表面相似性與共享標簽知識對智障兒童數量表征的影響

柳笛

摘要 采用給數取物任務和數量比較任務，考察表面相似性與共享標簽知識對96名7～16歲智障兒童數量表征的影響。研究結果表明：（1）智障兒童數量表征能力隨著年齡增長而提高，11～13歲和14～16歲智障兒童完成數量比較任務的正確率顯著高于7～10歲：（2）智障兒童在高表面相似物體下完成數量比較任務的正確率顯著高于低表面相似物體下的正確率；（3）擅長使用數字標簽的智障兒童，在數量比較任務的表現顯著優于不擅長組。

關鍵詞 智障兒童，數量表征，表面相似性，共享標簽知識。

分類號 B844.1

1 前言

近年來有關動物、嬰兒數能力的研究以及人類大腦運行機理的研究，皆表明人類和動物具有根植于認知系統的數量反應機制（Gallistel&Gelman，2000；Huntley-Fenner，2001）。二者皆擁有兩種數量表征的核心系統：小數量的精確表征系統、大數量的近似表征系統（Gallistel&Gelman。2000；Mix，Huttenlocher，&Levine，2002）。而人類的數量感知始于小數量的精確表征，最終通過大數量的近似表征而獲得（Feizenson&Carey，2003；Feigenson，Libertus，&Halberda，2013）。因此，數量表征能力是個體獲得數學認知能力的重要基礎，

有關大數量近似表征的研究發現，個體在數量識別的過程比較關注元素數量，并受數量比例的制約（Moyer&Landaeur，1967；Wynn，1995；陰國恩，李英霞，王敏，2006），數量之間的比例越接近1，其正確率越低，且表征水平有隨年齡提高的趨勢。6個月的兒童已具有數量的初步感知，能夠辨別數量比例是1：2的點陣（如8和16、16和32個點陣）（Xu&Spelke，2000；Xu，Spelke，&Goddard，2005）；9-10個月兒童數量分辨的精確性相對提高，能夠區分數量比例是2：3的點陣（Xu&Arriaga。2007）。近期研究表明，兒童在數量關系識別過程中表現出對物體知覺維度而非數量本身的偏好（Mix。2008a，2008b；Feigenson，Carey，&Spelke，2002；ROusselle，Palmers，&Noel，2004；賴穎慧，陳英和，陳聰，2012）。在控制了數量集合表面屬性的知覺因素后，兒童在表面一致條件與不一致條件下的數量識別呈顯著差異，這說明集合的知覺特征對數量本身的辨別產生干擾。兒童在完成數量識別任務過程中。受表面相似性和共享標簽知識的影響（Mix，2008b；韓瑽瑽，陳蒲晶，陳英和，2010）。

表面相似性是指，當多個物體具有許多共同特征時，個體在比較已知維度的過程中易發現新的維度，能更好地激發個體比較物體之間的關系（Gentner&Rattermann，1991）。個體經歷的高表面相似性比較活動是一種構建新概念結構的過程。而這一新結構的產生又能引發更抽象、更復雜的比較活動。共享標簽知識是指，個體更傾向于將具有相同名稱的物體歸為一類。一般認為共享標簽有助于發現新的維度，表現為以下兩個方面：共享標簽的物體具有一個共同特征（Sandhofer&Smith，1999；Smith，1993；Waxman&narkow，1995），比如共同的表面特征，這時共享標簽可以引發個體在原有共同特征的基礎上，進一步發現新的特征維度；共享標簽可直接將注意力聚焦到一個特定維度（Simth，1993），例如數字“2”可以讓個體定向到數量特征，并幫助他們過濾掉與數量無關的信息。

關于兒童數量表征的研究表明，兒童受物體表面相似性的干擾（Mix，1999a，1999b，2008a）。例如，Mix（2008a）對3-5歲兒童的等量匹配能力進行研究，發現兒童在高表面相似物體的等量匹配正確率顯著高于低表面相似物體。韓瑽瑽等人（2010）考察3～5歲兒童數量比較能力的發展情況，發現物體表面特征的相似性對其判斷有影響。已有研究還表明，具備數字標簽知識的兒童能更好地完成的數量辨別任務（Mix，1999a，1999b，2008a）。Mix（2008a）的研究發現那些給目標集合正確貼數字標簽的兒童，完成數量匹配任務的次數超過幾率水平。同樣，國內研究者也發現擅長使用數字標簽的兒童，在數量比較任務的正確次數超過幾率水平（韓瑽瑽，陳蒲晶，陳英和，2010）。

智力障礙兒童是指智力顯著低于一般人水平，并伴有適應性行為障礙（劉春玲，馬紅英，2010）。智障兒童與正常兒童共享一種感官系統，但卻存在感知覺障礙，在辨別物體長度、形狀、顏色等知覺特征上存在顯著差異（林仲賢等，2004；林仲賢，張增慧，孫家駒，武連江，閆新中，2000，2001，2002）。基于知覺特征對兒童數量識別有影響，可以推論，對知覺感受性低的智障兒童來說，物體知覺特征對智障兒童數量表征亦有干擾。本研究試圖采用數量比較任務考查智障兒童數量比較能力的發展情況，通過設置物體表面知覺特征的一致條件和不一致條件來探討表面相似性效應的影響。另外，基于給數取物任務范式測查智障兒童使用數字標簽的能力，進一步探討數字標簽效應對智障兒童數量比較能力發展的影響。綜上所述，本研究假設：（1）物體的高表面相似性有利于智障兒童完成數量比較任務：（2）具備數字標簽知識的智障兒童能更好地完成的數量比較任務。

2 研究方法

2.1 被試

隨機抽取上海市四所特殊學校7～16歲學生共96名，視力、聽力均正常，經韋氏智力測查得分在25至60之間。其中，7～10歲組35名，男22人，女13人。平均年齡為9.3歲；11～13歲組26名，男21人，女5人，平均年齡為12.7歲；14～16歲組35名，男23人，女12人，平均年齡為15.2歲。所有學生均參加所有實驗任務。

2.2 實驗任務

2.2.1 給數取物任務

采用Wynn（1990，1992）的研究設計實驗任務，以測查智障兒童對數字標簽的掌握水平。給數取物任務的刺激材料是15個圓盤和6張數字卡片。要求被試根據數字卡片上的數字取出相應數量的圓盤。在桌子上隨意擺放15個圓盤。要求被試根據數字卡片上的數字取出相應數量的圓盤。主試出示“數字卡片n”，指導語為：“請你拿出n個圓盤”，“這是n個圓盤嗎？”數字卡片1～6隨機呈現，圓盤需拿后放回，以保證每次拿取前圓盤的數量一致。

2.2.2 數量比較任務

在Mix（2008a）和韓瑽瑽等人（2010）研究設計實驗任務的基礎上進行改進，旨在考察智障兒童數量表征能力的發展趨勢，以及比較數量多少是否受物體表面相似性的干擾。本研究的改進主要包括：第一，增加任務考察的維度，即要求被試指出所含元素較多的集合的基礎上，還要指出所含元素較少的集合。通過正反兩次測查，以避免智障兒童產生隨機比較的情況。第二，材料由二維圖片換成三維實物。選擇實物更貼近日常生活情境，符合智障兒童的認知發展特點。

任務材料：兩只塑料盤子（直徑16cm），雪花片（黃色）、小棒（紅色）、積木（原木色）若干。桌上并排放置兩個塑料盤子，主試在每個盤子里放不同數目的實物，要求被試分別指出包含物體較多的集合和較少的集合。正式實驗前，先由主試進行示范，再由被試進行練習，以理解任務要求。正式施測，指導語為：“這有兩組雪花片，請指出哪組雪花片多？請指出哪組雪花片少？”每名被試需完成兩組任務，每組包括12個試次，共24個試次。被試指出多、少皆正確，算完成1個試次。兩組任務包括：表面一致條件，兩個集合所含物體相同；表面不一致條件，兩個集合所含物體不同。一半被試先完成一致條件。另一半被試先完成不一致條件。

根據Rousselle和Noel（2007）的研究設計集合出現的數對，數詞范圍是1～9。數對考慮數距與數量大小兩個因素，具體題目如表l所示。12個試次中，6個試次數距較近，相差1，有6個試次數距較遠，介于3與4之間；12個試次中，6個試次涉及1～5之間的數，6個試次涉及5～9之間的數。平衡任務材料的左右位置及順序，同時也平衡了物體長度、密度、累積面積的影響。

2.3 實驗程序

主試為特殊教育專業的研究生。施測前對所有主試講明實驗程序與注意事項，讓其熟練掌握指導語內容。實驗采用個別施測，在被試所在學校一間安靜的教室進行，先做給數取物任務，中間休息，再做數量比較任務。

3 結果分析

3.1 不同年齡智障兒童在兩種表面相似條件下數

量比較任務的正確性

不同年齡智力障礙兒童在表面一致條件與表面不一致條件下數量比較任務的平均正確率，如表2所示。以年齡為被試間變量、表面相似性條件為被試內變量，對數量比較任務的正確率進行3（年齡：7～10歲、11～13歲、14～16歲）×2（表面相似性：表面一致、表面不一致）重復測量方差分析。結果表明，年齡的主效應顯著，F（2，93）=10.130，p<0.001，η²=0.179。智力障礙兒童數量比較的正確率，隨年齡增長而提高。進一步檢驗發現。7～10歲智障兒童的平均正確率（M=0.83，SD=0.02）顯著落后于其他兩個年齡組，p<0.05：11～13歲智障兒童（M=0.93，SD=0.02）與14～16歲智障兒童平均正確率（M=0.95，SD=0.02）的差異不顯著，p>0.05，表明11～13歲智障兒童辨別數量多少的能力顯著增強。表面相似性條件的主效應顯著，F（1，93）=9.603，p<0.05，η²=0.094。智障兒童在一致條件的表現顯著優于不一致條件（一致條件：M=0.92，SD=0.12；不一致條件：M=0.88，SD=0.16）。這個結果表明，智障兒童更容易對表面相似性高的物體上進行數量比較。年齡與表面相似性條件的交互作用不顯著，F（2，93）=0.409，p>0.05，η²=0.009。

3.2 共享標簽知識對智力障礙兒童數量比較任務的影響

通過智障兒童在給數取物任務的表現來評價被試對數字標簽的理解，并將被試分成擅長組與不擅長組。由于給數取物任務有6個反應試次，根據二項分布原理計算得出該任務下，區分被試擅長與否的標準是2個試次。被試能正確完成2次以上給數取物任務。歸為擅長組：而不擅長組的被試，僅能完成1次任務或不能完成。根據被試在數量比較任務中的表現，將被試分成處于或低于幾率水平組和高于幾率水平組。

如表3所示，根據被試在給數取物任務和數量比較任務表面一致條件下的完成情況形成四格表，進行精確檢驗發現，p<0.05，表明給數取物與數量比較間存在相關性。由給數取物任務和數量比較任務表面不一致條件的完成情況形成四格表，進行精確檢驗發現，p<0.05，說明這兩個任務相關。

為了進一步分析標簽知識對數量比較任務的影響，以標簽知識為被試間變量、表面相似性條件為被試內變量，對數量比較任務的正確率進行2（標簽知識：擅長組、不擅長組）×2（表面相似性：表面一致、表面不一致）重復測量方差分析。結果發現，標簽知識的主效應顯著。F（1，94）=13.502，p<0.001，η²=0.126。擅長組在兩個條件下的表現均顯著優于不擅長組（擅長組：M=0.91，SD=0.13；不擅長組：M=0.74，SD=0.43）。表面相似性條件的主效應顯著，F（1，94）=9.790，p<0.05，η²=0.094。智障兒童在一致條件下的正確率顯著高于不一致條件下的正確率。這個結果與前面的不同年齡被試在數量比較任務的結果是一致的。標簽知識與表面相似性條件的交互作用不顯著，F（1，94）=2.949，p>0.05，η²=0.030。然而，擅長組兒童在兩個條件下的正確率均顯著高于幾率水平（一致條件：M=0.93，SD=0.12，t（87）=14.34，p<0.001；不一致條件：M=0.89，SD=0.15，t（87）=9.18，p<0.001）。不擅長組兒童在數量比較任務完成的正確率與幾率水平無顯著差異（一致條件：M=0.80，SD=0.16，t（87）=0.39，p>0.05；不一致條件：M=0.69，SD=0.24，t（7）=-0.77，p>0.05）。

4 分析討論

4.1 智障兒童數量表征能力的發展特點

本研究結果表明，智障兒童數量表征能力與年齡有關，隨著年齡增長正確率呈上升趨勢。在數量比較任務中，各組智障兒童均呈現出一定的差異。ll～13歲、14～16歲智障兒童完成任務的正確率顯著高于7～10歲，而11～13歲、14～16歲之間無顯著差異。這說明，與7`10歲智障兒童相比，11～13歲是智力障礙兒童數量表征能力發展的飛躍期，并在14～16歲達到認識的穩定階段。

智障兒童表現出上述的發展特點，與思維的發展水平有關。智障兒童主要依賴具體形象思維，邏輯思維和抽象概括能力不足（郭海英，賀敏，金瑜，2005）。7～10歲智障兒童由于其自身認知水平的限制，對數量多少的識別與其目測感知性有關。這種識別能力被看作是早期數概念發展和數數的基礎（周欣，2004）。隨著年齡的遞增，智障兒童思維能力緩慢增強（譚和平，蘇雪云，2007；Van derMolen et al，2010），由具體形象思維逐漸向抽象邏輯思維過渡，使得他們能夠從具體的物體集合中抽象出物體數量。到11～13歲智障兒童具體形象思維獲得進一步發展，比較數量多少時除了依賴于視知覺提供的信息，還借助于表象把握集合數量。研究者證實，兒童數學能力的發展是其認知結構從低層次向高層次轉換的過程，而這過程有賴于邏輯能力與思維能力的發展（Case，1998）。此外，通過系統地教學干預，智障兒童知識經驗不斷地發展（Eldevik，Jahr，Eikeseth，Hastings，&Hughes，2010；Henry&Winfield，2010）。逐步形成數概念，這標志著其掌握了衡量客觀事物數量關系的工具。7～10歲智障兒童的數概念發展不穩定，在一定程度上限制其數量表征能力的發展。從11～13歲起，智障兒童的數概念緩慢形成，到14～16歲智障兒童已經具有比較穩定的數量表征能力，

4.2 表面相似性對智障兒童數量比較的影響

關于物體表面相似性對數量關系判斷的研究發現，物體表面相似程度的高低對智障兒童數量多少判斷的影響不同。智障兒童在表面一致條件下的正確率顯著高于表面不一致條件下的正確率，也就是說智障兒童在高表面相似物體下對數量多少的表征顯著好于低表面相似物體。而且，與11～13歲、14～16歲智障兒童相比，7～10歲智障兒童更容易受物體表面相似性的影響。

本研究發現，物體的形狀、顏色等屬性影響智障兒童的數量感知，致使智障兒童在不同表面相似的指標上出現差異。正常兒童數量辨別過程中，較容易受到物體表面特征因素的干擾，而忽略物體數量的本質特征（賴穎慧等，2012；Mix，2008a）。韓瑽瑽等人（2010）采用數量比較任務，考查表面相似性對3～5歲兒童數概念發展的影響，在測試階段呈現兩張卡片包含不同數量的不同物體（在不一致條件下），或兩張卡片包含不同數量的相同物體（在一致條件下），結果發現兒童在一致條件下完成數量比較任務的正確率顯著高于不一致條件的正確率。與韓瑽瑽等人（2010）的研究結論類似，本研究也認為，在高表面相似的情況下，智障兒童進行數量比較的正確率較高，表明智障兒童更容易對具有高表面相似性的物體進行數量比較。這說明。物體表面的高相似性能夠促進智障兒童辨別數量的差異。

4.3 共享標簽知識對智障兒童數量比較的影響

本研究發現，共享標簽知識對智障兒童的數量比較有干擾。首先，共享標簽知識的主效應顯著，標簽知識處于基數原則水平的擅長組的正確率均顯著不擅長組。其次，擅長組在表面一致與不一致條件下的正確率均顯著高于幾率水平，而不擅長組在兩個條件下的表現與幾率水平無顯著差異，且在不一致條件下的正確率尚未達到幾率水平。

對不一致條件下的四格表（見表2）進一步分析。發現在擅長給數取物的88名智障兒童中，有近六分之一的兒童無法完成數量比較任務，但仍有73名兒童既擅長給數取物又擅長數量比較。這表明，與數量比較任務相比，智障兒童更容易完成給數取物任務。不擅長給數取物任務的8名兒童，有6名同樣不擅長數量比較任務：而不擅長數量比較任務的21個兒童中卻有15個擅長給數取物任務。這說明，只有較好地掌握了數字標簽的智障兒童。才能較好地完成數量比較任務，即給集合貼標簽的能力是智障兒童數量差異識別能力的必要條件。這與正常兒童的研究結果類似（賴穎慧等，2012；Mix，2008a）。

許多數量關系的研究表明，共享標簽知識有助于兒童尋找數集之間的共性，激發兒童從數量這一維度進行比較（Mix，2008a，2008b）。具有較強標簽知識的兒童能夠注意到不同集合的數量差異，因此能更好地比較數量多少。同時，基數概念亦可提高兒童對集合數量屬性的認識，有助于兒童不斷探索數量關系。兒童的數字標簽知識與辨別數量差異的成績有關，主要因為兒童對數字標簽的掌握程度會影響數量比較的表現。對數字標簽掌握停留在正確數數，即在不知道如何確定集合的基數，只會簡單地背誦數序直至該數（wvnn，1990，1992）；理解數字標簽的意義，即正確計數確定集合的基數，并用正確的數字表示該集合。與數數能力相比，對數字標簽意義的理解更為重要，這也為兒童數能力發展的機制之一是共享標簽知識提供有利的證據（Mix，2008b）。

5 結論

基于以上研究結果，本研究得出如下結論：（1）智障兒童數量表征能力隨著年齡增長而提高，11～13歲和14～16歲智障兒童完成數量比較任務的正確率顯著高于7～10歲智障兒童。（2）表面相似性對智障兒童數量比較的作用存在年齡差異，7～10歲智障兒童易受物體表面相似性的影響：智障兒童在高表面相似物體下完成數量比較任務的正確率顯著高于低表面相似物體的正確率。（3）擅長使用數字標簽的智障兒童表現顯著優于不擅長組，擅長組的正確率顯著高于幾率水平，而不擅長組與幾率水平無顯著差異。