（发展与教育心理学专业论文）儿童空间再定向几何模块论及其修正.pdf

两南大学硕+ 学衍论文摘要 儿童空间再定向几何模块论及其修正 发展与教育心理学专业硕士研究生邬德利 指导教师李红教授孙弘进教授 摘要 儿童的空间再定向指的是迷失方向的儿童在空间中重新确定自己方位并找回被藏物体的能 力儿童空问再定向的几何模块论认为儿童只能利用空间环境所构成的几何信息，不能利用非几 何信息来再定向。该理论认为造成这一现象的原因是儿童与低等哺乳动物的认知系统里存在几何 模块然而，众多研究对这种简单化的观点提出了异议，研究者发现在一定的条件下，儿童也可 以利用某些非几何来进行再定向。但是，到目前为止，还没有研究者具体归纳出儿童可以利用来 进行再定向的非几何信息都具有怎样的共性。因此，我们的研究将致力于解决这一问题，并在我 们研究结果的基础上对儿童空间再定向的几何模块论进行一定的修正。 在本研究中，我们在前人研究范式的基础上作了一定的改进。首先是实验设计上，我们采用 了被试问设计，以避免被试内设计所造成的被试对实验中所使用的非几何信息的某些属性的猜测 性：其次是非几何信息的选择上，有研究表明，信息的突出程度是影响儿童能否利用非几何信息的 重要斟素之一；同时，非几何信息是否具有固定性也会影响儿童对非几何信息的利用。此外，根 据几何模块论对几何信息和非几何信息的定义，非几何信息是除了环境本身形状以外的所有信息， 因此我们拟通过不断变换非几何信息的特征来找出儿童可以利用来进行空间再定向的非几何信 息，并归纳其共性，为理论的修正提供实验依据。 在实验一中，我们首先重复验证前人采用蓝色墙作为非几何信息的实验，以考察中西方儿童 在利用非几何信息上是否存在差异在得出中西方儿童在此任务上无差异的基础上，我们通过增 ) j n t e 几何信息本身的形状，即将蓝色堵改为一面比它更小的蓝色小方块来进一步考察儿童的空间 再定向能力。采用蓝色小方块的实验结果表明即使增加非几何信息本身的形状维度，儿童也不能 利用这样的非几何信息来进行空问再定向。 在实验二中，为了进一步增加非几何信息的突出程度，我们将蓝色小方块改为一副色彩鲜艳 的水果图画在儿童的生活经验中，这样的画的位置往往是固定不变的。但是结果发现儿童还是 无法利用这样的非几何信息来进行空间再定向。然而，很多研究发现，当空问中有两个或者两个 以上具有周定特征的路标线索时，儿童是可以利用它们来进行空间再定向的。而在我们的实验中， 虽然我们采用了具有固定性的图画，但是或许是它过于单一，缺乏对比度，从而造成了儿童不能 两南大学硕+ 学伊论文摘要 利用它来进行空间再定向，因此我们在一幅水果画的基础上再增加一幅颜色和形状都不同的卡通 人物画来进一步考察儿童的空问再定向。结果发现，儿童完全町以根据培上的两幅迥异的图画来 完成空间再定向任务 本研究得出了如下结论： 1 前人提出的儿童空间冉定向的几何模块论是有局限的，儿童空间再定向不存在“封装论” 2 儿童在空间再定向中是以利用几何信息为主，在一定条件下也能够利用非几何信息 3 儿童可以利用非几何信息的特定条件包括两个方面：第一是空间场景的生态学效度；其次是非 几何信息的属性，印非几何信息的强弱，固定性和对比度。 关键词： ) l i i空间再定向几何模块论对比度 两南大学硕+ 学竹论文 摘要 c o r r e c t i o no ft h em o d u l e t h e o r yo f c h i l d r e n ss p a t i a lr e o r i e n t a t i o n m a j o r ：d e v e l o p m e n t a la n de d u c a t i o n a lp s y c h o l o g y a u t h o r ：w ud e l i a c a d e m i ca d v i s o r ：p r o f e s s o rl ih u n g p r o f e s s o rs u nh o n g j i n a b s t r a c t c h i l d r e n ss p a t i a lr e o r i e n t a t i o nw a st h ea b i l i t yo fr e o r i e n t i n gt h e m s e l v e sa n d f i n d i n gt h eh i d d e no b j e c ta f t e rd i s o r i e n t a t i o n t h i sa b i l i t yw a ss i m i l a rt ot h a to fs o m e n o n h u m a nm a m m a l s ，a l lo fw h o mc o u l do n l yr e o r i e n ti na c c o r dw i t ht h eg e o m e t r i c i n f o r m a t i o np r o v i d e db yt h es p a t i a le n v i r o n m e n t ，b u tc o u l dn o tr e o r i e n ti na c c o r dw i t h n o n g e o m e t r i ci n f o r m a t i o n t h et h e o r yo fg e o m e t r i cm o d e li n s i s t e dt h a ti tw a s s o m ek i n do f g e o m e t r i cm o d u l ei nt h ec o g n i t i o ns y s t e mo fc h i l d r e na n dn o n h u m a nm a m m a l sc a u s e dt h i s p h e n o m e n o n h o w e v e r , m a n yr e s e a r c h e sh a v ep u tf o r w a r dd o u b t st h a tt h i sv i e w p o i n tw a s t o os i m p l e i tw a sd i s c o v e r e dt h a tu n d e rc e r t a i nc o n d i t i o n s ，c h i l d r e nc o u l dr e o r i e n tw i t h n o n g e o m e t r i ci n f o r m a t i o n h o w e v e r ) n o n eh a s c o n c l u d e dt h ec o m m o n n e s so ft h e n o n g e o m e t r i ci n f o r m a t i o nw h i c hc h i l d r e nc o u l du s ef o rr e o r i e o t a t i o ns of a r a sar e s u l t ，w e w o u l dt r yt os o l v et h i sp r o b l e m ，a n dc o r r e c tt h em o d u l et h e o r yo fc h i l d r e n ss p a t i a l r e o r i e n t a t i o nb a s e do no u re x p e r i m e n tr e s u l t s i nt h i sr e s e a r c h ，w em a d es o m ei m p r o v e m e n to fr e s e a r c hm o d u l e f i r s t l y ，w e u s e db e t w e e n s u b j e c te x p e r i m e n td e s i g n a sw i t h i n - s u b j e c td e s i g ns o m e t i m e sw o u l dm a k e t h es u b j e c t s g u e s st h ep r o p e r t i e so ft h en o n g e o m e t r i ci n f o r m a t i o n ；s e c o n d l y ，o u r e x p e r i m e n t sw e r eb a s e do nd i f f e r e n tn o n g e o m e t r i c i n f o r m a t i o n s o m er e s e a r c h e sh a d p r o v e dt h a tt h ee x t r u s i o no f i n f o r m a t i o ni so n eo f t h ei m p o r t a n ti n f l u e n tf a c t o r sf o rc h i l d r e n t ou s e n o n g e o m e t r i ci n f o r m a t i o n o rn o t a tt h es a m et i m e ，f i x i t yo fn o n g e o m a t r i c i n f o r m a t i o ni sa n o t h e rm a i np o i n t a n dw h a t sm o r e ，a c c o r d i n gt ot h ed e f i n i t i o no ft h e 1 1 1 两南大学硕十学伊论文摘要 m o d u l et h e o r y ，n o n g e o m e t r i ci n f o r m a t i o ni sa l lt h ei n f o r m a t i o ni nt h ee n v i r o n m e n te x c e p t t h eg e o m e t r i cs h a p eo ft h ew h o l ee n v i r o n m e n t a sar e s u l t ，w ew o u l dt r yt of i n do u tw h a t k i n do fn o n g e o m e t r i ci n f o r m a t i o na r et h eo n e sc h i l d r e nc o u l du s ef o rr e o r i e n t a t i o nb yu s i n g d i f f e r e n tn o n g e o m e t r i ci n f o r m a t i o n ，a n dt h e nw ew o u l dc o n c l u d et h ec o m m o n n e s so ft h o s e n o n g e o m e t r i ci n f o r m a t i o n ，w h i c hw o u l dg i v ee v i d e n c et ot h ec o r r e c t i o no ft h em o d u l e t h e o r y i ne x p e r i m e n tl ，w ef i r s tr e p e a t e dt h ee x p e r i m e n to fu s i n gb l u ew a l l ，i no r d e rt o e x p l o r ew h e t h e r c h i n e s ec h i l d r e n w e r ed i f f e r e n tf r o mf o r e i g n e rc h i l d r e ni n u s i n g n o n g e m e t r i ci n f o r m a t i o n b a s e do nt h er e s u l tt h a tt h e r ew a sn oc u l t u r ed i f f e r e n c e ，w eu s e d ab l u es q u a r e ，w h i c hh a db o t hc o l o ra n ds h a p et oe x p l o r ec h i l d r e n sr e o r i e n t a t i o n t h e r e s u l to fu s i n gt h eb l u es q u a r es h o w e dt h a tt h ea d d i t i o no fs h a p ew a su s e l e s st oc h i l d r e n s r e o r i e n t a t i o n ，c h i l d r e nc o u l dn o tu s ei te i t h e r i ne x p e r i m e n t2 ，i no r d e rt om a k et h en o n g e m e t r i ci n f o r m a t i o nm o r eo b v i o u s ，w e c h a n g e dt h eb l u es q u a r ef o ram o r ec o l o r f u lf r u i tp i c t u r e ，w h i c hi si m m o b i l eu s u a l l yi n c h i l d r e n se y e s t h er e s u l ts h o w e dt h a tm o s to ft h ec h i l d r e nc o u l dn o tu s et h ef r u i tp i c t u r e f o rr e o r i e n t a t i o n h o w e v e r ，m a n yr e s e a r c h e sh a v ef o u n dt h a tc h i l d r e nc a nr e o r i e n tw i t h n o n g e o m e t r i ci n f o r m a t i o nw h e nt h e r ew e r et w oo rm o r ef i x e dl a n d m a r k s a n di no u r e x p e r i m e n t ，a l t h o u i g hw eu s e di m m o b i l el a n d m a r k , t h es i n g l e n e s sa n dl a c ko fc o m p a r i s o n m a d ei tu s e l e s sf o rc h i l d r e nt or e o r i e n t b a s e do nt h i sv i e w p o i n t ，w es h o w e dc h i l d r e nt w o d i f f e r e n tp i c t u r e ，a d d i n gab e a u t i f u lc a r t o o np i c t u r et ot h es i n g l ef r u i tp i c t u r et ot e s tt h e s a m et a s ka g a i n a n di tw a ss u r p r i s i n gt h a ti ns u c hac o n d i t i o n ，c h i l d r e nc o u l du s et h e mt o r e o r i e n t 。 t h er e s u l t so f t h i sr e s e a r c ha r ea sf o i l o w s ： 1 t h em o d u l et h e o r yo fc h i l d r e n ss p a t i a lr e o r i e n t a t i o nh a sl i m i t a t i o n t h e r ei sn o “e n c a p s u l a t e ds y s t e m ” 2 g e o m e t r i ci n f o r m a t i o ni st h ep r e f e r r e di n f o r m a t i o nt h a tc h i l d r e nc a nu s ef o rr c o r i e n t a t i o n ， b u tu n d e rc e r t a i nc o n d i t i o n s ，c h i l d r e nc a r la l s ou s en o g e o m c t r i ci n f o r m a t i o n 3 n o n g e o m e t d ci n f o r m a t i o nt h a tc a nb eu s e df o rc h i l d r e n sr e o r i e n t a t i o nh a sf o i l o w c h a r a c t e r s ：f i r s t ，i ti sb a s e do ne c o l o g i c a lv a l i d i t yo ft h ee n v i r o n m e n t ；s e c o n d ，i th a st h e c h a r a c t e r so fi n t e n s i t y 、f i x i t ya n dc o m p a r a b i l i t y k e y w o r d s ：o h ii d r e n s p a t i a ii e o t i e n t a t i o ng e o m e t r i cm o d u i ac o m p a r a b ii t y i v 独创性声明 学位论文题目：2 竖壹童：圈盈塞囱鱼鱼些! 亘燃芭 区塞篮互 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工 作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地 方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含 为获得西南大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我 一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的 说明并表示谢意。 学位论文作者：白愿剥签字嗍：印年粤月2 l 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解西南大学有关保留、使用学位论文的规 定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允 许论文被查阅和借阅。本人授权西南大学研究生院可以将学位论文的 全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫 描等复制手段保存、汇编学位论文。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权书，本论文：口不保密， 口保密期限至年月止) 。 学位论文作者签名：备德剌 导师签名： 签字日期：砌7 年0 月工l 日签字日期： o 学位论文作者毕业后去向： 工作单位： 通讯地址： 电话： 邮编： 两南大学硕+ 学付论文 1 引言 1 引言 在自然界中，空间方位的识别对一切动物( 包括人类) 都有着重要的乍存适应作 用“4 1 。在某一陌生环境中迷失方向后，观察者可能会依据空间中的几何信息或特定的 路标线索等非几何信息重新确定自己的方位，进而找到正确的返回路线，这种能力即 是空间再定向能力。再定向能力的研究是研究大脑空间表征的一个范式，针对儿童空 间再定向能力已有大量研究，通常的研究方法是让迷失方向的儿童在空间中重新确定 自己的方位并找回事先藏好的物体( 如玩具) 睁”。 1 1 研究起源 自从t o l m a n 1 提出认知地图理论以来，心理学研究者们就开始关注动物和人类空 间记忆问题。对儿童空间再定向能力的研究起源于研究者对动物空间再定向的研究。 这方面最早的研究是c h e n g1 9 8 6 年对大鼠空间再定向能力的经典研究“1 。在他的研究 中，以大鼠为被试，考察大鼠在空间中利用什么信息来再定向。为排除外在条件的影 响，c h e n g 让大鼠在封闭的矩形笼子里寻找食物，并设置了两种条件，一是无路标线 索的条件，二是有路标线索的条件。在无路标线索条件下，笼子的四周没有任何参照 物，笼子的四个侧面除了形状不同，其他特征都相同；相反，在有路标线索条件下， 给予大鼠不同的路标线索，如将笼子的四个侧面中的一面的颜色做成白色，其他三面 保持黑色，并且使笼子的每个角落所放置的板子的触觉、味觉和嗅觉都不同。c h e n g 的研究结果发现，大鼠在有路标线索和没有路标线索的条件下的再定向能力相同，亦 即大鼠主要依据笼子的几何形状确定自身位置，而不采用其它非几何的路标线索。 其他研究也证实迷路的大鼠只会利用环境的几何信息来再定向”。依据这些结果， c h e n g 提出空间认知是基于几何模块的理论，认为大鼠在空间再定向任务中主要依赖 几何信息( 环境的形状和目标物体与该形状之间的几何关系) ，而对非几何信息( 如颜 色、质地，气味等) 不敏感。 与大鼠不同，g o u t e u x 等人2 0 0 1 年的研究表明，猴子却能够整合几何和非几何 信息来再定向。当只有几何信息时，猴子可以利用几何信息来再定向，但是，当既有 几何信息，又有非几何信息时，猴子可以联合这两种信息来再定向”。除了猴子可以 利用非几何信息来再定向外，鸟类也可以利用非几何信息来再定向“1 。其他的一些研 究者还对金鱼等动物做了空间再定向的研究。研究发现在只有几何信息的情况下，金 鱼可以利用几何信息来再定向，但是，在有非几何信息的情况下，金鱼则可以同时利 用几何和非几何信息来再定向”1 。不过，金鱼在空间再定向中遵循简单的就近原则， 两南大学硕十学伊论文l 引言 即金鱼会认为目标物体总是在路标物体的旁边n 。 1 2 儿童空间再定向的几何模块论与实验证据 尽管人的大脑与认知系统远比任何其它的动物要复杂得多，但通过生物进化的人 类仍可能获得与别的动物相类似的空间认知机制o ”。为寻找这方面的证据，h e r m e r 和s p e l k e 最先对儿童的空间再定向能力进行研究o ，他们沿用了c h e n g 用于研究大鼠 空间再定向的研究范式，采用一个1 9 1 2 米的矩形房间来考察儿童的空间再定向能 力，同样设置了两种条件，在一种条件下，房间的四面墙都是白色的。在另一种条件 下，将其中一面墙改为蓝色。先让儿童把一串钥匙藏进房间的一个角落，并用一个档 板遮盖起来，然后让儿童闭着眼睛转四圈后停下来找回钥匙。结果发现，和大鼠类似， 2 岁的儿童在空间再定向任务中也只能利用矩形房间的几何信息，不能利用矩形房间 的非几何信息来再定向一，。如图1 所示，如果把物体藏在b 处，儿童可以根据房间的几 何形状来再定向，儿童会在目标物体所在的位置b 和同此位置在几何形状上一样的对 角位置c 去寻找目标物体，因为从位于矩形房间中心的儿童来看，b 或c 的左边都是长 边，b 或c 的右边都是短边。但是，如果把该矩形房间的一面墙( 如b d 边) 改为蓝色， 其他三面保持白色。蓝色边b d 就可作为一种非几何信息来确立目标物体所在的位置 ( 如图1 的b ) ，此位置不同于其它任何角落，即目标在蓝色边( 如图1 的b d ) 的左端。 出人意料的是，儿童居然不利用这面颜色不同的墙来确定目标物体的位置，仍然选择 与目标物体所在位置相同的对角。当然，儿童不能利用颜色不同的墙进行再定向并不 是因为他们不能识别或记住颜色信息“”，。 h e r m e r 和s p e l k e 认为年幼儿童在空间再定向任务中之所以只利用几何信息而 忽略非几何信息，是因为年幼儿童与一些非人类的低 等动物相同，主要依赖于较原始的几何模块。他们指 出，大脑的某个特定区域是用来编码几何信息的，即 对环境的形状进行编码，大脑可以把目标物体与它在 环境中的位置联系起来，形成一个固定的位置标记， 只要记住这个位置标记，就可以准确地再定向。对于 成人来说，在有非几何信息的情况下，大脑会将非几 何信息与目标物体的位置联系起来。 w a n g 和s p e l k e 于2 0 0 2 年迸一步指出，空间再定向是由一个对空间的几何信息 进行加工的“封装”系统( e n c a p s u l a t e ds y s t e m ) 完成的。“封装”这一术语的含 义是指任何别的信息不能进入此系统，尽管某些别的信息( 如特征) 在某些任务中可 两南大学硕十学位论文l 引言 能为其它模块所利用，但仍进入不了几何模块。他们认为几何模块对非几何信息不仅 不可渗透，同时也是任务特殊化的，即只适用于解决迷失方向后重新找回所藏物体的 任务“”。并且，h e r m e r - v a z q u e z 和s p e l k e1 9 9 9 年“”以及l e a r m o n t h 等2 0 0 1 年“” 的研究也都证实了几何模块论的合理性。甚至还有研究发现，儿童除了在空间场景内 进行再定向时会优先利用几何信息，在空间场景之外，他们也能利用整个空间的几何 特征准确地再定向”。 此外，研究还发现语言的发展有助于儿童更好的完成空间再定向任务。 h e r m e r y a z q u e z 和s p e l k e 认为3 5 岁儿童不能利用非几何信息，只能利用几何信息 很可能是因为3 5 岁儿童还处于语言发展前期，空间语言发展还不成熟，所以不能依 据语言将几何信息和非几何信息整合起来，而只能表现出跟同样没有语言能力的大鼠 相同的空间再定向能力1 。h e r m e r v a z q u e z 等2 0 0 1 年的进一步研究发现，儿童要 到5 7 岁时才能将几何信息和非几何信息整合起来再定向“”，并且其他一些研究者“”1 也得出了同样的结论。 1 3 几何模块论的局限 自c h e n g 与s p e l k e 研究组提出几何模块论以来，研究者在不同的实验条件下得出 了更多的实验支持，但也引出不少异议与质疑。我们对这些质疑进行了如下总结和分 析。 1 3 1 实验场景的生态学效度问题 首先被质疑的是h e r m e r 和s p e l k e 等关于儿童空间再定向研究的生态学效度问题， 这一问题表现在以下两方面。 一方面是h e r m e r 与s p e l k e 等1 研究结论的生态适应的局限。h e r m e r 与s p e l k e 等研究结论都来自于实验室的封闭空间，虽然这些空间存在明显的几何信息，可是人 类( 特别是在人造建筑产生之前) 并非时时生活于这样的空间中。相反，在自然环境 下，人们所处的空间很少是规则的几何形状，即使存在一些几何信息，也不完全是由 封闭线条形成的延展平面。大多也是由一些彼此分离的物体的相对位置所构成的很不 明显的几何特征而已。事实表明，在这些几何信息缺乏或几何信息十分微弱的情景中， 人们也能成功地利用一些非几何信息进行再定向，如在一个陌生城市迷路后我们总是 希望找到某一条街道上醒目的商店或建筑物来确定方位。 另一方面，在h e r m e r 与s p e l k e 筹的研究中，儿童总是被要求在一个较为狭小的空 间中进行再定向。正是由于空间过小导致了其结论的不可推广性。h e r m e r 与s p e l k e 西南大学硕十学伊论文1 引言 等所用的空间长6 英尺，宽4 英尺，这样的空间远远小于儿童日常牛活中的真实空间， 此外，在如此小的空间中还需要挤进一个成人( 儿童的母亲) 及几个用来藏目标物 体的盒子。这种过小的空间可能正好影响了儿童对空间中各种信息的采集与利用。 为证明空间大小的作用，l e a r m o n t h 和n e w c o m b e 于2 0 0 1 年在他们的实验五中使用同样 形状的空间，也用同样颜色的墙布，只是将空间扩大为h e r m e r 和s p e l k e 所采用空间的 四倍，结果发现即使是1 7 2 4 个月大的儿童也能够利用非几何信息来再定向，没有体 现出几何模块的“不可渗透性”“”。此外，g o u t e u x 等的实验发现，如果让儿童 在一个模拟的微型空间装置中寻找玩具，儿童要n 5 岁以后才能具备2 岁儿童在真实空 间中的再定向能力n ”。同时，有研究认为，空间的大小与被试完成任务的主动性与被 动性密切相关。在大空间中，儿童可以在其中运动，是主动观察空间的；在小空间中， 只是物体动，而儿童没有动，儿童是被动观察空间的。在被动学习条件下，个体知觉 到的只是以视觉形式呈现的运动轨迹，没有本体感觉等线索，空问信息可能作为单个 离散的视觉事件进行编码，并且受到最初学习时的朝向限制。相对被动观察空间的 儿童而言，主动在环境中运动似乎更有助于空间知 识的掌握o 笳1 。 同样的实验设计与程序，面对同样的儿童，仅仅是因 为空间尺寸的改变就导致了不一致的结论。几何模块论的首 倡者c h e n g 等2 0 0 5 年指出，出现上述实验结果只是一个尺寸 问题”1 。但他未对这一问题的真正意义进行更多的分析。 w a n g 与s p e l k e 等认为，这或许说明了除几何模块之外，可能 还存在其它对特征信息进行加工的模块，而这些模块是基于 观察( v i e w d e p e n d e n t ) 的模块】。我们认为房间大小造成的实验结果差异与儿童能 否整合大范围空间信息( 特别是整合几何和非几何信息) 有关。 1 3 2 几何模块的任务特殊性。 几何模块论的第二方面的局限是“封装”系统对几何信息的选择性敏感，即它 只在一些特殊的任务中对某些明显的几何信息敏感，而对一些不太明显的几何信息却 不敏感。按照h e r m e r 和s p e l k e 等的观点，由于几何模块的作用，儿童在空间再定向 时会首选几何信息作为再定向的依据1 。在自然环境中，除了由若干平面( 如墙) 所 包围而成的空间几何信息外，观察者还可以觉察到由若干相瓦分离的物体所围成的不 明显的几何形状。如果几何模块对任何几何信息都敏感的话，那么儿童也应该能够利 用这些非延展且不明显的几何信息进行再定向。然而，g o u t e u x 和s p e l k e 的实验却否 4 阃 两南大学硕十学帝论文1 引言 定了这一假设。他们在圆形空间中( 如图2 ) ，用二个彼此不相连的物体来构成一个三 角形，但是儿童不能利用这个三角形来再定向，当把物体改为四个时，儿童也不能根 据四个路标物体所构成的矩形来再定向”。l e e 和s p e l k e 最近发现，即使是用5 厘米 宽的磁带线将空间中的物体围成一个几何形状，儿童也无法恨据这个由磁带线构成的 几何形状来再定向，只有当把磁带线改为墙，且当墙的高度达到3 4 英尺时，儿童才 能利用这个墙所形成的较为明显的几何形状来再定向”1 。l e e 和s p e l k e 把这种现象归 结为三维结构的作用。在上述研究中，儿童之所以不能利用相互分离的物体所构成的 不明显的几何信息( 或者由贴于地面的磁带线所示的几何信息) ，是因为这些信息过 于微弱。相反，如果出非几何信息( 如隐藏物体的盒子的形状或颜色) 相对较突， 研究发现儿童就能够利用非几何信息进行再定向o ”。这似乎说明儿童空间再定向可能 并非依赖于“封装”的几何模块，而是由不同类型信息的突出程度以及不同年龄阶段 的儿童对不同信息的不同采集权重所决定的。依此观点，也可以解释g o u t e u x 和s p e l k e 2 0 0 1 年所发现的墙面与墙角对空间再定向的不同作用1 。儿童之所以能用一定宽度( 非连续) 的墙面所构成的几何形状再定向，却不能用有一定延伸的墙角所构成的几何 信息，可能的原因是墙面比墙角所形成的几何信息更加突出。 1 3 3 非几何信息不被利用的其它可能的解释 几何模块论的第三方面的局限涉及到非凡何信息不被利用的另一可能的原因，即 路标的固定可靠性。w a n g 等采用正方形空间来研究路标的固定性与熟悉性对儿童空间 再定向的影响“”。在他们的实验一里，近两岁的儿童不能利用那面颜色不同的墙壁( 为 红色，其它三面墙壁为白色) 来准确的找到物体。但是，当其中一面墙上的一个凸起 的物体打破了房间的对称性时( 实验二) ，儿童可以将该凸起的物体作为线索来准确 的再定向“”。有趣的是，w a n g 等将凸起物看作一个几何线索，而事实上，凸起物又 可看作是一个固定的非几何线索。因为凸起物的位置正好位于红色墙所在的位置，且 在尺寸上明显小于墙。所以这一凸起物所起的作用表现为非几何路标的线索作用，此 作用的发挥与其位置的固定有密切关系。 此外，l e a r m o n t h ，n e v c o m e ，h u t t e n l o c h e r 发现，当采用书架，房门这样的物 体作为非几何信息的时候，2 岁的儿童是能够利用非几何信息来进行再定向的，这可 能是因为这些物体在该年龄段的儿童看来是固定不变的，具有固定性，可以作为可靠 的非几何信息来利用。 同样，在h e r m e r 与s p e l k e 等”的前两个实验与w a n g 等的实验一里“”，也存在着 路标固定性的问题。在这二个实验里，儿童均不能利用颜色不同的墙布作为再定向的 两南大学硕+ 学位论文i 引言 依据，研究者解释为此阶段的儿童只能利用几何信息，不能利用非几何信息。而从他 们研究的程序却可以看出不是几何与非几何的区别，而是路标固定与变动的区别。因 为在他们的实验里均采用了被试内的实验设计，儿童不仅要在四面墙壁颜色相同的房 间里完成任务，也要在有一面墙颜色不同( 即在某一面墙上贴上颜色不同的墙布) 的 房间里完成任务，因此可能在儿童心里形成墙的颜色可以随时更换的不稳定的特征， 所以他们就没有将颜色作为再定向的依据。 另外，1 i e r m e r 和s p e l k e1 9 9 6 年的实验三至实验六里用玩具汽车、玩具熊与盒子 作为路标，儿童仍不能利用这些路标来找寻物体“，。同样的道理，因为这些玩具所处 位置的可变动性导致儿童不能用它们来再定向( 尽管实验者刻意把玩具放在某一固定 位置，但在儿童的心目中，玩具就是随处放置的，因为他们平常就是这样玩这类玩具 的) 。其它一些有关动物的研究结果也表明固定的路标( 非几何线索) 在再定向任务 中更易被采用。 最后，以往几何模块论的实验中未能区分自我参照系与环境参照系各自对儿童空 间再定向的影响。环境中物体的位置和空间关系总是相对于特定空间参照系( 如经纬 度坐标系、笛卡儿坐标系或者极坐标系等) 来确定的，空问记忆中物体位置与空间关 系的心理表征也同样需要选择特定的空间参照系m ，。人类空间再定向是以自我参照系 还是环境参照系来表征，这是当前空间认知领域争论的热点问题牌侧。持环境参照系 观点的研究者认为物体位置是相对于环境中其他物体( 如标志性建筑、主要道路等) 来表征的，人的运动并不会更新空间表征本身；持自我参照系的研究者则认为物体位 置是相对于观察者自己( 如眼睛、头和躯体等) 来表征的，空间表征会随着观察者的 运动而不断更新。就人类在迷失方向后的空间表征所采用的参照系而言，持自我参照 系表征观点的研究者w a n g 和s p e l k e 】【删认为，当个体与环境中物体的几何位置关 系因为迷失方向而被破坏后，环境中不同物体之间的空间关系，就不能再通过被破坏 的自我中心表征得以维持，从而造成物体空间关系知识的破坏或者消失，就不能以自 我为参照系来进行空间表征了。反之，持环境参照系表征观点的研究者牟炜民m ”1 等则认为，迷失方向并不必然破坏空间表征中物体与物体空间关系的知识，因而被试 在迷失方向的情况下，依然能够利用环境参照系来进行空间再定向。由此可见，能否 维持记忆中的物体与物体之间的空间关系知识，是区分自我参照系和环境参照系的关 键因素1 。此外，牟炜民2 0 0 5 年通过实验研究证实，在没有外在参照线索的情况下， 场景的内在结构对空间表征中参照系的选取有着重要作用1 。在此基础上，牟炜民和 6 两南大学硕十学伊论文2 问题提出凋f 究方法 m c n a m a r a 2 0 0 6 年提出人类空间记忆是以环境内在参照系来进行表征的观点，他们认为 决定我们如何表征环境空间信息的是环境本身具有的内在结构而不是以自我为中心 的观察视线( e g o c e n t r i cv i e w p o i n t ) ”。 如果成人的空间再定向是根据环境内在参照系，那么儿童的空间再定向又是如何 表征的呢? 就儿童空间再定向而言，h e r m e r 和s p e l k e 他们还没有对儿童是根据自我 参照系还是环境参照系来进行空间再定向进行分析。但是g o u t e u x 等的研究表明，当 三岁或三岁以下的儿童在模型房间( 也是矩形) 外完成空间再定向任务时，他们无法 依赖于自我参照系进行定位而只在矩形房间的四个角落随机寻找“”，这与牟炜民他们 提出的空间再定向的环境内在参照系理论相符合。然而在矩形房间内进行的儿童空间 再定向实验表明，儿童在迷失方向后是不能根据自我参照系来进行空间再定向，但是 也不能根据环境中物体之间的位置关系来进行空间再定向，那么在迷失方向后，儿童 是根据什么线索来进行空间再定向的呢，这是一个值得研究和探讨的问题，它的揭示 将有助于更好的理解几何模块论。 2 问题提出与研究方法 2 1 问题提出 虽然自从h e r m e r 和s p e l k e ( 1 9 9 6 ) 提出儿童空间再定向的几何模块论以来，儿 童空间再定向研究得到了不断的发展，c h e n g 和n e w c o m b e ( 2 0 0 5 ) 对该理论进行了 修订，提出了信息模块与信息整合的观点，但是他们都没有对是否确实存在几何模块， 以及几何模块的具体涵义是什么做出实质性的回答和解释。h e r m e r 和s p e l k e1 9 9 6 年采用空间相对较小的一个矩形房间，以蓝色墙为非几何信息，得出儿童只能根据该 矩形房间的几何形状，而不能根据蓝色墙来再定向的实验结果，并据此提出儿童空间 再定向的几何模块理论。但是是否儿童真的在再定向时就不能使用非几何信息呢? 我 们知道非几何信息指的是几何信息以外的信息，也就是除了空间环境本身所给予的几 何形状信息以外的所有路标物体的颜色，形状，以及气味等等信息，而h e r m e r 和 s p e l k e 得出此结论仅仅是建立在以蓝色墙作为非几何信息的基础上，如果把非几何信 息改为其他的路标线索会不会依然得出这样的结论呢? 儿童是否不能利用任何非几 何信息来进行空间再定向呢? 如果是，那当然符合h e r m e r 和s p e l k e 所提出的结论， 如果不是，假如儿童可以根据其他的几何信息来再定向，那么几何模块论本身就会遭 到质疑，从而也就没有基于模块和整合的几何模块修订论了。基于此，本实验将从改 变实验材料的角度来研究儿童的空间再定向问题，以期根据实验结果来证实或者证伪 两南大学硕十学伊论文3 预备实验 儿童空间再定向的几何模块论，并根据实验结果对该理论作一定的修正。 2 2 研究假设 既然非几何信息不仅仅包括颜色信息，还包括其它属性的信息，那么我们将采用 颜色以外的非几何信息来考察儿童的空间再定向。我们首先将进行的是预备实验，通 过重复h e r m e r 和s p e l k e 采用白色墙的实验来考察我国2 - 3 岁的儿童是否也能够在矩 形房间内利用几何信息来确定自身方位并找回目标物体。通过此实验，检查本研究中 的材料制作是否合格，设施的选用是否恰当，研究程序与操作过程是否正确，为之后 的两个正式实验做准备。接下来。我们将通过重复h e r m e r 和s p e l k e 采用蓝色墙的实 验来考察我国2 - 3 岁的儿童是否能够在矩形房间内利用非几何信息来确定自身方位并 找回目标物体。最后，在确认我们使用蓝色墙时能得到与h e r m e r 和s p e l k e 一致结果 的基础上，我们将通过变换非几何信息的属性来寻求儿童可能利用的非几何信息，以 期在h e r m e r 和s p e l k e1 9 9 6 年同样的实验条件下找到儿童可以用来进行空间再定向 的非几何信息。如我们能找出这样的信息，那么我们就能反证他们所提出的儿童空间 再定向的几何模块论，并根据我们的实验结果对该理论作一定的修正；如果我们不能 够找到这样的非几何信息，那么我们就认为他们的理论在他们所采用的实验条件下是 成立的。 2 3 研究意义 该研究在国内尚属空白，我们所采用的文献资料大多为国外该研究领域最新发表 的学术论文，这给予了我们一个非常好的研究起点，我们的目的是通过研究儿童的空 间再定向任务来探讨儿童在空间中是如何进行方向识别，如何认识既定路线的。这一 问题的揭示将有助于我们更好的指导儿童的空间再定向。空间记忆和空间再定向属于 认知神经科学的一个分支，对儿童空间再定向的深入研究有助于我们更好的理解和把 握人类空间记忆的脑神经机制。 3 预备实验 3 1 研究目的 预备实验的目的是考察我国2 3 岁儿童是否能够在矩形房间内利用几何信息来确 定自身方位并找回目标物体。此外，通过预备实验，检查本研究中的材料制作是否合 格，设施的选用是否恰当，研究程序与操作过程是否正确，为之后的两个正式实验做 准备。 西南大学硕士学伊论文3 预备实验 3 2 方法 3 2 1 被试 所有的被试都来自西南大学附属幼儿园，2 0 - 3 0 岁的儿童2 0 人( 1 2 男，8 女) ，平均年龄2 5 岁。 3 2 2 设备与材料 在实验室中央用两块褐色帘布围成一个直径为三米，高度为二点七米( 上至天花 板下达地板) 的圆柱体空间。实验任务在此圆柱体空间内进行，圆柱体空间的作用是 消除外界声音与光线对儿童方位判断的影响。在圆柱体空间内放置实