機能的固定性(または機能的固定性、機能的埋め込み性)とは、ある対象物を伝統的に使われている方法でしか使えないように制限する認知的バイアスのことです。

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機能的固定性の紹介

機能的固定性の概念は、ゲシュタルト心理学に端を発します。ゲシュタルト心理学とは、全体を部分の総和から分離して見る全体論的処理を強調する心理学の運動です。 ダンカーは、機能的固定性を「問題解決のために必要な新しい方法で対象物を使用することに対する精神的ブロック」と定義しました。

実験パラダイムでは、新しい状況で問題を解決することが一般的で、被験者は慣れ親しんだ対象物を慣れない状況で使用しなければなりません。

実験パラダイムでは、新しい状況で問題を解決することが求められます。

例えば、ある人が文鎮を必要としていて、金槌しか持っていない場合、金槌が文鎮としてどのように使用できるのか分からないかもしれません。 このように、ハンマーの用途が釘を打つこと以外に見出せないことが、機能的固定性です。 その人は、ハンマーの伝統的な機能以外の使い方を思いつかなかったのです。

5歳の子どもには、機能的固定性の兆候は見られません。 これは、いろいろな物を使う経験が少ないからだそうです（ドイツ語 & Defeyter, 2000）。

研究での例

Duncker (1945)

キャンドルボックス

となっています。

機能的固定性を実証した古典的な実験があります。 Duncker(1945)は、参加者にロウソクと釘の入った箱、その他いくつかの物を渡し、ロウソクが下のテーブルに垂れないように壁に取り付けてもらいました。 ダンカーによると、参加者はロウソクを直接壁に釘付けしたり、溶かして接着しようとした。 釘箱の内側をろうそく立てにして、それを壁に釘付けするという発想はほとんどなかった。

最近、Frank と Ramscar は、スタンフォード大学の学部生を対象に、キャンドルボックス問題の文書版を与えました。 最初の実験と同じ指示で問題を与えたところ、23%の学生が問題を解くことができました。 別のグループでは「box of matches」などの名詞句に下線を引き、3番目のグループでは「box」などの名詞に下線を引きました。 この2つのグループでは、55%と47%が問題を効果的に解くことができました。 さらに、「box」以外のすべての名詞に下線を引いた実験でも、同様の結果が得られました。 著者らは、学生の成績は、指導的な操作ではなく、語彙概念「box」の表現に依存していると結論づけた。

腫瘍の図

Karl Dunckerの実験の1つで、彼は自分が思いついた腫瘍の問題を表す図を作成しました。 この図は、健康な組織に囲まれた腫瘍を通過する X 線で構成されており、円の中の黒い点を通過する矢印で表現されていました。 彼は被験者に問題を説明し、ある人には図を見せ、ある人には見せないようにしました。

Adamson

Adamson (1952) が Duncker の箱の実験を再現したとき、Adamson は被験者を「事前利用」と「事前利用しない」の 2 つの実験グループに分けました。 この実験では、事前利用がある場合、つまり、従来の方法で被験者に物を提示した場合（材料が箱の中に入っていて、箱を容器として使用した場合）、被験者は箱を他の用途に使用することを考えにくいのに対し、事前利用がない場合（箱が空の状態で提示された場合）、被験者は箱の他の用途を考える可能性が高いことを示しています。 このことから、機能的固定性には事前利用が一役買っていることがわかりました。

Birch and Rabinowitz

Birch and Rabinowitz (1951) は Maie (1930, 1931) の two-cord problem を応用して、被験者に天井からぶら下がっている 2 本のコードと、部屋にある 2 つの重い物体を与えます。 この問題では、天井から吊るされた2本のコードと、部屋の中にある2つの重たい物が与えられ、コードをつなげなければならないと言われます。 解決策は、重いものの1つをコードに結びつけて重りとし、コードを振り子のように揺らし、揺れるロープをもう1本のロープにつかまりながらキャッチして、結びつけるというものでした。 参加者は3つのグループに分かれます。 リレーを使って電気回路を完成させるという事前課題をクリアしたRグループ、スイッチを使って回路を完成させたSグループ、そして事前課題の経験が与えられていないコントロールグループであるCグループです。 Rグループの参加者は重りとしてスイッチを使う傾向が強く、Sグループの参加者はリレーを使う傾向が強かった。

現在の概念的妥当性

機能的固定性は普遍的か ?

機能的固定性は、環境や文化、歴史によって異なるのではないかという疑問があるかもしれません。 最近の研究では、機能的固定性の普遍性を支持する予備的な証拠が見つかりました（ドイツ語 & Barret, 2005）。 この研究の目的は、非工業化社会、特に「ハイテク」な人工物に触れる機会が少ない社会の人々が、機能的固定性を示すかどうかを検証することでした。 この研究では、エクアドルのアマゾン地域に住む狩猟園芸民族「シュアール族」を対象とし、対照となる被験者と比較して、この結果を導き出しました。 シュアール族の人々は、鉈、斧、調理鍋、釘、散弾銃、釣り針など、「ローテク」とされる限られた工業製品にしか触れたことがなかった。 架空の物語の登場人物が別の登場人物にたどり着けるように、限られた多様な材料を使って塔を建てる「箱タスク」と、同じく架空の物語「川を渡らなければならないウサギ」を題材にした問題を与えられ、スプーンを含む多様な材料を与えられる「スプーンタスク」である。 ボックスタスクでは、材料の選択に時間がかかりましたが、問題解決までの時間には差がありませんでした。 その結果、非工業国（技術的に疎な文化）の個人は、機能的固定性の影響を受けやすいことがわかった。 デザインの機能を説明された場合よりも、プライミングなしで人工物を使用する方が早かった。 これは、参加者が工業化された人工物に触れる機会が少なく、現在使用している数少ない人工物が、そのデザインに関係なく複数の方法で使用されているにもかかわらず、発生しました。

研究者は2つの実験で、「デザイン問題の指示に加えて、innappropiateな要素を持つ例を含めることが、デザインタスクに慣れていない学生に固着効果をもたらすかどうか」を調べました(Chrysikou, E.G., & Weisberg,R.W. 2005)。 彼らは、学生に提示された問題の問題点を、デザイン例を通して明示的に描くことで、近寄りがたい要素の例を含めることを検討しました。 彼らは非熟練者を対象に、標準的な指導、固定化（問題のあるデザインを含む）、固定化（問題のあるデザインを含むが役立つ方法を伴う）の3つの問題条件でテストを行いました。 その結果、a) 問題のあるデザインの例では、有意な固着効果が生じること、b) 固着効果は、ディフィクサー的な指示を用いることで減少させることができること、を見出し、仮説を支持することができました。

研究の手順をより深く理解するために、実験で使われた3つの問題点の例を以下に挙げます。 Jansson & Smith, 1991 からの引用である「使い捨てのこぼれないコーヒーカップ問題」では、参加者は安価な使い捨てのこぼれないコーヒーカップについて、できるだけ多くのデザインを構築するよう求められました。 標準条件の参加者には、指示のみが提示されました。 固定条件では、参加者は、指示、以下に提示されるデザイン、注意すべき問題を提示されました。 最後に、固定しない条件では、他の条件と同じものに加えて、使用を避けるべきデザイン要素が提示されました。

Techniques to Avoid Functional Fixedness

Overcoming Functional Fixedness in Science Classrooms with Analogical Transfer

学生は機能的に固定されているという仮定に基づき、科学の教室での類推的移転に関する研究では、機能的固定性を克服するための技術を提供できる重要なデータに光を当てました。 この研究結果は、学生が特定の構造や形式の類推を提示された後に、問題解決において肯定的な転移（パフォーマンス）を示すという事実を裏付けています（Solomon, 1994）。 本研究では、1945年に行われたDunckerの実験を発展させ、学生が「…物語の物語としてではなく、問題としてフォーマットされた1つのアナロジーを提示されると、問題解決という課題を志向し、ポジティブ・トランスファーを促進する」ことを実証しようと試みました（Solomon, 1994）。 研究には、高校の科学クラスの1年生266名が参加しました。 実験は2×2デザインで、条件は “実験は2×2デザインで、「課題の文脈」（種類と形式）と「事前の知識」（具体的なものと一般的なもの）という条件を設定した。 生徒は5つのグループに分類され、4つのグループは科学の予備知識（具体的なものから一般的なものまで）に応じて分類され、1つのグループはコントロールグループ（アナログ提示なし）として扱われました。 4つのグループは、「アナログタイプとアナログフォーマット」、「構造的または表面的なタイプ」、「問題的または表面的なフォーマット」の条件に分類されました。 その結果、予備知識に基づくアナログ的な伝達が肯定的であるという決定的な証拠は得られませんでしたが、グループにはばらつきが見られました。 問題形式と構造的タイプのアナログ提示が、問題解決へのポジティブな移行を最も高く示すことがわかりました。 研究者は、学生が機能的固定性を克服するためには、完了すべき問題解決タスクに関連した形式とタイプで、よく考えられ、計画された類推を行うことが有効であることを示唆した。

コミットしない

ある研究では、機能的固定性は、機能的に固定されたデザインから、デザインの本質を保つようにデザインを決定することで克服できることが示唆されています (Latour, 1994)。 これは、機能的に固定されたデザインを作成した被験者が、特定の問題に対して固定された解決策を使用するのではなく、この種の一般的な問題を解決するためにどのように進むべきかを理解するのに役立ちます。 Latour氏は、ソフトウェアエンジニアに、ごく標準的なコードであるquicksortアルゴリズムを分析させ、それを使ってパーティショニング機能を作成させることで、このことを研究する実験を行った。 quicksortアルゴリズムの一部には、リストをサブセットに分割してソートする機能がありますが、実験者はアルゴリズム内のコードを使用して、単にパーティショニングを行いたいと考えました。 そのためには，関数内の各コードブロックを抽象化し，その目的を見極めて，分割アルゴリズムに必要かどうかを判断しました．

プロトタイプの克服

いくつかの古典的な機能的固定性実験を調査した包括的な研究では、プロトタイプの克服という共通のテーマがありました。 タスクを完了するのに成功した人は、プロトタイプ (使用されているアイテムの元々の意図) を超えて見る能力がありました。 逆に、完成品をうまく作れなかった人は、本来の用途を超えられなかったのです。 これは、機能的固定性のカテゴリー化の研究でも同じようなことが言えるようです。 一見すると無関係なアイテムのカテゴリーに再編成することは、本来の機能を超えて見ることができる人の方が容易でした。 したがって、機能的固定性を回避するためには、原型を克服する必要があります。 カルネヴァーレは、対象物を分析し、精神的に構成要素に分解することを提案しています。 それが終わったら、その部品の機能を探ることが重要です。 そうすることで、既存のアイテムの新しい使い方を知ることができます。

Adamson, R.E. (1952). 問題解決に関連した機能的固定性。 3つの実験の繰り返し。

Birch, H.G., & Rabinowitz, H.S. (1951). 生産的思考に対する過去の経験の負の効果。 Journal of Experimental Psychology, 41, 121-125.

Carnevale, Peter J. (1998). Social Values and Social Conflict Creative Problem Solving and Categorization. “Journal of Personality and Social Psychology”, 74(5), 1300.

Coon, D. (2004) Introduction to Psychology: Gateways to Mind and Behavior Tenth Edition, Wadsworth/Thompson Learningwww.wadsworth.com

Duncker, K. (1945). 問題解決について。 Psychological Monographs, 58:5 (Whole No.270)

Frank, Michael C., and Michael Ramscar. “How do Presentation and Context Influence Representation for Functional Fixedness Tasks?” Proceedings of the 25th Annual Meeting of the Cognitive Science Society, 2003.

German, T.P., & Defeyter, M.A.(2000). 幼児における機能的固定性への免疫。 Psychonomic Bulliten & Review, 7(4), 707-712

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Solomon,I(1994). 科学教室における「類推的な伝達」と「機能的固定性」。 ‘Journal of Educational Research’, 87(6),371-377.

Latour, Larry(1994). “Controlling Functional Fixedness: the Essence of Successful Reuse” http://www.cs.umaine.edu/~larry/latour/ECAI/paper-sent/paper-sent.html

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