基于怪誕理論錨定效應探究實驗課程對于提升科學認知力的影響作用

王明政 王毅杰 李 冕

（1．上海市教委信息中心，上海 200003；2．上海交通大學 密西根學院，上海 200240）

基于心理學的相關知識，結合高等教育中實驗課程的相關知識，設計了測試問卷，通過對學生們進行抽樣問卷調查，對高校學生的科學認知能力進行調查，通過分析測試的結果數據來判斷高等教育實驗課程對于學生科學認知力的影響作用。本文的結構如下：在第一章，將介紹科學認知力的重要性；在第二章中，對怪誕理論以及“錨定”效應做出介紹；在第三章中，基于“錨定”效應以及實驗課程的相關內容設計了本文實驗用的調查問卷；在第四章中，針對經歷過高等學校實驗訓練的人群進行了抽樣問卷調查，并針對結果數據進行了分析，希望通過分析結果來判斷實驗課程是否對科學認知力的提升具有影響作用；在第五章，本文對前幾章的內容進行總結，并得出結論。

1 科學認知力的重要性

科學技術已經對我們這個世界越來越重要，它是推動生產力發展的重要因素，對生產力的發展具有指導作用，而生產力的提高會帶動經濟產量的增加。因此，科學技術也是經濟增長的重要因素。回顧人類發展的歷史進程，在科學技術較為落后的時期，人們的生產力低下，物質生產全部要憑靠手工人力來完成，而人類的生產能力有限，由于缺乏先進的生產工具，導致了整個人類社會生產效率低下。然而，隨著人們對科學知識的發現與利用，經過幾次工業革命的發展，人們利用基于科學原理開發的先進工具開始了生產工作。這些工具提高了生產能力與效率，機器代替了傳統的、效率低下的手工作業，從而使得產出越來越多，從而促進了經濟的發展與社會的進步。因此，對于人類來說，要注重科學技術的學習與探索，要積極地增加對科學知識的認識程度，提高自身對科學知識的認知能力。

科學認知力指的就是人們對科學知識的理解程度。由之前的分析不難看出，對科學知識抱有正確的認識態度，從正確的角度去理解科學知識的內涵對人類的發展是十分重要的。所以，對科學知識保持客觀的理解，來培養良好的科學認知能力可以幫助人們更好地了解這個世界，增加人們的工作效率，幫助人們更加科學高效地解決所面對的問題。本文通過以下例子來說明科學認知能力對人類社會的重要性。

根據世界衛生組織的統計，在全球每年1．125億次獻血總量中，超過一半來自總人口占世界人口19%的高收入國家。其中，高收入國家的獻血率達4．54%，中等收入國家達1．01%，而對于我國，只有1%的人口提供了血液，而這些血液需要滿足全國如此龐大的用血需求，顯然是不夠的。因此，我國有些地區經常會出現“血荒”的現象。而造成獻血率低下的因素，在于大多數人缺乏對獻血的科學認知能力，從而對獻血產生了許多的誤解。比如有的人認為獻血會降低人們的壽命、減少人體的元氣，有的人則認為獻血會造成人體的貧血缺血，甚至會誘發低血壓等潛在疾病。

然而，根據血液的科學知識，我們知道血液由血漿與血細胞組成。血漿中大部分是水，其次是蛋白質以及多種電解質。血細胞包括紅細胞、白細胞以及血小板。對于一個正常人來講，這些細胞的壽命分別為紅細胞約為120天，白細胞9～13天，血小板8～9天。也就是說，每個人的血液都會隨著時間變化吐故納新，這與是否獻血無關。同時，適量捐獻血液，會促進血細胞的產生與更新，這些新鮮的血細胞其實對人體的健康更加有益。

從上面這個例子可以明顯看出科學認知能力對社會的重要性。人們科學認知力的不足會導致許多不必要的誤解產生，降低社會的巡行效率。擁有良好的科學認知能力，會幫助人們更加客觀、理智地看待事物，這對整個社會的發展會起到十分積極的作用。正是因為這樣，向人們普及科學知識、培養人們的科學素養、提高科學認知能力才會成為當今我國教育事業需要完成的重點目標之一。

2 怪誕理論中的“錨定效應”

在心理學的理論范疇當中，怪誕理論中的“錨定效應”（anchoring effect）是一種極為重要的判斷偏差現象，該效應于1974年被Tversky和Kahneman所發現。“錨定效應”是指在不確定情況的判斷與決策中，人們的決策結果會受到最先呈現的初始信息所影響，在怪誕理論當中，將最先呈現的初始值定義為該項問題的“錨”（anchor），由于人們對實際情況的不確定，所以做出的結論通常會在“錨”值的附近浮動變化，因此這項心理學效應被稱為“錨定效應”。這種通過比較“錨”值，在不確定情況下使得結論向“錨”值的方向偏離，產生估計偏差現象的“比較-判斷”方式被稱為標準錨定范式（standard anchoring paradigm）。

自從這項心理學效應被發現以來，學者們針對錨定效應的分類以及影響因素等對它進行了研究。

其中，對于錨定效應的分類，基本可以分為以下幾類：

（1）傳 統 錨 定 效 應 （traditional anchoring effect）：該類錨定效應基于1974年Tversky和Kahneman的標準錨定范式產生。在該類錨定效應的實驗中，被測試者會提前被問到一些問題，這些問題當中包含結論的暗示，可以使得被測試者在印象中植入錨值。隨后，讓被測試者給出他們認為正確的問題答案，在這種情況下，對問題答案不了解的被測試者往往會給出印象中被暗示的錨值附近的答案，這類效應被歸類為傳統型錨定效應。

（2）基本錨定效應（basic anchoring effect）：該類錨定效應于1996年被Wilson，Houston，Etling和Brekke所發現，這類效應基于數值啟動范式（numerical priming paradigm）。被測試者被給予各種無關的信息，然后被要求做出絕對的判斷，這種測試方法會在極大程度上影響被測試者的決策結果，從而使得被測試者的判斷決策結果偏向于錨值，使得他們出現錨定誤差。

（3）自發錨定效應（self-generated anchoring effect）：在錨定效應中，錨定值被分為外部錨和自發錨。外部錨是指由外在的環境所提供的錨定值，一般常見于在被測試者的問題當中，而自發錨則是根據被測試者自己的經驗以及目前已經獲得的信息情報作為標準所決定的錨定值。因此，自發式錨定效應就是指人們以自發錨作為錨定值，在情況不確定的情況下所表現出來的錨定效應。

通過大量的錨定效應實驗，可以發現該效應對人們的影響程度是不同的：對于不同的測試個體，效果不相同；對于同一個測試個體，在不同的時間測試時，結果也不相同。因此，通過大量實驗，心理學家們對于錨定效應的影響因素進行了探究，以傳統型錨定效應為例，發現錨定效應的影響因素如下：

（1）錨定信息的特征。Tversky和Kahneman提出，在傳統型錨定效應測試中所提供的外界誘發條件當中，錨定值本身的特性會影響被測試者決策結果的偏差程度，如錨定值的大小等。較高的錨定值（高錨）會使得決策結果向數值偏大的方向上決策；相對地，較低的錨定值（低錨）會使得決策結果向數值偏小的方向上決策。

（2）個人能力變量。這一因素通常表現在專家知識技能（expertise）這一方面上。當被測試者對正在面對的問題擁有足夠知識技能的時候，那么對于這個問題，被測試者的決策結果不會受到錨定值的影響，此時錨值不會導致決策結果出現偏差。

（3）情緒因素。實驗表明，當人們的情緒處在積極狀態的時候，人們的決策結果更容易依賴經驗以及啟發式，因而此時人們更容易受到錨定值的影響，從而產生決策誤差；相反，當人們的情緒處在消極狀態時，人們的思考則會變得更加謹慎嚴密，從而不容易受到錨定效應的影響。

（4）個體性差異。Mcelroy和Dowd于2007年發現，不是所有的人都會容易地受到錨定效應的影響。不同的人在相同的情況下受到錨定效應的影響都不相同，有時還會出現明顯的差異。

從錨定效應的影響因素不難看出，除了先天性因素（個人差異因素），人們受到錨定效應而產生決策偏差的影響是可以通過后天的努力學習、對科學技術知識的掌握理解來緩解的。為了讓人們在面對不確定的情況下，盡量擺脫錨定效應帶給人們的不良影響，需要人們平時加強對科學知識的學習，并在面對未知的情況時，要保持冷靜，判斷周圍的形勢，避免受到錨定偏差的影響。

由以上關于怪誕理論錨定效應的介紹，可以發現人們受到錨定效應的影響程度與他們自身的科學認知能力呈正相關。當人們的科學認知力提高時，他們的決策往往更加理智科學，不容易受到外界的干擾。反之，通過人們對錨定效應的反應程度可以判斷他們的科學認知能力。因此，在本文中，我們選擇錨定效應作為判斷被測試者科學認知力的參考依據。總之，錨定效應對人們在不確定的情況下所做出的決策結果產生了深遠的影響，如何減少這種影響，是需要心理學家們進一步研究的重要課題。

3 實驗調查問卷的設計

由于要探究我國高等教育的課程設計對學生們科學認知能力的影響作用，我們需要設計實驗調查問卷來收集實驗用的數據。根據之前對怪誕理論中錨定效應的介紹與影響因素的分析，我們基于高等教育期間所經歷的幾個中壓迫實驗課程的相關知識設計了調查問卷，以經過高等教育的學生群體作為測試對象，來調查他們的科學認知力。

3.1 問題設計

這里，為了方便被測試者完成測試，選擇利用最直觀的傳統型錨定效應原理來制作問卷問題，設計了5組實驗問題（問題1～10），每組實驗包含一個含有錨定值的選擇問題以及需要被測試者以問答形式回答的問題。針對問卷問題設計的三個實驗，即335m L罐裝可樂內部壓力和外界溫度關系的實驗、測量直流電機轉速與占空比關系的實驗、風洞實驗，利用問題11～13，根據被測試者對這三個問題的答案來判定被測試人群是否在本科期間做過這些實驗。問卷設計的問題見表1。

表1 測試問卷問題

3.2 問題分析

根據上述問卷的設計方案，問卷中涉及被測試者在校期間所做過的實驗課程，這里選擇335ml罐裝可樂內部壓力和外界溫度關系的實驗、測量直流電機轉速與占空比關系的實驗、風洞實驗為測試案例，針對這三個實驗提出問題，來判定被測試人員是否熟悉這些實踐課程的相關知識。對于被測試者的科學認知能力，基于傳統型錨定效應，分別設計了5組問題，每組問題包括外部所施加的包含錨定值的問題以及關于三個實驗的需要給出具體答案的問題。對于問卷中的每一個需要給出具體答案的問題，統計出回答每個選項的人數所占被測試人數的百分比，來分析被測試者對每個問題的看法。在統計完測試數據之后，利用貝葉斯統計的理論，就被測試者是否熟悉這三個實驗作為先驗知識，計算回答每個問題的人數占被測試人數的百分比，從而判斷在校期間的課程教育是否對這些需要給出具體答案的問題的回答有影響作用。最后綜合所有的結果來判斷在校期間的教育對學生們的科學認知能力是否有影響。

4 實驗結果及分析

首先對調查問卷的結果進行匯總，將被測試者在校期間是否對選取的三個實驗有印象作為研究自變量。其中，根據問卷中問題11～13的回答判斷被測試者是否熟悉。依據統計學的方法探索被測試者在問題11～13上的回答的分布情況，其分布見圖1。

圖1 對于三個實驗回答的分布情況統計

從圖中不難看出，對于實驗一（335ml罐裝可樂內部壓力和外界溫度關系的實驗），34．50%的被測試者了解實驗的相關知識內容；對于實驗二（測量直流電機轉速與占空比關系的實驗），18．75%的被測試者了解實驗的相關知識內容；對于實驗三（風洞實驗），31．25%的被測試者了解實驗的相關知識內容。

為了進一步探究學生們的科學認知力是否經過高等教育課程而得到了提升，將被測試者對于這三個實驗問題的回答情況分布作為先驗知識，對于每個需要給出具體答案的問題，分別計算出熟悉實驗的被測試者與不熟悉實驗的被測試者是否受到錨定值影響的比例。因此，針對問卷中的問題2、問題4、問題6、問題8、問題10，對于熟悉實驗的被測試者來說，他們對問題的回答受到錨定效應影響的比例數據如圖2所示：

圖2 熟悉實驗者受到錨定效應影響統計

而對于不熟悉實驗的被測試者來說，他們對問題的回答受到錨定效應影響的比例數據如圖3所示：

圖3 不熟悉實驗者受到錨定效應影響統計

從圖2的數據不難看出，那些對實驗內容熟悉的被測試者，他們的回答受到錨定效應影響的比例較低；從圖3的數據可以看出，對實驗內容不熟悉的被測試者，他們的回答受到錨定效應影響的比例較高。

因此，綜合以上實驗結果可以看出，高等教育的課程可以幫助學生們增加科學認知力。根據錨定效應的影響因素，由于高等教育課程會提高學生們的個人能力、增加他們對科學知識的認識與理解，所以才會使得錨定效應對這些學生的影響降低。通過本實驗，我們認為高等教育對科學認知力的提升具有積極作用。

5 結論

通過以上相關理論的介紹以及分析，本文得到的結論是高等教育的實驗課程對于增強學生們的科學認知力具有積極作用。本文首先介紹了科學認知力，并分析了科學認知力對社會發展的重要性。其次，本文介紹了怪誕理論中的錨定效應，介紹了錨定效應的分類，并針對傳統型錨定效應分析了該效應的影響因素。然后，基于錨定效應，本文設計了實驗用的調查問卷，來了解被測試者實驗課程的熟悉程度以及他們的科學認知力。在收集數據之后，我們將被測試者是否熟悉實驗課程作為先驗知識，利用貝葉斯分析等統計方法同數據進行統計與分析，發現對實驗熟悉的被測試者，他們的回答不容易受到錨定效應的影響。也就是說，他們的科學認知力得到了提高。通過以上的實驗與分析，本文得到了高等教育的實驗確實對提升學生們的科學認知力具有積極作用的結論。如何更好地開展高等教育實驗課程，如何安排實驗課程來更好地增強學生們的科學認知力是下一步需要研究的重要課題。