(北京師范大學(xué)發(fā)展心理研究所,北京 100875)

1 引言

對于空間的認(rèn)識是人類和其它動物普遍具有的重要能力之一?？臻g認(rèn)知包含的內(nèi)容極為廣泛,涉及獲得、儲存、表征和操作空間特征的多種認(rèn)知過程。在這其中,有關(guān)空間表征的內(nèi)容一直是研究者們重點(diǎn)關(guān)注的熱點(diǎn)問題。以Tolman(1948)的研究為代表,大量研究證明了人類和動物均具有對周圍環(huán)境的心理表征(即“心理地圖”)。

發(fā)展心理學(xué)的研究結(jié)果揭示了這種心理表征發(fā)生與發(fā)展的某些規(guī)律。其中主要研究結(jié)果包括：兒童在很早就獲得了自我參照的空間表征,但他們同樣在嬰兒期即表現(xiàn)出使用環(huán)境參照表征空間的能力(Baillargeon,1986;McDonough,1999;Newcombe &Huttenlocher,2000);同時(shí),隨基本認(rèn)知能力的發(fā)展,兒童逐漸獲得了利用環(huán)境的幾何特征(例如,Hermer &Spelke,1994,1996;Cheng &Newcombe,2005)、地標(biāo)線索(Nardini,Atkinson,&Burgess,2008)等不同類型、不同復(fù)雜程度的環(huán)境線索表征空間關(guān)系的能力。但他們的空間表征卻對視角有著較強(qiáng)的依賴,當(dāng)視角發(fā)生變化時(shí),常常會出現(xiàn)錯(cuò)誤(Nardini,Thomas,Knowland,Braddick,&Atkinson,2009)。

這些研究均針對空間位置表征展開,即在研究中關(guān)注某一特定位置所具有的特點(diǎn),考察兒童能否依靠自身或環(huán)境中的各種線索及各種空間關(guān)系準(zhǔn)確定位這一位置。然而,在定向、導(dǎo)航等現(xiàn)實(shí)的空間行為中,我們最常表征的是自己當(dāng)前所在的空間位置。除了形成有關(guān)自己位置的表征外,還常常需要表征自己當(dāng)前所面對的方向。這種位置表征和朝向表征同時(shí)存在。 目前,來自認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)領(lǐng)域的研究表明,對于空間位置與朝向的表征是兩個(gè)彼此分離的系統(tǒng)。人類大腦中存在著專門針對特定地點(diǎn)所激活的“位置神經(jīng)元”(place cell),與專門針對特定朝向所激活的“朝向神經(jīng)元”(head direction cell)(O’Keefe &Dostrovsky,1971;Ranck,1984;Ekstrom et al.,2003;Rolls,Robertson,&FranGois,1997)?！拔恢谩迸c“朝向”在神經(jīng)機(jī)制上的分離目前已經(jīng)得到了研究者們的廣泛認(rèn)可。然而,在行為層面,有關(guān)空間位置表征是否具有朝向特異性的問題卻存在著不同的研究證據(jù)(Shelton &McNamara,2001;Sun,Chan,&Campos,2004),還未獲得一致的結(jié)論。

與成人認(rèn)知研究的側(cè)重點(diǎn)有所不同,發(fā)展研究更關(guān)注的是表征本身的出現(xiàn)與發(fā)展。從發(fā)展角度來看,位置表征與朝向表征在個(gè)體發(fā)展過程中所表現(xiàn)出的各自特點(diǎn)和相互關(guān)系都可能為我們進(jìn)一步認(rèn)識人類空間表征的特點(diǎn)提供有效的支持和證據(jù)。然而,如前所述,有關(guān)空間認(rèn)知的兒童研究卻將幾乎全部注意力放在了位置表征上,缺乏對于朝向表征的考察,更沒有學(xué)者系統(tǒng)探討和對比兒童對這兩種表征的掌握和發(fā)展規(guī)律。在本研究中,我們希望針對這個(gè)問題進(jìn)行考察。

同時(shí),在本研究中,我們關(guān)注的是兒童在使用地圖時(shí)的位置表征和朝向表征的能力。在現(xiàn)實(shí)生活中,我們在使用地圖時(shí)不僅需獲取位置信息,還常常需要表征朝向信息。即我們不僅借助地圖來幫助確定“我們在哪兒”,還常常需要確定“我們正面向哪個(gè)方向”,才能進(jìn)行成功的導(dǎo)航。因此,與定點(diǎn)找物、空間再定向等兒童研究中常用的其它空間任務(wù)不同,地圖使用過程非常自然地同時(shí)包含了對于位置和朝向的表征,是考察和對比兒童空間位置表征和朝向表征發(fā)展的良好任務(wù)。

地圖是對空間關(guān)系的外部表征形式,使用地圖的能力是人類所特有的。目前,有關(guān)地圖使用能力的兒童認(rèn)知研究發(fā)現(xiàn),從3歲開始,兒童即能掌握地圖中的簡單空間關(guān)系(Huttenlocher,Newcomber,&Vasilyeva,1999;Vasilyeva &Bowers,2006)。之后他們開始逐漸能夠按照地圖中所表現(xiàn)的各種空間關(guān)系完成定位任務(wù)(Shusterman,Lee,&Spelke,2008;Spelke,Gilmore,&McCarthy,2011,Huang &Spelke,in press)。

有關(guān)地圖使用中的朝向表征的研究十分少見,只有美國研究者Lynn S.Liben對此問題進(jìn)行過探索。她的研究發(fā)現(xiàn),在處于較大的陌生環(huán)境時(shí),利用地圖表征位置和朝向?qū)τ诔赡耆松踔链髮W(xué)生也并非易事(Liben,Myers,&Christensen,2010;Liben,Myers,&Kastens,2008),并且對于朝向的正確表征與對于位置的正確表征之間具有較大的相關(guān)。在至今所知的唯一一項(xiàng)考察兒童使用地圖表征空間朝向的研究中,Liben與 Downs(1993)以兒童熟悉的教室為測試空間,考察了幼兒園、一年級、二年級、五年級和六年級兒童在地圖上標(biāo)記現(xiàn)實(shí)空間中的人物位置與朝向的能力。在研究中,被試被要求用箭頭貼紙?jiān)诘貓D上標(biāo)記教室中一名主試所處位置,并用箭頭所指方向表示主試的朝向。結(jié)果表明,幼兒園和一年級的被試在位置表征和朝向表征上的正確率都比較低。說明這些兒童即使是在自己熟悉的環(huán)境中,仍然難以使用地圖去表征他人的位置與朝向。值得注意的是,該研究以教室為測試空間,包含大量空間信息,對于兒童理解地圖與現(xiàn)實(shí)空間之間的對應(yīng)關(guān)系造成了較大負(fù)擔(dān)。且由于空間線索過多,很難判斷兒童究竟是利用了何種線索完成任務(wù)。同時(shí),這些研究的主要方法都是要求被試在地圖中使用箭頭同時(shí)表示自己的位置和朝向,使得對于位置和朝向的表征彼此依賴,難以分離。而且,這些研究在考察位置表征和朝向表征時(shí)使用了不同的指標(biāo)。因此,這些研究都沒有對被試的位置表征成績和朝向表征成績進(jìn)行對比,也沒有探討兩種表征的發(fā)展趨勢和規(guī)律。

本研究則使用極為簡單的實(shí)驗(yàn)環(huán)境,分別考察兒童被試使用地圖標(biāo)識或識別現(xiàn)實(shí)空間中的位置與朝向的能力。在針對位置與朝向的任務(wù)中,被試身處同樣的現(xiàn)實(shí)空間,也面對同樣的地圖。地圖與現(xiàn)實(shí)空間中的地標(biāo)線索簡單且可利用方式單一。因此,在位置任務(wù)與朝向任務(wù)中,被試都需要使用同樣的方式利用這種線索將地圖與現(xiàn)實(shí)空間進(jìn)行對應(yīng),然后確定位置與朝向。在位置任務(wù)中,在地圖上放置的對應(yīng)物完全對稱、不存在方向,因此被試只需考慮其所在位置。在朝向任務(wù)中,在地圖上放置的對應(yīng)物是人形玩偶,具有前、后、左、右的方向,但永遠(yuǎn)位于地圖最中心,不存在位置變異,因此被試只需考慮玩偶所面朝的方向。這樣,在本研究中,兒童被試使用地圖表征空間位置的能力與表征朝向的能力得到了良好的分離,且兩種能力之間具有良好的可比性,有助于我們考察兒童這兩種能力發(fā)展的不同趨勢和相互關(guān)系。

此外,在之前的兒童地圖使用研究中,最普遍采用的范式是找物和放物任務(wù)。即要求被試根據(jù)地圖,到相應(yīng)位置尋找藏好的物品,或?qū)⑽锲贩诺较鄳?yīng)地點(diǎn)(例如,Huttenlocher et al.,1999;Vasilyeva &Bowers,2006)。顯然,這種任務(wù)只能涉及到地圖與現(xiàn)實(shí)空間位置的對應(yīng),無法涉及朝向。在唯一一例涉及朝向標(biāo)識的兒童研究(Liben &Downs,1993)中,要求兒童標(biāo)記的是他人的位置與朝向。這都是真實(shí)的地圖使用情境中很少遇到的,不僅進(jìn)一步增加了任務(wù)的難度,也不利于探測兒童使用地圖的真實(shí)表現(xiàn)。

在現(xiàn)實(shí)生活中,我們在使用地圖時(shí),往往有兩個(gè)主要的過程,首先是在地圖中識別自己在現(xiàn)實(shí)空間中的位置與朝向,其次則是在現(xiàn)實(shí)空間中錨定地圖中所指的特定位置并走到那里。因此,在本研究中,我們所設(shè)置的任務(wù)始終針對被試自己的位置和朝向,并包含在地圖中標(biāo)識自己所站的位置和朝向的“空間–地圖”任務(wù)模式和根據(jù)地圖中的標(biāo)識將自己在現(xiàn)實(shí)空間中站成相應(yīng)狀態(tài)的“地圖–空間”任務(wù)模式兩種。DeLoache(1989)曾在研究中發(fā)現(xiàn),當(dāng)使用與現(xiàn)實(shí)空間相匹配的小模型作為實(shí)驗(yàn)材料時(shí),3歲兒童解決從模型到空間的找物任務(wù)比解決從空間到模型的找物任務(wù)成績更好。然而,DeLoache未對此現(xiàn)象進(jìn)行深入討論,而在其后的研究中,也沒有研究者對這兩種任務(wù)模式進(jìn)行對比探討。與模型一樣,地圖也是現(xiàn)實(shí)空間的象征物。那么,這種不同的任務(wù)模式是否會對兒童使用地圖完成任務(wù)造成影響呢？相對于“空間–地圖”的任務(wù)模式,“地圖–空間”的任務(wù)模式是否更有利于被試完成任務(wù)呢？這兩種任務(wù)模式在兒童早期又存在什么樣的發(fā)展規(guī)律？我們也希望通過這兩種任務(wù)模式的對比,探索兒童在地圖使用中的內(nèi)在規(guī)律與特點(diǎn)。

2 方法

2.1 被試

北京4～6歲兒童共71名,通過網(wǎng)絡(luò)招募及滾雪球形式獲得,在父母的同意下參與實(shí)驗(yàn)。4歲組被試22名,12名男孩,10名女孩,平均年齡為49.9個(gè)月(44～53個(gè)月,

SD

=2.22),5歲組被試26名,17名男孩,9名女孩,平均年齡為60.1個(gè)月(54～65個(gè)月,

SD

=3.80),6歲組被試23名,17名男孩,6名女孩,平均年齡為70個(gè)月(66～77個(gè)月,

SD

=3.08)。

2.2 實(shí)驗(yàn)環(huán)境與材料

實(shí)驗(yàn)環(huán)境為四壁均為白色的正方形房間(3m×3m×2.8m),房間墻面無任何可作為空間線索的裝飾或痕跡,其中一面墻被綠布完全覆蓋(門被遮在布后)。房間地板上放有5個(gè)直徑約30cm的粉色塑料圓環(huán)(一個(gè)置于地板正中心,另外四個(gè)置于四壁中點(diǎn))。實(shí)驗(yàn)材料為與此房間相對應(yīng)的地圖一張(比例尺為1：15)。位置任務(wù)中,地圖上放有紅色圓柱體積木一枚,朝向任務(wù)中,地圖上放有與圓柱形積木高度、直徑大致相等的樂高人形玩偶一個(gè)(根據(jù)被試性別選擇相應(yīng)的男孩或女孩玩偶)。圖1為實(shí)驗(yàn)空間與地圖平面示意圖。

圖1 實(shí)驗(yàn)空間與地圖平面示意圖

2.3 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

采用3(年齡：4歲、5歲、6歲,被試間)×2(任務(wù)類型：位置、朝向,被試內(nèi))×2(任務(wù)模式：地圖–空間、空間–地圖,被試內(nèi))的三因素混合設(shè)計(jì)。每個(gè)被試進(jìn)行8個(gè)試次,其中包含4個(gè)位置題目和4個(gè)朝向題目。位置任務(wù)和朝向任務(wù)中分別包含2個(gè)地圖–空間題目和2個(gè)空間–地圖題目,均為目標(biāo)位置在地標(biāo)同側(cè)或?qū)?cè)及目標(biāo)位置在地標(biāo)左側(cè)或右側(cè)的題目各一題。任務(wù)順序在被試間平衡,一半被試先進(jìn)行位置任務(wù),另一半被試先進(jìn)行朝向任務(wù)。在兩個(gè)組中再平衡任務(wù)模式的順序,分別有一半被試先進(jìn)行地圖–空間任務(wù),再進(jìn)行空間–地圖任務(wù),另一半被試先進(jìn)行空間–地圖任務(wù),再進(jìn)行地圖–空間任務(wù)。每個(gè)題目中的正確位置(如,在地標(biāo)左側(cè)還是在地標(biāo)右側(cè))也在被試間平衡,但同一被試在對應(yīng)任務(wù)模式下接受的題目類似。如,在位置任務(wù)中,被試A在地圖–空間模式下完成的兩個(gè)位置試次為位于地標(biāo)同側(cè)與位于地標(biāo)左側(cè),則在朝向任務(wù)中,被試A在地圖–空間模式下完成的兩個(gè)朝向試次也為朝向地標(biāo)與朝向地標(biāo)左側(cè)。圖2為其中一組被試接受的題目順序示例。

圖2 實(shí)驗(yàn)題目示例

2.4 實(shí)驗(yàn)程序

將被試帶入實(shí)驗(yàn)房間,帶領(lǐng)被試熟悉實(shí)驗(yàn)空間。向被試展示地圖并了解被試是否理解地圖與房間的對應(yīng)。之后按預(yù)先確定的題目順序進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

2.4.1 位置任務(wù)

告訴被試,今天要玩一個(gè)“找位置”的游戲。向被試出示圓柱體積木,告訴被試積木代表他自己,在游戲過程中,被試要保證積木在地圖上的位置與自己在房間中的位置相一致(如圖3所示)。

圖3 位置任務(wù)示意圖

(1)地圖-空間任務(wù)

練習(xí)階段：向被試呈現(xiàn)地圖,此時(shí)地圖方向與房間對應(yīng)。主試將圓柱體積木放在地圖中的一個(gè)圓圈內(nèi)(不包含地圖中心的圓圈),請被試仔細(xì)觀察圓柱體所在的圓圈,并使自己站在房間中對應(yīng)的圓圈中。練習(xí)結(jié)束后,主試對被試的反應(yīng)給予反饋。

測試階段：與練習(xí)階段相同,只是在每個(gè)試次開始前,主試會將地圖旋轉(zhuǎn) 90°或 270°后交給被試。被試可旋轉(zhuǎn)地圖完成任務(wù),但主試對是否可旋轉(zhuǎn)地圖不進(jìn)行提示,對被試的反應(yīng)也不再反饋。

(2)空間-地圖任務(wù)

練習(xí)階段：向被試呈現(xiàn)地圖,此時(shí)地圖方向與房間對應(yīng)。主試按照預(yù)先計(jì)劃請被試站在房間中的一個(gè)圓圈內(nèi)(不包含房間中心的圓圈),然后請被試仔細(xì)觀察自己在房間中所在的圓圈,并將圓柱體積木放在地圖上對應(yīng)的圓圈內(nèi)。練習(xí)結(jié)束后,主試對被試的反應(yīng)給予反饋。

測試階段：與練習(xí)階段相同,只是在每個(gè)試次開始前,主試會將地圖旋轉(zhuǎn) 90°或 270°后交給被試。被試可旋轉(zhuǎn)地圖完成任務(wù),但主試對是否可旋轉(zhuǎn)地圖不進(jìn)行提示,對被試的反應(yīng)也不再反饋。

每個(gè)試次結(jié)束后,主試將地圖從被試手中收回,并在答題紙上記錄被試的選擇。若被試反應(yīng)正確,記為1分,若被試反應(yīng)錯(cuò)誤,記為0分。

2.4.2 朝向任務(wù)

實(shí)驗(yàn)程序基本與位置任務(wù)相同,包括地圖–空間模式與空間–地圖模式下的練習(xí)各一次,地圖–空間模式與空間–地圖模式下的正式測試各 2次。練習(xí)階段,主試保持地圖與房間對齊,正式測試階段,主試將地圖旋轉(zhuǎn)90°或270°。

在地圖–空間模式中,主試將玩偶放在地圖中心的圓圈內(nèi),使玩偶臉朝向其中一邊,請被試仔細(xì)觀察玩偶在地圖上臉朝向的邊后,站在房間中心的圓圈內(nèi),讓自己在房間中面向的墻與玩偶在地圖上面向的邊一致(如圖4所示)。在空間–地圖模式中,主試讓被試站在房間中心的圓圈內(nèi),面朝其中的一面墻,之后請被試將玩偶放在地圖中心的圓圈中,并讓玩偶在地圖中面向的邊與自己在房間中朝向的墻相同。

圖4 朝向任務(wù)示意圖

主試在答題紙上記錄被試的選擇,若反應(yīng)正確,記1分,若反應(yīng)錯(cuò)誤,記0分。

3 結(jié)果分析

3.1 幼兒在各任務(wù)中的正確率

各年齡組被試在位置任務(wù)和朝向任務(wù)中各條件下的正確率如表1所示。將各條件下的正確率與隨機(jī)水平(25%)進(jìn)行比較,單一樣本

t

檢驗(yàn)的結(jié)果表明,4歲組只能通過地圖–空間模式下的位置任務(wù),

t

(21)=2.08,

p

<0.05,

d

=0.44,且在空間–地圖模式下的朝向任務(wù)中正確率顯著低于隨機(jī)水平,

t

(21)=-4.50,

p

<0.001,

d

=0.96,;而5歲組和6歲組則在所有任務(wù)上的正確率都顯著高于隨機(jī)水平,2.45 <

t

(25) <4.92,

p

<0.05,5.46 <

t

(22) <7.36,

p

<0.001。

表1 各年齡組被試在各任務(wù)中的正確率(%)

3.2 幼兒位置表征能力和朝向表征能力的發(fā)展

以任務(wù)類型(位置任務(wù),朝向任務(wù)),任務(wù)模式(地圖–空間,空間–地圖)和年齡(4 歲,5 歲,6 歲)為自變量,幼兒在各任務(wù)中的正確率為因變量,進(jìn)行重復(fù)測量方差分析。結(jié)果表明,年齡的主效應(yīng)顯著,

F

(2,68)=17.56,

p

<0.001,

η

=0.341,事后檢驗(yàn)(LSD)結(jié)果表明,6歲與5歲組的成績均顯著高于4歲組(6歲：

p

<0.001;5歲：

p

=0.001),且6歲組的成績也顯著高于5歲組,

p

<0.05;任務(wù)類型的主效應(yīng)顯著,

F

(1,68)=6.84,

p

<0.05,

η

=0.091,被試完成位置任務(wù)的正確率顯著高于朝向任務(wù)的正確率;任務(wù)類型與年齡之間的交互作用顯著,

F

(2,68)=3.29,

p

<0.05,

η

=0.088。任務(wù)模式的主效應(yīng),以及其它變量間的交互作用均不顯著,

ps

>0.05。

由于任務(wù)模式的主效應(yīng)及它與其它任一自變量之間的交互作用均沒有達(dá)到顯著水平,以下分析中不再考慮這一自變量的作用。

以上方差分析的結(jié)果表明,從總體上講,幼兒在本研究中地圖任務(wù)上的表現(xiàn)呈現(xiàn)出明顯的隨年齡提高的趨勢,但是這種年齡變化與任務(wù)類型之間存在交互作用。這意味著在不同任務(wù)中,兒童的能力呈現(xiàn)出不同的發(fā)展趨勢。為進(jìn)一步考察兒童位置表征能力和朝向表征能力的不同發(fā)展趨勢,分別對兒童在這兩種任務(wù)中的能力發(fā)展進(jìn)行分析。

以年齡(4歲,5歲,6歲)為自變量,對兒童在位置任務(wù)和朝向任務(wù)中的平均正確率進(jìn)行 MANOVA多元方差分析,具體見圖5。結(jié)果表明,在位置任務(wù)上,年齡的主效應(yīng)顯著,

F

(2,68)=6.47,

p

<0.01,

η

=0.160。事后檢驗(yàn)(LSD)結(jié)果表明：6歲組完成任務(wù)的成績顯著高于4歲組,

p

<0.01。在朝向任務(wù)上,年齡的主效應(yīng)非常顯著,

F

(2,68)=20.45,

p

<0.001,

η

=0.376,事后檢驗(yàn)(LSD)發(fā)現(xiàn),6歲與5歲組的成績均顯著好于4歲組,

ps

<0.001。

圖5 各年齡組被試在兩種任務(wù)中的正確率

3.3 幼兒位置表征能力與朝向表征能力發(fā)展的對比

3.2部分的方差分析發(fā)現(xiàn),從總體上講,幼兒在位置任務(wù)上的正確率高于在朝向任務(wù)上的正確率,且這種任務(wù)類型的作用與年齡之間存在交互作用。為進(jìn)一步考察兒童位置表征能力和朝向表征能力的發(fā)展差異,對不同年齡兒童在這兩種任務(wù)中的表現(xiàn)進(jìn)行更細(xì)致的分析。

針對任務(wù)類型與年齡之間的交互作用進(jìn)行簡單效應(yīng)檢驗(yàn),結(jié)果發(fā)現(xiàn),只有 4歲組在兩種任務(wù)中的成績差異顯著,4歲組完成位置任務(wù)的成績顯著高于完成朝向任務(wù)的成績,

t

(21)=3.63,

p

<0.01,

d

=0.77,5歲與6歲組在兩種任務(wù)上的成績之間差異并不顯著。

4 討論

研究結(jié)果表明,4～6歲幼兒使用地圖進(jìn)行自我位置表征的能力隨著年齡的增長不斷提高,4歲幼兒已初步表現(xiàn)出了這種能力。同時(shí),4～6歲幼兒使用地圖進(jìn)行自我朝向表征的能力也隨年齡提高,但從5歲起才開始能夠使用地圖完成自我朝向任務(wù)。任務(wù)模式會影響年齡較小的兒童在位置任務(wù)中的表現(xiàn),他們在地圖–空間模式中更早獲得了超過隨機(jī)水平的成績。

4.1 位置表征與朝向表征的基本發(fā)展趨勢

綜合分析本研究所發(fā)現(xiàn)的結(jié)果,可以看出,在地圖使用過程中,位置表征能力與朝向表征能力的發(fā)展具有一定的順序性,具體表現(xiàn)為位置表征能力的獲得先于朝向表征能力。其證據(jù)主要來自兩個(gè)方面。首先,通過與隨機(jī)水平的比較可知,4歲幼兒已經(jīng)表現(xiàn)出初步的利用地圖表征位置的能力,這時(shí)他們在朝向任務(wù)上的表現(xiàn)還處于隨機(jī)水平。直到5歲,幼兒才能完成朝向表征任務(wù)。其次,4～6歲幼兒在位置任務(wù)上的表現(xiàn)總體好于朝向任務(wù)上的表現(xiàn),且這種差異的來源主要在4歲組。

與Liben與Downs(1993)的研究結(jié)果不同,本研究發(fā)現(xiàn),學(xué)齡前兒童已能在地圖使用過程中完成自我位置與自我朝向的表征任務(wù)了。我們認(rèn)為,研究中相對單純的測試空間是被試表現(xiàn)提高的主要原因。與Liben與Downs在研究使用的教室場景不同,本研究所使用的實(shí)驗(yàn)材料以及測試空間非常簡單且線索單純,使得幼兒能更直接地注意并利用到自身的方位信息。此外,本研究還使用了關(guān)注“自己位置”和“自己朝向”的任務(wù),與真實(shí)的地圖使用情境更加接近。這些改進(jìn)都有效提高了幼兒在位置與朝向表征任務(wù)上的表現(xiàn),也使得我們發(fā)現(xiàn),早在4、5歲時(shí),幼兒已經(jīng)具備了使用地圖進(jìn)行自我位置表征和自我朝向表征的能力。

在過去幾項(xiàng)考察成人或兒童使用地圖能力的研究中,雖然同時(shí)涉及了位置表征和朝向表征(Liben &Downs,1993;Liben et al.,2010;Liben et al.,2008),但由于其題目中同時(shí)包含兩種表征,所以并未對這兩者進(jìn)行直接對比。本研究則分別設(shè)置了位置任務(wù)和朝向任務(wù),并在兩種任務(wù)中使用了完全相同的空間環(huán)境和地圖,保證了其互相之間的可比性。研究首次發(fā)現(xiàn),兒童使用地圖表征自我位置的能力和表征自我朝向的能力是相對分離的,不僅在獲得的時(shí)間上存在先后順序,且在發(fā)展的速度和趨勢上也存在一定差別。從總體上看,兒童在位置任務(wù)上取得高于隨機(jī)水平的成績的時(shí)間更早,且在4歲左右時(shí)在這種任務(wù)上表現(xiàn)出顯著的優(yōu)勢。

關(guān)于使用地圖確定位置與朝向的能力分別涉及空間認(rèn)知中的哪些成分,在過去的研究中所做的探討很少,只有 Liben等人(2010)在最近的一項(xiàng)研究中使用回歸分析得到了一些具有啟示性的結(jié)果。在這項(xiàng)研究中他們發(fā)現(xiàn),成人使用地圖確定位置的能力只能被PFT測驗(yàn)(Paper Folding Test)的得分預(yù)測,而 PFT測驗(yàn)被認(rèn)為主要測量的是空間視覺能力。與之不同,成人利用地圖確定自我朝向的能力與PFT得分無關(guān),卻可以被用來測量心理旋轉(zhuǎn)能力的MRT測驗(yàn)(Mental Rotation Test)的得分預(yù)測。因此,這些研究者推斷,利用地圖確定位置的成績與被試使用多種復(fù)雜策略的能力有關(guān),如使用特定建筑作為地標(biāo)、利用道路間的幾何關(guān)系等。而利用地圖確定朝向則需要被試能夠在不同視角間進(jìn)行靈活的轉(zhuǎn)換,具有從不同方向觀察事物的能力。我們認(rèn)為,本研究獲得的結(jié)果與此觀點(diǎn)一致。之前的研究已證明,3、4歲的兒童已經(jīng)能夠理解地圖與現(xiàn)實(shí)空間之間的符號對應(yīng)和關(guān)系對應(yīng)(Bluestein &Acredolo,1979;Huttenlocher et al.,1999;Vasilyeva&Bowers,2006)?？臻g再定向研究也表明,早在2歲左右,兒童已經(jīng)能夠利用明顯的地標(biāo)來表征地點(diǎn)(Nardini et al.,2008)。因此,在本研究所采用的非常簡單的空間關(guān)系中,4歲兒童已經(jīng)能夠?qū)⒖臻g與地圖中的特征相對應(yīng),從而找到正確的空間位置。然而,在朝向任務(wù)中,被試需要在自己的視角和地圖上玩偶的視角間進(jìn)行靈活的轉(zhuǎn)換。過去研究發(fā)現(xiàn),在空間再定向任務(wù)中,年幼兒童對于地標(biāo)的使用十分依賴于視角,直到 5歲,他們才能夠從另外的方向使用地標(biāo)來找到原來的位置(Nardini et al.,2009)。本研究的結(jié)果十分清晰地體現(xiàn)了兒童的這種空間認(rèn)知發(fā)展規(guī)律,正是到了5歲時(shí),兒童將“我朝向綠墻”這樣與視角相關(guān)的自我朝向表征與“他也要朝向綠墻”這樣的他人朝向表征匹配起來。

這一研究結(jié)果也提示我們,兒童在自我位置表征和自我朝向表征中所使用的參考框架可能是一個(gè)十分值得探討的問題。我們推測,在本研究的位置任務(wù)中,兒童很可能使用的是以整個(gè)空間為參照的相對客觀的環(huán)境參照框架,即將自己的位置表征為“離綠墻最近的這個(gè)位置”。而在朝向任務(wù)中,他們可能更多從自己的視角出發(fā),使用的是“我面對綠墻”這樣的自我參照框架。正是這種以自我為參照的、只關(guān)注部分環(huán)境特征的表征形式與整體的、俯視視角的地圖表征之間的轉(zhuǎn)換困難,造成了兒童早期在朝向任務(wù)上的不佳表現(xiàn)。從成人的經(jīng)驗(yàn)來看,“位置表征使用環(huán)境參照、朝向表征使用自我參照”的方式是十分合理的。這一推測也符合本研究結(jié)果所發(fā)現(xiàn)的規(guī)律。但是,兒童的位置表征和朝向表征是否真的使用了不同的參照框架,還需要未來更直接、更具針對性的證據(jù)。

4.2 位置表征與朝向表征的分離

縱觀認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)研究的已有結(jié)論,研究者們大致認(rèn)為,對位置與對朝向的表征在神經(jīng)機(jī)制上彼此分離。本研究的結(jié)果從行為層面和發(fā)展規(guī)律上為這種分離提供了證據(jù)。在本研究的設(shè)計(jì)中,位置任務(wù)與朝向任務(wù)所涉及的空間表征形式相對單純、獨(dú)立。雖然我們很難證明被試在實(shí)驗(yàn)中表征空間位置時(shí)完全沒有涉及與朝向有關(guān)的表征,但實(shí)驗(yàn)中使用的簡單實(shí)驗(yàn)空間和完全沒有朝向特征的象征性物品(圓柱)都使實(shí)驗(yàn)任務(wù)的完成并不需要與朝向有關(guān)的信息。同時(shí),研究也發(fā)現(xiàn),相當(dāng)一部分被試在不能通過朝向任務(wù)時(shí)已能完成位置任務(wù),這進(jìn)一步說明了本研究中的位置任務(wù)并不涉及表征朝向的認(rèn)知操作,兒童被試完成位置任務(wù)時(shí)所使用的表征方式是相對獨(dú)立的,并不需要依賴于對自身朝向的表征。同樣,本研究中的朝向任務(wù)在整個(gè)操作過程中始終位于同一地點(diǎn),也并不需要位置表征的參與。但需要說明的是,本研究所發(fā)現(xiàn)的位置表征與朝向表征彼此獨(dú)立的結(jié)果可能僅存在于類似本研究中所使用的單純、簡單的空間中,也可能只表現(xiàn)在地圖任務(wù)中。在其它空間任務(wù)中,特別是在較為復(fù)雜的空間認(rèn)知操作中,位置表征和朝向表征有可能并不獨(dú)立,而是相互依賴。也就是說,本研究結(jié)果說明了兒童的位置表征和朝向表征是可以獨(dú)立存在并被使用的,而有關(guān)其相互結(jié)合的情況則需要未來研究的探索。

本研究還發(fā)現(xiàn),兒童在位置任務(wù)和朝向任務(wù)中的表現(xiàn)具有顯著的相關(guān),這與之前成人研究的結(jié)果相一致(Liben et al.,2010;Liben et al.,2008),說明位置表征和朝向表征雖然在神經(jīng)基礎(chǔ)和認(rèn)知機(jī)制上相互分離,是兩種相對獨(dú)立的認(rèn)知過程,但在能力表現(xiàn)上卻彼此相關(guān)。也就是說,對其中一種表征掌握較好的個(gè)體對另一種表征的掌握也相對較好,且這種相關(guān)不僅表現(xiàn)在成年期的個(gè)體差異上,也表現(xiàn)在發(fā)展過程中。那么,這兩種表征能力是彼此促進(jìn)？還是位置表征是朝向表征能力發(fā)展的前提？抑或另一種更加一般的能力同時(shí)推動著它們的發(fā)展？這將是在未來研究中值得探討的問題。

此外,本研究只是針對兒童使用地圖能力的發(fā)展所展開,只涉及了地圖使用這一空間認(rèn)知發(fā)展中的重要方面。兒童在其它空間任務(wù)上是否會表現(xiàn)出位置表征與朝向表征在發(fā)展上的分離？特別是在多種任務(wù)中是否會表現(xiàn)出一致的趨勢？這需要未來研究的逐步探究。

4.3 任務(wù)模式對位置表征與朝向表征的影響

在過去有關(guān)地圖使用的研究中,較多使用的是找物/放物任務(wù),即給被試呈現(xiàn)一張與現(xiàn)實(shí)空間相對應(yīng)的地圖,要求被試根據(jù)地圖中標(biāo)記出的位置到現(xiàn)實(shí)空間中去尋找物品或?qū)⑽锲贩诺街付ㄎ恢?例如,Huttenlocher et al.,1999;Vasilyeva &Bowers,2006)。而以Liben為首的一批研究者,則更多使用標(biāo)記地圖任務(wù),即要求被試用箭頭等貼紙?jiān)诘貓D中指出自己或他人目前所在的位置及朝向(例如,Liben &Downs,1993;Liben et al.,2010;Liben et al.,2008)。這兩類地圖任務(wù)分別涉及從地圖到現(xiàn)實(shí)空間的表征轉(zhuǎn)化和從現(xiàn)實(shí)空間到地圖的表征轉(zhuǎn)化。然而,在過去研究中,這兩類任務(wù)都是分別出現(xiàn)在不同研究中,研究者也只是分別針對自己所選用的任務(wù)探討兒童在地圖使用中所表現(xiàn)出的特點(diǎn)。而本研究則正式加入了任務(wù)模式這一變量,同時(shí)測量并對比了幼兒在兩種模式下完成自我位置與朝向表征任務(wù)的表現(xiàn),從而更加全面地考察了幼兒地圖使用能力的發(fā)展。通過結(jié)果分析部分可知,任務(wù)模式對地圖使用能力的影響較小,在差異檢驗(yàn)中未表現(xiàn)出顯著的主效應(yīng)或與其它變量的交互作用。但值得注意的是,在4歲兒童還不能完成其它幾種任務(wù)的時(shí)候,他們在從地圖到空間的位置任務(wù)上的表現(xiàn)已經(jīng)高于隨機(jī)水平。這說明,在兒童地圖使用能力發(fā)展的早期,任務(wù)模式可能發(fā)揮著一定的作用,在相對較為簡單的位置任務(wù)上,從地圖到空間的表征轉(zhuǎn)換模式可能更有利于兒童理解任務(wù)、成功利用地圖。

首先,這一結(jié)果與過去研究中發(fā)現(xiàn)的兒童使用小模型尋找空間位置的能力發(fā)展是一致的。DeLoache(1989)曾在研究中發(fā)現(xiàn),當(dāng)使用與現(xiàn)實(shí)空間相匹配的小模型作為實(shí)驗(yàn)材料時(shí),3歲兒童解決從模型到空間的找物任務(wù)比解決從空間到模型的找物任務(wù)成績更好。本研究結(jié)果則發(fā)現(xiàn)兒童對于地圖的使用也有著同樣的發(fā)展特點(diǎn),說明無論是使用地圖還是模型作為現(xiàn)實(shí)空間的象征物,年幼兒童首先獲得了從象征物到真實(shí)空間的對應(yīng)能力,而從真實(shí)空間到象征物的對應(yīng)在早期發(fā)展中相對來講比較困難。

我們認(rèn)為,這一發(fā)展規(guī)律同樣與兒童對于現(xiàn)實(shí)空間的表征方式有關(guān)。研究表明,早在嬰兒期,兒童就已經(jīng)具有了自我參照和環(huán)境參照兩種對于空間的表征方式,并在2歲左右時(shí)就能夠使用環(huán)境參照來表征空間位置(Newcombe,&Huttenlocher,2000),但是直到4歲,他們?nèi)匀粚ψ晕覅⒄沼休^強(qiáng)的依賴,會表現(xiàn)出自我中心式的錯(cuò)誤(Nardini et al.,2009)。在本研究中,兒童在首先需要表征自身位置時(shí)很可能也是較多依賴了自我參照的方式。也就是說,在從空間到地圖的任務(wù)中,被試首先表征了自己在空間中的位置,這種表征很可能是自我參照的,并且可能只是表征了當(dāng)前視角中的有關(guān)部分。之后,當(dāng)需要將這種依賴自身視角的表征轉(zhuǎn)換到地圖中去時(shí),由于地圖中所涉及的整體空間環(huán)境和俯視視角,給兒童造成了一定的困難。而在從地圖到空間的任務(wù)中,由于被試首先接觸到的是地圖中的位置,地圖中所呈現(xiàn)的整體環(huán)境和俯視視角能夠幫助被試形成關(guān)于現(xiàn)實(shí)空間的整體表征。使用這種以整體環(huán)境為參照的表征,被試能夠較為容易地在現(xiàn)實(shí)空間中尋找、選擇和利用各種線索來尋找特定位置,完成了任務(wù)。因此,兒童在年齡較小時(shí),由于在表征自身位置時(shí)對自我參照方式的依賴和表征轉(zhuǎn)換能力的不足,在需要先表征自身位置的空間–地圖任務(wù)中出現(xiàn)了困難。而隨著其年齡的增長,表征自身位置時(shí)的環(huán)境參照成分逐漸增加,空間–地圖任務(wù)就不再具有特殊的困難,而是與地圖–空間任務(wù)難度一致了。

5 結(jié)論

本研究通過對兒童使用地圖進(jìn)行位置表征和朝向表征的考察,初步得到以下結(jié)論：

(1)位置與朝向表征在發(fā)展過程中存在分離現(xiàn)象：4歲起,幼兒在地圖使用過程中初步表現(xiàn)出了對自我位置的表征能力,但至少到 5歲,幼兒才在使用地圖時(shí)表現(xiàn)出對自我朝向的表征能力;

(2)對于年齡較小的兒童,任務(wù)模式會對他們在位置任務(wù)上的表現(xiàn)產(chǎn)生一定的影響,與空間–地圖模式相比,4歲兒童更早表現(xiàn)出在地圖–空間模式下利用地圖表征自身位置的能力。

Baillargeon,R.(1986).Representing the existence and the location of hidden objects:Object permanence in 6- and 8-month-old infants.

Cognition,23

,21–41.Bluestein,N.L.,&Acredolo,L.P.(1979).Developmental changes in map reading skills.

Child Development,50

,691–697.Cheng,K.,&Newcombe,N.S.(2005).Is there a geometric module for spatial orientation? Squaring theory and evidence.

Psychonomic Bulletin and Review,12

,1–23.DeLoache,J.S.(1989).Young children’s understanding of the correspondence between a scale model and a larger space.

Cognitive Development,4

,121–139.Ekstrom,A.D.,Kahana,M.J.,Caplan,J.B.,Fields,T.A.Isham,E.A.,Newman,E.L.,&Fried,I.(2003).Cellular networks underlying human spatial navigation.

Nature,425

,184–187.Hermer,L.,&Spelke,E.S.(1994).A geometric process for spatial reorientation in young children.

Nature,370

,57–59.Hermer,L.,&Spelke,E.S.(1996).Modularity and development:A case of spatial reorientation.

Cognition,61

,195–232.Huang,Y.,&Spelke,E.S.(in press).Core knowledge and the emergence of symbols:The case of map.

Journal of Cognition and Development.

Huttenlocher,J.,Newcombe,N.S.,&Vasilyeva,M.(1999).Spatial scaling in young children

.Psychological Science,10

,393–398.Liben,L.S.,&Downs,R.M.(1993).Understanding personspace-map relations:Cartographic and developmental perspectives.

Developmental Psychology,29

,739–752.Liben,L.S.,Myers,L.J.,&Kastens,K.A.(2008).Locating oneself on a map in relation to person qualities and map characteristics.S

patial Cognition VI.Learning,Reasoning,and Talking about Space,5248

,171–187.Liben,L.S.,Myers,L.J.,&Christensen,A.E.(2010).Identifying locations and directions on field and representational mapping tasks:Predictors of success.

Spatial Cognition &Computation,10

,105–134.McDonough,I.(1999).Early declarative memory for location.

British Journal of Developmental Psychology,17

,381–402.Nardini,M.,Atkinson,J.,&Burgess,N.(2008).Children reorient using the left/right sense of coloured landmarks at 18-24 months.

Cognition,106

,519–527.Nardini,M.,Thomas,R.,Knowland,V.C.P.,Braddick,O.J.,&Atkinson,J.(2009).A viewpoint-independent process for spatial reorientation.

Cognition,112

,241–248.Newcombe,N.S.,&Huttenlocher,J.(2000).

Making space:The development of spatial representation and reasoning.

Cambridge,MA:MIT Press.O’Keefe,J.,&Dostrovsky,J.(1971).The hippocampus as a spatial map.Preliminary evidence from unit activity in the freely-moving rat.

Brain Research,34

,171–175.Ranck,J.B.Jr.(1984).Head-direction cells in the deep cell layers of dorsal presubiculum in freely moving rats.

Society Neuroscience Abstracts,10

,599.Rolls,E.T.,Robertson,R.G.,&FranGois,P.G.(1997).Spatial view cells in the primate hippocampus.

European Journal of Neuroscience,9

,1789–1794.Shelton,A.L.,&McNamara,T.(2001).Systems of spatial reference in human memory.

Cognitive Psychology,43

,274–310.Shusterman,A.,Lee,S.A.,&Spelke,E.S.(2008).Young children's spontaneous use of geometry in maps.

Developmental Science,11

,F1–F7.Spelke,E.S.,Gilmore,C.K.,&McCarthy,S.(2011).Kindergarten children's sensitivity to geometry in maps.

Developmental Science,14

,809–821.Sun,H.J.,Chan,G.S.,&Campos,J.L.(2004).Active navigation and orientation-free spatial representations.

Memory &Cognition,32

,51–71.Tolman,E.C.(1948).Cognitive maps in rats and men.

Psychological Review,55

,189–208.Vasilyeva,M.,&Bowers,E.(2006).Children's use of geometric information in mapping tasks.

Journal of Experimental Child Psychology,95

,255–277.