楊文靜 靳玉樂(lè) 邱 江 張慶林

(1西南大學(xué)心理學(xué)部; 2西南大學(xué)教育學(xué)部, 重慶 400715)

1 引言

創(chuàng)造性思維作為創(chuàng)造性的核心, 研究者們對(duì)這一問(wèn)題進(jìn)行了大量探索。頓悟是實(shí)驗(yàn)室中探索創(chuàng)造性思維過(guò)程的一種重要方式, 研究者們采用不同實(shí)驗(yàn)材料和范式對(duì)頓悟的認(rèn)知神經(jīng)機(jī)制進(jìn)行探討, 但其機(jī)制仍沒(méi)有一致的結(jié)論(Kounios & Beeman,2014)。早期的頓悟研究采用雙繩問(wèn)題(Maier, 1930),蠟燭問(wèn)題(Duncker, 1945), 九點(diǎn)問(wèn)題等(Scheerer,1963)。但由于這些問(wèn)題很難界定頓悟發(fā)生的瞬間,因此很難研究頓悟發(fā)生那一瞬間前后的認(rèn)知活動(dòng)。隨后產(chǎn)生出一系列新的頓悟測(cè)試范式：如遠(yuǎn)距離聯(lián)想測(cè)試(Bowden, Jung-Beeman, Fleck, & Kounios,2005), 謎語(yǔ)任務(wù)(Luo & Knoblich, 2007; Luo &Niki, 2003), 及具有深層和淺層含義的中國(guó)字謎任務(wù)(Qiu et al., 2010), 測(cè)試范式和材料的發(fā)展使得研究者們可以在實(shí)驗(yàn)室中對(duì)頓悟這種難以把握的認(rèn)知過(guò)程有深入的理解。但這些實(shí)驗(yàn)材料和實(shí)驗(yàn)范式都與現(xiàn)實(shí)生活中真正的科學(xué)發(fā)明問(wèn)題相似之處甚少, 材料的生態(tài)效度有待提高(McCaffrey, 2012)。同時(shí), 這些材料都屬于知識(shí)貧乏領(lǐng)域, 撇開了知識(shí)經(jīng)驗(yàn)的作用, 但真正的科學(xué)發(fā)明創(chuàng)造是離不開知識(shí)的。因此這些測(cè)試問(wèn)題很難應(yīng)用于知識(shí)豐富領(lǐng)域,比如科學(xué)發(fā)明中的頓悟問(wèn)題, 解決知識(shí)豐富領(lǐng)域的問(wèn)題需要特定領(lǐng)域的知識(shí)(Schauble, 1996)。

對(duì)于頓悟的理論, 目前比較有影響的有“表征轉(zhuǎn)變”理論(The Representation Change Theory)和“進(jìn)程監(jiān)控”理論(The Progress Monitoring Theory)(Knoblich, Ohlsson, Haider, &Rhenius, 1999)?！氨碚鬓D(zhuǎn)變”理論認(rèn)為, 人們?cè)诮鉀Q頓悟問(wèn)題時(shí), 首先根據(jù)題目所提示的表述方式進(jìn)行問(wèn)題表征, 從而在所提示的問(wèn)題空間里進(jìn)行答案的搜索。由于人們開始采用了不正確或不完整的問(wèn)題表征方式, 所以不能有效解決問(wèn)題。這時(shí)就應(yīng)該尋找一個(gè)新的不同于現(xiàn)在的問(wèn)題表征方法, 這就需要從在錯(cuò)誤問(wèn)題空間中的搜索轉(zhuǎn)變?yōu)樵谠絾?wèn)題空間進(jìn)行問(wèn)題搜索, 找到新的合適的問(wèn)題表征方法, 從而最終解決頓悟問(wèn)題(Kaplan & Simon, 1990)。而“進(jìn)程監(jiān)控”理論認(rèn)為,個(gè)體在解決問(wèn)題時(shí), 會(huì)根據(jù)需要達(dá)到的問(wèn)題目標(biāo)狀態(tài), 制定一些內(nèi)在標(biāo)準(zhǔn)來(lái)實(shí)時(shí)監(jiān)控每一步的有效性,一旦該行為沒(méi)有縮短當(dāng)前狀態(tài)與目標(biāo)狀態(tài)間的距離, 就會(huì)產(chǎn)生一種內(nèi)驅(qū)力, 促使繼續(xù)尋找新的能夠不斷逐步接近“目標(biāo)”的“手段”。問(wèn)題空間太大, 所以人們不能找到有效的啟發(fā)來(lái)引導(dǎo)和限制自己的搜索空間, 這兩個(gè)理論得到了許多研究的支持(Knoblich et al., 1999; ?llinger, Jones,Faber, &Knoblich, 2013; Martinsen, Furnham, &H?rem,2016)。從認(rèn)知過(guò)程上看, 頓悟包含兩個(gè)方面, 一是舊的無(wú)效的思路如何被拋棄(即打破思維定勢(shì)), 二是新的有效的問(wèn)題解決思路如何實(shí)現(xiàn)(新異聯(lián)系的形成) (羅勁, 2004)。表征轉(zhuǎn)變和進(jìn)程監(jiān)控理論都更多關(guān)注如何打破思維定勢(shì)。表征轉(zhuǎn)變理論沒(méi)有詳細(xì)說(shuō)明人們從錯(cuò)誤問(wèn)題空間轉(zhuǎn)到元水平問(wèn)題空間后,如何找到正確的問(wèn)題空間 (McCaffrey, 2012)?，F(xiàn)實(shí)生活的實(shí)例和研究表明啟發(fā)法在從元水平問(wèn)題空間找到正確的問(wèn)題空間的過(guò)程中發(fā)揮著重要作用(Luo et al., 2013; 張慶林, 田燕, 邱江, 2012)。進(jìn)程監(jiān)控理論并沒(méi)闡明人們?cè)诜艞壞切┎荒苤鸩浇咏繕?biāo)狀態(tài)的方法之后, 是如何探測(cè)到有效的能夠不斷逐步接近“目標(biāo)”的“手段”從而產(chǎn)生頓悟。啟發(fā)法被證明是獲得頓悟的一種有效方法(Luo et al.,2013)。在科學(xué)發(fā)明創(chuàng)造的過(guò)程中, 經(jīng)過(guò)了漫長(zhǎng)的對(duì)答案的思索之后, 科學(xué)家們的頓悟往往是在某一個(gè)啟發(fā)原型被激活以后發(fā)生的。例如魯班受到茅草啟發(fā)發(fā)明鋸齒, 人們受到鳥的翅膀構(gòu)造的啟發(fā)設(shè)計(jì)了機(jī)翼等。激活相應(yīng)原型為重新指引問(wèn)題解決方法搜索的方向和克服思維定勢(shì)提供了關(guān)鍵的啟發(fā)信息。研究者們采用科學(xué)發(fā)明事例進(jìn)行研究, 探討了科學(xué)發(fā)明中原型啟發(fā)下頓悟的認(rèn)知神經(jīng)機(jī)制(Ming,Tong, Yang, Qiu, & Zhang, 2014; 張慶林等, 2012)。

根據(jù)原型啟發(fā)理論, 在解決頓悟問(wèn)題的過(guò)程中,如果能夠在大腦中激活恰當(dāng)原型及其所包含的“啟發(fā)信息”, 那么頓悟就能夠發(fā)生(張慶林, 邱江, 曹貴康, 2004; 張慶林等, 2012)。以往研究采用“四等分問(wèn)題”證明了原型啟發(fā)能有效促進(jìn)頓悟問(wèn)題解決,而原型激活是原型啟發(fā)的關(guān)鍵(曹貴康, 楊東, 張慶林, 2006)。但先前的研究都采用“先原型范式”,探討了被試如何從多個(gè)表面無(wú)關(guān)的原型中找到與當(dāng)前問(wèn)題表面無(wú)關(guān), 但能夠幫助解決當(dāng)前問(wèn)題的原型(Luo et al., 2013; Ming et al., 2014)。但現(xiàn)實(shí)生活中的原型啟發(fā)促發(fā)頓悟的情景往往是個(gè)體先遇到問(wèn)題, 思索答案不得其解, 然后偶然遇到原型材料,將原型和儲(chǔ)存在大腦中的問(wèn)題連接起來(lái)最終解決了問(wèn)題。在這種問(wèn)題先導(dǎo)的情景下, 原型啟發(fā)促發(fā)頓悟問(wèn)題解決的核心認(rèn)知過(guò)程是什么呢？個(gè)體如何把當(dāng)前原型和儲(chǔ)存在大腦中的問(wèn)題連接起來(lái)呢？先前研究采用“先原型范式”, 通過(guò)標(biāo)識(shí)為被試提示出原型的特征性功能, 讓被試注意到原型的特征性功能, 這樣有利于頓悟(張慶林等, 2012, Hao et al., 2013)。但如果在沒(méi)有提示的情況下, 被試頓悟了, 他們是否是把握了原型的特征性功能呢？被試又是依據(jù)什么信息將原型和問(wèn)題連接起來(lái)的呢？目前沒(méi)有研究詳細(xì)探討這些問(wèn)題。其次, 以往有很多研究發(fā)現(xiàn)尋找到事件之間潛在的語(yǔ)義相似性, 即便在表面不相似的情況下, 是發(fā)明創(chuàng)造中類比推理的一種有效方式(Green, Kraemer, Fugelsang, Gray,& Dunbar, 2012)。先前研究采用“先原型范式”發(fā)現(xiàn)問(wèn)題和原型中的功能語(yǔ)義相似度對(duì)原型激活率和問(wèn)題解決正確率有顯著影響(張慶林等, 2012, Hao et al., 2012)。但不清楚在問(wèn)題先導(dǎo)下的情況下, 被試是如何有效的激活與當(dāng)前原型相關(guān)的儲(chǔ)存于大腦中的科學(xué)問(wèn)題的。探討這一現(xiàn)實(shí)生活中經(jīng)常發(fā)生的現(xiàn)象的認(rèn)知機(jī)制具有重要意義。最后, 先前研究都采用簡(jiǎn)單原型材料, 但現(xiàn)實(shí)生活中的原型實(shí)際包含了冗余干擾信息, 且不一定是用文字材料總結(jié)出來(lái)呈現(xiàn)給個(gè)體的, 那么在這樣的情景下, 被試又是如何有效的將原型和問(wèn)題連接在一起的呢？本研究通過(guò)兩個(gè)研究來(lái)探討問(wèn)題先導(dǎo)下的原型啟發(fā)促發(fā)頓悟的核心認(rèn)知過(guò)程及其機(jī)制。實(shí)驗(yàn)1首先采用科學(xué)發(fā)明問(wèn)題來(lái)探討問(wèn)題先導(dǎo)下的原型啟發(fā)的核心認(rèn)知過(guò)程, 實(shí)驗(yàn) 2采用被試自我報(bào)告的方式, 在3種不同難度的原型材料中探討問(wèn)題激活的機(jī)制。

2 實(shí)驗(yàn)1：?jiǎn)栴}先導(dǎo)下的原型啟發(fā)效應(yīng)的認(rèn)知過(guò)程

本研究利用現(xiàn)實(shí)生活真實(shí)的科學(xué)發(fā)明問(wèn)題材料, 采用“先問(wèn)題范式”探討現(xiàn)實(shí)生活中經(jīng)常發(fā)生的問(wèn)題先導(dǎo)下的原型啟發(fā)促發(fā)頓悟的核心認(rèn)知過(guò)程。

2.1 實(shí)驗(yàn)方法

2.1.1 被試

招募西南大學(xué)本科生或研究生 48名參與實(shí)驗(yàn)(男, 22 名; 女, 26 名), 平均年齡為 22.3 ± 0.34 歲,所有被試均未參加過(guò)類似的實(shí)驗(yàn), 不熟悉科學(xué)發(fā)明實(shí)驗(yàn)材料。所有被試的視力或矯正視力正常, 實(shí)驗(yàn)結(jié)束后獲得一定的報(bào)酬。

2.1.2 實(shí)驗(yàn)材料

從《科學(xué)發(fā)明創(chuàng)造實(shí)驗(yàn)問(wèn)題材料庫(kù)》(朱丹, 羅俊龍, 朱海雪, 邱江, 張慶林, 2011)中選取10道題目, 為了更好的考察原型啟發(fā)效應(yīng), 我們選擇無(wú)原型情況下問(wèn)題較難(正確率小于 0.4), 且原型啟發(fā)量較大(在原型啟發(fā)條件下問(wèn)題解決的正確率提高的比率為0.6)的題目。這些實(shí)驗(yàn)材料的參數(shù)通過(guò)前期研究得到(朱丹等, 2011)。

2.1.3 實(shí)驗(yàn)流程

實(shí)驗(yàn)流程如圖1所示。實(shí)驗(yàn)分為兩個(gè)階段, 首先是問(wèn)題學(xué)習(xí)階段。刺激的流程如下：首先屏幕中央呈現(xiàn)一個(gè)1 s的注視點(diǎn), 接著呈現(xiàn)一個(gè)科學(xué)發(fā)明問(wèn)題40 s讓被試?yán)斫鈱W(xué)習(xí), 問(wèn)題呈現(xiàn)之后詢問(wèn)被試是否學(xué)習(xí)過(guò)解決該問(wèn)題的方法, 學(xué)過(guò)就按“F”鍵,沒(méi)有學(xué)過(guò)就按“J”鍵, 用來(lái)排除先前知識(shí)經(jīng)驗(yàn)的干擾。按照這樣的流程學(xué)習(xí)完 10道科學(xué)發(fā)明問(wèn)題。問(wèn)題學(xué)習(xí)之后是測(cè)試階段：屏幕中央先呈現(xiàn)一個(gè)注視點(diǎn)1 s, 然后呈現(xiàn)一個(gè)原型材料60 s, 要求被試在看到原型的時(shí)候積極思考, 是否想到當(dāng)前原型可以幫助其解決先前學(xué)過(guò)的什么問(wèn)題。若想到了就按“F”鍵, 并在答題紙上寫下想到的問(wèn)題, 并寫出解決這一問(wèn)題的方法。沒(méi)有想到就按“J”鍵, 程序自動(dòng)進(jìn)入下一原型的學(xué)習(xí)。重復(fù)這樣的流程, 直到被試看完10個(gè)原型材料。

圖1 實(shí)驗(yàn)流程圖

2.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

2.2.1 計(jì)分方式

主試對(duì)被試寫出的答案進(jìn)行0、1、2的評(píng)分, 如果被試沒(méi)有想到正確的問(wèn)題計(jì)0分; 看到原型時(shí)想到的問(wèn)題正確計(jì) 1分, 表示被試成功激活了問(wèn)題,如果被試不僅想到了正確的問(wèn)題, 還想到了正確解決該問(wèn)題的方法計(jì)2分, 表示被試不僅激活了問(wèn)題,還成功利用原型解決了問(wèn)題。計(jì)分前, 將被試在學(xué)習(xí)階段按“F”鍵(表示之前有過(guò)該問(wèn)題的相關(guān)知識(shí))的題目排除。

2.2.2 數(shù)據(jù)結(jié)果

對(duì)被試問(wèn)題解決的正確率和問(wèn)題激活率進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析, 問(wèn)題解決的正確率指被試得2分的題目數(shù)量, 而問(wèn)題激活率的得分則是將被試得1分和2分的題目相加。結(jié)果顯示, 所有被試的問(wèn)題解決正確率為 0.69 ± 0.079, 而問(wèn)題激活率為 0.74 ± 0.077。用問(wèn)題激活率作為自變量, 問(wèn)題解決正確率為因變量做回歸分析,R2= 0.893,p< 0.001, Beta = 0.945,p< 0.001。結(jié)果說(shuō)明問(wèn)題激活率可以解釋問(wèn)題解決正確率 89.3%的變異, 說(shuō)明問(wèn)題激活是問(wèn)題先導(dǎo)下的原型啟發(fā)促發(fā)頓悟的核心認(rèn)知過(guò)程。

2.3 討論

本研究采用現(xiàn)實(shí)生活中真實(shí)的科學(xué)發(fā)明材料考察了問(wèn)題先導(dǎo)下的原型啟發(fā)的核心認(rèn)知過(guò)程, 問(wèn)題激活是問(wèn)題先導(dǎo)下的原型啟發(fā)的關(guān)鍵過(guò)程, 從回歸分析的結(jié)果來(lái)看, 問(wèn)題激活率可以解釋問(wèn)題解決正確率89.3%的變異。說(shuō)明只要被試成功將問(wèn)題和原型連接, 那么問(wèn)題解決正確率也就很高。但問(wèn)題激活率和問(wèn)題解決正確率之間并不完全相同, 還存在差異, 這說(shuō)明并不是問(wèn)題激活就可以成功解決問(wèn)題, 問(wèn)題激活之后還需要被試?yán)妙惐韧评淼脑韺?dāng)前原型中的結(jié)構(gòu)和功能的關(guān)系有效的映射到問(wèn)題中來(lái), 利用原型的特征來(lái)解決當(dāng)前的問(wèn)題。從原型啟發(fā)的過(guò)程來(lái)看, 被試要將眼前的原型和 10個(gè)問(wèn)題中的一個(gè)匹配, 以往的研究證明這個(gè)過(guò)程是自動(dòng)的, 直覺(jué)的, 更具有創(chuàng)造性的過(guò)程。而將問(wèn)題和原型成功匹配之后, 將原型中的關(guān)鍵信息用來(lái)解決當(dāng)前問(wèn)題, 這個(gè)過(guò)程和類比推理的過(guò)程相似(曹貴康等, 2006; Ming et al., 2014; Yang et al., 2016)。雖然原型和問(wèn)題之間不具有表面相似性, 但是原型和問(wèn)題中包含的對(duì)象間的關(guān)系是可以互相對(duì)應(yīng)的,被試?yán)媒Y(jié)構(gòu)相似性來(lái)解決問(wèn)題, 很多研究表明不是表面相似性, 而是結(jié)構(gòu)相似性才是類比推理的關(guān)鍵(Kubricht, Lu, & Holyoak, 2017; Holyoak, & Koh,1987)。雖然以往的研究采用四等分問(wèn)題也證明了原型激活是原型啟發(fā)的關(guān)鍵因素(曹貴康等, 2006),但四等分問(wèn)題屬于知識(shí)貧乏的人工問(wèn)題, 張慶林等(2012)采用科學(xué)發(fā)明材料證明了原型激活是原型啟發(fā)的重要因素, 但該研究采用的“先原型范式”, 并不能說(shuō)明在現(xiàn)實(shí)生活中經(jīng)常發(fā)生的問(wèn)題先導(dǎo)下的原型啟發(fā)促發(fā)頓悟的認(rèn)知過(guò)程, 現(xiàn)實(shí)生活中的頓悟往往是個(gè)體百思不得其解, 然后找到啟發(fā), 發(fā)生了頓悟。本研究用具有較高生態(tài)效度的現(xiàn)實(shí)生活中的科學(xué)發(fā)明問(wèn)題材料, 在更符合現(xiàn)實(shí)科學(xué)發(fā)明創(chuàng)造情景的“先問(wèn)題范式”中證明問(wèn)題先導(dǎo)下的問(wèn)題激活是原型啟發(fā)的關(guān)鍵過(guò)程。

那么被試如何將眼前的原型與儲(chǔ)存在大腦中的某個(gè)問(wèn)題連接起來(lái)呢？也即是問(wèn)題激活的機(jī)制是什么呢？以往研究在“先原型范式”中通過(guò)標(biāo)識(shí)出原型的特征性功能來(lái)幫助被試發(fā)現(xiàn)原型的特征性功能, 可以顯著影響原型激活率, 而原型表征中的特征性功能和問(wèn)題表征中的需求性功能之間的語(yǔ)義相似性對(duì)原型激活也有顯著影響(Ming et al.,2014; 張慶林等, 2012)。例如, 中國(guó)科學(xué)家在“神舟六號(hào)”航天飛機(jī)上天之前被設(shè)計(jì)“既堅(jiān)硬(能夠承受氣壓)又要能夠彎曲”的宇航服難住了, 最后他們?cè)诔灾笫斓奈r子時(shí), 從蝦子外殼的“既堅(jiān)硬又可彎曲的環(huán)狀結(jié)構(gòu)”中獲得啟發(fā)而解決了這個(gè)頓悟問(wèn)題。該例子中, 原型就是被試對(duì)于蝦子外殼的表征, 原型的特征性功能就是“既硬又可以彎曲”, 而問(wèn)題的需求性功能就是被試在頭腦中形成疑問(wèn), 什么樣的特征才能滿足既硬又可以彎曲這樣的目的。當(dāng)被試將這兩個(gè)功能連接在一起的時(shí)候, 被試就可以解決頓悟問(wèn)題(張慶林等, 2012)。雖然先前的研究通過(guò)標(biāo)識(shí)為被試提示出原型的特征性功能, 這樣有利于頓悟。但在沒(méi)有提示的情況下, 被試頓悟了, 他們是否是利用了原型的特征性功能呢？先前的研究也證明了原型的特征性功能和問(wèn)題的需求性功能之間的語(yǔ)義相似性對(duì)原型激活有顯著影響, 但是被試在實(shí)際解決問(wèn)題中是否是利用這些關(guān)鍵信息將當(dāng)前原型和先前的問(wèn)題連系起來(lái)的呢？這些問(wèn)題都還值得探討。實(shí)驗(yàn)2采用被試自我報(bào)告的方式, 考察在問(wèn)題先導(dǎo)下, 被試如何把握問(wèn)題和原型中的關(guān)鍵信息, 如何有效的將問(wèn)題和原型連系起來(lái)。

此外, 現(xiàn)實(shí)生活中的原型并不是都像實(shí)驗(yàn)1中用最簡(jiǎn)潔的語(yǔ)言總結(jié)出了原型的特征和功能, 現(xiàn)實(shí)生活中的原型不僅包含了解決當(dāng)前問(wèn)題的關(guān)鍵信息, 同時(shí)也包含了其它很多冗余干擾信息。那么在不同難度的原型材料下, 問(wèn)題先導(dǎo)下的問(wèn)題激活的機(jī)制是一樣的嗎？實(shí)驗(yàn)2同時(shí)采用3種不同難度的原型材料來(lái)系統(tǒng)探討在冗余信息以及視頻原型材料下被試如何有效表征原型和問(wèn)題材料, 成功激活正確的問(wèn)題, 從而解決問(wèn)題。

3 實(shí)驗(yàn) 2：?jiǎn)栴}先導(dǎo)下的原型啟發(fā)效應(yīng)的認(rèn)知機(jī)制

實(shí)驗(yàn)1證明了問(wèn)題激活是問(wèn)題先導(dǎo)下的原型啟發(fā)促發(fā)頓悟的關(guān)鍵認(rèn)知過(guò)程, 如果被試成功激活問(wèn)題, 問(wèn)題就很可能得到解決。那么被試在實(shí)際解決問(wèn)題過(guò)程中, 如何激活與原型匹配的問(wèn)題呢？實(shí)驗(yàn)2采用被試自我報(bào)告的方式, 探討問(wèn)題先導(dǎo)下的原型啟發(fā)促發(fā)頓悟中問(wèn)題激活的機(jī)制。本實(shí)驗(yàn)同時(shí)采用3種不同難度的原型材料, 3種原型材料難度逐漸增加, 且更符合現(xiàn)實(shí)生活中科學(xué)發(fā)明情境。

3.1 實(shí)驗(yàn)方法

3.1.1 被試

招募西南大學(xué)本科生或研究生 47名參與實(shí)驗(yàn)(男, 20 名; 女, 27 名), 平均年齡為 23.4 ± 0.21 歲,所有被試均未參加過(guò)類似實(shí)驗(yàn), 不熟悉科學(xué)發(fā)明材料。所有被試的視力或矯正視力正常, 實(shí)驗(yàn)結(jié)束后獲得一定的報(bào)酬。其中兩名被試由于在答案書寫上有問(wèn)題, 數(shù)據(jù)未進(jìn)入最后的分析。

3.1.2 實(shí)驗(yàn)材料

實(shí)驗(yàn)材料包括3種, 第一種是最簡(jiǎn)單的科學(xué)發(fā)明原型材料, 第二類是在簡(jiǎn)單的原型材料中加上冗余信息, 第三類是為了更符合現(xiàn)實(shí)生活中的科學(xué)發(fā)明情景, 采用視頻的形式呈現(xiàn)原型材料。簡(jiǎn)單的科學(xué)發(fā)明材料直接從《科學(xué)發(fā)明創(chuàng)造實(shí)驗(yàn)問(wèn)題材料庫(kù)》(朱丹等, 2011)中選擇的10道題目, 為了保證原型啟發(fā)的效果最大, 我們選擇原型啟發(fā)率較高的10道題目, 平均啟發(fā)量為 0.7。每道題目包括科學(xué)發(fā)明問(wèn)題和原型兩部分, 而科學(xué)發(fā)明問(wèn)題又包括問(wèn)題情境和問(wèn)題。包含冗余信息的科學(xué)發(fā)明材料是先從《科學(xué)發(fā)明創(chuàng)造實(shí)驗(yàn)問(wèn)題材料庫(kù)》中選擇 10道題目, 該材料中的每一個(gè)題目均包含了原型部分和問(wèn)題部分(“問(wèn)題情境”和“提問(wèn)”), 再在原型部分加入3句與原型有關(guān)而與原型中關(guān)鍵啟發(fā)信息無(wú)關(guān)的信息作為冗余干擾信息。處理前, 簡(jiǎn)單條件和冗余兩種條件下題目的難度匹配。

視頻形式的原型材料選擇過(guò)程如下：首先從網(wǎng)上搜索剪輯與原來(lái)科學(xué)發(fā)明材料庫(kù)中原型材料相對(duì)應(yīng)的視頻 16段。因?yàn)槲覀兗僭O(shè)采取視頻形式呈現(xiàn)原型, 由于難度加大會(huì)使啟發(fā)量降低, 為了視頻形式呈現(xiàn)的原型仍有一定的啟發(fā)作用, 我們從《科學(xué)發(fā)明創(chuàng)造實(shí)驗(yàn)問(wèn)題材料庫(kù)》中選取無(wú)原型情況下問(wèn)題較難(即無(wú)原型情況下問(wèn)題解決的正確率小于0.4), 且原型啟發(fā)量較大(大于0.6)的33題為預(yù)實(shí)驗(yàn)材料。根據(jù)文字材料中對(duì)于原型的描述上網(wǎng)搜索剪輯與其表達(dá)意義相似的視頻材料, 最終找到并制作16個(gè)時(shí)長(zhǎng)16 s的視頻(制作成16 s時(shí)長(zhǎng)是因?yàn)?6 s與讀一遍由文字形式呈現(xiàn)的原型的平均時(shí)間相同),作為預(yù)實(shí)驗(yàn)材料。每套測(cè)試題目由視頻形式呈現(xiàn)的原型和文字呈現(xiàn)的問(wèn)題兩部分組成。采用“一對(duì)一”的“原型學(xué)習(xí)-問(wèn)題解決” (Luo et al., 2013)的實(shí)驗(yàn)范式考察 16個(gè)視頻材料的原型激活率、問(wèn)題解決的正確率、主觀報(bào)告啟發(fā)量等指標(biāo), 為后續(xù)使用這些材料打下基礎(chǔ)。最終的實(shí)驗(yàn)材料從 16個(gè)視頻原型和科學(xué)問(wèn)題的配對(duì)題目中選出啟發(fā)量最大的 10道題為實(shí)驗(yàn)材料。每道測(cè)試題目包括原型和問(wèn)題兩部分, 原型由視頻形式呈現(xiàn), 每段視頻時(shí)間為 16 s,科學(xué)發(fā)明問(wèn)題仍以文字形式呈現(xiàn)。

3.1.3 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

實(shí)驗(yàn)采用單因素的被試內(nèi)設(shè)計(jì), 自變量為原型的類型, 分為簡(jiǎn)單原型條件, 冗余原型條件和視頻原型3種條件。3種條件在被試內(nèi)的順序平衡。

3.1.4 實(shí)驗(yàn)流程

本研究采用“先問(wèn)題范式”進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)流程如圖2, 包括問(wèn)題學(xué)習(xí)和測(cè)試兩個(gè)階段。問(wèn)題學(xué)習(xí)：被試需要先學(xué)習(xí) 10道科學(xué)發(fā)明問(wèn)題。具體的實(shí)驗(yàn)流程如下：實(shí)驗(yàn)開始為1 s的注視點(diǎn), 提示被試實(shí)驗(yàn)即將開始。接著呈現(xiàn)一個(gè)科學(xué)發(fā)明問(wèn)題40 s, 被試此時(shí)的任務(wù)是認(rèn)真思考這個(gè)問(wèn)題, 40 s后問(wèn)題消失, 要求被試判斷先前是否學(xué)習(xí)過(guò)該科學(xué)發(fā)明問(wèn)題。如果學(xué)過(guò), 就按“F”鍵, 如果沒(méi)有學(xué)過(guò)就按“J”鍵。按鍵結(jié)束后屏幕上出現(xiàn)提示, 要求被試寫出他們認(rèn)為解決該問(wèn)題的關(guān)鍵, 用1到3個(gè)關(guān)鍵詞表示,寫完之后按“S”鍵進(jìn)入下一個(gè)問(wèn)題的學(xué)習(xí)。被試需按照此流程連續(xù)學(xué)習(xí)10個(gè)科學(xué)問(wèn)題。

圖2 簡(jiǎn)單原型條件下的實(shí)驗(yàn)流程圖

測(cè)試階段：簡(jiǎn)單原型條件和冗余原型條件的實(shí)驗(yàn)流程一樣, 首先指導(dǎo)語(yǔ)告知被試接下來(lái)會(huì)依次出現(xiàn) 10段文字材料, 這些材料能幫助他們解決前面一個(gè)階段出現(xiàn)的科學(xué)問(wèn)題。在閱讀材料的時(shí)候, 如果想到該材料可以用來(lái)解決第一階段出現(xiàn)的某一個(gè)問(wèn)題時(shí), 就立即按“F”鍵, 在答題紙上寫出想到的問(wèn)題, 并且寫出這段原型材料中的哪些關(guān)鍵信息(寫出1到3個(gè)關(guān)鍵詞)讓他想到了前面學(xué)習(xí)過(guò)的問(wèn)題。如果被試沒(méi)有想到任何第一個(gè)階段出現(xiàn)過(guò)的問(wèn)題, 則不按鍵, 但被試仍需要在答題紙上寫出他認(rèn)為的該材料中的關(guān)鍵信息, 寫完之后按“Q”鍵, 繼續(xù)學(xué)習(xí)下一段原型材料。視頻原型條件下, 給被試一次播放 10段視頻材料, 每段材料連續(xù)播放兩遍(考慮到視頻材料的難度, 預(yù)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)原型材料要播放兩遍被試才能理解視頻的含義)。在看視頻的時(shí)候要求被試積極思考當(dāng)前播放的視頻是否能幫助他們解決前面出現(xiàn)的某個(gè)問(wèn)題, 若想到了前面的某個(gè)問(wèn)題, 要求被試在視頻播放第二遍的時(shí)候按“F”鍵, 視頻則會(huì)自動(dòng)停止播放, 這時(shí)請(qǐng)被試在答題紙上寫出他想到的那個(gè)問(wèn)題。同時(shí)用詞語(yǔ)(1-3個(gè))在答題紙上寫出這段視頻材料中的什么關(guān)鍵信息讓他聯(lián)想到了這個(gè)問(wèn)題。若沒(méi)有想到任何問(wèn)題, 也請(qǐng)被試在答題紙上寫出他認(rèn)為的該材料中的關(guān)鍵信息, 寫完按“Q”鍵繼續(xù)。每個(gè)被試需按照上面的流程學(xué)習(xí)完10段視頻材料。

3.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

3.2.1 計(jì)分方式

分別對(duì)被試的問(wèn)題激活和關(guān)鍵詞進(jìn)行了評(píng)分。

問(wèn)題激活的評(píng)分：主試依據(jù)被試在答題紙上寫出的他們?cè)诳吹皆蜁r(shí)所聯(lián)想到的問(wèn)題進(jìn)行 0、1二級(jí)評(píng)分。若回憶起的問(wèn)題大意符合前面出現(xiàn)過(guò)的與之配對(duì)的問(wèn)題材料, 計(jì) 1分, 表示激活了問(wèn)題;若回憶起的問(wèn)題與前面呈現(xiàn)的與之匹配的問(wèn)題不相符, 計(jì)0分。被試得1分的題數(shù)減去在第一階段按“F”鍵(表示之前學(xué)過(guò)該問(wèn)題)的題數(shù)則為該被試在本次實(shí)驗(yàn)中正確激活科學(xué)問(wèn)題的題數(shù)。

語(yǔ)義相似性評(píng)分：根據(jù)被試在學(xué)習(xí)階段中是否寫出問(wèn)題關(guān)鍵詞和原型的功能關(guān)鍵詞進(jìn)行 0、1二級(jí)評(píng)分, 寫出計(jì)為1分, 沒(méi)有寫出計(jì)0分。隨后對(duì)回憶出的問(wèn)題的需求性功能關(guān)鍵詞與回憶出的原型的特征性功能關(guān)鍵詞的語(yǔ)義相似性作1-5級(jí)評(píng)分,1為很不相似, 5為很相似。以上評(píng)分由3名評(píng)分者完成, 并取3位評(píng)分者的平均數(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析,評(píng)分者一致性系數(shù)為0.89。

3.2.2 結(jié)果

(1) 問(wèn)題關(guān)鍵詞的提取對(duì)問(wèn)題激活率的影響

根據(jù)假設(shè), 對(duì)被試是否提取出問(wèn)題的需求性功能關(guān)鍵詞的題目的問(wèn)題激活率進(jìn)行差異檢驗(yàn), 結(jié)果顯示：?jiǎn)栴}的需求性功能關(guān)鍵詞能否提取出來(lái)的題目的問(wèn)題激活率差異顯著,t(44)= 27.677,p< 0.001。問(wèn)題的功能性關(guān)鍵詞提取出來(lái)的題目的問(wèn)題激活率(M= 0.78 ± 0.05)顯著高于問(wèn)題的功能性關(guān)鍵詞沒(méi)有提取出來(lái)的題目(M= 0.11 ± 0.10)。

(2) 原型和問(wèn)題關(guān)鍵詞的匹配對(duì)問(wèn)題激活率的影響

實(shí)驗(yàn)假設(shè)問(wèn)題激活的關(guān)鍵是問(wèn)題的需求性功能和原型的特征性功能成功連接, 那么是否成功匹配原型的特征性功能和問(wèn)題的需求性功能關(guān)鍵詞對(duì)問(wèn)題激活率有影響。對(duì)是否正確匹配原型的特征性功能關(guān)鍵詞和問(wèn)題的需求性功能關(guān)鍵詞的題目的問(wèn)題激活率進(jìn)行分析。結(jié)果顯示：原型和問(wèn)題的關(guān)鍵詞成功匹配與否對(duì)問(wèn)題激活率有顯著影響,t(44) = 8.744,p< 0.001。原型和問(wèn)題的關(guān)鍵詞成功匹配的問(wèn)題激活率(M= 0.92 ± 0.09)顯著的高于未成功匹配的題目的問(wèn)題激活率(M= 0.60 ± 0.02)。

(3) 原型和問(wèn)題關(guān)鍵詞的語(yǔ)義相似性對(duì)問(wèn)題激活率的影響

將問(wèn)題的激活率與問(wèn)題的功能性需求之間的語(yǔ)義相似性進(jìn)行相關(guān)分析, 結(jié)果顯示問(wèn)題激活率與原型關(guān)鍵詞和問(wèn)題關(guān)鍵詞之間的語(yǔ)義相似性顯著相關(guān),r= 0.202,p< 0.05。分別分析3種原型條件下問(wèn)題的激活率與原型和問(wèn)題之間關(guān)鍵詞語(yǔ)義相似性的關(guān)系。結(jié)果顯示：簡(jiǎn)單原型條件下, 問(wèn)題激活率與原型和問(wèn)題關(guān)鍵詞之間的語(yǔ)義相似性顯著相關(guān),r= 0.31,p< 0.05; 包含冗余信息的原型條件下,問(wèn)題激活率與原型和問(wèn)題關(guān)鍵詞之間的語(yǔ)義相似性顯著相關(guān),r= 0.34,p< 0.005; 視頻原型條件下,問(wèn)題激活率與問(wèn)題和原型關(guān)鍵詞之間的語(yǔ)義相似性顯著相關(guān),r= 0.43,p< 0.005。

(4) 原型材料的難度對(duì)問(wèn)題激活率的影響

由于問(wèn)題激活需要將問(wèn)題的需求性功能和原型的特征性功能匹配, 而 3種不同的原型材料(簡(jiǎn)單原型、包含冗余信息的原型、視頻原型), 找到原型特征性功能關(guān)鍵詞需要排除的冗余信息量不同,它們的問(wèn)題激活率應(yīng)該有差異。用重復(fù)測(cè)量方差分析, 對(duì) 3種條件下的問(wèn)題激活率進(jìn)行差異檢驗(yàn), 發(fā)現(xiàn) 3種條件下的問(wèn)題激活率差異顯著,F(2,132)=96.73,p< 0.001, h2p= 0.594。事后比較發(fā)現(xiàn), 簡(jiǎn)單原型條件下的問(wèn)題激活率顯著高于包含冗余信息的原型條件下的問(wèn)題激活率,p< 0.005; 包含冗余信息的原型條件下的問(wèn)題激活率顯著高于視頻原型條件下的問(wèn)題激活率,p< 0.001。三種原型條件下關(guān)鍵詞的提取率及問(wèn)題激活率見表1。

表1 三種原型條件下關(guān)鍵詞的提取率及問(wèn)題激活率

為什么3種不同原型材料下的問(wèn)題激活率會(huì)有顯著差異呢？按照前面的分析, 依次對(duì)原型的特征性功能關(guān)鍵詞的提取, 問(wèn)題的需求性功能關(guān)鍵詞的提取及兩者的匹配度進(jìn)行差異檢驗(yàn)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)3種條件下的問(wèn)題需求性功能關(guān)鍵詞的提取差異不顯著,F(2,132)=1.86,p> 0.05, h2p= 0.027。3 種條件下被試對(duì)原型的特征性功能關(guān)鍵詞的提取差異顯著,F(2,132)= 43.84,p< 0.001, η2p =0.399。簡(jiǎn)單原型條件下的特征性功能詞的提取顯著高于包含冗余信息的原型條件,p< 0.05; 包含冗余信息的原型條件下的特征性功能詞的提取率顯著高于視頻原型條件,p< 0.001。簡(jiǎn)單、冗余和視頻3種條件下原型的特征性功能和問(wèn)題需求性功能關(guān)鍵詞成功匹配率差異顯著,F(2,132)=61.665,p< 0.001, h2p =0.483。簡(jiǎn)單和冗余條件下原型的特征性功能關(guān)鍵詞和問(wèn)題的需求性功能關(guān)鍵詞匹配率差異顯著,p< 0.001;簡(jiǎn)單原型和視頻原型條件下的關(guān)鍵詞匹配率差異顯著,p< 0.001, 冗余和視頻原型條件下的關(guān)鍵詞匹配率差異顯著,p< 0.05。由于3種原型材料包含的冗余信息不同, 被試要成功提取原型中的關(guān)鍵信息來(lái)解決問(wèn)題, 必須排開原型中包含的冗余信息,提取出與解決問(wèn)題有關(guān)的關(guān)鍵信息。提取原型中的特征性功能關(guān)鍵詞的難度不同, 3種材料中問(wèn)題關(guān)鍵詞和原型關(guān)鍵詞的匹配率也不同, 導(dǎo)致3種不同材料下的問(wèn)題激活率不同。

3.3 討論

本實(shí)驗(yàn)采用3種不同難度的原型材料, 讓被試自我報(bào)告的方式考察了問(wèn)題先導(dǎo)下問(wèn)題激活的機(jī)制。以往研究雖然發(fā)現(xiàn)原型的特征性功能和問(wèn)題的需求性功能在原型激活中起著重要作用(Ming et al.,2014; Yang et al., 2016; 張慶林等, 2012), 但并不清楚被試在實(shí)際解決問(wèn)題的過(guò)程中是否把握了原型的特征性功能和問(wèn)題的需求性功能關(guān)鍵詞, 然后將二者進(jìn)行匹配, 最終解決當(dāng)前問(wèn)題。本實(shí)驗(yàn)中, 我們要求被試自我報(bào)告他認(rèn)為的解決問(wèn)題的關(guān)鍵以及原型中讓他們想到先前問(wèn)題的關(guān)鍵信息。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明, 被試能否成功匹配原型的特征性功能關(guān)鍵詞和問(wèn)題的需求性功能關(guān)鍵詞對(duì)問(wèn)題激活率有顯著影響。而原型和問(wèn)題關(guān)鍵詞的語(yǔ)義相似性對(duì)問(wèn)題激活也有重要作用。3種原型材料由于原型功能關(guān)鍵詞提取的難度不同, 問(wèn)題激活率也不同。本實(shí)驗(yàn)通過(guò)口頭報(bào)告證明被試在實(shí)際利用原型解決問(wèn)題的過(guò)程中, 是通過(guò)把握原型的特征性功能關(guān)鍵詞和問(wèn)題的需求性功能關(guān)鍵詞, 利用關(guān)鍵詞之間的語(yǔ)義相似性將原型和問(wèn)題連系在一起, 最終解決問(wèn)題。

4 總討論

本研究采用兩個(gè)實(shí)驗(yàn)探討了現(xiàn)實(shí)生活中廣泛存在的問(wèn)題先導(dǎo)下的原型啟發(fā)促發(fā)頓悟的關(guān)鍵認(rèn)知過(guò)程及其機(jī)制。實(shí)驗(yàn)1發(fā)現(xiàn)問(wèn)題激活是問(wèn)題先導(dǎo)下的原型啟發(fā)促發(fā)頓悟過(guò)程的關(guān)鍵認(rèn)知過(guò)程, 只要被試成功激活先前問(wèn)題, 將原型和問(wèn)題進(jìn)行匹配,被試就很容易成功利用當(dāng)前原型中的關(guān)鍵啟發(fā)信息來(lái)解決先前的問(wèn)題。但問(wèn)題激活率和問(wèn)題解決正確率之間的差異說(shuō)明問(wèn)題激活了, 也并不一定總能解決問(wèn)題, 被試將當(dāng)前原型和先前問(wèn)題連系在一起后, 還需要利用類比推理的原理將當(dāng)前原型中的結(jié)構(gòu)和功能的關(guān)系有效的映射到問(wèn)題中來(lái), 利用原型的特征來(lái)解決當(dāng)前的問(wèn)題。這也暗示問(wèn)題先導(dǎo)下的原型啟發(fā)過(guò)程除了問(wèn)題激活之外, 還有一個(gè)關(guān)鍵信息的利用過(guò)程。實(shí)驗(yàn)2采用被試自我報(bào)告的方式在3種具有不同生態(tài)效度的原型材料中探討了問(wèn)題先導(dǎo)下的原型啟發(fā)的關(guān)鍵認(rèn)知過(guò)程的機(jī)制。結(jié)果發(fā)現(xiàn)被試在解決問(wèn)題的過(guò)程中, 能成功找到問(wèn)題的需求性功能和原型的特征性功能是問(wèn)題激活的關(guān)鍵。被試依據(jù)原型的特征性功能和問(wèn)題的需求性功能關(guān)鍵詞之間的語(yǔ)義相似性將原型和問(wèn)題成功連系起來(lái), 然后利用原型中特定的結(jié)構(gòu)來(lái)解決當(dāng)前問(wèn)題。在3種不同難度的原型材料中, 由于提取原型的關(guān)鍵信息需要排除的冗余信息不同, 3種原型材料難度逐漸增加, 原型和問(wèn)題關(guān)鍵詞的匹配率也就降低,因此問(wèn)題激活率逐漸降低。

4.1 問(wèn)題激活是問(wèn)題先導(dǎo)下的原型啟發(fā)促發(fā)頓悟的關(guān)鍵認(rèn)知過(guò)程

實(shí)驗(yàn)1表明問(wèn)題激活是現(xiàn)實(shí)生活中廣泛存在的問(wèn)題先導(dǎo)下的原型啟發(fā)促發(fā)頓悟的關(guān)鍵過(guò)程。這說(shuō)明只要被試成功將當(dāng)前原型和先前問(wèn)題連接在一起, 他們就很容易利用原型中包含的關(guān)鍵啟發(fā)信息來(lái)解決儲(chǔ)存在大腦中的問(wèn)題。但這并不代表只要問(wèn)題激活, 被試就一定能成功解決問(wèn)題, 問(wèn)題激活之后, 被試還必須將原型中包含的結(jié)構(gòu)特征映射到當(dāng)前問(wèn)題情境中來(lái), 利用類比推理的方式來(lái)解決當(dāng)前問(wèn)題。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明在問(wèn)題先導(dǎo)的情況下, 原型啟發(fā)的過(guò)程可能包含了問(wèn)題激活和關(guān)鍵啟發(fā)信息的利用兩個(gè)階段, 只有兩個(gè)階段成功才能最終保證問(wèn)題的成功解決。但由于在實(shí)驗(yàn)2的口頭報(bào)告中我們并沒(méi)有詢問(wèn)被試在實(shí)際解決問(wèn)題的過(guò)程中是否先激活了問(wèn)題, 再利用原型中的關(guān)鍵啟發(fā)信息來(lái)解決問(wèn)題, 所以問(wèn)題先導(dǎo)下的原型啟發(fā)促發(fā)頓悟的過(guò)程是否包含兩個(gè)認(rèn)知過(guò)程還需要后續(xù)的研究來(lái)進(jìn)一步的探討。在實(shí)驗(yàn)中, 我們并沒(méi)有采用“一對(duì)一”的范式, 也就是讓被試學(xué)習(xí)一個(gè)問(wèn)題和一個(gè)原型, 用原型來(lái)解決對(duì)應(yīng)的問(wèn)題, 這個(gè)過(guò)程類似于類比推理的過(guò)程。當(dāng)前研究更關(guān)注的被試如何在大量的信息中, 成功匹配某個(gè)特定原型和先前儲(chǔ)存在大腦中的大量問(wèn)題中的一個(gè), 現(xiàn)實(shí)生活中高創(chuàng)造性的人總能從大量的信息中捕獲有用的原型, 促發(fā)靈感的產(chǎn)生。實(shí)驗(yàn)中, 先前問(wèn)題和當(dāng)前原型表面不相似, 但原型的某個(gè)結(jié)構(gòu)特征使得其具有某種功能, 而這也是解決當(dāng)前問(wèn)題所需實(shí)現(xiàn)的功能, 原型與問(wèn)題之間存在結(jié)構(gòu)相似性。很多研究表明結(jié)構(gòu)相似性是被試進(jìn)行類比推理解決問(wèn)題的主要方式(Kubricht et al.,2017; Holyoak & Koh, 1987)。被試將原型結(jié)構(gòu)映射到問(wèn)題的需求性功能上, 就可以成功解決當(dāng)前問(wèn)題。本研究采用現(xiàn)實(shí)生活中廣泛存在的問(wèn)題先導(dǎo)下的原型啟發(fā)范式, 證明了問(wèn)題激活是問(wèn)題先導(dǎo)下的原型啟發(fā)促發(fā)頓悟過(guò)程的關(guān)鍵。

4.2 問(wèn)題的需求性功能和原型的特征性功能之間的語(yǔ)義相似性是問(wèn)題激活的機(jī)制

問(wèn)題先導(dǎo)下的問(wèn)題解決使得個(gè)體可以有效提取和整合頭腦中的信息, 從而找到問(wèn)題的答案, 也更容易將已知的科學(xué)知識(shí)與實(shí)際的問(wèn)題相結(jié)合(Karantzas et al., 2013; Bergstrom, Pugh, Phillips, &Machlev, 2016)。被試要成功激活問(wèn)題必須把握問(wèn)題的需求性功能。擅于用問(wèn)題來(lái)引導(dǎo)自己對(duì)原型信息的編碼, 幫助自己成功的將問(wèn)題的需求性功能和原型的特征性功能相匹配。同時(shí), 被試能否成功排除干擾信息, 把握原型的特征性功能也影響了問(wèn)題的激活?，F(xiàn)實(shí)生活中的知識(shí)總是以各種形式呈現(xiàn), 并且包含了很多冗余信息, 被試能否成功排除這些冗余信息, 將關(guān)鍵信息存儲(chǔ)在大腦中對(duì)幫助其解決問(wèn)題有重要作用。研究發(fā)現(xiàn)注意在創(chuàng)造性思維中的重要作用就體現(xiàn)在選擇與問(wèn)題相關(guān)的重要信息, 排除無(wú)關(guān)信息(Yeh, Tsai, Hsu, & Lin, 2014; Zelazo, Carter,Reznick, & Frye, 1997)。

以往有研究通過(guò)對(duì)原型的特征性功能進(jìn)行標(biāo)識(shí), 發(fā)現(xiàn)幫助被試注意到原型的特征性功能信息對(duì)原型激活有重要作用(Hao et al., 2013), 這只能說(shuō)明原型的特征性功能會(huì)影響原型激活。但被試在實(shí)際問(wèn)題解決過(guò)程中是如何表征問(wèn)題和原型的關(guān)鍵信息, 依據(jù)什么信息將原型和特定的問(wèn)題連系起來(lái)的還值得探討。本研究中, 被試自我報(bào)告他們認(rèn)為解決問(wèn)題的關(guān)鍵是什么, 原型中什么關(guān)鍵信息幫助他們想到了先前的問(wèn)題。結(jié)果顯示, 被試能成功匹配原型中的結(jié)構(gòu)功能關(guān)鍵詞和問(wèn)題中的需求性功能關(guān)鍵詞對(duì)問(wèn)題激活有顯著影響, 說(shuō)明被試在表征原型的時(shí)候能否把握原型的特征性功能和問(wèn)題中的需求性功能關(guān)鍵詞, 并且將二者成功匹配是問(wèn)題激活的關(guān)鍵。被試自我報(bào)告的結(jié)果用更直接的方式揭示了被試如何將某個(gè)原型和問(wèn)題連接起來(lái)。通過(guò)實(shí)驗(yàn)結(jié)果我們發(fā)現(xiàn)被試認(rèn)為問(wèn)題的需求性功能是解決當(dāng)前問(wèn)題的關(guān)鍵點(diǎn), 被試將問(wèn)題的需求性功能存在腦海中, 用這個(gè)信息來(lái)引導(dǎo)被試在元水平問(wèn)題空間中搜索, 在遇到恰當(dāng)?shù)脑蜁r(shí)能迅速與當(dāng)前問(wèn)題的需求性功能進(jìn)行結(jié)合, 從而利用原型解決問(wèn)題(張慶林等, 2012)。

3種原型材料由于包含了不同的冗余信息, 難度不同, 同時(shí)也具有不同生態(tài)效度。難度越大更能有效模擬現(xiàn)實(shí)生活中的創(chuàng)造性情景, 包含冗余信息的原型材料和視頻原型材料更符合現(xiàn)實(shí)生活中的科學(xué)發(fā)明情景。3種原型材料下問(wèn)題的激活率差異顯著。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明, 原型的特征性功能的提取在3種材料上差異顯著, 因?yàn)?3種材料包含的冗余信息不同, 被試從簡(jiǎn)單原型材料中提取原型的特征性功能信息比從包含冗余信息的原型材料和視頻原型材料中提取原型的特征性功能信息要容易。3種原型材料下的問(wèn)題關(guān)鍵詞的提取沒(méi)有差異, 而最終影響原型關(guān)鍵詞和問(wèn)題關(guān)鍵詞匹配率是由于原型關(guān)鍵詞的提取難易不同。而在現(xiàn)實(shí)生活中能否成功排除干擾信息找到原型的關(guān)鍵信息決定被試能否有效的利用頭腦中的知識(shí)來(lái)解決問(wèn)題。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示, 原型的特征性功能和問(wèn)題的需求性功能之間的語(yǔ)義相似性在連接問(wèn)題的需求性功能和原型的特征性功能中起著重要作用。以往的研究發(fā)現(xiàn)尋找到事件之間潛在的語(yǔ)義相似性, 即便在表面不相似的情況下, 是發(fā)明創(chuàng)造的一種有效方式(Green et al., 2012)。但該結(jié)論是在類比推理的情景中得出的, 當(dāng)前實(shí)驗(yàn)情景探討的是被試如何在頭腦中儲(chǔ)存的大量信息中有效地提取出表面與當(dāng)前原型無(wú)關(guān)的問(wèn)題, 是一種頓悟問(wèn)題解決的情景。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明在問(wèn)題和原型表面不相似的情況下, 尋找事物間的潛在語(yǔ)義聯(lián)系是問(wèn)題先導(dǎo)下的問(wèn)題激活的機(jī)制。被試先將問(wèn)題的需求性功能存儲(chǔ)在大腦中, 問(wèn)題表面和原型是不相關(guān)的, 但原型的特征性功能和問(wèn)題的需求性功能在語(yǔ)義上存在相似性, 利用這種相似性, 被試能成功的將當(dāng)前原型與問(wèn)題進(jìn)行匹配, 成功匹配之后, 被試就可以利用類比推理的方式, 將原型中的特征映射到問(wèn)題中來(lái), 利用原型的某種結(jié)構(gòu)來(lái)解決當(dāng)前問(wèn)題。

本研究為問(wèn)題先導(dǎo)下的原型啟發(fā)促發(fā)頓悟的認(rèn)知過(guò)程提供了實(shí)驗(yàn)證據(jù), 但還有一些問(wèn)題有待繼續(xù)探討。本實(shí)驗(yàn)中只要求被試回答原型和問(wèn)題中的關(guān)鍵詞, 并不知道被試在利用原型解決問(wèn)題的過(guò)程中具體思維過(guò)程是怎樣的, 未來(lái)的研究可以讓被試更詳細(xì)的報(bào)告自己的思維過(guò)程, 這樣有利于更詳細(xì)的探索問(wèn)題先導(dǎo)下原型啟發(fā)的思維過(guò)程。

5 結(jié)論

本實(shí)驗(yàn)利用現(xiàn)實(shí)生活中的科學(xué)發(fā)明實(shí)驗(yàn)材料探索了問(wèn)題先導(dǎo)下的原型啟發(fā)促發(fā)頓悟的關(guān)鍵認(rèn)知過(guò)程及其機(jī)制。從研究結(jié)果可以得出如下結(jié)論：(1)問(wèn)題激活是問(wèn)題先導(dǎo)下的原型啟發(fā)促發(fā)頓悟過(guò)程的關(guān)鍵認(rèn)知過(guò)程。(2)原型的特征性功能和問(wèn)題的需求性功能之間的語(yǔ)義相似性是問(wèn)題激活的機(jī)制。

Bergstrom, C. M., Pugh, K. J., Phillips, M. M., & Machlev, M.(2016). Effects of problem-based learning on recognition learning and transfer accounting for GPA and goal orientation.The Journal of Experimental Education,84(4),764–786.

Bowden, E. M., Jung-Beeman, M., Fleck, J., & Kounios, J.(2005). New approaches to demystifying insight.Trends in Cognitive Sciences, 9(7), 322–328.

Cao, G. K., Yang, D., & Zhang, Q. L. (2006). Activation of prototypal matters in insight problem solving: An automatic or controllable processing?Psychological Science, 29(5),1123–1127.

[曹貴康, 楊東, 張慶林. (2006). 頓悟問(wèn)題解決的原型事件激活: 自動(dòng)還是控制.心理科學(xué), 29(5), 1123–1127.]

Duncker, K. (1945). On problem-solving (L. S. Lees, Trans.).Psychological Monographs,58(5), 1–113.

Green, A. E., Kraemer, D. J., Fugelsang, J. A., Gray, J. R., &Dunbar, K. N. (2012). Neural correlates of creativity in analogical reasoning.Journal of Experimental Psychology:Learning, Memory, and Cognition, 38(2), 264–272.

Hao, X., Cui, S., Li, W. F., Yang, W. J., Qiu, J., & Zhang, Q. L.(2013). Enhancing insight in scientific problem solving by highlighting the functional features of prototypes: An fMRI study.Brain Research, 1534, 46–54.

Holyoak, K. J., & Koh, K. (1987). Surface and structural similarity in analogical transfer.Memory & Cognition,15(4), 332–340.

Kaplan, C. A., & Simon, H. A. (1990). In search of insight.Cognitive Psychology,22(3), 374–419.

Karantzas, G. C., Avery, M. R., Macfarlane, S., Mussap, A.,Tooley, G., Hazelwood, Z., & Fitness, J. (2013). Enhancing critical analysis and problem ‐solving skills in undergraduate psychology: An evaluation of a collaborative learning and problem‐based learning approach.Australian Journal of Psychology,65(1), 38–45.

Knoblich, G., Ohlsson, S., Haider, H., & Rhenius, D. (1999).Constraint relaxation and chunk decomposition in insight problem solving.Journal of Experimental Psychology:Learning, Memory, and Cognition, 25(6), 1534–1555.

Kounios, J., & Beeman, M. (2014). The cognitive neuroscience of insight.Annual Review of Psychology,65, 71–93.

Kubricht, J. R., Lu, H., & Holyoak, K. J. (2017). Individual differences in spontaneous analogical transfer.Memory &Cognition, 45(4), 576–588.

Luo, J. (2004).Neural correlates of insight.Acta Psychologica Sinica, 36(2), 219–234.

[羅勁. (2004). 頓悟的大腦機(jī)制.心理學(xué)報(bào),36(2), 219–234.]

Luo, J., & Knoblich, G. (2007). Studying insight problem solving with neuroscientific methods.Methods, 42(1), 77–86.

Luo, J., & Niki, K. (2003). Function of hippocampus in“insight” of problem solving.Hippocampus, 13(3), 316–323.

Luo, J. L., Li, W. F., Qiu, J., Wei, D. T., Liu, Y. J., & Zhang, Q.L. (2013). Neural basis of scientific innovation induced by heuristic prototype.PLoS One, 8, e49231.

Maier, N. R. F. (1930). Reasoning in humans. I. On direction.Journal of Comparative Psychology,10(2), 115–143.

Martinsen, ?. L., Furnham, A., & H?rem, T. (2016). An integrated perspective on insight.Journal of Experimental Psychology: General,145(10), 1319–1332.

McCaffrey, T. (2012). Innovation relies on the obscure a key to overcoming the classic problem of functional fixedness.Psychological Science, 23(3), 215–218.

Ming, D., Tong, D. D., Yang, W. J., Qiu, J., & Zhang, Q. L.(2014). How can we gain insight in scientific innovation?Prototype heuristic is one key.Thinking Skills and Creativity,14, 98–106.

?llinger, M., Jones, G., Faber, A. H., & Knoblich, G. (2013).Cognitive mechanisms of insight: the role of heuristics and representational change in solving the eight-coin problem.Journal of Experimental Psychology: Learning, Memory,and Cognition,39(3), 931–939.

Qiu, J., Li, H., Jou, J., Liu, J., Luo, Y. J., Feng, T. Y., … Zhang,Q. L. (2010). Neural correlates of the “Aha” experiences:Evidence from an fMRI study of insight problem solving.Cortex, 46(3), 397–403.

Schauble, L. (1996). The development of scientific reasoning in knowledge-rich contexts.Developmental Psychology,32(1), 102–119.

Scheerer, M. (1963). Problem-solving.Scientific American,208(4), 118–128.

Yang, W. J., Dietrich, A., Liu, P. D., Ming, D., Jin, Y. L.,Nusbaum, H. C., … Zhang, Q. L. (2016). Prototypes are key heuristic information in insight problem solving.Creativity Research Journal, 28(1), 67–77.

Yeh, Y. C., Tsai, J. L., Hsu, W. C., & Lin, C. F. (2014). A model of how working memory capacity influences insight problem solving in situations with multiple visual representations: An eye tracking analysis.Thinking Skills and Creativity,13, 153–167.

Zelazo, P. D., Carter, A., Reznick, J. S., & Frye, D. (1997).Early development of executive function: A problem-solving framework.Review of General Psychology, 1(2), 198–226.

Zhang, Q. L., Qiu, J. & Cao, G. K. (2004). A review and hypothesis about the cognitive mechanism of insight.Psychological Science, 27(6), 1435–1437.

[張慶林, 邱江, 曹貴康. (2004). 頓悟認(rèn)知機(jī)制的研究述評(píng)與理論構(gòu)想.心理科學(xué),27(6), 1435–1437.]

Zhang, Q. L., Tian, Y., & Qiu, J. (2012) Automatic activation of prototype representation in insight: The sources of inspiration.Journal of Southwest University (Natural Science Edition), 34(9), 1–10.

[張慶林, 田燕, 邱江. (2012). 頓悟中原型激活的大腦自動(dòng)響應(yīng)機(jī)制: 靈感機(jī)制初探.西南大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),34(9), 1–10.]

Zhu, D., Luo, J. L., Zhu, H. X., Qiu, J., & Zhang, Q. L. (2011).The prototype heuristic effect in the scientific innovation

process.Journal of Southwest University (Social Sciences Edition), 37(5), 144–149.

[朱丹, 羅俊龍, 朱海雪, 邱江, 張慶林. (2011). 科學(xué)發(fā)明創(chuàng)造思維過(guò)程中的原型啟發(fā)效應(yīng).西南大學(xué)學(xué)報(bào) (社會(huì)科學(xué)版), 37(5), 144–149.]