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方法文章

探索道义推理与世界知识在沃森选择任务中的作用

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DOI：

10.3791/67794

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2025年7月22日

 , 
1Department of Social Psychology, Basic Psychology and Methodology, Faculty of Psychology, University of Santiago de Compostela

本文内容

摘要

本研究旨在分析人们如何对规范性规则进行道义推理，以及背景知识在受试者推论中的重要性。为此，研究采用了推理领域的主要实验范式之一：沃森选择任务。

摘要

本研究方案旨在利用彼得·沃森（Peter Wason）于20世纪60年代设计的“沃森选择任务”（Wason's selection task），探讨语义和语用变量在推理过程中的作用。该任务最初用于研究人们如何检验假设，以及如何从“如果—那么”条件语句中进行推论。该作者被认为是推理心理学新纪元的奠基人。在此背景下，传统观点认为个体通过逻辑过程进行推理，而该研究挑战了这一观点，并表明推理过程依赖于具体内容。自20世纪60年代以来，大量研究表明，与原始的抽象问题相比，采用主题性任务时被试的表现更佳，这可能归因于其他因素，例如情境设置或任务指导语。具体而言，本研究操纵了三个变量：主题内容类型（允许、义务、中性）、表述方式（包含规范性道义规则或关于事实关系的直陈条件句），以及情境（提供或未提供背景情境）。研究结果揭示了规则的主题内容、情境以及道义表述方式对被试推论的关键影响。更具体而言：（1）在表达“允许”类规则时，被试表现最佳；而在规则的前件与后件之间无关联（即中性内容）时，推理表现最差；（2）当存在背景情境时，被试的推理表现显著优于无情境条件；（3）情境与表述方式之间存在显著交互作用：当任务在道义表述下嵌入具体情境时，表现显著更高。最后，本研究强调了道义推理和经验知识在选择任务推理过程中的重要性。因此，所得结果似乎反映了人类推理的动态性和灵活性特征。

引言

华生选择任务（Wason selection task）的总体目标是分析受试者如何根据“如果 p，那么 q”这一条件规则来构建和检验假设。该问题过去是，现在仍然是研究人类推理机制的最佳实验工具之一。问题的原始抽象版本1如图1所示。

卡片选择逻辑谜题示意图；验证规则“A→3”。
图1：沃森选择任务的抽象版本。 请点击此处查看此图的放大版本。

从逻辑学角度来看，一个条件语句 如果 p，那么 q， 应将其解释为单向的实质蕴涵。因此，正确的选择是翻转标有 A 的卡片和标有 7 的卡片（在一般情况下，即 p 和非 q 卡片）。应选择 A 卡片（p），因为其背面若为 3（q）则支持该规则，而若为 7（非 q）则证伪该规则。应选择标有 7 的卡片（非 q），因为若其背面为 A（p），则该规则将被证伪。

在这一摘要版本（称为提示性版本）中，从形式上看，最初的正确率极低（约为10%）。大多数受试者系统性地犯了以下错误之一：他们选择了代表规则前件的卡片（A，或p卡片）。此外，他们常常未能选择7（即非q），而是错误地选择了3（q卡片）。因此，参与者试图证实条件规则，而非证伪它（证实偏差2）。另一种偏差是选择规则中明确提到的卡片：A和3；通常即p和q卡片（匹配偏差3,4）。

一个问题随之产生：为何聪明的成年受试者会无法解决它？对这些结果的最初假设与任务的抽象性质有关（参与者必须使用字母和数字进行推理）。因此，研究人员很快开始寻找原始问题的主题变式，并且最初观察到了更好的表现。最初的解释围绕所谓的主题促进效应5,6,7,8展开。然而，随之产生了以下问题：（1）这些原始任务的新具体版本是否可能影响所获得的结果？（2）受试者对主题性问题的推理是否不同于原始的抽象问题？（3）此外，是否存在不同类型的选择任务？

最早基于语义的版本之一是 Johnson-Laird 等人提出的“邮政规则”任务9。在此任务中，受试者会收到一个条件句：“如果一封信是封口的，那么它上面贴有50里拉的邮票”。相较于原始的抽象版本，该版本获得了更好的实验结果，最初这一改善被解释为“主题促进效应”的体现。然而，在这个新任务中，相较于最初的任务还引入了一些当时未被充分考虑的改动，这些修改本身也可能对实验结果产生调节作用，而不仅仅归因于主题内容。首先，邮政任务被置于一个特定的情境之中（受试者被要求想象自己是正在分拣信件的邮局工作人员）。其次，实验指导语要求受试者“选出那些必须翻转过来才能确定是否违反规则的信封”（即“违反规则”指导语）。因此，实验指导语也与原始的“判断真假”指导语有所不同10,11,12,13,14,15，有关指导语和主题内容对选择任务推理影响的关键研究参见这些文献。

同样，Griggs 和 Cox16设计的一个主题版本中，正确回答的比例最高。在该问题中，受试者需要设想自己是警察，检查所给规则是否被违反（“如果一个人在喝啤酒，那么此人必须年满19岁以上”）。事实上，先前的研究也表明，情境的重要性以及在选择任务中进行推理的实验指导具有重要作用17,18,19。实际上，如果回顾选择任务的相关研究，可以发现许多显示出促进效应的设计任务中，采用的是道义性规则，而非原始的陈述性任务20,21,22,23,24,25,26,27,28,29（见表1）。

作者规则-示例结果-解释
Johnson-Laird, Legrenzi & Legrenzi (1972)9“如果一封信是封口的，那么它必须贴有50里拉的邮票”主题促进效应
Griggs & Cox (1982)16“如果一个人在喝啤酒，那么此人必须年满19岁以上”由内容与经验关系带来的促进作用。
Cheng & Holyoak (1985)20“如果一名旅客的表格其中一面写着‘入境’，则另一面必须包含‘霍乱’一词。”通过激活许可规则实现促进作用。
Cosmides (1989)21“如果一个男人吃了木薯根，那么他脸上必须有纹身”通过将规则重新表述为成本-收益关系，并应用欺骗检测算法实现促进作用。
Manktelow & Over (1991)22“如果你整理好房间，那么你就可以出去玩”选择违反规则的卡片：孩子选择“p 且非q”；母亲选择“非p 且 q”。
Gigerenzer & Hug (1992)23“如果一名员工在周末工作，那么该员工可在工作日获得一天休假”视角效应和欺骗检测算法调节选择行为（员工选择“p 且非q”；雇主选择“非p 且 q”）。
Love & Kessler (1995)24“如果有Xow，那么就必须存在力场”指令与内容之间存在交互效应。在道义性版本中表现更佳。
Valiña, Seoane, Ferraces & Martín (1995)18“如果一个人坐在汽车的前排座位上，那么此人必须年满12岁以上”在主题性版本中表现更佳。违反性指令具有促进作用。存在个体差异。
Valiña, Seoane, Ferraces & Martín (1998)19“如果一个人骑摩托车，那么他必须佩戴头盔”指令与内容之间存在交互效应。在道义性版本中表现更佳。
Almor & Sloman (2000)25“如果一名员工在工作日获得一天休假，那么该员工必须在周末工作过”视角效应取决于问题文本语境中对规则的语言解释。
Staller, Sloman & Ben-Zeev (2000)26“如果一名哈雷曼陀罗儿童年满8岁，那么该儿童应能良好完成8岁智力测试”视角效应并不依赖道义性语境。推理执行依赖于反例的激活。
Girotto, Kemmelmeier, Sperber & van der Henst (2001)27“如果一个人前往任何东非国家旅行，那么此人必须接种霍乱疫苗”文本中表达的语境调节了推理的相关性。
Thompson, Plowright, Atance & Caza (2015)28“如果是每月的第一天，那么午餐必须有煎饼”。

“如果孩子拿了一块饼干，那么该孩子必须已获得一颗金色星星贴纸”		问题类型（“欺骗者或非欺骗者”）与家长与孩子之间联系（存在或不存在）之间的交互作用。
Lampinen, Dasgupta, Chan, Sheahan, Creswell, Kumaran, McClelland & Hill (2024)29三种内容类型：现实型：“如果客户要跳伞，那么他们必须有降落伞”；任意型：“如果卡片上有复数词，那么它们必须带有积极情绪”；无意义型：“如果卡片上有更多bem，那么它们必须有更少stope”。现实型任务相比任意型任务具有显著的内容优势。
在逻辑任务上花费更长时间可提高表现。
当情境与被试自身世界知识一致时，推理能力更强。

表1：自最初至今按时间顺序排列的关于华生选择任务的关键实证研究综述。 请点击此处下载该表格。

道义版本表达义务或允许，包含明确或隐含的道义情态词，如“应该”或“必须”，被试需要判断规则是否被遵守或违反。相反，直陈版本陈述可能为真或为假的事实关系30,31,32,33,34。根据 Evans 和 Over31的观点，直陈任务与道义任务可被视为该问题的两种不同形式，具体取决于所包含的条件类型和指导语类型。直陈条件句陈述可能为真或为假的事实关系，而道义条件句则表达可能被遵守或违反的规范性规则。根据 Manktelow 与 Over32的观点，关于事态的理论推理不同于关于行为以及社会或道德规则的实践推理。

从不同的理论视角来看，道义型版本具有不同的正确答案，并且由于多种原因比陈述型任务更容易：（1）因为人们在推理时依赖基于许可和义务的知识结构；（2）因为道义规则会激活能够检测潜在违规者的达尔文算法；（3）因为人们会根据自身推理所处的视角来分析规则的实用性；（4）因为道义条件句会引发由世界知识所允许的语用含义等。

如果确实存在两种不同形式的沃森选择任务：道义型版本中的条件句是否与陈述性抽象任务中的条件句具有相同的逻辑形式？在陈述性问题和道义型问题中，正确答案是否不同？这些问题的答案对于理解推理过程具有根本性的重要意义。

本实验方案的总体目标是利用沃森选择任务（Wason's selection task）分析人们如何检验假设并从“如果—那么”条件语句中进行推理。具体而言，实施了3 × 2 × 2的方差分析（ANOVA）。该方案的核心内容包括：（1）在组内操纵任务内容类型：所有参与者均需完成三项沃森选择任务，每项任务中条件规则的前件与后件之间具有不同的主题关系，分别为中性、允许和义务关系；（2）在组间操纵任务的表述框架（道义性 versus 陈述性）；以及（3）同样在组间操纵任务是否嵌入情境之中（有情境 versus 无情境）。

因此，所有受试者在四种实验条件下各完成了三项主题选择任务：情境-道义框架、情境-直陈框架、无情境-道义框架和无情境-直陈框架。

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方案

涉及人类参与者的研究所已获得圣地亚哥德孔波斯特拉大学生物伦理委员会的批准。此外，已从参与者处获得书面知情同意书。任务将以纸质形式呈现，仅在结果分析阶段需要使用技术设备（参见材料表）。

1. 三种版本的华生选择任务刺激材料的准备

  1. 准备中性内容的基本刺激材料：
    1. 制作四张卡片。
    2. 在每张卡片的一面写上一种动物的名称（猫、狮子），另一面写上一种花的名称（玫瑰、康乃馨）。
    3. 将卡片放置在桌面上，使得每张卡片只有一面可见，另一面被遮挡。
    4. 确保可见的一面分别写有：猫、狮子、玫瑰、康乃馨。
    5. 设计一条与这些卡片相关的条件规则：“如果一张卡片的一面写有‘猫’，那么其另一面写有‘玫瑰’”。
  2. 准备许可内容的基本刺激材料：
    1. 制作四张卡片。
    2. 在每张卡片的一面写上一种饮品的名称（啤酒、可乐），另一面写上一个人的年龄（22岁、16岁）。
    3. 将卡片放置在桌面上，使得每张卡片只有一面可见，另一面被遮挡。
    4. 确保可见的一面分别写有：啤酒、可乐、22岁、16岁。
    5. 设计一条与这些卡片相关的许可规则：“如果一张卡片的一面写有‘啤酒’，那么其另一面写有‘超过18岁’”。
  3. 准备义务内容的基本刺激材料：
    1. 制作四张卡片。
    2. 在每张卡片的一面写上一种头部佩戴物的名称（帽子、安全帽），另一面写上一种职业（砌砖工、厨师）。
    3. 将卡片放置在桌面上，使得每张卡片只有一面可见，另一面被遮挡。
    4. 确保可见的一面分别写有：帽子、安全帽、砌砖工、厨师。
    5. 设计一条与这些卡片相关的条件规则：“如果一张卡片的一面写有‘砌砖工’，那么其另一面写有‘安全帽’”。
      注：确保在所有三项任务中，卡片的可见特征代表了与条件规则相关的四种情况：p、非p、q、非q。

2. 构建道义框架与陈述框架

  1. 道义框架：
    1. 在条件规则中包含情态动词“必须”：“如果一张卡片的一面写着‘猫’，那么另一面必须写着‘玫瑰’”。
    2. 询问参与者：“你需要翻看哪些卡片才能判断该规则是否被违反？”
  2. 陈述框架：
    1. 在规则中不使用情态动词“必须”：“如果一张卡片的一面写着‘猫’，那么另一面写着‘玫瑰’”。
    2. 询问参与者：“你需要翻看哪些卡片才能判断该规则是真还是假？”

3. 准备任务场景

  1. 为创建情境条件，在任务开始时加入以下段落：“假设你是一名值班的警察。你的职责是确保人们遵守某些规则”。
  2. 为创建无情境条件，从任务中删除上述段落。

4. 详细说明手册内容

  1. 准备实验的一般说明：
    1. 阐明任务的匿名性，包括以下语句：“实验者关注的是群体反应，而非个体反应”。
    2. 向参与者说明，他们在手册中有三个问题。每个问题包含放在桌上的四张卡片，以及一条与这些卡片相关的条件规则。
    3. 向被试说明，每张卡片的两面都有内容，但每张卡片仅有一面可见，另一面被遮挡。
    4. 向被试说明，他们的任务是确定为验证每个问题中具体规则所需翻转的最少卡片数量。
    5. 强调他们应逐个解决问题，在完成当前问题之前不得进入下一个问题。
    6. 向参与者说明，一旦完成某个任务并进入下一个任务后，不得返回修改之前的问题，这一点非常重要。
    7. 告知被试，他们可以按照自己的节奏进行操作，且无时间限制。
  2. 为每种实验条件设计三个主题任务，内容分别为中性、允许性和义务性。
  3. 在每个手册内，将上述一般说明作为第一页，随后按随机顺序呈现三个任务。

5. 实验步骤

  1. 在实验室中设置待进行的实验。
  2. 将参与者随机分配至以下四个实验组之一：情境-道义框架组；情境-直陈框架组；无情境-道义框架组；无情境-直陈框架组。
  3. 根据各实验条件，分发四种类型的实验手册。
  4. 实验开始前，大声宣读参与者在手册第一页上所收到的总体说明。
  5. 预留时间供参与者提问。
  6. 待所有参与者的疑问均解答完毕后，允许其开始实验。
  7. 实验环节结束后，感谢参与者所付出的时间。
    ​注：任务示例见图2、图3和图4。

卡片逻辑谜题；卡片标注：CAT, LION, ROSE, CARNATION；用于检验规则符合性逻辑。
图2：Wason选择任务的主题中立版本。 此图对应实验条件：情境与道义框架。请点击此处查看此图的放大版本。

沃森选择任务、逻辑谜题示意图、使用标有“啤酒”、“可乐”及年龄的卡片进行规则验证。
图3：沃森选择任务的主题—许可版本。 此图对应实验条件：情境描述与陈述性框架。请点击此处查看此图的放大版本。

逻辑谜题：使用标有“BRICKLAYER”、“CHEF”、“HARD HAT”、“CAP”的卡片进行规则验证。
图 4：沃森选择任务的主题-义务版本。 此图对应实验条件：无情境描述且采用道义框架。请点击此处查看此图的放大版本。

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结果

逻辑指数（Logical Index）的计算方法如Pollard和Evans35所提出。该指数对每张选择正确的卡片计+1分（选择p计+1分，选择not-q计+1分），因此完全正确的选择得分为+2。对每张选择错误的卡片计-1分（选择not-p计-1分，选择q计-1分）。本研究主要关注主题内容、情境和框架方式如何影响被试在选择任务中的推理表现。因此，对逻辑指数进行了3 × 2 × 2的重复测量方差分析（ANOVA），其中组内因素“内容”包含三个水平，两个组间因素“情境”和“框架”各包含两个水平。被试为来自公立圣地亚哥德孔波斯特拉大学（University of Santiago de Compostela）的152名心理学专业本科生（女性131人，男性21人）。

主要结果显示出显著的主效应 问题内容 (F(2, 147) = 16.60; p < 0.0001）。事后分析显示，各组之间存在显著差异 中性 (M = 0.50）和 许可 <...

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讨论

本研究的实验设计使得研究者能够分析主题内容、道义框架和任务情境在四卡推理任务中的作用。具体而言，所有受试者均完成了三个不同主题版本的选择任务，这些版本包含了规则前件与后件之间不同的经验关系（中性、允许和义务）。如前所述，从形式上看，条件规则的逻辑含义仅有一种：即单向的实质蕴涵。因此，所有主题任务中的正确选择应当相同。然而，根据主题内容类型的不同，逻辑指数上观察到了显著差异。特别是，当前件与后件之间不存在经验关系（中性内容）时，表现最差；而在表达允许关系的条件句中，回答最为准确。该结果表明，参与者在面对熟悉的内容时比面对中性或任意规则时表现出更强的推理能力。因此，推理过程似乎具有语用敏感性，并受到受试者已有知识的调节。事实上，“自然语言中的任何词或短语都没有唯一确定的含义”（Macchi 等人36）。此外，自然语言中的真值比标准逻辑中的真值更为丰富（Johnson-Laird 等人37）。

本研究中记录的“道义优势”在以往的实验研究中已多次被观察到，并提出了不同的理论解释来说明这一现象。有...

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披露

作者无任何利益冲突需要披露。

致谢

作者谨此感谢审稿人和编辑团队对本稿件先前版本提出的宝贵意见。

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材料

本文使用的材料清单
姓名公司目录编号评论
IBM SPSS StatisticsIBM CorporationN/A用于分析数据的统计软件包。
Wason´s选择任务的主题-中性版本N/AN/A该任务采用纸质版形式实施。
Wason´s选择任务的主题-义务版本N/AN/A该任务采用纸质版形式实施。
Wason´s选择任务的主题-许可版本N/AN/A该任务采用纸质版形式实施。

参考文献

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