中外两种主要推理模型的实验再比较研究

胡竹菁 胡笑羽

(江西师范大学心理学院，南昌 330022)

1 引言

“人类推理”这一心理活动的加工过程和相关规律在现代认知心理学中具有越来越重要的地位(Anderson，2015；Eysenck et al.，2015)。用心理学的研究方法对人类推理进行研究的文献最早可追溯到Störring于1908年的研究，而著名实验心理学家Woodworth等于1935年提出的“气氛效应理论”可视为这一领域最早用于解释人类推理的心理学理论模型。在当代西方推理心理学研究领域中，有许多研究者提出了自己的理论模型，其中影响最大、最有代表性的理论当属由Johnson-Laird提出的“心理模型理论”(mental model theory)。这一理论自1980年正式提出后，30多年来有一个逐步完善和不断发展的过程(1980，1983，1991，2005，2006，2012)。根据其2012年的最新表述，Johnson-Laird认为他的“心理模型理论”是以以下三条原理为基础的：

原理(1)：形象性原理(The principle of iconicity)：一个心理模型具有一种与它所要表征事物已知结构相应的结构；

原理(2)：可能性原理(The principle of possibilities)：每个心理模型都代表一种独特的可能性，它包含着可能会以各种不同方式发生的可能性中的那些共同的东西；

原理(3)：真值性原理(The principle of truth)：心理模型只表征那种其值为真的可能性，在前提中表征各子句的每个心理模型也只表征其值为真的子句。

根据上述三条原理，Johnson-Laird将“心理模型”这一概念给出的最新定义是：“心理模型是类似图像的，是各种可能性的标记，并且只是对真值的表征”(Johnson-Laird，2012，p.140)；该文还保留了作者对这一概念常用的另外一个定义的表述：“心理模型代表了现实物体、人、事件和过程，以及复杂系统的操作”(Johnson-Laird，2012，p.136)。

Johnson-Laird在文章中指出，“心理模型理论”对推理者的推理结果包含多个预测，其中对三段论推理结果所做的最主要的预测是以他对三段论推理题所含有的“心理模型”数量的解析为基础，Johnson-Laird认为：任何三段论推理都是由一个至三个心理模型所构成，推理者对三段论进行推理时，该推理题所包含的心理模型数量越多，推理者就越难得出正确结论。“心理模型理论”对这一推理结果的预测得到许多实验的支持(如：Johnson-Laird & Steedman，1978；Johnson-Laird & Bara，1982，1984；Oakhill & Johnson-Laird，1985，1989)。

为了解释人类推理的心理加工活动规律，胡竹菁于1995年在其博士学位论文中提出了一个当时取名为“判定三段论推理结论正确性的二重标准”的理论模型，几年后的修订版取名为“知识与试题双重结构模型”(胡竹菁，2000)。2015年，胡竹菁和胡笑羽一起在对该理论的内涵做出进一步充实的基础上将其更名为“推理题和推理者的推理知识双重结构模型”，其主要内容包括：

(1)推理行为是推理者在现有推理知识结构基础上解决具有一定结构的推理题的心理加工过程。这一加工过程依赖于主客体两个方面：客体方面，任何推理题都在“形式”和“内容”两个方面，并且这两方面都有“正确”与“错误”之分，两者结合就形成以下四种不同结构类型的推理题：①形式和内容都正确；②形式和内容都错误；③形式正确内容错误；④形式错误内容正确；主体方面是指，推理者已有的推理知识只是对推理题内在结构的反映，推理题的内在结构包括“形式”和“内容”两个维度，与此相应，推理者的推理知识结构也可区分为“形式推理知识”和“内容推理知识”两个方面；

(2)推理者对完成推理任务所需要的“推理知识”的理解水平决定其推理性质是属于“理性加工”还是“非理性加工”。推理者在面对具有一定形式结构和内容结构的推理题进行结论正误的判定时，如果其知识结构中包含着解题所需要的相应的推理知识，则该推理者所进行的推理加工属于“理性加工”，反之，则属于“非理性加工”；

(3)已经拥有相应推理知识的推理者在判定推理结论是“正确”或“错误”的推理过程中，其“形式知识”和“内容知识”就构成两种不同的判定标准，推理者是否调用“形式逻辑规则”来判定推理结论的正误决定其推理性质是属于“逻辑加工”还是“非逻辑加工”。如果推理者是根据其知识结构中的“形式逻辑规则”来判定推理结论的正误，则该推理者所进行的推理加工属于“逻辑加工”，反之，如果不按“形式逻辑规则”而是根据其知识结构中的“内容知识”来判定推理结论的正误，则该推理者所进行的推理加工属于“非逻辑加工”。

该理论对推理者的推理结果最主要的预测也是以推理题的内在结构为基础。以三段论推理为例，该理论认为：已经拥有相应推理知识的推理者在对前面所述四种具有不同内在结构的推理题进行推论时：(1)对于“形式和内容都正确”以及“形式和内容都错误”这两类推理可以很容易地得出正确的推论；(2)对于“形式正确内容错误”类推理题做出的推论，若按形式逻辑规则来判定其正确或错误，则会降低其正确率；(3)对于“形式错误内容正确”类推理题做出的推论，若按形式逻辑规则来判定其正确或错误，则会提高其正确率。

“推理题和推理者的推理知识双重结构模型”也得到一些实验的支持，如：胡竹菁和张厚粲(1996)，胡竹菁(1999)，胡竹菁等(2003)。其中，胡竹菁(1999)所做的研究就是对这一理论模型与Johnson-Laird 的“心理模型理论”进行实验比较研究。鉴于该研究在实验设计方面和结果解释等方面还不是很清淅，因此，本研究试图在“推理题的内在结构为‘形式正确’，且推理者已经掌握相应的形式逻辑推理规则”的前提条件下，让推理者对由不同“心理模型数量”和不同“内容性质”所构成的范畴三段论推理题进行求解，由此来对上述两种推理模型的解释度进行进一步的实验比较。

2 方法

2.1 实验设计和实验材料

采用2 X 2两因素重复测量设计。自变量一是“模型数量”(含“单模型”和“多模型”两个水平)；自变量二是“内容性质”(含“正确内容”和“错误内容”等两个水平)。

选择以下两个能推出正确结论但包含不同“心理模型数量”的范畴三段论推理形式作为本研究的自变量一：

(1)单模型推理形式题 (2)多模型推理形式题

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

“单模型推理形式题”由第一格的“AAA”式组成；“多模型推理形式题”由第一格的“EIO”式组成(含三个模型)。根据Johnson-Laird等(1991)的研究，上述“单模型”推理题的正确率为63%，“三个模型”推理题的正确率为38%。

利用这两道按形式逻辑规则属于“能推出正确结论”的形式逻辑题按“正确内容”和“错误内容”这两种不同的“内容性质”各建构一道三段论推理题，就构成了如表1所示四种不同的实验处理。

表1 2 X 2两因素实验材料构成表

2.2 被试

在XX师范大学在读大学生中随机抽取42名参与本实验。

2.3 实验程序

通过E-Prime程序编制实验程序。所有被试都以单独测验的形式，根据计算机提示的信息在键盘上完成上述六道三段论推理题的测试。其中表1所示的四道范畴三段推理题是用于实验结果分析的测试题，两道在形式逻辑意义上都正确但含不同心理模型数量的纯形式推理题，用于测试推理者是否掌握了相应的“推理形式知识”。

所有被试解这六道三段论推理题的顺序都是先解具有具体内容的四道后再解两道纯符号构成的推理题作出结论正误的推断。通过拉丁方设计来消除题目呈现顺序可能产生的影响：四道具体内容和两种纯形式共设计8个不同的计算机程序来呈现不同的题目顺序(其中，每个含具体内容的推理题在“第一至第四”的四种位置中各有四分之一的机会均等呈现)；同时，两个纯形式推理题的每一个都各有一半的机会比另一纯形式推理题先呈现。

在测试过程中，每道推理题呈现完毕后，被试见到的共同的问题都是“请问：这个推理题的结论是否可以从两个前提中推论出来？”被试的任务是对每道推理题的结论能否从两个前提中推论出来做出“可以(在键盘上按‘f’键)”或“不可以(在键盘上按‘j’键)”的推断，程序自动记录下被试对每道题的推断结果。

在XX师范大学随机抽取了42名被试参与了本实验的测试过程。 在8个不同的E-Prime程序中，除了前两个程序有6位被试参与测试外，其他6个程序各有5名被试参与测试。由于我们的实验要求是“既掌握了推理形式知识又掌握了推理内容知识”的推理者参与，因此，根据42名被试的测试结果，我们将根据他们对前面所述两道纯形式逻辑题都推理为“对”的反应结果作为“已经掌握形式推理规则的参与者”的根据，这样，删选出28位参与者的推理结果作为有效数据进行处理。

3 实验结果

本实验中28名有效参与者对表1所示四道三段论推理题进行“结论能否从两个前提中推论出来”的推理过程中，判定其结论为“能从两个前提中推论出来”的人次统计表见表2。

表2 参与者对各推理题判定“结论能从两个前提中推论出来”的人次统计表(N=28)

对表2所示的实验数据进行两因素重复测量方差分析的检验结果有如表3所示：

表3 两因素重复测量方差分析表

4 讨论

如前所述，“心理模型理论”对实证结果最为重要的预测是：“推理题所包含的心理模型越多，推理者就越难得出正确结论”。由此，在本实验条件下，推理者按形式逻辑规则判定由“多模型”构成的两个题目的正确率应该都比由“单模型”构成的两个题目的正确率更低。从表2所示的实验数据可知，在“正确内容”条件下，由三个心理模型构成的正确率确实比由一个心理模型构成的正确率更低，但这种差异并未达显著水平；在“错误内容”条件下，由三个心理模型构成的正确率却比由一个心理模型构成的正确率更高，不过这种差异也未达显著水平。

“推理题和推理者的推理知识双重结构理论” 对实证结果最为重要的预测是：“推理者按形式逻辑规则来对推理结论进行正误判定时，对‘正确内容’构成的三段论的推理结论判定为‘对’的人次将要比对‘错误内容’构成的三段论的推理结论判定为‘对’的人次更多”，

从表2所示的实验数据可知，无论是在“一个心理模型”还是在“三个心理模型”条件下，推理者对“正确内容”构成的三段论推理结论判定为“对”的人次都比对“错误内容”构成的三段论推理结论判定为“对”的人次更多，表2的方差分析结果表明，“内容性质”因素主效应差异显著，对其进行的“简单效应”分析也显示，无论是在“一个心理模型”还是在“三个心理模型”条件下，“正确内容”和“错误内容”的差异均达显著水平。

在表2中尤其需要注意的是：推理者按形式逻辑规则来对推理结论进行正误判定时，对由“三个心理模型”并且是“正确内容”构成的三段论推理结论判定为“对”的人次比对由“一个心理模型”但却是“错误内容”构成的三段论推理结论判定为“对”的人次更高，这一结论充分说明，当三段论推理题的结构即在“心理模型数量”因素上有“1个”和“3个”之分别，也在“内容性质”因素上有“正确”和“错误”之分别时，“内容性质”因素对实验数据的解释力要比“心理模型数量”因素的解释力更大。同时，在本实验条件下，可以认为，“推理题和推理者的推理知识双重结构理论”对实验结果的解释度比“心理模型”的解释度更高。

5 结论

本研究用实验方法对Johnson-Laird的“心理模型”和胡竹菁等提出的“推理题和推理者的推理知识双重结构模型”做了对比研究。结果表明：

(1)本研究的实验结果表明，当推理者的推理知识结构能理解推理题的形式正误和内容正误时，对“正确形式—错误内容”构成的推理题，即使在“心理模型数量”方面只是由一个心理模型所构成，按形式逻辑规则对其结论判定为“正确”的可能性大为降低；

(2)反之，对“正确形式—正确内容”构成的推理题，即使在“心理模型数量”方面是由三个心理模型所构成，按形式逻辑规则对其结论判定为“正确”的可能性也要比“单模型——错误内容”构成的推理题的可能性更高。

(3)因此，在本研究的实验条件下，与“心理模型理论”相比较，“推理题和推理者的推理知识双重结构模型”能更好地解释推理者对范畴三段论的推理结果。

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