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【關鍵詞】 關聯理論;聽力理解;認知推理
中圖分類號:H01文獻標識碼:A文章編號:1006-0278(2012)04-160-02
一、引言
大學英語四六級考試對閱讀和聽力的重視度一直居高不下。自05年大學英語四六級考試改革以來,聽力的比例從原來的20%提高到35%。而對一向輕聽說的中國學習者來說,聽力即是英語學習的難點也是得分的關鍵點。短對話成為學習者主攻的對象。分析近年來四六級短對話,邏輯推理題逐漸成為考察的重點。Rost指出,聽力是“分辨和理解語言的能力,它是最基本的語言技巧之一”。 根據關聯理論, 推斷語篇話語含意的過程就是尋找最佳關聯的過程。 只有明了語篇中幾個對象之間的內在關聯,才可能超越對文字表層意義的理解,從而理解語篇的深層含意,真正弄懂聽力材料,理解語篇內涵。
二、關聯理論
關聯理論是20世紀80年代Sperber和Wilson在《關聯性:交際與認知》一書中正式提出的,是指語言交際被看作是一個信息意圖和交際意圖的示意推理過程。關聯理論的核心問題是交際與認知,是人們理解話語的過程,也就是按照關聯原則建構認知語境并最終實現說話人交際意圖的過程(何兆熊,2000)。簡言之,要正確理解對方語言,就得在接受語言信息的過程中,通過語境來尋找信息的關聯(取得語境效果) ,然后再根據話語與語境的關聯情況進行推理。
三、聽力理解特征
語言學家H.G.Widdowson認為聽力理解有兩個層面:一方面,聽力理解意味著對句子意義的認識,即辨認出我們接收到的信號與有關語言的語音和語法系統之間的聯系,意識到它們構成句子,而后獲取句子的意義;另一方面,聽力理解是對句子在交際中的功能及其價值的一種認識活動。說者將交際意圖表達出來,讓聽者注意到這個交際意圖,聽者則會根據此意圖,依靠自己的認知能力,運用三種知識信息推斷出與自己的認知環境相關聯的交際信息。因此,話語理解涉及語言解碼和推理兩個過程:前者指語言結構的邏輯形式,即語義原形;后者指把邏輯形式轉換成話語命題之后推導出的隱含意義。后者是對前者的深入挖掘。而這一過程,也就是關聯理論強調的核心——“推理”,即充分運用說話人語境(如地點,場合等),背景知識等通過新舊信息的加強、矛盾和共同推出說話者的真實含義。
四、關聯理論在聽力對話中的應用
關聯理論認為語言交際就是一種明示推理過程。明示是對說話人而言的,指說話人通過編碼向聽話人傳達交際意圖。而推理是對聽話人而言,即解碼過程,利用各種相關因素理解說話人話語的真實含意。聽力理解略有不同的是,除了說話人和對話人,還存在聽話人。當現實生活中的語料被搬到書面材料當中,聽話人要根據說話人和對話人的語料,激活大腦中的有效機制,從點到面或由面及點的尋求雙方的交際意圖和相關信息。結合關聯理論強調的“語境”“推理”“認知”等核心概念,突破傳統語義,句法等層面,尋求應對四六級短對話更多有效機制。聽力過程是一個語音信息的處理過程——即大腦對語音信息進行解碼的過程。從關聯理論的角度看,聽力理解是認知過程。關聯理論把語用和認知結構結合起來,將語用學研究的重點從話語的產生轉移到了話語的理解上來,有助于學生在聽力中敏銳地捕捉相關因素,有效地調動認知環境,創造關聯性語境,達到準確地理解所聽內容。
關聯理論認為交際的本質是推理,推理的理據包括多個層面:詞匯層面,語境層面,認知層面等等。先看以下這個例子:
(1)W: Have you found anything wrong with my stomach?
M: Not yet. I’m still examining. I’ll let you know the result next week.
Q: What’s the probable relationship between the man and the woman?
這個對話的意圖是根據對話雙方判斷二者的關系,從詞匯和語境層面“stomach”“examining”就可以推斷出二者為醫生和病人的關系。除了語言和語境知識, 受話人需要運用相關的背景知識去理解說話人所要表達的信息。如下:
(2)M:Do you know YaoMing?
W:I am a Chinese.
W的話語較為含蓄,為M提供了一個推理的認知環境,使M獲得了語境信息僅為M是個中國人,M再從自己的認知環境確認中國人都知道姚明這一語境假設,于是M分析出W的前提暗含著:Every Chinese should know YaoMing. W is a Chinese.再根據這個暗含前提,推斷出W的暗含意圖,最終獲得W喜愛功夫這個語境效果:He knows YaoMing as well.
上面這個例子中的回答單憑語言解碼是不夠的,需要認知推理,也就是必須與一定的語境假設相結合進行演繹推理,才能找出對話者的確切含義,否則無法理解。
(3)M: Did you enjoy Smiths’ party yesterday?
W: I’d rather stay at home.
Q: how did the woman think of the party?
在這個對話中,對話者沒有使用較為明確的單詞回答提問者的問題,而是用了較為含蓄的表達。在這種情況下,只有充分利用認知語境進行推理,認知語境由三種信息組成:詞匯信息,百科信息和邏輯信息。而三個因素的相互作用使得個體語境千差萬別,而對話雙方只有最大程度的爭取“互明”,即交際雙方對認知環境中的事實或假設在心理上能作出共同的認知和推斷(何自然,1996)。結合對話中的詞匯信息和邏輯信息,就不難根據“I’d rather”推斷出說話人的意圖,晚會頗為無趣等類似性質。
五、結語
聽力的實質是收聽者語言水平,背景知識,記憶能力等諸要素中尋找關聯的因素,進行邏輯推理而得出結論的過程。書面材料大都取自于生活,可見,人們在日常對話中往往遵循著關聯原則,即根據一切相關信息全面認知事物,從而達到理解話語的真正目的,在這其中,尋找關聯是正確認知的基礎。
根據關聯原則,任何一個交際行為都傳遞著最佳相關性的假定或期待,聽話者總是以最小的認知努力來獲得最大的語境效果,并以此推導說話者的交際意圖。事實上,語言本身具有很大的模糊性,交際又涉及諸多因素,如社會文化特征,說話者談話意圖,行為特征等都可能給最佳關聯原則帶來一定的局限性,因此,在做聽力理解問題的時候,學習者應充分利用明說和暗含,共同判定答案的同時,提高對明示單詞的警覺性,進一步確認原因。
參考文獻:
[1]Rost, M. Introducing L istening [ M ]. London: Penguin, 1994.
[2] Sperber, D. &. D. Wilson. Relevance: Communication and Cognition [M].Oxford: Blackwell, 1995:15.
[3]何兆熊.新編語用學概要[M].上海:上海外語教育出版社,2000.
[4]何自然.語用學概要[M].湖南教育出版社,1988.
本著這一教學理念,筆者無論是在日常教學中,還是在不同級別的公開課當中,都注意提醒自己要以培養學生的思維能力為努力目標.那這一教學目標如何才能有效達成呢?在筆者看來,在初中數學教學中無論多糟糕的教學都能讓學生自然地產生一些思維能力,但教學作為一種學生成長過程殊的過程,因此更應該在自然能力生成的基礎上,教師發揮更多的提升作用.筆者對此有所實踐并思考,現以初中數學教學中對觀察力和邏輯推理能力培養為例,將一些淺顯的收獲形成文章,以與同行切磋.
一、初中數學教學中觀察能力和邏輯推理能力意義淺述
進入課程改革以來,筆者常常體會到一個道理,就是在我們的初中數學教學中只有真正認識到一件事物的意義,我們才能把一件事情看透并且做好,如果認識不到意義,往往就會流于形式而容易半途而廢.就以數學觀察和邏輯推理為例,基于一些教學經驗,我們會知道初中數學學習過程中,學生會經歷大量的數學觀察和邏輯推理,但至于為什么需要數學觀察和邏輯推理,數學觀察和邏輯推理對于學生的思維能力培養具有哪些重要的作用,則往往不被我們數學老師所重視.這就造成了我們的教學往往只能是知其然而不知其所以然.
根據筆者的經驗,筆者對數學觀察及邏輯推理之于學生的思維能力提升有著這樣的理解:
數學觀察是數學學習活動中的重要組成部分,其觀察對象是隱藏在數學模型后的數學符號,或者是隱藏在數學符號背后的數學模型.為什么兩者互為現象與實質?是因為我們的初中數學教學中,呈現在學生面前的大體上是這兩種情形:一是直接提供數學情境,這時需要學生在觀察的基礎上進行思考,進行數學模型的構建,并用相應的數學符號來描述這一數學模型;二是提供給學生抽象的以符號為載體的數學問題,需要學生通過觀察進行思考,然后還原出相應的數學模型.由此我們可以看出其中數學觀察是數學建模和抽象思維的基礎,學生的數學思維能力正是在觀察的基礎上形成的.
而邏輯推理則是在數學觀察的基礎上,根據學生內隱的或者說默會的數學知識產生一種自然的直覺,在這種直覺思維能力的作用下,學生會自發地由已知向未知進行推理,這種推理的初步形式是直覺的、跳躍性的,然后在學生書寫或陳述的過程中,需要一步步地進行闡述,為了合乎邏輯關系,邏輯推理就發生了.顯然,這種推理能力是思維能力的一部分.
例如,在學習一元二次方程時,我們往往會給學生提供一元二次方程標準方程的變式給學生,如最簡單的變式5x2+3x-1=4,學生在看到這一方程之后就會通過觀察,將其與標準方程對照,得出二次項、一次項和常數項前面的系數各是多少,然后通過知識的重現與選擇,看其是否能夠變成(x+a)(x+b)=0的形式,如果不能則需要用求根公式進行求解.這一系列過程中充斥著數學觀察與邏輯推理,能力強的學生可以在思維中直接完成,能力相對較弱的則需要借助于草稿紙才能完成,但不管怎樣,我們都能看出初中數學學習中數學觀察與邏輯推理存在場合之廣泛和意義之重大.
二、初中數學教學中觀察能力和邏輯推理能力培養策略淺述
在認識到意義的基礎上,我們提出的培養學生數學觀察能力和邏輯推理能力的目標就需要靠良好的教學策略才能實現.關于這一點筆者也想談談自己的一些淺顯的看法與做法.
在筆者看來,實現培養學生思維能力首先就要培養好學生良好的數學直覺.這種數學直覺即是指數學觀察的直覺與邏輯推理的直覺.事實表明,只有具有了良好的直覺,學生才有可能在接觸到數學問題時迅速地反映出問題解決的思路.而要具有良好的直覺,又必須以數學觀察和邏輯推理能力為載體,因為兩者是一種相輔相成、互相促進的關系.有數學課程專家研究得出這樣一種關系,就是學生的直覺與興趣之間有著密切的關系,這種研究結果應該說與我們的教學經驗是吻合的.因為在日常教學中我們常常注意到這樣的現象,就是對數學學習感興趣的同學往往在課堂上有著良好的直覺,具體表現正是學生能夠敏銳地觀察到數學問題的關鍵所在,能夠迅速地對問題解決思路形成良好的邏輯推理的大體過程.而對數學學習不感興趣的學生在遇到問題時,往往表現得比較遲鈍,觀察不到問題背景中的數學因素,因而就無法展開邏輯推理.
這樣,我們的論述也就由數學直覺過渡到數學興趣上來,在初中數學教學中培養學生真正的數學興趣策略一般有:
讓學生觀察體會數學美.數學興趣異于一般的學習興趣,其關鍵在于讓學生發現數學的魅力,而這在初中數學內容中有著豐富的素材,例如數學的高度概括性,生活中長度、溫度、時間的描述均離不開“數”,例如數學的對稱性,數軸、各種曲線如拋物線、各種幾何對稱圖形如圓等,“數”與“形”是人們描述自然的抽象且有用的手段.
讓學生感受邏輯推理的力量.無論是代數中的分析計算,還是幾何中的推理證明,如果我們能夠帶領學生去發現其中絲絲入扣的關系,就能在“因為……,所以……”中,在不斷地發現等量關系中感受到邏輯推理的力量.如果我們還能將這種邏輯推理遷移到其它領域,如生活中某些事件的猜想、某些專業領域如警察分析案件中均離不開邏輯推理時,邏輯推理的力量就更加能夠為學生所體會.
以上所述的數學直覺與數學興趣是筆者認為比較重要、比較基礎的兩點,其余策略由于篇幅所限,不再贅述.
三、關于數學思維能力培養的一點思考
一、詞語同現
詞語同現是指意義上相關的詞匯有可能出現在同一語篇中,構成以某一話題為中心的詞匯鏈,也有人稱之為語義場。
[例1]A man was trying to take a photo of a crow(烏鴉)that had a nest in a tower, but the crow always left when she saw his coming. The bird did not ________until the man left the tower.
A. relax B. recover C. react D. return
解析:return與left相對,“離開”“返回”這兩者屬于詞語同現,故選D。
二、詞語復現
詞語復現指某一個詞以原詞、同根詞、同義詞、反義詞(如wrong與not correct )、上義詞、下義詞等方式重復出現在語篇中,語篇中的句意就是通過這種復現關系達到相互銜接的。如:
[例2]Fore example, many birds have good number sense... Another interesting experiment showed a bird’s ________
number sense.
A. amazing B. annoying C. satisfying D. disturbing
解析:選項中的“amazing (令人驚異的)”與上文中“good number sense(良好的數字感)”中的good相對應,屬近義復現,故選A。
[例3]Number sense is not the ability to count. It is the ability to recognize a change in number...It seems that number sense is something we have in common with many animals in this world, and that our human ________ is not much better than a crow’s.
A. sight B. nature C. ability D. belief
解析:與上文中number sense ability “數字感知能力” 中ability是原詞復現,故選C。
三、邏輯推理
在做完形填空時許多考生都會有這樣的經歷,即使他們對選項當中的每個詞的意思都非常清楚,但得分不高。因為完形填空考查的是一種綜合能力,不僅是對詞匯的考查,對句子之間和上下文之間邏輯關系的推斷也是完形填空考查的重點。其中邏輯關系主要包括因果關系、轉折關系、對比關系、并列關系等。
[例4]If a nest has four eggs and you remove one, the bird will not notice. However, if you remove two, the bird generally leaves. This means that the bird knows the ________between two and three.
A. distance B. range C. difference D. interval
解析:通過對上文兩個實驗的對比,“從四個蛋中拿走一個,鳥兒不會注意到”和“從四個蛋中拿走兩個,鳥兒就會發現”可推斷出鳥兒能知道“一”和“二”的區別,故選C。
[例5]For example, babies about fourteen months old almost always notice if something is taken away from ________group. But when the number goes beyond three or four, the children are often fooled.
A. single B. small C. local D. new
解析:從表轉折的連詞But可知,上句和下句之間是轉折關系,下句提到“當數量超過三和四時,孩子就往往被愚弄”,換句話說“數量較少時,孩子就不會注意到了”,故選B。
【實踐演練】
1.(2013全國)Michael Greenberg is a very popular New Yorker. He is not famous in sports or the arts. But people in the streets ________ him,especially those who are poor.
A. know about B. learn from C. cheer for D. look after
2.(2013全國)He looks like any other businessman, wearing a suit and carrying a briefcase(公文箱). But he’s ________. His briefcase always has some gloves.
A. calm B. different C. crazy D. curious
3.(2013全國)A pair of gloves may be a ________thing,but it can make a big difference in winter.
A. small B. useful C. delightful D. comforting
4.(2013全國)In winter, Mr. Greenberg does not ________ like other New Yorkers, who look at the sidewalk and hurry down the street.
A. act B. sound C. feel D. dress
5.(2013全國)It runs in the________. Michael’s father always helped the poor as he believed it made everyone happier.
A. city B. family C. neighborhood D. company
6.(2013天津)His hands tell the story of his life as a ________, including all his struggle... On one of those hot mornings I was picking sweet corn with my dad to fill the last order from the grocery.
A. teacher B. gardener C. farmer D. grocer
7.(2013天津)His loving and selfless nature has inspired me to become more sympathetic and ________, putting others first.
A. careful B. regretful C. considerate D. humorous
8.(2013天津)When Joe was about to start school, all signs pointed to success. Yet things turned out to be quite _______.
A. unfair B. boring C. disappointing D. dangerous
9.(2013重慶)On that afternoon, as the math teacher started to introduce difficult concepts, dark clouds covered the sky, and the storm set in... Soon math time was followed by the time for ________. All children naturally drew ________pictures on such a day.
A. class B. sports C. art D. tea
A. great B. dark C. different D. strange
10.(2013山東)I think my change started when I was at Palomar College. At first, I just wanted to get my ________ and be left alone.
A. balance B. homework C. degree D. interest
11.(2013山東)By the end of my first semester, I was really ________. It seemed as if everyone but me had made friends and was having fun.
A. careful B. lonely C. curious D. guilty
12.(2013山東)When she died, I was ________, but I was also very grateful to her.
A. homeless B. heartbroken C. bad-tempered D. hopeless
13.(2013湖南)When I was 8 years old, I once decided to run away from home. With my suitcase ________ and some sandwiches in a bag, I started for the front door and said to Mom, “I’m leaving.” “If you want to ________, that’s all right,” she said.
A. packed B. returned C. cleaned D. repaired
A. drop out B. go by C. move around D. run away
14.(2013湖南) “Wait a minute,” Mom said. “I want your ________ back. You didn’t wear anything when you arrived.” This really angered me. I tore my clothes off - shoes, socks, underwear and all...
A. bag B. clothes C. sandwiches D. suitcase
15.(2013湖南)I dashed to the front door and banged on it loudly. “Who’s there?” I heard. “It’s Billy! Let me in!” The voice behind the ________ answered, “Billy doesn’t live here anymore. He ran away from home.”
A. house B. tree C. door D. yard
16.(2013江蘇)That was why she was alone on the ________, wearing an expensive swimsuit. It had taken a massive tantrum(大發脾氣) to get her parents to buy it. They were back at the beach-house...
A. beach B. bed C. floor D. ship
17.(2013遼寧)...and all of a sudden she saw an amazing ________. There on the other side of the valley was a little house and its windows were golden.
A. hill B. valley C. background D. sight
18.(2013四川)There, I met 14-year-old Stephanie, whose burns are a lot more serious than mine. But she is so ________ that she never lets anyone put her down.
A. honest B. strong C. active D. young
19.(2013陜西)We ordered hamburgers and Coca Cola at the counter. When our ________ came, I started walking towards an empty table.
A. food B. turn C. bill D. menu
20.(2013安徽)Becoming fluent in a language will take years, but learning to get by (湊合,過得去) takes ________.
A. some risks B. a lot less C. some notes D. a lot more
參考答案與解析
1. A 邏輯推理。從上文可知“Greenberg是一個很受歡迎的人”,可推斷“街上的人都認識他”。故選A。
2. B 邏輯推理。上文提到“他像其他商人一樣,穿著西裝,帶著公文箱”,但是“公文箱里總是裝著幾雙手套”,由此可推出他是不一樣的。故選B。
3. A 邏輯推理。由線索詞but推出,這里應選與下文big相對應的small。故選A。
4. A上下義復現。由下文look at the sidewalk和 hurry down the street可知,look和hurry屬于個人的行為表現, 故選A,act和look、hurry是上下義詞復現。
5. B上下義復現。選項中family是下文中提到Michael’s father的上義詞,即上下義詞復現,故選B。
6. C邏輯推理。由下文的場景“picking sweet corn”可知,爸爸是一個農民,故選C。
7. C詞語同現。與sympathetic(同情的)和putting others first可能同時出現的應是considerate(體貼的),故選C。
8. C 邏輯推理,由表示轉折的yet推出,選項中disappointing與上文success相對應,故選C。
9. 前空選C,詞語復現。下文中提到的“drew picture”與選項中的“art”屬于詞語復現,故選C。
后空選B,邏輯推理/原詞復現。上文中的場景提到“dark clouds covered the sky, and the storm set in”,在這樣天氣,孩子自然而然地會畫出暗淡的圖畫。故選B。dark也是原詞復現。
10. C 詞語同現。由上文的場景at Palomar College可知,我只想取得自己的學位,詞語同現。故選C。
11. B 邏輯推理。由下文可知,除了我之外,每個人都交上了朋友并玩得很開心,由此可推出我沒有交上朋友,可見我是孤獨的,故選B。
12. B 詞語同現。上文提到的“die”與選項中的“heartbroken”詞語同現,故選B。
13. 前空選A,邏輯推理。由語境“run away from home”可知,我離家出走,肯定要打包行李。故選A。
后空選B,詞語復現。上文提到“run away”,本空格屬于詞語復現,故選D。
14. B 原詞復現。下文提到“clothes”,本空格屬于詞語復現,故選B。
15. C 原詞復現。上文提到了“door”有人敲門,接著就是門后的人回答,本空格屬于詞語復現。故選C。
16. A 詞語同現。與下文所提到的“swimsuit”和“beach-house”同現的選項應是“beach”,故選A。
17. D 上下義復現。選項當中的“sight”是下文提到的“valley”“house”“windows”的上義詞,即是上下義詞復現,故選D。
18. B 邏輯推理。由下文提到“she never lets anyone put her down”,可推出Stephanie很堅強,故選B。
19. A 上下義復現。選項中的“food”是上文提到的“hamburgers”和“Coca Cola”的上義詞,即是上下義詞復現,故選A。
20. B 邏輯推理。由轉折詞but推出,選項中的“a lot less”與上文提到的“take years”相對應,故選B。
Abstract: According to the characteristics of fault diagnosis of communication instruments in TT&C-ship and the needs of diagnosis, we made fault tree analysis and expert system technology were combined ,based on this,we designed the complete system model, designed knowledge model, designed fault diagnosis flow of the common meteorological instruments. The system should made operator lookup and solve instruments fault quickly and true.
關鍵詞: 通信裝備;故障診斷;故障樹;專家系統
Key words: communication instrument;Fault Diagnosis;Fault Tree;Expert System
中圖分類號:V55 文獻標識碼:A 文章編號:1006-4311(2012)33-0190-03
0 引言
目前測量船在用的通信裝備技術含量高、工作原理復雜、專業性強、種類繁多,測量船出海期間通信的實時性對通信保障工作提出極高的要求,同時長時間的海上船搖對通信裝備也具有很大的影響,這些因素都為科技人員對通信裝備維護保養設置了很高的標準,同時要求一旦裝備發生任何故障,科技人員要能夠快速定位解除故障,對崗位人員的故障排查、定位能力要求很高。而當前航天測量船對通信裝備的故障診斷排查主要依靠科技人員的經驗積累來完成,效率不高。因此,設計一套測量船通信裝備故障診斷系統用來有效輔助科技人員快速、準確進行裝備故障診斷,便成為當前一個迫切需要解決的問題。
1 設計思想
故障樹分析法[1]是一種將系統故障形成原因按樹枝狀逐級細化的圖形演繹方法。它通過對可能造成系統故障的各種因素(包括硬件、軟件、環境、人為因素等)進行分析,畫出邏輯框圖(故障樹);再對系統中發生的故障事件,由總體至部分按樹枝狀逐級細化分析。常見的故障樹診斷主要有邏輯推理診斷法和最小割集診斷法[2]。
專家系統[3]是一種智能計算機程序,它是運用知識和推理來解決只有專家才能解決的問題。由于不同的專家系統所需要完成的任務和特點不同,其系統結構也不盡相同。目前比較流行的專家系統的一般結構包括人機接口、推理機、解釋器、知識庫管理模塊、綜合數據庫、知識庫。
針對航天測量船裝備故障診斷的特點及診斷需求,根據優勢互補原則,從產生與作用、知識獲取、知識轉換、診斷功能的擴展等方面歸納分析出故障樹分析法與專家系統的結合點,作為故障診斷系統的設計思想。
1.1 從專家系統與故障樹的產生和作用來看,兩者是有一定聯系的 故障樹是圖形化的用于系統可靠性分析和故障診斷的模型;而專家系統是當系統失效時綜合利用各種診斷信息,依據知識庫中的知識,通過推理確定系統的故障原因,并給出排除故障的方法和建議。
1.2 從專家系統知識獲取的角度來看,故障樹分析法也是一種基于診斷模型的知識獲取方法,該方法在故障診斷中的應用在一定程度上解決了專家系統在實際應用中對動態系統知識獲取的瓶頸問題。
1.3 從故障樹知識與專家系統知識轉換的角度來看,故障樹具有標準化的知識結構。故障樹的頂事件對應于專家系統要分析解決的任務,其底事件對應于專家系統的推理結果;而故障樹由頂到底的層次和邏輯關系對應于專家系統的整個推理過程。
1.4 從故障樹分析方法對專家系統故障診斷功能的擴展角度來看,邏輯推理診斷法用故障樹中各底事件、中間事件、頂事件的發生概率對故障樹轉化生成的規則進行排序,提高了系統搜索匹配規則的效率;在最小割集診斷法中,引入最小割集重要度和底事件概率重要度,提高了故障診斷命中率,減少了測試工作量。故本系統設計中采用邏輯推理診斷法和最小割集診斷法結合的故障診斷方法。
2 總體模型設計
航天測量船通信裝備故障診斷系統主要包括六個功能模塊,分別為:系統管理模塊、知識庫管理模塊、故障診斷模塊、診斷維修記錄模塊、輔助工具模塊、幫助模塊等六個模塊。其中每個模塊可以分別通過包含各自的子模塊來具體實現。系統模型如圖1所示。
2.1 系統管理模塊 主要實現數據庫連接配置、用戶登錄、用戶管理、修改密碼等功能。
2.2 知識庫管理模塊 主要實現對知識的獲取、管理和維護,以使知識庫不斷完善。
①知識獲取子模塊:可通過向導和設計視圖兩種方式獲取知識。向導方式適用于初次創建某裝備知識庫;設計視圖方式適合于對已初步形成的某裝備的知識庫實現有針對性的局部知識獲取。②知識管理子模塊:實現將知識以數據庫表的形態呈現給用戶,以便用戶對各種表中存儲的知識直接進行添加、刪除、編輯、查詢等操作。③知識檢索子模塊:將知識按照不同的裝備、不同的歸屬結點以及不同的知識類別進行列表索引。④知識備份子模塊:主要實現對數據庫中全部知識的復制備份。
2.3 故障診斷模塊 主要實現對選定裝備的故障診斷工作,提供邏輯推理和最小割集兩種診斷方法。
①故障識別子模塊:主要通過與用戶交互相關的診斷信息來實現故障類型的判斷。②邏輯推理診斷子模塊:主要實現利用邏輯推理診斷方法進行故障診斷。③最小割集診斷子模塊:主要實現利用最小割集診斷方法進行故障診斷。④診斷維修記錄參考子模塊:將調用邏輯推理診斷子模塊或最小割集診斷子模塊進行故障診斷的故障類型相關診斷維修記錄提供給用戶參考,幫助用戶進行故障維修。⑤排故措施參考子模塊:對調用邏輯推理診斷子模塊的診斷最終結論或最小割集診斷子模塊中的每一步診斷提示給出相關的排故措施,幫助用戶進行故障維修。⑥診斷維修記錄存檔子模塊:當用戶對故障診斷的結論進行維修驗證后,需提交此次故障維修相關信息,如維修結論、維修結論描述、維修解決方案、維修人員、維修時間、維修地點、裝備編號、生產廠家、服役時間等要素。
2.4 診斷維修記錄模塊 主要實現對診斷維修記錄的查詢、增加、刪除、編輯等管理維護以及對系統存檔的診斷維修記錄進行定量分析。
2.5 輔助工具模塊 主要提供一些系統的輔助工具功能,如Visio繪圖工具、打印、記事本、計算器等。
2.6 幫助模塊 主要包括關于系統的簡單信息和使用幫助。
3 診斷知識庫E-R模型設計
診斷知識庫中擁有知識的數量和質量是本系統性能和問題求解能力的關鍵因素[4],根據面向對象的不同可將故障診斷知識庫大致分為七個數據表:結點表、故障類型表、故障樹節點事件表、故障識別規則表,故障規則表、測試條目表、排故措施表。圖2為通信裝備故障診斷知識庫的E-R圖(下劃線的數字表示是其所屬實體的主鍵)。
圖中數字標示的含義具體如下:
1:結點名稱;2:結點編號;3:結點層次;4:結點所屬儀器裝備編號;5:父結點編號;6:子結點編號組合;7:結點原理(文字說明);8:結點原理圖編號;9:維修知識屬性;10:維修知識內容;
11:故障類型名稱;12:故障類型編號;13:故障類型所屬結點編號;14:故障樹結構圖編號;15:故障原理圖編號;16:故障原理(文字說明);17:下級鏈結故障(樹)類型編號組合;18:故障識別規則編號;
19:故障樹節點事件編號;20:節點事件;21:節點事件層次;22:事件性質;23:父節點事件編號;24:子節點事件編號組合;25:本節點事件與子節點事件的關系;26:節點事件隸屬故障類型編號;
27:故障識別規則編號;28:故障類型權值;29:故障征兆編號組合;30:故障征兆對應的域值編號組合;31:故障征兆對應的條件權值組合;32:用戶確認的故障征兆對應的可信度組合;33:前件關系;34:追加關系;35:追加前件的規則編號;36:結論編號;37:規則強度;38:規則閾值;39:結論域值;
40:故障規則編號;41:規則隸屬的故障類型編號;42:規則前件編號組合;43:規則前件關系;44:追加關系(前件);45:追加前件的規則編號;46:規則結論編號組合;47:規則結論關系;48:追加關系(結論);49:追加結論的規則編號;50:結束標志組合;51:規則屬性組合;
52:測試條目編號;53:測試條目隸屬的儀器裝備編號;54:測試條目內容;55:測試條件;56:測試工具;57:測試位置;58:測試位置圖編號;59:測試方法與步驟;60:標準測試值;61:實際測試值;
62:排故措施編號;63:排故措施針對的診斷最終結論編號;64:排故知識(文字說明);65:排故圖編號。
4 故障診斷流程
本文中對診斷流程設計考慮了系統使用的邏輯推理診斷法和最小割集診斷法。圖3為故障診斷流程圖。
用戶可通過兩種方式進入故障診斷流程:
①第一種方式:用戶直接選擇裝備名稱、型號、故障類型。系統將該故障類型直接調入“故障識別沖突集”中,轉入第④步;
②第二種方式:用戶根據自己的相關經驗,選擇故障可能發生的最小范圍的結點,也可以同時選擇提交故障征兆以及故障征兆發生的環境、條件等域值;
③若用戶在第②步中同時提交了結點和故障征兆兩類信息,則系統根據用戶提供的診斷信息,按照搜索和故障識別規則的匹配策略把相匹配的故障識別規則結論放入“故障識別沖突集”中。若“故障識別沖突集”為空,則返回至第②步。若不為空,則轉入第④步;
④系統按照故障類型權值大小,依次在“故障識別對話”中向用戶詢問“故障識別沖突集”中的故障識別規則前件的可信度;
⑤系統按照故障規則的匹配策略,判斷出該故障類型識別是否成功。若故障類型識別不成功,需要修改已提交的某規則前件可信度。若成功則調用故障類型的診斷線程;
⑥用戶可選擇采用邏輯推理診斷法和最小割集診斷法。若用戶選擇邏輯推理診斷法,轉入第⑦步;若用戶選擇最小割集診斷法,轉入第⑨步;
⑦系統定位到某故障類型,提供與之相關的診斷維修參考。系統按照故障規則的搜索、匹配策略,實現基于故障規則的邏輯推理診斷。若啟用的是一條測試規則,則在“故障診斷對話”中依次詢問該測試條目,并給出該測試條目的測試工作參考。若此次邏輯推理診斷成功,系統給出最終診斷結論的排故措施參考以及診斷路徑解釋;若系統得出的最終診斷結論是另一故障類型,則系統自動轉入第⑥步。若用戶維修驗證成功,則按要求將此次診斷維修記錄存檔后,結束診斷;若用戶維修驗證不成功,可參閱以往該故障類型的診斷維修記錄,幫助用戶調整維修方案,也可以轉入第⑧步或選擇最小割集診斷法進行該故障類型診斷;
⑧系統按沖突求解策略自動調用“故障識別沖突集”中其它故障類型的診斷線程,轉入第⑥步或根據用戶需要返回至第①步或第②步;
⑨系統為每一步診斷提示,給出相應的排故措施參考、診斷維修記錄參考以及提供用戶查看該故障樹的各最小割集重要度、最小割集中的各底事件的概率重要度等統計數據。若用戶在某一步的診斷提示下的維修驗證成功,則將此次診斷維修記錄按要求存檔后,結束診斷;若用戶維修驗證均不成功,可轉入第⑧步或選擇邏輯推理診斷法進行該故障類型診斷。
5 結束語
目前,航天測量船對通信裝備的故障診斷排查主要依靠科技人員長期累積的經驗來完成,具有效率不高的特點。結合了故障樹分析法與專家系統的通信裝備故障診斷系統的應用不僅可以輔助科技人員快速、準確地進行故障分析、定位,大幅提高排除故障的效率,而且可以協助科技人員找出裝備的薄弱環節,并提出相應的改進措施。
參考文獻:
[1]劉迅.基于故障樹與BAM神經網絡的只能故障診斷方法[C].科學技術與工程,2010:3101-3105.
[2]鄭麗敏.人工智能與專家系統原理及其應用[M].北京:中國農業大學出版社,2004:131-154.
關鍵詞 三段論推理,心理邏輯,心理模型,知識和試題雙重結構模型。
分類號 B842.5
1 問題的提出
目前,西方推理心理學的研究者們對人類在推理過程中是如何進行心理加工的這一問題提出了眾多的理論模型,其中最有代表性的是以下2種在“人類推理是否合乎邏輯”問題上相互對立的理論:
一是由Braine等人提出的“心理邏輯”(mental-logic)理論,該理論強調人類推理加工的邏輯性質,其主要觀點是,認為人類推理過程包括以下3個組成部分:(1)一組推理圖式;(2)一種以圖式為工具進行推理的推理程序;(3)一組獨立激活的實用原理,它們影響對表面結構的解釋,并且能暗示或抑制某種推斷和推理策略[1]。
二是由Johnson-Laird提出的“心理模型”(mental model)理論,該理論把推理者的推理錯誤歸之為受非邏輯加工因素的影響所致,認為人類在進行推理活動時,整個過程可分為理解、描述和有效性檢驗3個不同的階段;推理者在進行推理時其結果的正確性如何依賴于由推理前提所能建構的心理模型的數量:能建構的心理模型越多,推理者越難得出正確結論[2]。
總之,西方心理學家的非邏輯理論認為,人們進行推理時完全不理會形式的法則,只是在其他因素影響下完成推理行為;而邏輯理論則認為,人們進行推理時是會考慮形式邏輯的法則的,只是在某些因素影響下會使推理者選擇不合形式邏輯法則的結論。
胡竹菁對現有的西方演繹推理心理學研究進行剖析后曾指出,雖然“心理邏輯”和“心理模型”在推理加工的邏輯非邏輯問題上是兩種對立的理論模型,但它們的共同缺點之一是“未能注意到試題的結構與推理者知識結構的相互關系,因此對于被試的推理結果只按形式邏輯規則來判定其正誤,而未能考慮到被試在進行結論正確性的決策時的心理活動過程”[3]。例如,對于表3中的一個三段論推理題的前提組合“所有的植物都是生物,所有的松樹都是植物”,另一個三段論推理題的前提組合 “所有的大夫都是教師,所有的運動員都是大夫”,根據形式邏輯的觀點,上述2題在推理形式上都屬于第一格的AA式,也就是說,它們具有下列共同的邏輯形式:“所有的M都是P,所有的S都是M”,因此,都能推出有效結論“所以,所有的S都是P”,即第一組前提能推出有效結論“所有的松樹都是生物”,第二組前提能推出有效結論“所有的運動員都是大夫”。也就是說,根據形式邏輯法則,上述2題都是有效的推理。在西方現有的研究中,如果被試認為例題2的推理結論是錯的,則幾乎所有的研究者都根據這種結論違反了形式邏輯法則而認為他作了錯誤的推理。
我們認為,這樣的看法對于推理者來說是不公平的,因為雖然試題1和試題2在形式邏輯意義上具有相同的邏輯形式結構,但這2題在推理內容的構成方面是不同的:試題1是由內容正確的前提組成,試題2則是由內容不正確的前提組成。因此,如果大學生被試對試題2進行推理時,對推理結論正確與否的回答是“正確”,我們不能由此認為這些大學生被試不知道“運動員不一定是大夫”的道理,他們所以會作出這樣的回答是因為根據形式邏輯法則,這種推理結論是有效的;而如果大學生被試對試題2進行推理時,對推理結論正確與否的回答是“錯誤”,雖然這種回答不符合形式邏輯法則,但我們也不能由此就認為這些大學生被試不知道“所有的M都是P,所有的S都是M,所以,所有的S都是P”是正確的邏輯推理形式。他們之所以會這樣回答是因為推理題的內容是錯誤的。總之,人們在進行邏輯推理時,所面對的推理題是有一定的結構的,他們進行推理時所依據的推理知識只不過是試題結構在人腦中的反映而已,所以,這些推理知識也是有結構的。由此,我們在探討人類推理的心理加工過程時,也就應該分析推理加工與試題結構和知識結構的相互關系。而西方三段論推理心理學研究的缺陷之一就是未能看到試題結構和知識結構之間的相互關系。
為解決這些問題,胡竹菁提出了一個有關人類演繹推理的新的理論模型,即“知識和試題雙重結構模型”[3],其基本觀點是:
(1)人的推理行為(B(r))是推理試題結構(含形式結構IS(form)和內容結構IS(content))和推理者所掌握的推理知識結構(含形式知識結構KS(form)和內容知識結構KS(content))的函數,用公式表示即:B(r)=f(IS(form)、IS(content),KS(form)、KS(content))。
(2)可以用“理性推理”和“邏輯推理”2個維度來衡量推理者進行推理時所依據的知識:前一個維度是反映推理者對推理所要求的知識掌握了多少,反映的是處于不同知識水平的推理者所進行的推理加工行為,推理者掌握較多推理知識時所進行的推理加工屬于理性加工,推理者掌握較少推理知識時所進行的推理加工屬于非理性加工;后一個維度是反映推理者所掌握的推理知識中有關“推理形式”和“推理內容”之間的比例,反映的是推理者對這2種知識所掌握的比例不同的推理者所進行的推理加工行為,推理者掌握“推理形式”方面的知識比“推理內容”方面的知識更多時所進行的推理加工屬于邏輯加工,推理者掌握“推理形式”方面的知識比“推理內容”方面的知識更少時所進行的推理加工屬于非邏輯加工。簡言之,推理者在一定推理知識指導下所進行的推理行為稱之為“理性推理”; 推理者在沒有任何推理知識指導下所進行的推理行為稱之為“非理性推理”。當推理者主要是依據形式邏輯知識來選擇推理結論時,他所進行的推理加工可稱為邏輯加工,反之,如果推理者是根據對“推理內容”知識的掌握來進行推理結論的選擇時,則他所進行的推理加工稱為非邏輯加工。
胡竹菁等曾對三段論推理過程中被試在進行結論正確性的判定時是否存在“形式標準”和“內容標準”這兩種判定標準問題作了實驗論證[4]。但有人對此提出了不同看法,認為“當被試‘知道某一前提有錯,也知道三段論推理題在形式上是正確的時候’是否一定如作者所說會因‘兩種評判標準’的矛盾而產生心理上的沖突呢?可以設想,具有相當文化水準和科學訓練的大學生不至于連前提有誤而‘形式正確’的三段論不能得出正確結論這樣的常識也沒有;把結論判為‘對’,恐怕絕大多數是由于既未發現前提中的內容錯誤(這一發現可以從邏輯上判定結論錯誤),也未發現結論本身的錯誤(這一發現可以從事實上直接判定結論錯誤)”[5]。
心理學的研究不能僅停留在“設想”上。為了進一步弄清大學生在知道“前提有誤”的情況下進行推理時是否會選擇不符合形式邏輯要求的結論,比較上述3種模型對被試答題結果的解釋效果,進而進一步認識人類三段論推理的心理加工實質,我們設計并實施了這一實驗。
2 實驗方法
2.1 實驗材料
包括“句子判斷”、“純形式三段論推理”和“含有內容的三段論推理”三部分組成。
“句子判斷” 測驗部分包括32道判斷題。其內容就是“含內容的三段論推理”題中的前提所組成(如表3所示的一組前題為“所有的植物都是生物,所有的松樹都是植物”,其中每個前提都構成一道句子判斷題)。在這些判斷題中,有些是大部分人熟悉的句子,有些則是人們不太熟悉的句子;此外,有些句子的內容是正確的,有些句子的內容則是錯誤的。這兩個維度組合在一起就形成如下4種類型的句子判斷題:熟悉正確(如“所有的松樹都是植物”)、熟悉錯誤(如“所有的運動員都是大夫”)、不熟悉正確(如“所有的溴都是鹵族元素”)、不熟悉錯誤(如“所有的甲烯都是烯烴”)。
被試在句子判斷中的任務是對構成16道推理題前提的32個句子的正誤作出判定。
“純形式三段論推理”測驗包括8道試題。其中,選擇按Johnson-Laird的觀點屬于1個心理模型(如“所有的P都是M,所有的M都是S”)、2個心理模型(如“所有的B都是A,有些的B不是C”)和3個心理模型(如“所有的M都不是P,有些S是M”)的三段論各1種(上述3題的正確率依次為89%、51%和38%),用不同的英文字母對每種模型建構2道試題,另外,再建構2道在形式上推不出正確結論的三段論推理題。實驗過程中這8道題按隨機排列的順序依次呈現。
“含內容的三段論推理”測驗包括16道試題。其構成如表1所示。實驗過程中第三部分的16道題也按隨機排列的順序依次呈現。每道試題之后都有9種不同的選項:其中,全稱肯定、全稱否定、特稱肯定、特稱否定的結論各2項(其中1項是以大前提非中項的概念為主項,另1項是以小前提非中項的概念為主項),第9個選項為“上述所有結論都不對”。
2.2 被試
江西師范大學隨機抽取的大學生被試72名,所有被試均告知未學過形式邏輯學或辯證邏輯學。
2.3 實驗程序
為了避免被試參考前面的試題,全部測驗題都輸入計算機。被試根據計算機提示的信息在鍵盤上操作解題。被試在句子測驗中的任務是對句子內容是否正確作出判斷。在解三段論推理題時的任務和要求是對所列出的九種推理結果作出自已的選擇。所有被試均按“句子判斷、純形式三段論推理題、含內容的三段論推理題”的順序在答卷紙上根據顯示器上出現的題目按要求作出自己的選擇。
3 結果分析與討論
3.1 純形式三段論推理結果分析
被試在不同心理模型的兩道純形式三段論推理中按形式邏輯的要求都作出正確選擇的人數統計如表2所示。
前面已指出,我們在3種模型中所選出的試題類型在Johnson-Laird(1991)實驗中的正確率分別為89%、51%和38%。由上表結果可知,我們的實驗結果除2個模型的正確率與Johnson-Laird的結果有比較大的差異外,另外2種模型的結果與Johnson-Laird的正確率相近。
我們的研究目的是想了解既掌握了推理形式又知道前提內容的正誤的被試會怎樣進行推理。由于掌握2個或3個模型推理形式的被試太少,下面的分析將主要集中在56位已經掌握一個模型的形式邏輯推理的被試答題結果上。
3.2 一個模型不同內容的句子判斷結果分析
被試在1個模型不同內容的三段論推理題掌握2個前提的人數統計有如表3所示。
表3中的數據表明,已掌握1個模型的三段論推理題的56位被試在對本實驗中所列出的不同的推理題的內容的知識結構是不一樣的。表中“合計”一欄的含義是指在2個前提上都作出正確判定的人數,括號中的數值是指該人數值在56個正確掌握1個模型推理題的人群中的百分數。總的來說,被試在句子判斷測驗中的結果分析顯示,他們對生活中熟悉內容的掌握比生活中不熟悉內容的掌握要更好。
3.3 一個模型含內容的三段論推理結果分析
既掌握了1個模型的三段論推理形式,又知道2個前提的正誤的被試正確進行三段論推理的人數統計如表4所示。
表4的結果表明,雖然有56位被試對本實驗中所列出的一個模型的形式邏輯推理規則基本掌握,但被試在不同內容結構推理題中的正確答題人數還是有很大差異的:對熟悉的正確內容構成的三段論推理題正確作答人數高達84.6%,而對熟悉的錯誤內容構成的三段論推理題按形式邏輯規則要求正確作答人數則只有48.1%,在其他27名正確判定2個前提的正誤的被試中,有18名被試作了“上述結論都不對”的選擇,這在27名按形式邏輯規則未能選擇正確答案的被試中占67%的比例,在52名既掌握形式邏輯規則又知道兩個前提的內容是錯誤的被試中占37%的比例;對不熟悉的內容構成的三段論推理題無論其內容是否正確,按形式邏輯規則要求正確作答人數都比較低。
4 討論
4.1 Braine等人提出的“心理邏輯”(mental-logic)理論認為人類進行邏輯推理時是按形式邏輯的規則進行推理的。從表4所列的結果可以看出,當人們對既知道形式邏輯規則又知道前提內容是正確時,確實有超過84%的人按形式邏輯規則進行并正確地選擇答案;但表4的結果也表明,即使是在純形式推理題中能按形式邏輯推理要求正確判定推理結論的被試在對熟悉的錯誤內容所構成的三段論推理題進行推理時也有一半左右的被試不再按形式邏輯規則來選擇推理結果。
4.2 表2的數據表明,被試在對由純形式符號所構成的形式邏輯題進行推理時,不同模型數量的正確率確實有差異,被試在一個模型推理題上的正確率比多模型的正確率更高。但心理模型不能解釋表4所列的被試對同一模型不同內容所構成的三段論進行推理時得到的結果,已掌握形式邏輯推理規則的56位在對由不熟悉內容所構成的1個模型的三段論推理結果的平均正確率只有20%左右,與他們在多模型三段論推理中得到的結果相似。
4.3 本實驗結果再次證實,當既掌握形式邏輯推理規則又知道推理題中前提有誤的人在推理過程中要從已知推出未知時,確實存在“推理形式”和“推理內容”兩種判定標準。這兩種標準是人類推理知識的構成部分,而推理知識也就是人們對于推理試題的形式和內容的反映。當被試用這兩種推理標準來對其結構在形式上是對的但在內容上是錯誤的推理題進行推理時,“形式標準”要求他們按推理規則選擇“所有的…是…”的答案,而“內容標準”則要求他們選擇“上述所有答案都不對”的答案,結果,只有近一半的被試作出了符合形式邏輯規則要求的推理,有37%的被試則按內容標準選擇了“上述所有答案都不對”的答案。這一結果再次表明,由胡竹菁提出的“試題與知識雙重結構模型”能較好地說明人類進行三段論推理時的內容心理加工過程。
參 考 文 獻
1 Braine M D, O′brien D P. Mental Logic. Lawrence Erlbaum Associates, Publishers, 1998, 1~6
2 Johnson-Laird P N, Byrne R M. Deduction. Lawrence Erlbaum Associates, Publishers, 1991, 35~36
3 胡竹菁. 演繹推理的心理學研究. 北京: 人民教育出版社, 2000, 229~243
4 胡竹菁, 張厚粲. 論三段論推理過程中結論正確性的兩種判定標準. 心理學報, 1996. 28(1): 58~63
5 鄧立平. 對“論三段論推理結論正確性的兩種判定標準”的幾點評議. 心理學報, 1999. 31(1): 118~120
FURTHER CONSIDERATION ON THE DUAL-CRITERIA
FOR CORRECT REASONING
Hu Zhujing, Zhu Liping
(Educational School of Jiangxi Normal University, Nanchang 330027)
Abstract