表面轮廓对原理应用影响的实验研究_概率计算论文

表面概貌对原理运用的影响的实验研究,本文主要内容关键词为:概貌论文,实验研究论文,表面论文,原理论文,此文献不代表本站观点,内容供学术参考,文章仅供参考阅读下载。

分类号 B849:G44

1 问题与目的

在学习新的原理时,通常需要给学习者提供样例来对该原理进行说明,学习者在解决新问题时往往要将新问题与先前样例进行类比而寻找解决方法,这是个类比迁移的过程[1]。Holyoak等人指出,类比迁移过程有两个主要环节,第一是类比源的选取,即搜索记忆中可供参考的解决方法或可供参照利用的例子,以确定新问题应该用哪个原理去解决,这个环节称为原理的通达;第二是关系匹配或一一映射,即把新问题与样例的各个部分进行匹配,根据匹配产生解决问题的方法,这个环节称为原理的运用[2]。

有关研究结果表明,样例的表面内容对于新手解决问题有着重要的影响作用[3]。Gick,Reed,以及Holyoak等人的研究指出,样例与测题的表面内容相似性只影响到原理的通达,一旦找到合适的类比源后,关系的匹配即原理的应用过程将不再受两者表面内容相似性的影响,而只是对问题所包含的结构性信息敏感[4—6]。

而Ross则通过一系列构思巧妙的实验提出,样例的表面内容不仅对类比源的选取起作用,而且对匹配过程也有影响[7—9]。他将表面内容进一步分离为表面概貌与对象对应两个方面,表面概貌指事件的背景、情节、具体对象等具体内容;对象对应则指问题的具体对象与原理各个变量之间的对应关系。在Ross的研究中,样例与问题的表面概貌方面设计了相似(+)与不同(0)两种情况,两者涉及的是类似的事件、 背景、对象等,则是表面概貌相似,反之则是表面概貌不同。而在样例与测题的对象对应方面设计了相似(+)、不同(0 )与相反(-)三种情况,如果样例与测题所涉及的对象相似(能够匹配),而匹配的对象所对应的是相同的原理变量,就可以说两者对象对应相似;反之,如果样例与测题涉及相似的对象,但这些匹配的对象所对应的原理中的变量却相反,则称为两者对象对应相反;如果样例与新问题所涉及的对象不同或难以匹配,那就是两者对象对应不同或无关。下面是Ross1989年研究所用的排列概率原理的部分材料:

样例:“IBM公司要将计算机分配给科技人员使用,现有11部IBM计算机,有8名科技人员要求分配,由科技人员随机选择计算机, 但科技人员要按姓名的字母顺序先后挑选。要求计算出姓名字母排在前三位的科技人员分别依次选到倒数第一、二、三部计算机的概率。”

公式:P=1/[n(n-1)…(n-r+1)];解答:P=1/[11(11-1)(11-3+1)](这里n=11,r=3.)

测题1:(+/-)IBM公司新买进8台不同档次的计算机,要分给7位资历不同的工程师,如果计算机被随机安排给工程师,且按计算机的档次从高到低安排。问资历排在前四位的4 位工程师刚好分别按资历顺序得到档次排位从1至4的计算机的概率是多少?(注:题目前面+/-表示该测题与样例表面内容的关系情况,左边符号表示概貌相似关系,右边符号表示对象对应的相似关系,下同。)

公式:P=1/[n(n-1)…(n-r+1)];解答:P=1/[7(7-1)(7-4+1)](n=7,r=4.)

测题2:(0/+)南方职业高中有一个汽车修理专业班。某天,有12名学生要修理15辆小汽车,由学生随机挑选小汽车,学生是按照最近一次机械考试的成绩排位由高到低的次序进行挑选。要求计算出损坏最严重的6部小汽车按照其严重程度分别依次被成绩排位最高的6名学生修理(即成绩最高的学生修理最坏的小汽车,等等)的概率。”

公式:P=1/[n(n-1)…(n-r+1)];解答:P=1/[15(15-1)(15-6+1)](n=15,r=6.)

Ross在90年代前后设计了一系列研究,比较了+/+、+/-、+/0、0/+、0/-与0/0等条件下样例迁移效果, 根据研究结果提出了表面内容影响问题解决的基本观点:表面内容可以分解为表面概貌与对象对应两个方面,样例与问题的表面概貌相似性可以影响原理的通达,但对于原理的运用没有影响;两者的对象对应相似性主要影响原理的运用而对原理的通达没有影响[7—9]。近年来,Ross及其他心理学家有关的研究也直接或间接支持了他上述的结论[10—12]。

然而,我们认为,Ross关于样例与问题的表面概貌相似性对原理运用影响的有关研究,有些方面是值得商榷的。首先,我们认为,表面概貌可以进一步分为两个方面,第一方面是事件属性,包括上面所提到的事件背景、具体对象、具体情节及表述方式等;第二方面是事件类型,它是根据事件的语义内容来对其性质进行的类型划分(如运动问题,行船问题等)。Ross的研究中样例与测题的表面概貌变化,只限于事件属性方面的变化,而事件类型并没有发生变化,如他所设计的排列概率或组合概率的题目,样例与测题都是将A类对象分给B类对象,两者表面概貌在事件类型方面是相似的(都是分配东西的概率问题)。我们设想,如果使样例与测题的表面概貌在事件类型方面有变化,表面概貌的相似性对原理运用的影响可能就会表现出来。

同时,认真分析Ross所设计的样例与测题表面概貌不同(0 )的材料,两者只是在事件的背景上有较大的变动,而在具体对象、情节与表述形式方面还是比较相似。如上面所列的材料,样例是科技人员分配计算机,测题2是学生分配小汽车, 都涉及了人分配物这样的主要情节与对象,显然,这两个问题即使是在事件属性层面上也还是比较相似,用这些材料来探讨表面概貌相似性对于原理运用的影响效应,结果很可能会失真。我们设想,如果增大两者事件属性方面的差异程度,使之在事件背景、具体对象、情节与表述形式四个维度上都不相似,那么表面概貌相似性对于原理运用的影响作用也可能会表现出来。

第三,Ross研究表面概貌与对象对应对原理运用的影响时,在对象对应方面是用了“+、0、-”三种差异条件, 得出对象对应相似性影响原理运用的结果;而他在研究表面概貌对原理运用的影响时,在表面概貌方面只使用了“+、0”两种差异的条件, 由于表面概貌只有一个级别的差异,因此,尽管得出了表面概貌相似与否不影响原理运用的结果,但这个结果的可信度是值得怀疑的。我们设想,如果样例与问题在表面概貌的差异也达到两个级别,那么其对于原理运用的影响效果可能会表现出来。因此本研究采用莫雷近期研究所设计的样例与测题表面概貌相反的技术[13],设计“+、-”两个级别差异的表面概貌相似条件来探讨表面概貌相似性对原理运用的影响效果。

根据以上分析,本研究准备设计三个实验系列再探讨样例与测题表面概貌相似性对原理运用的影响。实验1探讨在扩大Ross 先前研究的概率材料的样例与测题事件属性方面的差异的情况下,两者表面概貌的相似性对原理运用的影响;实验2 准备探讨样例与测题的表面概貌在事件类型层面发生变化的情况下,两者表面概貌的相似性对原理运用的影响效果;实验3 准备探讨样例与测题表面概貌的相似性在两个级别差异的情况下,两者表面概貌的相似性对原理运用的影响。

2 实验1

本实验准备在扩大Ross的研究中的样例与问题表面概貌的差异的情况下,探讨样例与测题的表面概貌相似性对原理运用的影响。

本实验设计排列概率与组合概率两个原理的题目,每个原理包括两种内容或概貌(排列原理的两种概貌是A与B , 组合原理的两种概貌是M与N),每种概貌包括两种对象(0与D), 每种对象包括两种对应(R与C)。这样,每个原理有2(概貌)×2(对象)×2(对应)=8 类题目,每类2题共16题。从每类2个题目中随机选出1个作为学习样例, 共有8个学习样例,其他8个作业题目就构成了与学习样例不同的相似关系,8个样例与8道测题的关系见表1。

表1 排列概率原理的样例与测题关系表

样例类型测题类型

AOC[,2] AOR[,2] ADC[,2] ADR[,2] BOC[,2]

1.AOC[,1]+/+ +/- +/00/+

2.AOR[,1]+/- +/++/0 0/-

3.ADC[,1]+/0 +/+

+/- 0/0

4.ADR[,1]

+/0

+/-

+/+

5.BOC[,1]0/+0/-

0/0+/+

6.BOR[,1]0/-0/+ 0/0 +/-

7.BDC[,1]0/0 0/+

0/- +/0

8.BDR[,1]

0/0

0/-

0/+

BOR[,2]

BDC[,2] BDR[,2]

1.AOC[,1]0/- 0/0

2.AOR[,1]0/+

0/0

3.ADC[,1] 0/+ 0/-

4.ADR[,1]0/0 0/- 0/+

5.BOC[,1]+/- +/0

6.BOR[,1]+/+

+/0

7.BDC[,1] +/+ +/-

8.BDR[,1]+/0 +/- +/+

注:下标1、2分别表示同类题目的两道题。组合概率原理的样例与测试题安排表相同。

表中左边“+”表示样例与测题表面概貌相似,“0 ”表示两者表面概貌不同;右边“+”表示两者对象对应相似,“0 ”表示两者对象对应不同,“-”表示两者对象对应相反。

下面是排列概率原理的4个题目:

AOC IBM公司的办公室需要装配计算机。 由每个办公室随机选择他们所要的电脑,但选择是按照办公室的序号进行的,即第一个办公室首先选,依次类推。供给部门现有不同型号的16台计算机,有10个办公室需要计算机。请问第一、第二个办公室依次得到最大、次大型号计算机的概率是多少?

(公式:P=1/[n(n-1)…(n-r+1)],下同)

AOR IBM公司的办公室需要装配计算机。 由供给部门随机给办公室配发计算机,但配发是按照计算机的型号顺序依次进行的,即最大型号计算机首先配发,依次类推。供给部门现有不同型号的14台计算机,有9个办公室需要计算机。请问第1至4个办公室依次得到最大的1至4 型号计算机的概率是多少?

BOC 大学生运动会自行车比赛有44人报名参加, 但到比赛那天只有31人出席,且刚好是去年参赛的那31人。如果由组委会将31辆号码从1到31的自行车随机分配给参赛运动员,那么上届前8名参赛者刚好拿到与自己名次相同的号码的自行车的概率是多少?

BOR 大学生运动会自行车比赛有40人报名参加, 但到比赛那天只有25人出席,且刚好是去年参赛的那25人。组委会准备了25辆号码从 1到25的自行车,由参赛运动员随机选择一个号码,那么上届前6 名参赛者刚好挑选到与自己去年参赛名次相同的号码的自行车概率是多少?

以上4个题目,如果用题目AOC为样例,那么,题目AOR 则与它形成+/-的关系,题目BOC与它形成0/+的关系,题目BOR与它形成0/-的关系,这样,可以使各种条件下题目的难度得到平衡。实验1A、1B所用的是上面+/+、0/+、+/-与0/-条件的材料。

本实验所设计两种表面概貌在事件背景、具体对象、情节与表述形式四个维度上尽量做到不相似,因此保证了0/+、0/-两种条件下样例与测题的表面概貌有较大的差异。实验前先随机选出20名大学生,要求他们分别对Ross研究材料与本实验研究材料的0/+、0/-两种条件下的样例与测题的相似性进行5级评定,结果表明,本实验研究材料0/+、0/-两种条件样例与测题的相似性平均分为1.86,而Ross 研究材料相似性平均分为3.79,差异非常显著。

2.1 实验1A

2.1.1 目的

探讨样例与测题在对象对应相似的情况下,两者的表面概貌相似与否对原理运用的影响,亦即比较在+/+与0/+两种条件下, 被试对原理运用的正确程度。

2.1.2 方法

2.1.2.1 被试 对华南师范大学一年级学生进行预测, 根据预测结果,从还没有掌握排列概率与组合概率原理的学生中随机选出16名作为被试。

2.1.2.2 材料 将每个原理8个题目作为学习样例,根据各个样例相应选出与其相似关系是+/+的题目8题,0/+的题目8题。 两个原理共16个样例题目,+/+与0/+的题目各16题。

2.1.2.3 设计 本实验是单因素被试内设计,将样例随机分为8组,每组包括排列原理与组合原理的样例各1题,16名被试随机分为8个小组,每个小组被试随机指定学习其中1组样例, 然后解决与所学样例构成+/+与0/+的条件的测题各1题,共4题。这样,每个样例都有2人次学习,每个测题有4人次完成,每种条件完成的人次是32。

2.1.2.4 实施程序 向每个被试提供一个测验小册子,第1页是指导语,说明进行过程及要求;第2 页对一个概率原理的基本概念和公式进行说明,并提供一个样例题目;第3页是样例的答案与解决步骤;第4页是空白页,用来隔开两个原理。第5—6页是对另一个概率原理的阐述与样例;第7、8、9、10页各有1道测题,它们是随机安排的与样例构成+/+与0/+关系的测试题, 但要保证最后一个学习样例与第一个测试题不是同类问题。每个测试题后面都明确提供公式,只要求被试将题目的数量代入公式,不要计算出结果。

实验分组进行。被试用2分钟阅读指导语,用4分钟学习每个原理并完成该原理的样例题目,要求至少要留30秒时间来检查答案, 然后用1分钟看下一页的答案;接着要求他们解决7—10页的问题, 解答每个问题的时间不能超过2分钟。

2.1.3 结果与分析

按照Ross的评分标准对被试答卷进行评分:答案完全正确记2 分;答案完全不正确记0分;答案部分正确如有1个数字代入正确,而另外数字代入不正确,记1分。表2列出了被试在+/+与0 /+条件下解答问题的成绩。

表2 +/+与0/+两种条件下原理运用成绩比较(N=32)

条件成绩相关组t检验

+/+ 1.66±0.55 t=3.744***

0/+ 1.13±0.79

注:***表示P〈0.001.下同.

从表2可见, 被试解答+/+(表面概貌相似/对象对应相似)题目的成绩优于0/+(表面概貌不同/对象对应相似)题目的成绩, 通过相关组t检验,差异非常显著。

以上结果与我们的设想相符。在改编了Ross的材料,加大样例与测题表面概貌的差异的情况下,两者表面概貌相似与否对原理运用影响就明显地表现出来,据此可以认为,表面概貌也会影响原理运用。然而,这个结果还可以有另外一种解释,即在+/+条件下,样例与测题由于概貌相似,使两者的对象对应相似程度要比0/+条件下更大, 因此,+/+条件下原理运用成绩优于0/+, 可能是对象对应相似的作用而非表面概貌相似的作用。为此,我们准备设计实验1B, 比较+/-与0/-两种条件下的原理运用成绩,以检验后一种解释的可能性。

2.2 实验1B

2.2.1 目的

探讨样例与作业在对象对应相反的情况下,两者的问题概貌相似与否对原理运用有影响,亦即比较在+/-与0 /-两种条件下被试解决测题的成绩。

2.2.2 方法

2.2.2.1 被试

通过预测后随机从华南师范大学一年级大学生中选取16人为被试,方法同实验1A。

2.2.2.2 材料 以两个原理16个题目作为学习样例, 根据各个样例相应选出与其相似关系是+/-的题目16题,0/-的题目16题。

2.2.2.3 设计与实施程序 与实验1A相同。

2.2.3 结果与分析

对被试答卷进行评分,评分标准与实验1A相同。表3 列出了被试在+/-与0/-条件下解答问题的成绩。

表3 +/-与0/-两种条件下原理运用成绩比较(N=32)

条件成绩 相关组t检验

+/-1.00±0.44 t=1.761

0/-1.25±0.72

表3可见,被试解答+/-题目的成绩比解答0/-题目的成绩要低,经相关组t检验,差异达到边缘显著(t=1.761,P=0.088)。为了检验这个边缘显著的可信度,我们按照Ross的做法,进一步对被试在两种条件下答题正确人次进行分析,在+/-条件下,得2分的人次为3,1 分为26,0分为3;而在0/-条件下,得2分人次为13,1分为14,0 分为5。经x[2]检验,差异显著(x[2] =10.88,P〈0.005),据此可以认为,+/-与0/-的成绩差异虽然只达到边缘显著,但还是可信的。

我们认为,之所以出现这样的结果,是因为在+/-情况下,由于测题的表面概貌与样例相似,容易使被试按照样例的对应关系去将测题的数量代入公式,这样,在两者对象对应相反的情况下,原理运用越会出错。相反,在0/-条件下,由于样例与问题的概貌不同, 被试在考虑将问题的数量代入公式时可能较少受到样例的影响,所以对应相反对其影响相对较小,结果正确率反而高于+/-。可见,实验1B的结果排除了对实验1A结果后一种解释的可能性,进一步验证了样例与测题表面概貌相似性影响原理运用的结论。

3 实验2

3.1 问题与目的

前面提出,表面概貌可以分解为事件属性与事件类型两个方面,而Ross的研究中样例与测题的表面概貌的变化实际上只是变动了事件属性方面,如果在事件类型方面也发生变化,那么其表面概貌的相似性对原理运用的影响可能就会更明显地表现出来。根据这个设想,本实验准备改编Blessing和Ross 1996 年研究所使用的工效原理与运动原理两种类型应用题[11],材料设计思路与实验1相同, 每个原理也有两种表面概貌,但这两种概貌是在事件类型上发生了改变。下面是工效原理A、B两种表面概貌的题目举例:

AOC 纺织厂里要接通电线。一个电工师要完成这项工作需要6小时,他的助手需要8小时才能完成。电工师比他的助手大10岁, 他的助手每天要学习2小时,实习5小时。如果电工师在工作2.5小时后, 他的助手来同他一起完成这项工作,请问助手需要工作多长时间?(公式: 1/A*X+1/B*(X+C)=1)

BOC 维达公司的仓库里有一批货物需要运出。 一辆东风车需要运输6次才能运完,一辆解放车需要运12次才能运完。 东风车的马力是解放车的1.5倍,车身比解放车长2米,每次能多运输4吨。 如果东风车运输了3次以后,解放车同它一起来运这批货,解放车还需要运几次?(公式:1/A*X+1/B*(X+C)=1)

上面工效原理的两个题目的表面概貌在事件类型方面发生了改变,AOC从语义上看是工作效率问题,而BOC则是运输问题。为了突出两者事件类型的变化,当作为学习的样例时,A类题目命名为“工效问题”,B类题目命名为“运输问题”。运动原理的两类题目作为样例时分别命名为“运动问题”与“投资问题”。实验2的材料设计的思路与实验1相同,只不过其每个原理的两种表面概貌是在事件类型层面上发生变化。

在实验准备通过比较被试在+/0与0/0 的条件下原理运用的成绩,探讨样例与问题的事件类型发生变化情况下,其表面概貌相似性对原理运用的影响。

3.2 方法

3.2.1 被试

通过预测后随机从广州市某中学高一级学生中选取16人为被试,方法同实验1A。

3.2.2 材料

以两个原理16个题目作为学习样例,根据各个样例相应选出与其相似关系是+/0的题目16题,0/0的题目16题。

3.2.3 设计与实施程序

与实验1A相同。

3.3 结果与分析

对被试的答卷进行评分,评分标准与实验1A相同。表4 列出了被试在+/0与0/0条件下解答问题的平均成绩。

表4 +/0与0/0两种条件下原理运用成绩比较(N=32)

条件

成绩 相关组t检验

+/01.47±0.80 t=3.667***

0/00.78±0.91

从表4可见,被试解答+/0题目的成绩优于解答0/0题目的成绩,经统计检验差异非常显著,这个结果与研究设想是相符的。Ross先前研究在材料设计上样例与测题表面概貌的变动只是在事件属性方面,而事件类型层面并没有发生变化,这样就会容易得出样例与测题表面概貌相似性不会影响原理运用的结果。本实验设计了样例与测题在事件类型上发生变化的条件,因此,两者的表面概貌相似与否对原理运用的影响作用就明显地表现出来。

4 实验3

本实验准备进一步探讨样例与测题表面概貌的相似性在两个级别差异的情况下,两者表面概貌的相似性对原理运用的影响效果。

本实验也是设计排列概率与组合概率两个原理的题目,每个原理包括2(概貌)×2(对象)×2(对应)=8类题目,每类2题, 其中随机选出1题作为学习样例,两个原理的样例配对,共8组学习样例,然后再相应设计表面概貌相反的测题,即用排列原理解答的测题,它的表面概貌与同组的组合原理的样例相似,而用组合原理解答的测题,它的表面概貌与同组的排列原理的样例相似,这类题目的符号,均用在与它概貌相似的题目的符号前加“S”来表示。这样,测题与样例就有“+、0、-”三种表面概貌关系与“+、0、-”三种对象对应关系。 各组样例与相应测题的关系见表5。

表5 表面概貌两个级差条件下排列原理的样例与测题关系表

学习样例 排列原理的式题型

AOC[,2] AOR[,2] ADC[,2] ADR[,2] BOC[,2] BOR[,2]

1.AOC[,1] +/+ +/- +/0 0/+ 0/-

MOC[,1]

2.AOR[,1] +/- +/+ +/0 0/- 0/+

MOR[,1]

3.ADC[,1] +/0 +/+ +/- 0/0

MDC[,1]

4.ADR[,1] +/0 +/- +/+ 0/0

MDR[,1]

5.BOC[,1] 0/+ 0/- 0/0 +/+ +/-

NOC[,1]

6.BOR[,1] 0/- 0/+ 0/0 +/- +/+

NOR[,1]

7.BDC[,1] 0/0 0/+ 0/- +/0

NDC[,1]

8.BDR[,1] 0/0 0/- 0/+ +/0

NDR[,1]

学习样例排列原理的测试题型

BDC[,2]

BDR[,2] SMOCSMOR SMDC SMDR

1.AOC[,1] 0/0-/+ -/- -/0

MOC[,1]

2.AOR[,1]0/0 -/- -/+

-/0

MOR[,1]

3.ADC[,1] 0/+

0/- -/0-/+ -/-

MDC[,1]

4.ADR[,1] 0/-

0/+-/0 -/- -/+

MDR[,1]

5.BOC[,1] +/0

0/0

NOC[,1]

6.BOR[,1]+/0 0/0

NOR[,1]

7.BDC[,1] +/+

+/- 0/0

NDC[,1]

8.BDR[,1] +/-

+/+0/0

NDR[,1]

学习样例 排列原理的测试题型

SNOCSNOR SNDCSNDR

1.AOC[,1] 0/0

MOC[,1]

2.AOR[,1]

0/0

MOR[,1]

3.ADC[,1]0/0

MDC[,1]

4.ADR[,1]0/0

MDR[,1]

5.BOC[,1]-/+ -/- -/0

NOC[,1]

6.BOR[,1]-/- -/+

-/0

NOR[,1]

7.BDC[,1]-/0-/+ -/-

NDC[,1]

8.BDR[,1] -/0 -/- -/+

NDR[,1]

本实验只需要使用表面概貌为“+”与“-”条件的材料。下面是一组样例及相应的测题:样例:

排列原理AOC 某学校新买进6台不同档次的计算机,要分给4 位资历不同的老师,老师可随机选择计算机,但要按资历顺序进行选择,即资格最老的老师先选择。问资历排在前三位的3 个老师刚好依次分别选到质量档次为第一、第二和第三的3 台计算机的可能性是多少?(公式:P=1/[6(6-1)(6-3+1)](这里n=6,r=3.)

组合原理MOC 某娱乐室里正在表演节目, 观众台上还有前后顺序不同的17个座位,这时来了14个观众。如果让每个观众随机选择一座位的话,问个子最低的7个观众刚好选中最前面的7个座位的可能性是多少?(公式:P=[7!(17-7)!/17!](这里h=7,j=17.)

测题:

SMOC(-/+)某娱乐室里正在表演节目,观众台上还有前后顺序不同的18个座位,这时来了12个运动员。如果按照年龄从大到小的顺序让每个运动员随机选择一个座位的话,问年纪最大的6 个运动员按他们的年龄顺序依次选中前6个座位的概率是多少? (注:该题目概貌与组合原理的MOC题目相似,但却是排列原理;对象对应与AOC相似。)

SMDC(-/0) 某娱乐室里正在表演节目,特邀了16 位嘉宾前来观看,晚会有4名主持人,原先准备了20份纪念品,上面从1—20标上序号,由主持人按嘉宾个子由高到低的顺序随机发给他们每人1 份纪念品。问身材最高的前5名嘉宾按身高排位得到1至5 号纪念品的概率是多少?(注:该题目概貌与组合原理的MOC题目相似, 但却是排列原理;对象对应与AOC无关)

SMOC(-/-) 某娱乐室里正在表演节目,观众台上还有前后顺序不同的20个座位,这时来了10个运动员。由组委会按座位的顺序随机分配给每个运动员1个座位,问个子最高的7个运动员刚好按身高顺序依次被分到前7个座位的概率是多少?(注:该题目概貌与组合原理的MOC题目相似,但却是排列原理;对象对应与AOC相反)

4.1 实验3A

4.1.1 目的

探讨样例与作业在对象对应相似的情况下,两者的问题概貌相似(+)与相反(-)对原理的运用的影响,即比较在+/+与-/+两种条件下,被试对原理运用的正确程度。

4.1.2 方法

4.1.2.1 被试

通过预测后随机从广州市某中学高一级学生中选取16人为被试,方法同实验1A。

4.1.2.2 材料 以两个原理的8对题目作为学习样例,根据各个样例相应选出与其相似关系是+/+的题目16题,-/+的题目16题。

4.1.2.3 设计与实施程序 与实验1A相同。

4.1.3 结果与分析

对被试的答卷进行评分,评分标准与实验1A相同。表6 列出了被试在+/+与-/+条件下解答问题的成绩。

表6 +/+与-/+两种条件下原理运用成绩比较(N=32)

条件成绩相关组t检验

+/+ 1.63±0.66t=2.875***

-/+ 1.12±0.75

表6的数据与我们的设想相符合, 被试在+/+条件下原理运用的成绩优于-/+条件下的成绩,经统计检验差异非常显著。根据在+/+条件下被试解题成绩优于-/+条件下解题成绩的结果,可以得出表面概貌相似会促进原理运用的结论;但这个结果同样可以解释为由于+/+条件下样例与测题的对象对应相似程度要比-/+条件下更大而导致,因此,实验3B准备比较+/0与-/0两种条件下的原理运用成绩,以对上面两种解释作出检验。

4.2 实验3B

4.2.1 目的

探讨样例与作业在对象对应不同的情况下,两者的问题概貌相似(+)与相反(-)对原理运用的影响,即比较被试在+/0与-/0两种条件下原理运用的成绩。

4.2.2 方法

4.2.2.1 被试 通过预测, 随机从华南师范大学一年级大学生中选取16人为被试,方法同实验1A。

4.2.2.2 材料 以两个原理的8对题目作为学习样例,根据各个样例相应选出与其相似关系为+/0的题目16题,-/0的题目16题。

4.2.2.3 设计与实施程序 与实验3A相同。

4.2.3 结果与分析

对被试答卷进行评分,表7列出了被试在+/0与-/0 条件下解答问题的成绩。

表7 +/0与-/0两种条件下原理运用成绩比较(N=32)

条件 成绩相关组t检验

+/0 1.34±0.70

t=2.104*

-/0 0.97±0.69

注:*表示P〈0.05.

从表7可见,被试在+/0条件下原理运用的成绩优于-/0 条件下的成绩,经统计检验差异非常显著。由于在本实验的+/0与-/0两种条件下,样例与测题的对象对应均不相同,因此,这个结果比较有说服力地表明,实验3A中+/+条件的解题成绩优于-/+条件的成绩,是由于表面概貌相似性而引起,而不是由于+/+条件下表面概貌相似增加了其对象对应的相似性而导致,可见表面概貌对原理运用有影响作用。为了进一步验证这个结论,同时探明表面概貌影响原理运用的途径,我们准备设计实验3C,比较在+/-与-/-两种条件下的原理运用成绩,即探讨在对象对应相反情况下表面概貌相似性对公式运用的影响。

4.3 实验3C

4.3.1 目的

进一步探讨样例与作业在对象对应相反的情况下,两者的问题概貌相似与相反对原理运用的影响,即比较在+/-与-/-两种条件下,被试对原理运用的成绩。

4.3.2 方法

4.3.2.1 被试 通过预测, 随机从华南师范大学一年级大学生中选取16人为被试,方法同实验1A。

4.3.2.2 材料 以两个原理的8对题目作为学习样例,根据各个样例相应选出与其相似关系是+/-的题目16题,-/-的题目16题。

4.3.2.3 设计与实施程序 与实验1A相同。

4.3.3 结果与分析

对被试答卷进行评分,表8 列出了被试在+/-与-/-条件下解答问题的成绩。

表8 +/-与-/-两种条件下原理运用成绩比较(N=32)

条件 成绩 相关组t检验

+/-0.97±0.54 t=2.396*

-/-1.28±0.58

从表8可见, 被试在-/-条件下原理运用的成绩优于+/-条件,经统计检验,差异达显著性水平。我们认为,之所以在对象对应相反的情况下,样例与作业的表面概貌相似情况下被试解题的成绩反而低于概貌相反情况下的解题成绩,是因为被试在+/-情况下更容易回想起样例,而被试工作记忆中样例越清楚,样例的对象对应也就越清楚,由于测题与样例的对象对应相反,因此对被试运用原理(将数字代入公式)的干扰就越大。这正说明表面概貌相似与否对被试的原理运用有明显的影响。

结合3个分实验的结果(+/+〉-/+,+/0〉-/0, +/-〈-/-),可以进一步认为,表面概貌对原理运用的影响作用,主要是使被试形成按照样例的对象与原理的变量的对应模式来运用原理的定势,当样例与测题的对象对应相似或一致时,就会促进解答作业问题时原理的运用,而当样例与测题的对象对应相反时,就会对原理运用产生干扰作用。

5 总的讨论

本研究系统地探讨了样例与问题的表面概貌的相似性对原理运用的影响,根据本研究的结果可以认为,样例与问题的表面概貌不仅对解决问题过程的原理通达方面有重要的影响,而且原理运用方面也有一定的影响,Ross的研究结论应予以修正。

在表面概貌对原理运用的影响特点方面,有两方面问题值得注意。

第一,样例与测题表面概貌相似性对原理运用的影响程度问题。从量的方面来看,这种影响程度主要取决于样例与问题表面概貌的相似或差异程度,两者表面概貌越相似,其对原理运用的正迁移效果就越大;反之, 两者表面概貌越相反,其对原理运用的负迁移则越大。如图1。Ross先前的研究只是设计了样例与问题在表面概貌方面相似(+)与不同(0)两种条件,并且其所设计“0”的条件中,样例与问题的表面概貌还是比较相似的,其两个比较点(“+”与“0 ”)的距离实际上被人为地缩小了,也就是在图2相似维度上两个比较点的距离较小, 因此,在他所进行的研究中,表面概貌对原理运用的影响可能就难以表现出来。在本研究中,实验1加大了表面概貌无关(0)的条件下的样例与问题表面概貌的差异,使之尽可能达到无关的程度, 实际上是增大了图2相似维度上两个比较点(“+”与“0”)的距离;实验3则将比较点设定为表面概貌相似(+)与表面概貌相反(-),拉开了相似维度上两个比较点的距离;因此,在本实验条件下,样例与问题的表面概貌相似性对原理运用的影响作用均能表现出来。

其次,从质的方面来看,我们认为,表面概貌的不同方面对原理运用的影响程度不同,样例与问题的表面概貌在事件类型方面相似与否较之在具体属性方面相似与否对原理运用的影响更大。本研究实验2 使样例与问题的表面概貌在事件类型方面发生改变,结果表明,事件类型方面的相似性对原理运用的影响非常明显。Ross以往的研究所考察的表面概貌变化主要还是在具体属性方面,这也是他未能揭示表面概貌对原理运用的影响作用的原因。

第二,样例与问题的表面概貌对原理运用的影响的方式与方向问题。本研究的结果表明,样例与问题的表面概貌对原理运用的影响作用,是使被试形成按照样例中对象与原理变量的对应模式来代入公式(原理运用)的定势,从而对解决新问题时原理的运用产生影响,因此,这种影响作用的方向要受样例与新问题两者对象对应的性质的制约,当样例的对象对应与作业问题的对象对应相似或一致时,就会促进解答作业问题时原理的运用,而当样例的对象对应与作业问题的对象对应相反时,就会对原理运用产生干扰作用。

根据本研究的结果,结合Ross等人有关的研究及我们过去的研究的结果,我们可以初步提出样例与作业问题的表面内容(包括表面概貌和对象对应)的各种相似关系对解答问题过程中原理运用方面的影响模式,见图2。

图2的三维迁移模式表明, 表面内容的两个方面(表面概貌与对象对应)相互作用影响着解决问题的迁移效果。当表面概貌与对象对应均相似时(+/+),先前学习的样例对后来解决新问题的原理运用方面产生最大的正迁移,在表面概貌相似而对象对应相反时(+/-),产生最大的负迁移,从+/+到0/0再到+/-,样例对解决新问题的原理运用方面产生的迁移效果从最大的正迁移到零迁移再到最大的负迁移;从+/+到+/0再到+/-, 迁移效果从最大正迁移逐步减少到零迁移再逐渐到最大负迁移;从-/+到-/0再到-/-, 迁移效果则从正迁移到零迁移逐渐到负迁移;而从+/+到-/+,正迁移效果从最大逐步减弱,从+/-到-/-,负迁移效果从最大逐步减弱。当然,这个模式还有待于进一步设计研究进行验证。

6 结 论

本研究结果表明:样例与问题的表面概貌相似性对原理运用有影响作用;表面概貌可以进一步分为具体属性与事件类型两方面,当样例与问题的表面概貌在事件属性发生较大的变化尤其是发生相反的变化时,特别是表面概貌在事件类型层面发生变化时,两者表面概貌相似性对原理运用会产生明显的影响;表面概貌对原理运用的影响,主要是使被试形成按照样例的对应模式来运用原理的定势,因此,当样例与测题的对象对应相似或一致时,其表面概貌相似就会促进解答作业问题时原理的运用,而当两者的对象对应相反时,其表面概貌相似就会对原理运用产生干扰作用。

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表面轮廓对原理应用影响的实验研究_概率计算论文
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