進程

圖2 新穎組選擇新穎答案的注視時間進程

在三因素方差分析基礎之上,選取新穎答案區和尋常答案區的注視時間都顯著長于無關答案區的時間階段,進一步比較新穎答案區與尋常答案區注視時間之差。結果顯示,在合適組解題的2～2.5s和 2.5～3s時間段內對新穎答案區與尋常答案區的注視時間之差沒有顯著差異,

t

(21)=1.44,

p

=0.17。在新穎組解題的 1～1.5s、1.5～2s、2～2.5s和 2.5～3s時間段內,對新穎答案區與尋常答案區的注視時間之差存在顯著差異,

F

(3,63)=3.18,

p

＜0.05,其中1～1.5s階段的注視時間之差顯著小于 2.5～3s階段,其余時間段之間的差異均沒有達到顯著水平。如圖3所示。

圖3 新穎組的新穎答案與尋常答案區注視時間之差

2.4 討論

實驗1的結果表明,被試選擇新穎答案的百分數與其對新穎答案的注視時間呈高度正相關,而與其對尋常答案和無關答案的注視時間呈高度負相關。反過來,被試選擇尋常答案的百分數與其對尋常答案的注視時間呈高度正相關,而與其對新穎答案和無關答案的注視時間呈高度負相關。這說明,被試對兩類答案的注視(時間)與其對兩類答案的選擇高度一致。進而言之,被試注視新穎答案時,他所進行的主要是新異聯想,被試注視尋常答案時,他所進行的主要是簡單聯想。

當然,被試注視無關答案時,并不代表他沒有進行思考,他可能進行著各種嘗試、探索性的思考。當他發現無關答案與謎面之間無法形成語義聯結時,就會放棄該答案,轉而注視其它答案。這種嘗試建立備擇答案與謎面之間語義聯結的過程,是本實驗中較具代表性的思考過程。所以,如果被試對新穎答案或尋常答案的注視時間長于對無關答案的注視時間,就說明新異聯想或簡單聯想發生了,并處于比較穩定的發展過程之中。

在合適組選擇新穎答案過程中,從 1s開始新異聯想發生了,在2～3 s階段簡單聯想也發生了。在新穎組選擇新穎答案過程中,從 1s開始新異聯想發生了,在1～3 s階段簡單聯想也發生了。由此可知,在漢語成語謎語問題解決過程中的某些時間階段,新異聯想和簡單聯想能夠同時發生。而新異聯想與簡單聯想都是針對同一謎題進行的,并且被試往往更習慣進行簡單聯想,新異聯想的順利進行需要抑制簡單聯想的思維習慣,所以,兩種聯想之間可能存在著競爭關系。在新異聯想和簡單聯想都發生的階段,新穎答案區和尋常答案區的注視時間之差越小表示兩種聯想之間的競爭程度越高,隨著問題的解決,新異聯想與簡單聯想之間的競爭程度逐漸減弱。在選擇新穎答案過程中的思路競爭階段,對新穎答案的注視時間一直長于尋常答案,表明新異聯想占居主導地位。

注視時間的三次交互作用不顯著,說明實驗任務要求沒有改變簡單聯想和新異聯想的發生、發展進程,新穎組和合適組被試的新異聯想都從1秒后開始占據主導地位,兩組被試選擇新穎答案的“相對速度”也是一致的,到3441 ms (平均解題時間)時的累積百分數分別為50%和51%。實驗任務要求也沒有改變兩種解題思路可以同時發生且形成相互競爭的局面,但是影響了兩種思路競爭的周期,合適組的思路競爭發生在2～3 s階段,而新穎組的競爭發生在 1～3s階段。可能原因在于,新穎組根據指導語中的任務要求知道謎題既有新穎答案,也有尋常答案,能夠更加有意識地主動抑制簡單聯想。

實驗1中,在選擇新穎答案過程中,短于平均選擇時間三個標準差的兩個時間階段內(1～1.5 s和1.5～2.0 s),對新穎答案區的注視時間顯著長于無關答案區,可能反映了被試對新穎答案的直覺偏好。

為了進一步探索謎語問題解決過程中常規思路與新穎思路發生、發展的特點及其影響因素,實驗2操縱了規則線索的有效性,重點考察有效和無效規則線索是否影響新穎思路的發生、發展過程,以及常規思路是否同時發生并與新穎思路形成競爭。在實驗1中,被試有可能采用“排除法”策略來選擇答案,為了盡量減少“排除法”策略的使用,提高考察新穎思路發生、發展過程的有效性,實驗2增加了兩個似是而非答案選項,它們與謎面之間有字面上的關聯,但不存在嚴格的語義扣合關系。

3 實驗2

3.1 實驗目的

采用眼動儀記錄被試解決成語謎題的眼動軌跡,通過分析不同線索條件下的解題過程中的每一時間段內對新穎答案、尋常答案與無關答案的注視時間的差異,考察總體規則線索和具體規則線索如何影響新異聯想和簡單聯想的發生、發展進程,以及兩種聯想的競爭過程。

3.2 實驗方法

3.2.1 實驗設計

實驗采用 2 (總體規則線索有效性:有效vs無效) × 2 (具體規則線索有效性:有效vs無效)的兩因素組內設計。為了確保被試信任并利用線索解題,兩類規則線索有效的數量都占 2/3,無效的數量占 1/3,實驗中為每一道謎題同時提供一條總體規則線索和一條具體規則線索。實驗指導語要求被試選擇新穎且合適的答案,并且提示被試不是所有與謎面之間存在語義關聯的備擇答案都符合新穎性要求。因變量為選擇新穎答案的百分數,以及選擇新穎答案過程中對各類備擇答案的注視時間。

3.2.2 被試

22名來自武漢某大學的本科生參加了本實驗,其中男生10名,女生12名。所有被試的視力或矯正視力均正常,此前未參加過類似實驗,實驗結束后獲贈一件小禮物。

3.2.3 實驗儀器

實驗儀器同實驗一

3.2.4 實驗材料

從漢語成語謎語庫中抽取 90道謎題,分別屬于正扣和反扣兩種總體規則,以及會意、結果、象形和性質特點等四種不同的具體規則。為每道謎題設置6個備擇答案,其中包括一個新穎答案、一個尋常答案、兩個似是而非答案和兩個無關答案。新穎答案、尋常答案和無關答案的編制方法同實驗 1,似是而非答案是在預實驗中從被試根據謎面所生成的答案中選取生成概率非常低,與謎面中的某個字存在關聯的成語。表5列舉了實驗2中使用的4道謎題及其備擇答案。

表5 實驗2中使用的實驗材料舉例

3.2.5 實驗程序

實驗在隔音的眼動實驗室內完成。實驗開始前,被試的前額和下顎放在托架上以固定頭部,眼睛距離顯示器大約75 cm。進行校準和確認后,被試先進行 8道題的練習,熟悉實驗程序后進入正式實驗。正式實驗流程是：首先在屏幕中央呈現一個“十”注視點500 ms,然后呈現謎面3000 ms,之后在謎面下方同時呈現兩條規則線索,其中具體規則線索在左側,總體規則線索在右側,2000 ms之后再在線索下方呈現6個備擇答案(6個備擇答案的位置進行了平衡),要求被試在15s內選擇謎題的新穎答案。間隔2000 ms后,呈現下一道謎題。

正式實驗中呈現備擇答案的同時,眼動儀開始記錄被試的眼動軌跡等數據,被試按鍵選擇答案之后,眼動儀停止記錄。每一道謎題呈現之前,都會進行一次漂移校正以保證眼動記錄的準確性。

3.2.6 數據處理

將整個注視畫面劃分為 9個興趣區：謎面、總體規則線索、具體規則線索、新穎答案、尋常答案、似是而非答案 I、似是而非答案II、無關答案I、無關答案II。通過SR公司提供的Dataviewer數據分析軟件導出各個興趣區的眼動數據,使用SPSS 11.5統計軟件包進行統計分析。

3.3 結果與分析

3.3.1 選擇新穎答案的百分數

表 6所示的是被試在不同規則線索條件下選擇新穎答案的百分數。對新穎答案的選擇百分數進行 2 (總體規則線索有效性) × 2 (具體規則線索有效性)的兩因素方差分析,結果顯示,總體規則線索有效性的主效應顯著,

F

(1,21)=28.33,

p

＜0.001,有效水平的選擇比例更高; 具體規則線索有效性的主效應不顯著,

F

(1,21)=1.33,

p

=0.26; 交互作用不顯著,

F

(1,21)=0.84,

p

=0.37。

表6 選擇新穎答案的百分數

3.3.2 選擇新穎答案過程中的不同時間段內的注視時間

表7所示的是被試在選擇新穎答案過程中的不同時間段內對不同興趣區的注視時間。

為了考察謎語問題的正確解決過程中新異聯想和簡單聯想的發生、發展進程,依然采用分時間段數據分析方法,進行2 (總體規則線索有效性) ×2 (具體規則線索有效性) × 3 (興趣區類型：新穎答案區,尋常答案區,無關答案區) × 8 (時間段：0～1 s,1～2 s,2～3 s,3～4 s,4～5 s,5～6 s,6～7 s,7～8 s)四因素組內設計的方差分析。重點分析總體規則線索有效性、具體規則線索有效性、興趣區類型、時間段的四次交互作用,即考察四種規則線索有效性組合條件下,在不同時間段,對新穎答案區、尋常答案區和無關答案區的注視時間的差異。被試選擇新穎答案的平均時間是 8300(±1636) ms,所以實驗 2分析 8s以內時間范圍注視時間數據,理由同實驗1。

表7 選擇新穎答案過程中的不同階段內的注視時間(ms)

方差分析的結果表明,總體規則線索有效性的主效應邊緣顯著,

F

(1,21)=4.05,

p

=0.057; 具體規則線索有效性的主效應不顯著,

F

(1,21)=1.32,

p

=0.26;興趣區類型的主效應顯著,

F

(2,42)=129.98,

p

＜0.001,對新穎答案區的注視時間長于無關答案區(

p

＜0.001＝,也長于尋常答案區(

p

＜0.05＝; 對尋常答案區的注視時間長于無關答案區(

p

＜0.001＝。時間段的主效應顯著,

F

(7,147)=5.81,

p

＜0.001; 總體規則線索有效性與具體規則線索有效性的交互作用顯著,

F

(1,21)=9.16,

p

＜0.01; 總體規則線索有效性與時間的交互作用顯著,

F

(7,147)=3.68,

p

＜0.005; 興趣區類型與時間段的交互作用顯著,

F

(14,249)=6.73,

p

＜0.001; 總體規則線索有效性、具體規則線索有效性與時間段的交互作用顯著,

F

(7,147)=8.12,

p

＜0.001。具體規則線索有效性、興趣區類型與時間段的交互作用顯著,

F

(14,294)=2.05,

p

＜0.05。四因素的交互作用顯著,

F

(14,294)=3.19,

p

＜0.001。其他交互作用均不顯著。

對于四因素的交互作用,重點分析總體規則線索有效性與具有規則線索有效性形成的四種組合條件下,不同時間段上,對三類答案興趣區注視時間的差異。簡單效應分析發現：(1)當總體規則線索和具體規則線索都有效時,各時間段上,對新穎答案區的注視時間顯著長于無關答案區; 在0～1 s和2～3 s時間段上,對尋常答案區的注視時間顯著長于無關答案區; 從 1～2 s時間階段開始,對新穎答案區的注視時間就顯著長于尋常答案區。(2)當總體規則線索有效但具體規則線索無效時,在1～2 s和2～3 s時間階段對新穎答案區的注視時間長于無關答案區的注視時間,差異邊緣顯著,3 s以后對新穎答案區的注視時間顯著長于無關答案區; 對尋常答案區和無關答案區的注視時間在各時間階段都沒有顯著差異; 從2～3 s時間階段以后,對新穎答案區的注視時間顯著長于尋常答案區。(3)當總體規則線索無效但具體規則線索有效時,從2～3 s時間階段以后,對新穎答案區的注視時間顯著長于無關答案區; 各時間階段上,對尋常答案區和無關答案區的注視時間都沒有顯著差異; 從2～3 s時間階段以后,對新穎答案區的注視時間顯著長于尋常答案區。(4)當總體規則線索和具體規則線索都無效時,各時間階段上,對新穎答案區的注視時間顯著長于無關答案區; 在0～1 s階段,對尋常答案區的注視時間顯著長于無關答案區,1 s之后對尋常答案區和無關答案區的注視時間又沒有顯著差異; 從3～4 s時間階段以后,對新穎答案區的注視時間顯著長于尋常答案區。如圖4、圖5、圖6和圖7所示。

圖4 總規規則有效、具體規則有效

圖5 總體規則有效、具體規則無效

圖6 總體規則無效、具體規則有效

圖7 總體規則無效、具體規則無效

3.4 討論

實驗2結果表明,有效的總體規則線索提高了新穎答案選擇的比例,促進了新穎語義聯結的形成;當總體規則線索無效時,它明顯阻礙了新穎語義聯結的形成。具體規則線索的有效性對新穎答案的選擇并沒有顯著的作用。可能是因為總體規則線索提供的總體聯想方向的真偽難以區分,而具體規則線索提供的聯想的具體形式的真偽相對容易區分,被試能夠批判性地利用具體規則線索,所以只發現了總體規則線索有效性對于新穎答案選擇的顯著影響。在兩條規則線索都無效時,他們選擇新穎答案的百分數(36%)顯著高于隨機選擇的概率(16.7%)。這也能夠說明,被試并沒有完全受線索的約束,他們能夠主動調整思路,尋找新穎答案,建立謎面與答案之間的新穎語義聯結。

在選擇新穎答案過程中,無論兩條規則線索是否有效,一般在 3秒后,被試對新穎答案區的注視時間就顯著長于無關答案區,而被試對尋常答案區與無關答案區的注視時間都沒有顯著差異,這說明新異聯想發生了并占據主導地位,而穩定的簡單聯想基本上沒有發生。可能的原因是,在提供了解題線索并要求被試選擇新穎且合適答案的條件下,更加激發了被試尋找新穎答案的動機,他們利用兩種規則線索努力進行新異聯想,同時抑制簡單聯想。所以,在正確選擇新穎答案的解題過程中,沒有出現穩定的新異聯想與簡單聯想同時發生且相互競爭的過程。

規則線索有效性的作用也反映在新異聯想的發生、發展進程上。到8300 ms (平均解題時間)時,在兩類規則線索所形成的四種有效性條件下,選擇新穎答案的累積百分比分別為54%、47%、46%和48%。在兩條規則線索都有效性時,選擇新穎答案的“相對速度”快于其它三種實驗條件。兩類規則線索的有效性對新異聯想發生、發展的作用不是獨立的,因為正確的新異聯想不僅需要確定正向思考或反向思考的總體方向,還需要確定具體的會意、性質特點、結果或象形聯想等具體方向,任何一條線索無效,都會對恰當的新異聯想產生誤導,所以兩類規則線索同時有效才能促進新異聯想發生、發展的進程。

實驗2中,在選擇新穎答案過程中短于平均選擇時間三個標準差的兩個時間階段內(1～2s和2～3s),對新穎答案區的注視時間顯著長于無關答案區,反映了被試對新穎答案的偏好。這種對新穎答案的偏好并不受規則線索有效性的影響,因此可以進一步認為,在這兩個時間階段對于新穎答案更長時間的注視屬于直覺加工過程。

4 總討論

4.1 謎語問題解決中新異聯想與簡單聯想競爭的過程

聯結主義認為創造就是把頭腦中的觀點按照不尋常的、新穎獨特且有用的方式加以組合,從而形成一種新穎的聯結的過程,或者說通過遠距離聯想形成信息間新穎聯結。但是,由于“思維惰性”,人們往往習慣于進行一些簡單的聯想。本研究提供了包括尋常答案與新穎答案在內的4個(或6個)備擇答案,在嘗試發現并建立謎面與各個答案之間可能的語義聯結過程中,通過語義激活擴散就可以自動建立謎面和尋常答案之間的尋常語義聯結,這是簡單聯想; 而打破常規思維方式,發現并建立謎面和新穎答案之間的新穎語義聯結,這是新異聯想。在謎語問題解決中,被試需要努力嘗試解決問題的新穎思路,發現并建立謎面與謎底之間的新穎語義聯結。

顯然,通過新異聯想所形成的新穎且有效的解題思路戰勝常規的解題思路是頓悟產生的關鍵。表征轉換理論、進程監控理論以及后續的研究都沒有直接考察兩種思路沖突的過程,本研究采用眼動技術發現漢語成語謎語問題解決中的一段時間內,新異聯想與簡單聯想可以同時發生并形成競爭(實驗1)。出現這種結果的可能原因是,在選擇答案的解題過程中,被試首先需要發現和建立謎面與各個答案之間可能的語義關聯,并評估各答案的適切性,在此基礎上進一步比較與評估它們的新穎性。在發現并建立謎面與各個答案之間可能的語義聯結過程中,雖然簡單聯想與新異聯想都可能滿足適切性要求,但是只有新異聯想可能滿足新穎性要求,而新異聯想的發生與發展需要打破簡單聯想的限制。所以,在選擇新穎答案的過程中,簡單聯想與新異聯想可以在一段時間內同時發生,形成了常規思路與新穎思路之間的競爭,直到簡單聯想得到有效的抑制,兩種思路之間的競爭才結束。

新異聯想與簡單聯想之間相互競爭的過程不受實驗任務要求的影響。“選擇新穎且合適答案”的任務要求雖然提高了被試進行新異聯想的認知努力程度,但是并沒有改變兩種思路相互競爭的過程。可能的原因是,選擇“新穎且合適答案”的任務要求只是對答案提出了新穎性限制,并沒有指明新異聯想的方向,被試在解題過程中依然需要先嘗試形成多種可能的語義聯結,然后再比較不同聯結之間的新穎性。

然而,在提供解題規則線索并要求被試選擇“新穎且合適答案”的實驗條件下,被試一般會根據總體規則所指示的總體方向進行正向或逆向思考,同時根據具體規則線索和謎面信息,展開某種具體形式的聯想。由于兩類規則線索提供了進行新異聯想的方向,被試只需要沿著新穎的方向尋找具備適切性的答案,簡單聯想從一開始就受到了抑制,所以沒有出現兩種思路之間相互競爭的過程。

4.2 謎語問題解決中新異聯想發生發展的進程

在提供備擇答案的實驗條件下,通過語義激活擴散可以自動建立謎面與尋常答案之間的尋常語義聯結,所以,簡單聯想很快就能發生。然而,發現并建立謎面與新穎答案之間新穎語義聯結,則需要抑制謎面或謎底關鍵字(詞)常見意義,而激活其非尋常意義,所以新異聯想發生、發展的過程應該較晚。然而,本研究中兩個眼動實驗的數據都表明,在各種實驗條件下選擇新穎答案過程中,在問題解決的早期階段都存在對新穎答案的直覺偏好,反映了對新穎語義關聯的無意識加工。國外研究中有類似的結果,例如,Ellis,Glaholt和Reingold (2011)在英語字謎問題解決的眼動研究中發現,答案相關的知識在問題解決早期就已經被無意識地激活了。Bowden和 Jung-Beeman也發現,頓悟問題的正確答案在被試有意識地提取之前是處于無意識激活狀態的(Bowden & Jung-Beeman,1998; Jung-Beeman& Bowden,2000)。

在被試最終選擇新穎答案的情況下,對新穎答案的注視時間(各時間階段)都顯著長于對無關答案的注視時間,這說明,本研究中新穎語義聯結的形成是一個逐漸積累的過程。Yaniv和Meyer (1986)也認為,在語義信息豐富的頓悟問題的解決過程中,與答案相關的語義信息是逐漸積累的。本研究的結果比較符合進程監控理論的預期。

本研究還發現,選擇“新穎且合適答案”的任務要求增強了問題解決者進行新異聯想的認知努力,提高了成功建立新穎語義聯結的概率,但是并沒有加快建立新穎語義聯結的“速度”。可能的原因是,選擇“新穎且合適答案”的任務要求雖然對謎面與答案之間的語義聯結有了“新穎性”限制,但是,實驗任務要求并沒有說明如何進行新異聯想,也沒有說明朝哪個方向進行新異聯想,所以實驗任務要求沒有加快新異聯想發生、發展的進程。

在要求選擇“新穎且合適答案”的條件下,提供兩類規則線索,加快了新穎語義聯結形成的“速度”。因為總體規則線索能夠引導被試進行正向或逆向思考,具體規則線索能夠引導被試根據謎面信息進行象形、會意、因果等具體方式的聯想。遵循有效規則線索的引導,被試能夠更快地進行恰當的新異聯想,所以有效的規則線索加快了新異聯想的發生、發展進程。

4.3 本研究的創新與不足

實驗提供新穎答案、尋常答案、似是而非答案和無關答案等幾類備擇答案,利用眼動技術記錄了被試在解題過程中對于新穎答案和尋常答案的注視時間,實驗發現對新穎答案的總注視時間與選擇新穎答案比例具有高度的正相關,說明對新穎答案注視時間的長短可以作為新異聯想的敏感指標。本研究進一步將謎語問題解決時間分為若干階段,通過比較不同時間階段內對新穎答案注視時間、對尋常答案的注視與對無關答案的注視時間,直接考察了謎語問題解決過程中新穎有效的解題思路發生、發展的過程,以及常規的解題思路與新穎的解題思路之間沖突過程。本研究所發現的頓悟問題解決過程具有逐漸積累的性質,對于揭示語義信息豐富的頓悟問題解決過程的特性,具有一定的意義。

雖然采用選擇答案的實驗任務可以較好地操縱(或引導)被試進行新異聯想與簡單聯想,也能有效地控制頓悟問題解決的時間,但是,畢竟產生答案才能最好地體現頓悟問題解決過程。

本研究對被試解決幾十道謎題的眼動軌跡,按不同解題時間階段分別進行平均統計分析,這有利于從整個解題過程上描述新異聯想與簡單聯想發生、發展的特點,但是,采用這種計算方法,難以說明某道謎題的解決過程中是否存在新異聯想瞬間替代簡單聯想的過程。

5 結論

根據兩個實驗的結果,可以得出如下三個結論：(1)在謎語問題解決過程中的一段時間內新異聯想和簡單聯想能夠同時發生并形成競爭。(2)選擇“新穎且合適答案”的任務要求,提高了成功形成新穎語義聯結的概率,但是并沒有加快新異聯想發生、發展的進程,也沒有改變兩種思路相互競爭的局面。(3)有效的規則線索可以抑制簡單聯想,阻止其發生,同時可以加快新異聯想發生、發展的進程。

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