从知觉分心任务看儿童类比推理能力的发展，本文主要内容关键词为：知觉论文,能力论文,儿童论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
分类号 B844
1 问题提出
类比推理（analogical reasoning）是从两个对象的某些相似性和一个对象的一个已知特性推出另一个对象也具有这种特性的推理过程[1]。类比推理的基础是两个对象在关系、结构或性质等方面的相似性。Goswami认为，类比推理是人类认知发展的中心能力之一，类比推理的研究是儿童认知发展的重要研究方面[2]。
目前，类比推理发展的潜在机制还没有得到很好的解释。Goswami提出知识经验是类比推理发展的内在的主要机制，她不同意皮亚杰关于儿童类比推理能力发展的观点，认为皮亚杰低估了儿童的能力，皮亚杰让儿童解决基于不熟悉关系的类比推理可能会导致对儿童类比能力的低估。她认为类比推理是从婴儿时期就能够加以利用的一种能力，儿童的类比能力随着年龄增长而得以增长，这主要是源于相关关系知识的增加[3]。Goswami和Brown认为当儿童知道了相关关系的知识时，3岁就能成功地完成类比推理任务[4]。
Rattermann和Gentner提出类比推理的发展在于“关系转换”。他们发现在Goswami和Brown的实验材料中包括了知觉分心，小于5岁的儿童在解决类比问题时很可能选择知觉匹配而不管关系相似性和明确的类比指示，他们认为儿童在5岁左右会发生“关系转换”。在关系转换之前，儿童主要注意表面相似性，而且会以可得到的知觉特征来推理。在关系转换之后，即使遇到知觉分心，儿童也能够在关系特征的基础上进行推理[5]。许多研究者都研究了表面相似性和结构相似性在儿童完成类比推理任务中的作用[6,7]。一般认为表面相似性有助于源问题的搜索与回忆[8～10]，而结构相似性则更多地影响类比推理的映射与评价，是解决类比问题的关键因素[11]。结构相似性任务对儿童来说显得较为困难[7]。类比推理最重要的是发现类比关系并按照关系相似性进行关系映射，当类比任务中存在知觉分心时，按照表面相似性进行推理就会做出错误反应。
在成人类比推理研究中，研究者提出基于关系相似性进行反应和基于表面相似性进行反应会产生竞争，当它们产生冲突时，就必须抑制对知觉特征的反应[12]。因此我们认为，对于Rattermann和Gentner提出的“关系转换”的一种可能解释是：小于5岁的儿童尽管意识到要注意关系相似性，但他们不能抑制对表面相似性的优势反应，因此，进行类比推理时要求儿童具备一定的抑制控制能力。所谓抑制控制（inhibitory control,IC）指当个体追求一个认知表征目标时，用于抑制对无关刺激的反应的能力[13]。Diamond等人的实证研究发现：6岁以前是人类抑制能力（IC）发展的重要时期，特别是在3～6岁之间幼儿的抑制能力有显著的提高[14]。我们认为，在类比推理中，当关系相似和表面相似冲突时，儿童必须抑制知觉映射这一优势反应。本研究设置了有知觉分心和无知觉分心两种任务，在无知觉分心任务中，不需要儿童抑制无关刺激，儿童的类比推理成绩应该明显好于需要抑制知觉映射的有分心任务。因此我们推测，随年龄增长儿童的抑制控制能力逐渐完善，他们能够抑制基于知觉特征的反应，从而正确完成类比推理任务。
许多研究者都发现，包括推理、分类等在内的认知发展不仅依赖于逐渐增长的知识获得，而且还依赖于根据已有知识进行反应时逐渐提高的抑制能力[15]。Viskontas等在关系整合和抑制与老年人类比推理的研究中发现关系数目和抑制能力对老年人类比推理有重要影响。对于老年人来说，问题难度的增加与需要对无关、误导性信息的抑制有关，老年人类比推理能力的下降是由于老年人对无关信息的抑制能力的下降[12]。我们推测，对无关信息的抑制能力对于儿童类比推理能力的发展也有同样重要的影响。在具备了类比推理相关知识经验的前提下，儿童基于关系进行类比推理的能力取决于他们对无关信息的抑制控制能力，即需要儿童选择性地注意相关关系而抑制与目标推理无关的刺激特征。因此，对知觉分心的抑制控制可能是儿童解决类比推理时从特征匹配到关系匹配转换的原因，它可能是类比推理能力发展的一个重要机制。
另外，Halford讨论过关系数目限制儿童在类比推理任务中的表现。关系的数目越多，就需要对更多的关系信息进行平行加工。他发现儿童能够同时加工的关系数目随着年龄增长而增加[16]。在李红，冯廷勇关于4～5岁儿童单双维类比推理的实验研究中发现，在具备相应知识经验的前提下，4～5.5岁儿童的单维类比推理能力已接近形成，没有显著的年龄差异；但是双维类比推理能力均还处于较低的发展水平，年龄差异显著[17]。
因此，本研究旨在控制知识经验作用的前提下，即我们所用的材料是儿童熟悉的生活场景，操纵知觉分心和关系数目，来研究在不同关系数目水平下，知觉分心对儿童类比推理发展的影响，并进一步阐释对知觉分心的抑制控制可能是影响儿童类比推理能力发展的一个重要机制。
2 研究方法
2.1 被试
被试来自重庆师范大学初等教育学院附属幼儿园、西南大学附属幼儿园和重庆北碚实验幼儿园。随机抽取4岁组儿童30名（3岁10个月到4岁5个月，平均年龄为4岁2个月），5岁组儿童30名（4岁6个月到5岁5个月，平均年龄为4岁11个月），6岁组儿童30名（5岁6个月到6岁4个月，平均年龄为5岁11个月），男女各半。
2.2 实验设计
实验采用3×2×2重复测量的混合设计，即年龄（4岁，5岁，6岁）×知觉分心（N，D）×关系数目（SR，DR）。知觉分心有两个水平：D为存在知觉分心，N为不存在知觉分心。关系数目有两个水平：一种关系（SR）和两种关系（DR）。知觉分心和关系数目为被试内变量，年龄为被试间变量。
知觉分心和关系数目的不同水平一共构成四种实验条件：一种关系无知觉分心，SR－N；两种关系无知觉分心，DR－N；一种关系有知觉分心，SR－D；两种关系有知觉分心，DR－D。每种条件下的四张图画是随机顺序。在每个年龄组中四种实验条件的顺序编排为拉丁方设计，顺序1：SR－N，SR－D，DR－N，DR－D；顺序2：SR－D，DR－N，DR－D，SR－N；顺序3：DR－N，DR－D，SR－N，SR－D；顺序4：DR－D，SR－N，SR－D，DR－N。为了确保特征分心确实知觉干扰，要求10名大学生在有分心条件下选择与目标物知觉上最相似的物体，所有大学生都做出了一致的选择，都选择了我们预期的知觉分心物。实验采用个别施测法。
2.3 实验材料
四种条件的图片类比映射任务：SR－N，DR－N，SR－D，DR－D。每种条件有四对图画，共16对图画，包括16对源物体和目标物体，每对图画用不同物体描绘相同的关系，图画里的物体都是儿童熟悉的日常物体。每幅图画里涉及到的物体数目是标准的，大多数图画包含四个物体。在图画中，知觉分心是通过与源图画中的一个物体强烈的知觉相似性来表现而不牵涉源物体与目标图画的关系结构。
每次给被试呈现一对图画。一个红色箭头标记指向上面图画中的源物体，要求被试在下面图画中选择相应的物体。例如，在一对图画中，上面的图画表示“马夫拉着马，马拉着车，旁边有一辆吉普车”，下面的图画表示“纤夫拉船，船拉着小木筏，岸边有一匹马”。如果箭头指向马，正确的类比反应应该是下面图画中的船。因为马和船都包含了相同的两种关系，它们既是被拉的又是拉的。在下面图画中，马就是一个知觉分心物，儿童必须抑制知觉分心才能做出正确的反应。
2.4 实验程序
（1）记下被试的姓名、出生日期和性别。
（2）通过两道例题对儿童进行训练。
给被试一对例图，先让儿童对图片中的物体命名，确保儿童熟悉图片中的物体，并让儿童对图片进行描述。指导语为：“小朋友，这两幅图上画的是什么啊？”命名正确就继续实验，命名错误给予纠正。实验开始主试说：“上面的图画是老虎在追兔子，下面的图画是爸爸追小男孩，上面的图画和下面的图画中包含了相同的关系。我现在把红色的箭头放在兔子上，那么按照这种相同的关系，小朋友应该把箭头相应地放在下面图画中的哪个物体上呢？小朋友把它找出来，把红色的箭头放在它的上面。”一直给予被试反馈直到他选出正确答案。若儿童选择正确，则给予强化：“小朋友真聪明，答对了。因为在上面图画中兔子是被迫的，下面图画中男孩也是被追的，他们都是被追的，所以要把箭头放在男孩身上”；若错误，给儿童反馈，并再次向儿童描述两幅图画中的关系，让儿童再次作答。若再次回答错误，则向儿童讲明原因：“上面的图画和下面的图画包含了相同的关系，兔子是被追的，相应的，男孩也是被追的，他们都是被追的。”
（3）在正式实验中，先让儿童对实验图片中的物体进行命名（即说图片上是什么东西），回答正确，予以强化；回答不正确，予以纠正，目的是排除被试因不具备与图片相关的知识而影响推理任务。正式实验的指导语与示例中的指导语相同，但是不给被试任何反馈。主试在实验记录卡上记下每题被试选择的物体名称。
（4）以正确选择的数量为指标，记录每个被试的成绩。答对l题记1分，每种条件下的满分为4分。
3 结果与分析
3.1 四种实验条件下儿童类比推理成绩的描述性统计
在四种实验条件下，4、5、6岁儿童类比推理的平均成绩如表1所示。由表1可以看出，随着年龄增长，儿童在四种条件下解决类比推理任务的正确率均逐渐提高。儿童的类比推理成绩在四种条件下的年龄发展趋势如图1所示。
图1 儿童的类比推理成绩在四种条件下的年龄发展趋势
3.2 知觉分心和关系数目对儿童类比推理的影响
以知觉分心和关系数目为被试内变量，年龄为被试间变量进行重复测量方差分析，考察在不同关系数目水平下，抑制控制对儿童类比推理的影响。结果表明，知觉分心、关系数目和年龄三者的交互作用不显著，F（2，87）＝0.40，p＝0.671。知觉分心和年龄之间，关系数目和年龄之间以及知觉分心和关系数目之间的交互作用均不显著，F（2，87）＝0.30，p＝0.744；F（2，87）＝1.19，p＝0.309；F（1，87）＝1.13，p＝0.291。知觉分心的主效应极其显著，F（1，87）＝34.23，p＜0.001，这表明知觉分心对儿童类比推理的成绩有显著影响。多重比较结果表明，无分心条件下的成绩显著高于有分心条件下的成绩（p＜0.001）。关系数目的主效应不显著，F（1，87）＝0.00，p＝0.999。年龄的主效应极其显著，F（2，87）＝11.27，p＜0.001。多重比较结果表明，4岁组和5岁组的成绩之间差异不显著，而6岁组的成绩显著高于4岁组（p＜0.001）和5岁组（p＝0.001）。
3.3 对儿童类比推理反应的错误原因分析
本实验中将儿童的反应分为三类：（1）正确；（2）知觉分心错误（在知觉分心条件下的特征匹配）；（3）其他错误。分别对三个年龄组儿童在有、无分心条件下的错误原因进行统计，见表2。
根据表2，总体上可以看出，在两种分心条件下，随着年龄增长犯错误的儿童人数均呈下降趋势，表明儿童的类比推理能力逐渐提高。在本实验条件下，儿童所犯错误可能为知觉分心错误的几率为33.3％，通过卡方检验对知觉分心条件下各年龄组儿童所犯错误进行分析：4岁组儿童所犯知觉分心错误显著高于概率水平（
＝4.88，p＜0.001），5岁组儿童所犯知觉分心错误显著高于概率水平（＝－2.42，p＝0.015），6岁组儿童所犯知觉分心错误也显著高于概率水平（＝－2.59，p＝0.010）。卡方检验结果表明，在有知觉分心的类比推理任务中，每个年龄组儿童所犯的错误较大部分都是知觉分心错误。随着年龄增长，知觉分心错误呈下降趋势，而类比推理成绩呈上升趋势。
4 讨论
4.1 类比推理发展的年龄趋势
本研究表明，在四种实验条件下，随着年龄增长，儿童的类比推理成绩均呈上升趋势。其中，4岁和6岁以及5岁和6岁儿童的成绩有显著差异，而4岁和5岁儿童的成绩没有显著差异。因此，5岁可能是儿童类比推理能力的加速发展期。另外，在本研究中4岁儿童在一种关系无知觉分心条件下，类比推理的正确率达到了65％，表明4岁儿童已经开始可以完成类比推理任务。许多研究也表明，4～5岁是儿童类比推理能力发展的重要时期，并且这个年龄的儿童开始能够使用类比推理来解决问题[17,18～20]，如Singer-Freeman和Goswami的研究表明4岁左右儿童开始能够解决比例类比问题[19]，Tunteler和Resing研究发现4岁儿童不同程度地能够自发地将类比推理运用于问题解决[20]。
在我们的结果中发现，知觉分心的主效应极其显著，关系数目的主效应不显著，而类比推理成绩在5岁出现了一个转折点，5岁之后儿童的类比推理能力显著提高。这表明在本研究条件下，儿童在5岁左右能够较好地抑制知觉分心，从而使类比推理成绩显著提高。研究结果验证了Rattermann和Gentner提出的儿童在解决类比推理时，5岁左右会出现“关系转换”的观点。因此我们认为5岁可能是儿童能够抑制知觉分心进行类比推理的快速发展期。
4.2 影响儿童类比推理能力发展的一个可能机制——抑制控制
本研究结果表明，知觉分心的主效应极其显著，4～6岁儿童在无知觉分心条件下的类比推理成绩显著高于有知觉分心条件下的类比推理成绩。由于在无知觉分心的任务中不包含分心刺激，不需要儿童抑制无关刺激，而在有知觉分心任务中儿童需要抑制知觉特征映射才能正确完成类比推理任务。因此，对知觉分心的抑制控制可能是影响儿童类比推理发展的一个重要因素。另外，对儿童在有知觉分心类比推理任务中的错误分析表明，知觉分心错误的确是一个主要错误。随着年龄增长，知觉分心错误呈下降趋势，这表明儿童逐渐能够抑制知觉特征映射，而年幼儿童还不能较好地抑制分心反应，因此更容易犯知觉分心错误。
在类比推理过程中，关系相似性和知觉相似性都能为找到源问题和目标问题之间的类比映射提供线索。但是，类比推理最重要的是发现关系相似性，儿童必须发现并利用源问题和目标问题之间的关系相似性进行推理。当关系相似性与知觉相似性发生冲突时，就必须抑制知觉相似性导致的匹配倾向。年幼儿童更容易被知觉相似分心，他们倾向于利用知觉相似性进行类比推理，不能有效地觉察到关系相似性，很难抑制特征匹配。直到5岁左右，儿童能够较有效地抑制知觉分心而注意相关关系，从而类比推理能力逐渐发展。有研究表明：与特征映射相比较，儿童较晚才能基于关系进行类比映射，特别是具有较高水平的关系[21]。在冯廷勇、李红等关于表面相似性和结构相似性的研究中也发现3～5岁儿童在表面相似性任务中表现较好，而在关系相似性任务中显得较为困难[7]。这些结论都支持了本研究的结果。Viskontas等人的研究表明在类比过程中关系反应与知觉反应会产生竞争，这时就要求推理者对无关信息进行抑制控制[12]。另外，Morrison也指出类比推理的加工过程需要利用抑制机制来管理工作记忆中的信息[22]。
为什么年幼儿童更倾向基于知觉相似进行类比推理呢？我们认为这种推理形式也许是儿童的一种先天优势反应。目前很多研究者都支持推理具有两套系统的观点：一套是联想式的，它是基于相似性和时空接近原则的；另一套是以规则为基础的。第一套推理系统具有遗传性质，是进化的产物，而第二套系统是我们在生活、学习中所逐步建立起来的。两套推理系统就同一个问题可能产生两种不同的解决方案，以规则为基础的第二套系统可能被第一套系统所抑制，但并不能完全抑制[23]。由于年幼儿童抑制优势反应的能力尚未完善，因此他们更容易依据占优势的第一套推理系统，即基于知觉相似进行推理，从而更易犯知觉分心错误。
研究表明抑制控制在3～5岁表现出显著的发展，年龄较大的学龄前儿童才能较好地完成抑制控制任务。抑制控制能力较差的儿童可能在对事物的编码上有困难，因为他们容易被无关刺激分心以至于较少能注意到相关刺激，而且他们可能在提取过程上也有困难，因为他们缺少较长时间地抑制知觉反应的能力以至于不能在记忆中进行搜索并给出正确答案[24]。在幼儿时期，儿童大脑皮质的兴奋和抑制机能都在不断增强，但是二者的发展过程不平衡，抑制机能还是较弱。大约从4岁起，幼儿大脑皮质的抑制机制开始较快地发展，5岁以后，幼儿的皮质抑制过程得到进一步加强[25]。在解决类比推理时，儿童容易注意到知觉相似性，知觉相似性是儿童的优势反应，但是类比推理要求注意关系相似性，而年龄较小的儿童抑制机能较弱，他们不能主动、随意地调节自己的注意，从而不能有效地将注意集中到关系相似性上，因而类比推理成绩较差。随着年龄增长，儿童的抑制机能逐渐成熟，他们能够抑制知觉相似性而注意关系相似性，从而类比推理能力逐渐发展。
本研究试图探讨对知觉分心的抑制控制是影响儿童类比推理能力发展的可能机制，结果确实发现儿童在不包含分心刺激的类比推理任务中的成绩明显好于知觉分心任务，知觉分心错误是儿童类比推理的主要错误，并且随年龄增长儿童所犯知觉分心错误减少，类比推理成绩明显提高，这在一定程度上验证了我们的假设。但是由于目前没有一个很好的工具来测量4～6岁儿童的抑制控制能力，因此本研究没有精确地测量儿童抑制控制能力本身的发展水平，这是目前本研究的一个局限，还有待进一步的研究验证。
5 结论
本研究得出以下结论：
（1）在具备相应知识经验的前提下，知觉分心对儿童类比推理成绩有显著影响，儿童在无分心任务中的表现明显好于知觉分心任务中的表现。错误分析发现有知觉分心任务中儿童所犯错误主要是知觉分心错误，而且分心错误随年龄增长呈下降趋势。这表明对知觉分心的抑制控制可能是儿童类比推理能力发展的一个重要影响因素。
（2）随着年龄增长，儿童类比推理能力逐渐提高。总体表现为6岁组的成绩显著优于4岁、5岁组的成绩，而4岁组的成绩与5岁组的成绩没有显著差异。5岁可能是儿童能够抑制知觉分心进行类比推理的快速发展期。
收稿日期：2007－02－09