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【本期推薦】

于曉,張涵,陳英和等.(2021).類比推理的眼動研究:揭示個體類比推理策略發展的有效手段.心理發展與教育.2021,37(06)

【文章出處】

心理發展與教育

【文章摘要】

近年來，研究者利用眼動技術具有高時間精度的優勢，探明不同年齡群體完成類比推理過程的眼動模式特點并得出其在進行類比推理時所用的策略。基于類比推理的眼動研究發現了三種典型的類比推理策略——項目優先策略、結構匹配策略和語義限制策略。成人更多表現為項目優先策略，兒童更多表現為語義限制策略。未來研究可以優化類比推理眼動指標，尤其是全局掃視路徑的計算方法，并重點關注特殊群體的類比推理眼動模式以及關注類比推理策略與其它認知能力的交互作用。

【推薦理由】

1. 對這篇文章的簡介

在說今天的推薦之前，先問大家兩個問題：如圖1，第一，看(a)圖，上面是貓追老鼠，有一個箭頭指著貓；下面是另一幅畫，包含房子、鳥、男孩、女孩、球。那么，下圖中的四個物體，哪一個類比于上圖中的那只貓的角色呢？第二，看(b)圖，A小男孩、B床、C貓和一個空格，請從下方的S、T、U、U四幅圖中選擇一個最合適的，填入那個空格中。顯然，這兩幅圖都要用到類比推理，而這兩幅圖分別代表著心理學家認為的類比推理的兩種基本模式：“情景類比推理任務”和“A:B::C:D類比推理任務”。

圖1

“情景類比推理任務”，顧名思義，通過相似的情景進行類比推理。其中上圖中的貓為源情景，下圖為靶情景。很明顯，男孩類比于貓，因為“貓追老鼠”和“男孩追女孩”是一對類比關系。如果能確認這一點，男孩類比于貓的角色（追逐者）就不難判斷了。房子、鳥、球都屬于干擾項或無關項。而“A:B::C:D類比推理任務”則需要將源情景進行分割，即通過（A:B）的關系來類比（C:□），下方的四幅圖中，T為答案、S為干擾項、U為無關項。所以，(b)的答案是T（人躺在床上睡覺→貓趴在抱枕上睡覺）。

今天我們要說的，就是第二種模式（A:B::C:D）。因為科學家在利用眼動研究在第二種模式中發現了一件很有意思的事：在解決類比推理問題中，成人與兒童的方式有著明顯的不同。首先來解釋一下眼動研究。所謂眼動研究，就是利用特定的儀器監測、追蹤被試在看特定物體時眼球的運動情況，以此來推測出被試在聚焦哪個細節、更關注哪個細節，從而推測出被試此刻的心中所想，了解其心理活動特點。

圖2

（可穿戴式眼動儀，tobii glasses2）

圖片來自網絡

再來看這篇文章?？茖W家用模式二（A:B::C:D）來測試被試者，同時用眼動儀監測被試的眼動情況。結果發現，成年人在完成這道題時大多遵循兩種模式：項目優先策略與結構匹配策略。所謂項目優先策略（如圖3），就是先關注源情景（A與B）之間的關系，然后利用類比的方式推斷出C該與哪一個配對。而結構匹配策略是先關注配對的一方（A與C）是怎樣的類比關系，從而推斷出配對的另一方應該遵循相似的類比關系，即（B與？）。

圖3

而研究發現，與成年人相比，兒童似乎更偏愛一種“語義限制策略”。這種策略直接無視源情景中的A與B，而是只關注C，用全部精力去研究C該與誰配對更合適——這實際上相當于沒用到類比推理。因此“語義限制策略是被認為不夠成熟有效的策略”（于日堯等.2021）。

2. 對于類比推理的既往研究

這一點一下子讓人想到成人與兒童的認知差異。不過在此之前，讓我們先簡單做一下文獻復習，即目前對于類比推理，科學家大致上是如何認識的？對于類比推理的既往研究大致可以分為類比推理的原理、兒童類比推理能力的發展、腦科學對于類比推理的研究三個主要方面。

在原理上，學者大致有皮亞杰的階段論、Sternberg的信息加工論、Gentner的關系遷移理論以及知識遷移理論等（張向葵.2000）。皮亞杰關于類比推理的理論基本上復制了其運算階段論（即“前運算階段”“具體運算階段”等）；Sternberg將類比推理過程拆解為“編碼”“推導”“映射”“匹配”“反應”等幾個構成要素；而Gentner則認為實質上是類比物內部關系結構的相似性。以上三種觀點無論解釋有何差別，它們均在通過對類比推理的分解，研究其內部結構，所以被稱為類比推理的結構論。而知識遷移論則認為，類比推理源于人們知識經驗的積累。

在兒童類比推理能力的發展上，大致有以下觀點值得注意：①階段論與非線性論之爭；② 5歲兒童已經明顯具備類比推理的能力。無論是皮亞杰、Sternberg還是Gentner都認為，兒童類比推理的發展都具有階段性，只是各自對于階段的界定不同，但Hosenfeld則認為，類比推理的發展不具備階段性，而是非線性的。他指出兒童類比推理的發展具有雙峰性、突降性等特點（張向葵.2000）。在類比推理產生的年齡上，馮廷勇、李紅通過實驗認為，4歲與5歲在單維組作業中無顯著差異，而在雙維組作業上有明顯差異，說明5歲兒童已經相對穩定地形成了類比推理能力（馮廷勇,李紅.2002）。

腦科學對類比推理的研究工具主要有PETCT、fMRI與ERP（事件相關電位）等，主要作用是監測被試在完成類比推理任務時活躍的腦區，進而推斷出是哪些腦功能參與了類比推理。而在類比推理任務的設置上，主要有語言類與圖形類兩種。趙鳴等通過對ERP的研究認為，語言類比推理的形成極為復雜，其用圖式法及Sternberg理論來說明語言類比推理，其認為在類比推理圖式產生階段上活躍的腦電為N400與P300波，而在圖式映射階段則主要為N400與LNC（晚期負成分，latenegative component），這說明在進行類比推理時，大腦的確經歷了一個極為復雜的拆解、映射、重構的過程。同時該文發現，類比推理任務的難易對于大腦的反應極為不同，映射關系簡單時，LNC成分集中于前部腦區（思維與推理）；而關系復雜時，全腦均有LNC分布，顯示出大腦調動了包括語言、視覺等幾乎全部認知資源參與任務（趙鳴等.2012）。而郭周云等亦通過ERP對圖形類比推理的研究發現，類比推理是先對類比物進行編碼，然后推斷、映射、調整、得出結論。因此，郭周云等人的研究進一步證實了Sternberg的理論（郭周云等.2011）。同時，該文還指出，類比推理的各個階段共同活躍的腦區有額葉、頂葉，這很可能表明類比推理特別需要大腦的推理以及集中注意力（即對大腦各區的調控能力）。

3. 兒童與成年人認知上的不同

說回這篇文章，兒童為何偏愛這種有些不太明智的策略？我們之前曾經推薦過一篇有關兒童年齡與認知發育的文章“心理學進展 | 一年級兒童的概念建構與六年級有何不同？”。其實有關這個話題，早已為學界所關注，也引發了不少相關的研究，但這類研究大多集中于現象關聯的縱向研究（如從一年級到六年級知覺學習的發展是怎樣的？），而對于這種發育背后原因（尤其是神經學層面的原因）的研究則相對較少。

目前，基于神經學層面認知發展的研究中，有以下幾種觀點值得特別注意：第一，兒童的認知發展受到既有認知水平的影響。例如，Schlaggar在2002年對兒童與成人在完成詞匯加工任務中所激活腦區進行的對比監測中，分離出了只受年齡影響（BA 44/6區）和只受認識水平調節影響（BA 45/47區）的腦區。這表明，除開年齡因素，既有認識水平對于兒童認知的發展是一個獨立的影響因素（李艷瑋,李燕芳.2010）。第二，隨著年齡發展，人的腦區逐漸功能化、專門化。如Casey等人通過對兒童與成人在反應抑制任務中的腦區激活對比發現，其背外側前額葉腦區的激活逐漸減弱（李艷瑋,李燕芳.2010）。這表明，隨著年齡增長，一些腦區不再“兼職”任務，認知活動逐漸專門化。第三，專業的訓練可以促進認知功能的發展。這一點對于認知神經科學來說并不是什么新鮮事，比如李武等人通過對獼猴捕捉視覺目標的訓練研究中發現了兩個不同的知覺學習通路：一個特異于訓練刺激精細特征的感覺加工學習過程，以及一個取決于任務熟練程度的認知加工學習過程（詳見“心理學進展 | 如何培養學生的觀察能力？這篇文章給出了來自腦科學的思路”）。這表明，大腦存在對于訓練敏感的受體通路。而影像學也揭示出在訓練下大腦的可塑性。Koelsch、Fritz等人對10名不同強度音樂訓練的兒童在不規則弦音刺激下大腦活動模式進行研究發現，音樂訓練與額葉島蓋和顳上回前部的腦區激活增強相關，也即音樂訓練確實造成了大腦活動模式的可塑性（李艷瑋,李燕芳.2010）。

其實不僅僅是類比推理，越來越多的心理學/腦科學證據揭示出兒童與成人認知功能上的差異。而對于一線教師來說，這種差異對于我們的啟示可能有兩點：第一，兒童發育出（我們所希望的）認知能力是建立在大量基礎的訓練之上的——這種訓練可以改變認知結構甚至是大腦本身——而并不僅僅是年齡發育的結晶。這些訓練默默無聞，卻至關重要。第二，所以，我們希望他們達到某種目標，并不意味著要把這些目標直接放到他們面前——比如培養小學一二年級學生高階思維。

綜上，本次推薦來自于曉、張涵、陳英和等人的文章，希望老師們從更加客觀、辯證的角度看待兒童與成人認知規律上的差異，以及這種差異對于課堂教學的影響。

參考文獻

[1]于曉,張涵,陳英和等.(2021).類比推理的眼動研究:揭示個體類比推理策略發展的有效手段.心理發展與教育.2021,37(06).

[2]張向葵,張雪琴,高錕等.(2000).類比推理研究綜述.心理科學.2000,23(06).

[3]馮廷勇,李紅.(2002).類比推理發展理論述評.西南師范大學學報（人文社會科學版）.2002,28(04).

[4]趙鳴,徐知媛,劉濤等.(2012).語言類比推理的神經機制：來自ERP研究的證據.心理學報.2012,44(06).

[5]李艷瑋,李燕芳.(2010).兒童青少年認知能力發展與腦發育.心理科學進展.2010,18(11).

[6]郭周云,邱琴,羅蓉等.(2011).幾何圖形類比推理的ERP研究.心理學探新.2011.31(06).