樊 倩，孔 風(fēng)

（1.延安大學(xué)教育科學(xué)學(xué)院，陜西延安716000；2.北京師范大學(xué)腦與認(rèn)知科學(xué)研究所，北京100088）

一、引言

數(shù)字是我們生活中必不可少的一部分，我們不僅從中獲取了事物大小和多少等信息，而且有效地提取出事物的空間信息。很多數(shù)學(xué)家和物理學(xué)家（如愛因斯坦）也強(qiáng)調(diào)數(shù)字空間聯(lián)系在他們思維中的重要性。而且學(xué)校教育中具有較強(qiáng)空間想象力和空間思維能力的兒童往往能取得較好的數(shù)學(xué)成績。

因此，本文主要介紹了關(guān)于這一效應(yīng)的理論模型的最新進(jìn)展，并在此基礎(chǔ)上提出一個(gè)整合的雙編碼模型，最后對(duì)未來的研究進(jìn)行了展望。

二、SNARC效應(yīng)的理論模型

1、心理數(shù)字線模型

人們?cè)趯?duì)數(shù)字進(jìn)行加工時(shí)，往往傾向于在左側(cè)表征小數(shù)，在右側(cè)表征大數(shù)。數(shù)字在人們頭腦內(nèi)部的表征似乎是根據(jù)一條假定的線，按遞增的方式從左到右依次排列，這條線就稱作心理數(shù)字線（mentalnumberline,簡稱MNL）。Dehaene等人的研究有力地支持了MNL模型，研究發(fā)現(xiàn)人們?cè)趯?duì)數(shù)字做奇偶判斷時(shí)，頭腦中的數(shù)量信息會(huì)被自動(dòng)激活[1]。在心理數(shù)字線模型當(dāng)中，數(shù)字空間和物理空間具有某種內(nèi)在對(duì)應(yīng)關(guān)系，比如對(duì)小數(shù)的表征會(huì)激活物理空間方位的左側(cè)，而對(duì)大數(shù)的表征會(huì)激活物理空間方位的右側(cè)。

MNL模型強(qiáng)調(diào)文化因素的重要作用，認(rèn)為閱讀和書寫習(xí)慣與空間數(shù)字聯(lián)合效應(yīng)有密切的關(guān)系，這一論斷得到了相關(guān)研究的支持。一方面，不同文化背景下的個(gè)體所表現(xiàn)出SNARC效應(yīng)有所不同，比如具有從右到左閱讀和書寫習(xí)慣的伊朗被試會(huì)表現(xiàn)出反轉(zhuǎn)的SNARC效應(yīng)，但是如果伊朗被試進(jìn)入到有著傳統(tǒng)閱讀和書寫習(xí)慣的法國，他們身上所表現(xiàn)出的從左到右的SNARC效應(yīng)會(huì)隨著時(shí)間的推移而增強(qiáng)[1]。另一方面，受教育程度也會(huì)影響SNARC效應(yīng)的反應(yīng)傾向，Zebian(2005)的研究發(fā)現(xiàn)，母語非阿拉伯語的阿語學(xué)習(xí)者表現(xiàn)出反轉(zhuǎn)的SNARC效應(yīng)，而母語是阿拉伯語的英語學(xué)習(xí)者則表現(xiàn)出相對(duì)較弱的反轉(zhuǎn)的SNARC效應(yīng)[7]。此外來自兒童數(shù)字與空間認(rèn)知發(fā)展的研究也支持這一論斷，Galen-Stern和Reitsma(2008)的研究發(fā)現(xiàn)，在7歲兒童身上已經(jīng)開啟了SNARC效應(yīng)，但要到9歲時(shí)兒童才能自動(dòng)使用這種認(rèn)知操作[8]。這說明數(shù)字空間表征的出現(xiàn)是以獲得適當(dāng)?shù)拈喿x和書寫技巧為前提。

MNL模型將數(shù)字以視覺空間表象的形式進(jìn)行編碼和存儲(chǔ)，但由于SNARC效應(yīng)極易受到表象策略的影響，如B chtold等人的研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，當(dāng)被試把數(shù)字看成是直尺上的刻度時(shí)，將表現(xiàn)出標(biāo)準(zhǔn)的SNARC效應(yīng)，但是當(dāng)讓被試把數(shù)字看成是鐘表上的時(shí)刻時(shí)，SNARC效應(yīng)將發(fā)生反轉(zhuǎn)[9]。這在一定程度上反映了心理數(shù)字線模型的不穩(wěn)定性，為了更進(jìn)一步揭示SNARC效應(yīng)的機(jī)制，有研究者提出極性一致模型與雙路徑模型。

2、極性一致模型

極性一致模型 (polaritycorrespondencemodel)是由Proctor和Cho(2006)提出的。該模型認(rèn)為對(duì)于左-右反應(yīng)得到的SNARC效應(yīng)，左和小則是負(fù)性維度，右和大是正性維度。SNARC效應(yīng)的產(chǎn)生正是由于刺激與反應(yīng)的極性發(fā)生了重疊，極性一致將促使被試做出更快地反應(yīng)。Santens和Gevers(2008)的研究結(jié)果為這一理論模型提供了強(qiáng)有力的證據(jù)，實(shí)驗(yàn)中，研究者要求被試將一系列數(shù)字與5進(jìn)行比較并做出“遠(yuǎn)或近”的按鍵反應(yīng)，結(jié)果表明，盡管在心理數(shù)字線上4和6更接近5，但被試對(duì)位于左側(cè)的小數(shù)1和4做出近判斷的反應(yīng)更快，而對(duì)位于右側(cè)的大數(shù)6和9做出遠(yuǎn)判斷的反應(yīng)更快[10]。

如果SNARC效應(yīng)遵循數(shù)字沿水平維度的編碼，那么在豎直維度下將不會(huì)表現(xiàn)出SNARC效應(yīng)；但如果SNARC效應(yīng)遵循數(shù)字按照不同極性一致來編碼，那么在豎直空間維度下則會(huì)表現(xiàn)出SNARC效應(yīng)。Ito和Hatta的研究證實(shí)了這一點(diǎn)，實(shí)驗(yàn)由日本的被試完成，實(shí)驗(yàn)任務(wù)是對(duì)一系列數(shù)字進(jìn)行奇偶判斷，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，豎直維度上表現(xiàn)出從下到上的SNARC效應(yīng)，這有悖于日本人的閱讀和書寫習(xí)慣[11]，而在豎直維度上毫無經(jīng)驗(yàn)的西方被試卻表現(xiàn)出標(biāo)準(zhǔn)的SNARC效應(yīng)。這也在某種程度上推翻了閱讀和書寫習(xí)慣直接影響SNARC效應(yīng)的反應(yīng)類型。

3、雙路徑模型

雙路徑模型(dual-routemodel)曾用于解釋西蒙效應(yīng)，西蒙效應(yīng)是一種典型的刺激與反應(yīng)一致性效應(yīng)，對(duì)于左側(cè)呈現(xiàn)的物體，左手的反應(yīng)快于右手，對(duì)于右側(cè)呈現(xiàn)的物體，右手的反應(yīng)快于左手。Gevers等人認(rèn)為西蒙效應(yīng)與SNARC效應(yīng)非常相似，并將這兩種效應(yīng)進(jìn)行了類比，即Simon效應(yīng)是對(duì)外顯空間信息的激活，而SNARC效應(yīng)是對(duì)內(nèi)隱空間信息的激活[12]。由此研究者們沿用雙路徑模型來解釋SNARC效應(yīng)。雙路徑模型認(rèn)為數(shù)字大小能夠通過不同的加工路徑即條件和非條件路徑的平行激活而促使數(shù)字大小與空間反應(yīng)編碼的聯(lián)結(jié)并影響反應(yīng)的速度和準(zhǔn)確率。Guilherme等人(2008)的研究發(fā)現(xiàn)，雙路徑模型在很大程度上滿足SNARC效應(yīng)的假設(shè)，因此能夠更好地對(duì)SNARC效應(yīng)予以解釋和說明。

這個(gè)模型彌補(bǔ)了極性一致模型的缺陷，在一定程度上解釋了SNARC效應(yīng)的大部分研究，但仍有部分研究不能解釋。首先，這一模型強(qiáng)調(diào)反應(yīng)區(qū)分，因此這無法解釋無反應(yīng)區(qū)分任務(wù)中的SNARC效應(yīng)。其次，這一模型強(qiáng)調(diào)語義分類的作用，因此無法解釋支持心理數(shù)字線模型的神經(jīng)心理學(xué)研究（如數(shù)字對(duì)分任務(wù)）。最后，對(duì)于像星期、月份、音高等出現(xiàn)的類似SNARC效應(yīng)，這一模型也沒有涉及。

三、對(duì)其理論模型的總結(jié)及其雙編碼模型

縱觀以上各解釋，可以發(fā)現(xiàn)目前對(duì)SNARC效應(yīng)并沒有系統(tǒng)完善的理論。支持證據(jù)較多的是MNL模型和雙路徑模型，兩者的主要差異在于：MNL模型須形象地將數(shù)字以空間表象的形式進(jìn)行編碼，即小數(shù)表征在左邊，大數(shù)表征在右邊；而雙路徑模型無須對(duì)數(shù)字進(jìn)行表象編碼，而是對(duì)數(shù)字進(jìn)行語義分類，如大/小等。最近，Gevers等[13]認(rèn)為心理數(shù)字線模型中SNARC效應(yīng)是由于心理數(shù)字線上數(shù)字位置與空間反應(yīng)位置的緊密關(guān)聯(lián)產(chǎn)生的，故將其稱為視覺空間編碼理論。同時(shí)，他們認(rèn)為極性一致模型和雙路徑模型都強(qiáng)調(diào)數(shù)字和空間維度間概念的相似性。因此，他們將這兩種理論稱為言語空間編碼理論。

這里，筆者基于Gevers等人提出的視覺空間編碼理論和言語空間編碼理論提出一個(gè)整合的雙編碼理論。在這個(gè)理論中同樣依賴于雙路徑結(jié)構(gòu)，即數(shù)字大小仍通過不同的加工路徑控制動(dòng)作反應(yīng)。在非條件路徑中，首先要對(duì)數(shù)字進(jìn)行語義分類編碼，即大和小。然后大小分類代碼能被傳遞到不同的空間編碼區(qū)，包括抽象空間代碼（如左/右）和數(shù)量（或表象）空間代碼（即心理數(shù)字線）。同時(shí)，這些空間代碼對(duì)應(yīng)著不同的反應(yīng)代碼，抽象空間代碼對(duì)應(yīng)左/右反應(yīng)代碼，而數(shù)量空間代碼則對(duì)應(yīng)左/右外部物理空間。到底哪種編碼方式被激活則取決于任務(wù)所需要的信息。在刺激探測(cè)任務(wù)中，對(duì)數(shù)字的簡單知覺就可以引起空間注意的轉(zhuǎn)移。由于任務(wù)中涉及到左/右外顯視覺空間信息，因此這時(shí)激活的是視覺空間編碼通路。

該理論與傳統(tǒng)雙路徑模型的不同之處在于引進(jìn)了數(shù)量空間編碼理論，同時(shí)認(rèn)為條件路徑和非條件路徑是相互作用的。這一理論對(duì)以上三種理論進(jìn)行了優(yōu)化。當(dāng)然，該理論只是一個(gè)設(shè)想，是未來研究需要補(bǔ)充和繼續(xù)考證的。

四、研究展望

SNARC效應(yīng)作為數(shù)字認(rèn)知的一部分，其研究結(jié)果已逐步向教學(xué)實(shí)踐領(lǐng)域滲透，為實(shí)際教學(xué)提供幫助和理論指導(dǎo)。就現(xiàn)有的研究來看，還存在著幾方面的爭論和不足，建議后續(xù)研究可從這幾方面進(jìn)行改進(jìn)：

首先，關(guān)于SNARC效應(yīng)發(fā)生機(jī)制的研究。最近研究表明，序列刺激也可以引發(fā)SNARC效應(yīng)[3][4]，這在某種程度上說明并非只有數(shù)字大小信息會(huì)起作用，因此，未來的研究應(yīng)著力于解決這一問題，以期能夠更深入地理解和解釋數(shù)字空間表征的發(fā)生機(jī)制。

其次，關(guān)于SNARC效應(yīng)的具身認(rèn)知研究。幾乎所有文化下的兒童都使用基于外部手指的數(shù)字表征，這種手動(dòng)作和數(shù)字概念間的聯(lián)系叫做手?jǐn)?shù)認(rèn)知。Fischer(2008)的研究發(fā)現(xiàn)手指計(jì)數(shù)習(xí)慣對(duì)數(shù)字與空間的聯(lián)系有著重要影響。神經(jīng)成像和電生理研究發(fā)現(xiàn)，手指和數(shù)字表征都激活了左側(cè)角回，而且比較手指大小比判斷手掌方向和區(qū)分手指顏色更多地激活與數(shù)字有關(guān)的頂內(nèi)葉皮層[15][16]。這說明手指表征和數(shù)字表征不僅有機(jī)能聯(lián)系，而且有共同的神經(jīng)基礎(chǔ)。

最后，加強(qiáng)理論研究成果的實(shí)際應(yīng)用。手指與數(shù)字之間關(guān)系的研究是目前心理學(xué)研究的熱點(diǎn)。有研究者認(rèn)為手指計(jì)數(shù)可以很好解釋SNARC效應(yīng)的起源，更重要的是，通過幼兒手指動(dòng)作訓(xùn)練可以改善幼兒數(shù)學(xué)成績[17]。這說明手指表征有助于計(jì)算能力的提升。

[1] 徐曉東,劉昌.數(shù)字的空間表征[J].心理科學(xué)進(jìn)展, 2006, 14(6): 851-858.

[2] 何清華.李鶴.董奇.數(shù)字與空間表征聯(lián)結(jié)研究進(jìn)展[J].北京師范大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版), 2008,44 (3)：238-242.

[3] 楊金橋,張奇.SNARC 效應(yīng)的研究及展望[J].心理科學(xué), 2010, 33(3): 657-659.