宋曉蕾 李宜倩 張凱歌

(1 陜西師范大學(xué)心理學(xué)院; 2 陜西省行為與認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)重點實驗室, 西安 710062)

1 引言

空間定向是我們在陌生環(huán)境中利用地圖或?qū)Ш杰浖? 結(jié)合周邊信息來確定自身位置和行進方向的過程?？臻g定向包含對視覺地標(biāo)的加工、空間絕對方位的確認(rèn)以及目標(biāo)或自身相對方位的確認(rèn)(McGee, 1979), 它是空間導(dǎo)航的關(guān)鍵能力之一。大尺度空間是單一視角無法感知全貌的物理空間(Kuipers & Levitt, 1988)。大尺度空間定向是個體在大尺度物理空間環(huán)境中定位并導(dǎo)航的過程, 該過程若要得到大尺度空間的全局結(jié)構(gòu), 則需根據(jù)隨著時間和路徑的增加而收集到的空間信息來建立(Siegel& White, 1975)。

自然地理環(huán)境會影響個體空間方位表征(Levinson, 1996), 個體生活在不同環(huán)境中會激活相應(yīng)的空間參照系(Greenauer et al., 2013), 從而導(dǎo)致不同地域個體在完成靜態(tài)空間任務(wù)判斷時的空間參照偏好存在差異(Li & Zhang, 2009; Li, 2012), 但是在現(xiàn)實場景或生態(tài)效度更高的大尺度動態(tài)空間任務(wù)中, 是否仍存在地域差異及其可能存在的原因仍不清楚。因此, 本研究在以往基礎(chǔ)上采用虛擬現(xiàn)實技術(shù)創(chuàng)建生態(tài)效度更高的大尺度動態(tài)空間任務(wù),澄清大尺度空間定向能力的地域差異, 了解不同地域群體的空間導(dǎo)航方式及內(nèi)在機制, 為開發(fā)提升不同地域空間導(dǎo)航績效和用戶體驗的導(dǎo)航軟件提供理論基礎(chǔ), 減少導(dǎo)航錯誤可能引發(fā)的安全事故, 增強交通、城市規(guī)劃和應(yīng)急響應(yīng)等領(lǐng)域的安全性。

個體完成空間定向任務(wù)需使用不同的空間參照系來編碼空間信息(Freksa et al., 1998; Wang,2012)。空間參照系理論根據(jù)參照物不同, 將空間參照劃分為自我中心和環(huán)境中心兩種(Colby, 1998;O'Keefe & Nadel, 1978)。在自我中心參照系中, 個體以自己身體為參照物對物體位置及其空間關(guān)系進行表征; 而在環(huán)境中心參照系中, 個體以外部地表或環(huán)境特征作為參照物, 空間方位信息并不因個體自身位置變化而改變, 能夠得到較為穩(wěn)定的信息(Waller & Lippa, 2007; Wiener et al., 2013)。

Goeke (2015)等認(rèn)為長期對某一空間參照系的持續(xù)激活可以形成對該空間參照系的使用偏好, 從而促進空間認(rèn)知行為?？臻g定向任務(wù)績效除了與空間參照系的使用偏好有關(guān)之外, 還與個體空間參照系轉(zhuǎn)換靈活性有關(guān)(Julian et al., 2018)。具身空間轉(zhuǎn)換理論認(rèn)為, 個體在空間中運動時以自我中心為參照, 該類表征和編碼為心理空間轉(zhuǎn)換提供了具身參照框架, 而當(dāng)自我中心視角和目標(biāo)視角之間的角度偏差增加時, 空間轉(zhuǎn)換的認(rèn)知負(fù)荷增加(Amorim et al., 2006; Kozhevnikov et al., 2006; Kessler &Thomson, 2010)。此外, 環(huán)境中心參照在自我中心參照的基礎(chǔ)上發(fā)展產(chǎn)生, 在任務(wù)需要時, 環(huán)境中心參照會因其表征的靈活性更容易切換至自我中心參照(Siegel & White, 1975)。但Sharma 等(2016)發(fā)現(xiàn)當(dāng)個體根據(jù)任務(wù)需求轉(zhuǎn)換各類空間參照系時, 其空間定向與導(dǎo)航績效不會受空間參照系使用偏好的影響。因此, 個體空間參照的偏好以及其轉(zhuǎn)換靈活性是否以及如何對空間定向和導(dǎo)航任務(wù)產(chǎn)生影響還需進一步探究。

空間導(dǎo)航任務(wù)是測量大尺度空間定向能力的經(jīng)典任務(wù)(Liu et al., 2011)。個體的空間定向能力可通過路線重走任務(wù)(Route-repetition task)、路線回溯任 務(wù)(Route-retracing task) 、 定 向 接 近 任 務(wù)(Directional-approach task)等空間導(dǎo)航任務(wù)來衡量(Wiener et al., 2019), 以上三種任務(wù)空間參照系的使用需求有一定差異。三個任務(wù)均先進行路線學(xué)習(xí),路線重走任務(wù)是根據(jù)學(xué)習(xí)的路線從規(guī)定起點行至終點, 而路線回溯任務(wù)則是從終點返回起點。路線重走任務(wù)過程不需要轉(zhuǎn)換視角, 被試在學(xué)習(xí)階段僅記憶轉(zhuǎn)向順序或路標(biāo)與轉(zhuǎn)向的配對即可很好完成,它是一項依賴自我中心參照系的任務(wù)。路線回溯任務(wù)需要了解地點和路徑之間的絕對空間關(guān)系, 被試的環(huán)境中心參照在路線回溯中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用(Allison & Head, 2017; Harris et al., 2012;Wiener et al., 2012)。定向接近任務(wù)需要根據(jù)十字路口的地標(biāo)判斷左右轉(zhuǎn)向來還原學(xué)習(xí)路線, 當(dāng)任務(wù)階段與學(xué)習(xí)階段的轉(zhuǎn)彎方向相同時, 被試只需采用自我中心參照系即可; 但當(dāng)任務(wù)階段與學(xué)習(xí)階段的轉(zhuǎn)彎方向不同時, 被試需采用環(huán)境中心參照系構(gòu)建整體空間信息才可正確轉(zhuǎn)向, 該任務(wù)可有效測試被試的空間參照系轉(zhuǎn)換靈活性(Wiener et al., 2013)。

空間定向的跨地域研究表明, 在地形開闊地區(qū)長期居住的個體更擅于使用整體的、環(huán)境中心空間參照, 但狹小緊湊地形中居住的個體更偏好自我中心參照(Istomin & Dwyer, 2009)。城市道路環(huán)境方面,在平原下網(wǎng)格狀城市中長大的人和在非平原地區(qū)非網(wǎng)格狀城市長大的人有其各自適應(yīng)的城市道路環(huán)境, 當(dāng)兩類人去適應(yīng)對方生活環(huán)境時, 對空間方位的理解記憶會存在困難(Barhorst-Cates et al.,2021; Coutrot et al., 2022)。美國中西部/西部(多平原開闊地域)的人比居住在東北部/南部(多地形復(fù)雜區(qū)域)的人更偏好使用環(huán)境中心參照(Lawton &Kallai, 2002)。還有研究表明北美洲被試更偏好使用環(huán)境中心參照, 拉丁美洲(美國以南的美洲地區(qū))被試更偏好使用自我中心參照(Goeke et al., 2015)。在我國, 南方地區(qū)(多丘陵、山地等)被試偏好自我中心參照, 北方地區(qū)(多平原)人偏好環(huán)境中心參照(劉麗虹 等, 2005)。但有研究認(rèn)為南方被試使用自我參照績效表現(xiàn)更好, 北方被試在兩類參照系中任務(wù)績效無顯著差異(Li & Zhang, 2009; Li, 2012 )。綜上, 不同地域的慣用參照系及偏好研究結(jié)果并不一致, 因此空間參照系使用偏好的差異是否是空間定向能力存在地域差異的原因仍不確定; 除了空間參照系使用偏好外, 是否還有其它因素對空間導(dǎo)航與定向能力產(chǎn)生影響仍不清楚。

此外, 以往采用靜態(tài)空間術(shù)語的地域研究發(fā)現(xiàn),任務(wù)績效存在地域差異可能是空間參照系使用偏好的影響, 地域文化可塑造個體空間參照系使用偏好差異, 這種差異在需要依賴不同參照系的空間定向任務(wù)中會表現(xiàn)出來(Haun et al., 2011), 但結(jié)果尚存在分歧。例如, 丘陵、山地等南方地區(qū)被試偏好自我中心參照系, 北方被試偏好環(huán)境中心參照系(劉麗虹 等, 2005); 南方被試對自我參照的術(shù)語有偏好, 且任務(wù)反應(yīng)比環(huán)境參照更快, 但對于北方被試來說, 基于這兩種參照系的術(shù)語的偏好和任務(wù)績效之間沒有顯著差異(Li, 2012); 此外, 偏好環(huán)境參照的北方被試切換使用自我參照的速度比偏好自我參照的南方被試切換使用環(huán)境參照系更快(張積家, 劉麗虹, 2007), 說明空間參照系的轉(zhuǎn)換靈活性可能也與地域差異有關(guān)。但是以往研究大多是采用靜態(tài)空間術(shù)語實驗進行的, 尚不清楚在動態(tài)空間任務(wù)時是否會存在一定的地域差異。

因此, 研究采用生態(tài)效度更高的動態(tài)空間定向任務(wù), 來考察在需要環(huán)境中心參照系的路線回溯任務(wù)中, 北方被試表現(xiàn)優(yōu)于南方被試, 且其空間參照系轉(zhuǎn)換靈活性更高; 而在需要自我中心參照的重走任務(wù)中, 南方被試表現(xiàn)出一定的優(yōu)勢效應(yīng); 激活被試環(huán)境中心參照系有助于提高其大尺度空間定向任務(wù)績效。本研究首先采用路線重走任務(wù)和路線回溯任務(wù)(實驗1), 以探討不同地域被試在空間定向任務(wù)上是否存在差異。其次, 除了空間參照系使用偏好差異的作用之外, 是否還有其它因素起作用？本研究將進一步采用定向接近任務(wù)(實驗2), 以澄清被試在空間參照系轉(zhuǎn)換靈活性方面是否存在差異, 以及此差異是否是產(chǎn)生地域差異的原因。最后,通過進一步激活被試的環(huán)境中心參照以提高其轉(zhuǎn)換靈活性(實驗3), 看可否有效改善和提升大尺度空間定向任務(wù)績效。

2 實驗1: 大尺度空間定向能力是否存在地域差異

本實驗分別采用需自我中心和環(huán)境中心參照的路線重走任務(wù)和回溯任務(wù)考察不同地域被試的大尺度空間定向能力是否存在差異。

2.1 方法

2.1.1 被試

使用G*Power 3.1 軟件(Faul et al., 2007)計算研究所需樣本量, effect sizef= 0.25, α = 0.05, 1 - β =0.95 (Cohen, 1988), 計算出研究共需被試50 人。參照前人同類任務(wù)研究(Friedman et al., 2020; Wiener et al., 2019), 被試每個組別盡量保證30 人以上, 因此在北方某高校有償招募被試70 名(M= 19.81 歲,SD= 1.79 歲, 男20 人, 女50 人), 南北方取樣參照前人研究標(biāo)準(zhǔn)(Li & Zhang, 2009), 均為自幼至義務(wù)教育階段在南方或北方持續(xù)生活學(xué)習(xí)。其中南方被試35 名(來自廣東、重慶、廣西、四川等地), 在北方生活不超過3 年, 北方被試35 名(來自陜西、河北、山東等地)。所有被試均為右利手, 視力或矯正視力正常, 無色盲或色弱, 每位被試均自愿完成實驗, 且未曾參加過類似實驗。

2.1.2 實驗設(shè)計

實驗1 采用2 (地域: 北方、南方) × 2 (任務(wù)類型: 重走、回溯) × 3 (路線: 1、2、3)混合實驗設(shè)計,其中地域為組間變量, 任務(wù)類型和路線為組內(nèi)變量。3 條路線同質(zhì), 因變量為任務(wù)完成績效(van Wermeskerken et al., 2016)。

2.1.3 實驗材料和程序

實驗1 采用重走任務(wù)和回溯任務(wù)作為主要任務(wù)范式(Wiener et al., 2019)。

使用Mazesuite (Ayaz et al., 2008; www.mazesuite.com)創(chuàng)建虛擬環(huán)境, 虛擬環(huán)境中墻體高2.5 米, 所有拐角皆為90°, 墻面為草紋, 地面為磚紋, 天空為默認(rèn)灰色, 路線中均無路標(biāo), 場景如圖1 所示。每項任務(wù)有3 條路線, 每條路線起點終點均不同,每條路線有8 個拐彎、9 條路徑。實驗分為學(xué)習(xí)階段與任務(wù)階段, 學(xué)習(xí)階段的材料為主試在虛擬環(huán)境中操縱行走的路線視頻, 被試通過觀看第一視角行走視頻進行學(xué)習(xí), 不呈現(xiàn)全局場景圖。兩階段場景步速均為2.5 米/秒, 被試通過鍵盤上下左右鍵完成行進動作。任務(wù)具體路線示例和實驗環(huán)境見圖1。

圖1 路線重走與回溯任務(wù)材料示例圖(左: 學(xué)習(xí)階段路線示例; 右: 任務(wù)階段實驗環(huán)境示例)

被試進入實驗室后以標(biāo)準(zhǔn)坐姿坐好, 保持60 cm視距。準(zhǔn)備好后開始實驗, 每項任務(wù)前在顯示器上呈現(xiàn)指導(dǎo)語并向被試說明實驗操作中的注意事項,確認(rèn)被試?yán)斫夂筮M入練習(xí)階段。被試確認(rèn)掌握操作方法后報告主試, 并開始正式實驗。正式實驗中,首先向被試呈現(xiàn)地圖路線視頻, 每呈現(xiàn)一段視頻,就要求被試記住該視頻中的路線, 并在視頻結(jié)束后通過鍵盤方向鍵操縱在地圖中完成該路線(重走)、逆向完成該路線(回溯), “↑”“↓”“←”“→”分別對應(yīng)前進、后退、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn), 實驗過程不提供反饋。軟件將記錄被試路線軌跡等各項數(shù)據(jù)。具體任務(wù)流程見圖2。

圖2 路線重走與回溯任務(wù)實驗流程圖

2.2 結(jié)果

使用Mazesuite 中的MazeAnalyzer 軟件回收查看數(shù)據(jù), 并使用Excel 軟件錄入整理數(shù)據(jù)。進行正式數(shù)據(jù)分析前, 剔除由于設(shè)備與操作原因?qū)е聰?shù)據(jù)回收不全的被試共2 名, 被試剔除率為2.86%。

因變量為任務(wù)完成績效?？冃Ч綖?van Wermeskerken et al., 2016; 賈筱倩, 宋曉蕾, 2022):

公式中的正確路線數(shù)是指被試走過的正確路徑段數(shù), 正確總路線數(shù)為實驗材料的標(biāo)準(zhǔn)正確路線數(shù), 本材料中每條路線的正確總路線數(shù)均為9, 錯誤路線數(shù)是被試所走路線中與正確總路線不一致的路線數(shù), 地圖總路線數(shù)為整張地圖的全部可走路線數(shù), 本實驗每張路線材料地圖總路線數(shù)為17。

使用SPSS 23.0 對兩項任務(wù)的績效進行2 (地域:北方、南方) × 2 (任務(wù)類型: 重走、回溯) × 3 (路線:1、2、3)重復(fù)測量方差分析, 同時使用JASP 進行了貝葉斯因子分析作為補充, 先驗分布采用默認(rèn)柯西(Cauchy)分布(胡傳鵬 等, 2018; Wagenmakers et al., 2018)。男女任務(wù)結(jié)果無顯著差異(p＞ 0.05)。

績效分析結(jié)果發(fā)現(xiàn), 地域主效應(yīng)顯著,F(1, 66) =18.16,p＜ 0.001, η2p= 0.22, 貝葉斯因子BF10＞ 100,說明在備擇假設(shè)下出現(xiàn)當(dāng)前數(shù)據(jù)的可能性超過零假設(shè)100 倍, 有極強的證據(jù)支持備擇假設(shè)(Jeffreys,1961), 說明不同地域?qū)臻g定向績效的影響的差異顯著, 北方被試的績效顯著優(yōu)于南方被試。任務(wù)類型主效應(yīng)顯著,F(1, 66) = 113.77,p＜ 0.001, η2p=0.63, 貝葉斯因子BF10＞ 100, 有極強證據(jù)支持備擇假設(shè), 說明任務(wù)類型對空間定向績效影響的差異顯著, 表明被試在重走任務(wù)上的績效優(yōu)于回溯任務(wù)。

地域與任務(wù)類型交互作用顯著,F(1, 66) = 5.08,p= 0.028, η2p= 0.07, 貝葉斯因子BF10= 7.56, 有中等程度證據(jù)支持備擇假設(shè)。進一步簡單效應(yīng)分析發(fā)現(xiàn), 不同地域被試回溯任務(wù)績效差異顯著,F(1, 66)= 23.38,p＜ 0.001, η2p= 0.26, 北方被試在回溯任務(wù)上的績效顯著高于南方被試。不同地域被試重走任務(wù)績效邊緣顯著,F(1, 66) = 3.49,p= 0.066, η2p= 0.50,北方被試在重走任務(wù)中績效邊緣顯著高于南方被試。其他主效應(yīng)與交互作用均不顯著(ps ＞ 0.05)。不同條件下被試績效差異見圖3。

圖3 不同條件下個體空間定向任務(wù)的績效

為進一步說明不同地域被試在不同任務(wù)中的績效差異, 對其績效差異(績效差異=重走績效-回溯績效)進行地域: 2 (地域: 北方、南方) × 3 (路線:1、2、3)重復(fù)測量方差分析, 結(jié)果表明, 發(fā)現(xiàn)地域主效應(yīng)顯著,F(1, 66) = 4.29,p= 0.042, η2p= 0.06,說明南方被試重走與回溯的成績差異(M= 0.40)顯著大于北方被試重走與回溯的成績差異(M= 0.28),即南方被試在自我中心參照的重走任務(wù)中績效優(yōu)勢更大, 即對南方個體來說使用自我中心參照有更大的優(yōu)勢作用。其余主效應(yīng)與交互作用均不顯著(ps ＞ 0.05)。

2.3 討論

實驗1 結(jié)果發(fā)現(xiàn), 當(dāng)視角發(fā)生變化時, 被試在空間定向任務(wù)中績效會降低, 路線回溯任務(wù)表現(xiàn)顯著低于路線重走任務(wù), 此結(jié)果與前人研究結(jié)果一致(Shelton & McNamara, 2004)。南方被試重走任務(wù)中自我中心參照有更大的優(yōu)勢作用, 因地勢崎嶇, 處在相對不規(guī)則、視野不開闊的環(huán)境, 加之空間文化語言的影響個體會偏好自我中心參照系(Istomin&Dwyer, 2009; 劉麗虹 等, 2005)。雖然所有被試導(dǎo)航績效均受視角轉(zhuǎn)換的影響, 北方被試的回溯任務(wù)表現(xiàn)顯著優(yōu)于南方被試。即使任務(wù)切換視角過程中需要環(huán)境中心參照系, 但對于南方被試很難較快適應(yīng)并調(diào)動在日常并不偏好的該類參照系。因此, 實驗2 將使用定向接近任務(wù), 進一步探究被試空間參照系轉(zhuǎn)換靈活性在其中的作用, 以澄清空間定向能力存在地域差異的原因。

3 實驗2: 大尺度空間定向能力存在地域差異的原因

實驗1 結(jié)果表明, 南方被試在路線回溯任務(wù)的績效比北方被試更低, 本研究推測此差異除了與空間參照系的使用偏好有關(guān)之外, 還與其轉(zhuǎn)換靈活性有關(guān)(Colby, 1998; Li & Zhang, 2009)。因此實驗2通過被試完成定向接近任務(wù)(需要被試靈活轉(zhuǎn)換空間參照系)進一步澄清空間定向能力存在地域差異的原因, 同時探討空間參照系轉(zhuǎn)換靈活性在地域差異對導(dǎo)航績效影響中的作用。

3.1 方法

3.1.1 被試

同實驗1。

3.1.2 實驗設(shè)計

實驗為2 (地域: 北方、南方) × 2 (接近方向: 相同、不同) × 3 (路線: 1、2、3)混合實驗設(shè)計, 其中地域為組間變量, 接近方向和路線為組內(nèi)變量。因變量為被試在路口判斷的正確率與任務(wù)反應(yīng)時。

3.1.3 實驗材料和程序

實驗2 采用定向接近任務(wù), 創(chuàng)建虛擬環(huán)境的軟件與實驗1 相同, 在此任務(wù)的實驗環(huán)境中, 每個交叉口的一條對角線上方, 均放置外觀不一的兩個3D 物體, 如各色立方體、球體等。任務(wù)共有3 條路線。學(xué)習(xí)階段的視頻材料由主試操縱錄制。

任務(wù)開始后, 被試首先觀看指導(dǎo)語, 確認(rèn)理解任務(wù)后即可進入實驗。被試首先觀看視頻并記憶視頻呈現(xiàn)的路線, 每條路線視頻播放2 遍。在任務(wù)階段, 被試根據(jù)路標(biāo)判斷如何轉(zhuǎn)向可從當(dāng)前交叉口行至原路線中的下一交叉口。每次判斷轉(zhuǎn)向方向時,被試可能位于原路線上(即接近路口方向與原路線相同), 也可能位于該交叉口另外兩條岔路上(即接近方向與原路線不同), 每個交叉口進行3 次判斷,每條路線經(jīng)過4 個路口, 因此被試在一條路需判斷12 次。

路線1 任務(wù)階段的路口判斷完全按照學(xué)習(xí)階段的順序呈現(xiàn), 該種任務(wù)呈現(xiàn)順序能夠為被試提供路線知識; 路線2 任務(wù)階段路口隨機出現(xiàn), 路口物體顏色相同、形狀不同, 突出形狀地標(biāo)的作用; 路線3 任務(wù)階段路口隨機出現(xiàn), 路口物體顏色不同、形狀相同, 突出顏色地標(biāo)的作用。設(shè)置3 條不同路線目的是為被試提供路線和不同類別的地標(biāo)知識, 探究提供的空間知識類型對績效的影響。

被試按方向鍵轉(zhuǎn)向到認(rèn)為正確的岔路后, 觸發(fā)傳送點, 被試將被自動傳送至下一路口進行判斷,具體按鍵操作與實驗1 一致。整個實驗過程不提供反饋, 被試無法得知自己的反應(yīng)情況。軟件將記錄被試的反應(yīng)時、正確率等各項數(shù)據(jù)。具體實驗環(huán)境見圖4。

圖4 定向接近任務(wù)示例圖(左: 學(xué)習(xí)階段路線示例; 右: 任務(wù)階段實驗環(huán)境示例)

3.2 結(jié)果

剔除定向接進任務(wù)中未達(dá)到隨機水平的被試,和設(shè)備與操作原因?qū)е聰?shù)據(jù)回收不全的被試共2 名,剔除3 個標(biāo)準(zhǔn)差以外的試次數(shù)據(jù), 數(shù)據(jù)剔除率為2.21%。使用SPSS 23.0 分別對正確率與反應(yīng)時做2(地域: 北方、南方) × 2 (接近方向: 相同、不同) × 3(路線: 1、2、3)重復(fù)測量方差分析。同時使用JASP進行了貝葉斯因子分析作為補充。男女任務(wù)結(jié)果無顯著差異(p＞ 0.05)。

對正確率分析結(jié)果發(fā)現(xiàn), 接近方向主效應(yīng)顯著,F(1, 66) = 180.11,p＜ 0.001, η2p= 0.73, 貝葉斯因子BF10＞ 100, 有極強的證據(jù)支持備擇假設(shè), 即定向接近任務(wù)中的方向類型對空間定向績效影響的差異顯著, 表明被試在相同方向上的正確率高于不同方向。地域與接近方向交互作用顯著,F(1, 66) =8.78,p= 0.004, η2p= 0.12, 貝葉斯因子BF10= 19.90,有較強的證據(jù)支持備擇假設(shè)。進一步簡單效應(yīng)分析發(fā)現(xiàn), 與初始方向不同的接近任務(wù)中不同地域正確率差異邊緣顯著, 北方被試正確率高于南方,F(1,66) = 3.86,p= 0.054, η2p= 0.05, 說明北方被試的空間參照切換更靈活。其他正確率的主效應(yīng)與交互作用均不顯著(ps ＞ 0.05)。不同條件下被試正確率差異見圖5。為進一步說明不同地域被試在定向接近任務(wù)不同方向上的差異, 對被試正確率績效差異(績效差異 = 相同方向績效 - 不同方向績效)進行地域:2 (地域: 北方、南方) × 3 (路線: 1、2、3)重復(fù)測量方差分析, 結(jié)果表明, 發(fā)現(xiàn)地域主效應(yīng)顯著,F(1,66) = 8.09,p= 0.006, η2p= 0.11。南方被試相同方向與不同方向的成績差異顯著大于北方被試兩類方向上的成績差異, 說明南方被試在相同方向的定向接近任務(wù)中自我中心參照有更大的優(yōu)勢作用。其余主效應(yīng)與交互作用均不顯著(ps ＞ 0.05)。

圖5 不同條件下被試平均正確率

對反應(yīng)時分析結(jié)果發(fā)現(xiàn)(圖6), 接近方向、地域和路線的主效應(yīng)及所有交互作用均不顯著(ps ＞ 0.05)。

圖6 不同條件下被試平均反應(yīng)時

3.4 討論

在定向接近任務(wù)中, 不同地域被試在大尺度空間中環(huán)境中心參照系的使用有差異, 相較之下, 北方被試在大尺度空間中由自我中心轉(zhuǎn)向環(huán)境中心參照更熟練。以往研究已從不同地域被試慣用空間術(shù)語差異的角度出發(fā), 對不同地域被試空間參照空間偏好差異、此差異受任務(wù)與情境的影響程度、兩類空間術(shù)語與參照框架的反應(yīng)模式進行探討(劉麗虹 等, 2005; 張積家, 劉麗虹, 2007; Li & Zhang,2009), 本研究則在這些研究的基礎(chǔ)上, 在虛擬環(huán)境中使用空間定向接近任務(wù)進一步發(fā)現(xiàn), 在大尺度空間中北方被試的空間參照系切換更自如, 這是產(chǎn)生空間定向差異的主要原因。另外, 南方被試在完成需自我參照的同向定向接近任務(wù)中有更大的優(yōu)勢, 但南方被試對網(wǎng)格狀空間的熟悉度不高, 在需要環(huán)境參照時很難調(diào)用, 實驗3 探究如何提升南方被試在大尺度空間定向任務(wù)績效。

4 實驗3: 大尺度空間定向任務(wù)績效的提升

實驗2 結(jié)果表明, 南方被試在不同方向的定向接近任務(wù)中表現(xiàn)低于北方被試, 這與空間參照系的使用偏好及轉(zhuǎn)換靈活性有關(guān)(Colby, 1998; Li &Zhang, 2009), 而激活環(huán)境中心參照能夠改善空間轉(zhuǎn)換(Lei & Mou, 2021)。因此實驗3 通過激活南方被試不習(xí)慣調(diào)用的環(huán)境中心參照以提升在大尺度空間定向任務(wù)的績效。

4.1 方法

4.1.1 被試

有償招募34 名南方被試作為激活組, 實驗2中的34 名南方被試為控制組, 共68 名(M= 19.63歲,SD= 1.92 歲, 男18 人, 女50 人)。所有被試均為右利手, 視力或矯正視力正常, 無色盲或色弱, 每位被試均自愿完成實驗, 且未曾參加過類似實驗。

4.1.2 實驗設(shè)計

實驗為2 (組別: 激活組、控制組) × 2 (接近方向: 相同、不同) × 3 (路線: 1、2、3)混合實驗設(shè)計,其中組別為組間變量, 激活組為任務(wù)前通過外環(huán)境線索學(xué)習(xí)激活環(huán)境中心參照系的組別, 接近方向和路線為組內(nèi)變量。因變量為被試在路口判斷的正確率與任務(wù)反應(yīng)時。

4.1.3 實驗材料和程序

實驗材料程序同實驗2, 唯一區(qū)別是實驗3 為激活被試的環(huán)境中心參照系添加了遠(yuǎn)端外環(huán)境, 三個不同的建筑(紅房子、藍(lán)房子、黃房子)以及一面樹叢分布在東西南北(圖7)。被試通過對環(huán)境的充分學(xué)習(xí)在頭腦中形成外環(huán)境的布局, 以激活環(huán)境參照(Lei & Mou, 2021)。被試先進入虛擬環(huán)境中自由行走(此時沒有任何路口的地標(biāo)線索), 觀察三個建筑及樹木群的相對位置, 隨后退出虛擬環(huán)境完成四面遠(yuǎn)端環(huán)境圖片的相對位置擺放, 被試正確率達(dá)到100%視為成功激活環(huán)境參照, 確保每位被試對環(huán)境認(rèn)識一致、完整, 再開始定向接近任務(wù)。

圖7 實驗3 場景示例及外環(huán)境標(biāo)志物

4.2 結(jié)果

剔除3 個標(biāo)準(zhǔn)差以外的試次數(shù)據(jù), 數(shù)據(jù)剔除率為2.13%。使用SPSS 23.0 分別對正確率與反應(yīng)時做2 (組別: 激活組、控制組) × 2 (接近方向: 相同、不同) × 3 (路線: 1、2、3)重復(fù)測量方差分析, 同時使用JASP 進行了貝葉斯因子分析作為補充。男女任務(wù)結(jié)果無顯著差異(p＞ 0.05)。

正確率結(jié)果表明, 方向主效應(yīng)顯著,F(1, 66) =187.28,p＜ 0.001, η2p= 0.74, 貝葉斯因子BF10＞ 100,有極強的證據(jù)支持備擇假設(shè), 說明相同方向任務(wù)正確率高于不同方向的任務(wù)。組別主效應(yīng)顯著,F(1,66) = 10.95,p= 0.002, η2p= 0.14, 貝葉斯因子BF10＞100, 有極強的證據(jù)支持備擇假設(shè), 說明激活組的正確率顯著高于控制組, 即激活環(huán)境中心參照對于提高空間定向任務(wù)績效有積極作用。

路線和組別交互顯著,F(2, 132) = 6.64,p=0.002, η2p= 0.09, 貝葉斯因子BF10＞ 100, 簡單效應(yīng)分析發(fā)現(xiàn), 路線1 中激活組正確率高于控制組(p＜0.001), 說明路線1 中連續(xù)的路標(biāo)路線知識和激活組提供的環(huán)境中心參照共同作用, 可提高任務(wù)正確率。方向和組別交互顯著,F(1, 66) = 29.18,p＜0.001, η2p= 0.30, 貝葉斯因子BF10＞ 100, 簡單效應(yīng)分析發(fā)現(xiàn), 在不同方向任務(wù)中, 激活組正確率顯著高于控制組(p＜ 0.001), 說明在較困難的不同方向任務(wù)中, 激活環(huán)境參照提高了正確率。不同條件下被試正確率見圖8。

圖8 不同條件下被試平均正確率

反應(yīng)時結(jié)果表明, 方向主效應(yīng)顯著,F(1, 66) =10.44,p= 0.002, η2p= 0.14, 貝葉斯因子BF10= 1.18,不同方向的反應(yīng)時顯著長于相同方向反應(yīng)時。激活組別主效應(yīng)顯著,F(1, 66) = 20.35,p＜ 0.001, η2p=0.24, 貝葉斯因子BF10＞ 100, 有極強的證據(jù)支持備擇假設(shè), 激活組的反應(yīng)時顯著更長, 需要更長的時間觀察環(huán)境。

路線和激活組別交互顯著,F(2, 132) = 11.56,p＜ 0.001, η2p= 0.15, 貝葉斯因子BF10＞ 100, 有極強的證據(jù)支持備擇假設(shè), 簡單效應(yīng)分析發(fā)現(xiàn), 路線2、3 中激活組反應(yīng)時長于控制組,ps ＜ 0.001, 說明激活組有了環(huán)境參照后會花費更多的時間觀察并完成任務(wù), 此外激活組路線1 比路線2、3 花費時間更短(p= 0.005,p= 0.002), 說明路線1 提供的路線知識幫助被試完成任務(wù)并提升了反應(yīng)時。方向和激活組別交互顯著,F(1, 66) = 8.96,p= 0.004, η2p= 0.12,貝葉斯因子BF10= 1.20, 有較弱程度的證據(jù)支持備擇假設(shè), 簡單效應(yīng)分析發(fā)現(xiàn), 在激活組中, 不同方向反應(yīng)時顯著長于相同方向(p＜ 0.001), 但在控制組中并未發(fā)現(xiàn)差異; 且相同方向下激活組反應(yīng)時長于控制組(p＜ 0.001), 不同方向下激活組反應(yīng)時長于控制組(p＜ 0.001)。其他主效應(yīng)與交互作用均不顯著(ps ＞ 0.05)。不同條件下被試反應(yīng)時見圖9。

圖9 不同條件下被試平均反應(yīng)時

我們發(fā)現(xiàn), 本實驗中正確率提高后有反應(yīng)時減慢的現(xiàn)象, 為了控制反應(yīng)速度和準(zhǔn)確性之間的權(quán)衡,我們分析了效率分?jǐn)?shù)(Efficiency scores, ES), 效率分?jǐn)?shù)整合了反應(yīng)速度和準(zhǔn)確性, 計算方式為正確率除以反應(yīng)時間(以秒為單位) (Wiemers et al., 2014)。重復(fù)測量方差分析顯示, 方向主效應(yīng)顯著,F(1, 66) =154.73,p＜ 0.001, η2p= 0.70, 貝葉斯因子BF10＞ 100,有極強的證據(jù)支持備擇假設(shè), 相同方向的效率分?jǐn)?shù)(M= 0.09)顯著大于不同方向(M= 0.06), 即相同方向上任務(wù)績效更好。路線與激活組別交互作用顯著,F(2, 132) = 17.64,p＜ 0.001, η2p= 0.21, 貝葉斯因子BF10＞ 100, 有極強的證據(jù)支持備擇假設(shè), 簡單效應(yīng)分析表明, 路線1 激活組的效率分?jǐn)?shù)(M= 0.09)顯著大于控制組(M= 0.07) (p= 0.001), 說明路線1中有路線知識的支撐, 同時激活環(huán)境參照對提高績效有顯著作用。方向與激活組別交互作用顯著,F(2,132) = 16.76,p＜ 0.001, η2p= 0.20, 貝葉斯因子BF10＞100, 有極強的證據(jù)支持備擇假設(shè), 簡單效應(yīng)分析表明, 不同方向下激活組的效率分?jǐn)?shù)(M= 0.06)顯著大于控制組(M= 0.05) (p= 0.038), 說明在不同方向的任務(wù)中激活組的績效更高。其他主效應(yīng)與交互作用均不顯著(ps ＞ 0.05)。

4.3 討論

實驗3 結(jié)果發(fā)現(xiàn), 在大尺度空間對南方的被試進行環(huán)境中心參照的激活后, 雖然會犧牲反應(yīng)時,但能顯著提升空間定向任務(wù)的正確率。在效率分?jǐn)?shù)指標(biāo)中也能夠發(fā)現(xiàn)一致結(jié)果, 尤其在有路線知識的支撐下(路線1), 激活環(huán)境中心參照能夠顯著提高績效。未激活環(huán)境參照的情況下, 路線知識并未產(chǎn)生對績效的積極作用, 說明南方被試只有在激活環(huán)境參照讓被試具有支撐空間轉(zhuǎn)換的全局知識的情況下, 額外的空間知識才會對南方被試完成任務(wù)產(chǎn)生積極影響。并且, 該類任務(wù)性質(zhì)決定了如果僅對單一地標(biāo)的注意或深度加工, 是無法正確完成任務(wù)的(Wiener et al., 2013), 我們需要明確在哪個地標(biāo)物轉(zhuǎn)彎, 如何轉(zhuǎn)向, 二者合一才能做出正確的選擇,否則在不同接近方向的任務(wù)中, 會導(dǎo)致錯誤轉(zhuǎn)向。在現(xiàn)實中完成導(dǎo)航定向時, 用戶經(jīng)常在十字路口猶豫方向選擇, 據(jù)本實驗結(jié)果, 在連續(xù)路口導(dǎo)航設(shè)計時, 最好能夠結(jié)合第一視角突顯并強化用戶所在位置四周的醒目的標(biāo)志建筑物, 通過激活用戶的環(huán)境中心參照提升導(dǎo)航定向正確率。

5 總討論

本研究采用虛擬現(xiàn)實技術(shù)通過3 個實驗探究了我國不同地域個體空間定向的差異及其機制和原因。實驗1 采用路線重走和回溯任務(wù), 發(fā)現(xiàn)北方被試在路線回溯中的績效表現(xiàn)更優(yōu), 南方被試在重走任務(wù)上具有優(yōu)勢。實驗2 采用定向接近任務(wù), 發(fā)現(xiàn)不同地域被試存在空間參照系轉(zhuǎn)換靈活性差異, 它是不同地域個體大尺度空間定向能力產(chǎn)生差異的原因。實驗3 通過激活環(huán)境中心參照系, 以提升南方被試大尺度空間定向的任務(wù)績效。

5.1 大尺度空間定向能力的地域差異

實驗1 采用路線重走與回溯任務(wù), 發(fā)現(xiàn)北方被試的回溯任務(wù)績效顯著優(yōu)于南方被試, 北方被試更擅長和偏好使用環(huán)境中心參照, 但在重走與回溯任務(wù)績效差異中南方被試績效提高程度更大, 其自我中心參照系發(fā)揮了更大優(yōu)勢作用。因此空間定向能力地域差異是由于個體空間參照系使用偏好不同(Colby, 1998; Haun et al., 2011), 本文突破以往的靜態(tài)實驗范式, 在生態(tài)效度更高的三維空間定向?qū)嶒炛凶C明了此類研究成果, 并明確了北方個體對環(huán)境中心參照的偏好, 南方個體對自我中心參照的偏好。

在一方面, 個體生活所處的地理環(huán)境不同, 容易激活不同空間參照系(Greenauer et al., 2013)。在客觀上, 北方城市道路系統(tǒng)多為方格網(wǎng)狀、環(huán)網(wǎng)狀與放射狀, 更多的方向提示有力于居民出行定位(Lawton & Kallai, 2002); 而南方城市道路系統(tǒng)多為自由式道路系統(tǒng), 直線與曲線不規(guī)則相交, 這種道路系統(tǒng)提供的絕對方向參照較差。在主觀上, 居住在北方的人比居住在南方的人報告他們所在地區(qū)的道路呈網(wǎng)格狀排列的概率更大(Lawton & Kallai,2002)。個體在某一類環(huán)境中生活地時間越久, 對相應(yīng)空間參照偏好度越強(Greenauer et al., 2013;Kelly & McNamara, 2010)。更有研究進一步說明,在幾何特征結(jié)構(gòu)明顯的環(huán)境, 個體更易采用環(huán)境中心參照系, 相反則采用自我中心參照系(Mou et al.,2004), 長此以往, 南方被試較少使用絕對方向信息定位, 而更慣于使用基于自我中心參照系的相對方向定位。以往關(guān)于空間參照使用差異的探究多集中在慣用空間術(shù)語和地形文化的差異方面(劉麗虹等, 2005; Levinson, 1996), 這些語言及地形文化差異進一步造成了不同地域個體空間參照使用偏好差異。因此, 實驗1 中的地域差異很有可能是慣用空間術(shù)語差異及地形文化差異, 或此差異帶來的空間參照系使用偏好差異造成的。

另一方面, 不同地域被試的空間參照系轉(zhuǎn)換靈活性存在差異。本研究自我中心參照系在南方被試的空間反應(yīng)中占據(jù)優(yōu)勢地位, 但南方被試切換至環(huán)境中心參照的速度相對較慢, 北方被試在任務(wù)中轉(zhuǎn)換更快速靈活。在定向接近不同方向的任務(wù)中, 學(xué)習(xí)方向與任務(wù)方向不一致, 這導(dǎo)致被試迷失方向,以往研究發(fā)現(xiàn)在喪失自我朝向感時, 個體所維持的地標(biāo)之間的相對關(guān)系是基于環(huán)境中心參照來表征的(Mou & McNamara, 2002), 當(dāng)任務(wù)所需參照和被試慣用的參照不同時, 任務(wù)績效會下降(Moraleda et al., 2013), 因此擅長自我中心參照的南方人在此任務(wù)中績效較低。根據(jù)具身空間轉(zhuǎn)換理論, 自我中心參照和目標(biāo)視角之間的角度差的增加, 執(zhí)行心理空間旋轉(zhuǎn)認(rèn)知負(fù)荷會增加(Amorim et al., 2006), 從自我中心參照系切換至環(huán)境中心參照系需要付出更大的切換代價(Lv & Hu 2020)。根據(jù)Sharma 等(2016), 空間參照系偏好并不與個體空間任務(wù)表現(xiàn)直接關(guān)聯(lián), 個體若能根據(jù)任務(wù)需求及時切換參照系,依舊可擁有較好表現(xiàn)。但南方被試在環(huán)境中心參照系的使用及轉(zhuǎn)換上并不熟練, 由于長期對某一參照系的持續(xù)激活可以形成對該空間參照系的偏好(李英武 等, 2015; Greenauer et al., 2013), 地形特征不僅會影響個體的神經(jīng)元結(jié)構(gòu), 還會對認(rèn)知機能產(chǎn)生重要影響。Li 和Zhang (2009)曾注意到, 即使是成年后長居北方數(shù)年但從小來自南方的被試, 也很難改變原先的空間參照系偏好。

5.2 大尺度空間定向地域差異的原因

Haun 等(2011)表明空間語言和認(rèn)知因地域文化而異, 實驗2 基于Wiener 等(2013)的任務(wù)設(shè)計邏輯使用相較以往生態(tài)效度更高的定向接近任務(wù), 并通過關(guān)注不同方向條件下的任務(wù)績效, 了解不同地域被試環(huán)境中心參照系使用能力, 以及空間參照系轉(zhuǎn)換靈活性的差異。實驗結(jié)果表明, 空間參照轉(zhuǎn)換靈活性的差異存在, 南方被試在網(wǎng)格狀的大尺度空間中不習(xí)慣于使用環(huán)境中心參照系, 轉(zhuǎn)換靈活性較低, 而北方被試參照系轉(zhuǎn)換靈活性更高。

以往研究表明, 不同地域被試存在空間參照系偏好差異, 南方被試偏好自我中心參照系, 北方被試偏好環(huán)境中心參照系(劉麗虹 等, 2005), 且在以往的空間言語任務(wù)中南方被試對于自我中心參照系對應(yīng)的空間術(shù)語反應(yīng)較快(Li, 2012), 但環(huán)境中心參照系下物體位置表征比自我中心參照系更準(zhǔn)確(Neggers et al., 2005)。本研究實驗1 進一步在高生態(tài)效度的虛擬現(xiàn)實環(huán)境的空間定向任務(wù)中完成實驗, 結(jié)果也發(fā)現(xiàn)了不同地域被試對于空間參照系的使用偏好存在差異。實驗2 的推進是在以往研究基礎(chǔ)上進一步澄清了地域差異的原因, 即不同地域被試的空間定向任務(wù)績效有差異是因為空間參照系轉(zhuǎn)換靈活性存在差異。

由于北方與南方所處特有的地理環(huán)境、城市空間形態(tài)與空間術(shù)語等方面均不同, 個體生活在不同地理與文化環(huán)境中, 使得他們形成不同的空間參照系偏好(Greenauer et al., 2013; Mou et al., 2004)。若環(huán)境需要人們頻繁使用某類參照系(如通過指路等語言溝通), 長期的認(rèn)知刺激會改變相應(yīng)神經(jīng)機制的機能, 因此人們使用此參照時表現(xiàn)更好(李英武等, 2015), 同時也帶來空間參照系轉(zhuǎn)換靈活性的地域差異。地域和文化對人類空間認(rèn)知的影響深遠(yuǎn),這種影響始于8 歲并持續(xù)到成年, 在一定程度上甚至能夠超越遺傳的作用(Haun et al., 2006)。

此外, 前人研究表明兩類空間參照系的影響是相互的, 但環(huán)境中心參照系對自我中心參照系的影響強度更大, 這種強度影響了兩者間的轉(zhuǎn)換靈活性(Neggers et al., 2005; Neggers et al., 2006)。當(dāng)任務(wù)需要在兩類參照系間進行切換時, 被試任務(wù)正確率會更低, 反應(yīng)時更長, 且被試從自我中心參照系切換至環(huán)境中心參照系時需要付出更高成本(Lv &Hu, 2020)。由于環(huán)境中心參照系的強度優(yōu)勢地位(Neggers et al., 2005; Lv & Hu, 2020), 當(dāng)南方被試完成定向接近任務(wù)(不同方向)時, 即使意識到任務(wù)應(yīng)當(dāng)使用哪類參照系才能更好完成, 但受限于環(huán)境中心參照系較高的切換成本, 依舊難以獲得較高的正確率, 而相應(yīng)的北方被試切換成本小于南方被試,績效更高。

北方被試路線回溯任務(wù)績效更好與其環(huán)境中心參照系轉(zhuǎn)換靈活性有關(guān)。路線回溯任務(wù)不能單純依靠自我中心參照系完成, 必須要有環(huán)境中心參照系的參與, 這就對被試切換并使用環(huán)境中心參照系的能力提出要求(Wiener et al., 2019)。文化多樣性與認(rèn)知多樣性在空間認(rèn)知領(lǐng)域不可分離(Haun et al.,2011), 以往空間參照系的地域及文化研究中, 當(dāng)個體處于一個不同于慣用空間術(shù)語的環(huán)境中, 會很難短時間內(nèi)改變自己的偏好(Li & Zhang, 2009)。但個體依舊可以通過參照系的切換完成相應(yīng)任務(wù), 個體切換至環(huán)境中心參照系需要付出更高成本, 認(rèn)知負(fù)荷也會更大(Lv & Hu, 2020; Amorim et al., 2006),也因此, 南方被試即使成功將自我中心參切換為環(huán)境中心參照, 任務(wù)績效依然受到影響。但北方被試所處的地形環(huán)境構(gòu)成他們環(huán)境中心參照的偏好, 轉(zhuǎn)換靈活性也更強, 因此北方被試在路線回溯任務(wù)上的績效與其空間參照系的轉(zhuǎn)換靈活性有關(guān)。

5.3 大尺度空間定向能力的改善

實驗1 發(fā)現(xiàn)不同地域在空間定向上的差異, 實驗2 證明其差異是空間參照系使用不同造成, 因此實驗3 進一步改善空間參照轉(zhuǎn)換靈活性可提高空間定向的績效。對于南方的被試, 由于長期生活在不規(guī)則的城市道路網(wǎng)絡(luò)中, 外部提供的環(huán)境中心參照較少, 易形成自我中心的空間參照偏好(Greenauer et al., 2013; Mou et al., 2004)。實驗3 在被試完成任務(wù)前激活環(huán)境中心參照系, 讓被試充分熟知所處環(huán)境四面的標(biāo)志性建筑, 在定向接近不同方向的任務(wù)中極大提高了任務(wù)完成正確率。以往研究表明, 全局環(huán)境信息的存在可促使被試?yán)铆h(huán)境中心參照,尤其是在完成任務(wù)前激活該類參照時(Lei & Mou,2021), 在環(huán)境中心參照中的位置表征比自我中心參照準(zhǔn)確率更高(Neggers et al., 2005)。因此在現(xiàn)實導(dǎo)航設(shè)計時, 需要充分考慮參照系轉(zhuǎn)換問題, 路口方向決策時給用戶以第一視角提供可見范圍內(nèi)的四周標(biāo)志建筑, 使用戶完全融入當(dāng)前路口環(huán)境, 形成完整的環(huán)境中心參照即可提高導(dǎo)航準(zhǔn)確率, 從而避免迷失方向或走錯路。

本研究支持了空間參照系理論和具身空間轉(zhuǎn)換理論, 以往具身空間轉(zhuǎn)換理論并未提到地域差異因素對空間轉(zhuǎn)換帶來的影響, 本研究結(jié)果表明北方被試更偏好環(huán)境中心參照, 南方被試偏好自我中心參照。本研究進一步補充了具身空間轉(zhuǎn)換理論, 自我中心參照和目標(biāo)視角之間的角度差的增加, 會導(dǎo)致心理旋轉(zhuǎn)的認(rèn)知負(fù)荷增加, 但是當(dāng)個體的轉(zhuǎn)換靈活性提高時, 其績效會提高。根據(jù)本研究結(jié)果, 地圖或?qū)Ш杰浖脑O(shè)計者可令用戶自由選擇習(xí)慣的導(dǎo)航方式, 以便于使用者獲得更好的用戶體驗, 減少空間參照系切換的頻率, 控制自我中心參照的導(dǎo)航視角與目標(biāo)路況呈現(xiàn)的視角偏差。對于南方個體跨地域到相對規(guī)整的網(wǎng)格狀城市環(huán)境時, 可在其導(dǎo)航前激活其環(huán)境中心參照系, 從而避免導(dǎo)航失誤或因此帶來的事故。

5.4 局限與展望

首先, 本文被試選取了較為典型的南方和北方大學(xué)生群體, 結(jié)論推廣性有限, 之后可擴大樣本覆蓋面, 細(xì)分南北方的地形特征, 或以城市成長與鄉(xiāng)村成長對被試進行分類招募, 更精準(zhǔn)地探討空間定向的地域差異, 并且后續(xù)研究還可以招募已在異地(指原本在南方, 后在北方生活, 反之亦然)持續(xù)生活多年的被試, 或仍舊在接受基礎(chǔ)教育的中學(xué)生,以探討此差異何時產(chǎn)生、是否會因長期生活環(huán)境的改變而變化等。其次, 本實驗任務(wù)生態(tài)效度較以往二維平面任務(wù)具有更高生態(tài)效度, 但僅用鍵盤操作的環(huán)境沉浸感及真實行走過程與現(xiàn)實存在差異, 因此未來研究可創(chuàng)建更為沉浸的虛擬現(xiàn)實環(huán)境和操縱方式來探討空間定向的地域差異。最后, 本研究從行為反應(yīng)層面揭示了大尺度空間定向的地域差異及其原因, 未來可結(jié)合神經(jīng)生理指標(biāo)進一步驗證與補充空間參照系理論, 明確空間參照系對于空間定向的作用機制, 更好地解釋地域差異的原因, 在界面用戶體驗設(shè)計中注意導(dǎo)航方式地域差異化, 控制自我中心參照與路況呈現(xiàn)的角度差, 減少空間參照轉(zhuǎn)換頻率。

5 結(jié)論

本研究通過3 個實驗發(fā)現(xiàn): (1)不同地域被試的空間定向能力存在差異, 北方被試在需要環(huán)境中心參照的回溯任務(wù)中績效更優(yōu), 南方被試在重走任務(wù)中自我中心參照有更大優(yōu)勢作用。(2)其差異原因為空間參照系使用及轉(zhuǎn)換靈活性的不同, 不同地域被試在路線回溯任務(wù)上的表現(xiàn)差異與其在導(dǎo)航任務(wù)中空間參照系的轉(zhuǎn)換靈活性有關(guān)。(3)在大尺度空間激活南方被試的環(huán)境中心參照可有效提高空間定向能力, 即在導(dǎo)航設(shè)計時能夠以第一視角提供用戶所在地四周的標(biāo)志性建筑, 讓用戶形成環(huán)境參照。本研究支持了空間參照系理論以及具身空間轉(zhuǎn)換理論, 并為導(dǎo)航界面差異化設(shè)計提供建議。