心智模型综述.doc
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基于心智模型理论的网络分类理解机制研究（以电子商务商品搜索为例）
文献综述
心智模型来自国外的mentalmodel，在国内也有其它多种翻译，使用较多的是心智模型、心智模式、心理模型、思维模型等，本文中统一采用“心智模型”的叫法。
心智模型影响我们看待周边世界的方式，从而决定我们采取何种行动。
因为这些“想法”都存在我们的心中，影响我们的行为，所以称为“心智”；过去的经验形成我们看问题的角度，它不易察觉，不易改变，故成为“模型”[1]。
1心智模型基本概念
1.1心智模型定义
心智模型（MentalModel）概念最早是由苏格兰心理学家KennethCraik在1943年提出，用以表示一个系统的内部表征（internalrepresentations），指那些在人们心中根深蒂固存在的，影响人们认识世界、解释世界、面对世界，以及如何采取行动的许多假设、陈见和印象[2]。
白新文等指出，心智模型的研究主要在人类工效学和认知科学（特别是认知心理学）这两个领域进行[3]，但从现有研究看，心智模型已经扩展到许多学科领域。
下面就列举几个学科，从各领域研究角度解释什么是心智模型。
1.1.1认知心理学
自从Craik（1943）第一次提出心智模型这一概念起，认知心理学很多学者就对其投入了较大关注。
大多数心理学家将心智模型当作理解人类感知、认识、决策以及构建行为的一种重要途径，与其它学科相比，对它的关注主要集中在大脑推理与概念发展上，更为从个人内心和知识状况来阐释。
个人知识的局限性、个人不能完全作出准确的预期以及个人行为受到限制。
因此,个人在决策时依赖于心理过程。
诺斯等人将这种心理过程称为心智模型,并将之定义为用于解释环境的内部表征，它由人的认知系统为应对环境的不确定性而创立[4]。
文献[4]Luria（1973）指出，心智模型介于知觉和行为之间，是最高的知识表征模式[5]。
Williams（1983）认为心智模型，也称为“知识结构”，是一些相互关联的心理对象的集合，是它们与其它对象相互关系状态，以及一系列内部因素的外显表征[6]。
Staggers和Norcio（1993）心智模型是视觉上结构化的主题，由对象和对象之间的关系组成[7]。
Wozny（1992）指出，心智模型包括根据归类和关联组织而成的陈述性知识和过程性知识[8]。
陈述性知识如与任务相关的事实、数据、概念；程序性知识如操作序列、操作过程[9]。
嘉德诺研究认知科学的最新成果而写成的《心灵的新科学》（TheMud’sNewScience）一书中写道：
“我认为认知科学最主要的成就是，清楚地展示人类行为各个不同构面的心智表现层次”[11]。
总结来说，心智模型是指个体对环境及其所期望行为的心理表征，也就是个体的认知结构、知识结构或知识库。
心智模式是在遗传素质的基础上，在后天环境和教育的相互作用中，通过自己的认识、辨别、评估、接受、内化等一系列心理过程逐渐形成的[1]。
一旦形成就不易改变，成为人们对某一方面认识的知识结构，进而指导着人们的对环境反馈的行为。
1.1.2组织管理学
心智模型起源于心理学领域，但在管理学领域得到进一步阐释。
在组织的研究中，心智模型被广泛地定义为：
人们对自己、他人、组织各方面及世界如何工作的信念和假设，其主要作用是使人们能够形成推论或做出预测，理解所发生的现象，并采取行动或控制措施[10]。
哈佛大学的阿吉瑞斯认为：
“虽然人们的行为未必总是与他们所拥护的理论（他们所说的）一致，但他们的行为必定与其所用的理论（他们的心智模型）一致。
”[11]。
而在该领域较有影响力的事件是PeterSenge《第五项修炼》一书的出版，它使心智模型被更多人所熟知。
PeterSenge认为，心智模式是根深蒂固于人们心中，影响人们如何了解世界，如何采取行动的许多假设、成见或图像、印象。
通俗的讲，心智模式就是人们由于过去的生活环境、人生经历、专业背景、知识素养等方面影响，在长期工作生活中所形成的某种特定的价值观、思维方式、行为习惯，它决定着人们如何看待问题、思考问题、解决问题，是人的综合能力与素养的反映[11]。
心智模式的问题不在于它的对或错，而在于不了解它是一种简化了的假设，以及它常隐藏在人们的心中不易被察觉与检视[12]。
基于认知心理学对个体心智模型的多年理论和实证探索和研究，Cannon-bowers和Salas等人首先于1990年提出了共享心智模型（sharedmentalmodels），成为近些年该领域很受关注的研究方向[9]。
Cannon-bowers等将共享心智模式定义为[13]：
团队成员对于团队所在环境的关键因素的共享的、有组织的认识和心理表征，使团队成员能够对团队任务形成正确的理解和预期，从而协调自己的行为以适应团队任务和团队其他成员的需求。
Klimoski和Mohammed认为[14]，共享心智模型是指团队成员共享的关于团队相关情境中关键要素（包括有关任务、设备、工作关系和情境等）的知识有组织的理解和心理表征。
从该学科角度来说，心智模型有3个层次：
个人心智模型、团队心智模型和组织心智模型。
三者之间的关系如图所示，其交集即为组织的共享心智模型[15]。
1.1.3人类工效学
心智模型的提出，对人类工效学学科产生了深远的影响，这其中包括计算机软件设计、系统开发、电子产品生产、网站设计等产品设计的方方面面，尤其是人机交互和交互设计领域。
在该领域中，心智模型概念引用最频繁的是Rouse和Morris1986年提出的，指人们借以描述系统目标和形式、解释系统功能、观察系统状态以及预测系统未来状态的心理机制[16]。
在人机交互领域，Norman认为，“通过与目标系统相接触人们形成了对该系统的心智模型，这类模型在技术上不需要精确，但必需是功能性的。
一个人为了获得可操作的结果，他通过与系统的接触不断修正心智模型。
心智模型将受各种因素制约，如使用者的技术背景、原先类似的经验，以及信息处理系统的结构”[17]。
心智模型具有不完整性、有限性、不稳定性、无确定边界、不科学性、经济性的特点[18]。
Nielsen认为心智模型具有6个纬度，设计模型更加外在化、结构化、普遍化、细节化、静态化,而用户模型更加内在化、分布化、示例化、动态化,但两者均具有细节化与描述化的特点[19]。
总的来说，心智模型是一个特殊的认知结构，是由心智将现实建构成“小型的模式”，人们用它来对事件进行描述、预测和解释[15]。
如在系统使用中，心智模型就用于描述系统的目标和框架，预测政策的改变如何影响系统，以及解释系统为什么能实现其功能等。
1.1.4心智模型综合理解
尽管在各个领域都有学者从不同角度提出了心智模型的理解，但它们之间有一些共同的特征：
①心智模型反应了人对外部系统的认知结构，或者说知识结构？
;②心智模型呈现客体的信念，并在此基础上进行推论，产生行为反馈；③心智模型在客观、合理性方面有一定的局限性；④心智模式帮助我们对世界进行建构[15]。
人类认知系统具有这样的功能：
当一个事物不在眼前时，我们仍然能够在头脑中浮现。
也就是说，所有的外界环境事物，在我们的认知系统中都有一个对应的储存形态，这就是心理表征（representation）。
心智模型虽是一种内部表征，但这种表征并不是对外部世界或事件的完全模拟。
与外部对象相比，它的结构更为简单，且这种模拟与其表征对象不完全对应[18]。
心智模型主要有三类关键活动：
帮助个体对社会环境中事件发生的目的和现状进行描述；解释事件发生的原因；对事件未来的发展趋势进行预测，如下图。
心智模型允许个体和周围环境发生频繁的互动，洞察和回忆环境中各因素之间的关系，对未来的事件发生构建期望。
面对外界环境，通过心智模型对社会事件的三类活动（描述、归因和预测），个体将作出适应性的行为选择，行动的结果一方面检验了自身的心智模式；另一方面，结果所反馈的信息能充实和扩展原有的心智模式。
从某种意义上，个体终其一生都在不断地寻找验证心智模式的证据，并将完善心智模式作为最终的目标[20]。
图2心智模型的三类关键活动
需要注意的一点，心智模型是人们对事物运行发展的预测和判断，你“希望”事物将如何发展，并不是心智模型；而你“认为”事物将如何发展则是心智模型。
心智模型可能是最简单的概括性看法，如你认为“这个网站不好用”；也可能是复杂的理论，如你对网站建设的一整套知识结构。
一个人若拥有完整而健全的心智模型，他对事物的发展就可以做出准确的预测，所以也就有能力做出比别人好的判断。
心智模型很大的影响着我们的行动，因为心智模型影响着我们所“看见”的事物。
两个具有不同心智模型的人观察相同的事件，会有不同的描述。
因为我们视觉所接受的基本资料相同时，我们关注的重点不同，从认知心理学角度来说，这是人们注意过程中进行了选择性的观察。
就像人们登录同一网站，首先关注的内容各不相同，看同一分类目录时自己所注意的类目也不一样。
综合以上各学科研究者的观点，可以将心智模型界定为：
在遗传、环境、教育的相互作用过程中，通过自己的认识、辨别、评估、接受、内化等一系列的心理过程，由个人经历、工作经验、知识素养、价值观念等形成的较为固定的认知方式和行为习惯。
它是对周围世界简单地概括性看法，是一种被简化了的假设，它深植于我们的内心深处，隐藏在人们的心中不易被检测与察觉。
（于知识结构的差异，因事物或任务而动态形成？
）我们每个人都有自己的心智模式，心智模式一旦形成，人们将自觉或不自觉地从某个固定的角度去认识、思考问题，并用习惯的方式予以解决，它以个人和社会经验为基础[15]。
1.2心智模型历史研究状况
上文已提出，“心智模型”是由苏格兰心理学家KennethCraik在其1943年所著的《TheNatureofExplanation》一书里所提出。
而在Craik之前，Georges-HenriLuquet已经在某种程度上提出这个想法：
在他1927年出版的著作（《儿童的图画》）中，提出孩子们很明显的构建内心的模型，这种观点对其他研究者（包括让·皮亚杰）产生了影响[21]。
让·皮亚杰通过对儿童的观察，基于认知结构而提出了儿童认知发展的四个阶段。
他用同化、顺应、平衡过程来解释儿童认知发展的内在机制，虽然其理论中缺乏对认知发展内在变化机制的精细分析，但对研究人脑内在信息机制产生了重要的影响[22]。
但由于Craik意外早逝，“心智模型”这一概念没有得到详细的阐述，因此1943年产生后的很长一段时间内，心智模型理论都没被人们所关注。
认知科学的诞生促使了心智模型理论的迅速回到人们视野中。
它首先出现在1983年出版的两本同时命名为《心智模型》的书中，“心智模型”该词在两本书中有不同的目的[21]。
一本是由普林斯顿大学的心理学家PhilipJohnson-Laird所著，他认为心智模型是对人类如何解决推理问题过程的描述。
他的理论中包括了一组图表，用于描述各种前提和可能结论的不同组合。
另一本是由DedreGentner和AlbertStevens合编的一本论文集。
书中提出，心智模型为人们提供了物理系统如何工作的信息，这种方法可以被通用到人类身处的许多情形下[23]。
此后，认知科学家们对心智模型进行许多学术研究，以获得心智过程的信息，然后将此信息用于人工智能和仿真的研究中[24]。
很多学者开始研究心智模型在人机交互（HCI）和可用性领域的应用。
其中DonaldNorman就是较早研究的学者之一，Norman指出心智模型就是人类对系统如何操作的一组信念，人与系统交互时就是基于这些信念[25]。
SteveKrug在其2000年出版的著作《Don'tMakeMeThink》中也提到心智模型在交互设计中的作用[26]。
此外，许多企业管理领域学者也关注到了心智模型，并将其引入到组织管理和团队学习中。
其中PeterSenge1992年出版的《第五项修炼》世界范围内得到管理学科的认可，也使心智模型的概念在该学科领域得到关注和普及，迅速掀起有关心智模型在团队建设中研究的热潮。
1.3心智模型其它相关概念
个体对环境的理解过程一向是科学家感兴趣的课题，而将关于某一特定主题的人类思维展示出来的方法有很多种概念表述，除心智模型外，还有如分类（category）、概念图（Conceptmaps）、心智图（Mindmaps）、认知结构（cognitivestructure）、图式（schema）、手迹（script）等。
因为心智模型是由“用户自己创造的”，“确实存在于他们头脑中并指导其行为”的，因此本文研究了心智模型，此处对其它几个相关概念作简要介绍。
1.3.1图式（schema）
图式（schema）最早见于哲学家康德的著作,康德认为一个人在接受新信息、新概念、新思想时，只有把它们同他脑海里固有的知识联系起来才能产生意义。
在心理学领域，图式的概念首先由德国认知心理学家巴特利特（Bartlet）在其著作《记忆：
一项实验与社会心理学的研究》中提到，图式是个体已有的知识结构，这个知识结构对于个体认识新事物发挥着重要作用[15]。
图式的内涵不断变化和发展。
安德森认为，图式是根据客体的一组属性组合表征一类客体的结构，是人们对事物有关属性组合的知识储存方式。
现代认知心理学将图式分为两类：
一类是有关客体的，如人们关于房子、动物、古玩的图式；另一类是关于事件的或做事的，如进餐馆、看电影、去医院就诊的图式。
后一类图式就称为脚本（script），是人们关于多次出现的有时间顺序的时间的图式表征[27]。
Wilson和Rutherford（1989）认为，心智模型与图式以及内部表征关系密切。
它们都与认知有关，都是对外部世界的内在反应，都是经过长时间逐渐形成的，都是深藏在内心不易被察觉的；心智模型是图式的总和，它产生于图式，并能够激发图式产生作用；心智模型和图式的也存在细微区别，图式是用以表征“知识背景”的假设，而心智模型则可以用以制定行动计划；图式更多强调认知的成分，而心智模型更多强调行为层面；图式可以帮助我们更好地理解外部世界，心智模式可以帮助我们采取行动[15]。
1.3.2认知结构（cognitivestructure）
奥苏伯尔认为，认知结构就是人们头脑里的知识结构。
广义上，是个体观念的全部内容和组织；狭义上，是个体在某一特殊知识领域内的观念的内容和组织。
奥拉维尔指出，个体认知结构具有两个显著特性：
意识具有相对稳定性和持久性；二是认知结构是主题表面行为背后的基础，具有某种共通性和潜在性[27]。
认知结构与心智模型从概念上极为类似，许多学者都认为心智模型就是认知结构。
若细数个中差异，可以说，认知结构就是存储在人们长时记忆系统中的知识及彼此间的联系；而心智模型主要体现为结构化的知识和信念。
结构化的知识正是个体历年来所受的教育、经历的体验逐渐积淀的结果，正是个体认知结构中体现的知识结构；而信念是个体在对周围环境接触经验过程中，对信息和事物产生解释性的思想，经过一段时间形成的对外部世界的较为稳固的认知反应，是个体内部知识结构的升华。
1.3.3概念图（Conceptmaps）
概念图是一种用节点代表概念、连线表示概念间关系的图示法，其理论基础是Ausubel的学习理论。
Ausubel认为知识的构建是通过已有的概念对事物的观察和认识开始的。
换言之，学习就是建立一个概念网络，不断地向网络增添新内容。
新知识必须和学习者现有的认知结构产生相互作用，这其中新知识怎样与已有知识结构整合是关键[28]。
康乃尔大学的JosephD.Novak博士根据Ausubel的学习理论，于1960年代着手研究概念图技术，并使之成为一种教学的工具。
概念图的用途极其广泛，它还是教师和研究人员分析评价学生对知识的理解和构建的方法；也是设计结构复杂的超媒体、大网站以及交流复杂想法的手段。
超文本的设计与概念图在结构上相似，这就使概念图成为超文本概念结构设计非常合适的工具[28]。
概念图的好处在于，人们可以根据人脑思维的特点将所想到的概念以及概念之间的关系用图表画出来。
换句话说，它可以用图表的形式将人们的心智模型外在的显现，使人们用一种更直观的方式观察自己内在心理结构。
与之相似地概念有心智图（mindmaps）、认知图（Cognitivemaps）等，也都是个体内部心理的外在表征方式。
因此很多学者用概念图等来研究个体的学习过程，对某一事物的认知机理等。
1.4影响个体心智模型的因素
心智模型是人对客观世界认识与解释，它的发展和形成是个漫长的过程。
由于每个人所经历的事件和积累的经验不同，会对心智模型产生影响作用，因此造成每个人都有各自独一无二的心智模型。
当前，各学者普遍认可了一些人口统计学因素的影响，认为这些因素是影响心智模型的重要方面；但此外还有个体性格、某特殊领域经验等其它方面研究尚未明确；而且从不同学科不同角度，具体的影响因子也并不相同。
组织管理领域，众多学者展开了这方面研究。
其中吕晓俊[20]在其博士论文中研究了组织中个体员工心智模型，总结了前人的研究结论认为，造成差异的个人因素除了体现在不同年龄，性别、教育背景、工作经历和工作职位等方面，还包括不确定容忍性、风险倾向、自我效能感、控制点四个个体性格因素。
他通过对几个城市413个组织员工的心智模型问卷调查的统计分析发现，男性得分普遍高于女性；41岁以上年龄段的得分普遍低于41岁以下的年龄段；本科学历员工的得分最高；管理人员与一线操作工人在各个因素上得分相差较大。
性格因素方面，个体自评的不确定容忍性和心智模式之间呈负相关；而风险倾向、自我效能感、控制点和心智模式之间显著正相关。
而在人类工效学领域也有不少学者展开研究。
杨颖等[18]在研究用户心智模型在手机界面设计中的应用时，总结认为，用户的年龄与使用经验对心智模型的影响比较明显，而空间一致性更起到重要作用，空间一致性良好的“格式-格式”心智模型比空间一致性不良的“格式-栏式”心智模型所对应的交互绩效高。
蔡啸[29]则认为，在界面设计中，视觉元素排序是心智模型的重要因素。
当信息量较大时，排序能通过视觉心理引导，建立起一种普适的认知序列，是基于用户心智模型的信息排序。
相关研究在本文的图情和信息检索领域国内研究较少，主要见于国外一些学者的文章中。
加拿大McGill大学的LiPing[30]在其博士论文中研究了博士生使用网络搜索引擎的心智模型，以心智模型完备性刻度（MMCS）作为心智模型的测量手段。
她提出了用户检索经验，认知风格，学习风格，技术能力，接受的培训，学科和性别是可能影响心智模型的几个主要因素，最终通过实验证明，只有认知风格和心智模型完备程度相关，越是场独立风格的学生心智模型越为完善。
国立台湾大学黄慕萱教授[31]研究了信息检索过程中词汇选择的个体心智模型的影响因素，包括系别、年级、信息检索经验、检索目的、对主题熟悉程度等。
通过对52名学生使用PsycLIT数据库的实验发现，被试在选择使用何种类型词汇进行信息检索时，这些个体背景因素并不会对心智模型产生显著影响。
1.5心智模型分类
而国内所研究的几乎都是团队共享心智模型的分类。
如金杨华等[32]整合了以往的研究成果，将心智模型划分为认同式和分布式共享心智模型。
而本文研究的是有关个体心智模型分类的内容，国外研究的学者较多，因此本文总结一些国外相关研究成果。
早期国外一些学者对此提出了一些分类方法。
Glaser，Lesgold（1985）建议根据交互性的水平将其分为三类：
定性处理模型；外观模型；关系模型[33]。
定性处理模型是一种包括基于输入的心智模拟交互程序的动态表征。
它被其他一些研究者作为变动的心智模型所引用（如，Mayer1989[34]；Hegarty,Mayer,Monk1995[35]），这类模型能够提供很高程度的交互以及状态预测。
外观模型是系统变化后的静态表征。
关系模型仅仅捕获对象之间的关系。
Hong和O’Neil（1992）相信心智模型的性质范围很广，从对具体对象的心智图像的显示，到抽象概念和推理判断[36]。
Royer等（1993）认为心智模型可以分为正确的和错误的两种[37]。
而在我们情报学学科中，心智模型提出较少，而使用相似概念如知识结构（Brooks，1980），知识状态（Belkin,Oddy,&Brooks,1982），认知状态（Ingwersen,1996）和认知结构（Wang&Soergel,1998）等术语来描述用户使用IR系统时的心智状态[38]。
Wang和Soergel（1998）指出，用户的认知结构决定了其使用信息元素（作者、题名、关键词等）的能力，而这种能力能够评断文档集中的某文档是否与自己的任务相关，而领域新手用户没有这样的能力[39]。
在一篇经典的文章中，Belkin等人（1982）将信息系统用户的知识异常状态进行分类，称为“知识非常态”（ASK）[40]。
Cole和Leide等人则深入研究了现实情境中的知识非常态。
他们选择历史和心理学本科学生作为被试，使用实验调查的方法，认为“知识异常态”的结构特征来自于问题陈述的长度，即要求被试将他们所知道的相关主题的所有详细知识都写下来，从而用于信息的检索。
对每个用户只是状态中所表述的词汇间的距离都进行计算。
然后在关联图（AssociationMap）中将用户描述的词语以及词语间的距离分块表示出来。
关联图显示了词语的聚类、星状和线状的。
每个用户关联图中这些聚类、星状和线状的种类、数值和连接度决定了该用户知识的非常态结构，最终有5种可能的分类，即将知识的非常态结构分为5类的方案。
强关联的ASK结构表明“定义明确的主题和问题”（A类），而E类是“不熟悉的主题”或“定义不明确的主题”[41]。
本学科中一些学者对心智模型分类也进行了研究。
Dimitroff（1990）在其博士论文中研究了文献目录交互检索系统中的心智模型，提出了另一种心智模型分类的方法，即根据心智模型完善程度来进行区分。
他设计了心智模型完善度量表，基于此，用户对信息检索系统心智模型的完备度可以得以归类[42]。
LiPing[30]在其博士论文中就参考了这一分类方法，研究了不同经验背景的博士生的心智模型完备度处于何种水平。
CharlesCole,YangLin等人[43]参考了Cole,Leide对非常态的知识结构的分类研究方法，在其论文中考察了80个大学生为了完成一个历史学或心理学的课程论文，因而进行论文信息搜索的早期阶段的心智模型。
每个学生被要求画出三个心智模型图表代表他们现实中被干预完成课程论文的开始，中间和结尾，总共得到240个心智模型图表，作者将这些图表进行量化统计，最终将心智模型分为12类：
垂直型、水平型、均等型、聚簇型、星状、嵌套型、树状、嵌套+星状、嵌套+垂直型、星状+聚簇、嵌套+水平、水平+树状。
作者进一步分析发现，最常见的三种是垂直型（26%），水平型（31%），和均等型equal（21%），总共构成了78%人群的心智模型类型。
2国内外心智模型研究现状
2.1国内研究现状
‘Mentalmodel’自1943年提出以来，中国学者也对之进行了较多的研究，其中最先关注的是企业家群体。
为了分析国内心智模型的研究状况，笔者在维普数据库中，使用“心智模型”、“心理模型”或“心智模式”三个词语，选择“提名或关键词”为检索条件，得到477条数据，简单进行数据清洗获取467条数据，进行了如下的分析。
从维普数据库对“心智模型”历年的研究如下表所示。
从时间上看，国内的研究真正开始也是在2000年以后，而且整体上研究不密集，最多一年是2008年才68篇。
表1
年份
篇数
年份
篇数
2009
14
1998
0
2008
68
1997
2
2007
65
1996
0
2006
65
1995
1
2005
58
1994
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