SNARC效應(yīng)的理論模型述評(píng)

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(ài)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(jī)。

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(lái)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(jiǎn)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(guó)，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(yǔ)非阿拉伯語(yǔ)的阿語(yǔ)學(xué)習(xí)者表現(xiàn)出反轉(zhuǎn)的SNARC效應(yīng)，而母語(yǔ)是阿拉伯語(yǔ)的英語(yǔ)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(lái)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(kāi)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(shuō)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(jué)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(lái)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(wú)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(lái)解釋SNARC效應(yīng)。雙路徑模型認(rèn)為數(shù)字大小能夠通過(guò)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(shuō)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(wú)法解釋無(wú)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(yǔ)義分類的作用，因此無(wú)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(méi)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(méi)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(wú)須對(duì)數(shù)字進(jìn)行表象編碼，而是對(duì)數(shù)字進(jìn)行語(yǔ)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(jué)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(yǔ)空間編碼理論。

這里，筆者基于Gevers等人提出的視覺(jué)空間編碼理論和言語(yǔ)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(guò)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(yǔ)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(jiǎn)單知覺(jué)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(jué)空間信息，因此這時(shí)激活的是視覺(jué)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(lái)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(lái)看，還存在著幾方面的爭(zhēng)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(shuō)明并非只有數(shù)字大小信息會(huì)起作用，因此，未來(lái)的研究應(yīng)著力于解決這一問(wèn)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(shuō)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(guò)幼兒手指動(dòng)作訓(xùn)練可以改善幼兒數(shù)學(xué)成績(jī)[17]。這說(shuō)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.