（发展与教育心理学专业论文）范畴三段论推理格效应的眼动研究.pdf

- 一 塑垄堑蔓奎兰堡主兰垡垒茎 a b s t r a c t r e s e a r c hh a ss h o w nt h a ta m a j o ri n f l u e n c eo np e r f o r m n c ew i t hs y l l o g i s t i cr e a s o n i n g d e r i v e sf r o mt h e i rf i g u r e f i g u r ec a na f f e c tp e r f o r m a n c ea c c u r a c y , p r o c e s s i n gt i m ea n d d i r e c t i o n a l i t yp r e f e r e n c e sf o rt e r mo r d e r si nc o n c l u s i o n s t h ed i r e c t i o n a l i t yb i a s e ss 嘲i n g e n e r a t e dc o n c l u s i o n st a k et h ef o r mo fap r e f e r e n c ef o ra cc o n c l u s i o n - t e r mo r d e r sw i t h a b - b ca r g u m e n t sa n dc - ao r d e r sw i t hb a - c ba r g u m e n t s h o w e v e r , s e l d o mf e ws t u d i e s h a v ee m p l o y e dt i m e - b a s e dm e a s u r e s , w eu s e de y e m o v e m e n t 位蛐t o 锄l a l y 弱 a s p e c t so fo n - l i n ea t t e n t i o n a lp r o c e s s i n gt or e v e a lt h ef i g u r ee f f e c ti ns y l l o g i s t i cr e a s o n i n g , e m p l o y i n gb o t hc o n c l u s i o n - e v a l u a t i o na n dc o n c l u s i o n - p r o d u c t i o np a r a d i g m , t h e n t e s tt h e i n t e r p r e t a t i o no f e a c ht h e o r y t h ef i r s te x p e r i m e n ti s2 x 2 x 2t h r e ef a c t o rw i t h i n - s u b j e c td e s i g nu n d e rc o n c l u s i o n - e v a l u a t i o np a r a d i g m , i nw h i c hw es t u d i e dt h ei n f l u e n c eo ff i g u r ea n dv a l i d i t y , d i r e c t i o n a l i t y o fc o n c l u s i o n t h es e c o n de x p e r i m e n ti s s i n g l ef a c t o rw i t h i n - s u b j o c td e s i g n u n d e r c o n c l u s i o n - p r o d u c t i o np a r a d i g m , i nw h i c ht h ei n f l u e n c eo ff i g u r ew a s s t u d i e d a l ls u b j e c t s a r ev o l u n t e e r s ，t h e yc a m ef r o mf u j i a n n o r m a lu n i v e s i t y , 3 0u n d e r g r a d u a t ei ne x p e r i m e n t 1 ，3 3i ne x p e r i m e n t2 t h ee x p e r i m e n t a lp r o c e s si sc o n t r o l l e db ye x p e r i m e n t - b u i l d e r t h er e s u l t sa r ea sf o l l o w s ： ( 1 ) t h e r ei sn oo b v i o u sd i f f e r c n c ao fr e a s o n i n gs c o r ea n dt o t a lf i x a t i o nt i m eu n d e rb o m c o n c l u s i o n - e v a l u a t i o na n dc o n c l u s i o n - p r o d u c t i o np a r a d i g m ； ( 2 ) p a r t i c i p a n t sp r e f e r r e dc o n c l u s i o n sf o rf i g u r ea b b ci nt h eo r d e ra ca n df o rf i g u r e b a - c bi nt h eo r d e rc - a t h e yg o th i g e rs c o r eo nt h ec a t e g o r i c a ls y l l o g i s m sw h i c h c o n c l u s i o ni sw i t hp r e f e r r e dd i r e c t i o n , b u tu s e dl e s st o t a lf i x a t i o nt i m e ； ( 3 ) t h e yg o th i g e rs c o r e0 1 1t h ec a t e g o r i c a ls y l l o g i s m sw h i c hc o n c l u s i o ni sv a l i d , b u t u s e dl e s st o t a lf i x a t i o nt i m e ； ( p a r t i c i p a n t su s e dm o r ef i x a t i o nt i m eo nt h e w l p r o m i s et h a nt h e “s o m e p r e m i s e o ft h ef i r s t f i g u e ( b a - c b ) d u r i n gt h ee a r l yp r o c e s s i n g , h o w e v e r , t h e e f f e c tw a s o p p o s i t e t ot h e f o u r t hf i g u r e ( a s - b c ) ，a n di ti sm o r eo b v i o u su n d e rt h e c o n c l u s i o n - e v a l u a t i o np a r a d i g m ( 5 ) u n d e rt h ec o n c l u s i o n - e v a l u a t i o np a r a d i g m , t h ei n t e r a c t i v ee f f e c to ff i g u r e a n d c o n c l u s i o nd i r e c t i o n a l i t yw a so b v i o u sd u r i n gt h el a t e rp r o c e s s i n g a n dd u r i n gt h e l a t e rp r o c e s s i n gf o re v e r ya r e ao fi n t e r e s t , t h ei n t e r a c t i v ee f f e c to ff i g u r ea n d m 一塑鍪堕蔓奎兰堡圭堂垡笙塞 c o n c l u s i o nv a l i d l i t y ；u n d e rt h ec o n c l u s i o n - e v a l u a t i o np a r a d i g m , f i g u r ea f f e c t e dt h e l a t e rp r o c e s s i n gf o r e v e r ya r e ao fi n t e r e s t ( 6 ) u n d e rt h ec o n c l u s i o n - e v a l u a t i o n p a r a d i g m ，t h ed i m c d t yo ft h ec a t e g o r i c a l s y l l o g i s m sw a sd e p e n d e db yt h et y p e so f c o n c l u s i o n k e y w o r d s ：c a t e g o r i c a ls y l l o g i s m s ，f i g u r ee f f e c t , e y e - m o v e m e n t i v 中文文摘 中文文摘 。j 范畴三段论推理既是一种典型的演绎推理，又是演绎推理的基础。人们在进行 范畴三段论推理过程中，对第一格倾向于得出c - a 方向结论，对第四格倾向于得出 a c 方向结论，第一格与第四格的推理成绩和所用的处理时间不同的现象，被称为 格效应。 国内外学者对格效应进行了大量研究，取得丰富的实证研究资料，也形成了几+ 个很有影响的理论，例如：心理逻辑理论、心理模型理论、概率启发式模型、源创 始模型等。然而各个理论之间的纷争却从未停止过，到目前为止还未出现一种既通 俗易懂又能够解释尽可能多的现象或是能够包容其它理论的解释理论，对于格效应 的解释更是如此。虽然各个理论都承认在范畴三段论推理中格因素影响人们的推理 过程，但是各理论的观点却不尽相同，有的认为是研究范式导致格效应，有的则认 为是末项位置决定了结论的方向性。 心理逻辑理论认为，如果推理步骤越多，那么推理越困难；如果逻辑规则越复 杂，或规则可接受的程度越低，那么实际推理越困难。然而有不少实证研究的结果 却否定了这两个推论。心理逻辑没有具体的预测这些因素的时间进程。尽管这一理 论多年来一直占据着统治地位，并为许多心理学家所认同，然而至今也没有令人信 服的实验证据支持。f o r d ( 1 9 9 5 ) 对于格效应的解释是心理逻辑理论对于格效应唯 一详细的解释。她认为被试把三段论当作一个代数题来解决，人们把推理的一个前 提当作是需要把其中的一个项用另一个项来替换，而另外一个前提就为这种替换提 供一种价值标准，她对关键的替换提出了四个原则。 心理模型理论认为格影响范畴三段论的难度，而概率启发式模型则持相反的观 点。心理模型认为人们采用先入先出的原则表征问题，以至于产生结论的方向性偏 好；概率启发式模型则认为人们使用最小化启发式选择结论式结构之后，再利用附 属启发式来确定结论中末项的顺序。而源创始模型则认为结论中的项的位置与其在 源前提中的位置是一致的。还有学者认为格效应是语法规则决定的等等。由此可见 对于格效应的解释莫衷一是，各位专家学者基于自己的解释也提出不同的预言。但 也有学者认为人们面对范畴三段论推理时，可能用推理规则或用欧拉圈，却不知道 人们是否使用心理模型。心理模型理论对于人们如何进行搜寻反例没有详细的说明， 也因此受到人们的质疑。 v 福建师范大学硕士学位论文 分析已有研究的特点可知，早期的学者主要使用纸笔测验发现了格效应现象， 而后期的研究则是基于各个不同的解释理论提出的不同预言，设计实验验证各自的 预言。学者们主要采取结论生成范式与结论评价范式来研究三段论的格效应问题， 并认为影响人们在范畴三段论推理过程中产生的格效应因素有：范畴三段论的模型 数量、难易程度、有效性、结论的方向性、工作记忆等等，但较少考虑逻辑训练、 时间压力、反馈等因素对格效应的影响。从地域来看，国外的研究较多，已经趋向 成熟，而已经涌现出一大批的学者关注此问题，而国内对于格效应的实证研究极少。 从研究对象来看国外的研究多数使用大学生为被试，而国内有少量研究选择中小 学生为被试，使用大学生为被试则更少从研究工具来看，主要有两种：一种是纸 笔测验，一种是上机测验。可以根据材料性质、模型数量、有效性等不同标准对研 究材料进行分类。学者根据实验设计的需要选择合适的实验材料，并从相应的实验 中得出结论验证某个理论的预言。这样验证得出的理论其解释力是否有限? 本研究 认为理论的解释力如何，要看是否来自多方面数据都支持它的理论假设。只有尽可 能多类型的实验数据均能支持该解释理论的预言，这样的理论才具有持续性有鉴 于此，本研究率先在国内使用眼动记录法，在两种研究范式下，对范畴三段论推理 的格效应进行初步探讨，以期借助眼动数据比较几种理论的解释力。 实验一，在结论评价范式下，对福建师范大学的3 0 名本科生志愿者，使用2 x 2 x 2 三因素被试内设计，考察了格、结论有效性、结论方向性对他们推理成绩和眼动加 工特征的影响，结果显示： ( 1 ) 结论有效的推理题成绩高于结论无效；结论若为a - c 方向，第四格推理成 绩高于第一格；结论若为c a 方向，第一格推理成绩高于第四格；第一格的带有c a 方向结论的推理成绩高于结论为a - c 方向的推理题；第四格的带有a - c 方向结论的推 理成绩高于结论为c - a 方向的推理题。 ( 2 ) 结论有效推理题的总注视时间短于结论无效；结论若为a c 方向，第四格 推理的总注视时间低于第一格；结论若为c - a 方向，第一格推理的总注视时间低于 第四格；第一格带有c a 方向结论的推理总注视时间低于结论为a c 方向的推理题； 第四格的带有a c 方向结论的推理总注视时间低于结论为c a 方向的推理题。结论有 效推理题的全称前提与特称前提的总注视时间没有显著差异，但二者都极其显著长 于结论；结论无效的推理题三个兴趣区的总注视时间：结论 特称前提；第四格推理题的三个兴趣区上的第一次通过时 伺：全称前提 结论 第四格；结论为c 肪向的推 理题的回视次数：第一格 c - a 方向结论；第四格推理题的回视次数：a - c 方向结论 第四格：特称前提上，二者无显著差异；在结论 上：第一格 第四格。结论无效的推理题全称前提上的回视次数，第一格与第四格差 异不显著：在特称前提上：第一格 第四格；在结论上，第一格与第四格差异不显著。 第一格推理题全称前提上的回视次数，结论有效与结论无效差异不显著；在特称前 提与结论上：结论有效 结论无效。第四格推理题的三个兴趣区上的回视次数：结论 有效 第四格，但差异尚不显著；特称前提上：第一格 特称前提，但差异尚不显著；第四 格推理题各兴趣区的总注视时间：全称前提 第四格：特称前提上：第一格 “少数一 “一些一 “没 有 “有些不是排列说明各自表征的信息量的多少。一人们以此为基础，使用三种 启发式进行推理。这三种启发式是最小化启发式、必要性启发式、附属启发式。最 小化启发式是指选择含信息量最少的前提的量词来引导对结论的量项的选择，这个 前提称为最小化前提。换句话说，选择最小化前提的量词来作为结论的量词。必要 性启发是指人们使用此偏爱类型的量词作为结论的量词。换句话说，如果找不到上 述量词，则找它暗示的量词( 如量词搿所有的一暗示簟一些一) 作为结论的量词。 例如，如果所有的a 是b ，那么一些a 是b 就是合理托像这样得到的附加的结论就 是次偏好的结论。附属启发式是指如果最小化前提有一个末项为主语，那么使用它 作为结论的主语，其中末项是指某个前提中的主语。否则，使用最大前提的末项做 为结论的主语。从中发现，在被试确定结论量词之后，前提中末项的位置会影响被 试得出结论中的量词的顺序排列，因而认为不同的格类型影响三段论推理所推断出 的结论类型。 。 ： 1 2 1 2 国外对格效应的近期研究 与早期研究相比，新近研究越来越关注推理题目的构成成分，学者从关注推理 题目各前提处理时间的差异逐渐发展到关注推理的早期处理和后期处理( 第一次总 7 ： 体通过时间和第二次总体通过时间) 。使用的仪器也越来越精确，从使用一般软件 ( 例如，a u t h o r w a r c5 1 ) 记录各前提表征所用时间发展到当今使用专业仪器 艮动 仪，来精确地监控被试推理的全过程。具体如下： e s p i n o ，s a n t a m a r i a ：和g 救c l a - m a d r u g a ( 2 0 0 0 a ) 3 2 】发现第四格的三段论比第一格 的处理要快。e s p i n o 。s a n t a m a r i a 和g a r d a - m a d r u g a ( 2 0 0 0 b ) 【3 3 】使用一系列的前提表 征方法使测量第二前提的处理时间成为可能，并比较了第一格和第四格三段论推理 结果发现第一格比第四格难处理，使用的时间较长。单模型三段论的第二前提所用 的阅读时间比多模型短。在所得结论的准确性方面，发现格效应不显著，但是模型 数量的效应很明显。格影响处理时间，而模型的数量影响结论的准确性。 s t u p p l e 采i b a l l 卅使, 用a u t h o r w m m5 1 来呈现三段论并收集数据研究了格对三段论 的影响和人们的加工方向问题。实验一中三段论问题以被遮盖的形式出现，前提结 论这些成分在鼠标指向它们时出现，要求被试评价所呈现推理的逻辑有效性，即采 用评价范式研究格对三段论推理的影响过程。实验二则是呈现一个三段论问题，让 被试在指定的区域内生成结论，即使用生成范式来研究此问题。方差分析表明，在 囊 福建师范大学硕士学位论文 格因素上存在显著的主效应旷( 1 ，4 0 ) = 1 8 2 ，p 0 0 0 1 】，第一格的前提注视时间明 显比第四格长。 r a y n 饿 等【3 5 】( 1 9 8 9 ) 曾发现被试在某个单词上的注视时间和注视位置变化反映 了这个单词的难度。基于此es p ：i i 的，s a n t a m a n7 a , m e s e g u e r , c a r r e i r a s l 3 6 】( 2 0 0 5 ) 假设眼 睛的注视方向能够告诉我们一些关于三段论推理过程的处理信息，因为这个过程是 由我们的大脑执行的，因而他们用眼动技术分析在范畴三段论推理过程中的任务难 度和格类型的效应。结果发现在不同格类型上的第二前提所使用的时间存在明显的 差异旷( 1 ，3 1 ) = 8 3 5 ，p 0 0 0 8 。被试在第四格问题上，首次通过时间比较短，平 均值为8 7 5m 8 ，而第一格的首次通过时间的平均值则是1 1 3 6 m s 。在结论的正确性方 面，发现对于第四格的三段论4 7 的人得出了正确结论，对于第一格的三段论，3 2 的人得出了正确结论( 庐3 1 5 。p o 0 0 2 5 ) s m p p l e 和b a l l 【3 8 】( 2 0 0 7 ) 他们假设人们对问题某部分的注视时间能够看出我们 处理此部分的认知加工程度，并借鉴b a l l ，l u e a s ，m i l e s 和g a l e 3 9 】( 2 0 0 3 ) 在研究 w a s o n 四卡选择任务中所使用的鼠标眼动追踪技术，考查了格因素对评价范式的三 段论推理的影响过程。结果发现，阅读第一格三段论的前提所用时间比第四格的长 i f ( 1 ，4 3 ) - - 6 0 8 ，p ；o 0 1 8 ，存在显著的格效应。另一项分析表明，对于第一格三 段论而言，前提1 所使用的时间最多，两前提所使用的阅读时间存在接近显著的差异， p = o 0 7 2 ，而第四格中，则不存在显著差异。 还有大量学者，如b r a i n j 柏3 ( 19 7 8 ) 、d i c k s t e i n t 4 1 】( 19 7 8 ) 、w c l h 耐c k 和g i m ( 斌) l 【叼 ( 1 9 9 0 ) 、e v a n s 、n e w s t e a d 和b y r f l e 4 3 ( 1 9 9 3 ) 、r i p s l 4 4 1 ( 1 9 9 4 ) 等都发现格因 素影响三段论推理中的逻辑表现。 1 2 2 国内对格效应的研究发展概况 1 9 6 4 年李丹、武进之、缪小春湖以听觉的方式呈现三段论推理的前提，要求一、 三、五年级的小学生根据这些前提生成结论。结果发现小学生对于第一、二、三格 能够进行推理，但无法进行第四格的推理，而且第一格的成绩好于第二、三格的成 绩，但是没有报告是否在结论的抽取形式上存在格的偏向。 1 9 6 8 年李国榕、胡竹菁即1 等人以中学生为对象，2 0 道三段论推理题目为材料进 行问卷调查。结果发现对于不同格的推理题中学生推断的正确率是不一致的。其中 对第一格的推理得分最高。卡方检验表明，各格之间的值均小于0 0 1 ，这说明中学 生在进行三段论推理时，其结论的正确与否与推理的格有密切关系，也发现中学生 第一章文献综述与问题提出 在直言三段论推理过程中存在格的偏差 2 0 0 8 年宋广文、崔吉芳【4 7 】采用纸笔测验法对大学生如何进行范畴三段论推理进 行了初步探讨，发现格确实会影响范畴三段论的推理过程。第四格和第一格的被试 正确人次差别很大，卡方检验表明二者差异非常显著( ? = 1 4 6 8 4 ，p 0 0 0 0 ) 这一 结果证实了格效应的存在，也发现对第四格和第一格的推理题，被试倾向于得出a - c 和c - a 结论的偏向。 胡竹菁【勰4 9 1 、刘志雅【删、王筵【5 l 】等则是在各自随著作中对国内外学者对范畴三 段论的研究做了系统的综述，并认为格是影响范畴三段论推理的重要的外在影响因 素，但他们尚未系统的把格作为一个独立的因素做实证研究。 1 3 范畴三段论推理的格效应研究的简要评价 1 3 1 理论解释方面 自从心理学开始关注范畴三段论推理以来，出现了众多解释理论来解释范畴三 段论推理过程中的各种效应，例如气氛效应、信念偏差和格效应等等。但是各个理 论之间的纷争却从未停止过，到目前为止还未出现一种通俗易懂又能够解释尽可能 多的现象或是能够包容其它理论的解释理论，对于格效应的解释更是如此。虽然各 个理论都承认在范畴三段论推理中格因素影响人们的推理过程，但是各理论的观点 却不尽相同，有的认为是研究范式导致格效应，有的则认为是末项位置决定了结论 的方向性。 首先，心理逻辑理论认为，如果推理步骤越多，那么推理越难；如果逻辑规则 越复杂，或规则可接受的程度越低，那么实际推理越困难。然而有不少实证研究的 结果却否定了这两个推论。早期的心理逻辑理论只承认形式规则的作用而完全否认 内容在其中的作用。它解释不了为什么推理形式相同但内容不同的推理的效果会有 所不同。另一方面，r i p s ( 5 2 1 ( 1 9 9 4 ) 的p s y c o p ( t h ep s y c h o l o g yo f p r o o o 和b r a i n e 和 o b f i e n 【”】( 1 9 9 8 ) 的心理逻辑没有具体的预测这些因素的时间进程。尽管这一理 论多年来_ 直占据着统治地位，并为许多心理学家所认同，然而至今也没有令人信 服的实验证据作为支持。 其次，心理模型理论认为格影响范畴三段论的难度，而概率启发式模型则持相 反的观点。心理模型认为人们采用先入先出的原则表征问题，以至于产生结论的方 向性偏好。概率启发式则认为人们使用最小化启发式选择结论式结构之后，再利用 喇茨演绎推理的心理学理论琼卅大学学报2 2 9 ( 5 ) ：5 3 福建师范大学硕士学位论文 附属启发式来确定结论中末项的顺序。而源创始模型则认为结论中项的位置与其在 源前提中的位置是一致的。还有的学者认为格效应是语法规则决定的等等。由此可 见对于格效应的解释莫衷一是，他们基于自己的解释也提出不同的预言。 再次，有学者认为人们面对范畴三段论推理时，可能用推理规则或用欧拉圈， 却不知道人们是否使用心理模型心理模型理论对于人们如何进行搜寻反例没有详 细的说明，也因此受到人们的质疑。 1 3 2 实证研究方面 对于范畴三段论推理的格效应展开的实证研究，早期主要是纸笔测验，通过研 究发现人们在推理过程中在结论上存在偏好，在不同格的推理上表现不同，所用的 时间也不同。换句话说，早期研究发现了格效应现象。后期的研究则是基于各个不 同的解释理论提出的不同预言，进而设计实验验证各自的预言。根据可查文献发现 这些实证研究存在以下特点： ( 1 ) 自变量特征 从研究的自变量来看，学者们认为影响人们在范畴三段论推理过程中产生格效 应的因素有：范畴三段论的模型数量、难易程度、有效性、结论的方向性、工作记 忆等等，但还较少考虑逻辑训练、时间压力、反馈等因素对格效应的影响。 ( 2 ) 地域特征 从地域来看，国外的研究较多，已经趋向成熟，而且已经涌现出一大批的学者 关注此问题，但国内对于格效应的实证研究极少。 ( 3 ) 研究对象特征 从研究对象来看，国外的研究多数使用大学生为被试，而国内有少量研究选择 中小学生为被试，仅有一人使用大学生为被试研究此问题。 ( 4 ) 研究工具特征 从研究工具来看，主要有两种t 一种是纸笔测验，一般让被试完成一些事先编 写好的题本，进而统计其推理所用的时闻和结论的准确率；一种是上机测验，主试 把事先编好的题本使用专业软件用电脑呈现给被试，被试在计算机上完成推理过程， 推理所用的时间和准确性频率等其它参数可以通过a u 妇】o 聊a r e 软件、鼠标追踪仪或 精密仪器眼动仪来记录。 ( 5 ) 研究材料特征 从研究材料来看，根据不同分类标准，有以下几种：按照材料的性质划分为具 第一章文献综述与问题提出 体材料和抽象材料两种，具体材料又可以划分为熟悉的和陌生的或者有暗示性和无 暗示性的；按照模型数量划分为单模型、双模型、三模型三种；按照难易程度划分 为简单和复杂问题；按照有效性划分为逻辑有效和逻辑无效两种。学者根据实验设 计的需要选择合适的实验材料，并从相应的实验中得出结论验证某个理论的预言。 然而这样验证得出的理论其解释力是否有限? 曾有学者【5 4 1 用f m p d 技术分析范畴三 段论推理，发现具体材料和抽象材料激活的脑区不同。因而要想得出解释力较强的 理论，需要进一步努力，尽可能的使用多方面的材料来设计实验。一只有尽可能多类 型的实验数据均能支持该解释理论的预言，这样的理论具有稳定性和持续性 1 4 问题提出 根据上述综述，对于格效应的研究还存在- 二些问题尚未解决，需要进一步的探 讨。基于前人研究的基础，本研究主要考察下列几个问题： ( 1 )国际上，对范畴三段论推理的信念偏差和格效应均有许多实证研究。但国内 学者对于范畴三段论推理的研究主要集中在信念偏差方面，对于格效应的研 究极少。而且学者对信念偏差的研究发现，他们的研究结果与国际的基本吻 合。那么在我国，人们进行范畴三段论推理时，是否也存在格效应? 本研究 将通过考察格对范畴三段论推理的影响试图回答这个问题。 ( 2 )国际上，对范畴三段论推理的研究，已经从使用传统的纸笔测验向使用高端 技术转变，例如眼动仪、e r p 等。而且从文献查阅可知，我国许多学者已使 用眼动记录法在推理领域进行了大量研究。那么是否使用眼动记录法研究范 畴三段论推理格效应优于传统的纸笔测验和a u t h o r w a r e 软件? 为此，本研究 将使用眼动记录法，试图解答此问题。 ( 3 ) 对于格效应的解释各种理论解释或模型莫衷一是，他们基于自己的解释也提 出不同的预言。那么这些解释理论中，心理模型理论的解释是否比其它的解 释或模型更加适合? b a l l t 5 5 】( 2 0 0 7 ) 曾使用多模型推理题验证过此问题，发 现心理模型理论确实更能解释格效应。为此，我们将以单模型的推理题为实 验材料比较几种理论的解释力。 ( 4 ) 有研究者怀疑格效应是由采用不同任务范式引起，如m 0 r l 一蚓( 2 0 0 4 ) 研究 。发现在结论评价范式下格效应不显著，而在结论生成范式下格效应显著。为 此，本研究将采用结论评价与结论生成两种范式研究此问题，以期检验在这 两种范式中是否都会出现格效应现象，若都存在，二者之间是否有显著差异? 一 塑塞堕苎盔兰堡主堂垡笙塞 1 4 r 、 第二章实验一评价范式下范畴三段论推理格效应的眼动研究 第二章实验一 评价范式下范畴三段论推理格效应的眼动研究 2 1 前言 本实验的目的是在已有研究的基础上，使用眼动技术监控在结论评价范式下，被试 在不同格上的推理表现，再根据这个数据验证各理论对格效应的预言，以期比较各已有 格效应理论的解释力，从而为国内研究范畴三段论推理的学者提供参考价值。结论评价 范式有两种，本实验采用的是先呈现两个前提和一个结论，让被试判定该结论是否能从 前提中合乎逻辑地推出，具体见实验程序。 一 人类获取的外部信息大部分是通过视觉系统完成的，因而研究人的眼动十分重要。 早在19 世纪末2 0 世纪初，人们就已经开始使用简单的眼动记录方法，2 0 世纪中期以后 随着的摄像技术和计算机技术的引进，高精度的眼动仪也应运而生了，之后眼动技术取 得了很大的发展。作为研究认知的一种方法，眼动技术已经在阅读研究领域得到了广泛 的应用，这是因为人们普遍认为注视点和文本理解过程之间有密切的联系。l i v e r s e d g e 、 p a t e r s o n 和p i c k e t i n g 5 7 】( 1 9 9 8 ) 认为注视点的位置表明文本正在被加工，注视点时间的 长短被假定为加工的难易程度。与阅读研究的假定相似，学者们假设可以通过记录被试 在基于视觉的推理过程中的眼动情况来研究推理过程的性质和组织。最近，国内外许多 学者使用眼动技术来研究推理问题，这为本研究提供了一种参考技术。例如： 国际上，b a l l ，8 】( 2 0 0 3 ) 等人应用眼动技术研究华生的四卡选择任务表明：眼动数 据能够有力地验证当前的推理理论对不同内容处理时间的预言。e s p i n o g ： 5 9 】( 2 0 0 5 ) 采 用此技术研究了范畴三段论推理过程中的早期和后期处理；b a l l 等【卿( 2 0 0 6 ) 用眼动技 术研究了范畴三段论推理的信念偏差问题：j o n a t h a nd n e l s o n 6 l 】( 2 0 0 7 ) 等用它研究了 概念形成的概然模型：s v e nb e r t e l 6 2 1 ( 2 0 0 9 ) 用眼动记录法研究了图解推理中的空间结 构和视觉注意。国内，自学军等【6 3 】( 2 0 0 4 ) 使用眼动记录法，通过比较被试在不同线性 三段论推理过程中的相关眼动指标，探讨了工作记忆、两个前提间的关系以及表达方式 对线性三段论推理的影响。周源源 6 4 1 ( 2 0 0 6 ) 通过比较被试在不同推理题中眼动的早期 指标和晚期指标，探讨了工作记忆、语境、靶词、年级对青少年预期推理成绩的影响。 沃建中等嘲( 2 0 0 6 ) 也用此法探讨图形推理中儿童推理过程的特征和策略使用的差异， 以及推理能力高低组儿童完成图形推理任务的眼动模式差异。张婷婷【蛔( 2 0 0 8 ) 使用眼 福建师范大学硕士学位论文 动技术探讨了范畴三段论推理的信念偏差早期与晚期加工特征。李路荣【6 刀( 2 0 0 8 ) 也用 此技术研究了中小学生进行几何图形的推理过程。何燕【删( 2 0 0 9 ) 则用此法考察了被试 进行归类不确定时特征推理的眼动过程，探讨归类是否影响特征推理。贾秀琴等 e ( 2 0 0 9 ) 用此法做了与本文类似的研究。 这些研究都无疑给本实验使用此技术带来了无限的鼓舞。也正如综述所述，早在2 0 世纪6 0 年代，国际上就有学者研究格因素对人们推理的影响，随后也出现了一批优秀的 学者，对格效应问题的研究做了很大的贡献。然而国内虽然有许多学者研究推理问题， 但是对于范畴三段论推理的格效应问题研究甚少，据可查文献可知，仅少数人涉足此领 域，而且都使用纸笔测验，研究也并非专门系统地对格因素如何影响推理过程展开。胡 竹菁、刘志雅、王跫等虽在在各自的著作中对国内外学者对范畴三段论的研究做了系统 的综述，并认为格是影响范畴三段论推理的重要的外在影响因素。但他们仍未展开实验 研究格对推理的影响。为此，本研究将采用先进的时间监控技术一眼动记录法，对范畴 三段论的格效应闯题进行初步探讨，以期为国内对范畴三段论推理的研究添砖加瓦。 一 从文献综述可知，范畴三段论推理格效应主要表现在两个方面：一是第一格推理题 与第四格的难度不同；二是第一格与第四格的结论方向偏好不同。每个解释都无法避免 这两个问题。 “ 难度主要通过被试的推理成绩和推理所用的时间来反应。对于难度，心理逻辑理论 认为是推理所需要的规则决定的，但没有提出基于时间的观点；心理模型理论认为格在 决定任务难度前起作用，因为格影响被试建构模型，即格产生前期效应；概率启发式模 型认为格不会影响难度，格效应是附属启发法的最终结果，意味着其他因素决定模式或 在量词后起作用，即格产生后期效应。因而本研究提出第一个假设：被试解决第一格推 理题的正确率低于第四格；同样地，被试对第一格推理的总注视时间长于第四格。心理 模型理论支持者s t l l p p l e 和b a l l 【7 0 】( 2 0 0 5 ) 研究表明，被试对第一格的处理时间大部分来 自于全称前提( 前提1 ) ，因为被试需要在表征完特称前提( 前提2 ) 后再刷新全称前提。 而且心理模型理论认为第四格的中项是相邻的，这样第四格的全称前提( 前提2 ) 只需要 整合特称前题( 前提1 ) 的表征，因而它所使用的时间比较少。据此，本研究提出第二个 假设：第一格全称前提的注视时间长于特称前提，第四格全称前提的注视时间短于特称 前提。 。 。 已有的研究发现人们在解决第四格范畴三段论时，会倾向于得到a c 形式的结论； 而对于第一格而言则倾向于得到c - a 形式的结论，而且各理论都对此现象作出了解释。 第二章实验一评价范式下范畴三段论推理格效应的眼动研究 基于此，本实验提出第三个假设，即忱是第四格的偏好结论方向，c - a 是第一格的偏好 结论方向，当推理题带有各自的偏好方向结论时推理成绩较高，注视时间较少。 s t u p p l e 和b a l l 7 l 】( 2 0 0 5 ) 使用单模型的范畴三段论推理题为材料，以a u t h o r w a r e 为工 具，研究了格、结论有效性、结论方向性对推理的影响。本实验拟模仿他的设计，但在 研究工具上使用眼动仪，更精细地记录被试加工的早期特征和晚期特征，具有一定的创 新意义。标准心理模型理论认为单模型推理题，不管是有效推理还是无效推理，都不存 在反例，所以被试在推理时不会存在搜索反例的加工，因而难度相当。k l a u d n l ( 2 0 0 0 ) 等人假设有效和无效结论之间不存在注视时间的差异，这是因为被试只需要考虑前提的 一个可能的模型。但也有学者认为二者差异显著，如：e v a n s 7 3 1 等人( 2 0 0 1 ) 假定有效 和无效问题上所用的注视时间无显著差异，因为他在这两种情况下只考虑一个可能的模 型；新近变种的心理模型理论支持老t q u a y l e 和b a l l 7 4 1 ( 2 0 0 0 ) 的研究发现，对于有效 的问题人们使用的检查时间较少，因为他们只需要考虑一个需要接受的模型，而无效的 问题需要更多的模型来驳倒错误的推论。t h o m p s o n 等x 7 5 】( 2 0 0 3 ) 研究也发现带有有效w ， 结论的推理使用的注视时间较少，因为他们只要搜寻一个与结论一致的单一模型就可以 得出结论。为此，本研究提出第四个假设：结论有效的推理题正确率高于结论无效推理； 结论有效的推理题的处理时间短于结论无效推理题。 2 2 实验方法 2 2 1 被试 t 福建师范大学本科生志愿者3 3 人，都没有学过逻辑学，也没有参加过类似的实验。 在实验过程中，有些被试由于眼睛疲劳或其它原因，使眼动仪无法记录到数据导致数据 记录不准确，在进行结果分析时，剔除了3 个无效数据，得到有效数据3 0 人，男1 5 人，女 1 5 人，文理各半，平均年龄2 0 4 0 0 岁( 净1 1 9 2 ) 。实验结束后每个被试均得到精美小 礼品一份，价值5 元。 2 2 2 实验设计 2 x 2 x 2 - - - 因素被试内实验设计。自变量为格、结论有效性、结论方向性。格有第一格、 第四格两个水平；结论有效性( 下文简称有效性) 分结论有效和结论无效两个水平( 下 文简称有效、无效) ；结论方向性( 下文简称方向性) 有a c 和c - a 两个水平。共8 种处 理，每种处理下各4 道题目，共确定3 2 道题目为正式实验材料。其中第一格的题目为趟 形式，第四格的题目为认形式。为防止出现反应定势，本实验给每一格设置4 个干扰项， 共8 个干扰项。它们均为形式上无效的推理题( 见附录1 ) 。实验编制与正式题目结构相 福建师范大学硕士学位论文 似的4 个推理题目作为正式实验之前的练习使用，可以使被试能够熟悉实验材料，掌握操 作要求。 因变量为被试的推理成绩和眼动指标，眼动指标包括总注视时间、兴趣区的总注视 时间、第一次通过时间、回视次数。总注视时间是指被试完成整个推理题目总的注视时 间；兴趣区的总注视时间是指被试在特定兴趣区内的总注视时间：第一次通过时间是第 一次进入范畴三段论推理到结束的注视持续时间；回视次数是指在当前兴趣区被试注视 点从后到前的移动次数。 一 根据分析需要划分为：总体指标：早期加工指标、晚期加工指标。总体指标反映信 息加工的总体状况；早期加工指标反映信息加工的初期状况；晚期加工指标反映信息再 分析和再加工的晚期情况。总体指标包括被试判断的正确率、各种条件下推理题目的总 注视时间、各兴趣区的总注视时间；第一次通过时间为早期指标，回视次数则为晚期指 标。 2 2 3 实验材料 为了编制正式实验所需题目，本实验进行了一次开放式调查，收集到大学生熟悉的， 国籍和职业名称，并使用这些名词编制了6 0 道范畴三段论推理题，其中每种处理6 道题。 然后对福建师范大学5 0 名本科生进行预测，最后根据预测结果，在每个处理的6 道题中， 挑选出被试得分相互之间差异不显著的4 道题，作为正式实验的材料。( 具体见附录1 ) 2 2 4 实验仪器 本研究的实验仪器由加拿大s rr e s e a r c h 公司的e y e l i l 】l 【c l 眼动仪主机、显示机和 记录装置三部分组成，其中显示机用来呈现实验材料，主机用来执行命令和处理数据。 记录装置连接到主机上，主机和显示机之间通过网线并行端口相连。主机在整个系统中 处于中心地位，一方面控制记录装置对眼睛进行取样并实时处理眼动数据，另一方面保 持与显示机的实时通信。这样，主机综合了记录装置记录到的眼动信息和显示机呈现的 刺激画面，可以实时、动态地监测被试在观看刺激画面时的眼动过程。键盘与显示机相 连，显示机又与眼动仪主机相连，眼球前方的红外线摄像镜头实时摄取被试的眼动指标， 如总注视时间、总注视次数、兴趣区的总注视时间、兴趣区的总注视次数、第一次通过 时间、第一次通过次数、回视次数等。整个实验过程中，两台计算机通过c o m 通讯端 口实现信息共享，自动记录眼动数据。 实验材料由1 9 英寸纯平显示器呈现，显示器的分辨率为1 0 2 4 x7 6 8 像素，刷新率为 1 2 0 h z ，实验材料的字号为3 0 3 0 象素，宋体，黑色，字符间距2 磅，5 倍行距被试 第二章实验一评价范式下范畴三段论推理格效应的眼动研究 与显示器中心的距离约为8 0 0 r e ，眼睛正对显示器中心，眼动仪采样频率为5 0 0h z 。 进入正式实验前，需要对被试的注视点进行校准( c a l i b r a t i o n ) ，即定标。本实验采 用1 1 点定标。校准时，要求被试逐个注视在显示器上随机呈现的1 1 个白心黑点，且直 到黑点消失。校准和实验过程中，被试要一直把下巴放在颚托上。 2 2 5 实验程序 一 本研究使用眼动仪自带编程软件e x p e r i m e n t - b u i l d e r 实验设计平台呈现推理问题。被 试进入实验室后，先熟悉实验室环境，然后进行校准，在校准之后，给被试呈现指导语 和练习，最后进入正式实验。每当被试完成一个题目时，就让被试按一次空格键把题目 从屏幕上擦去。每个问题之后眼动仪都自动校准一下，而且在必要时可以重复校准。整 个实验过程中，有两名主试参加，一名主试为被试宣读指导语，一名主试控制眼动仪。 实验的指导语是：假设有一天，有许多来自不同国家的人都要去新西兰旅游，就这 样一个偶然的机会他们共同乘坐一艘轮船船上工作人