姜 珊，關守義

(1.上海政法學院社會管理學院，上海 201701；2.河北師范大學學校辦公室，石家莊 050024)

1 引言

內隱學習是Reber于1967年首次提出的概念，指一種不需要意識參與的學習，是個體在環(huán)境中無目的、自動地獲得事件或客體間結構關系的過程(Reber，1967，2013；Rebuschat，2013；Rohrmeier & Widdess，2016)。內隱學習領域應用最廣泛的范式之一是Reber(1967)的人工語法任務，該任務首先創(chuàng)設一套復雜的限定狀態(tài)人工語法圖，通過語法圖生成大量的字符串，學習階段要求被試記憶字符串，測驗階段要求被試對一系列新的字符串進行分類判斷，結果發(fā)現(xiàn)被試的分類判斷成績顯著高于隨機水平，隨后的言語報告表明被試對這一規(guī)則并沒有外顯的掌握，證明了內隱學習的存在。

內隱學習自提出以來便引發(fā)了一系列的爭論，爭論的焦點之一在于被試在人工語法學習過程中獲得的知識結構究竟是什么(Fitch & Friederici，2012)？Reber(1967)認為被試獲得的知識是關于復雜語法圖的抽象規(guī)則，而另一些研究者則認為被試在人工語法任務中獲得的僅僅是一些樣例或者組塊(Brooks，1978；Jamieson & Mewhort，2011；Rohrmeier & Rebuschat，2012)。持抽象規(guī)則觀點的研究者們嘗試采用遷移研究來澄清這一爭論。在遷移研究中，改變學習階段和測驗階段字符串的構成元素或者呈現(xiàn)方式(Reber，1969；Scott & Dienes，2010)，結果發(fā)現(xiàn)刺激的表面特征發(fā)生變化時，被試的分類判斷正確率仍然顯著高于隨機水平，為內隱學習的抽象性提供了證據(jù)。

對上述問題的探討最初多采用限定狀態(tài)人工語法，這一語法圖限定了相鄰字母間的順序，導致字符串的相似性程度較高，為了解決這一問題，研究者們嘗試從新的視角，采用新的范式和材料為內隱的學習抽象性問題提供新的證據(jù)，遠距離規(guī)則的研究就是其中一個重要的方面。遠距離規(guī)則是指相鄰元素間沒有順序限制的規(guī)則，它廣泛存在于人類語言、音樂、知覺、動作等領域(Rohrmeier et al.，2014)，和限定狀態(tài)人工語法相比，它更為抽象，能夠很好地控制組塊、重復結構等特征對規(guī)則學習的影響。對于被試來說，習得不同的結構需要不同水平的內在學習機制，對于相似性特征，可以通過獲得一系列的狀態(tài)轉換這一限定狀態(tài)機制被習得；但是，想要獲得更為復雜的遠距離規(guī)則，則需要一個短時的存儲緩沖裝置存儲上下文信息。因此，如果被試僅僅能夠內隱地習得相似性特征，那么內隱學習的內在機制就具有限定性特點；相反，如果被試能夠習得更為抽象的遠距離規(guī)則，那么與之相對應的學習機制就應具有無限性(超限定性)的特點(Ling et al.，2016)。

那么究竟人們能否內隱地習得遠距離規(guī)則呢？對遠距離規(guī)則內隱學習的研究始于音樂領域。一些研究采用音樂的水平映射規(guī)則，創(chuàng)設一系列音符串作為實驗材料(見圖1)，在學習階段，被試聽符合規(guī)則的音符串，在測驗階段進行音符串的分類判斷任務。結果發(fā)現(xiàn)只有具備音樂背景的被試才能習得該規(guī)則(Dienes & Longuet-Higgins，2004)，只有間接測驗才對水平映射規(guī)則敏感(Kuhn & Dienes，2005)，或者只有在有意學習的條件下，被試才能學到該規(guī)則(Kuhn & Dienes，2006)。Dienes等(2012)探討了遠距離擊鼓韻律規(guī)則的內隱學習。在學習階段，讓被試聽符合垂直映射規(guī)則的韻律(見圖2)，測驗階段讓被試進行分類判斷任務，結果發(fā)現(xiàn)實驗組被試分類判斷正確率顯著高于隨機水平，而控制組被試沒有出現(xiàn)該效應。

圖1 音樂的水平映射規(guī)則樣例(采自Dienes和Longuet-Higgins，2004)

圖2 擊鼓韻律的垂直映射規(guī)則樣例(采自Dienes等，2012)

音樂和語言存在很大的相似性(Tillmann，2012)，與音樂旋律類似，漢語聲調也具備起伏性的特征。Jiang等(2012)探討了漢語聲調水平映射規(guī)則的習得，采用長度為10的聲音串，后半串在平仄維度上和前半串呈現(xiàn)水平映射關系(見圖3)。學習階段要求被試聽聲音串，測驗階段要求被試對新的聲音串作分類判斷。結果發(fā)現(xiàn)，被試內隱地能夠區(qū)分合法串和非法串，為內隱學習的抽象觀提供了新證據(jù)。其他一些采用不同材料的遠距離規(guī)則研究，如漢語聲調的垂直映射規(guī)則(Li et al.，2013)、類似于自然語言的情境獨立語法(Rohrmeier et al.，2012)、空間視覺運動序列的垂直和水平對稱規(guī)則(Tanaka和Watanabe，2014，2017)、肢體動作的對稱規(guī)則(Orgs et al.，2013)、人工語言的嵌入結構和交叉結構的無意學習(de Vries et al.，2012)，都證實了遠距離規(guī)則的可習得性。

然而，上述的一系列研究結果并不意味著被試一定習得了遠距離規(guī)則本身，可能僅僅是一些音符或者聲調的簡單對應關系。Dienes和Longuet-Higgins(2004)指出被試可能存在以下兩種表征遠距離規(guī)則的方式：值—值的表征和變量—變量表征。值—值的表征是指被試可能習得某個位置的音符(聲調)和另一個位置的音符(聲調)之間存在的對應關系；變量—變量的表征是指被試獲得了變量和變量之間的復雜規(guī)則而非特定的值和值之間的簡單對應關系，相對于值—值的表征，變量—變量表征更為抽象。如果被試獲得的是變量—變量表征，那么當測驗階段出現(xiàn)學習階段所沒有的值(音符或聲調)時，被試就仍然能夠分辨規(guī)則串和非規(guī)則串，即能夠發(fā)生規(guī)則在不同材料上的遷移。現(xiàn)有的遷移研究大多集中于限定狀態(tài)人工語法，姜珊等(2014)首次采用漢語聲調水平映射規(guī)則探討了遠距離規(guī)則的習得和遷移，研究創(chuàng)設了兩種平仄聲調水平映射規(guī)則，分別是1聲和3聲的水平映射以及2聲和4聲的水平映射，在學習階段讓被試學習其中一種映射規(guī)則，測驗階段測驗兩種規(guī)則，結果發(fā)現(xiàn)被試在測驗階段表現(xiàn)出了對相同規(guī)則的學習效應和不同規(guī)則的遷移效應，內隱學習的抽象性問題提供了新的確鑿證據(jù)。Dienes和Longuet-Higgins(2004)進一步將變量—變量表征區(qū)分為兩種：固定長度和任意長度表征，指出如果人們僅僅能夠習得固定長度的遠距離規(guī)則，那么這種學習僅僅是一種限定模式，如果人們能夠將習得的規(guī)則在任意長度上靈活遷移，那么這種學習就是一種超越了限定狀態(tài)的更為抽象的無限模式。Chomsky(1956)曾指出“語法是基于有限數(shù)量的句子獲得的，人類語言的特點是通過建立一般性的語法規(guī)則，在有限的語言經驗基礎上理解以及生成無限多的新的句子”。如果能夠證明被試能夠將水平映射這種重要的遠距離規(guī)則遷移到學習階段并未出現(xiàn)過的不同長度的材料上，那么就能夠為Chomsky關于人類語言的學習機制是無限的(more than finite state)這一觀點提供重要的證據(jù)支持。

因此，研究將在控制表面特征的前提下，探討漢語聲調水平映射規(guī)則的長度遷移。具體來說，在學習階段，讓被試學習長度為10的聲音串，而在測驗階段，考察其對長度為8、10和12的聲音串的分類判斷，以探討水平映射規(guī)則在不同長度上能否發(fā)生遷移，并采用結構知識測量考察被試在學習過程中所獲得的用于事后分類判斷的底層知識(Dienes & Scott，2005)。如果被試能夠內隱地將規(guī)則遷移到不同長度的材料上，不僅能夠證實內隱學習的抽象性表征模式，還能進一步從語言學的角度證實人類語言的學習機制是無限的。

圖3 合法的聲音串樣例：前5個音的和后5個音的聲調類型呈現(xiàn)水平映射關系。(采自Jiang等，2012)

2 方法

2.1 被試

42名大學生，男性8人，女性34人。年齡范圍18～37歲，平均年齡22.43歲，標準差4.38。實驗組18人，控制組24人。所有被試的母語為漢語，聽力正常。

2.2 材料

在學習階段給被試呈現(xiàn)一系列長度為10的聲音串，前五個音和后五個音遵循平聲和仄聲的水平映射規(guī)則，即如果第一音為仄聲，那么第六個音就為平聲，如果第二音為平聲，那么第六個音就為仄聲，以此類推(樣例見圖4)。按照這種規(guī)則，生成了32個長度為10的平仄串，16個作為學習階段的材料，16個作為測驗階段的合法串。此外，生成16個測驗階段的非規(guī)則串，保證每個非規(guī)則串只有兩個位置違反規(guī)則。學習階段的16個平仄串重復3次，共48個平仄串；測驗階段的32個平仄串(16個合法串和16個非規(guī)則串)每個只出現(xiàn)一次。

選取16個音節(jié)生成最終的聲音串，其中8個音“cān，jū，huī，shēng，níng，lái，qín，bó”為平聲；8個音“guǒ，ěr，zhǎn，xǐ，zòu，jùn，tù，wèi” 為仄聲。 將16個音按照規(guī)則填入48個學習階段的平仄串以及32個測驗階段的平仄串中，所有的聲音串需保證每串中的10個音不重復。

另外，測驗階段長度為8和12的測驗串同樣分別包含16個合法串和16個非法串。因此，測驗材料共包含32*3=96個測驗串，見圖4。

圖4 長度為8、10、12的符合規(guī)則的測驗串樣例

最后，測驗材料需控制表面特征。首先，對于長度為10的測驗串，學習階段和測驗階段的平仄串和四聲串沒有相同的重復結構。其次，對于三種長度的測驗材料，每種長度的測驗串中的合法串和非法串的平均特征頻率(MFF)、總體組塊強度以及前后組塊強度在聲調和音節(jié)維度上都進行了平衡，ps>0.05(見表1，重復結構、平均特征頻率、總體組塊強度以及前后組塊強度的計算方式見姜珊等，2014)。

表1 三種不同長度測驗中合法串和非法串在聲調類型、四聲和音節(jié)維度上的平均特征頻率(MFF)和組塊強度(ACS)

生成聲音串時，每個音節(jié)持續(xù)時間為450ms。對于每種長度的聲音串，前半部分和后半部分都有600ms的時間間隔。采用E-prime2.0編寫實驗程序。

2.3 程序

對于實驗組被試，實驗包含學習階段和測驗階段；對于控制組的被試，僅包含測驗階段。

2.3.1 學習階段

48個聲音串重復呈現(xiàn)3次，共144個聲音串，順序隨機。每個聲音串播放前有一個450ms的提示音，播放完畢后有5000ms的時間間隔，被試的任務是仔細聽該聲音串，并在5000ms時間間隔時在心中默默復述剛剛聽到的聲音串。學習階段持續(xù)大約30分鐘。

2.3.2 測驗階段

測驗開始前，先告知實驗組被試，他們在學習階段聽到的聲音串都是按照同一種規(guī)則生成的，要求他們對三部分新的測驗串，共96個進行分類判斷。每部分測驗中，都有一半規(guī)則串和一半非規(guī)則串。對于控制組被試，只需告知三部分測驗材料中，每部分都有一半規(guī)則串和一半非規(guī)則串，要他們直接進行分類判斷。對于每個測驗串，被試首先需要判斷其是否符合規(guī)則，隨后從“猜測、直覺、記憶和規(guī)則”四個結構知識選項中選出他們的判斷依據(jù)，其中猜測和直覺為無意識的結構知識，記憶和規(guī)則為有意識的結構知識。

3 結果

以下所有統(tǒng)計中α錯誤的概率均為0.05。

3.1 分類判斷的正確率

對于三部分測驗，實驗組被試總的分類判斷正確率顯著高于隨機水平50%(長度為8：t(17)=2.50，d=0.59；長度為10：t(17)=4.21，d=0.99；長度為12：t(17)=2.98，d=0.70)；而控制組被試總的分類判斷正確率和隨機水平50%差異不顯著(長度為8：t(23)=-0.10，d=0.02；長度為10：t(23)=1.31，d=0.27；長度為12：t(23)=-0.81，d=0.17)；進一步的比較發(fā)現(xiàn)實驗組被試分類判斷的矯正正確率都顯著高于控制組(長度為8：t(40)=2.44，d=0.78；長度為10：t(40)=2.73，d=0.87；長度為12：t(40)=2.91，d=0.93)。這表明實驗組被試不僅習得了水平映射規(guī)則，還能夠將其遷移到不同長度的材料上。

3.2 意識和無意識的結構知識

將四種結構知識中的“猜測”和“直覺”合并作為內隱的結構知識，“記憶”和“規(guī)則”合并作為外顯的結構知識(Dienes & Scott，2005)。

對于三種不同長度的測驗材料，實驗組和控制組被試在內隱和外顯結構知識上的分類判斷矯正正確率見圖5。

在內隱結構知識上，對于三部分測驗，實驗組被試的分類判斷正確率顯著高于隨機水平50%(長度為8：t(17)=2.47，d=0.58；長度為10：t(17)=4.27，d=1.01；長度為12：t(17)=2.88，d=0.68)；而控制組被試總的分類判斷正確率和隨機水平差異不顯著(長度為8：t(23)=-0.20，d=0.04；長度為10：t(23)=1.33，d=0.27；長度為12：t(23)=-0.77，d=0.16)；進一步采用Bonferroni矯正，實驗組被試在三種長度測驗材料上的分類判斷矯正正確率顯著高于控制組被試(長度為8：t(40)=2.40，d=0.77；長度為10：t(40)=2.77，d=0.89；長度為12：t(40)=2.81，d=0.90)，這些結果表明被試對聲調對仗規(guī)則的習得和遷移是內隱的。

圖5 三種測驗中被試在內隱和外顯結構知識上的分類判斷矯正正確率(*表示p <0.05，Error bars：+/-SE)

對于外顯的結構知識，由于被試選擇外顯結構知識的比例很小，實驗組和控制組分別只有3人和6人選擇了外顯的結構知識，所以對于外顯結構知識，不能夠得出結論。

4 討論

研究在控制表面特征的前提下，探討了漢語聲調水平映射規(guī)則的長度遷移。學習階段向被試呈現(xiàn)長度為10的符合水平映射規(guī)則的聲音串，測驗階段考察被試是否能夠將規(guī)則在長度上內隱地遷移。結果表明被試不僅能夠內隱地習得長度為10的水平映射規(guī)則，還能夠將這種抽象的遠距離規(guī)則遷移到不同長度的材料上，證實了被試習得的規(guī)則是以最為抽象的方式——任意長度的變量—變量方式表征的。該結果一方面為內隱學習的抽象性表征模式提供確鑿證據(jù)，另一方面也從語言學的角度證實了人類語言學習機制的無限性特點。

內隱學習的現(xiàn)有模型大多是基于組塊或重復結構的連接主義模型(Perruchet & Vinter，1998；Cleeremans & Dienes，2008)。由于這些模型大多基于簡單的連接網絡(connectionist networks)，只能夠形成特定的值—值的表征方式，所以不能說明被試是如何習得變量間的對應關系。獲得抽象的遠距離規(guī)則本身意味著被試不僅能夠形成對于特定材料的值—值的表征，還能夠形成對于不同材料的固定長度的變量——變量表征，甚至形成更為抽象的不同長度的變量——變量表征(Dienes & Longuet-Higgins，2004)。姜珊等(2014)證實被試獲得的規(guī)則表征是一種跨越了具體值的固定長度表征。而目前的這一研究又在此基礎上進一步證實了最為抽象的不同長度的變量——變量表征的存在。因此，研究得到的結果從內隱學習抽象性表征層面上來看是十分有趣的。今后的研究可以進一步探討如果同時改變測驗材料的值和長度，能否發(fā)生遷移效應。

由于內隱學習的計算模型大多是簡單的連接網絡，很難習得變量間的遠距離關系(Cleeremans & Dienes，2008)。想要獲得遠距離規(guī)則需要一個短時的存儲緩沖裝置(short-term storage buffer，Kuhn & Dienes，2008)。Elman(1990)提出的簡單循環(huán)網絡(Simple Recurrent Network，SRN)就是傳統(tǒng)的連接網絡模型的一種。它包含三個層次，其中一層為上下文單元(context units)，這一單元包含了隱藏單元對先前刺激加工的激活狀態(tài)(Kuhn & Dienes，2008)，并在加工新的刺激時，將先前的激活狀態(tài)反饋給隱藏單元。因此，上下文單元就可以作為一個短時的記憶裝置，存儲上下文信息，獲得結構更為復雜的語法(Kuhn & Dienes，2008)。Kuhn和Dienes(2008)采用SRN模型模擬了音樂水平映射規(guī)則的習得過程，發(fā)現(xiàn)SRN能夠習得Kuhn and Dienes(2005)的材料，但是相對于規(guī)則，SRN對樣例和組塊似乎更加敏感。李菲菲(2013)探討SRN模型能否模擬人類被試的遠距離規(guī)則習得機制，結果發(fā)現(xiàn)該模型能夠學會漢語聲調的水平和垂直映射規(guī)則。然而，現(xiàn)有的遠距離規(guī)則神經網絡模擬研究僅僅限于固定長度的材料，未來的研究可以考察SRN能否模擬不同長度遠距離規(guī)則的習得和遷移，這將有助于進一步揭示遠距離規(guī)則內隱學習的機制問題。

此外，水平映射規(guī)則正是Chomsky 短語結構語法結構(Rohrmeier et al.，2014)中所包含的情境敏感結構(context-sensitive structure)或稱之為交叉結構(crossed structure)。除了這一結構外，在Chomsky 等級語法結構中還包含另一種遠距離規(guī)則——情境無關語法(context-free structure)或稱之為嵌套結構(nested structure)。按照Chomsky 的等級結構理論，情境敏感結構要比情境獨立結構更難習得。一些研究比較了這兩種規(guī)則的習得，結果發(fā)現(xiàn)交叉結構比嵌入結構更容易習得，這樣的結果與Chomsky的理論并不一致(Bach，Brown，& Marslen-Wilson，1986；李菲菲，2013；Uddén et al.，2012)。究其原因，Uddén 等(2012)采用的被試為荷蘭被試，在荷蘭語的語法結構中存在大量的交叉結構，李菲菲(2013)采用的被試母語均為漢語，漢語詩歌中同樣存在大量的平仄交叉結構，所以可能是先前經驗導致被試對交叉結構的加工更加容易。未來的研究可以進行一些跨文化研究，探討已有的知識經驗對遠距離規(guī)則習得的作用，此外，還可以進一步比較不同種類遠距離規(guī)則在長度上的遷移效應是否存在差異。

5 結論

研究以漢語聲調的水平映射這一遠距離規(guī)則為材料，通過對表面特征與底層規(guī)則之間的分離操作，考察了聲調水平映射規(guī)則的內隱習得和長度遷移，結果表明被試不僅能夠習得這一規(guī)則，還能夠將該規(guī)則靈活遷移到不同長度的材料上，為內隱學習的抽象性和規(guī)則性提供強有力的新證據(jù)。