语言线索对空间关系表征的影响范文

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摘要:语言的获得会对空间认知产生深刻的影响。关于语言与空间认知，近些年来，不仅有大量的相关研究发现语言能力跟空间认知能力之间存在着密切的关联，还出现了实验研究，来试图直接揭示语言对空间关系表征的影响。研究发现，在一系列涉及不同空间关系的任务中，相较于非语言线索，语言线索提示的效果明显更好。在此基础上，从语言编码的特点和加工过程等方面进一步分析语言的作用机制，发现在空间表征中语言主要起到了选择和整合的作用，语言的作用过程是即时性的。建议未来研究在空间任务和语言表述形式上有更多的变式，从而更全面地来揭示语言的作用。

关键词:空间关系表征;语言编码;选择与整合;语言相对论

1引言

语言与认知的关系一直以来都是众多心理学家关注的焦点问题。对于这一问题的阐述，最为经典和广为流传的理论当属语言学家沃尔夫提出的“沃尔夫假说”，即认为语言可以决定我们思考世界的方式(Whorf，1956)。在此之后，就语言与认知的关系，心理学家们开展了许多实证研究，试图揭示语言对各种认知能力所产生的影响，这其中包括颜色认知(Mo，Xu，Kay，＆Tan，2011)、数表征(Frank，Everett，Fedorenko，＆Gibson，2008)、分类(Brock＆Sandra，2016)、类比推理(Christie＆Gentner，2013)等。近些年来，有关语言与空间认知的关系越来越多地得到研究者们的关注。能够进行空间表征和操作是人类维系基本生存所需的最为核心的能力之一，也与科学、技术、工程和数学(STEM)等高级智力活动密切相关(Wai，Lu-binski，＆Benbow，2009)。尽管空间认知中的许多元素被认为是人类和动物所共有的，人类所特有的语言则为人类的空间认知增加了新的元素。对于语言与空间认知关系的研究，一方面可以丰富和深化对语言与认知关系这个大的理论问题的认识，另一方面，对于理解空间认知过程以及在实践层面提升空间认知能力也具有参考意义。目前，对空间认知能力较为公认的一种分类方法是将其划分为空间视觉化能力和空间关系表征能力(Chatterjee，2008)。前者主要是指在心理上对物体进行一系列的转换和操纵，如旋转、折叠、变形等，目前较少有文献对该能力与语言的关系进行研究;后者主要是指借助物体间及其与环境特征间的关系来进行空间位置的正确表征，该能力被认为与语言能力密切相关，有大量的研究考察了两者的关系。对语言能力与空间能力之间的相关性研究显示，儿童对特定空间词汇诸如“左/右”“中间”的理解跟他们在相应的需要表征这种空间关系的任务中的表现相关(Hermer-Vazquez，Moffet，＆Munkholm，2001;Simms＆Gentner，2008)，且14～46个月的儿童的空间词汇量可以正向预测其在56个月大时在一系列空间任务中的表现(Pruden，Levine，＆Hut-tenlocher，2011)。在将语言能力的衡量指标由儿童空间语言的生成和理解换成他们在相应场景中对空间语言的自发运用后，发现该指标能够更好地预测儿童在空间任务中的表现(Miller，Patterson，＆Sim-mering，2017;Polinsky，Pere，Grehl，＆McCrink，2017)。对语言缺失的特殊群体的研究也发现了语言对空间认知的重要性。这些语言缺失的群体通常是先天或生命早期听觉丧失的人，因此失去了正常学习自然语言的机会并且在成长中完全没有或者只是不充分地接触到手语。对这些群体的研究发现，他们往往不能用手势描述出物体间的空间关系并且在相应的空间任务中的表现也显著差于在其他认知任务中成绩相匹配的同龄人(Gentner，zyürek，Gürcanli，＆Goldin-Meadow，2013;Hyde，Winkler-Rhoades，Lee，Izard，Shapiro，＆Spelke，2011;Py-ers，Shusterman，Senghas，Spelke，＆Emmorey，2010)。由此可见，语言能力跟空间关系表征能力之间的确存在着密切的关联。那么，语言具体是怎样影响空间关系表征的，这种影响的作用机制又是怎样的?对此，已知的文献均是针对语言作用的某一侧面或某一研究结果进行的阐述，缺乏系统性的梳理，进而，语言对空间关系表征的具体影响及其作用机制就成为了需要探究的问题。

2语言线索对不同空间关系表征的影响

要探究语言线索对空间关系表征的具体影响，就需要直接对关注的变量———语言线索的有无及其形式进行操纵，这就需要借助精巧的实验设计。考虑到空间语言获得和发展的年龄特点，处于空间语言学习中而尚未能自发运用阶段的儿童是合适的研究群体。在发展中，儿童要经历由依赖图像情景编码记忆到频繁运用概念语言编码记忆的过渡(Howe，2011)。在这个过程中，语言对非言语认知的影响逐渐增大，而3～6岁被认为是语言参与认知加工尤其是空间认知加工能力发展的关键期(Mac-whinney＆O’Grady，2015)。因此，借助外在的语言输入对儿童进行提示的方法，可以获知语言线索对儿童空间关系表征的影响。此外，对于成年人群体，也存在利用跨文化或语言屏蔽方法来设置不同的语言线索所开展的研究。为了系统性呈现这一领域的研究，按照所需表征的空间关系的不同，依次介绍相关研究及其结果。

2.1空间特征捆绑空间中的不同位置经常会对应着不同的物理特征，因而将特征与特定的位置相捆绑对于把握空间位置关系很有帮助。Dessalegn和Landau(2008)对4岁儿童进行空间特征捆绑的能力进行了研究。在实验中，先向被试呈现一个目标图案，在延迟(1秒)之后，让被试在包含目标图案和错误干扰图案中选出之前看到的。具体的目标图案为在颜色上左右、上下或对角分割的正方形(如一个分割为左边红色右边绿色的正方形)，错误干扰图案包括目标图案的镜像(此时为左边绿色右边红色)和其它分割方式的正方形(图1)。研究发现错误选择集中于目标图案的镜像。在实验中，分别向儿童提供了不同的语言线索或者非语言线索。语言线索包括:贴标签“看，这是xxx”;方向性关系“红色在左边”;无方向关系“红色接触着绿色”，非语言线索包括:指向;目标图案闪烁;目标图案大小变化。发现只有包含方向性关系的语言线索“红色在左边”可以显著地降低选择的错误率。

2.2空间关系映射将模型与实物、地图与现实环境相对应，需要进行空间关系的映射。一个简单的任务可以考察空间映射能力，在任务中先让被试看到一个物体被藏到一个地方的某位置，然后要求其利用空间位置上的对应关系在另一个地方的相同位置找到匹配的物体。Loewenstein和Gentner(2005)利用该任务对4岁儿童对上中下关系的表征进行了研究。研究中具体的两个地方是除颜色不同以外完全相同的两个有上中下三层的架子，物体被藏在其中一层中(图2)。实验中用到了表征上中下关系的两组词语，分别是上面(on)、里面(in)、下面(under)和顶部(top)、中间(middle)、底部(bottom)。提供的相应的语言线索分别是“我把xxx放在了这里”和“我把xxx放在了架子的上面/里面……”。研究发现在任务进行中或开始前提供空间语言线索均可以显著提高正确率。进而，在增大任务难度之后，发现顶部、中间和底部的描述效果显著好于上面、里面和下面描述的效果。

2.3空间参照系选择在定位时，经常需要借助某一物体相对于其他物体的位置关系(参照系)。其中，对空间关系的表征可分为相对(自我)参照、内在(物体中心)参照和绝对(环境)参照(Levinson，2003)。在考察空间参照系选择的任务中，通常先向被试呈现一组物体，在被试与物体间的相对位置发生变动后，再来测试其对物体间位置关系的把握，从而获知其在空间关系表征中所选取的参照系。因为不同语言在涉及空间参照时有不同的表达偏好，这就为探究语言线索的影响提供了天然的变量操纵。大量的跨语种研究发现，语言上的表达差异的确会影响个体在空间关系表征中的参照系选择，表现为所使用语言中习惯用左右描述空间关系的个体倾向于使用相对参照系而语言中习惯用东西南北描述空间关系的个体倾向于使用绝对参照系。例如，在一系列的参照系选择任务中，大多数的荷兰语者均选择使用相对参照系而大多数的泽套语(Tzeltal)者和纳米比亚语(Hai||om)者则选择了绝对参照系(Haun，Rapold，Janzen，＆Levinson，2011)。然而，语言的这种影响并不是决定性的，当任务中呈现出明确的优势参照系或者只有一种参照系可以正确解决相应问题时，不同语言的被试均能够灵活选择合适的参照系(Li，Abar-banell，Gleitman，＆Papafragou，2011)。最近，还出现了有关语言线索对参照系选择影响的发展研究。Miller，Patterson和Simmering(2016)对4岁儿童运用内在参照系的能力进行了研究。研究中，玩具被藏在排成五边形的五个相同倒扣纸杯的一个之中，纸杯间还有四个不同的毛绒动物玩具作为地标，置于圆桌上(图4)。要求儿童在圆桌转动90度(该条件下只有利用涉及物体间关系的内在参照系才能完成任务)等条件下，找到藏在纸杯中的玩具。提供的相应语言线索分别描述了物体间关系“我把玩具藏在了奶牛和小狗的旁边”或不涉及物体间关系“我把玩具藏在了这里”，结果显示，听到第一种描述的儿童选择的正确率显著高于后者。此外，实验还对比了非语言线索的作用，发现在视觉上强调藏物纸杯与毛绒动物的空间关系可使儿童选择的正确率有所提高但效果显著差于语言线索的提示。

2.4空间再定向能够在失向之后进行空间再定向是人类和一些动物所共同具备的能力(Hermer＆Spelke，1996)。在考察空间再定向的经典任务中，先让被试看到物体被藏在房间某处，在被试失向之后再令其寻找所藏物体，从而考察其对房间中几何特征和地标间关系的把握。早期研究显示，在四面白色的长方形房间(图5a)里失向之后，18～24个月大的婴儿就可以利用空间中的几何关系，在两个几何关系正确的角落寻找物体(Hermer＆Spelke，1994，1996)。但在增加了特征线索(地标，如一面墙为蓝色，图5b)之后，直到5岁儿童依然不能很好地利用特征线索在两个几何关系正确的角落中选出特征关系也正确的角落(Learmonth，Nadel，＆Newcombe，2002)。而该能力被认为与空间语言的掌握情况密切相关(Hermer-Vasquez，Moffet，＆Munkholm，2001)。

2.5小结概览上述实验研究，对于语言线索对空间关系表征的影响，可以得出以下发现:(1)语言线索的作用在一系列涉及不同空间关系的不同任务形式中均有所体现，可见语言线索对空间关系表征影响的普遍性;(2)相较于试图引起注意的非语言线索提示，语言线索提示的效果明显更好，这表明对空间关系的表征而言，语言线索可能具有其独特的作用方式;(3)在语言线索的不同表述中，语言的作用效果取决于其对空间关系描述的明确性和深入性。

3语言线索的作用机制

关于语言线索的作用机制，在不同认知领域得出的较为共性的结论是:相较于非语言的表征，语言提供了一种更为高效的编码和加工信息的方式(ünal＆Papafragou，2016)。Gentner(2003)将语言称为“工具包(toolkit)”，认为语言提供了新的表征资源，从而丰富了表征的内容，语言使人类变得更聪明。类似地，Frank等人(2008)将语言看作一种“认知技术(cognitivetechnology)”，借助它可以实现精准快速的信息加工。上述实证研究的结果进一步支持了持这些理论。而与此同时，语言线索对于空间表征的作用机制还有其独特性的部分和更为具体的过程，以下将对这些内容进行重点分析。

3.1语言在空间表征中起到的选择和整合作用对于空间关系的表征，主要有图像编码和语言编码两种方式。一方面，人们可以对空间关系进行图像编码表征。这种表征是借助视觉等感官所形成的对空间中物体关系的捕捉和记忆，是具象的，包含丰富的信息。这其中，物体间诸如上下、左右等的整体关系会被表征。尽管可以表征整体关系，一系列研究表明，对空间中物体的直接视觉感知并不包含位置信息。且由于图像编码是同时性的，其中各构成元素的地位相对平等和对称，从而使得对每个物体具体对应的位置的表征变得模糊。定位需要额外的注意资源对物体的位置进行选择性加工(Hyun，Woodman，＆Luck，2009;Luck＆Ford，1998)。而上文提到的相关研究均显示，在视觉上强调物体的位置并不能很好地提高儿童在任务完成中的表现。另一方面，恰恰相反，语言编码是层次性的，借助语言对信息的加工必然要经过筛选。同时，因为语法结构上主语和宾语的自然区分，语言在表达上是不对称的。比如在描述“A在B的左边”时，不仅AB间的左右关系，AB的相应位置也通过A作为主语，B作为宾语被凸显出来(Franconeri，Scimeca，Roth，Helseth，＆Kahn，2012)。因此，我们看到，在儿童的图形再认、空间映射、空间再定向和空间参照系选择任务中，借助于外界有效的空间语言线索提示，注意被指向需要关注的特定地方，关键的信息得以被选择性地加工和不对称的编码表征，从而使儿童的表现显著提高(Burigo＆Knoeferle，2014;Dessalegn＆Landau，2013)。最新的研究发现，空间语言的使用通过提高儿童选择性注意的能力来促进儿童在空间任务中的表现(Miller＆Simmering，2018)。除此之外，在空间再定向任务中，语言还起到了更多的作用，具体存在两种观点。一种观点认为，对几何和非几何地标的空间关系表征分属于两个不同的认知模块，由于模块是领域特殊的和封装的，不同模块间的信息无法进行交流。而与此同时，还存在着领域一般的信息整合系统，如语言，它可以描述所有模块中的信息并借助句法结构将不同的信息整合起来(Sang＆Spelke，2010;Shusterman＆Spelke，2005)。另一种观点相对弱化了语言的作用，认为可以同时对几何和非几何的地标进行非语言的组合表征(Xu，Regier，＆Newcombe，2017)，但这种表征是十分脆弱和不稳定的，而借助词语的组合，空间关系可以在语言中得到清晰、稳定、简洁的描述，从而极大地提高了表征的效果。综上可见，语言在组织、结构上的特点弥补了视觉编码的不足，从而在空间关系的表征起到了选择、强化以及组织和整合关键信息的作用。

3.2语言编码参与空间表征的“在线”过程关于语言编码参与空间表征的过程，也就是语言在空间表征中是如何起到相应作用的，主要有传统的语言决定论和近些年来更为流行的语言相对论的观点。语言决定论认为，语言和思想在结构上存在着高度的对应性，思想更多的是由语言结构而并非客观世界所塑造的。语言可以调节和修改认知，使个体表征之前不能表征的内容，这种持久性的重塑使得说不同语言的人们有着不同的思考方式(Whorf，1956)。一旦多次的语言运用使得其对认知的调节达到自动化的水平，就形成了认知的持久性改变，相应的认知过程如感知觉的选择性注意就不再需要语言的激活而自动发生。具体到空间认知，空间语言的习惯性运用可以改变个体在感知觉层面的信息加工中对特定空间关系的注意分配，从而使个体按照语言表达的倾向来把握空间关系(Levinson，2003)。然而，大量的后续研究对该理论提出了质疑。在语言被抑制，如语言屏蔽或者语言功能受损的条件下，语言对认知的影响变弱，跨文化的差异也消失了(Gilbert，Regier，Kay，＆Ivry，2006;Winawer，Witthoft，Frank，Wu，Wade，＆Boroditsky，2007)。上文提到的在语言屏蔽的条件下，成人在空间再定向任务中的表现回到儿童水平就是这类研究的一个典例，这说明语言对认知的改变并不是持久性的。基于相关发现，近些年来，语言相对论，也就是语言的影响发生在语言被使用时的观点得到了越来越多的支持(Wolff＆Holmes，2011)。这其中，Slo-bin(2003)提出了“为说而思(thinking-for-speaking)假说”，认为只有在生成或理解语言时，人们才会受到语言的引导去关注客观世界的特定方面而忽视其余部分;类似地，Landau和Lakusta(2009)提出了在空间表征中语言的即时性－在线影响，语言只有在被编码加工的限定时段内才能起到凸显、强化特定空间信息的作用;更进一步地，Lupyan(2012)对语言的“在线”作用过程进行了具体的论述，提出了“标签－反馈假说”，指出自上而下的语言编码和自下而上的视觉编码之间是一个动态的交互作用的过程。具体到空间认知，空间视觉信息的输入会激活语言编码，进而语言编码就会发挥其作用来调节认知，使个体可以更主动地去注意和把握相应的空间关系。在此，需要说明的是，语言的即时性影响并不意味着语言对于空间关系表征是不重要的，考虑到语言编码在认知加工过程中的普遍运用，其作用仍然是广泛的。而语言的真正功能或许恰恰在此，它为人们之间的即时交流和对不断变化的世界的表征提供了灵活性。上述采用语言提示方法对儿童空间关系表征的研究就体现出了语言的这种影响。

4讨论和展望

结合实证和理论研究，我们就语言线索对空间关系表征的影响及其作用机制进行了探讨。可以看到，当前的研究已经不仅局限于相关研究，而是通过对自变量进行操纵，来试图进行直接的揭示。这些研究的发现，已经初步地向我们展现出了这种影响及其作用机制的图景。但作为初步的探索，相关的研究还很不充分。当前的研究基本局限于追求空间语言线索的效应上，对自变量的操纵相对比较简单，往往只涉及了对空间关系的一两种表述与无空间关系表述之间的比较，通过结果的差异体现出了空间语言线索的作用。但语言线索对空间关系表征的作用往往并不是有或者无这么简单。首先，对于某一特定的空间关系，可能会有不止一种空间语言的表述方式。不同表述方式的差异可以体现在空间词语的选择、句子的组织等语言学层面，也可以体现在诸如参照系选择等空间视角采择的层面。不仅如此，对空间关系描述的详细程度和精确程度同样可以存在很大差别(Feist＆Gentner，2007)。而这些变量又可能与具体的空间任务存在着相互的影响，例如，完成不同难度的任务所需的适宜的空间语言的信息量可能是不同的。这些问题看似细致琐碎，但对于深入了解空间表征的组织和加工过程却是十分必要的。同时，在生活中，人们经常需要对空间关系进行理解或描述，相关研究的实践意义也不容小视。因此，随着研究的深入，可以考虑在空间关系的表述上有更多的设计，而随着任务复杂度的增加，被试群体也可以由儿童扩展到成人。其次，作为两个独立的系统，空间与语言之间有很大的不同(Newcombe＆Huttenlocher，2000)。在每一个两两间的空间关系的组合中，往往不仅涉及相对位置关系，还需要对相对距离等数量信息进行加工，这些在空间的视觉表征中是连续一体的，而在语言中则需要分别进行描述。而在复杂的空间关系中，又往往会涉及不止一个两两间的空间关系的组合。随着组合的数目增加，实现说者有效地运用语言进行描述以及听者对这些信息进行准确的加工和记忆就会变得困难。因为目前针对儿童的发展研究所设计的实验都比较简单，因此这一问题并未显现出来。在涉及多样的空间任务以及多个组合之间的复杂位置关系时，语言线索的有效性如何，这也是未来可以更多关注和探索的问题。再次，尽管目前的研究已经在不同的空间任务中发现了语言的作用，但我们对于语言是否会影响所有空间任务的表现以及对不同空间任务影响方式和程度的差异仍是不清楚的。空间能力作为移动生物体最基本的能力，在进化上的出现非常早，并且经历了由单纯的感知运动到对空间关系的内在建构和表征的发展历程(Wieneretal．，2011)。在这个过程中，作为人类所特有的编码空间信息的方式，语言是如何加入到空间表征中的，又具体参与到空间表征的哪些方面，这些问题也是非常有趣且非常重要的。最后，到目前为止，有关语言线索对空间表征影响的研究大多是在英语国家开展的，对于语言的作用是否存在语种上的差异，也可以予以关注和研究。

作者：窦文菲；胡清芬 单位：北京师范大学发展心理研究院