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类比数量表征是指对实物或实物记号的数量进行的表征,已有研究发现类比数量表征是动物、婴幼儿及成人都具有的数能力,并且是人类发展高级数学能力的基础。关于类比数量表征,以往理论及研究的争论主要集中在两个方面:一是,类比数量表征所表征的是什么线索,是连续量线索还是离散量线索。二是,类比数量表征的形式,感数、数数、估数是相同的过程,还是各有其独特的加工机制。此外,类比数量还可以分为大数段和小数段,它们各自的表征线索和形式是什么,对这一问题也没有清晰的答案。
本研究通过精细设置的两个研究分别响应以往研究中的两大争论:研究一,考察类比数量表征的线索;研究二,考察类比数量表征的形式。同时在两个研究中都选取幼儿及成人两部分被试,通过两者反应模式的对比,分析类比数量表征的发展变化,并在研究二中设置眼动指标,以更直观的研究感数和数数的关系。
研究一A选取30名大学生为被试,采用Stroop范式在大小数配对的基础上系统的操纵变化连续量与离散量之间的对比关系,对成人的类比数量表征线索进行研究。结果发现:对于成人,在类比数量的小数和大数段上,不存在表征线索的分化。在离散量任务(个数任务)中没有出现明显的Stroop效应,被试仅在强不一致条件下的错误率显著高于强一致条件下的错误率;在连续量任务(累积面积任务)中出现Stroop效应,且在强、弱不一致条件下的反应时、错误率都显著高于强、弱一致条件下的反应时、错误率。结果表明,成人被试在进行类比数量表征时,可以同时提取离散量线索和连续量线索,但是对离散量线索的抑制要难于对连续量线索的抑制。
研究一B选取30名4—5岁的幼儿为被试,采用研究一A的任务对幼儿的类比数量表征线索进行研究。结果发现:在类比数量的小数段上,幼儿在离散量任务与连续量任务上均表现出Stroop效应,说明幼儿既表征了离散量也表征了连续量;在类比数量的大数段上,两个任务中均未出现Stroop效应,幼儿可以根据实验任务的要求提取类比数量的连续量或离散量。
研究二A选取27名大学生为被试,采用类比数量识别范式,操纵圆点的分组方式,并设置200ms、和infinite两种刺激呈现时间任务,对成人类比数量表征的形式进行研究。结果从三个层次进行分析:首先,对未分组200ms任务的反应时和错误率进行分析,发现感数、数数、估数所对应的数量段上的反应时、错误率有显著差异,且两两差异显著,说明感数、数数、估数是三种不同的类比数量表征形式,感数的范围为3或4。其次,对未分组的200ms任务与未分组infinite任务的反应时进行对比,发现在200ms任务中数数段的数量之间消耗的反应时具有显著差异,估数段的数量之间消耗的反应时没有显著差异。而在infinite任务中数数段和估数段的数量消耗的时间均出现了显著差异。说明随着呈现时间的延长,数数阶段所包含的元素个数范围逐渐加大,估数出现的位置后移,数数、估数是不同情境下不同的数量表征策略。再次,对分组、未分组infinite任务的反应时和错误率进行分析,发现对于分组后,每组元素个数为2、3的集合的反应时、错误率都显著低于未分组的反应时和错误率,同时也显著低于分组后每组元素个数为5、6的集合的反应时和错误率,间接的说明感数是一种独特的类比数量表征形式,感数是平行加工的,数数是以感数的数量范围为单位进行的系列加工。
研究二B选取30名4-5岁的幼儿为被试,采用研究二A的任务以及数据分析方式对幼儿的类比数量表征形式进行研究。结果发现幼儿类比数量表征形式与成人类似:感数、数数、估数是三种不同的类比数量表征方式;其中数数和估数是不同问题情境下的类比数量表征策略;与成人不同的是,幼儿的感数范围是2或3,另外幼儿的数数过程还是一个一个元素的系列加工过程。
研究二C选取20名大学生被试,采用眼动技术,记录被试在完成未分组infinite任务时的注视点个数。眼动的数据发现成人被试更多是以2或3为单位进行数数的。说明感数不同于数数,感数是平行加工的,数数是系列加工的。
本研究发现,类比数量表征并不是一成不变的原始的能力,通过幼儿与成人在类比数量的大数段与小数段上的对比可以发现,两个群体无论在表征线索,还是在表征形式上都存在不同。通过研究一的对比发现成人倾向于表征离散量,且不存在大小数的分化;幼儿在小数段上会同时表征离散、连续两种线索,在大数段上则根据任务要求提取线索。通过研究二的对比发现成人与幼儿的表征形式基本相同,即感数、数数、估数是三种不同的类比数量表征形式;其中数数和估数是不同问题情境下的类比数量表征策略;不同在于,成人的感数范围是3或4,同时成人以感数范围为单位进行数数,而幼儿的感数范围是2或3,同时以1为单位进行数数。