屬性中心性對歸納推理多樣性效應影響的眼動研究

徐開娟

（福建商學院，福州 350007）

1 前言

歸納推理（inductive reasoning）是人們通過對特定的事件、現象、事實的歸納總結并將其推理到一般事件、現象、事實的過程，這種推理能將知識經驗概括簡約化，有效地幫助人們認知和決策（Vladimir，Sloutsky， Anna， ＆ Heidi， 2015； Fisher， Godwin，Matlen，＆ Unger，2015）。歸納推理的多樣性效應是指多樣變化的前提能夠給歸納結論帶來更強判斷力度的心理現象。例如：河馬與犀牛需要維生素k（論斷1）和河馬與倉鼠需要維生素k（論斷2）作為前提，所有的哺乳動物需要維生素k作為結論。讓被試對兩個論斷結論成立的可能性（歸納判斷力度）進行判斷，結果顯示被試對論斷2的歸納判斷力度大于論斷 1 （Osherson，Smith，Wilkie，Lopez，＆ Shafir，1990）。很顯然論斷2較論斷1前提更具有多樣性（差異性），這種差異性在很大程度上會影響人們的歸納推理，這就是歸納推理的多樣性效應（diversity effects）。

歸納推理多樣性效應最先由Carey（1985）提出。在Carey（1985）的研究中，使用了差異性項目（如，狗和蜜蜂）作為歸納前提，呈現給被試的問題是：如果“狗和蜜蜂”（極不相同的動物）都有某種共同屬性，那么“所有動物”有此屬性的可能性怎樣？結果顯示，被試很有把握地將前提屬性推論到所有動物上。歸納推理多樣性效應從Carey（1985）研究至今的20多年里，得出的結論都較為一致，即成人在絕大多數情況下會表現出多樣性效應（Sloman，1993；Gutheil ＆ Gelman， 1997；Feeney ＆ Heit，2011）。Medin（2003）的研究中，利用企鵝與鷹有屬性X（論斷1）和企鵝與極地熊有屬性X（論斷2）作為前提，所有的動物都有屬性X作為結論。理論上企鵝和鷹同屬鳥類，從分類學上看離得比較近，屬于非多樣性前提，而企鵝與北極熊則在分類學上離得較遠屬于多樣性前提，按照多樣性原則，論斷2的歸納判斷力度應強于論斷1，但實驗結果與預測相反，原因在于企鵝與極地熊擁有生活于寒冷地帶的共同屬性，這種共同屬性對人們推理的影響超過了多樣性的影響，即被試在歸納判斷中多樣性策略的運用會受到前提屬性的影響（Medin，Coley，Storms，＆Hayes，2003）。

屬性中心性（property centrality）是指在概念中所有屬性的作用不是均等的，對概念成立具有很強支持力的屬性被稱為中心屬性，對概念成立支持力較弱的則為次中心屬性，中心屬性比次中心屬性更能促進分類和推理（Hadjichristidis，Sloman，Stevens，＆ Over，2004）。 如對動物這個概念而言，“有一個心臟”比“身體是白色的”更具中心性，在推理中更易將 “有一個心臟”這一屬性推論到其它動物成員身上。Hadjichristidis等人（2004）在實驗中，通過控制前提屬性中心性程度，讓被試進行歸納判斷，證實了人們傾向于將中心性高的屬性推論到同一類別的所有成員中。張婷婷等人（2007）也證明了歸納推理中存在屬性中心性效應，表現為中心屬性比次中心和再次中心屬性更能影響歸納推理，但這種中心性效應受到前提和結論相似性的影響。即當前提和結論對象的相似性較高時，中心屬性比其它屬性更能影響歸納推理，當前提和結論相似性越來越弱或完全不相似時，次中心屬性或再次中心屬性的歸納推理力度達到較高水平，而中心屬性的推理力度則低于隨機水平。各項研究表明被試在歸納推理中會運用屬性中心性策略，但該策略的應用受到前提與結論相似性影響。

綜上，人們在歸納推理中會同時運用多樣性與屬性中心性策略，那么當多樣性與屬性中心性同時出現于命題中時，依據張婷婷等人（2007）的研究結果可以推論：多樣性前提涵蓋了更多的類別與歸納性結論更具相似性，被試會更依賴屬性中心性進行判斷，故歸納判斷中的屬性中心性效應比非多樣性前提更明顯；非多樣性前提與結論相似性低，被試將較少依賴屬性中心性進行判斷，不會表現出屬性中心性效應；多樣性前提條件下，中心屬性會加強多樣性效應，被試反應出來的歸納判斷力度最高；非多樣性前提條件下，中心屬性會減弱多樣性效應，被試反應出來的歸納判斷力度最低。本研究的目的則是通過實驗驗證上述推論結果，考查歸納推理屬性中心性對多樣性效應產生的影響。

在歸納推理的研究中，多數研究會通過記錄分析被試的歸納判斷力度來實現其研究目的，在一定程度上能較客觀地反應出被試的推理心理機制，但推理過程具有內隱性，本研究單純依靠歸納判斷力度這一反應數據無法解決屬性中心性在哪個階段對多樣性產生影響，被試多樣性和屬性中心性策略發生在哪個階段，是否伴隨整個推理過程等問題。眼動研究技術是通過記錄眼球運動信息來考查心理活動的一種方法（卞遷，齊薇，劉志方，閆國利，2009）。將眼動研究技術應用到歸納推理的研究中可以很好地記錄歸納推理過程性數據，為深入探討歸納推理信息加工的過程提供有效的幫助 （曾祥炎，2007）。Wriessnegger等人（2002）應用眼動技術來研究被試在完成系列性問題時的歸納推理機制，發現歸納推理往往參與到被試完成系列性問題的過程中，被試在對系列性問題不同的處理階段表現出了不同的眼動模式。Wriessnegger等人（2002）的研究證明，眼動技術是可以記錄被試運用多樣性和屬性中心性策略的發生、發展數據，通過對各項眼動指標的分析可以更深入地探討歸納推理心理機制，故本研究在被試歸納判斷中輔之以眼動技術。

韓玉昌等人（2003）利用圖畫、中文、英文三種材料類型進行閱讀眼動研究，發現被試對圖畫的注視時間最短，中文居中，英文最長，以此得出人們對不同材料加工的眼動模式是不同的。徐俊霞（2010）運用眼動技術探討歸納推理的多樣性效應時，發現被試在不同材料（圖片和文字）的論斷中，表現出了不同的眼動指標，從而推測出被試對不同材料的加工方式是有差異的。材料性質（圖片和文字）對歸納推理及多樣性和屬性中心性策略的采用是否產生影響，目前尚無相關研究，故本研究利用不同材料性質（圖片和文字）對讓被試對同一歸納命題進行歸納判斷，考查材料性質對被試在歸納推理中多樣性策略和屬性中心性策略運用的影響。

2 研究方法

2.1 被試

隨機選取福建省某高校本科生65人，視力或矯正視力在1.0以上，右利手，無學習邏輯學經歷，無眼動實驗經驗。剔除5個眼動儀記錄到的注視點較多落在興趣區之外的數據，得到有效數據60人，男生24人，女生36人，文理各半，平均年齡20.64歲，標準差為1.06。被試完成實驗后，贈送精美紀念品一份。

2.2 實驗設計

實驗采用2（材料類別：多樣、非多樣）×2（命題屬性：中心性、非中心性）×2（材料性質：文字、圖片）三因素混合實驗設計。其中材料性質為被試間變量，每組30人，命題屬性和材料類別為被試內變量，因變量為被試歸納力度判斷及判斷過程中自動記錄的眼動數據。

2.3 實驗假設

被試在歸納推理過程中會同時采用多樣性和屬性中心性策略，故不管歸納判斷力度還是各項眼動指標多樣性和屬性中心性主效應都顯著。

被試在歸納判斷中，多樣性與屬性中心性交互效應顯著，表現為多樣前提與結論更具相似性，屬性中心性會加強多樣性效應；非多樣前提與結論相似性低，屬性中心性會減弱多樣性效應或對多樣性效應不產生影響。

材料性質的主效應顯著。被試對圖片材料的加工比文字更快，不能做出深思熟慮的判斷，故對圖片材料的歸納判斷力度顯著高于文字材料；各項眼動指標也存在顯著差異，圖片材料的各項眼動指標顯著低于文字材料。

2.4 實驗材料與做法

實驗延續Hadjichristid等人（2004）利用某種動物有多少功能依賴于一個屬性來確定屬性中心性，如老鷹的大多數生理功能依賴于Alu酶，僅有一小部分依賴于 Cla酶，這一論斷中Alu酶界定為中心性屬性，Cla酶界定為非中心性屬性（Hadjichristidis，Sloman，Stevens， ＆ Over，2004）。

實驗自編12對動物對作為歸納論斷前提，多樣與非多樣組各6對，并要求30名大學生對前提相似性進行評定，其中0代表動物對極不相似，10代表極相似，其他情況介于二者之間。經評定后選取10對動物組作為正式實驗材料，其中2對用于實驗練習，8對用于正式實驗，每個材料分為對中心性屬性的判斷和對非中心性屬性的判斷，共組成16道推理判斷題，具體實驗材料如表1。實驗假設在大前提（例：老鷹的大多數生理功能依賴于Alu酶，僅有一小部分依賴于 Cla酶）成立的情況下，要求被試在實驗中根據小前提（例：老鷹體內含有Alu酶，蘿卜體內含有Alu酶）對結論進行推理判斷，并在0-5的數字中選擇一個數字來代表結論成立的可能性，其中0代表結論不可能成立，5代表完全成立，其他情況介于二者之間。

表1 正式實驗材料

最終實驗將所選取的10對生物分別編輯成文字和圖片兩種性質的材料，其中圖片材料來自于網絡，每種生物圖選取5張，對5張圖片進行典型性判斷后選取最具典型性的一張用于實驗，并采用Photoshop CS圖像制作軟件消除了圖片中的背景信息，防止被試在推理判斷中受到背景信息的影響，正式實驗開始前對被試進行圖片認知性練習，保證被試認識圖片中的生物。

實驗由兩名心理學專業主試完成，一名主試負責指導語及口語報告記錄，另一名負責眼動儀的操作和監控，被試通過自主操作進入練習和實驗程序，每個被試的實驗時間為15-20分鐘。

2.5 實驗儀器

實驗采用的是加拿大SR RESEARCH公司所生產的Eyelink CL眼動儀，其自帶Dateviewer軟件導出和提取相關眼動數據。

3 結果

3.1 歸納判斷力度

實驗中歸納推判斷力度 （inductive confidence）是指被試推理結論成立可能性大小，結論成立的可能性越大，歸納判斷力度越強。歸納判斷力度根據被試口語報告進行計分，即被試報告0，則計0分，0-5分，被試報告多少計多少。

被試對四種類型歸納論斷判斷力度見表2，對其進行重復測量方差分析，結果顯示：材料性質主效應不顯著［F（1，58）＝1.550，p＞0.05］，被試的歸納判斷較少受到材料性質的影響；多樣性主效應顯著［F（1，58）＝47.180，p＜0.05］，被試對多樣組材料的歸納判斷力度顯著高于非多樣組，表現出了多樣性效應；屬性中心性主效應顯著［F（1，58）＝145.075，p＜0.05］，被試對屬性中心組材料的歸納判斷力度顯著高于非中心組，表現出了屬性中心性效應；多樣性與材料性質的交互效應不顯著，但屬性中心性與材料性質的交互效應顯著［F（1，58）＝7.164，p＜0.05］，對其進行簡單效應檢驗，發現在屬性中心性條件下，被試對圖片材料和文字材料的歸納判斷力度差異不顯著，而在材料性質條件下，被試對中心材料和非中心材料的歸納判斷力度差異顯著，這種顯著性表現在被試對屬性中心組材料的判斷力度顯著高于非中心組，此結果表明該交互效應是受到屬性中心性的影響而非材料性質的影響；多樣性與屬性中心性交互效應顯著 ［F（1，58）＝6.700，p＜0.05］，對其進行簡單效應檢驗發現，在屬性中心性條件下，被試對多樣組的歸納判斷力度顯著的高于非多樣組；在多樣性條件下，被試對屬性中心組的歸納判斷力度顯著地高于對非中心組，此結果表明被試在歸納判斷中會同時受多樣性和屬性中心性的影響；多樣性、屬性中心性、材料性質三因素交互效應不顯著。

3.2 眼動數據分析

實驗將需要被試運用推理思維參與的小前提和結論劃為記錄眼動數據的興趣區，對第一次通過時間、注視時間、注視次數、回視次數四個數據指標進行分析。

表2 被試歸納判斷力度表

3.2.1 第一次通過時間

第一次通過時間是指被試首次把興趣區內的內容閱讀完成的時間，它是被試對材料早期加工的重要指標。實驗中被試的第一次通過時間見表3，對其進行重復測量方差分析，結果顯示材料性質的主效應顯著［F（1，58）＝6.878，p＜0.05］，表現為被試對文字材料第一次通過時間顯著高于圖片材料，而其余主效應與交互效應均不顯著。也就是說，命題中的多樣性與屬性中心性不影響被試的早期加工過程。

表3 第一次通過時間（單位：毫秒）

3.2.2 注視時間

注視時間是指被試對興趣區的總注視時間，它是被試歸納判斷的反應時指標。實驗中被試的注視時間見表4，對其進行重復測量方差分析，顯示多樣性主效應顯著［F（1，58）＝3.995，p＜0.05］，表現為被試對多樣組注視時間顯著高于非多樣組，其余變異來源都不顯著。

表4 不同材料性質下被試對四種題型的注視時間（單位：毫秒）

3.2.3 注視次數

注視次數是指兩次眼跳之間眼球的相對靜止狀態，它是被試對材料中期加工的重要指標，一次注視稱為一個注視點，注視次數就是注視點的數量。實驗中被試的注視次數見表5。對其進行重復測量方差分析，結果顯示多樣性主效應顯著［F（1，58）＝4.228，p＜0.05］，表現為被試對多樣組的注視次數顯著多于非多樣組，其余變異來源均不顯著。也就是說，多樣性會影響被試的中期加工過程，而屬性中心性則對被試的中期加工過程影響不大。

3.2.4 回視次數

回視次數是指眼睛在實驗過程中退回到已經注視過的內容上的數量，它是被試對材料后期加工的重要指標，實驗中被試的回視次數見表6，對其進行重復測量方差分析，結果顯示多樣性主效應顯著［F（1，58）＝6.952，p＜0.05］， 表現為被試對多樣組材料的回視次數顯著多于非多樣組；多樣性與材料性質的交互效應顯著［F（1，58）＝5.530，p＜0.05］，對其交互作用進行簡單效應檢驗，發現無論哪種材料性質條件下，被試對多樣組的平均回視次數都多于非多樣組，這種差異在文字材料條件下不顯著，但在圖片材料條件下顯著；多樣性與屬性中心性交互效應顯著［F（1，58）＝6.764，p＜0.05］，對其交互作用進行簡單效應檢驗，發現在多樣性條件下，被試對中心屬性與非中心屬性材料的回視次數差異不顯著，在屬性中心性條件下，被試對多樣與非多樣材料間的回視次數存在差異，但這種差異在中心條件下顯著，在非中心條件下則不顯著。

表5 注視次數（單位：次）

表6 回視次數（單位：次）

4 討論

4.1 多樣性與屬性中心性策略的運用

實驗中，被試歸納判斷力度多樣性和屬性中心性主效應顯著，符合實驗假設，這與前人的研究結果一致，證明了被試會同時運用多樣性與屬性中心性策略進行歸納判斷。在眼動數據方面，被試的多樣性效應除了第一次通過時間差異性不顯著外，注視時間、注視次數、回視次數主效應都達到了顯著水平，回視次數與材料性質出現了交互效應，基本與假設結果一致，這不難推測出被試在早期加工過程中沒有或較少地運用多樣性策略；在中期加工過程中開始應用多樣性策略；在后期加工時會對圖片中未精細加工到的多樣性信息進行重新加工，從整個加工過程來看印證了被試在推理過程中多樣性策略的應用；而屬性中心性主效應在早、中、晚期三個眼動指標中均未達到顯著水平，這與假設結果不一致，以此可以推測屬性中心性會影響被試的歸納判斷，但被試的這種屬性中心性判斷占用了較少的認知資源，可能是一種自動化加工。

4.2 屬性中心性對多樣性效應的影響

被試的歸納判斷結果顯示，多樣性與屬性中心性存在交互效應，表現為被試不管在中心或非中心條件下，都會表現出多樣性效應，同樣不管在多樣還是非多樣條件下，都會有把握將中心屬性推理到結論中；在各項眼動指標中，只有回視次數（后期信息加工）多樣性和屬性中心性存在交互效應，這種交互作用主要來源于屬性中心性對多樣性的影響，即在中心屬性條件下被試對多樣推理命題回視次數高于非多樣命題，綜合被試的歸納判斷和眼動指標，可以發現多樣性和屬性中心性會同時促進被試的歸納判斷，且中心屬性會影響被試的多樣性判斷，使被試在判斷中投入更多的認知資源。上述結果與實驗假設存在不符之處，實驗假設非多樣前提下，前提與結論相似性低，被試應較少有把握將中心屬性推理到結論中，但被試的歸納判斷結果顯示，被試仍然有把握將中心屬性推理到結論中，而眼動指標結果顯示被試的多樣性判斷確實受到了屬性中心性的影響。究其原因可能與實驗中屬性中心性的設定相關。張婷婷等人的研究中將屬性中心性分為中心屬性、次中心屬性、再次中心屬性三個水平，本研究只有中心屬性和非中心屬性兩個水平，在屬性中心性的差異上不足以影響到被試的多樣性判斷，但會影響被試進行多樣性信息加工（張婷婷，李紅，龍長權，馮廷勇，陳安濤，李富洪，王秀芳，2007）。

4.3 材料性質對歸納判斷的影響

被試對圖片和文字材料的歸納判斷力度差異不顯著。眼動指標方面，除了在第一次通過時間上表現出材料性質主效應外，注視時間、注視次數和回視次數眼動指標均未表現出差異。實驗假設是基于圖片材料更具形象性，被試對圖片材料加工時間短于文字材料提出的。上述實驗結果發現，被試對圖片材料的早期加工顯著快于文字材料，這印證了實驗假設，但被試的歸納判斷力度和其他眼動指標結果與實驗假設不符。也就是說材料性質既未影響到被試的歸納推理判斷，又未影響到被試的各項眼動指標，探其原因可能與歸納推理中多樣性或屬性中心性因素相關。韓玉昌等人（2003）利用眼動對圖片、中文、英文的研究中，材料內容僅限于普通閱讀，所以被試在普通閱讀條件下的各項眼動指標會受到材料性質的影響，在推理條件下可能不會受到材料性質的影響。在回視次數這一眼動指標上，材料性質和多樣性存在交互效應，主要表現在被試在圖片材料中對多樣材料的回視次數顯著高于文字材料，也就是說推理中多樣性比屬性中心性對被試的眼動指標影響更大，再次印證了被試在多樣性加工時所耗的認知資源比屬性中心性多。

4.4 總討論

實驗綜合了材料性質、多樣性、屬性中心性三因素對被試歸納判斷的影響，發現被試無論在哪種材料條件下的歸納判斷都會更多受多樣性因素的影響，也就是說被試將多樣性作為其歸納判斷的主要參考依據。實驗中中心屬性會加強多樣性效應，但非中心屬性并未減弱多樣性效應，也未加強非多樣效應，即多樣性不易受屬性中心性的影響。本研究中屬性中心性會對多樣性產生影響的假設是基于被試歸納推理主要依靠前提和結論的相似性而提出的，而研究結果對實驗假設提供了部分支持，由此可以推測出被試的多樣性歸納判斷并非僅僅依賴于前提和結論之間的相似性。

關于多樣性效應的心理機制解釋，主要有三種：一是相似性覆蓋模型理論；二是前提概率理論；三是大數原則（李富洪，李紅，陳安濤，馮廷勇，龍長權，2006）。 Osherson 等人（1990）和 Sloman（1993）認為前提項目中涵蓋的內容會影響被試的多樣性判斷，即涵蓋內容越多樣，它就與最近上位類別覆蓋越大，人們對結論判斷的力度就越大，據此提出了相似性覆蓋模型（Similarity-Coverage Model-SCM）（Osherson，Smith，Wilkie，Lopez，＆Shafir，1990；Sloman，

1993）。Medin（2003）利用企鵝和極地熊作為實驗材料，提出的“屬性加強非多樣性效應”，強調屬性對多樣性效應的影響，對SCM提出質疑（Medin，Coley，Storms ＆ Hayes，2003）。 Heit（2005）用了與 Medin（2003）相同的實驗材料，與 Medin（2003）不同的是增加了分類任務，得出“屬性加強非多樣性效應”現象是因被試分類標準不同產生的結果，多樣性效應實質上仍然是存在的（Heit＆ Feeney，2005）。王孝清、李紅（2011）針對 Medin（2003）和 Heit（2005）的分歧展開研究，結果發現當分類活動為外顯時，被試的推理結果既不支持Medin（2003），也不支持Heit（2005），當分類活動為內隱時，被試的推理結果支持Heit（2005）的觀點，其研究結果部分支持了SCM（王孝清，李紅，2011）。本實驗結果也證明被試的多樣性判斷不僅僅依賴于前提與結論之間的相似性，故SCM不能完全解釋多樣性效應這一心理機制。

Heit（2001）和 Lo（2002）認為前提越多樣，該前提同時具有某種特征的概率就會越小，這種小概率的事件都發生了，那么整個類別都具有這種特征就更容易成立，據此提出了前提概率理論。Lo（2002）利用情景題目為實驗材料，以兒童為被試進行研究，發現被試多樣性判斷不是由前提項目的差異性 （即多樣性）造成的，而是對差異如此大的項目放在一個地方（即同時具有某一特征）感到驚訝造成的（Heit＆Hahn，2001；Lo，Sides， ＆ Rozelle，2002）。 陳安濤等人利用復雜的認知分段設計將歸納判斷任務分為3個步驟進行實驗研究發現，被試在歸納推理力度判斷中對看似更不可能成立的前提居然也成立而產生的“驚奇感”（FOS）可能是多樣性效應的關鍵（陳安濤，李紅，馮廷勇，高雪梅，張仲明，李富洪，楊東，2005）。本實驗中非多樣前提共同擁有中心屬性的概率比非中心屬性的概率更小，應表現出屬性加強多樣性判斷的結果，但經分析屬性加強多樣性判斷的結果不顯著，故前提概率理論也不能完全解釋多樣性效應。

李富洪等人（2006）提出了大數原則。該觀點認為，多樣性前提實質是隱含了大數信息，而人們在推理中習慣于運用大數思維，即認為前提數量不斷增加，結論就會越可靠，歸納判斷的信心就越強。大數原則認為多樣性推理的信息加工過程包含差異識別、信息抽取、信息運用三個步驟，其中差異識別包含知覺表現和選擇比較兩個階段，信息抽取則是在差異識別的基礎上，在大數意識的參與下被試抽象出不同的類別數量信息的過程，信息運用則是被試用獲得的數字信息來比較判斷給出歸納判斷的過程，也就是說在信息抽取和信息運用這兩個過程中被試才會真正運用大數原則。本實驗中，被試早期加工時未采用或較少采用多樣性策略，可能是對材料信息知覺的階段，它能知覺到多樣性信息，但未采用多樣性策略，這與大數原則中差異識別過程基本相符；中期加工中被試開始采用多樣性策略，即在知覺到多樣性信息后，運用較多的認知資源對多樣性數量進行評估，對前提與結論項目間信息進行比較，目的是尋找足夠的證據來支持結論，所以這基本與大數原則中信息抽取過程相符；后期加工是被試多樣性決策采納的關鍵，被試對多樣組材料回視次數顯著較多，這基本與大數原則中信息運用過程相符，故大數原則理論與本實驗中多樣性效應眼動模式基本吻合。

5 結論

本研究結果表明：

被試在歸納推理中會同時采用多樣性和屬性中心性策略，多樣性策略比屬性中心性策略占用更多的認知資源。

屬性中心性會對被試的多樣性判斷產生影響，即中心屬性會促進多樣性判斷，非中心屬性不會對多樣性判斷產生影響。

材料性質既未影響到被試的歸納推理判斷，又未影響到被試的各項眼動指標，這與推理中多樣性和屬性中心性因素相關。