认知 人行为背后的思维与智能

1. 现在，我知道m为100磅/分。

1. 至于 $\mathrm { h _ { 2 } }$ 减 $\mathrm { h } _ { 1 }$ 么。

15.要求出这个值，我得找出氮气的一些物理性质。

1. 那就查一查吧。

17.噢，找到了，在这儿呢。

1. 好，m是100磅/分。

1. 嗯， $\mathrm { h _ { 2 } }$ ，2是流出的一端。

1. $\mathrm { h _ { 2 } }$ 就是一个大气压下，温度为华氏一210度时的热函了。

1. 好，我查一查。

22.—210度，对。这是兰金温标的度数，—210度，啊…

23.对，是兰金温标的250度，是 $\mathrm { T } _ { 2 }$ o

1. 刚才查 $\mathrm { T } _ { 2 }$ 时，我就注意到了 $\mathrm { T _ { 1 } }$ 是 $5 0 0$ 0

25.行，那就是14.7磅力/立方英寸。

1. 而温度为兰金温标的250度。

1. 查表得h为126.443个英制热单位/磅质量，这是 $\mathrm { h _ { 2 } }$ 0

1. 关于 $\mathrm { h } _ { 1 }$ ，它的条件是200磅/平方英寸的压强和500兰金度数的强度。

1. 我来查一查它的值。

30.嗯， $\mathrm { h } _ { 1 }$ 为187.408个英制热单位/磅质量。

31.好，下面就该计算了。

第四章 口语记录分析

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认知

32.对，应消去磅质量这个单位。

33.因为最后答案的单位应为英制热单位/分。

1. 这才是我要求的呢！

1. 现在开始计算。

36.126.443—187.408

37.再乘上100，得一6096.5。

38.这个负号是本来就应有的。

1. 因为它表示热量是向系统外散发。

40.好了，做完了。

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第五章语义丰富领域

专家的知识除了有一定的数量外，还有一个很重要的特点，即专家遇到问题时可以很快地分析情景并作出反应。我们常把专家的这种立刻作出反应的能力叫作专家的直觉，或专家的直觉判断。专家是如何进行直觉反应的？过去这个问题很神秘，现在我们可以对这种现象作出解释了。

专家的知识

人们在日常生活中所遇到的问题是复杂多样的，要想解决这些问题就得运用个人已有的广博的知识基础。通过对问题表面结构进行分析而得出的问题的意义，称为语义。先揭示复杂问题所包含的各种语义，再利用已有的知识，找到简单的方法，求得问题的解决，这是专家在实践中经常采用的问题解决方法。对这种问题解决过程的分析属于语义丰富领域。

生活经验证明，一个没有热力学知识的人是不能解决热力学问题的。从解决热力学问题的口语记录（参见第四章附录Ⅱ)中也可以看到，在解题的不同环节上，被试是靠提取他过去在长时记忆中储存的有关知识来解决当前问题的。例如，他已了解了“功能”“势能”等概念，知道到书上去查找水在温度多高时会变为蒸气等等。这个问题的解决，就属于语义丰富领域。生活中也有一些问题的解决不需要理解问题的全部语义。例如，人在解“鬼传球”问题时，并不一定明确什么是鬼，什么是球；而解决热力学问题时则必须知道什么是蒸气，什么是管道。

我们把获得问题的意义所需要的知识称作语义知识；而需要大量语义知识才能获得解决的问题叫作语义丰富问题。在解

第五章 语义丰富领域

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认知

决河内塔的同型结构问题时，知识也起一定的作用。尽管知识与问题的解决并没有多大关系，但是并不能排除知识的影响。在有关人的理性思维，即形式逻辑的实验中，也证明了这一点。在人们的推理过程中，例如在用三段论法进行推理的过程中，有两个前提和一个结论，要求被试检查是否能从这两个前提中推出结论来。结果发现，如果结论符合日常生活经验，他就很容易认为从这两个前提中能推出结论，否则他就认为难以推出结论。为了说明，举下面两个三段论法为例：

(1)所有的象都是小的，所有的猫都是象，因此，所有的猫都是小的。

(2)所有的猫都是小的，所有的象都是猫，因此，所有的象都是小的。

上述两个三段论法都是正确的，因为结论是从两个前提中推导出来的。但是，在现实生活中猫是小的，象是大的，所以人们容易接受第一个三段论法的结论，而不容易接受第二个结论。这表明被试是从现实生活中提取一些知识来进行逻辑推理的。

下面谈每一个行业的专家是如何利用丰富的知识经验去解决复杂问题的。我们所要考查的是专家所具有的信息的种类和数量，以及利用这些信息的方法。专家有各种不同形式的知识，这些知识保持在长时记忆中。其中既有关于某一领域的事物和对象的知识，也有许多与之有关的线索，这些线索有助于他去提取不同的知识。专家所具有的知识可以粗略地分为两类。一类可以称为数据结构(data structure)，现代认知心理学也称其为图式（schema）或框架（framework）。数据结构、图式和框架这三个词是作为同义语来使用的，我们无法对它们进行严格的划分，它们包含着有关某一个特定内容方面的知识。例如，在我们的记忆中可能储存着一套关于北京的认知结构，这个认知结构中包含一些具体知识，如在北京动物园里有大熊猫等等。我们每个人的头脑里都有许多各种不同方面的知识结构。除上述关于内容方面的知识外，另一类知识是有关如何去做的方法步骤或程序，例如如何骑自行车的方法步骤等。至于在我们的知识中哪些属于数据结构，哪些属于方法步骤，这是个很复杂的问题。在发展计算机时，有时也会遇到如何辨别信息是属于数据结构，还是属于方法步骤的问题。

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一个专家的长时记忆里究竟保持了多少知识呢?在心理学中知识数量的单位是组块。根据已有的研究我们知道，人获得一个组块并将它加以保持，不管内容上的差别，所需的时间大致是恒定的。我们也已知道记忆一个组块所需的时间，以及人的短时记忆的容量。我们可以通过回忆实验来研究专家具有什么知识，以及这些知识是如何组成组块的。我们用下棋的记忆组块的实验来说明这一类研究。在下棋时每方最多摆16个棋子，共32个棋子，但在一般情况下棋盘上的棋子大约是25个。我们把具有25个棋子的棋盘以5秒的时间呈现给被试。5秒钟的时间足够被试看清楚棋盘，但却不够对这些信息进行加工存入长时记忆。呈现后把棋盘移走，让被试重新摆出棋盘原来的样子。一组被试是具有专长的象棋大师，另一组是技术不太好的一般棋手。第一种实验方法是把象棋好手下到一半时的真实棋盘布局呈现给这两组被试。对于真实的棋盘布局，象棋大师能恢复25个棋子中的23个，而一般棋手则只能恢复6个左右。根据这个实验结果，有人认为要想成为象棋大师，必须具有很好的视觉记忆能力。但是心理学家的另一种实验方法证明了上述结论是错误的。

第五章 语义丰富领域

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实验仍然是用25个棋子，它们在棋盘上的位置是随机摆上去的。结果，一般棋手所能恢复的棋子与上一个实验相同，仍是6个左右；而象棋大师能恢复的也只是6个左右。对于随机排列的棋盘布局，普通棋手与象棋大师能恢复的数量相等。从这里可以看出，象棋大师并不具有更好的视觉记忆能力。如果呈现的刺激失去了他作为专家所熟悉的特点，即如果呈现的不是一盘正规的棋局，象棋大师的优越性也就显示不出来了。用信息加工的观点来解释这种现象，专家在看棋盘上的有规律的25个棋子时，并不是看25个东西，而是以组块为单元，加上组块之间的关系来看这棋盘的。这样的布局不是随机的，而是他在多年的下棋经验中曾经多次遇到过的。所以25个棋子对专家来讲只是四五个他非常熟悉的模式，这样几个模式在他的短

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时记忆中能很快地保持下来。

这个问题不用棋盘也可以演示，例如，老师在黑板上写“现在”两个字，学生很快就记住了，因为对中国学生来说，刺激只是一个组块。但是，如果我把“现在”写在美国的课堂黑板上，那里的学生就不会记得这样好，因为他们要记住所有的笔画及笔画之间的关系。这两个汉字有十几笔，已远远超出了短时记忆的容量。象棋大师认识棋盘与我们认识汉字是同样的情况。

知识是怎样恢复的？组块是怎样计算的?这可以通过观察和计算被试在一个一个地摆棋子时所用的时间来加以研究。摆棋子的时间间隔有两类：一类是2秒，表示组块间的间隔；另一类非常快，短于1秒，可以视为组块内各成分之间的间隔。按这种时间上的差别就可以把对棋盘的记忆分为不同的组块。研究发现，对一般大师来说，每一个组块包含3\~4个棋子，全盘也不过6～7个组块。我们也可以通过摆棋子的过程看出哪些棋子组成了一个组块，因为组成一个组块的棋子是经常连成一组摆出来的。据统计，对于国际象棋，棋盘上总共可以摆出5万\~10万个组块。如果一个大师能记住5万\~10万个组块，在让他看一盘棋5秒以后，他就可以恢复出23\~24个棋子。我们也可以用计算机来验证这种模型是否正确。我们可以把各种组块编入程序（假定编入计算机程序的组块有1500个），再用知觉辨

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认的EPAM程序对组块进行扫描、记忆。1500个组块虽然少于大师记的5万个组块，但是大师所记住的5万个组块的出现概率并不相同，有些经常出现，有些出现次数较少。我们给计算机输入的1500个组块是经常出现的组块，所以在实验中是已经够用的了。当1500个组块全部被记住以后，再呈现一个有25个棋子的棋盘，计算机就可以辨认出来。计算机对整个棋盘进行扫描差不多用5秒钟的时间，它可以从棋盘上辨认出5个组块；如果改变棋盘布局，让计算机重新排列，一般它可以正确摆出12\~15个棋子，相当于一级棋手的水平。如果让计算机存储5万\~10万个组块，它也可以达到大师的水平。因此我们用EPAM程序也可以解释下棋的活动。

一个人学母语需要记住的语言组块有多少?要解决这个问题，首先要知道语言的组块单位是什么。汉语的组块单元是字和词。我们无论是让被试回忆单个汉字，还是让他回忆词语，他所记住的数量，以组块为单位应该是一样多的，因为它们都是汉语的组块单位。根据我们以字和词为记忆材料进行比较研究的实验结果，我们回忆出来的独立的汉字数比回忆出来的词语数要略多些。但是由于每个词都由两个或更多的单字组成，因此，假若不用组块计算，不考虑意义，只计算字数，就会出现在后一种情况下，即组成词以后，能够记忆的单字数量增加很多。一般人能记住7000\~15000个汉字。中国的字词有5万多个，在更大的词典中可达到50万个。任何一种专家的知识量是5万\~20万个组块，一个专家要用多少时间获得这些知识呢?我们从实验中知道，任何一个专家要获得这些知识都不会少于10年。音乐家、数学家等都是如此。这10年内每年记1万个组块，10年就记10万个组块。即时回忆的实验证明，记一个组块需要8秒。如果要长期保持下来，还要复习，时间需要30秒，记1万个组块就需100个小时。我们需要对这些组块多次复习，才能达到巩固，而立刻回忆起来。再者，我们记忆的不只是这些组块，还有关于这些组块的其他一些东西。例如大师看到棋盘上的棋子布局后，还要想到下一步该如何走。医生不仅要检查出病状，而且还要知道应该怎样去治疗。人每天并不只是记忆这些组块，还要用许多时间来运用已有知识从事日常的活动。例如，我们开始学外语时，最初绝大部分时间是用于认单词，过一段时间差不多都认识了，就不再把时间主要用于认识单词，而是去看书了。实验结果指出，如果我们认识1500个汉字，在阅读一般的书籍时大约就可以认出其中90%的单字，所以记住两千个汉字一般就够用了。若在这两千汉字之外再去记三千，那就比这开始的两千要难。因此，要记住五千个汉字是相当困难的。

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