劉雍江，左全順，楊 歡

數(shù)字是人們?nèi)粘Ｉ钪衅毡榻佑|到的符號，它具有空間屬性，可影響人們在某些任務（如奇偶判斷、大小比較）中的表現(xiàn)。反映數(shù)字具有空間屬性的直接證據(jù)來自SNARC效應（Spatial-Numerical Association of Response Coded effect），它最早由DEHAENE等人發(fā)現(xiàn)［1-2］，表現(xiàn)為被試左手對小數(shù)字的反應快于右手，右手對大數(shù)字的反應快于左手的事實。心理數(shù)軸的假設對此現(xiàn)象的解釋是，人們內(nèi)心存在一條模擬的心理數(shù)軸，數(shù)字按其數(shù)量大小依次表征在這條數(shù)軸上，即小數(shù)字表征在數(shù)軸左側(cè)，大數(shù)字表征在數(shù)軸右側(cè)［1］。

SNARC效應到底是基于刺激的數(shù)量信息還是順序信息，尚未達成一致結(jié)論。有研究者在數(shù)字大小［3-5］、面積大小比較中發(fā)現(xiàn)SNARC效應［6］，說明數(shù)量信息加工可引發(fā)SNARC效應。也有研究者在數(shù)量大小判斷任務中未發(fā)現(xiàn)SNARC效應［7-8］，而在英文字母［9-10］、月份［10］、星期數(shù)［11］等非數(shù)字型材料中發(fā)現(xiàn)SNARC效應，表明SNARC效應的產(chǎn)生可能依賴于刺激的順序信息而非數(shù)量信息。此外，另有研究發(fā)現(xiàn)，SNARC效應存在一個發(fā)展的過程，兒童從三年級開始才能在奇偶判斷中表現(xiàn)出該效應［12］，這和他們是否熟練掌握和理解奇偶信息有關。對于低年級兒童而言，實驗任務較難，錯誤率高，難以表現(xiàn)出SNARC效應。這表明任務難度可能是SNARC效應的一個影響因素。

此外，人們對數(shù)字的不同表象，能影響數(shù)字的空間表征。比如，BACHTOLD等人要求被試將數(shù)字想象為尺子和鐘面上數(shù)字，分別與6進行距離判斷和順序判斷，結(jié)果發(fā)現(xiàn)兩種方向不同的SNARC效應［13］。該研究要求被試形成對數(shù)字的靜態(tài)表象，并進行數(shù)字的語義加工，沒有涉及表象的操作。表象的操作比表象過程復雜，比如心理旋轉(zhuǎn)（mental rotation），不僅需要形成刺激的表象，還需要對表象進行旋轉(zhuǎn)加工。SHEPARD等人將心理旋轉(zhuǎn)看作是真實物理旋轉(zhuǎn)的一種類似物，或者說是一個類比過程［14］。研究者普遍認為它指的是一種想象自己或客體旋轉(zhuǎn)的空間表征能力［15］，作為人類空間認知的基本操作，可作為衡量空間認知能力的重要指標之一［16-17］。那么，人們在對刺激的表象進行操作（如心理旋轉(zhuǎn)）的過程中，能否激發(fā)刺激的空間表征呢？

已有研究發(fā)現(xiàn)，數(shù)量信息和順序信息均可能是引發(fā)SNARC效應的關鍵信息。并且，在使用注意轉(zhuǎn)移范式的研究中，數(shù)字能表現(xiàn)出注意SNARC效應，而字母能否表現(xiàn)出注意SNARC效應，取決于字母的順序信息是否得到加工［9］。這可能說明數(shù)字的淺加工中，數(shù)字的關鍵信息易被激活，而出現(xiàn)SNARC效應；而字母的淺加工中，其關鍵信息不易被激活而不出現(xiàn)SNARC效應。這有待于尋求更多的實證依據(jù)。對此，本研究借鑒COOPER和SHEPARD研究中的實驗任務［18］，考察高中生對不同旋轉(zhuǎn)度數(shù)的中文數(shù)字和英文字母作正反判斷（未涉及刺激關鍵信息的加工）時，數(shù)字和字母進行空間表征的難易，并探討其中可能的原因。

一、實驗一：中文數(shù)字心理旋轉(zhuǎn)與SNARC效應檢驗

（一）方法

1.被試。貴州省某中學高一年級學生34名，男生17名，女生17名，平均年齡為15.67歲，標準差為0.57歲，所有被試均為右利手，且裸眼視力或矯正視力正常。

2.實驗設計。采用2（數(shù)字大?。阂?、二為小數(shù)；八、九為大數(shù)）×2（手：左手、右手）×4（旋轉(zhuǎn)度數(shù)：0°、90°、180°、270°）。因變量為反應時。

3.實驗材料及儀器。材料為中文數(shù)字一、二、八、九，字體為宋體藝術字，字號為48。注視點為“+”，字號為40。數(shù)字和注視符顏色為黑色，屏幕背景為白色。注視點和數(shù)字的位置均在屏幕中央。實驗程序用E-prime 2.0編制，所有實驗均在安裝了Windows 7系統(tǒng)，分辨率為1 920*1 080的24英寸臺式電腦上完成。

4.實驗程序。電腦屏幕正中央首先呈現(xiàn)一個固定的注視點“+”，300 ms后隨機呈現(xiàn)一個未旋轉(zhuǎn)或旋轉(zhuǎn)一定角度的正寫（如“?”）或反寫中文數(shù)字（如“?”），被試按鍵作出正反判斷或達到4 000 ms后數(shù)字消失，進入1 000 ms空屏，之后開始進行下一試次。被試一共需要完成兩部分測試，一部分要求被試用左手按“D”對正寫數(shù)字，右手按“K”對反寫數(shù)字做反應；另一部分正、反寫數(shù)字的按鍵分配相反。兩部分測試按照ABBA的方式進行被試間平衡。所有測試開始前均要先練習，正確率達到80%以上再進行正式測試。被試在兩部分測試間可休息4分鐘。除去練習，被試需要完成共192個試次，整個實驗用時約需15分鐘。

（二）結(jié)果與分析

剔除被試錯誤反應及正確反應的平均反應時加減3個標準差之外的反應時數(shù)據(jù)。34名被試在不同旋轉(zhuǎn)度數(shù)下，左右手對大小數(shù)字做正反判斷的平均反應時和標準差見表1。被試的平均正確率為90.29%。不存在正確率和反應時代償。r=0.066，p＞0.05。

表1 不同旋轉(zhuǎn)度數(shù)下手對數(shù)字的反應時與標準差（ms）

對34名被試的反應時數(shù)據(jù)進行2×2×4的重復測量方差分析，分析結(jié)果發(fā)現(xiàn)：手的主效應不顯著：F（1,33）=0.09，p=0.77。數(shù)字大小主效應不顯著：F（1,33）=0.41，p=0.53；旋轉(zhuǎn)度數(shù)主效應顯著F（3,99）=110.45，p=0.00，事后檢驗分析發(fā)現(xiàn)，不同旋轉(zhuǎn)度數(shù)下的反應時關系為：0°＜270°＜90°＜180°，出現(xiàn)心理旋轉(zhuǎn)效應。刺激旋轉(zhuǎn)180°時，正反寫判斷所需反應時最長，其次是90°，再次是270°，需時最短的是0°（具體可參見圖1）。手和數(shù)字大小的交互效應不顯著：F（1,33）=0.24，p=0.63；手和度數(shù)的交互效應不顯著：F（1,33）=1.93，p=0.13；數(shù)字大小和度數(shù)的交互效應不顯著：F（1,33）=0.11，p=0.94；手和數(shù)字大小和度數(shù)的交互效應不顯著：F（1，33）=1.34，p=0.27。

圖1 中文數(shù)字不同旋轉(zhuǎn)度數(shù)下的反應時

為了進一步厘清不同旋轉(zhuǎn)度數(shù)下，左右手對不同數(shù)字的反應是否存在差異，分別對0°、90°、180°和270°條件下反應時進行2（手：左手vs右手）×2（數(shù)字：大數(shù)字vs小數(shù)字）的重復測量方差分析。結(jié)果顯示，在0°條件下，手的主效應顯著：F（1,33）=6.02，p=0.02，η2p=0.15；數(shù)字大小主效應不顯著：F（1,33）=0.10，p=0.76；手和數(shù)字大小的交互效應顯著：F（1,33）=5.70，p=0.02，η2p=0.15，交互作用圖見圖2。簡單效應分析發(fā)現(xiàn)，左手對小數(shù)字的反應時（974.92±276.29 ms）顯著低于右手對小數(shù)字的反應時（1 056.46±301.87 ms），p=0.006；左手對大數(shù)字（1 006.00±188.91 ms）和右手對大數(shù)字（1 005.92±165.83 ms）的反應時沒有顯著差異，p=0.99，表現(xiàn)為半SNARC效應。手和數(shù)字在90°、180°、270°條件下交互作用檢驗值分別為：F（1,33）=0.05，p=0.83；F（1，33）=0.55，p=0.46；F（1,33）=0.18，p=0.68。說明這三種情況下，手和數(shù)字的交互作用不顯著，未出現(xiàn)SNARC效應。

圖2 旋轉(zhuǎn)度數(shù)為0度時手和數(shù)字的交互作用

過去的研究表明，字母等順序性材料亦可表現(xiàn)出SNARC效應。即左手對順序靠前的字母反應更快，右手對順序靠后的字母反應更快。為了進一步尋找心理旋轉(zhuǎn)能否引發(fā)SNARC效應的證據(jù)。本研究使用字母材料，進行第二個實驗。

二、實驗二：英文字母心理旋轉(zhuǎn)與SNARC效應檢驗

（一）方法

1.被試。貴州省某中學高一年級學生30名，男生15名，女生15名，平均年齡為15.72歲，標準差為0.66歲。所有被試均為右利手，且裸眼視力或矯正視力正常。

2.實驗設計。采用2（字母順序：f、h為前；t、y為后）×2（手：左手、右手）×4（旋轉(zhuǎn)度數(shù)：0°、90°、180°、270°）。因變量為反應時。

3.實驗材料及儀器。材料為小寫字母f、h、t、y，字體為宋體藝術字，字號為48。注視點為“+”，字號為40。數(shù)字和注視符顏色為白色，屏幕背景為黑色。注視點和數(shù)字的位置均在屏幕中央。實驗程序用E-prime 2.0編制，所有實驗均在安裝了Windows 7系統(tǒng)，分辨率為1 920*1 080的24英寸的臺式電腦上完成。

4.實驗程序。除了實驗材料改為未旋轉(zhuǎn)或旋轉(zhuǎn)一定角度的正寫（如“f”）或反寫（如“f”）英文字母外，其余同實驗一。

（二）結(jié)果與分析

剔除被試錯誤反應及正確反應的平均反應時加減3個標準差之外的反應時數(shù)據(jù)。30名被試在不同旋轉(zhuǎn)度數(shù)下，左右手對字母作正反判斷的平均反應時和標準差見表2。被試的平均正確率為90.54%。不存在正確率和反應時代償。r=-0.113，p＞0.05。

表2 不同心理旋轉(zhuǎn)度數(shù)下手對字母的反應時與標準差（ms）

對30名被試的反應時數(shù)據(jù)進行2×2×4的重復測量方差分析，分析結(jié)果發(fā)現(xiàn)：手的主效應不顯著：F（1,29）=3.14，p=0.09；字母順序主效應顯著：F（1,29）=21.63，p=0.00，η2p=0.43；順序靠前字母的反應時顯著小于順序靠后字母的反應時；旋轉(zhuǎn)度數(shù)主效應顯著F（3,87）=108.66，p=0.00，η2p=0.79；事后檢驗分析發(fā)現(xiàn)，不同旋轉(zhuǎn)度數(shù)下的反應時關系為：0°＜90°、270°＜180°，出現(xiàn)心理旋轉(zhuǎn)效應，刺激旋轉(zhuǎn)180°時，正反寫判斷所需反應時最長，其次是90°、270°，需時最短的是0°（具體可參見圖3）。手和字母順序的交互效應不顯著：F（1，29）=1.75，p=0.20；手和度數(shù)的交互效應不顯著：F（1,29）=1.28，p=0.29；字母順序和度數(shù)的交互效應不顯著：F（1，29）=1.73，p=0.17；手和字母順序和度數(shù)的交互效應不顯著：F（1,29）=0.29，p=0.84。

圖3 字母不同旋轉(zhuǎn)度數(shù)下的反應時

此外，對不同旋轉(zhuǎn)度數(shù)條件下的反應時分別進行2（手：左手vs右手）×2（字母順序：字母順序在前vs字母順序在后）的重復測量方差分析。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，手和字母順序在0°、90°、180°、270°條件下交互作用檢驗值分別為：F（1,29）=1.22，p=0.28；F（1,29）=0.01，p=0.91；F（1,29）=1.31，p=0.26；F（1,29）=0.02，p=0.88。說明手和字母順序在不同度數(shù)下不存在顯著交互作用，沒有出現(xiàn)SNARC效應。

三、討論

（一）中文數(shù)字、英文字母心理旋轉(zhuǎn)分析

本研究結(jié)果表明，被試對不同旋轉(zhuǎn)度數(shù)的中文數(shù)字和英文字母做正反寫判斷時，出現(xiàn)心理旋轉(zhuǎn)。當兩種實驗刺激旋轉(zhuǎn)角度為0°，即未發(fā)生旋轉(zhuǎn)時，被試反應時最短；隨著刺激旋轉(zhuǎn)角度增加，反應時變長。當刺激傾斜角度為180°時，反應時最長。當刺激旋轉(zhuǎn)度數(shù)超過180°后，對刺激做正反判斷的反應時隨著旋轉(zhuǎn)度數(shù)的增加而縮短。這說明旋轉(zhuǎn)度數(shù)180°是一個分界點。對傾斜度數(shù)為0°到180°之間的刺激，被試對其表象進行逆時針旋轉(zhuǎn)，使其復原到0°狀態(tài)后，再進行正寫、反寫判斷；對傾斜度數(shù)超過180°的刺激，被試對其表象進行順時針旋轉(zhuǎn)，使其復原到0°狀態(tài)后，再進行正反判斷。由于實驗刺激除在傾斜角度上增加以外沒有其他任何不同，根據(jù)減數(shù)法邏輯，隨著角度增大而增加（未超過180°）或隨著角度增加而減少（超過180°）的反應時，就是完成角度差所需的旋轉(zhuǎn)時間，從而證明兩個實驗中都存在心理旋轉(zhuǎn)現(xiàn)象。此結(jié)果與COOPER和SHEPARD在1973年將不同傾斜角度的正像與鏡像字母R作為實驗材料所進行的心理旋轉(zhuǎn)實驗結(jié)果相似［18］75-176。

（二）未旋轉(zhuǎn)條件下，中文數(shù)字半SNARC效應分析

本研究發(fā)現(xiàn)，中文簡體數(shù)字在旋轉(zhuǎn)角度為0°時，出現(xiàn)半SNARC效應，具體為左手對小數(shù)的反應顯著快于右手，左右手對大數(shù)字的反應快慢沒有顯著差異。結(jié)果說明在不發(fā)生心理旋轉(zhuǎn)的形狀正反判斷任務中，小數(shù)字在心理數(shù)軸上的表征得到激活，大數(shù)字在心理數(shù)軸上的表征未得到激活?？赡艿脑蚴牵狙芯恐小耙弧薄岸钡墓P畫構(gòu)成比較簡單，筆畫數(shù)和它們代表的數(shù)量信息對應，因此，在心理旋轉(zhuǎn)中，易于激活數(shù)量信息，進而激活其空間表征。而“八”“九”筆畫構(gòu)成相對復雜，筆畫數(shù)和它們代表的數(shù)量大小不一致，難以在形狀判別中激活其數(shù)量信息，并進而激活其空間表征。

（三）未旋轉(zhuǎn)條件下，英文字母未出現(xiàn)SNARC效應分析

本研究發(fā)現(xiàn)，被試對未作旋轉(zhuǎn)的英文字母作出形狀正反判斷時，未激活刺激的空間表征，表現(xiàn)出字母SNARC效應。這與DODD等人［9］實驗一對字母的研究結(jié)果一致，與王強強等人［19］、GEVERS等人［10］及DODD等人［9］實驗二對字母的研究結(jié)果不一致。這可能與本研究中字母的順序信息未得到激活有關系。DODD等人使用注意轉(zhuǎn)移任務的研究中發(fā)現(xiàn)，字母的順序信息是否得到加工，是字母是否表現(xiàn)出注意SNARC效應的關鍵［9］。據(jù)此推論，本研究只要求被試加工字母的形狀特征，引發(fā)SNARC效應的關鍵信息未得到激活，不能表現(xiàn)出字母SNARC效應。結(jié)合數(shù)字在未旋轉(zhuǎn)條件下表現(xiàn)出半SNARC效應的情況可知，刺激關鍵語義信息的激活可能是SNARC效應出現(xiàn)的關鍵。

（四）心理旋轉(zhuǎn)條件下，未出現(xiàn)SNARC效應分析

本研究結(jié)果表明，在發(fā)生心理旋轉(zhuǎn)條件下，中文數(shù)字和英文字母均未表現(xiàn)出SNARC效應。這與數(shù)字奇偶判斷［2，7，20］、大小判斷［3-5］、字母順序判斷［9-10］及注意轉(zhuǎn)移任務［21］中的研究結(jié)果不一致?？赡艿脑蚴乔叭齻€任務涉及數(shù)量信息或順序信息的直接加工，而本研究采用不同旋轉(zhuǎn)角度下刺激的正反判斷任務，該任務直接加工刺激的物理形狀信息，未直接加工刺激的數(shù)量或順序信息。本研究實驗任務也不同于注意轉(zhuǎn)移任務，該任務要求被試看到數(shù)字線索后，對出現(xiàn)在左、右或者上、下的目標進行反應，涉及與數(shù)字語義信息無關的淺加工，比較容易。而本研究中刺激形狀判斷任務難度較大。有研究表明，任務難度對民族兒童SNARC效應的表現(xiàn)存在影響。本研究中心理旋轉(zhuǎn)條件下的數(shù)字反應時（M90°=1 163.01 ms；M180°=1 417.12 ms；M270°=1 111.82 ms）和字母反應時（M90°=1 272.16 ms；M180°=1 580.51 ms；M270°=1 268.37 ms）高于過去研究中數(shù)字奇偶判斷（M=548.94 ms，取自何清華等人［20］2015年的研究），字母順序判斷（M=597.00 ms，取自GEVERS等人［10］2003年的研究）的反應時。因此，本研究中的數(shù)字和字母，可能需要通過對刺激形狀的加工，間接激活數(shù)量信息或順序信息，才能激活刺激的空間表征。但對旋轉(zhuǎn)一定角度后的刺激作出形狀正反判斷所需時間較長，難度較大，占用被試大部分注意資源，導致難以激活刺激的數(shù)量信息或順序信息。亦或即使激活刺激的數(shù)量信息或者順序信息，卻因表象操作過程較長，抑制了刺激空間表征的及時表達。這有待進一步研究探明。

綜合來看，在未旋轉(zhuǎn)條件下，中文數(shù)字表現(xiàn)出半SNARC效應，而英文字母未能出現(xiàn)SNARC效應，這難以確信數(shù)字比字母更容易進行空間表征。此外，刺激關鍵信息（數(shù)量信息，抑或是順序信息）的激活可能是刺激產(chǎn)生SNARC效應的關鍵，且實驗任務難度可能是SNARC效應的一個影響因素。

四、結(jié)論

1.中文數(shù)字和英文字母均出現(xiàn)心理旋轉(zhuǎn)現(xiàn)象；2.在未發(fā)生心理旋轉(zhuǎn)的條件下，中文數(shù)字（一、二、八、九）表現(xiàn)出半SNARC效應，英文字母未表現(xiàn)出SNARC效應；3.中文數(shù)字和英文字母在旋轉(zhuǎn)情況下未表現(xiàn)出SNARC效應。