出聲思維的由來
認知心理學對快速的信息加工過程，通常會使用反應時等指標，而對於諸如思維等慢速的信息加工過程，通常使用出聲思維等考察形式，因為慢速的信息加工過程持續時間較長，內部操作更為複雜，存在多種選擇的可能性，對其進行行為測量幾乎是不可能的。比如：一個人在完成一道數學題的思維作業時，他通過哪些內部操作來完成是別人無法直接觀察到的，而事後詢問所得的答案又常常是不完整、不準確的。克服這種困難的一個有效方法是讓他利用外部言語進行思考，即出聲思維，使他的思維過程外顯化，這樣就可以直接觀察人的思維過程 。
鑒於此，心理學家鄧克爾（1945）首先提出了出聲思維法。但是，在方法被提出的初期，它並未受到學術界的關注。直到1972年，紐厄爾（Newell）和西蒙（Simon）將此方法用在了問題解決領域，獲得了可喜的成功，出聲思維法才受到研究者的廣泛關注。出聲思維法一般按照以下幾個步驟實施：
（1）對被試進行預訓練，使他們能順利地進行出聲思維；
（2）給被試一個思維作業，比如：一道數學題或是一種智力遊戲，讓他們用出聲思維的方法來完成作業，同時用錄音機記錄他們的全部口述；
（3）當被試在進行出聲思維的過程中，發生停頓，實驗者應及時提醒或詢問他們在想什麼，不過，除非有特殊的研究目的，並事先做過準備，實驗者在出聲思維過程中，不應提問，以免干擾被試的出聲思維；
（4）將錄下的言語報告逐字逐句地整理成文字材料，並對記錄進行細緻的分析，提煉其中有價值的材料，以分析被試思維的過程及其特點。所錄下的言語報告的分析是上述步驟中最困難的一步，有時被試的報告顯得過於雜亂，很難從中找出規律 。
出聲思維的分析——問題行為圖
問題行為圖可以使研究者直觀地看出被試在問題解決過程中所進行的各種操作序列。問題行為圖由兩個部分組成：（1）知識狀態，即被試在某一具體時刻所知的關於該思維作業的全部信息；（2）操作，即被試每次用來改變其知識狀態的手段。在製圖時，用方框來表示知識狀態，用箭頭來表示改變知識狀態的操作，箭頭的方向指出知識狀態變化的路線，畫時要依次排列，遵循從左到右，從上到下的原則。如果在問題解決過程中出現知識狀態的重複，則返回這一狀態的原始位置。這樣，將一次問題解決作業的言語報告內容用許多方框和箭頭表示，就構成了問題行為圖，研究者可以通過問題行為圖，詳細地了解被試所進行的內部操作過程。
現以一具體實例來說明問題行為圖的製作過程。紐厄爾和西蒙（1972）將被試對密碼問題的言語報告轉化成了問題行為圖。密碼問題即用10個不同的字母分別代表從0到9的一個數碼，比如：在下式中，已知D=5，要求找出10個字母所代表的數碼，在用數碼代替字母后，運用加法法則進行計算，可使該算式成立。
問題行為圖在紐厄爾和西蒙的研究中，一個被試的言語報告記錄片段為：
“每個字母只有一個數值。
（這是對實驗者提出的問題，他回答‘一個值’）
這裡有 10 個不同的字母，並且其中每個字母有一個數值。
所以，我看到兩個D，一個D是5，因此T是零。所以，我想我從寫下這
里的問題開始。我將寫5, 5是零。現在，我還有另外的T嗎?沒有。但我有另一個D，這就意味著我在另一側還有一個5.
現在，我有兩個A和兩個L，它們各在某個地方，而這個R則有3個，兩個L等於一個R，當然，我要進1，這意味著R必將是個奇數，因為兩個L或任何兩個數相加必然得出偶數。而1是奇數，所以R可能是1, 3，但不是5, 7,9。
(此處出現長的停頓，實驗者問:‘你在想什麼?’)
現在看G，由於R可能是奇數，而D是5} G必將是偶數。
我現在來看問題的左側，那裡說D+G,喔，還可能加上另一個數，要是E+O必須進1的話，我想我會暫時忘記這一點的。
也許解這道題的最好方法是嘗試各種可能的解法。我不知道是否有最容易的辦法。”
顯然，被試的第一個認知狀態為”D=5”，通過對第一列加工的操作”D+D=T”，他進入第二個認知狀態”T=0”，然後被試嘗試去取
最左列中找到了D，將”D=5”代入，通過這一操作，他進行了第三個認知狀態。以此類推，通過這樣逐步的分析，我們可以得到如圖9-2的問題行為圖。
一個被試解密碼問題的問題行為圖片段在圖9-2中，為了便於和O區分，我們將零寫作”Ø”。從圖中，還可以看出，被試在整個思維的過程中出現了反覆，因為狀態6和狀態4重複，都是”L+L=R”。當在問題行為圖中出現了此類倒退的現象時，必須用向下的箭頭表示，並另起一行。
問題行為圖表明：被試的過程並不是直線式的，而是以一種曲折、迂迴的方式前進。被試在思維的過程中，可能會嘗試各種路徑，並慢慢積累信息。他有時會鑽進死胡同，然後，倒退到原始狀態，再嘗試其他的路徑。隨著信息積累逐漸豐富，被試的推理也會變得更為有效。在每一時刻，被試關於思維作業的全部知識便構成了他此時的認知狀態，他儘量嘗試使用各種操作，以進入一個新的狀態，逐步達到目標狀態 。
對出聲思維的評價
的確，認知心理學家們在出聲思維上下了大功夫，他們極力使言語報告能像行為測量一樣有效、科學。通過問題行為圖對出聲思維進行分析，使得言語報告可以被量化了。比如：問題行為圖中向下箭頭的個數就是被試在思維過程中倒退的次數，倒退次數越多，可能說明被試在思維過程中使用策略的情況越不穩定；在問題行為圖中，所使用的操作總數，則可以作為其思維快慢程度的指標。除了能和行為測量一樣，作到科學化外，出聲思維的另一個優點在於：掌握被試思維的全過程，這往往是諸如解題時間、錯誤次數、答對人數等行為測量指標無法作到的。比如：分析被試解一道數學題的思維過程，行為測量也許只能得到被試解題所花的時間和最終成功解題的步驟，而從問題行為圖中，我們卻可以看到被試開始的一些錯誤嘗試和曾經被否定的錯誤策略 。
然而，出聲思維法也有其缺陷：
（1）作為言語報告的一種，出聲思維反映的是僅能停留在被試意識層面的東西。而近些年來的一些研究則表示：思維過程並不一定是可以外顯的，被試的思維過程完全有可能是內隱的，即被試不知道為什麼會得到此類答案，或者不知道自己在問題解決時所使用的策略。
（2）在解決問題時讓被試進行言語報告是否會影響到被試的思維？也許為了更清晰地報告某個想法，而未能及時地注意下一想法，而會導致靈感的丟失。不過，也有研究顯示出聲思維的方式並不會影響思維的正常進程。
（3）言語報告的可信程度到底有多大？出聲思維和過去心理學中的內省法有某些相似之處，因此，有關內省法可信程度的爭論在出聲思維法上再度出現（Nisbett和Wilson，1977）。梅特卡夫（Metcalfe，1986）進行的實驗或許可以說明問題。梅特卡夫要求被試邊解決問題，邊同時對他們接近問題解決的程度進行評價。結果顯示：被試的評價很不準確，即當被試表示他們正接近答案時，他們事實上更容易給出不正確的答案！可見，被試的言語報告可能是相當不準確的。尼斯貝特（Nisbett）和威爾遜指出：當要求被試報告口頭上很難定義的內容，或是他們為什麼或怎樣才能作出可靠判斷的時候，言語報告往往是不準確的。但是，出聲思維要求被試做的是報告他在想什麼或是他在做什麼，而不是像上述實驗一樣，要求被試定義他們言語上很難定義的東西。
總地說來，出聲思維法既能像行為測量一樣作到科學化，又能揭示行為測量所不能揭示的一些問題。然而，有關出聲思維是否會干擾思維過程、出聲思維是否可信的問題仍存在爭論，所以，當以出聲思維作為研究方法時，我們必須對結果的解釋作到慎之又慎。一般來說，出聲思維法較適宜於那些能夠為被試自身清楚意識到的思維過程的研究；而針對如近年來受到較多關注的思維中無意識過程的研究，出聲思維法就無法揭示出什麼了 。
