长期合作学习小组中的集体智慧及其影响因素研究

周详 张泽宇 曾晖

摘要合作学习是应对信息时代学习困境的有效途径。研究一探索了合作学习群体中是否存在集体智慧，研究二比较了互动小组和名义小组在创新观点产生任务中的表现，研究三考察了合作学习小组在群体决策中的表现及其成员的观点和主观自信的影响。研究表明：在长期合作学习小组的多重任务表现中存在代表群体整体一般能力的c因素，即存在集体智慧；在创新观点的产生中，社会影响不利于集体智慧发挥作用；在困难问题解决的判断与决策中，集体智慧发挥的作用更明显，较不会受到个别成员的主观自信、实力和多数人意见左右。建议在合作学习等群体活动中通过策略选择和规则设置促进集体智慧发挥作用。

关键词合作学习，集体智慧，社会影响。

1问题提出

中国科学院自动化研究所戴汝为和张雷鸣（2010）院士认为，社会思维学是一门研究人作为集体来思维的规律及其与集体思维的相互关系、相互作用的科学，当群体处于社会思维状态下就会使思维能力大大提高，从而发挥其前所未有的水平，使思维的结果实现跨越，涌现出群体智慧，而实现这种群体智慧有赖于综合集成的科学。Paas和Sweller（2012）从进化论视角指出人类的认知结构是需要改善的，应从集体记忆、人类运动及具身认知三方面降低个体面临复杂任务的认知负荷，社会心理学和组织行为学为集体行动参与机制提供了更加丰富的研究视角（Zhou，Shin，Brass，Choi，&Zhang;，2009；陈浩，薛婷，乐国安，2012）。2010年，卡内基梅隆大学Woolley和麻省理工学院Malone，Chabris，Pentland，Hashmi和Malone（2010）基于组织管理和社会认知的视角在Science上发表论文阐述集体智慧（collectiveintelligence，CI）的存在证据，指出“团队中成员平均智力以及最高智力水平与团队智能水平并不相关。如果知道可以使团队更加高效的因素，就可以改造团队智能”。Malone和Bernstein（2015）在新近出版的《集体智慧手册》中对集体智慧给出的最新操作性定义是：一群个体集体地进行某些行动并且这一过程中表现出智慧。他们将智慧和集体智慧的内涵进行了比较，智慧的定义包括：学习和理解的能力、应对新的或艰难情境、理性的技巧性运用、应用知识适应环境的能力。集体智慧的定义包括：一组或多组个体集体进行某些行动并表现出智慧、群体处理新的或艰难的情境、群体应用知识适应变化的环境。集体智慧涉及组织理论和分布式人工智能等研究领域，将使生命、物质、信息和人类社会都处在改变之中，也将成为新的生存环境与生存方式。

Woolley和Malone根据智力测验中一般智力（general intelligence，GI）的概念，提出集体智慧的操作性定义，并用实证研究和统计方法提供了集体智慧存在的证据。一般智慧是指在智力测验的不同测验任务的因子分析中，存在一个因子可以解释所有项目的30%至50%的特征值，这就是代表人解决问题和适应环境的一般能力的一般智力。他们认为，能用一两个小时的测验，就对人的长期稳定的能力和行为做出预测，这是智力测验的强大功能的体现，而集体智慧存在与之类似的功能。他们通过对小组在不同任务中表现的统计分析验证了集体智慧的存在：他们发现了能解释小组在不同任务中表现的c因素，c因素与小组成员个体的平均智力和最高智力水平都没有显著相关，但是c因素能预测小组的任务表现，而成员的个体智力水平却不能预测，因此Woolley和Malone指出c因素就是与个体的一般智力（GI）相对应的群体的集体智慧（CI）。

此外，在Woolley等人的研究之前，就有人在合作学习的研究中提出了集体智慧的概念，例如Johnson，Johnson和Smith（2014）认为合作能将集体智慧最大化，从而提高学习的效率；加拿大多伦多大学的甘永成和华东师范大学的祝智庭（2006）研究了虚拟学习社区知识建构和集体智慧发展的学习框架，将集体智慧定义为集体在创造、创新和发明上共同合作的一种能力。

集体智慧是一种广泛存在的现象，在动物和人类群体中均有体现，例如，蜜蜂“侦查员”通过“舞蹈”报告地点这一过程中的公平通信网络模式提高了整个蜂群的效率，而在比蜂群较为高等的动物鸽群中，每个鸽子都可以参与飞行抉择，但整个鸽群具有一个层次结构，最终决定受带头鸽子的影响较多（Nagy，Akos，Biro，&Vicsek;，2010）。人类在应对同时发生的复杂的社会、科技和经济变化时，也需要通过合作，运用“集体智慧商数”。“集体智慧商数”或“合作商数”如果能像“个人”智商（IQ）那样被测量，则可能确定略微增加的、由参加集体的每一个新个体所增添的智能——关注于人工智能的理论家尤其对此感兴趣。

不同领域的研究者已经从各个角度验证和测量集体智慧，通过测量群体表现来考察集体智慧是最常见的方法，如Woolley等人（2010），Woolley，Aggarwal和Malone（2015）的研究；除此之外，还包括测量群体的交互记忆（Moreland&Myaskovsky;，2000）；小组的领导者（Hackman&Wageman;，2007）；以及群体的凝聚性，如群体规范（Langfred，1998），小组目标（PodsakofflMacKenzie，Paine，&Bachrach;，2000）等。

前人研究表明，人際沟通与合作是集体智慧产生的重要因素，同时，集体智慧作为一种稳定的群体特质，是研究和预测群体行为和表现的重要指标。Woolley等人（2010，2015）的研究显示：与集体智慧密切相关的因素都与人与人之间的言语和非言语沟通相关，如话题分布的平均性，社会敏感度等，这些因素也和小组的表现密切相关，反观之小组成员的个体智力水平，与集体智慧没有显著相关，同时也不能预测小组的表现。有学者质疑Woolley的研究时指出，由于其实验对象都是随机分配的临时小组，更多着眼于计算机技术支持下的名义团体和更容易进行平行沟通的群体，因此，如果换成组员相互熟悉的相对长期的小组，其群体表现将与小组成员的智力水平相关。该问题对于合作学习的研究具有很好的实际意义，因为在合作学习的研究领域往往更加关注相对稳定的异质小组的合作机制。

本研究旨在检验长期合作学习小组的活动中是否有集体智慧，通过实证研究，提供长期合作学习小组问题解决过程中集体智慧存在的证据，并探索其相关影响因素。

2研究一多重任务表现中集体智慧存在的c因素检验

集体智慧是与个体智力相对应的，在问题解决、决策和适应环境中由群体表现出的相对稳定的能力。本研究依据Woolley等人（2010，2015）提出的c因素检验方式，结合多重任务表现考察长期合作学习小组中集体智慧存在的统计学证据。

2.1方法

2.1.1被试

小学四年级学生97人，分成2-6人的固定小组，共35个小组。男生53人，女生44人。年龄为10至12周岁。两种分组方式，一种为班级原有固定分组，已经形成相对长期的和稳定的合作关系，每组3-6人，每班10-15组；一种为同桌组成2人固定学习小组，平时交流较多。

2.1.2任务与材料个体智力测验测验问卷题目选自斯坦福-比奈量表和瑞文推理测验。要求参与者在10分钟内完成包括15道题目的测验。每题记为一分，满分15分。

小组任务和标准测试任务小组任务的题目采自斯坦福-比奈量表、小学团体智力筛选测验、韦克斯勒儿童智力量表、瑞文推理测验。四个类型的小组任务是：言语与视觉推理；应用题；瑞文标准智力测验；图画填充测验。每一类包括6-12道题目，由小组在规定时间内完成。（1）言语与视觉推理，检验词汇，语义提取，言语和抽象推理的能力。（2）应用题，主要测量数的概念、语文阅读能力、数学计算能力、工作记忆和解决问题的能力。（3）瑞文标准智力测验，测验观察力，工作记忆和清晰思维的能力。（4）图画填充测验，测量视觉辨认能力，对物体要素的认知能力，扫视后迅速抓住缺点的能力。（5）标准测试任务，选自比奈一西蒙智力测试中的数学题，每次标准测验的题目在预实验中经过检验，难度相近，具有较好的信度和效度。

组员自评问卷包括采用五分等级量表的四个测试题，两个正向题：我们小组中每个人都积极发言和沟通；我们小组的答案是大家一起商量出来的。两个反向题：我们小组中主要是一两个人发言和决定答案；我们小组中几乎没有人发言，大家各写各的。以及一个调查“小组领导者”特点的填空题：我们小组的答案经常是根据某一位同学的答案得出的，因为他/她（）。

2.1.3程序

选取四年级一个自然班级进行预研究，用于熟悉课堂节奏、监控实验过程；调控实验时间；筛选实验材料；检验调查问卷的信度和效度。

正式研究在班级教室进行，学生按座位坐好，由班主任将主试介绍给学生，主试向学生们简单介绍自己和本项调查的要求，宣读指导语。第一步是让学生独立完成基本情况调查，包括人口统计学变量，班级，学号等。第二步是让学生独立完成简短的个人智力测验。第三步是让学生以小组为单位，完成一系列任务，每项任务都有时间限制。每个任务结束后，学生被要求完成最后三道选自比奈-西蒙智力量表的题目，作为标准测试的任务。第四步是请参与者独立填答一个简短的五分量表，对小组内沟通的情况进行自评。整个研究过程历时最多5个课时。

2.2结果与分析

2.2.1描述性统计

共35个小组，对于个人智力测验，统计每个小组中得分最高和最低成员的分数（即组员最高分和最低分），以及该组成员得分的平均分，相应描述性统计见表1。对于四个集体任务，小组得分的描述性统计见表2。

2.2.2相关分析

小组成员的个体智力与小组集体完成不同任务得分的相关分析见表3。组员最高分与小组在不同任务中得分的相关不显著；组员的平均分与小组在不同任务中得分的相关系数为正，其中，与图画填充测验的得分显著正相关。

进一步考察小组不同任务得分之间的关系，分析小组进行不同任务的得分的相关矩阵，见表4。言语与视觉推理和图画填充测验的得分之间存在显著正相关（p<0.05）；应用题与图画填充测验之间也存在显著正相关（p<0.05）。小组进行不同任务的得分的平均项目间相关系数为r=0.10，為正相关。

2.2.3 c因素检验

本研究依据Woolley等人（2010，2015）提出的c因素检验的方式验证集体智慧的存在，主要通过三个步骤的数据分析对学习小组在问题解决任务中的集体智慧存在的统计学证据进行考察：

第一步，见表4，小组不同任务得分之间的相关为正相关（r=0.10）。第二步，对小组在不同任务中的得分进行因子分析，得到的第一个因子占总特征值的32.53%，达到智力测验中检验一般智力的30%至50%的标准。可以认为，本研究中也发现了与一般智力相类似的，可以代表群体解决问题的一般能力的“集体智慧”，Woolley将其称为c因素。而且，得到的c因素能显著预测小组在标准测验任务中的表现（B=0.928，p<0.05）。第三步，首先，小组成员的个人智力和c因素不存在显著相关（组员最高分与c因素相关系数r=0.07，p=0.69>0.05；组员平均分与c因素相关系数r=0.09，p=0.61>0.05），且组员最高分和组员平均分都不能显著预测小组在标准测验任务中的得分。其次，同时用小组成员的个人智力和c因素来预测小组在标准测验任务中的表现，结果显示，个人智力的组员最高分和组员平均分都不能显著预测小组在标准测验任务中的表现（组员最高分：β=0.1 6，p=0.62>0.05；组员平均分：β=-0.12，p=0.70>0.05），但c因素则能显著预测小组的表现（β=0.47，p=0.009<0.01）。

经过以上验证，说明与组员的个体智力水平相比，c因素能显著预测小组在问题解决任务中的表现，说明小组在合作进行问题解决时，存在一种稳定的特质，类似于个体的一般智力能够预测个体的行为和能力一样，该特质即为集体智慧。

3研究二创新观点产生中互动与名义小组成绩的比较

互动小组指成员之间通过彼此的互动和交流以获取新的信息和产生新观点的群体；名义小组指成员事先并不知道是同属于某一个群体，因而在整个观点产生的过程中，成员之间没有互动，事后再将个体单独工作时产生的观点集中起来进行研究。本研究对创新观点产生中互动与名义小组的成绩进行比较，探索集体智慧发挥作用的影响因素。

3.1方法

3.1.1被试

小学四年级两个班级的学生，每班40人参与研究。A班女生19人，男生21人，B班女生22人，男生18人。A、B两班学生平均成绩和课堂表现接近，个人智力测验无显著差异，有固定的学习小组。

3.1.2任务与材料

采用托兰斯创造思维测验（TTCT）中的问题。例如，竹筷有多少种用法？答题要求：努力想他人之未所想，想出尽可能多的点子，为你的想法提供细节，让其完整。答题完成后统计有效观点数，即总观点数减去重复观点数之后的观点数值，进而得到小组有效观点的平均数，即小组产生的有效观点数除以小组成员数所得到的观点数值。观点质量，每个观点都按流畅性、灵活性、独创性和精确性四个指标上评分，满分10分，四项平均分即为观点质量评分。

3.1.3程序

每名学生发一张B5白纸，要求填写个人基本情况，包括人口统计学变量、班级、学号等。A班按班级学习小组分组讨论作答，要求学生每人尽量准备一支不同颜色的笔填写答案。B班与A班相同的研究条件和时间限制，要求学生独立作答。答题结束后，由研究者按A班小组的座位分布将B班对应座位的参与者组成名义小组，以便对A班互动小组和B班名义小组的成绩进行比较。

3.2结果与分析

3.2.1观点数量

互动小组全班40人分为11个小组，共产生有效的创新观点42个，产生有效观点平均数（1.75±0.47）个（n=11），最小值l，最大值2.67；名义小组40人共产生有效的创新观点81个，产生有效观点平均数（2.98±0.92）个（n=11），最小值1.75，最大值4.67。卡方检验中，person卡方值为230.00，p<0.01，互动小组产生的观点平均数显著少名义小组的观点平均数。

3.2.2观点质量

互动小组产生观点质量平均得分为（6.36±1.80）分，名义小组产生观点质量平均得分为（7.63±2.80）分。配对样本f检验中，t=4.24，p<0.01互动小组产生的观点平均数显著少与名义小组的观点平均数。在灵活性和独创性两个指标上，互动小组得分显著低于名义小组（p<0.05）。

说明社会互动会对集体智慧在观点产生中的作用产生不利影响。

4研究三不同模式下个人与小组决策正确率的比较

本研究以主观自信模式、实力模式和投票模式展开对小组成员各自判断和小组合作决策正确率的比较分析，探索集体智慧在群体决策中发挥作用的影响因素。

4.1方法

4.1.1被试

小学四年级学生135人，分成2-6人的固定小组，共计45个小组。男生69人，女生66人，年龄为10至12周岁。参与研究者的视力或矫正视力，以及身体健康水平均处于正常范围内。两种分组方式，第一种为班级原有固定分组，已经形成相对长期的和稳固的合作关系，每组3-4人，每班10-15组；第二种为同桌组，以同桌为同一固定学习小组，平时交流较多。

4.1.2任务与材料

第一部分为瑞文推理测验中的非文字智力题，每个矩阵图呈现2-3.5秒，按难度渐增方式排列出现，题目难度越高呈现时间越长。第二部分为韦氏智力测验中的图画填充题，每张图片呈现1.5秒，按逐渐增加难度的方式排列出现。

4.1.3程序

选取四年级一个自然班级进行预研究，用于熟悉课堂节奏、监控实验过程；调控实验时间；筛选实验材料；调整问卷结构和指导语。

正式研究在班级教室进行，学生按座位坐好，由班主任将研究者介绍给学生，研究者向学生们简单介绍自己和本项调查的要求，宣读指导语。第一步是对学生进行训练，呈现两个瑞文标准测验的题目请学生回答，然后呈现正确答案，必要时讲解选择正确答案的思路。第二步是呈現实验材料，让学生先在个人答卷上作答并写出自己认为正确的答案，并评估自己答案的正确概率（0-100%，评估其主观自信）。第三步是个人作答后，再进行小组讨论，得出小组的答案并评估其正确概率（0-100%，评估其主观自信）。如自己意见仍与小组不同，在个人答题卡上单独记录。第二、三步执行完毕后，再进入下一题；按照这一作答程序，依次呈现实验材料，请学生完成个人问卷和小组问卷。

4.2结果与分析

研究主要分析了小组讨论前成员各自判断的平均正确率、最高和最低正确率、主观自信；以及小组讨论后成员各自判断的正确率、主观自信、小组合作决策的正确率。结果表明，在简单环境下（题目正确率高于85%时），小组决策的总正确率比小组成员讨论前的平均正确率略高，但是没有显著差异（p=0.32>0.05）。在困难环境下（题目正确率低于40%时），小组决策的总正确率比小组成员讨论前的平均正确率略低，但是没有显著差异（p=0.32>0.05）。小组讨论前成员各自判断的平均正确率、最高和最低正确率都与小组决策的正确率显著正相关（p=0.00<0.01），但在回归分析中，都不能预测小组决策的正确率（p>0.05）。

以主观自信模式、实力模式和投票模式展开的进一步分析表明，（1）在主观自信分析模式下，若每次决策采用主观自信最高的成员的答案，小组决策的正确率在困难题目上的表现低于小组实际的正确率，在简单题目上的表现高于小组实际的正确率（p>0.05）。（2）在实力分析模式下，若每次决策采用小组中正确率最高的成员的答案，小组决策正确率在困难题目上的表现低于小组实际的正确率，在简单题目上的表现高于小组实际的正确率（p>0.05）。（3）在投票分析模式下，若每次决策采用成员选择人数最多的答案，小组决策正确率在易错题目（正确率在40%以下的题目）的判断上显著低于小组的实际正确率（p<0.05）。

本研究模拟三种小组决策模式进行分析，说明小组成员的主观自信、个人实力和任务难度会对群体决策产生一定影响。在困难问题解决的判断与决策中集体智慧发挥的作用更加明显，较不会受到個别成员主观自信、实力和多数人意见的左右。

5总讨论

5.1集体智慧的产生

本研究通过验证Woolley等人（2010）基于个体智力测量的集体智慧理论模型，对小组在不同任务中的表现进行实证分析，得到了长期合作学习小组中集体智慧存在的统计学证据。结合研究一的结果，本研究认为，集体智慧是通过组员之间言语和非言语的沟通产生的，使得多个头脑可以通过合作形成一种整体性的能力来解决问题。这一结论在其他角度的研究中也得到了验证，认知负荷理论的提出者Paas和Sweller（2012）从进化论视角对认知负荷理论进行升华，指出人类的认知结构是需要改善的，当面对超出个人能力范围的问题时，人类能够通过与其他人沟通和分享信息，来减少个体处理复杂问题时的认知负荷，形成集体工作记忆，拓展了个体有限的工作记忆广度，从而能够解决更复杂的问题。集体工作记忆效应的形成，就是集体智慧的一种表现形式。英国的神经科学家Bahrami等（2010）发现，群体不仅在问题解决中存在集体智慧，在群体决策过程中，通过互动和沟通，还会形成集体决策效应，从而实现了两个甚至多个头脑的结合。Woo-lley认为小组的集体智慧是和个体智力测量中的一般智力一样的一种稳定的特质，集体智慧的产生和作用受到多种因素的影响，小组成员间有效的沟通及相关因素，如话题转换分布的平均性、小组成员的社会敏感度等，对集体智慧有和小组表现有显著影响。

5.2集体智慧的影响因素

性别与沟通的影响，Bear和Woolley（2011），Miller（2010）认为，小组成员中女性成员所占的比例、成员的社会敏感性、成员的有效沟通和话题转换与集体智慧有显著相关。女性的社会敏感度更高，有利于小组的沟通，所以女性成员的比例会显著影响小组的表现和小组的集体智慧。但是，本研究中女性成员的比例与小组表现的相关不显著（p>0.05），女性成员比例与小组的沟通情况的得分的相关也不显著（p>0.05），可能的解释则是对集体智慧真正发挥影响的是社会性别角色而非性别本身（周详，曾晖，2017）。本研究通过小组自评量表对小组合作中的沟通情况进行分析，发现小组沟通情况的得分与小组在不同任务中的表现存在正相关，但是不显著（p>0.05）；与c因素存在正相关，但是不显著（p>0.05）。结合研究参与者自评与访谈，我们发现，小组中的有效沟通，领导者和小组成员的积极性对小组成绩的影响最明显。

社会互动的影响，研究二对互动小组和名义小组的任务表现得分及内容进行分析发现，产生式障碍仍然是阻碍小组观点产生和创造力的重要因素，Nijstad等（2003）的研究也表明产生式障碍对观点产生确实有阻碍作用，若阻碍时间较长，则会干扰观点产生过程的组织；若阻碍时间较随机，则会降低观点产生过程的灵活性。本研究中，互动小组的成员提出观点的重复率达到30%，远远高于名义小组的12.1%；当有某名成员提出较多的观点时，在互动小组中其他成员能提出的新观点的数量远远低于名义小组的，但是互动小组中的成员会对小组已产生的观点进行更多的细节加工。这些现象表明了产生式障碍在小组的创新观点产生中的消极作用，同时也为我们寻找克服产生式障碍和发挥互动小组优势的方法提供了启示。研究三以主观自信模式、实力模式和投票模式展开的细化分析则表明小组成员的主观自信、个人实力和任务难度会对群体决策产生一定影响，在困难问题解决的判断与决策中，集体智慧发挥的作用更加明显，较不会受到个别成员主观自信、实力和多数人意见的左右。这与Koriat（2012）和Hertwig（2012）认为问题难度和主观自信影响小组判断的研究相一致，并为充分发挥集体智慧的作用提供了新线索，如在合作学习等群体活动中进行适当的规则设置及策略选择等。

6结论

与Woolley以临时小组为研究对象的研究相比较，通过研究具有长期、稳定的合作关系的学习小组在不同任务的表现，也发现代表群体作为一个整体的一般能力的c因素，说明长期合作学习小组中存在集体智慧。社会互动中的产生式障碍会对集体智慧在创新观点产生过程中的作用产生不利影响。在困难问题解决的判断与决策中，集体智慧发挥的作用更加明显，较不会受到个别成员主观自信、实力和多数人意见的左右。