午睡剥夺对科学发明问题解决中的原型启发效应的影响

选取生态效度较高的科学发明问题材料(分为高启发量与低启发量两类),采用“1对1”和“8对8”的“学习-测试”实验范式,考察午睡剥夺对科学发明问题解决中的原型启发效应的影响.结果发现:午睡剥夺处理、范式(“1对1”和“8对8”)和材料启发量高低在原型激活率和问题解决率上主效应均显著,午睡剥夺和范式以及启发量高低在问题解决率以及原型激活率上的交互作用不显著.这一结果说明,午睡剥夺影响科学发明问题解决中的原型启发效应,这种影响是通过对启发信息应用和原型激活两个加工过程的影响而实现的.     

原型表征对创造性问题解决过程中的启发效应的影响

以32个科学发明创造问题为实验材料, 采用“学习8个原型-测试8个问题”的两阶段实验范式, 通过操纵原型学习条件(是否有标识或插图)考察了原型的知识表征对创造性问题解决的启发效应的影响, 结果发现：1)标识对原型的激活率在无插图水平上有显著影响, 有标识比无标识原型的激活率更高, 在有插图水平上无显著影响; 插图对原型的激活率有显著影响, 有插图比无插图原型的激活率更高。2)标识和插图都对问题解决的正确率有显著影响, 有标识比无标识正确率更高, 有插图比无插图正确率更高。3)标识和插图在原型激活率和问题解决正确率上都存在显著交互作用, 反映出原型启发的思维过程是复杂的, 表现出灵活性、经济性的特点。     

问题先导下语义相似性和原型难度对原型启发的影响

采用现实生活中的科学发明事例,通过两个研究探讨了问题先导下的原型启发促发顿悟的机制。实验1采用简单原型材料,利用"先问题"范式探讨了问题先导下的原型启发促发顿悟的关键认知过程,结果发现问题激活率可以解释问题解决正确率89.3%的变异。实验2采用3种不同难度的原型材料,用"先问题"范式和被试自我报告问题和原型中关键词的方式探讨问题自动激活的机制。结果发现原型和问题关键词的提取对问题激活率有显著影响,而原型和问题关键词之间的语义相似性与问题激活率显著相关。研究表明,问题激活是现实生活中广泛存在的问题先导下的原型启发促发顿悟的关键认知过程。原型的特征性功能和问题的需求性功能之间的语义相似性是问题自动激活的机制。     

推理能力、认知方式和启发量对顿悟问题解决不同阶段的影响*

从《科学发明创造实验问题材料库》中选取实验材料,采用“学习多个原型-测试多个问题”的两阶段实验范式,探究推理能力、认知方式和启发量对顿悟问题解决中原型激活与关键启发信息提取这两个阶段的影响。结果发现:(1)高推理能力被试比低推理能力被试的顿悟问题解决水平更高,且高推理能力被试在原型激活和关键启发信息提取上都显著优于低推理能力被试;(2)认知方式对原型激活和关键启发信息提取均没有影响;(3)启发量对原型激活没有影响,但对关键启发信息的提取有影响,并且高启发量的原型比低启发量的原型更能促进关键启发信息的提取。     

发明创造问题解决中的原型位置效应

以科学发明创造问题为实验材料,采用“学习-测试”两阶段实验范式,对发明创造问题解决中的原型位置效应进行探讨,结果发现：（1）原型位置主效应显著,后呈现原型成绩显著优于先呈现原型;（2）原型位置效应受创造性倾向影响,随创造性倾向的提高而显著降低;（3）原型位置效应不受启发量影响,但不同创造性个体受高低启发量影响;（4）发明创造问题解决得分与创造性倾向总分相关显著,二者在原型位置效应上表现相同的效应。     

科学发明问题解决中大脑自动响应机制再探

从科学发明材料库中选取40个题目为实验材料,采用“五对五”实验范式和fMRI成像技术手段记录大脑的 BOLD 信号变化,对科学发明问题解决中大脑自动响应机制进行了再探。结果发现：左侧颞中回及其他脑区被激活,将所激活脑区的BOLD 信号变化与原型启发的关键自变量（原型启发量、创造性倾向）进行相关分析,结果显示只有左侧颞中回相关显著,表明左侧颞中回在大脑自动响应机制中起重要作用。     

四字谜问题解决中原型启发的时间抵消与位置效应

根据顿悟的原型启发理论,通过两个实验考察原型启发的时间抵消和位置效应。实验1采用2（字谜类型）×2（原型呈现时间）混合设计,结果发现：松组块字谜的正确率显著高于紧组块字谜;原型谜面消失的正确率显著大于谜面存在的正确率。实验2采用2（原型位置）×2（字谜类型）×2（原型呈现时间）混合设计,结果不仅证明了实验1,且原型位置、字谜类型、原型呈现时间的交互作用显著,原型在靶字谜之前时,紧组块字谜上谜面消失的正确率显著大于谜面存在的正确率;原型在靶字谜之后时,松组块字谜上谜面消失的正确率显著大于谜面存在的正确率。表明字谜顿悟问题解决中存在原型的时间抵消和位置效应,二者连同任务难度共同影响问题解决。     

问题解决中顿悟的原型位置效应的fMRI研究

科学发明创造中, 人们往往对一个问题百思不得其解, 但在看到某一启发性事物(原型)时, 突然产生顿悟, 继而发现解决问题的新思路。本研究以科学发明创造问题为实验材料, 采取“先呈现问题、后呈现原型”和“先呈现原型、后呈现问题”两种范式, 探讨问题解决中顿悟的原型位置效应, 并采用fMRI技术记录大脑的BOLD信号变化。结果发现：行为结果上, “问题在先”条件下正确率显著高于“原型在先”条件; 大脑激活结果上, 问题先导条件下的原型启发的大脑机制主要表现为左侧颞中回(left middle temporal gyrus)和左侧额中回(left middle frontal gyrus)的显著激活, “原型在先”条件下, 主要激活左侧扣带回(left cingulate gyrus)、左侧中央前回(left middle frontal gyrus)。     

不同范式下科学发明问题解决的原型启发机制

科学发明问题解决中顿悟原型启发主要有两种研究范式,即"原型导向"与"问题导向"。通过梳理两种范式下问题解决的共同之处与不同之处,进一步阐释两种范式下问题解决的发生机制,以此探究科学发明问题解决中顿悟的本质。通过文献梳理,本研究认为:"激活"是顿悟问题解决的前提,而"原型"与"问题"之间的"自动响应"过程才是顿悟问题解决的本质。并在最后提出未来的研究方向及启示。     

顿悟的原型启发效应机制探索

以中国传统的字谜作为实验材料,采用"多个原型字谜学习-多个目标字谜测试"两阶段实验范式,对顿悟过程的原型启发机制进行了探讨.考察了原型启发效应是否会受第一阶段学习的原型字谜的数量以及启发量大小的影响,结果发现:学习的原型字谜的数量对原型启发效应的大小没有显著影响;启发量高低对原型启发效应的大小有显著影响.这一结果支持了"原型字谜的激活是一种自动加工、原型字谜中所隐含的关键启发信息的激活是一种控制加工"的观点.     

汉语字谜原型激活中的情绪促进效应

采用先学习原型字谜、接着进行正负情绪诱导、然后再进行靶字谜测验的三阶段实验设计,探讨了不同诱发情绪状态对汉语字谜原型激活的影响。结果发现,在本实验条件下：难度高的靶字谜的测试中没有发现正负诱发情绪状态对汉语字谜原型激活的不同影响;但是,在难度中等的靶字谜的测试中,诱发的正面情绪状态对汉语字谜原型激活有显著促进作用,而诱发的负面情绪状态与控制组相比对汉语字谜原型激活没有显著影响。性别变量在两种实验条件下都没有显著主效应     

科学发明问题解决的脑机制再探

选取高生态学效度的科学发明问题作为实验材料, 采用“学习−测试”的两阶段实验范式, 利用静息态功能磁共振成像技术, 基于局部一致性(ReHo)和低频振幅(ALFF)的分析方法, 研究科学发明问题解决的神经机制。在控制被试性别、年龄和常规性问题解决能力后, 结果发现左侧前扣带回(Anterior Cingulate Cortex, ACC)的ReHo值和个体科学发明问题解决的正确率显著正相关, ALFF的结果同样印证了这一发现。结果强调了ACC在科学发明问题解决过程中的重要作用。     

Ego depletion improves insight

Initial acts of self-control can reduce effort and performance on subsequent tasks – a phenomenon known as ego depletion. Ego depletion is thought to undermine the capacity or willingness to engage executive control, an important determinant of success for many tasks. We examined whether ego depletion improves performance on a task that favours less executive control: insight problem solving. In two experiments, participants completed an ego-depletion manipulation or a non-depleting control condition followed by an insight problem-solving task (i.e., matchstick arithmetic). Participants in the depleting condition demonstrated greater insight problem-solving accuracy than those in the non-depleting control condition. Priming theories of willpower did not impact these results. Although ego depletion is widely regarded as a “state of impairment”, attendant decreases in executive control may foster insightful thinking.     

Prototypes are Key Heuristic Information in Insight Problem Solving

Evidence from a range of fields indicates that inventions are often inspired by drawing a parallel to solutions found in nature. However, the cognitive mechanism of this process is not well understood. The cognitive mechanism of heuristic prototype in scientific innovation was tested with 3 experiments. First, 84 historical accounts of important scientific innovations were collected and the prototype solution underlying them was extracted. Experiment 1 tested the validity of these materials and showed that knowledge of the prototype facilitated insight solutions. Experiment 2 and 3 suggested that activation of the prototype was indeed the critical element in the process of insight. Also, the mechanism of this activation was linked to the semantic similarity between the feature function of the prototype and the required function of the problem. In addition, Experiment 3 showed that participants who were better at excluding interference information more readily activated the relevant prototype. To sum up, the experiments suggested that activating a memory of the heuristic prototype was important in solving scientific innovation insight problems. Activating the feature function of right heuristic prototype and linking it by way of semantic similarity to the required function of the problem was the key mechanism people used to solve scientific insight problem.     

竞争与情绪对顿悟的原型启发效应的影响

以汉字字谜为材料, 采用“原型学习-问题测试”范式, 考察不同竞争水平(高、中、低竞争强度和无竞争)情境下诱发的情绪效价(积极、中性和消极)对顿悟中的原型启发的影响。结果发现：1)竞争水平对字谜问题解决中的原型启发有显著影响, 低强度竞争水平最有利于靶字谜问题的解决, 中等强度和高强度下效果次之, 无竞争条件下效果最差; 2)诱发情绪对靶字谜问题解决的原型启发也有显著影响, 消极情绪和中性情绪下比积极情绪下靶字谜的正确率更高; 3)有无竞争与情绪效价之间的交互作用显著, 体现了竞争和情绪这两种动力相关因素在原型启发中的动力作用不是独立的。