蔡曙山，白 晨，衣新發(fā)，韓 旭

(清華大學(xué) a.心理學(xué)系;b.心理學(xué)與認(rèn)知科學(xué)研究中心，北京 100084)

推理在學(xué)習(xí)與認(rèn)知中的作用

蔡曙山a，b，白 晨a，b，衣新發(fā)a，b，韓 旭a

(清華大學(xué) a.心理學(xué)系;b.心理學(xué)與認(rèn)知科學(xué)研究中心，北京 100084)

學(xué)習(xí)是一種重要的認(rèn)知活動(dòng)，在認(rèn)知科學(xué)背景下，對(duì)學(xué)習(xí)的理解和以往完全不同。學(xué)習(xí)作為一種認(rèn)知過(guò)程，與語(yǔ)言、心理、邏輯密切相關(guān)。推理涉及邏輯的因素，也涉及心理學(xué)因素。研究推理特別是心理推理在學(xué)習(xí)與認(rèn)知中的作用具有重要的意義。推理以兩種方式與學(xué)習(xí)相關(guān)聯(lián):學(xué)習(xí)推理和推理學(xué)習(xí)。以沃森的選擇任務(wù)實(shí)驗(yàn)、THOG推理實(shí)驗(yàn)、約翰遜·萊爾德等人的三段論心理實(shí)驗(yàn)為例，分析了推理中邏輯因素與心理因素，進(jìn)而探索心理推理在學(xué)習(xí)和認(rèn)知中的作用，最后得出一些有啟發(fā)性意義的結(jié)論。

學(xué)習(xí);認(rèn)知;推理;邏輯;心理

一、學(xué)習(xí)與認(rèn)知

學(xué)習(xí)是獲得新的或者修訂現(xiàn)有的知識(shí)、行為、技能、價(jià)值或選擇的過(guò)程，它還可能包括將不同類型的信息綜合起來(lái)的過(guò)程。人類、動(dòng)物和某些機(jī)器都擁有學(xué)習(xí)的能力。學(xué)習(xí)在時(shí)間上的進(jìn)步遵循學(xué)習(xí)曲線。

在認(rèn)知科學(xué)背景下，學(xué)習(xí)被看作一種認(rèn)知方法和途徑。對(duì)學(xué)習(xí)的理解即學(xué)習(xí)理論可以分為以下兩類:

其一，行為主義理論。該理論認(rèn)為學(xué)習(xí)是指刺激－反應(yīng)之間聯(lián)結(jié)的加強(qiáng)。教師可以通過(guò)對(duì)遵守課堂秩序和取得好成績(jī)的學(xué)生進(jìn)行獎(jiǎng)勵(lì)、表?yè)P(yáng)來(lái)改變學(xué)生的行為，從而提高學(xué)習(xí)的效果。反對(duì)意見(jiàn)認(rèn)為行為主義的學(xué)習(xí)模式會(huì)降低學(xué)習(xí)的內(nèi)在動(dòng)力。

其二，認(rèn)知學(xué)習(xí)理論。該理論把學(xué)習(xí)看作通過(guò)對(duì)信息的加工而引起認(rèn)知結(jié)構(gòu)的改變，這種結(jié)構(gòu)是因果聯(lián)系的心理結(jié)構(gòu)，如個(gè)性、信念、記憶、動(dòng)機(jī)和情感等。例如，認(rèn)知理論認(rèn)為記憶結(jié)構(gòu)決定信息是如何被感知、加工、存儲(chǔ)、檢索和遺忘的。艾倫·派維奧(Allan Paivio)的雙重編碼理論(dual coding theory)認(rèn)為視覺(jué)和語(yǔ)言信息在長(zhǎng)期記憶中是分別存儲(chǔ)的。艾倫·巴德利(Alan David Baddeley)將工作記憶(working memory)分為視覺(jué)空間畫(huà)板(visuospatial sketchpad)和語(yǔ)音環(huán)(phonological loop)。教育心理學(xué)家應(yīng)用長(zhǎng)期記憶理論、工作記憶理論和后來(lái)發(fā)展的認(rèn)知負(fù)荷理論(cognitive load theory)來(lái)解釋人們是如何從多重媒介表達(dá)的信息中進(jìn)行學(xué)習(xí)的。例如，使用一個(gè)文本通道對(duì)學(xué)生進(jìn)行知識(shí)測(cè)試，如果延遲使用而不是立即使用隨后的閱讀通道，發(fā)現(xiàn)學(xué)生會(huì)有更好的表現(xiàn)［1］。

在認(rèn)知科學(xué)背景下，對(duì)學(xué)習(xí)的理解和以往有非常大的不同。

首先，學(xué)習(xí)是學(xué)習(xí)者主動(dòng)的行為，而不是教育者施加的被動(dòng)行為。學(xué)重于教，而不是教重于學(xué)。只有當(dāng)學(xué)生具有學(xué)習(xí)主動(dòng)性和積極性時(shí)才能施加教育。孔子曰:“學(xué)而時(shí)習(xí)之，不亦說(shuō)乎!”又曰:“不憤不啟，不悱不發(fā)，舉一隅，不以三隅反，則不復(fù)也?！雹倏鬃?《論語(yǔ)·學(xué)而》《論語(yǔ)·述而》。中國(guó)古代教育家孔子具有世界領(lǐng)先的教育思想，即使以當(dāng)今最先進(jìn)的認(rèn)知學(xué)習(xí)的眼光來(lái)看也是如此。

其次，學(xué)習(xí)是一種體驗(yàn)的活動(dòng)，而不僅僅是一種理性的活動(dòng)。所以，學(xué)習(xí)是一個(gè)心理認(rèn)知過(guò)程，而不是或不僅僅是一個(gè)邏輯認(rèn)知過(guò)程。正如愛(ài)因斯坦所說(shuō):“邏輯可以把你從A帶到B，想像卻將你帶到一切地方。”

認(rèn)知學(xué)習(xí)理論認(rèn)為，學(xué)習(xí)是一個(gè)綜合的過(guò)程，它既需要理性和邏輯的參與，更需要經(jīng)驗(yàn)和想像的參與。但學(xué)習(xí)也不是神秘莫測(cè)和無(wú)章可循的。使用正確的學(xué)習(xí)和訓(xùn)練方法，任何人都可以更好、更快、更愉快和更有效地學(xué)習(xí)。這種正確的學(xué)習(xí)和訓(xùn)練方法就是所謂“認(rèn)知技能”(cognitive skills)。

認(rèn)知技能包含以下特點(diǎn):

1)認(rèn)知技能是基本的心理能力，它與我們?cè)诮淌依飳W(xué)到的學(xué)術(shù)知識(shí)不是一碼事。

2)認(rèn)知技能可以改變和提高。

3)認(rèn)知技能障礙使學(xué)習(xí)變難和受挫。

確定哪一種認(rèn)知技能是學(xué)習(xí)疑難的原因，哪一種認(rèn)知技能需要加強(qiáng)，最佳方法是進(jìn)行特別的認(rèn)知技能測(cè)驗(yàn)。

使用正確的信息和訓(xùn)練方法，每一個(gè)學(xué)生都會(huì)體驗(yàn)到輕松、快速和有趣的學(xué)習(xí)。

二、推理與學(xué)習(xí)

既然學(xué)習(xí)是指通過(guò)對(duì)信息的加工所引起認(rèn)知結(jié)構(gòu)的改變，那么，學(xué)習(xí)過(guò)程也就自然地被看成是一種認(rèn)知過(guò)程，與其他的認(rèn)知形式和過(guò)程相關(guān)。

1.語(yǔ)言與學(xué)習(xí)

凡有腦與神經(jīng)系統(tǒng)的動(dòng)物都具有心智和認(rèn)知行為。動(dòng)物認(rèn)知是以刺激－反應(yīng)為特征的低階認(rèn)知，人類認(rèn)知不僅包括低階認(rèn)知，其本質(zhì)特征是以語(yǔ)言為基礎(chǔ)的高階認(rèn)知。本文所說(shuō)的認(rèn)知是以語(yǔ)言為基礎(chǔ)的人類認(rèn)知，而不是動(dòng)物認(rèn)知。因此，在人類認(rèn)知的活動(dòng)中，語(yǔ)言的作用至關(guān)重要。

學(xué)習(xí)是一個(gè)認(rèn)知過(guò)程。人類學(xué)習(xí)不僅包括行為的模仿，更主要的方面是以語(yǔ)言為基礎(chǔ)的學(xué)習(xí)。300萬(wàn)年前，直立人出現(xiàn)，并出現(xiàn)了最初的言語(yǔ)。30萬(wàn)年前，現(xiàn)代人出現(xiàn)，人類開(kāi)始制造工具。6 000年前，蘇美爾人創(chuàng)造了楔形文字，這是世界上最古老的文字。5 000年前，中國(guó)出現(xiàn)最早的文字，后來(lái)演變形成世界獨(dú)一無(wú)二的象形文字——漢字，并孕育了5 000年的華夏文明。文字發(fā)明以后，人類文明發(fā)展加快。2 500年前孔子和蘇格拉底開(kāi)始講學(xué)授徒。1 000年前現(xiàn)代大學(xué)建立。與此同時(shí)，中國(guó)人畢昇發(fā)明活字印刷術(shù)。語(yǔ)言文字的出現(xiàn)使人類的認(rèn)知脫離動(dòng)物的刺激－反應(yīng)行為學(xué)習(xí)模式，出現(xiàn)了人類所特有的邏輯學(xué)習(xí)或稱理性學(xué)習(xí)的模式，人類經(jīng)驗(yàn)得以形成知識(shí)，積淀為文化，并世代傳承。印刷術(shù)的發(fā)明和大學(xué)的建立，則使人類經(jīng)過(guò)學(xué)習(xí)而形成的知識(shí)以更快的速度和在更廣的范圍得到傳播。由此可知，語(yǔ)言對(duì)于人類的學(xué)習(xí)和認(rèn)知是何等重要。

2.經(jīng)驗(yàn)的學(xué)習(xí)

人類認(rèn)知有兩種基本的形式:心理和邏輯。因此，人類的學(xué)習(xí)也有兩種基本的形式:心理的學(xué)習(xí)和邏輯的學(xué)習(xí)。前者也可以稱為經(jīng)驗(yàn)的學(xué)習(xí)，后者則是理性的學(xué)習(xí)。

經(jīng)驗(yàn)的學(xué)習(xí)是以心理體驗(yàn)和刺激－反應(yīng)的行為模式為基礎(chǔ)的，這是動(dòng)物也具有的低階認(rèn)知模式，人類繼承進(jìn)化了這種學(xué)習(xí)和認(rèn)知模式。

經(jīng)驗(yàn)學(xué)習(xí)憑借感覺(jué)器官獲得的感知覺(jué)和心理模型，對(duì)外部信息進(jìn)行初步加工，形成感覺(jué)、知覺(jué)和表象的認(rèn)識(shí)形式。感覺(jué)、知覺(jué)和表象的認(rèn)知形式合稱感性認(rèn)識(shí)(perceptual knowledge)，又稱經(jīng)驗(yàn)知識(shí)(experiential knowledge)。

3.理性的學(xué)習(xí)

理性的學(xué)習(xí)是人類特有的認(rèn)知方式。理性的學(xué)習(xí)以邏輯為工具，包括概念、判斷、推理三種基本的形式，它們合稱為理性認(rèn)識(shí)(rational knowledge)，也稱為基本的思維形式。

概念是思維的起點(diǎn)，也是邏輯的起點(diǎn)，概念的語(yǔ)言形式是語(yǔ)詞。判斷是利用概念對(duì)事物或?qū)ο蟮膶傩赃M(jìn)行斷定的思維形式，判斷的語(yǔ)言形式是語(yǔ)句。理性認(rèn)識(shí)的最高形式是推理。推理是利用一些判斷得出另一些判斷的思維形式，推理的語(yǔ)言形式是一組邏輯相關(guān)的語(yǔ)句，也稱為句群。由此可見(jiàn)，語(yǔ)言影響思維，甚至決定思維。提出這一假說(shuō)的是薩丕爾和他的學(xué)生沃爾夫，稱為沃爾夫假說(shuō)(Whorf Hypothesis)，也稱為薩丕爾－沃爾夫假說(shuō)(Sapir-Whorf Hypothesis)，這一假說(shuō)已經(jīng)得到了部分的證明［2］。美國(guó)人類學(xué)家和語(yǔ)言學(xué)家弗蘭斯·博厄斯(Franz Boas)認(rèn)為，對(duì)一個(gè)社會(huì)影響最大的不是地理?xiàng)l件或客觀環(huán)境，而是一個(gè)民族的文化傳統(tǒng)，而語(yǔ)言和思維有著非常緊密的聯(lián)系。

邏輯是人們憑借語(yǔ)言進(jìn)行思維時(shí)大腦的連接方式。邏輯學(xué)則是邏輯學(xué)家對(duì)大腦工作方式即邏輯的模寫(xiě)。既然語(yǔ)言是思維的基礎(chǔ)，當(dāng)然它也就是邏輯的基礎(chǔ)。下面我們使用“邏輯”一詞，既是指邏輯學(xué)家建立的邏輯學(xué)，更是指人們思維時(shí)大腦的工作方式。

從表1的發(fā)展我們可以看出，任何邏輯都是建立在一定語(yǔ)言基礎(chǔ)之上的，沒(méi)有離開(kāi)語(yǔ)言的邏輯，兩千多年來(lái)邏輯學(xué)的發(fā)展，其語(yǔ)言基礎(chǔ)經(jīng)歷了從自然語(yǔ)言到人工語(yǔ)言再回歸于自然語(yǔ)言的辯證運(yùn)動(dòng)。

進(jìn)一步看，從古到今，任何邏輯理論都是關(guān)于語(yǔ)言中某一類語(yǔ)詞的理論［3］。

表1 邏輯系統(tǒng)與語(yǔ)言基礎(chǔ)對(duì)照表

表2 邏輯系統(tǒng)與相關(guān)語(yǔ)詞對(duì)照表

4.邏輯、推理與學(xué)習(xí)

邏輯是關(guān)于推理的技能、知識(shí)或理論。這個(gè)定義包含以下幾層意思:其一，邏輯是一種技能，其核心是推理的技能，這種技能是人類心智的兩大能力之一(另一種能力是心理能力)。其二，邏輯是一種知識(shí)，它由刻錄在人的基因中的信息、存儲(chǔ)于人的大腦和神經(jīng)系統(tǒng)的信息以及其他媒體(書(shū)籍、報(bào)刊、音像等)信息所構(gòu)成。其三，邏輯是一種理論，也就是邏輯學(xué)，它是邏輯學(xué)家提出的關(guān)于邏輯的一些見(jiàn)解，這些見(jiàn)解不一定是終極意義上正確的，而是不斷被更新的。

推理是信息加工的有效方式。通過(guò)推理，可以對(duì)信息進(jìn)行加工，改變認(rèn)知的結(jié)構(gòu)，獲得新的知識(shí)，從而實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)的目的。

推理是從已有命題(判斷)推出新命題(判斷)的思維形式。推理是邏輯的核心內(nèi)容。因此，推理與學(xué)習(xí)的關(guān)系就一定從屬于邏輯與學(xué)習(xí)的關(guān)系，即推理是理性學(xué)習(xí)和認(rèn)知的形式，推理促進(jìn)學(xué)習(xí)，學(xué)習(xí)使人們更好地掌握和運(yùn)用推理。

有的推理是產(chǎn)生新知識(shí)的思維形式和認(rèn)知方式，有的推理是從已有知識(shí)得出新的表達(dá)式，或?qū)σ延兄R(shí)做更明晰的表達(dá)。

因此，學(xué)習(xí)的過(guò)程是一個(gè)包含語(yǔ)言理解和語(yǔ)言加工(自下而上和自上而下)、邏輯推理(演繹、歸納和類比)、分析與綜合、問(wèn)題解決與決策的綜合過(guò)程。

需要特別指出的是，邏輯與心理是人類心智的兩種主要形式，也是人類認(rèn)知的兩種主要方式。因此，理性的認(rèn)知方式與感性的認(rèn)知方式，理性的學(xué)習(xí)與感性的學(xué)習(xí)是不可分割的。在對(duì)認(rèn)知和學(xué)習(xí)的研究中，我們始終把理性的因素和感性的因素、邏輯的因素和心理的因素緊密地結(jié)合在一起。我們研究的推理與學(xué)習(xí)，不僅是邏輯推理的學(xué)習(xí)，也是心理推理的學(xué)習(xí)。

這樣，自弗雷格以來(lái)被長(zhǎng)期割裂的邏輯(學(xué))與心理(學(xué))，在認(rèn)知科學(xué)的背景下，在對(duì)學(xué)習(xí)和認(rèn)知的研究中，又被重新統(tǒng)一起來(lái)。

三、推理與學(xué)習(xí)的兩種研究方式

對(duì)推理與學(xué)習(xí)的研究，有兩種主要的方式或著眼點(diǎn)。一種可稱為“學(xué)習(xí)推理”，研究如何通過(guò)學(xué)習(xí)來(lái)掌握推理的技能;另一種可稱為“推理學(xué)習(xí)”，研究如何通過(guò)推理來(lái)促進(jìn)學(xué)習(xí)，改變認(rèn)知結(jié)構(gòu)，形成新的知識(shí)。

1.學(xué)習(xí)推理

又可以分為人的學(xué)習(xí)推理和機(jī)器的學(xué)習(xí)推理兩種方式。

人的學(xué)習(xí)推理指人通過(guò)學(xué)習(xí)來(lái)掌握推理的技能，從而提高自己的思維能力。例如，在學(xué)校學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)、幾何學(xué)、邏輯學(xué)就是學(xué)習(xí)推理的有效途徑。

機(jī)器的學(xué)習(xí)推理指通過(guò)學(xué)習(xí)使計(jì)算機(jī)具有某種推理能力。麥凱(David J.C.MacKay)在《信息論，推理與學(xué)習(xí)算法》(2003)中，詳細(xì)給出計(jì)算機(jī)學(xué)習(xí)推理的各種方法和模型。例如，通過(guò)學(xué)習(xí)將單神經(jīng)元訓(xùn)練為二元分類器，讓計(jì)算機(jī)進(jìn)行在線學(xué)習(xí)，用于推理的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)，利用被訓(xùn)練成分類器的神經(jīng)元來(lái)進(jìn)行預(yù)測(cè)，通過(guò)高斯近似實(shí)現(xiàn)推理，等等。這個(gè)領(lǐng)域被歸為信息論和機(jī)器學(xué)習(xí)［4］。

2.推理學(xué)習(xí)

這個(gè)領(lǐng)域研究如何通過(guò)推理來(lái)增進(jìn)學(xué)習(xí)。我們將在下一節(jié)作出詳細(xì)的闡述。

值得提醒的是，在當(dāng)代認(rèn)知科學(xué)和心理學(xué)關(guān)于推理和證明的著名實(shí)驗(yàn)中，如沃森(P.C.Wason)的選擇任務(wù)實(shí)驗(yàn)、約翰遜·萊爾德(Johnson-Laird)的三段論推理實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)總是要小心翼翼地選擇沒(méi)有邏輯學(xué)背景知識(shí)的人作為被試。

為什么不要學(xué)過(guò)邏輯學(xué)的被試?這說(shuō)明兩點(diǎn):第一，邏輯是人們頭腦里固有的東西，只要一個(gè)人能夠正確思維，他的頭腦里就有基本的邏輯。這些基本的邏輯(如充分條件假言推理和三段論)是不需要經(jīng)過(guò)學(xué)習(xí)的，邏輯與邏輯學(xué)是不同的，心理學(xué)家感興趣的是人們頭腦中實(shí)際應(yīng)用的邏輯，而不是邏輯學(xué)家制定的邏輯。第二，通過(guò)邏輯學(xué)的系統(tǒng)學(xué)習(xí)，是可以提高邏輯思維能力和認(rèn)知能力的，換句話說(shuō)，通過(guò)邏輯學(xué)和推理，能夠提高學(xué)習(xí)能力，增進(jìn)學(xué)習(xí)效果。

推理心理學(xué)(Psychology of reasoning)是新近發(fā)展起來(lái)的與推理學(xué)習(xí)相關(guān)的學(xué)科。推理心理學(xué)研究人們?nèi)绾瓮评?，它常常被廣泛地定義為從前提導(dǎo)出結(jié)論、從而說(shuō)明人們?nèi)绾谓鉀Q問(wèn)題和做出決策的過(guò)程的學(xué)科。推理心理學(xué)是由心理學(xué)、邏輯學(xué)、哲學(xué)、語(yǔ)言學(xué)、認(rèn)知科學(xué)、人工智能和概率論形成的交叉學(xué)科。

四、推理增進(jìn)學(xué)習(xí)與認(rèn)知的實(shí)驗(yàn)研究

1.充分條件假言推理與沃森實(shí)驗(yàn)

充分條件假言推理是應(yīng)用最廣的一類推理，它是一切推理的基礎(chǔ)。

對(duì)充分條件假言推理進(jìn)行的心理學(xué)實(shí)驗(yàn)有一項(xiàng)堪稱經(jīng)典。它是由英國(guó)著名認(rèn)知心理學(xué)家沃森(Peter Cathcart Wason)在1966年做出的，這項(xiàng)著名實(shí)驗(yàn)后來(lái)也就被稱為沃森選擇任務(wù)實(shí)驗(yàn)(Wason selection task)，簡(jiǎn)稱沃森實(shí)驗(yàn)。下面是沃森實(shí)驗(yàn)的一個(gè)版本。

在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中，有4張牌可供被試翻開(kāi)。兩張正面是3和8的牌，另外兩張是背面為紅色和棕色的牌。實(shí)驗(yàn)任務(wù)是:翻開(kāi)這副牌的某幾張，證明或推翻下面的規(guī)則:如果一張牌的正面是奇數(shù)，則它的背面是紅色。

可以改變4張紙牌的搭配和規(guī)則的內(nèi)容來(lái)變換這個(gè)實(shí)驗(yàn)。例如，SA32，EK69，AB47等等，規(guī)則改為:如果一張牌的正面是元音字母，則它的背面是偶數(shù)。如此等等。

馬庫(kù)斯和里普斯(Marcus and Pips，1979)大樣本的實(shí)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)結(jié)果是:以圖1為例，懂得翻開(kāi)3的(表明他懂得肯定前件式假言推理)占近100%，懂得翻開(kāi)棕色牌的(表明他懂得否定后件式假言推理)占約50%。按照經(jīng)典的二值邏輯，這兩種推理都是正確的推理，并且它們之間是等價(jià)的，但實(shí)驗(yàn)結(jié)果卻有極大的差別。翻開(kāi)紅色牌的(表明他使用了肯定后件式假言推理)占33%，翻開(kāi)8的(表明他使用了否定前件式假言推理)占21%。按照經(jīng)典的二值邏輯，這兩種形式都是錯(cuò)誤的推理，但實(shí)驗(yàn)結(jié)果卻有相當(dāng)程度的支持率。其中，錯(cuò)誤的肯定后件式的支持率與正確的否定后件式的支持率之間的差距，遠(yuǎn)小于正確的否定后件式的支持率與正確的肯定前件式的支持率之間的差距。

圖1 沃森選擇任務(wù)試驗(yàn)

筆者曾在2004年和2007年的文章中提出沃森實(shí)驗(yàn)的解釋?？磥?lái)邏輯推理是和心理狀態(tài)有關(guān)的，而心理過(guò)程又是與身體直接相關(guān)的。因此，那種試圖建立與人無(wú)關(guān)、從而適用于一切人的思維規(guī)律的邏輯學(xué)的夢(mèng)想受到了嚴(yán)重的挑戰(zhàn)!［5－7］

特別值得提出的是，溯因推理(充分條件假言推理肯定后件式，在沃森選擇任務(wù)實(shí)驗(yàn)中具有33%的支持率)這種“從結(jié)果尋找原因”的方法在學(xué)習(xí)中是非常有用的?？梢哉f(shuō)，只要學(xué)習(xí)者對(duì)一個(gè)問(wèn)題、一個(gè)現(xiàn)象、一個(gè)事實(shí)心存疑慮，只要他愿意追溯原因，問(wèn)一個(gè)“為什么”，溯因推理立刻發(fā)生。因此，溯因推理是探求新知最重要的方法。

2.THOG實(shí)驗(yàn)

這個(gè)著名的實(shí)驗(yàn)也是由沃森設(shè)計(jì)和完成的。實(shí)驗(yàn)的陳述如下:

在你的面前有4個(gè)圖案:黑色的菱形、白色的菱形、黑色的圓形、白色的圓形。假設(shè)你知道我記下了一種顏色(黑色或白色)和一種形狀(菱形或圓形)?，F(xiàn)在請(qǐng)你認(rèn)真按照下面的規(guī)則來(lái)回答問(wèn)題。當(dāng)且僅當(dāng)任何圖形要么包含我所記下的顏色，要么包含我所記下的形狀，但不是兩者都包含，則該圖案被稱為一個(gè)THOG。如果我告訴你黑色的菱形圖案是一個(gè)THOG，那么，如果有另一個(gè)THOG的話，哪個(gè)圖形是一個(gè)THOG呢?

超過(guò)80%的被試都不能正確解決THOG問(wèn)題，因?yàn)榻鉀Q這個(gè)問(wèn)題需要超過(guò)5個(gè)工作記憶，這是一個(gè)難度很大的心理邏輯問(wèn)題，所以，大多數(shù)被試在解決這個(gè)問(wèn)題的過(guò)程中都得出了錯(cuò)誤結(jié)論。

圖2 THOG試驗(yàn)圖

正確的答案是:白色的圓形。

如果你學(xué)過(guò)邏輯學(xué)并且掌握邏輯演算，解決這個(gè)問(wèn)題就會(huì)比較容易了。邏輯推導(dǎo)過(guò)程如下:

(1)(B∨W)∧(D∨C) 已知

(2)BD=THOG 已知

(3)BD∨BC∨WD∨WC (1)，De Morgan

(4)﹁BC，﹁WD (2)，已知條件

(5)WC (2)，(3)，(4)

3.三段論與心理模型

三段論是關(guān)于三個(gè)類(詞項(xiàng))之間關(guān)系的推理，表現(xiàn)為由這三個(gè)詞項(xiàng)構(gòu)成的三個(gè)直言命題，其中兩個(gè)是前提，一個(gè)是結(jié)論。

三段論是日常思維中使用最多的推理形式，人工智能專家認(rèn)為，機(jī)器是否有智能，重要的標(biāo)準(zhǔn)之一是看它能否進(jìn)行三段論推理。

邏輯學(xué)家和心理學(xué)家都關(guān)心三段論推理，但他們的關(guān)注點(diǎn)和研究方法卻大相徑庭。邏輯學(xué)家關(guān)注的是三段論的形式結(jié)構(gòu)和推理規(guī)則，對(duì)三段論的內(nèi)容和語(yǔ)義解釋卻沒(méi)有興趣。與此相反，心理學(xué)家感興趣的是用日常語(yǔ)言表達(dá)的三段論，他們關(guān)心的是三段論的內(nèi)容，以及人們?cè)谶M(jìn)行三段論推理時(shí)的心理偏差(bias)和格的效應(yīng)(figural effects)等問(wèn)題。

1978年約翰遜·萊爾德(Johnson-Laird)和斯蒂德曼(Mark Steedman)通過(guò)他們的研究發(fā)現(xiàn)，被試在進(jìn)行三段論推理時(shí)，其反應(yīng)狀態(tài)說(shuō)明三段論的格對(duì)其操作的準(zhǔn)確性及其所得出的結(jié)論的性質(zhì)有強(qiáng)烈的影響。他們所使用的方法是，向被試呈現(xiàn)以自然語(yǔ)言表述的三段論前提，然后讓被試自己推導(dǎo)出他們認(rèn)為是正確的結(jié)論。例如，向被試呈現(xiàn)“有的雙親是科學(xué)家”和“所有科學(xué)家都是駕駛員”，希望被試得出“有的雙親是駕駛員”的結(jié)論，而不是得出“有的駕駛員是雙親”的結(jié)論，盡管這兩個(gè)結(jié)論是彼此等效的。這樣就可以說(shuō)三段論的前提會(huì)造成得出結(jié)論A—C的心理偏好。類似地，前提會(huì)造成得出結(jié)論C—A的心理偏好。

由于三段論結(jié)論的主謂項(xiàng)需要換位，他們不規(guī)定大項(xiàng)、小項(xiàng)和中項(xiàng)，而用大寫(xiě)英文字母A、B和C來(lái)分別代表三個(gè)詞項(xiàng)，這樣就可以窮盡自然語(yǔ)言表述三段論的各種情況。當(dāng)然，三段論的可能的式也就從256個(gè)擴(kuò)大一倍，成為512個(gè)。下面是他們研究?jī)蓚€(gè)前提所構(gòu)成的格可能得出結(jié)論的心理偏好。結(jié)果如下［8］:

第Ⅰ象限:AB-BC格

71%有效結(jié)論形如A—C，即14+13+15+ 10/73=71%。

存在明顯的心理偏好。

第Ⅱ象限:BA-CB格

70%有效結(jié)論形如C—A，即12+16+10+ 12/71=70%。

存在明顯的心理偏好。

第Ⅲ象限:AB-CB格

53%有效結(jié)論形如C—A，即11+12+6+ 12/77=53%。

存在微小的心理偏好。

第Ⅳ象限:BA-BC格

50%有效結(jié)論形如A—C。

50%有效結(jié)論形如C—A。

沒(méi)有心理偏好。

一些心理學(xué)家還研究了三段論推理的氣氛效應(yīng)(Atmosphere Effect，Woodworth＆Sells，1935; Chapman＆ Chapman，1959;Begg＆ Denny，1969)。這些研究表明，前提的質(zhì)和量會(huì)影響人們對(duì)結(jié)論的預(yù)測(cè)。例如，在伍德沃斯和塞爾斯的研究中，他們發(fā)現(xiàn):(1)兩前提皆為肯定，被試傾向于接受肯定結(jié)論;(2)兩前提皆為否定，被試傾向于接受否定結(jié)論;(3)前提一肯定一否定，被試傾向于接受否定結(jié)論;(4)兩前提皆為全稱，被試傾向于接受全稱結(jié)論;(5)兩前提皆為特稱，被試傾向于接受特稱結(jié)論;(6)前提一全稱一特稱，被試傾向于接受特稱結(jié)論。這個(gè)研究結(jié)果大部分與邏輯學(xué)的規(guī)則是一致的，如(1)、(3)、(4)和(6)，它們都是正確的三段論推理;也有一部分是不符合邏輯學(xué)的規(guī)則的，如(2)和(5)，它們不是正確的三段論推理，推理的錯(cuò)誤受到心理因素的影響。這些研究表明，在實(shí)際的三段論推理中，不論是正確的推理還是錯(cuò)誤的推理，人們邏輯思維確實(shí)受到心理因素的影響。

我們可以得出一些結(jié)論:

(1)邏輯學(xué)的三段論研究是從頂?shù)降椎?Top down)，表現(xiàn)為先給出三段論的形式和規(guī)則，而把日常語(yǔ)言表述的三段論看作是形式和規(guī)則的圖解或說(shuō)明。心理學(xué)的三段論研究卻是從底到頂?shù)?Bottom up)，表現(xiàn)為將日常語(yǔ)言表述的三段論看作思維和推理的根本，而三段論的形式和規(guī)則是從具體的三段論中抽象和總結(jié)出來(lái)的。心理學(xué)的三段論研究重視思維和推理的內(nèi)容而不僅僅是形式。

(2)三段論的邏輯模型是純邏輯的或純形式的，是與內(nèi)容無(wú)關(guān)的，也是排除心理因素的。三段論的心理模型卻要考慮這些因素，包括格所造成的心理偏好和前提的質(zhì)和量造成的氣氛效應(yīng)等等。

(3)沒(méi)有掌握邏輯學(xué)知識(shí)與技能的人如何進(jìn)行推理和學(xué)習(xí)?我們認(rèn)為，他的先天邏輯能力和心理因素共同發(fā)揮作用。在人的推理和認(rèn)知活動(dòng)中，邏輯能力和心理因素是同時(shí)起作用的。如果掌握邏輯學(xué)知識(shí)和技能，則學(xué)習(xí)和認(rèn)知活動(dòng)的效果都會(huì)得到提高和加強(qiáng)。

［1］Krug D，Davis T B，Glover J A.Massed versus distributed repeated reading:A case of forgetting helping recall?［J］.Journal of Educational Psychology，1990(82).

［2］卡羅爾.語(yǔ)言心理學(xué)［M］.4版.繆小春，等，譯.上海:華東師范大學(xué)出版社，2007:379－403.

［3］蔡曙山.言語(yǔ)行為和語(yǔ)用邏輯［M］.北京:中國(guó)社會(huì)科學(xué)出版社，1998.

［4］麥凱.信息論、推理與學(xué)習(xí)算法［M］.肖明波，等，譯，北京:高等教育出版社，2006.

［5］蔡曙山.認(rèn)知科學(xué)背景下的邏輯學(xué)［J］.江海學(xué)刊，2004(6).

［6］蔡曙山.邏輯、心理與認(rèn)知［J］.浙江大學(xué)學(xué)報(bào):人文社會(huì)科學(xué)版，2006(3).

［7］蔡曙山.認(rèn)知科學(xué)框架下心理學(xué)、邏輯學(xué)的交叉融合與發(fā)展［J］.中國(guó)社會(huì)科學(xué)，2009(2).

［8］Johnson-Laird，Philip N，Steedman，Mark.The Psychology of Syllogisms［J］.Cognitive Psychology，1978(10).

The Impact of Reasoning in Learning and Cognitive Processing

CAI Shu-shana，b，BAI Chena，b，YI Xin-faa，b，HAN Xua
(a.Department of Psychics;b.Research Center of Psychics and cognition Science，Tsinghua University，Beijing 100084，China)

Learning is one of the most critical acts in human cognition.With the development of cognitive sciences，the understanding of learning is diverging from the past one.Learning as a kind of cognitive processing，it tightly relates to language，psychology and logic.Reasoning involves logic，and it also strongly relates to many psychological factors.There is a great need to study reasoning，especially reasoning with psychological factors in the cognitive processing of learning.There are two distinguish forms of reasoning in learning:Learning how to reason and improving learning through reasoning.Through the experimental study such as Wason selection task，THOG problem and syllogistic reasoning，it has been closely investigated that the logical and psychological factors interact and play a critical role in the processing of reasoning.Such studies provide us many inspirations in the reaching of learning.

Learing;cognition;reasoning;logic;psychology

B81

A

1674－8425(2011)08－0006－06

2011－06－30

蔡曙山(1950—)，男，貴州貴陽(yáng)人，哲學(xué)博士，教授，研究方向:邏輯學(xué)、心理學(xué)、哲學(xué)、認(rèn)知科學(xué);白晨，博士后，研究方向:語(yǔ)言學(xué)、心理學(xué)、認(rèn)知科學(xué);衣新發(fā)，博士后，研究方向:心理學(xué)、認(rèn)知科學(xué);韓旭，碩士研究生，研究方向:心理學(xué)。

(責(zé)任編輯 王烈琦)