中外兩種主要推理模型的實驗再比較研究

胡竹菁 胡笑羽

(江西師范大學心理學院，南昌 330022)

1 引言

“人類推理”這一心理活動的加工過程和相關規律在現代認知心理學中具有越來越重要的地位(Anderson，2015；Eysenck et al.，2015)。用心理學的研究方法對人類推理進行研究的文獻最早可追溯到St?rring于1908年的研究，而著名實驗心理學家Woodworth等于1935年提出的“氣氛效應理論”可視為這一領域最早用于解釋人類推理的心理學理論模型。在當代西方推理心理學研究領域中，有許多研究者提出了自己的理論模型，其中影響最大、最有代表性的理論當屬由Johnson-Laird提出的“心理模型理論”(mental model theory)。這一理論自1980年正式提出后，30多年來有一個逐步完善和不斷發展的過程(1980，1983，1991，2005，2006，2012)。根據其2012年的最新表述，Johnson-Laird認為他的“心理模型理論”是以以下三條原理為基礎的：

原理(1)：形象性原理(The principle of iconicity)：一個心理模型具有一種與它所要表征事物已知結構相應的結構；

原理(2)：可能性原理(The principle of possibilities)：每個心理模型都代表一種獨特的可能性，它包含著可能會以各種不同方式發生的可能性中的那些共同的東西；

原理(3)：真值性原理(The principle of truth)：心理模型只表征那種其值為真的可能性，在前提中表征各子句的每個心理模型也只表征其值為真的子句。

根據上述三條原理，Johnson-Laird將“心理模型”這一概念給出的最新定義是：“心理模型是類似圖像的，是各種可能性的標記，并且只是對真值的表征”(Johnson-Laird，2012，p.140)；該文還保留了作者對這一概念常用的另外一個定義的表述：“心理模型代表了現實物體、人、事件和過程，以及復雜系統的操作”(Johnson-Laird，2012，p.136)。

Johnson-Laird在文章中指出，“心理模型理論”對推理者的推理結果包含多個預測，其中對三段論推理結果所做的最主要的預測是以他對三段論推理題所含有的“心理模型”數量的解析為基礎，Johnson-Laird認為：任何三段論推理都是由一個至三個心理模型所構成，推理者對三段論進行推理時，該推理題所包含的心理模型數量越多，推理者就越難得出正確結論。“心理模型理論”對這一推理結果的預測得到許多實驗的支持(如：Johnson-Laird & Steedman，1978；Johnson-Laird & Bara，1982，1984；Oakhill & Johnson-Laird，1985，1989)。

為了解釋人類推理的心理加工活動規律，胡竹菁于1995年在其博士學位論文中提出了一個當時取名為“判定三段論推理結論正確性的二重標準”的理論模型，幾年后的修訂版取名為“知識與試題雙重結構模型”(胡竹菁，2000)。2015年，胡竹菁和胡笑羽一起在對該理論的內涵做出進一步充實的基礎上將其更名為“推理題和推理者的推理知識雙重結構模型”，其主要內容包括：

(1)推理行為是推理者在現有推理知識結構基礎上解決具有一定結構的推理題的心理加工過程。這一加工過程依賴于主客體兩個方面：客體方面，任何推理題都在“形式”和“內容”兩個方面，并且這兩方面都有“正確”與“錯誤”之分，兩者結合就形成以下四種不同結構類型的推理題：①形式和內容都正確；②形式和內容都錯誤；③形式正確內容錯誤；④形式錯誤內容正確；主體方面是指，推理者已有的推理知識只是對推理題內在結構的反映，推理題的內在結構包括“形式”和“內容”兩個維度，與此相應，推理者的推理知識結構也可區分為“形式推理知識”和“內容推理知識”兩個方面；

(2)推理者對完成推理任務所需要的“推理知識”的理解水平決定其推理性質是屬于“理性加工”還是“非理性加工”。推理者在面對具有一定形式結構和內容結構的推理題進行結論正誤的判定時，如果其知識結構中包含著解題所需要的相應的推理知識，則該推理者所進行的推理加工屬于“理性加工”，反之，則屬于“非理性加工”；

(3)已經擁有相應推理知識的推理者在判定推理結論是“正確”或“錯誤”的推理過程中，其“形式知識”和“內容知識”就構成兩種不同的判定標準，推理者是否調用“形式邏輯規則”來判定推理結論的正誤決定其推理性質是屬于“邏輯加工”還是“非邏輯加工”。如果推理者是根據其知識結構中的“形式邏輯規則”來判定推理結論的正誤，則該推理者所進行的推理加工屬于“邏輯加工”，反之，如果不按“形式邏輯規則”而是根據其知識結構中的“內容知識”來判定推理結論的正誤，則該推理者所進行的推理加工屬于“非邏輯加工”。

該理論對推理者的推理結果最主要的預測也是以推理題的內在結構為基礎。以三段論推理為例，該理論認為：已經擁有相應推理知識的推理者在對前面所述四種具有不同內在結構的推理題進行推論時：(1)對于“形式和內容都正確”以及“形式和內容都錯誤”這兩類推理可以很容易地得出正確的推論；(2)對于“形式正確內容錯誤”類推理題做出的推論，若按形式邏輯規則來判定其正確或錯誤，則會降低其正確率；(3)對于“形式錯誤內容正確”類推理題做出的推論，若按形式邏輯規則來判定其正確或錯誤，則會提高其正確率。

“推理題和推理者的推理知識雙重結構模型”也得到一些實驗的支持，如：胡竹菁和張厚粲(1996)，胡竹菁(1999)，胡竹菁等(2003)。其中，胡竹菁(1999)所做的研究就是對這一理論模型與Johnson-Laird 的“心理模型理論”進行實驗比較研究。鑒于該研究在實驗設計方面和結果解釋等方面還不是很清淅，因此，本研究試圖在“推理題的內在結構為‘形式正確’，且推理者已經掌握相應的形式邏輯推理規則”的前提條件下，讓推理者對由不同“心理模型數量”和不同“內容性質”所構成的范疇三段論推理題進行求解，由此來對上述兩種推理模型的解釋度進行進一步的實驗比較。

2 方法

2.1 實驗設計和實驗材料

采用2 X 2兩因素重復測量設計。自變量一是“模型數量”(含“單模型”和“多模型”兩個水平)；自變量二是“內容性質”(含“正確內容”和“錯誤內容”等兩個水平)。

選擇以下兩個能推出正確結論但包含不同“心理模型數量”的范疇三段論推理形式作為本研究的自變量一：

(1)單模型推理形式題 (2)多模型推理形式題

所有的M都是P 所有的M都不是P

所有的S都是M 有些S是M

所以，所有的S都是P 所以，有此S不是P

“單模型推理形式題”由第一格的“AAA”式組成；“多模型推理形式題”由第一格的“EIO”式組成(含三個模型)。根據Johnson-Laird等(1991)的研究，上述“單模型”推理題的正確率為63%，“三個模型”推理題的正確率為38%。

利用這兩道按形式邏輯規則屬于“能推出正確結論”的形式邏輯題按“正確內容”和“錯誤內容”這兩種不同的“內容性質”各建構一道三段論推理題，就構成了如表1所示四種不同的實驗處理。

表1 2 X 2兩因素實驗材料構成表

2.2 被試

在XX師范大學在讀大學生中隨機抽取42名參與本實驗。

2.3 實驗程序

通過E-Prime程序編制實驗程序。所有被試都以單獨測驗的形式，根據計算機提示的信息在鍵盤上完成上述六道三段論推理題的測試。其中表1所示的四道范疇三段推理題是用于實驗結果分析的測試題，兩道在形式邏輯意義上都正確但含不同心理模型數量的純形式推理題，用于測試推理者是否掌握了相應的“推理形式知識”。

所有被試解這六道三段論推理題的順序都是先解具有具體內容的四道后再解兩道純符號構成的推理題作出結論正誤的推斷。通過拉丁方設計來消除題目呈現順序可能產生的影響：四道具體內容和兩種純形式共設計8個不同的計算機程序來呈現不同的題目順序(其中，每個含具體內容的推理題在“第一至第四”的四種位置中各有四分之一的機會均等呈現)；同時，兩個純形式推理題的每一個都各有一半的機會比另一純形式推理題先呈現。

在測試過程中，每道推理題呈現完畢后，被試見到的共同的問題都是“請問：這個推理題的結論是否可以從兩個前提中推論出來？”被試的任務是對每道推理題的結論能否從兩個前提中推論出來做出“可以(在鍵盤上按‘f’鍵)”或“不可以(在鍵盤上按‘j’鍵)”的推斷，程序自動記錄下被試對每道題的推斷結果。

在XX師范大學隨機抽取了42名被試參與了本實驗的測試過程。 在8個不同的E-Prime程序中，除了前兩個程序有6位被試參與測試外，其他6個程序各有5名被試參與測試。由于我們的實驗要求是“既掌握了推理形式知識又掌握了推理內容知識”的推理者參與，因此，根據42名被試的測試結果，我們將根據他們對前面所述兩道純形式邏輯題都推理為“對”的反應結果作為“已經掌握形式推理規則的參與者”的根據，這樣，刪選出28位參與者的推理結果作為有效數據進行處理。

3 實驗結果

本實驗中28名有效參與者對表1所示四道三段論推理題進行“結論能否從兩個前提中推論出來”的推理過程中，判定其結論為“能從兩個前提中推論出來”的人次統計表見表2。

表2 參與者對各推理題判定“結論能從兩個前提中推論出來”的人次統計表(N=28)

對表2所示的實驗數據進行兩因素重復測量方差分析的檢驗結果有如表3所示：

表3 兩因素重復測量方差分析表

4 討論

如前所述，“心理模型理論”對實證結果最為重要的預測是：“推理題所包含的心理模型越多，推理者就越難得出正確結論”。由此，在本實驗條件下，推理者按形式邏輯規則判定由“多模型”構成的兩個題目的正確率應該都比由“單模型”構成的兩個題目的正確率更低。從表2所示的實驗數據可知，在“正確內容”條件下，由三個心理模型構成的正確率確實比由一個心理模型構成的正確率更低，但這種差異并未達顯著水平；在“錯誤內容”條件下，由三個心理模型構成的正確率卻比由一個心理模型構成的正確率更高，不過這種差異也未達顯著水平。

“推理題和推理者的推理知識雙重結構理論” 對實證結果最為重要的預測是：“推理者按形式邏輯規則來對推理結論進行正誤判定時，對‘正確內容’構成的三段論的推理結論判定為‘對’的人次將要比對‘錯誤內容’構成的三段論的推理結論判定為‘對’的人次更多”，

從表2所示的實驗數據可知，無論是在“一個心理模型”還是在“三個心理模型”條件下，推理者對“正確內容”構成的三段論推理結論判定為“對”的人次都比對“錯誤內容”構成的三段論推理結論判定為“對”的人次更多，表2的方差分析結果表明，“內容性質”因素主效應差異顯著，對其進行的“簡單效應”分析也顯示，無論是在“一個心理模型”還是在“三個心理模型”條件下，“正確內容”和“錯誤內容”的差異均達顯著水平。

在表2中尤其需要注意的是：推理者按形式邏輯規則來對推理結論進行正誤判定時，對由“三個心理模型”并且是“正確內容”構成的三段論推理結論判定為“對”的人次比對由“一個心理模型”但卻是“錯誤內容”構成的三段論推理結論判定為“對”的人次更高，這一結論充分說明，當三段論推理題的結構即在“心理模型數量”因素上有“1個”和“3個”之分別，也在“內容性質”因素上有“正確”和“錯誤”之分別時，“內容性質”因素對實驗數據的解釋力要比“心理模型數量”因素的解釋力更大。同時，在本實驗條件下，可以認為，“推理題和推理者的推理知識雙重結構理論”對實驗結果的解釋度比“心理模型”的解釋度更高。

5 結論

本研究用實驗方法對Johnson-Laird的“心理模型”和胡竹菁等提出的“推理題和推理者的推理知識雙重結構模型”做了對比研究。結果表明：

(1)本研究的實驗結果表明，當推理者的推理知識結構能理解推理題的形式正誤和內容正誤時，對“正確形式—錯誤內容”構成的推理題，即使在“心理模型數量”方面只是由一個心理模型所構成，按形式邏輯規則對其結論判定為“正確”的可能性大為降低；

(2)反之，對“正確形式—正確內容”構成的推理題，即使在“心理模型數量”方面是由三個心理模型所構成，按形式邏輯規則對其結論判定為“正確”的可能性也要比“單模型——錯誤內容”構成的推理題的可能性更高。

(3)因此，在本研究的實驗條件下，與“心理模型理論”相比較，“推理題和推理者的推理知識雙重結構模型”能更好地解釋推理者對范疇三段論的推理結果。

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