顏色大小形狀對兒童歸納推理的影響

顏色大小形狀對兒童歸納推理的影響

1兒童的歸納推理和多樣性歸納推理是對具體事件、事實或事實的總結，并將知識和經(jīng)驗簡化為一般事件、事實和事實（李紅、陳安濤、馮廷勇、李福洪、龍長權，2004）。近年來,在歸納推理上探討得最多的是歸納論斷力度問題(即要求個體判斷歸納論斷成立的可能性大小),提出了一些影響歸納論斷力度的心理效應,如相似性效應、多樣性效應。其中,相似性效應是指,前提項與結論項在知覺上越相似,則歸納論斷力度越強(Rips,1975)。如以下兩個命題:(A)知更鳥有籽骨/麻雀也有籽骨;(B)知更鳥有籽骨/鴕鳥也有籽骨。相比鴕鳥,知更鳥和麻雀更相似,所以很多被試認為A論斷比B論斷的力度更強。眾多研究表明,前提與結論間的相似性對兒童的歸納推理影響很大(Graham,Kilbreath,&Welder,2004;Heit&Rubinstein,1994;Rips,1975;Sloutsky,Lo,&Fisher,2001;Sloutsky&Fisher,2004a,2004b;Welder&Graham,2001)。在同樣具有知覺相似性的條件下,兒童對不同的知覺信息有著不同的選擇傾向。當兒童面對具有知覺特征、語言標簽、生物或物理特征等多重信息的物體時,他們會依據(jù)多個維度對物體進行分類和歸納推理(Gelman,1988;Sloutskyetal.,2001;Sloutsky&Fisher,2004b;李富洪等,2005;龍長權等,2006)。如Sloutsky和Fisher(2001)給被試呈現(xiàn)兩個前提項和一個測試項,其中,測試項與一個前提項高相似,與另一個前提項低相似或不相似,但共享相同的語言標簽。結果發(fā)現(xiàn),有語言標簽時,4~5歲兒童選擇與前提項共享語言標簽的選項的比例,會隨著相似性程度的改變而發(fā)生變化。而多樣性效應是指,前提項越多樣,歸納論斷力度越強(Heit,2000)。如以下兩組論斷:(C)貓和水牛體內(nèi)有X物質/袋鼠體內(nèi)有X物質;(D)奶牛和水牛體內(nèi)有Y物質/袋鼠體內(nèi)有Y物質。成人被試傾向于認為論斷(C)更可能成立,因為論斷(C)的前提比論斷(D)的前提更為多樣。然而,兒童是否也會表現(xiàn)出多樣性效應,對此卻有較大爭論(李富洪,李紅,陳安濤,馮廷勇,龍長權,2006;陳慶飛,雷怡,歐陽含璐,李紅,2009)。一種觀點認為,9歲甚至更大兒童才能基于多樣性進行推理(Gutheil&Gelman,1997;Lopez,Gutheil,Gelman,&Smith,1992;Rhodes,Gelman,&Brickman,2008;陳慶飛,雷怡,李紅,2010);另一種觀點認為,5歲左右兒童就能注意到前提項的多樣性特點(Heit&Hahn,2001;Lo,Sides,&Rozelle,2002;Shipley&Shepperson,2006;吳霞,李紅,2008)。對此,目前大多數(shù)研究都采用圖片作為兒童歸納推理多樣性效應任務的實驗材料。例如,Gutheil和Gelman(1997)給兒童呈現(xiàn)兩組前提圖片,一組為多樣組(如五只不同的蝴蝶),另一組為非多樣組(如五只相似的蝴蝶),并告訴兒童這兩組前提圖片內(nèi)的動物具有不同的特征(如翅膀上有紅點或藍點),然后問兒童另一張與前提圖片均不同的測試圖片(如另一只蝴蝶)具有哪種特征。在這些研究中,研究者們往往通過變化顏色、大小和形狀等特征來操縱實驗條件,這種特征的變化對歸納推理是否會產(chǎn)生影響呢?一方面,兒童的顏色、大小和形狀知覺發(fā)展都較早。如Jones和Smith(1991)的研究中,先給被試呈現(xiàn)具有顏色、形狀和質地三個特征(如方形、藍色、木制的)的前提項,然后呈現(xiàn)兩個形狀不同、一個顏色不同和一個質地不同的測試項,讓兒童判斷測試項與前提項是否一致。結果表明,2~3歲的幼兒選擇形狀作為歸納的依據(jù)?？梢?不同的知覺信息對于兒童的歸納推理具有不同的影響。兒童在面對具有顏色、大小和形狀等多重特征的物體時,各種特征間可能存在某種加工優(yōu)勢,此外,不同特征在心理量上的差異對多樣性效應任務中多樣組和非多樣組之間的差異可能也會產(chǎn)生影響。另一方面,以往許多研究都建立在相似性判斷和差異性判斷在邏輯上相反的假設上。Mill指出“相似性和差異性判斷是相同的,相似性只是有很少的區(qū)別”(Medin,Goldstone,&Geniner,1990)。按照這種觀點,用1~6的數(shù)字來評定狗和狼的相似度,如果相似度是5,那么差異度就是2。然而,之后的研究者發(fā)現(xiàn)相似性判斷與差異性判斷并不是簡單的對立鏡像關系。當對材料分別進行相似性判斷和差異性判斷時,兩種判斷不是相反的(Estes&Hasson,2004;Medinetal.,1990)。如果相似性判斷和差異性判斷并不總是同一過程的互補性測量,那么面對顏色、大小和形狀等多重信息時,兒童分別在基于相似性和基于差異性進行歸納推理的任務中表現(xiàn)如何,兩者是否存在差異?如上所述,5歲以前的兒童就能基于相似性進行推理,而關于兒童能否基于多樣性進行推理卻存在較大爭論。為確保被試能更好地理解實驗任務,本研究選擇在多數(shù)研究中能夠表現(xiàn)出多樣性效應的8~10歲兒童作為被試;為更好地探討顏色、大小和形狀對歸納推理任務的影響,本研究設置相似性任務(任務1)和變化性任務(任務2)。其中,任務2與歸納推理多樣性效應研究范式相似,每組前提圖片在顏色、大小和形狀中的一個特征或兩個特征上變化以形成特征之間的比較。但是,與多樣性任務中多樣組內(nèi)的差異大于非多樣組內(nèi)差異不同,任務2的兩組前提圖片在變化的特征數(shù)目上并無差異。而任務1則與相似性效應的研究范式相似,同時,為了與變化性任務保持一致,每組前提圖片包括三個完全相同的圖形。任務1考察面對顏色、大小和形狀等多重信息時,兒童在歸納推理任務中的表現(xiàn)如何;任務2則重點考察當顏色、大小和形狀中的一個特征變化和兩個特征同時變化時,兒童在歸納推理任務中的表現(xiàn)如何。2方法2.1性別、年齡及性別分布被試來自一所普通小學,其中,36名兒童參加任務1的測試,32名兒童參加任務2的測試。其中,8歲兒童27名,男童13名,女童14名,年齡范圍為96~107個月,平均年齡M=102.44月,SD=0.03;9歲兒童22人,男女各11人,年齡范圍為108~119個月,平均年齡M=114.09月,SD=0.04;10歲兒童19人,男童9名,女童10名,年齡范圍為120~127個月,平均年齡M=121.95月,SD=0.03。2.2簡單對比實驗材料任務1共有三種條件(顏色-形狀,顏色-大小,大小-形狀)。每個測試包括兩張前提圖片和一張測試圖片,其中,每張前提圖片內(nèi)的三個圖片完全相同,但兩張前提圖片間有且僅有一個特征(顏色、大小或形狀)保持一致;而測試圖片除共享兩張前提圖片相同的特征外,還具有一個與兩張前提圖片都不相同的特征。為便于平衡處理,每種測試條件包括AB兩個子任務,所以一共有6個測試任務。以表2中的顏色-形狀比較為例,大小保持不變,在顏色和形狀間做平衡。在一半被試中,兩組前提圖片分別為方形紅色和圓形藍色,測試圖片則一半為圓形紅色,另一半為方形藍色(A子任務);而在另一半被試中,兩組前提圖片分別為方形藍色和圓形紅色,對應地,測試圖片一半為圓形藍色,另一半為方形紅色(B子任務)。其他任務做類似處理(見表2)。正式實驗時,先分別呈現(xiàn)兩張前提圖片,然后告訴兒童其中一張圖片后面有軟糖,另一張圖片后面有硬糖。然后問兒童測試圖片后面更可能有軟糖還是硬糖?以圖1為例,一組前提圖片為方形紅色、4a(a是面積單位,下同),后面有一顆軟糖;另一組前提圖片為圓形藍色、4a,后面有一顆硬糖;然后呈現(xiàn)一個為圓形、紅色、4a的測試圖片,問兒童:“這個圖片后面更可能有軟糖還是硬糖?”如果兒童選擇軟糖,則表明他們是根據(jù)顏色(紅色)特征相似進行選擇;如果兒童選擇硬糖,則表明他們是根據(jù)形狀(圓形)特征相似進行選擇。其他任務做類似處理。任務2與任務1的實驗過程基本相同,只是實驗材料存在如下差異:首先,每張前提圖片中的三個圖形在顏色、形狀和大小三個特征上變化,而測試圖片在三個特征上與兩張前提圖片均不相同。為了有效控制顏色、大小和形狀特征內(nèi)部偏好的影響,任務2在任務1的基礎上減小前提圖片中顏色(深綠、中綠、淺綠)、形狀(圓-橢圓-長軸更長的橢圓)和大小(依次1.5倍變化)特征的變化程度(見圖2,圖3)。其次,為進一步探討操縱顏色、形狀和大小變化的有效性,三種條件還分別設置了顏色、形狀和大小特征單獨變化(任務2A,如圖2)和同時變化(任務2B,如圖3)兩種子任務。如表3,在單獨變化任務中,每張前提圖片都有且只有一個特征發(fā)生變化,但這兩個特征不相同;而同時變化任務中,兩張前提圖片均有且只有一個特征保持不變,但這兩個特征不相同。如果兒童在單獨變化(任務2A)和同時變化(任務2B)條件下的選擇不存在顯著差異,則表明將顏色、大小和形狀特征單獨抽取出來構成推理任務是比較合理的。反之,如果兩個子任務間有顯著差異,則表明這種處理有欠妥當。2.3被試和任務2:實驗1.(1)正式實驗前對實驗材料進行學習,并要求被試向主試反饋所理解的內(nèi)容。為保證被試能夠正確感知圖形在顏色、形狀和大小上的異同,對各個任務的圖形分別進行學習。以任務1中大小為例,先給被試呈現(xiàn)圓形4a/2a、方形4a/2a四個圖形,問兒童哪些圖形的顏色、大小和形狀上是相同的,哪些是不同的,直到兒童能夠正確回答為止。正式實驗時不再有相關的提示。(2)介紹實驗任務。任務1(任務2)的指導語為:“小朋友,你好!歡迎你參加我們的實驗,下面兩組圖片中各有三個相同的圖形(任務2:下面兩組圖片中的三個圖形可能分別在顏色、形狀和大小上有變化,這些圖形雖然顏色、大小或形狀不同,但它們后面都放有一顆糖)。其中一組圖片(左邊或右邊)后面有軟糖,另一組圖片(右邊或左邊)后面有硬糖。請你認真觀察這兩組圖片,然后回答下面的問題。實驗沒有時間限制,請你在仔細觀察后做出判斷?！贝辉嚴斫庵笇дZ后,主試協(xié)助被試寫下年齡和性別,引導被試開始回答第一題。為使被試能按指導語回答,每個任務完成后主試簡單重復指導語。(3)記分方法為:被試在顏色、大小和形狀兩兩比較中做二擇一的迫選,選擇哪一組前提圖片具有的屬性則在相應的特征(如顏色)上記1分,在另一組前提圖片相應的特征(如形狀/大小)上記0分。以圖2為例,如果被試認為測試圖片與左邊一組具有相同屬性(如軟糖),則在顏色上記1分,在形狀上記0分;反之,如果被試認為測試圖片與右邊一組具有相同屬性(如硬糖),則在形狀上記1分,在顏色上記0分。3結果3.1兒童選擇選擇傾向的一般特征特性首先,為了探討被試在兩兩比較中是否存在選擇傾向,分別對三種條件下被試的得分進行差異檢驗(采用2個相關樣本非參數(shù)檢驗,方法是WilcoxonSignedRanksTest),結果見表4。統(tǒng)計結果表明,在任務1的大小-顏色和大小-形狀比較任務中,被試傾向于認為測試圖形具有與大小一致圖形相同的屬性。而在顏色-形狀比較任務中,被試傾向于選擇測試圖形具有與形狀一致圖形相同的屬性。其次,為進一步探討哪種選擇傾向更為明顯,對表4中顏色、形狀和大小得分分別求總分發(fā)現(xiàn),兒童的選擇表現(xiàn)出一定的選擇傾向,其中,大小總分最高(M=2.92),顯著高于形狀總分(M=2.02;Z=2.44,p<0.05)和顏色總分(M=1.06;Z=3.79,p<0.001);形狀總分高于顏色總分(Z=2.88,p<0.01)。3.2以對比圖像的大小和形狀為基本測試首先,為了檢驗單獨變化顏色、形狀或大小特征的有效性,對任務2中顏色、形狀和大小特征單獨變化(任務2A)和同時變化(任務2B)兩種子任務的結果進行差異檢驗(采用的是獨立樣本的非參數(shù)檢驗,方法是Mann-WhitneyTest,下同),如表5所示,兩種任務下差異不顯著,表明這種處理是比較合理的。其次,鑒于上述分析,把任務2A和任務2B的得分相加,并對三種條件下被試的得分進行差異檢驗,以探討顏色、大小和形狀比較中被試的選擇傾向(見表6)。在任務2的大小-形狀任務中,被試更傾向于認為測試圖形具有與大小變化組圖片相同的屬性。在大小-顏色任務中,雖然兒童更多地選擇大小變化圖片具有的屬性,但這種差異不顯著;在顏色-形狀任務中,被試的選擇處于隨機水平。再次,對表6中顏色、形狀和大小求總分發(fā)現(xiàn),大小總分最高(M=2.54),顯著高于顏色總分(M=1.84;Z=2.46,p<0.05)和形狀得分(M=1.63;Z=2.62,p<0.01);形狀總分和顏色總分間差異不顯著(Z=0.79,p>0.05)。3.3兩個任務下顏色、大小和形狀的變化首先,為探討對顏色、大小和形狀特征在不同推理任務上是否存在差異,對任務1和變化性任務中三種條件下的得分分別做差異檢驗(見表7),結果發(fā)現(xiàn),在顏色-大小和顏色-形狀兩種測試上,任務2中顏色得分顯著高于任務1中顏色得分。其次,對兩個任務下顏色、大小和形狀的總分進行差異檢驗,結果發(fā)現(xiàn),任務2中顏色總分(M=1.84)顯著高于任務1中顏色總分(M=1.06,Z=2.46,p<0.05),而形狀總分低于任務1中形狀總分,差異處于邊緣顯著水平(Z=1.93,p=0.05);大小總分差異不顯著(Z=3.29,p>0.05)。上述結果表明,雖然8~10歲兒童在任務2大小-形狀比較中也表現(xiàn)出根據(jù)大小變化進行選擇的傾向,但與任務1不同,任務2中被試對顏色變化的依賴程度有所提高(顏色總分高于任務1),對形狀變化的依賴程度有所降低(形狀總分低于任務1)。這種差異進一步表現(xiàn)在任務2大小-顏色比較中大小優(yōu)勢及顏色-形狀比較中形狀優(yōu)勢均不明顯(表6)。4討論4.1測試照片的加工在任務2中,8~10歲兒童在面對顏色、形狀和大小多重信息時,不論是一個特征單獨變化還是兩個特征同時變化,大小變化對被試的選擇有很大影響,且存在明顯的大小優(yōu)勢;在顏色—形狀比較任務中,顏色和形狀對8~10歲兒童完成歸納推理任務的影響不存在顯著差異,形狀優(yōu)勢不明顯。而在任務1中,被試除了表現(xiàn)出大小優(yōu)勢外,還表現(xiàn)出一定的形狀優(yōu)勢。為什么在任務1中表現(xiàn)出形狀優(yōu)勢而在任務2中形狀優(yōu)勢不明顯?可能存在以下原因;首先,兩個任務的加工深度不同。在任務1中,由于每個前提圖片組內(nèi)的三張圖片完全相同,且測試圖片與前提圖片間存在相同特征的提示,此時被試不需要注意顏色、大小和形狀的變化,直接把測試圖片與兩組前提圖片進行比較即可。因此,涉及的高級心理過程很少,被試可能更多基于感知覺偏好做出選擇。而在任務2中,每個前提組內(nèi)圖片涉及顏色、大小或形狀上的變化,而測試圖形與前提組圖片截然不同,被試必須先知覺前提圖片的變化情況再做出判斷,因此,它包括一個對顏色、大小和形狀再加工的過程。此外,顏色和形狀自身的加工深度可能有所差別。丁錦紅和林仲賢(2000)研究表明,圖形的形狀、顏色和質地的記憶難度之間存在差異,形狀最易,顏色最難,質地居中。由于任務1涉及的加工過程較淺,耗費的心理資源較少,且形狀最容易記憶,顏色最難記憶,從而表現(xiàn)出一定的形狀優(yōu)勢;而任務2涉及更深層次的加工,耗費的心理資源較多,均能對顏色和形狀信息有較好記憶,面對顏色和形狀信息時,沒有表現(xiàn)出明顯的選擇傾向。其次,相似性判斷和差異性判斷可能并不是同一過程的互補性測量。以往基于相似性的理論研究及相關模型來考察差異性的做法可能并不合理。在本研究中,主要表現(xiàn)在顏色、大小和形狀特征對相似性任務和變化性任務的影響不同。如果相似性與差異性是不同的加工過程,那么在類比過程中是否也使用了差異性判斷呢?或許人們同時運用了相似性和差異性判斷,或對于不同的材料和任務,人們有選擇地運用兩種判斷完成分類和推理活動。本研究雖然不能直接回答這個問題,但這可能是導致兩個任務差異的原因之一。再次,兒童缺乏必要的信息加工過程。如前所述,任務2的范式與歸納推理多樣性任務類似。Lopez等(1992)認為,成人在評估歸納力度時執(zhí)行了兩階段加工:評估前提項與結論項間的相似性、評估前提項之間的差異性。兒童可能只進行了第一階段加工,因此沒有表現(xiàn)出多樣性效應。Rhodes,Brickman和Gelman(2008)指出,當實驗材料同時存在多樣性和典型性信息時,兒童選擇典型性而忽略多樣性材料,這是因為兒童只能評估前提項與結論項間的關系(典型性,相似性),而對多個前提項之間的關系(差異性)卻很難進行加工。以上研究結論可以解釋兒童在本研究中任務2上的加工困難。4.2圖像的選擇、形狀和顏色等特征是對實踐任務的一個重要前提任務1結果表明,物體的大小特征最為重要,且形狀特征比顏色特征在歸納推理任務中具有更加重要的地位。形狀相似是兒童早期進行歸納推理時最先運用的一種策略(Grahametal.,2004;Smith,Jones,&Landau,1992;Welder&Graham,2001)。為什么本研究中大小特征最為重要?這可能與兒童此時的認知發(fā)展水平有關。根據(jù)皮亞杰認知發(fā)展理論,8~10歲兒童正處于具體運算階段,具體運算階段兒童智慧發(fā)展最重要的表現(xiàn)是獲得了守恒性和可逆性的概念。本研究中大小特征可能與面積守恒的獲得有關,所以兒童在歸納推理任務中偏向于選擇大小相同(變化)的圖形?；谏鲜鲅芯?我們認為兒童對物體的顏色、質地、形狀與大小等信息均較敏感,只是敏感的程度不同而已,而且各種信息的相對重要性可能還存在年齡發(fā)展差異。任務2中,任務2A和任務2B這兩種條件下顏色、大小和形狀得分差異不顯著,這表明將顏色、形狀和大小變化單獨抽取出來構成歸納推理任務是比較合理的,這就為從單維度研究多樣性效應提供了可能。然而,以往的研究者多從顏色、大小和形狀等方面變化圖片材料以構成歸納推理任務。但