(陜西師范大學(xué)心理學(xué)院;陜西省行為與認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,西安 710062)

1 前言

數(shù)量作為一種抽象概念,在幼兒學(xué)習(xí)的初始多采用木棒、珠子、手指等實(shí)物來代替。關(guān)于數(shù)量表征的研究不僅對揭示數(shù)學(xué)能力的心理機(jī)制具有理論意義,而且對兒童數(shù)學(xué)運(yùn)算能力的培養(yǎng)具有現(xiàn)實(shí)指導(dǎo)作用(楊志艷,周欣,2015)。根據(jù)進(jìn)化學(xué)的觀點(diǎn),數(shù)量表征可分為非符號的數(shù)量表征和符號的數(shù)量表征(Bonny &Lourenco,2013)。Imbo,Vandierendonck和Fias (2011)認(rèn)為,在兒童尚未習(xí)得符號的數(shù)量表征方式時(shí),會(huì)采用手指數(shù)數(shù)策略來解決簡單算術(shù)問題。手指數(shù)字表征是在基于自身感知與運(yùn)動(dòng)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上使用手指來表征數(shù)量,該表征與其它數(shù)量表征方式之間存在本質(zhì)的差異,這些差異影響與數(shù)量表征無關(guān)的阿拉伯?dāng)?shù)字大小比較任務(wù)(Klein,Moeller,Willmes,Nuerk,&Domahs,2011),如在非符號加法任務(wù)和大小比較任務(wù)中激活手指表征相關(guān)的腦區(qū),而在符號數(shù)字任務(wù)中則沒有激活(Krinzinger et al.,2011),這表明手指數(shù)字表征在非符號表征向符號表征的轉(zhuǎn)換過程中起到某種作用。有研究表明成人在簡單運(yùn)算時(shí),也會(huì)受到手指數(shù)字表征的影響(Klein et al.,2011;Badets,Pesenti,&Olivier,2010);并且與手指表征相關(guān)的腦區(qū)是成人完成計(jì)算任務(wù)的生理基礎(chǔ)(Andres,Michaux,&Pesenti,2012)。因此,手指對于數(shù)字認(rèn)知具有促進(jìn)作用(Fischer,Kaufmann,&Domahs,2012),對于數(shù)學(xué)能力發(fā)展的預(yù)測作用也意義重大。但是,關(guān)于手指數(shù)字表征是否是一種數(shù)字語義的表征方式尚缺乏直接有力的證據(jù),身體經(jīng)驗(yàn)在數(shù)字表征中的作用也尚待進(jìn)一步深入探討。

根據(jù)用手習(xí)慣的不同,手指數(shù)字表征可分為兩種(Di Luca,Lefèvre,&Pesenti,2010),一種是標(biāo)準(zhǔn)的手指組合,是所在文化背景下的一種約定俗成的手指數(shù)字表征方式,人們按照固定的順序依次伸出手指來表征數(shù)字或者按照某種固定的方式表征數(shù)字;另一種是非標(biāo)準(zhǔn)的手指組合,相對于標(biāo)準(zhǔn)的手指組合,它是一種不常用的手指數(shù)字表征方式。兒童在發(fā)展早期就會(huì)習(xí)得這兩種手指數(shù)字表征方式,這可能有助于兒童形成數(shù)字符號概念(Krinzinger et al.,2011)。在文化背景下產(chǎn)生的這兩種手指表征方式,不僅表現(xiàn)為形體上的差異,而且對數(shù)字認(rèn)知的影響也存在差異。標(biāo)準(zhǔn)的手指數(shù)字表征符合個(gè)體的手指計(jì)數(shù)習(xí)慣,從而作為象征性的符號與其語義產(chǎn)生直接聯(lián)結(jié),可自動(dòng)獲得數(shù)字語義,但是非標(biāo)準(zhǔn)的表征則不能(Di Luca et al.,2010)。Di Luca等(2010)的研究表明標(biāo)準(zhǔn)的手指數(shù)字表征似乎作為一種符號表示方法與數(shù)字語義之間存在直接的聯(lián)系。Domahs,Moeller,Huber,Willmes和 Nuerk (2010)認(rèn)為德國人的手指數(shù)字表征方式是 5進(jìn)制(sub-basefive),即用手指來表征數(shù)字是以每只手的5根手指為一個(gè)單位,逢 5進(jìn)1;并且這種 5進(jìn)制的手指數(shù)字表征方式會(huì)對阿拉伯?dāng)?shù)字的大小加工產(chǎn)生影響。隨后,Klein等(2011)又對朝鮮聾啞人的手指表征方式進(jìn)行了研究,發(fā)現(xiàn)其表征方式與其他文化背景下的表征方式不同,具體表現(xiàn)為在用手指表征不同的數(shù)字時(shí)手指的指向會(huì)發(fā)生變化,而該差異會(huì)影響阿拉伯?dāng)?shù)字大小的比較。這說明不同文化背景下產(chǎn)生的手指數(shù)字表征體系的差異,對數(shù)字認(rèn)知加工的影響是不同的。中國人的手指數(shù)字表征方式有其特殊性,尤其表現(xiàn)在較大數(shù)字的數(shù)字表征時(shí)僅用一只手就可表示,但目前對中國人手指表征方式的研究較少。因此,手指與數(shù)字之間關(guān)系研究的本土化,探討手指在中國人數(shù)字認(rèn)知中的作用具有重要意義(Bender &Beller,2011)。

反應(yīng)?效應(yīng)(Response - Effect,R-E)相容性是指對未來反應(yīng)結(jié)果的預(yù)期所引起的對當(dāng)前反應(yīng)的促進(jìn)或干擾效應(yīng)(Kunde,2001,2003;Hubbard,Gazzaley,&Morsella,2011;Pfister &Kunde,2013,Pfister,Dolk,Prinz,&Kunde,2014),具體來說,是指刺激所引發(fā)的反應(yīng)反復(fù)與某一給定的結(jié)果(效應(yīng))相連接一段時(shí)間后,被試會(huì)產(chǎn)生對反應(yīng)結(jié)果的預(yù)期,盡管動(dòng)作效應(yīng)發(fā)生在動(dòng)作執(zhí)行之后,但相比較不相容條件,相容條件下的被試反應(yīng)更快(Gaschler &Nattkemper,2012;Yun &Proctor,2012;Pfister et al.,2014),即與被試期望一致的結(jié)果(相容匹配)會(huì)促進(jìn)對刺激的反應(yīng)。應(yīng)當(dāng)指出的是,預(yù)測感知事件取決于如下條件,即只有當(dāng)被試被明確要求產(chǎn)生該效應(yīng)時(shí)才能觀察到可靠的R-E相容性效應(yīng);如果效應(yīng)為任務(wù)無關(guān)因素,則不會(huì)出現(xiàn)R-E相容性效應(yīng)(Ansorge,2002)。如Janczyk,Pfister和Kunde (2012)發(fā)現(xiàn)只有相匹配的效應(yīng)顯著且任務(wù)相關(guān)時(shí),才能觀察到預(yù)期的影響。該研究范式最早由Kunde (2001)提出,目的是為支持觀念運(yùn)動(dòng)理論(Ideamotor theory)。幼兒運(yùn)用手指計(jì)數(shù)策略去解決數(shù)學(xué)問題時(shí),手指呈現(xiàn)出計(jì)算結(jié)果顯示了該計(jì)算過程的感知?運(yùn)動(dòng)輸出。幼兒通過多次的練習(xí),手指配置及其表征將會(huì)逐漸與數(shù)學(xué)問題及結(jié)果相聯(lián)結(jié),進(jìn)而影響數(shù)學(xué)問題的解決,此結(jié)果與觀念運(yùn)動(dòng)理論的預(yù)期一致。

觀念運(yùn)動(dòng)理論認(rèn)為,個(gè)體根據(jù)行為的感知效果來選擇動(dòng)作(James,1890)。該選擇過程包含兩個(gè)階段：首先,習(xí)得動(dòng)作及其隨后的感知效果之間的聯(lián)結(jié),即動(dòng)作?效果聯(lián)結(jié)(Action-effect bindings);然后,反向運(yùn)用這一聯(lián)結(jié),通過對動(dòng)作效果的預(yù)期,自動(dòng)激活相應(yīng)的動(dòng)作(孫月,陳巍,丁峻,2011)。大量實(shí)證研究采用 R-E相容性范式均支持了觀念運(yùn)動(dòng)理論：Kunde (2001,2003)采用按鍵反應(yīng)在視覺和聽覺刺激以及持續(xù)時(shí)長等知覺層面均發(fā)現(xiàn)了 R-E相容性效應(yīng),即效應(yīng)與反應(yīng)相容時(shí)會(huì)促進(jìn)個(gè)體反應(yīng)績效的提高;Hommel,Alonso和Fuentes (2003)探討了語詞概念的R-E相容性,結(jié)果發(fā)現(xiàn)當(dāng)測試階段與學(xué)習(xí)階段的語詞存在語義上的連接時(shí),被試表現(xiàn)更好。那么在數(shù)字認(rèn)知加工中是否也存在R-E相容性效應(yīng),以及反應(yīng)與預(yù)期相容時(shí)是否也會(huì)導(dǎo)致數(shù)字認(rèn)知加工績效的提高？Badets等(2010)以成人被試為研究對象,采用R-E相容性范式試圖探討手指配置在簡單數(shù)學(xué)運(yùn)算中的作用,研究發(fā)現(xiàn)手指與數(shù)字之間的聯(lián)結(jié)可以自動(dòng)激活反應(yīng)的產(chǎn)生,在實(shí)驗(yàn)中表現(xiàn)為由手指所表征的數(shù)字作為語音反應(yīng)之后的效應(yīng),當(dāng)效應(yīng)與反應(yīng)相容時(shí)被試反應(yīng)更快,這在一定程度上也證實(shí)了數(shù)字認(rèn)知領(lǐng)域R-E相容性效應(yīng)的存在。

在Badets等(2010)的研究中,實(shí)驗(yàn)刺激為兩類簡單的加法算式,一類為結(jié)果是單手表示的(如：1+2),一類為結(jié)果需雙手表示(如：3+4),要求被試口頭作答,被試反應(yīng)后的正確(實(shí)驗(yàn) 1,相容條件)或錯(cuò)誤答案(實(shí)驗(yàn) 2,不相容條件)以手指或木棒的形式呈現(xiàn)。由于手指所表征的數(shù)字作為語音反應(yīng)之后的效應(yīng),當(dāng)效應(yīng)與反應(yīng)相容時(shí)被試反應(yīng)更快,結(jié)果支持了 R-E相容性在數(shù)字認(rèn)知加工中的優(yōu)勢效應(yīng),但其研究所采用的手指?數(shù)字表征體系本身存在兩方面的問題：一方面是包含了數(shù)量大小與手指多少的相容性問題,即表征較大數(shù)字需要雙手手指/較多木棒,而表征較小數(shù)字需單手手指/較少木棒。這種表征方式本身包含了感知層面上近似的“多少”的數(shù)量感知,而不僅僅是精確的數(shù)字語義內(nèi)涵。因此,這種手指的多少與數(shù)字大小之間的相容性所導(dǎo)致的感知層面的維度重合并不能嚴(yán)謹(jǐn)?shù)卣撟C手指數(shù)字表征與具體數(shù)字之間的語義聯(lián)結(jié)。另一方面,其研究所采用的這種刺激?反應(yīng)?效應(yīng)(S-R-E)序列,不僅包含了反應(yīng)與效應(yīng)的相容性,也存在刺激與效應(yīng)的相容性,如刺激“2+5”,效應(yīng)是“2根手指與 5根手指”或“2根木棒與5根木棒”的組合,這種刺激與效應(yīng)之間的相容性也可能影響到實(shí)驗(yàn)結(jié)果。中國人的手指數(shù)字表征方式,僅一只手就可以表征 10以內(nèi)的所有數(shù)字,尤其對于較大數(shù)字(以 4為分界點(diǎn))而言避免了數(shù)字大小與表征方式的手指多少的對應(yīng)關(guān)系,在一定程度上可以排除“手指多少與數(shù)字大小”之間的感知層面關(guān)聯(lián)所造成的影響,而且單手表示也可排除刺激和效應(yīng)之間的相容性問題。中國人的手指數(shù)字表征方式與其他國家不同,有其特殊的文化內(nèi)涵。因此手指與數(shù)字之間關(guān)系研究的本土化,探討手指在中國人數(shù)字認(rèn)知中的作用具有重要意義(Bender &Beller,2011;胡艷蓉,張麗,陳敏,2014)。Di Luca等(2010)的研究表明手指表征習(xí)慣在一定程度上也會(huì)影響到手指與數(shù)字的交互作用。那么手指?數(shù)字表征是否也存在R-E相容性效應(yīng)從而有助于提高其反應(yīng)績效呢？R-E相容性效應(yīng)是否受個(gè)體的手指表征習(xí)慣的影響以及這種影響產(chǎn)生的效果如何？

為了回答上述問題,本研究擬采用R-E相容性的研究范式,通過設(shè)置不同的數(shù)字表征方式來考察數(shù)概念層面上R-E相容性現(xiàn)象的存在及身體(手指)在其中的作用,探討手指與數(shù)字之間的聯(lián)結(jié)是否可以自動(dòng)激活反應(yīng)的產(chǎn)生以及手指數(shù)字表征習(xí)慣對數(shù)字認(rèn)知加工的影響。實(shí)驗(yàn)1首先從知覺層面使用木棒表征的數(shù)字作為隨后的效應(yīng),以驗(yàn)證語音反應(yīng)方式下數(shù)學(xué)運(yùn)算中R-E相容性的存在;實(shí)驗(yàn)2采用累計(jì)手指數(shù)字表征(胡艷蓉等,2014;Domahs et al.,2010)作為反應(yīng)之后的效應(yīng),旨在考察手指數(shù)字表征與數(shù)字語義之間的聯(lián)結(jié),同時(shí)與實(shí)驗(yàn)1進(jìn)行對比以考察手指數(shù)字表征的優(yōu)勢效應(yīng)。實(shí)驗(yàn)3則采用中國人的手指數(shù)字表征,進(jìn)一步排除反應(yīng)與效應(yīng)在知覺層面的相容性對結(jié)果的影響,從語義層面上考察手指數(shù)字表征與數(shù)字語義之間的聯(lián)結(jié),并為兩種手指數(shù)字表征體系的比較提供理論支持。

2 實(shí)驗(yàn)1

實(shí)驗(yàn)1采用R-E相容性范式,并以一些木棒的組合為實(shí)驗(yàn)材料來表征數(shù)字(如圖1所示),從知覺層面考察數(shù)學(xué)運(yùn)算中是否存在R-E相容性效應(yīng)。

2.1 方法

2.1.1 被試

30名大學(xué)生參加本實(shí)驗(yàn),其中女生 22名,年齡18～22歲,平均年齡20.50歲。視力或矯正視力正常,無色盲或色弱,此前均未參加過類似的實(shí)驗(yàn)。

2.1.2 儀器和材料

實(shí)驗(yàn)程序采用E-prime 2.0編制,在Lenovo計(jì)算機(jī)上運(yùn)行,刺激呈現(xiàn)在屏幕背景為黑色的 17英寸的液晶顯示器上(分辨率為 1024×768,刷新頻率為60 Hz)。被試的語音反應(yīng)通過串口反應(yīng)盒(Serial Response Box)和外接麥克風(fēng)設(shè)備進(jìn)行采集。

實(shí)驗(yàn)中所用刺激包括簡單的加法運(yùn)算,分為較小問題(0+2,1+1,0+3,1+2)和較大問題(2+5,3+4,3+5,4+4),用阿拉伯?dāng)?shù)字表示,字體為Times New Roman,96號字,前景是灰色,背景是黑色。效應(yīng)用灰色的木棒(高 10 cm,寬 1 cm)組合表示,如圖1所示,大于 5的組合又分為左右兩組,目的是為了與實(shí)驗(yàn)2的手指數(shù)字表征方式的匹配,否則可能會(huì)導(dǎo)致被試辨認(rèn)難度的增加,并且不利于兩個(gè)實(shí)驗(yàn)之間的比較。

圖1 累計(jì)木棒表征的數(shù)字(Badets et al.,2010)

2.1.3 實(shí)驗(yàn)程序

實(shí)驗(yàn)程序包含練習(xí)階段和正式實(shí)驗(yàn)兩部分。共16次練習(xí),目的在于讓被試了解實(shí)驗(yàn)程序及反應(yīng)方式。正式實(shí)驗(yàn)包括相容和不相容兩個(gè)組塊,每一組塊均是相同的8個(gè)加法運(yùn)算,每個(gè)算式隨機(jī)呈現(xiàn)10次,共160次。整個(gè)實(shí)驗(yàn)持續(xù)時(shí)間大約10 min,實(shí)驗(yàn)中間設(shè)置一次休息時(shí)間。如圖2所示,具體的實(shí)驗(yàn)程序如下：先呈現(xiàn)一個(gè)簡單的加法運(yùn)算,被試應(yīng)在1500 ms時(shí)間內(nèi)口頭報(bào)告得數(shù),被試進(jìn)行語音反應(yīng)后隨即呈現(xiàn)效應(yīng)(800 ms),即木棒表征的數(shù)字。兩個(gè)試次之間的時(shí)間間隔是1500 ms。

本實(shí)驗(yàn)采用單因素的被試內(nèi)設(shè)計(jì),自變量是相容性(反應(yīng)與其隨后的效應(yīng)之間的關(guān)系),分為相容(例如：刺激是1+2,口頭報(bào)告3,隨即呈現(xiàn)效應(yīng)是3根木棒)和不相容(例如：刺激是 1+2,口頭報(bào)告 3,隨即呈現(xiàn)效應(yīng)是 5根木棒)兩種條件。一組被試先進(jìn)行相容任務(wù),再不相容任務(wù);另一組被試對組塊順序進(jìn)行平衡,先不相容任務(wù),再相容任務(wù)。因變量是對簡單加法運(yùn)算進(jìn)行計(jì)算并口頭報(bào)告答案的反應(yīng)時(shí)和正確率。

圖2 實(shí)驗(yàn)流程圖

2.2 結(jié)果與討論

計(jì)算被試口頭報(bào)告的反應(yīng)時(shí)和正確率作為統(tǒng)計(jì)指標(biāo)。用SPSS 20.0進(jìn)行數(shù)據(jù)處理,首先剔除了反應(yīng)時(shí)在±3個(gè)標(biāo)準(zhǔn)差之外的試次(2.30%),3個(gè)實(shí)驗(yàn)中反應(yīng)時(shí)結(jié)果如表1所示,由于任務(wù)比較簡單,正確率均在 99%以上,且分析結(jié)果均不顯著。實(shí)驗(yàn) 2和3亦是如此,故之后不再對正確率進(jìn)行分析。且先前采用語音反應(yīng)方式的研究(Badets et al.,2010;Koch &Kunde,2002)均未對正確率進(jìn)行分析。

表1 三個(gè)實(shí)驗(yàn)中相容和不相容條件的反應(yīng)時(shí)及效應(yīng)量(M ± SD)

實(shí)驗(yàn)1首先從知覺層面證實(shí)了數(shù)學(xué)運(yùn)算中R-E相容性效應(yīng)的存在,但本實(shí)驗(yàn)中所使用的材料是木棒,作為一種簡單的計(jì)數(shù)器,在幼兒數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)中使用類似的代替物較多。除了這些用于計(jì)數(shù)的客體材料外,手指也是一種重要的計(jì)數(shù)工具,尤其是十以內(nèi)的加減運(yùn)算。那么用手指表征數(shù)字這種方式是否也存在 R-E相容性效應(yīng)？并且作為主體一部分的手指與客體材料木棒之間是否存在差異？此外,手指數(shù)數(shù)這種簡單的數(shù)學(xué)計(jì)算方式大都是幼兒初學(xué)數(shù)字時(shí)所常采用的,那么成年人是否會(huì)受到手指計(jì)數(shù)的影響？基于此,實(shí)驗(yàn)2采用累計(jì)手指的數(shù)字表征方式繼續(xù)對上述問題進(jìn)行探討。

3 實(shí)驗(yàn)2

本實(shí)驗(yàn)旨在考察采用手指來表征語音反應(yīng)之后的數(shù)字是否仍存在R-E相容性效應(yīng)。累計(jì)手指的數(shù)字表征方式(如圖3所示)與木棒表征數(shù)字的方式類似,即“X根手指或木棒表征數(shù)字 X” (10以內(nèi)),這種表征方式排除了數(shù)字表征的難度差異所造成的影響,便于實(shí)驗(yàn)之間的比較。本實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證如下假設(shè)：(1)基于手指?數(shù)字的表征存在R-E相容性效應(yīng);(2)相比較木棒表征數(shù)字的方式,手指數(shù)字表征更有優(yōu)勢。

3.1 方法

3.1.1 被試

30名大學(xué)生參加本實(shí)驗(yàn),女生 20名,年齡19～22歲,平均年齡 20.25歲。視力或矯正視力正常,無色盲或色弱,此前均未參加過類似的實(shí)驗(yàn)。

3.1.2 實(shí)驗(yàn)材料與程序

如圖3所示,除了反應(yīng)之后的效應(yīng)由木棒改為手指外,實(shí)驗(yàn)2的程序與實(shí)驗(yàn)1基本一致。

3.2 結(jié)果與討論

實(shí)驗(yàn)2中表征數(shù)字的方式與實(shí)驗(yàn)1類似,均是“X根手指或木棒表征數(shù)字X”。這種表征方式本身也存在一個(gè)問題,即較大數(shù)字的手勢更復(fù)雜,而較小數(shù)字的手勢更簡單。人類與動(dòng)物共同擁有兩種離散量表征系統(tǒng),即小數(shù)的精確表征系統(tǒng)和大數(shù)的近似表征系統(tǒng),其分界點(diǎn)為4 (牛玉柏,時(shí)冉冉,曹賢才,2016)。所以,被試可能采取先天就有的“近似數(shù)量表征系統(tǒng)”對大數(shù)字進(jìn)行模糊的數(shù)量多少的感知,而無須進(jìn)行精確的數(shù)字語義加工即可判斷效應(yīng)是否相容。因此,這種表征方式本身的復(fù)雜程度也可能是產(chǎn)生R-E相容性效應(yīng)的原因,而非手指所表征的數(shù)字意義。此外,在這兩種表征方式的刺激?反應(yīng)?效應(yīng)(S-R-E)的序列中,當(dāng)反應(yīng)與效應(yīng)相容時(shí)刺激與效應(yīng)也是相容的,如刺激“2+5”,效應(yīng)是“2根手指加 5根手指”或“2根木棒加 5根木棒”的組合,這種刺激與效應(yīng)之間的相容性也可能影響到實(shí)驗(yàn)的結(jié)果。即所謂標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字表征體系問題,Badets等(2010)的研究所采用的手指數(shù)字表征對參與實(shí)驗(yàn)的被試群體是標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字表征體系,而對于本實(shí)驗(yàn)群體卻未必如此。關(guān)于手指數(shù)字的表征方式,中國人另有一套體系,如圖4所示。這種表征方式一方面于被試群體而言更為熟悉,屬于標(biāo)準(zhǔn)的手指數(shù)字表征,另一方面可以規(guī)避較大數(shù)字的近似數(shù)量表征系統(tǒng)影響。因此,實(shí)驗(yàn)3選用中國人的手指數(shù)字表征方式,進(jìn)一步排除感知層面的近似數(shù)量表征所造成的干擾,考察手指數(shù)字表征與數(shù)字的精確語義聯(lián)結(jié)。

圖3 累計(jì)手指表征的數(shù)字(Badets et al.,2010)

4 實(shí)驗(yàn)3

本實(shí)驗(yàn)旨在探索在排除了近似數(shù)量表征系統(tǒng)以及刺激?效應(yīng)相容等干擾因素時(shí),是否存在 R-E相容性效應(yīng),進(jìn)一步證明手指數(shù)字表征與數(shù)字的語義聯(lián)結(jié)。因?yàn)閷?shí)驗(yàn)2中的手指數(shù)字表征方式是一種根據(jù)加法原則逐漸累計(jì)的方式,對于較大的數(shù)字其表征方式本身也更為復(fù)雜;而中國人的手指數(shù)字表征方式,尤其是大于5的數(shù)字的表征(從圖4可以看出對于數(shù)字6和8,僅需2根手指就可以表征,甚至數(shù)字 9僅需一根手指就可以進(jìn)行表征),一方面排除了表征數(shù)字大小與手指的多少之間對應(yīng)關(guān)系的影響,從而更為純粹地驗(yàn)證手指與數(shù)字之間精確的語義聯(lián)結(jié)的R-E相容性;另一方面這種更符合中國被試群體經(jīng)驗(yàn)的表征方式,也為不同的手勢體系之間的比較提供數(shù)據(jù)支持。本實(shí)驗(yàn)所采用的中國人的手指數(shù)字表征方式來源于個(gè)人生活經(jīng)驗(yàn),同時(shí)在維基百科和 Domahs等(2010)的研究以及本實(shí)驗(yàn)的被試中也得到了驗(yàn)證。

4.1 方法

4.1.1 被試

30名大學(xué)生參加本實(shí)驗(yàn),女生 24名,年齡19～22歲,平均年齡20.5歲。視力或矯正視力正常,無色盲或色弱,此前均未參加過類似的實(shí)驗(yàn)。

4.1.2 實(shí)驗(yàn)材料與程序

實(shí)驗(yàn)3的程序與實(shí)驗(yàn)1基本相同,所不同的是反應(yīng)之后的效應(yīng)改用中國人的手指數(shù)字表征方式來代替,如圖4所示。

4.2 結(jié)果與討論

圖4 中國人手指數(shù)字表征方式

5 總討論

5.1 R-E 相容性對數(shù)字認(rèn)知加工的影響

觀念運(yùn)動(dòng)理論認(rèn)為,即使與反應(yīng)相關(guān)聯(lián)的感知結(jié)果出現(xiàn)在反應(yīng)之后,它也可影響反應(yīng)的進(jìn)行。本研究基于R-E相容性范式,通過設(shè)置不同的數(shù)字表征方式以考察數(shù)概念層面上 R-E相容性效應(yīng)的存在及其數(shù)字表征方式及身體經(jīng)驗(yàn)對數(shù)字認(rèn)知加工的影響。實(shí)驗(yàn) 1采用知覺層面上木棒表征的數(shù)字,以考察語音反應(yīng)方式下數(shù)概念上 R-E相容性的存在;實(shí)驗(yàn)2在實(shí)驗(yàn)1的基礎(chǔ)上采用知覺和語義層面上累積手指表征的數(shù)字作為反應(yīng)之后的效應(yīng),旨在探討手指數(shù)字表征中 R-E相容性的匹配優(yōu)勢對數(shù)字認(rèn)知加工的影響;實(shí)驗(yàn)3則進(jìn)一步采用中國人特有的手指數(shù)字表征,以期進(jìn)一步排除上述實(shí)驗(yàn)中感知層面上近似數(shù)量表征系統(tǒng)的影響,考察純粹語義概念層面上手指數(shù)字表征與數(shù)字語義內(nèi)涵的直接關(guān)聯(lián)及其對數(shù)字認(rèn)知加工的影響。

實(shí)驗(yàn)1采用純粹知覺層面上木棒數(shù)字表征,得到了接近顯著的R-E相容性效應(yīng),實(shí)驗(yàn)2和實(shí)驗(yàn)3則用不同形式的手指數(shù)字表征均表現(xiàn)出顯著的R-E相容性效應(yīng),表明反應(yīng)之后的效應(yīng)與之前反應(yīng)相容時(shí)會(huì)對當(dāng)前反應(yīng)產(chǎn)生影響,驗(yàn)證了基于數(shù)字表征的R-E相容性效應(yīng)的存在,支持了觀念運(yùn)動(dòng)理論,說明除了當(dāng)刺激與反應(yīng)存在共同的感知維度(如空間位置、聲音強(qiáng)度和持續(xù)時(shí)間等)會(huì)促進(jìn)反應(yīng)績效的提高外,反應(yīng)和效應(yīng)之間的共同感知維度也會(huì)促進(jìn)反應(yīng)績效的提高。具體在數(shù)字認(rèn)知加工任務(wù)中,反應(yīng)與效應(yīng)無論在知覺層面還是語義層面的相容均會(huì)自動(dòng)激活反應(yīng)的產(chǎn)生,且身體(手指)在其中起一定作用,不同手指數(shù)字表征習(xí)慣對數(shù)字認(rèn)知加工也會(huì)產(chǎn)生一定影響。在深層的概念水平上也存在R-E相容性效應(yīng),這表明預(yù)期表象在概念和知覺層面上都得到了加工。

以往基于短時(shí)訓(xùn)練所得到的 R-E相容性效應(yīng),多采用的是一些在實(shí)驗(yàn)室情境中獲得的S-R-E的無意義聯(lián)結(jié),其生態(tài)效度受到局限。而在長時(shí)記憶基礎(chǔ)上的 R-E相容性效應(yīng)不僅可以考察教育及學(xué)習(xí)的作用,而且可以探索存儲(chǔ)在長時(shí)記憶中的 S-R-E的聯(lián)結(jié)對認(rèn)知加工的影響,從而澄清其背后的認(rèn)知加工機(jī)制。而本研究旨在考察基于長時(shí)人生經(jīng)驗(yàn)的成人個(gè)體數(shù)字表征的R-E相容性現(xiàn)象(Badets et al.,2010),本研究采用Badets等(2010)的研究范式進(jìn)一步考察基于人生經(jīng)驗(yàn)的數(shù)字表征的 R-E相容性現(xiàn)象,以更深入地為觀念運(yùn)動(dòng)理論提供實(shí)證支持。

然而,實(shí)驗(yàn)1和實(shí)驗(yàn)2的數(shù)字表征方式的性質(zhì)相同,即“X根手指代表數(shù)字X”的逐漸累加的特點(diǎn),這直接導(dǎo)致了在感知層面上對大數(shù)字的表征比小數(shù)字的表征更復(fù)雜,個(gè)體對較大數(shù)字的加工可能采用先天的近似數(shù)量表征系統(tǒng),而非后天習(xí)得的精確的數(shù)字語義內(nèi)涵。這種反應(yīng)與效應(yīng)之間在感知覺層面上的復(fù)雜程度的一致性與否,也可能是產(chǎn)生 R-E相容性的因素,而不僅僅是手指數(shù)字表征與數(shù)字語義之間的聯(lián)結(jié)。實(shí)驗(yàn)3所采用的手指數(shù)字表征方式則在一定程度上避免了這種可能性,尤其是對于較大數(shù)字而言,如數(shù)字 8,僅伸出兩根手指就可以表征,這與數(shù)字2的表征甚至在感知層面上存在某種重疊。然而,實(shí)驗(yàn)3的結(jié)果仍然表現(xiàn)出在相容條件下反應(yīng)更快的現(xiàn)象,并且在單獨(dú)考察較大數(shù)字時(shí)仍然存在R-E相容性效應(yīng),更進(jìn)一步證實(shí)了標(biāo)準(zhǔn)的手指數(shù)字表征可以直接激活數(shù)字語義內(nèi)涵的觀點(diǎn)。

5.2 手指數(shù)字表征在R-E相容性匹配中的優(yōu)勢

在探討主體材料(手指)與客體材料(木棒)表征數(shù)字的差異時(shí),我們發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)2和實(shí)驗(yàn)3的效應(yīng)均優(yōu)于實(shí)驗(yàn) 1,也就是說手指表征數(shù)字的方式優(yōu)于木棒表征數(shù)字的方式。具體表現(xiàn)為在相容條件下,手指數(shù)字表征具有更大的促進(jìn)效應(yīng),而在不相容條件下差異不顯著。根據(jù)具身認(rèn)知的觀點(diǎn),手指作為身體的一部分其對認(rèn)知加工的影響深遠(yuǎn)。Domahs等(2010)進(jìn)行的一項(xiàng)跨文化研究,選用德國聾人、德國和中國普通成年人3組被試,在阿拉伯?dāng)?shù)字比較任務(wù)中考察基于手指的五進(jìn)制效應(yīng),探討手指計(jì)數(shù)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)對符號數(shù)字加工的影響。結(jié)果表明在所有組中均得到五進(jìn)制效應(yīng),由此認(rèn)為看似抽象的認(rèn)知至少部分地根植于我們的身體經(jīng)驗(yàn),身體經(jīng)驗(yàn)(即手指計(jì)數(shù))影響成年人的抽象心理數(shù)字表征的結(jié)果。此外,Bloechle,Huber和Moeller (2015)關(guān)于兩位數(shù)的大小比較任務(wù)的研究中,發(fā)現(xiàn)手指朝向十位數(shù)字方位的偏轉(zhuǎn),并且在個(gè)位?十位(UD)不相容的數(shù)字對中偏轉(zhuǎn)減小。Bloechle等(2015)將此解釋為身體經(jīng)驗(yàn)對數(shù)字加工的影響。本研究中兩種手指數(shù)字表征方式均優(yōu)于木棒表征數(shù)字的方式,這一點(diǎn)也說明了手指作為主體的一部分與客體材料相比較對認(rèn)知加工的影響是不同的,為具身數(shù)量的觀點(diǎn)提供進(jìn)一步的支持。

實(shí)驗(yàn)3所采用的手指數(shù)字表征體系,是中國人較為通用的表征方法。一方面排除感知層面上近似數(shù)量表征系統(tǒng)的影響,純粹考察語義概念層面上手指數(shù)字表征與數(shù)字語義內(nèi)涵的直接關(guān)聯(lián);另一方面也可對手指數(shù)字表征的跨文化研究提供補(bǔ)充。結(jié)果表明在這種中國特有的數(shù)字表征方式下也存在R-E相容性效應(yīng),同時(shí)也表明僅語義概念層面的關(guān)聯(lián)也可產(chǎn)生R-E相容性效應(yīng)。此外,先前的研究表明手指的表征習(xí)慣會(huì)影響到多種數(shù)學(xué)加工任務(wù) (Di Luca et al.,2010)。也就是說,相比較非標(biāo)準(zhǔn)的手指數(shù)數(shù)體系,標(biāo)準(zhǔn)的手指數(shù)字表征(即個(gè)體習(xí)慣或習(xí)得的)反應(yīng)更快更好。根據(jù)前人的研究結(jié)果,實(shí)驗(yàn)3所用表征體系對反應(yīng)的促進(jìn)效應(yīng)相較于實(shí)驗(yàn)2應(yīng)該更為明顯(Di Luca &Pesenti,2011;胡艷蓉等,2014)。然而,數(shù)據(jù)處理結(jié)果表明無論是相容還是不相容條件,兩種手勢體系的反應(yīng)時(shí)均無顯著差異,也就是說實(shí)驗(yàn)3中的手指表征優(yōu)勢并沒有體現(xiàn)出來。其原因可能有如下幾點(diǎn)：首先,R-E效應(yīng)相容性,最初是在知覺層面發(fā)現(xiàn)的,實(shí)驗(yàn)2的數(shù)字表征方式既包含知覺層面又包含概念層面,這種雙重加工的優(yōu)勢更為顯著;并且知覺層面的加工,相比較概念層面(尤其是數(shù)理概念)的加工更為快捷,由此掩蓋了實(shí)驗(yàn) 3手指表征方式的優(yōu)勢;其次,在兒童學(xué)習(xí)的數(shù)字或基本的算術(shù)運(yùn)算時(shí)多采用手指數(shù)數(shù)策略以列舉事物,這與實(shí)驗(yàn) 2的數(shù)字表征方式的是一致的,是我們學(xué)習(xí)數(shù)數(shù)甚至數(shù)學(xué)的最初始基礎(chǔ)的方式,影響深遠(yuǎn)(Badets et al.,2010;Andres et al.,2012);最后,在加法計(jì)算任務(wù)中,實(shí)驗(yàn) 2中手指表征方式存在 S-R 的相容性,如刺激“2+5”,效應(yīng)則用“2根手指+5根手指”來表征,這也可能促進(jìn)了個(gè)體反應(yīng)的執(zhí)行。

本研究也存在一些局限：首先,實(shí)驗(yàn)任務(wù)對于被試群體而言可能過于簡單,并且十以內(nèi)的加法運(yùn)算僅是數(shù)學(xué)領(lǐng)域中非常微小的一點(diǎn),未來研究可以探討兩位數(shù)、甚至多位數(shù)的數(shù)字加工任務(wù)(Reinert,Huber,Nuerk,&Moeller,2015;Meyerhoff,Moeller,Debus,&Nuerk,2012;Macizo &Herrera,2011),以期進(jìn)一步拓展研究的深度。其次,實(shí)驗(yàn)3中的數(shù)字表征方式雖然在被試群體中得到了基本證實(shí),但是被試對其的熟悉程度并沒有得到嚴(yán)格的控制,這也可能是影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果的一個(gè)因素,未來研究可對此進(jìn)行嚴(yán)格的控制,探討個(gè)體對效應(yīng)的熟悉度對反應(yīng)的影響。再次,在分析單個(gè)被試的數(shù)據(jù)時(shí)發(fā)現(xiàn)少數(shù)被試在不相容條件下的反應(yīng)優(yōu)于相容條件下的反應(yīng),這一結(jié)果與總體的表現(xiàn)相反,存在一種類似于效應(yīng)反轉(zhuǎn)的現(xiàn)象。許多研究認(rèn)為,R-E相容性是S-R相容性的一個(gè)變式,或者說二者存在相似性(Chen&Proctor,2013;Theeuwes et al.,2015)。在 S-R 相容性以及Simon效應(yīng)中存在效應(yīng)反轉(zhuǎn),那么R-E相容性是否也會(huì)產(chǎn)生反轉(zhuǎn)呢？最后,R-E相容性不僅可以從人生經(jīng)驗(yàn)中建立聯(lián)系,而且可以從近期獲得的任意的S-R之間的關(guān)系中獲得,Theeuwes等(2015)采用 Liefooghe,De Wenke,&Houwer (2013),Liefooghe,Wenke和De Houwer (2012)研究的變式直接考察了基于指令的R-E相容性現(xiàn)象,結(jié)果支持了 R-E相容性效應(yīng)在概念層面上通過短時(shí)聯(lián)結(jié)也可獲得。那么當(dāng)基于短時(shí)訓(xùn)練所形成的聯(lián)結(jié)與基于人生經(jīng)驗(yàn)所形成的聯(lián)結(jié)產(chǎn)生沖突時(shí),結(jié)果會(huì)如何？以及這種沖突所制造成的反轉(zhuǎn)是否會(huì)影響到實(shí)驗(yàn)結(jié)束后的長時(shí)記憶？這些都是未來研究可以探討的。

6 結(jié)論

不同的數(shù)字表征系統(tǒng)中均存在 R-E相容性效應(yīng),表現(xiàn)為相容關(guān)系時(shí)的促進(jìn)和不相容關(guān)系時(shí)的干擾效應(yīng),支持了觀念運(yùn)動(dòng)理論;相比客體材料,手指數(shù)字表征在相容條件下具有明顯的匹配優(yōu)勢,支持了具身數(shù)量的觀點(diǎn)。

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