大約20年前，我經歷了一個美好的時刻，當時研究出現了意想不到但富有成果的轉變。我一直在研究幼兒記憶，並開始對兩歲半和三歲的兒童進行一項新的實驗。為了這個專案，我搭建了一個我實驗室房間的模型。真實的房間佈置得像一個標準的起居室，雖然有點破舊，裡面有一張軟墊沙發、一把扶手椅、一個櫥櫃等等。微縮物品儘可能地與它們的大尺寸對應物相似：它們形狀和材料相同，覆蓋著相同的織物，並以相同的姿勢排列。在研究中，一個孩子觀看我們將一個微型玩具——一個我們稱為“小史努比”的塑膠狗——藏在模型中，我們稱之為“小史努比的房間”。然後，我們鼓勵孩子找到“大史努比”，一個大版本的玩具，“藏在他的大房間裡的同一個地方”。我們想知道孩子們是否可以利用他們對小房間的記憶來找出在大房間裡哪裡可以找到玩具。
正如我們所預料的那樣，三歲的孩子非常成功。在他們觀察到小玩具被放置在微型沙發後面後，他們跑進房間，在大沙發後面找到了大玩具。但是，令我和他們的父母非常驚訝的是，兩歲半的孩子徹底失敗了。他們興高采烈地跑進房間去取回大玩具，但他們中的大多數人不知道該往哪裡看，即使他們記得小玩具藏在微型房間的哪裡，並且可以很容易地在那裡找到它。
他們未能利用他們對模型的瞭解來推斷房間的情況，這表明他們不理解模型和房間之間的關係。我很快意識到，我的記憶研究實際上是對象徵性理解的研究，而年幼孩子的失敗可能正在告訴我們一些關於年輕人如何以及何時獲得理解一個物體可以代表另一個物體的能力的有趣資訊。
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人類與其他生物最顯著的區別在於我們創造和操縱各種象徵性表徵的能力。這種能力使我們能夠將資訊從一代人傳遞到另一代人，使文化成為可能，並且無需直接經驗即可學習大量知識——我們都知道恐龍，儘管我們從未見過恐龍。由於象徵化在我們所做的幾乎所有事情中都起著 fundamental 的作用，因此，也許沒有哪個方面的人類發展比成為具有象徵意義的頭腦更重要。我認為，最令人著迷的事情莫過於找出幼兒如何開始使用和理解象徵性物體，以及他們如何掌握現代生活中無處不在的一些象徵性物品。由於那個偶然的模型房間實驗，我將我的重點從記憶轉移到了象徵性思維。
圖片栩栩如生
嬰兒和幼兒掌握的第一類象徵性物體是圖片。對於成年人來說，似乎沒有比圖片更簡單的符號了，但我和我的同事發現，嬰兒最初覺得圖片令人困惑。問題源於所有象徵性物體固有的二元性：它們本身是真實的，同時，又是其他事物的表徵。要理解它們，觀看者必須實現雙重表徵：他或她必須在心理上既表示物體，又表示物體與其所代表的事物之間的關係。
幾年前，我開始對一些軼事感到好奇，這些軼事表明嬰兒不欣賞圖片的雙重性質。我不時聽到有嬰兒試圖拿起描繪的蘋果或將腳伸進鞋子的照片中。我的同事——西北大學的 David H. Uttal、聖路易斯社群學院的 Sophia L. Pierroutsakos 和伊利諾伊大學厄巴納-香檳分校的 Karl S. Rosengren——和我決定進行調查，即使我們認為這種行為會很少見，因此很難研究。幸運的是，我們錯了。[中斷]
我們開始以一種非常簡單的方式測試嬰兒對圖片的理解。我們將一本包含高度逼真的單個物體彩色照片的書放在九個月大的嬰兒面前。令我們驚訝的是，最初研究中的每個孩子，以及我們後續研究中的大多數孩子，都伸手去感受、摩擦、拍打或抓撓圖片。有時，嬰兒甚至抓住描繪的物體，好像要將它們從紙上撿起來一樣。
當伊利諾伊大學的人類學家 Alma Gottlieb 將我們的一些書籍和一臺攝像機帶到象牙海岸一個偏遠的 Beng 村莊時，我們有了一個獨特的機會來了解這種反應的普遍性。那裡的測試情況有所不同：Beng 嬰兒坐在地上或母親的腿上，雞和山羊在周圍遊蕩，其他孩子和村民在附近玩耍、工作、交談和歡笑。然而，幾乎可以肯定從未見過圖片的 Beng 嬰兒，也像美國嬰兒一樣，用手探索描繪的物體。
這種困惑似乎是概念性的，而不是感知性的。嬰兒完全可以感知物體和圖片之間的區別。如果在兩者之間做出選擇，嬰兒會選擇真實的東西。但他們還不完全理解圖片是什麼，以及它們與描繪的事物（“指稱物”）有何不同，因此他們會進行探索：例如，有些人實際上會彎下腰，將嘴唇放在瓶子照片中的奶嘴上。然而，他們只有在描繪的物體與它所代表的物體高度相似時才會這樣做，例如在彩色照片中。同樣的困惑也發生在影片影像中。Pierroutsakos 和她的同事、範德比爾特大學的 Georgene L. Troseth 發現，坐在電視監視器附近的九個月大的嬰兒會伸手抓住螢幕上移動的物體。但是，當描繪的物體與真實物體幾乎沒有相似之處時——例如線上條圖中——嬰兒很少探索它們。
到18個月大時，嬰兒已經開始意識到圖片僅僅代表真實的東西。他們不再擺弄紙張，而是指向圖片並說出物體的名稱，或者向其他人詢問名稱。耶魯大學的 Melissa A. Preissler 和哈佛大學的 Susan Carey 最近提供了一個關於這種發展的很好的例子。這兩位研究人員使用一個簡單的打蛋器線條圖來教 18 個月和 24 個月大的孩子這個他們以前從未見過的物體的詞。大多數孩子認為這個詞指的是物體本身，而不僅僅是它的圖片。換句話說，他們將圖片解釋為象徵性的——代表它的指稱物，而不僅僅是與它相似。
我們認為，促使手動探索圖片減少的一個因素是抑制控制的發展。在生命的最初幾年裡，兒童越來越能夠抑制衝動。這種普遍的發育變化得到了額葉皮層變化的支援。抑制控制的增強大概有助於嬰兒抑制直接與圖片互動的衝動，為他們像成年人一樣簡單地觀看奠定基礎。
與圖片的經驗也必須在這種發展中發揮作用。在影像豐富的社會中，大多數孩子每天都會接觸到家庭照片和圖畫書。這些互動教會孩子們圖片與物體有何不同，以及它們應該成為沉思和對話的目標，而不是行動。
然而，圖片的性質需要幾年才能被完全理解。例如，斯坦福大學的 John H. Flavell 和他的同事發現，直到四歲，許多孩子仍然認為將一碗爆米花的圖片倒過來會導致描繪的爆米花從碗中掉出來。
圖片並不是非常年幼的兒童唯一感到困惑的符號來源。多年來，我和我的同事及學生們看到蹣跚學步的孩子們走進實驗室，試圖坐在比例模型的微型椅子上——這讓所有在場的人都感到驚訝。在家裡，Uttal 和 Rosengren 也觀察到他們自己的女兒試圖躺在玩具娃娃的床上或進入微型玩具汽車。這些非凡的行為在我們查閱的任何科學文獻中都沒有提及，這引起了我們的興趣，我們決定對此進行研究。[中斷]
格列佛的錯誤
我們把 18 到 30 個月大的孩子帶到一個房間裡，裡面放著三個大型玩具：室內滑梯、兒童尺寸的椅子和幼兒可以進入並在房間裡用腳推動的汽車。在一個孩子至少兩次玩過每個物體後，他或她被護送到房間外。然後，我們將大型物品替換為相同的微型版本。當孩子返回時，我們沒有對這種替換髮表評論，而是讓他們自發地玩耍。然而，如果幼兒忽略微型玩具超過三四分鐘，我們會引起他們對玩具的注意。
然後，我們檢查了兒童行為的影片，尋找我們稱之為比例錯誤的行為：認真嘗試執行由於兒童身體與目標物體相對尺寸的極端差異而明顯不可能實現的動作。我們對我們算作比例錯誤的內容非常保守。
幾乎一半的孩子犯了一個或多個這樣的錯誤。他們似乎非常認真地試圖用微型物品執行與大型物品相同的動作。有些人坐在小椅子上：他們走到椅子前，轉過身，彎曲膝蓋，然後把自己放上去。有些人只是坐在上面，另一些人則用力坐下，以至於椅子從他們身下滑了出去。有些孩子坐在微型滑梯上，試圖滑下來，通常會在這個過程中摔下來；另一些孩子試圖爬臺階，導致滑梯翻倒。（椅子和滑梯由堅固的塑膠製成，只有大約五英寸高，幼兒不會有受傷的危險。）一些孩子試圖進入微型汽車。就像他們對大型汽車所做的那樣，他們開啟車門，並試圖——通常非常執著——將一隻腳塞進去。一個小女孩甚至脫掉鞋子，顯然是希望她的腳能放進去！
有趣的是，大多數孩子對他們在微型玩具上的失敗嘗試幾乎沒有或根本沒有反應。有幾個孩子似乎有點生氣，少數孩子看起來有些難為情，但大多數孩子只是繼續做其他事情。我們認為，缺乏反應可能反映了這樣一個事實，即幼兒的日常生活中充滿了未能成功嘗試做這做那的事情。
我們的解釋是，比例錯誤源於使用視覺資訊來計劃動作和控制動作執行之間的分離。當孩子看到熟悉物體的微縮模型時，視覺資訊——物體的形狀、顏色、紋理等等——會啟用孩子對其指稱物的心理表徵。與該記憶相關的是與大型物體和其他類似物體互動的運動程式。在我們研究的一半孩子中，這個運動程式大概被激活了，但隨後被抑制了，孩子們沒有像對待大型物體那樣試圖與微型物體互動。
但在另一半孩子中，運動程式沒有被抑制。一旦孩子開始執行典型的運動序列，關於物體實際尺寸的視覺資訊就會被用來準確地執行動作。例如，一些孩子彎腰在小椅子上，並從他們的腿之間看去以精確定位它；那些試圖進入微型汽車的孩子首先開啟車門，然後試圖將他們的腳直接塞進去。在決定與複製品互動時，孩子們依靠視覺資訊將其與正常尺寸的物體聯絡起來，但在執行他們的計劃時，他們使用關於微型物體實際尺寸的視覺資訊來指導他們的動作。視覺資訊使用中的這種分離與有影響力的視覺處理理論相一致——這些理論認為，大腦的不同區域負責處理物體識別和計劃與動作的執行和控制。
比例錯誤涉及雙重表徵的失敗：兒童無法保持符號及其指稱物之間的區別。我們知道這一點，因為當消除對雙重表徵的需求時，指稱物和象徵性物體之間的混淆不會發生——這是我在 1997 年做出的發現，當時 Rosengren 和伊利諾伊大學的 Kevin F. Miller 以及我（當然，在徵得他們父母的完全同意後）說服了兩歲半的孩子，我們有一種可以使日常物體微型化的裝置。[中斷]
神奇的機器
使用我們神奇的縮小機器，我們希望看看一次用兩種方式思考一個物體的需求是否是幼兒無法理解符號的核心原因。如果一個孩子相信一臺機器已經縮小了一個物體或一個房間，那麼在孩子的心目中，微型模型就是事物本身。房間和模型之間沒有象徵性關係，因此孩子們應該能夠將他們對大型版本的瞭解應用於小型版本。
我們使用我們裝置的力量將玩具變成它們自身的微型版本，並縮小了一個大型帳篷。在孩子面前，我們把一個玩具——一個有著鮮豔紫色頭髮的巨魔娃娃——放在一個帳篷裡，並將縮小機器對準帳篷。然後，孩子和實驗者轉移到另一個房間等待機器工作。當他們回到實驗室時，一個小帳篷取代了原來的大帳篷。（關於這項研究，值得注意的一點是，孩子們根本不覺得一臺機器可以使物體微型化有什麼奇怪的。或者它可能需要隱私才能做到這一點。）
當我們要求孩子們尋找玩具時，他們立即在小帳篷裡尋找。孩子們相信微型模型實際上是縮小後的原始帳篷，因此成功地取回了隱藏的玩具。與我們的比例模型實驗不同，他們沒有雙重表徵需要掌握：小帳篷與大帳篷相同，因此根據幼兒的世界觀，玩具應該在那裡。
理解雙重表徵在幼兒如何使用符號中的作用具有重要的實際應用。其中之一與在疑似性虐待案件中使用玩偶採訪幼兒的做法有關。虐待的受害者通常是非常年幼的兒童，他們很難接受採訪。因此，許多專業人士——包括警察、社工和心理健康專業人員——使用解剖學上詳細的玩偶，假設幼兒可以更容易地使用玩偶描述發生的事情。請注意，這種假設還意味著進一步的假設，即幼兒將能夠將這個物體既視為玩偶，又視為他或她自己的表徵。
約翰·霍普金斯大學的 Maggie Bruck、康奈爾大學的 Stephen J. Ceci、北卡羅來納大學教堂山分校的 Peter A. Ornstein 以及他們的許多同事對這些假設提出了質疑。在幾項獨立研究中，這些研究人員要求學齡前兒童報告他們對兒科醫生體檢的記憶，體檢可能包括或不包括生殖器檢查。有時使用解剖學上詳細的玩偶來詢問兒童，有時則不使用。總的來說，當孩子們在沒有玩偶的情況下被詢問時，他們的報告更準確，而且當使用玩偶時，他們更有可能虛假報告生殖器觸控。
根據我對記錄幼兒難以理解象徵性物體的研究，我懷疑非常年幼的兒童可能無法將自己的身體與玩偶聯絡起來。在我實驗室中使用一個非常簡單的對映任務進行的一系列研究中，Catherine Smith 將一張貼紙貼在孩子的某個部位——例如肩膀或腳——並要求孩子將一張較小版本的貼紙貼在玩偶的同一位置。三歲到三歲半的孩子通常能正確地貼上貼紙，但三歲以下的孩子正確率不到一半。這些非常年幼的孩子在這個非常簡單的情況下，在沒有記憶需求且沒有情感參與的情況下，無法將自己的身體與玩偶聯絡起來，這一事實支援了反對在涉及幼兒的法醫情況下使用解剖學上詳細的玩偶的一般觀點。（由於許多類似於此的演示，與過去相比，對五歲以下兒童使用玩偶的看法不太有利，並且至少在一個州已被 outlawed。）[中斷]
教育意義
雙重表徵的概念也對教育實踐具有啟示意義。世界各地的幼兒園和小學教室的教師都使用“操作材料”——積木、棒和其他旨在表示數量的物體。其理念是，這些具體的物體有助於兒童理解抽象的數學原理。但是，如果孩子們不理解物體與它們所代表的事物之間的關係，那麼操作材料的使用可能會適得其反。一些研究確實表明，兒童在理解和使用操作材料方面經常存在問題。
西北大學的 Meredith Amaya、Uttal 和我現在正在測試使用象徵性物體的經驗對幼兒學習字母和數字的影響。我們使用旨在幫助幼兒學習數學的積木，教會了六歲和七歲的兒童做需要借位的減法題（一種經常給幼兒帶來困難的問題形式）。我們教會了一個比較組做同樣的題，但使用紙和筆。兩組都同樣好地學會了解決問題——但使用積木的那組花費的時間是另一組的三倍。一個使用積木的女孩在研究後給了我們一些建議：“您有沒有想過教孩子們用紙和筆做這些題？這容易多了。”
雙重表徵也在許多幼兒書籍中發揮作用。一種非常受歡迎的書籍風格包含各種旨在鼓勵兒童直接與書籍本身互動的操作功能——可以掀開以顯示圖片的翻蓋、可以拉動以使影像動畫化的槓桿等等。
研究生 Cynthia Chiong 和我推斷，這些操作功能可能會分散孩子對書中呈現的資訊的注意力。因此，我們最近使用了不同型別的書籍來教 30 個月大的孩子字母。其中一本是一本簡單、老式的字母書，每個字母都用簡單的黑色字型清晰地印在紙上，並附有一張合適的圖片——傳統的“A 代表蘋果，B 代表男孩”型別的書。另一本書有各種操作功能。使用普通書籍接受教學的孩子隨後比使用更復雜的書籍接受教學的孩子識別出更多的字母。據推測，孩子們可以更容易地將注意力集中在普通的二維書籍上，而對於另一本書，他們的注意力被吸引到三維活動上。對於幼兒的教育書籍來說，少即是多。
正如這些不同的研究表明的那樣，嬰兒和幼兒對符號的許多方面感到困惑，而這些方面對於成年人來說似乎是直觀明顯的。他們必須克服障礙才能對符號的代表意義形成成熟的觀念，而今天，許多人必須掌握不斷擴充套件的各種符號。也許更深入地瞭解成為具有象徵意義的頭腦的各個階段，將使研究人員能夠識別和解決可能源於難以掌握符號含義的學習問題。