大約20年前，我經歷了一個美妙的時刻，當時研究出現了一個意想不到但富有成果的轉折。我一直在研究幼兒的記憶力，並開始對兩歲半和三歲的孩子進行一項新的實驗。為了這個專案，我建造了一個我實驗室房間的小型模型。真實的房間佈置得像一個標準的客廳，裡面有一張軟墊沙發、一把扶手椅、一個櫥櫃等等。微縮物品儘可能相似：它們的形狀和材料相同，覆蓋著相同的織物，並且以相同的位置排列。在研究中，一個孩子看著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”，一個大型玩具，“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使用他們的記憶力來找出大房間裡玩具的位置。
三歲的孩子非常成功。在他們觀察到小玩具被放在微型沙發後面後，他們跑到真實的房間，在真實的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大房間，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，並且很容易在那裡找到它。
他們未能利用他們對模型的瞭解來推斷房間的情況，這表明他們沒有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一項關於符號理解的研究，而年齡較小的孩子的失敗可能告訴我們一些有趣的事情，即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。
支援科學新聞事業
如果您喜歡這篇文章，請考慮透過以下方式支援我們屢獲殊榮的新聞事業 訂閱。透過購買訂閱，您正在幫助確保有關塑造我們當今世界的發現和想法的具有影響力的故事的未來。
人類與其他生物最顯著的區別在於我們創造和操縱各種符號表示的能力。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。由於符號化在我們所做的幾乎所有事情中都起著根本性的作用，因此，人類發展中最重要的方面莫過於變得具有符號意識。我得出的結論是，找出幼兒如何開始使用和理解符號物體，以及他們如何掌握現代生活中無處不在的一些符號物品，還有什麼比這更令人著迷的呢？
圖片栩栩如生
嬰兒和幼兒掌握的第一種符號物體是圖片。對於成人來說，似乎沒有比符號更簡單的了，但我的同事和我發現，嬰兒最初覺得圖片令人困惑。問題源於所有符號物體固有的雙重性：它們本身是真實的，同時，又是其他事物的表示。為了理解它們，觀看者必須實現雙重表徵：他或她必須在心理上既表徵物體，又表徵物體與其所代表事物之間的關係。
幾年前，我開始對一些軼事感到好奇，這些軼事表明嬰兒不理解圖片的雙重性質。我聽說過一個嬰兒試圖拿起畫中的蘋果，或者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，因此難以研究。幸運的是，我們錯了。
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，都伸出手去觸控、摩擦、拍打或刮擦圖片。有時，嬰兒甚至抓住描繪的物體，好像試圖將它們從頁面上拿起。
當伊利諾伊大學的人類學家 Alma Gottlieb 將我們的一些書和一臺攝像機帶到象牙海岸一個偏遠的本族村莊時，我們有一個獨特的機會來了解這種反應的普遍性。本族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、交談和大笑。然而，幾乎可以肯定從未見過圖片的本族嬰兒，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。嬰兒可以很好地感知物體和圖片之間的差異。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，有些人實際上會俯身並將嘴唇放在瓶子照片中的奶嘴上。然而，他們這樣做只是在描繪的物體與它所代表的物體高度相似時，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，坐在電視顯示器附近的九個月大的嬰兒會伸出手去抓取在螢幕上移動的物體。但是，當物體與真實事物不太相似時——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事物。他們不再操縱描繪的物體，而是指向它並說出它的名字，或者向其他人詢問名字。2004 年，耶魯大學的 Melissa A. Preissler 和哈佛大學的 Susan Carey 提供了一個關於這種發展的很好的例子。兩位研究人員使用一個簡單的攪拌器線條圖來教 18 個月和 24 個月大的嬰兒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。他們將圖片理解為符號——代表它的指稱物，而不僅僅是與它相似。
我們認為促成手動探索圖片行為減少的一個因素是抑制控制的發展。在生命的最初幾年裡，孩子們變得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，為他們像成人一樣簡單地觀看奠定基礎。
與圖片的經驗也一定在這種發展中發揮作用。在一個影像豐富的社會中，大多數孩子每天都會接觸到家庭照片和圖畫書。從這些互動中，孩子們瞭解到圖片與物體的不同之處，並且他們開始將影像視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孩子唯一感到困惑的符號來源。多年來，我和我的同事以及學生們看到蹣跚學步的孩子走進實驗室，試圖坐在比例模型的微型椅子上——這讓在場的所有人都感到驚訝。在家裡，Uttal 和 Rosengren 也觀察到他們自己的女兒試圖躺在娃娃床上或進入微型玩具車。我們對科學文獻中沒有提到的這些非凡行為感到好奇，因此決定研究它們。
格列佛的錯誤
我們把 18 到 30 個月大的孩子帶到一個房間，裡面放著三個大型玩具：一個室內滑梯、一把兒童尺寸的椅子和一輛蹣跚學步的孩子可以進入並用腳在地板上推動的汽車。在一個孩子玩過每個玩具至少兩次後，他或她被帶出房間。然後，我們將大型物品替換為相同的微型版本，只有大約五英寸高。當孩子返回時，我們沒有評論這種替換，而是讓他或她自發地玩耍。
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：認真嘗試執行因兒童身體和目標物體相對尺寸的極端差異而顯然不可能完成的動作。我們對被算作比例錯誤的行為非常保守。
幾乎一半的孩子犯了一個或多個這樣的錯誤。他們似乎很認真地嘗試執行相同的動作。有些人坐在小椅子上：他們走到椅子前，轉過身，彎曲膝蓋，然後降低身體坐在上面。有些人只是坐在頂部，另一些人則用力坐下，以至於椅子從他們身下滑出。有些孩子坐在微型滑梯上，試圖滑下去，通常在過程中會摔下來；另一些孩子試圖爬上臺階，導致滑梯翻倒。（由於椅子和滑梯由堅固的塑膠製成，而且非常小，因此蹣跚學步的孩子不會有受傷的危險。）有幾個孩子試圖進入微型汽車；他們開啟車門，並試圖——通常非常執著地——將一隻腳塞進去。
有趣的是，大多數孩子對他們失敗的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羞愧，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蹣跚學步的孩子每天的生活中都充滿了未能成功做某事的嘗試。
我們對比例錯誤的解釋是，它們源於視覺資訊在計劃動作和控制其執行方面的分離。當孩子看到微縮模型時，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。與該記憶相關聯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啟用但隨後被抑制，孩子們沒有嘗試以相同的方式與微縮模型互動。
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被用來準確地執行動作。例如，有些孩子彎腰在小椅子上，並在他們的腿之間看以精確定位它；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。孩子們依靠將複製品與正常尺寸物體聯絡起來的視覺資訊，但在執行他們的計劃時，他們使用關於微縮模型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，大腦的不同區域處理物體識別和計劃與動作的執行和控制。
神奇的機器
比例錯誤涉及雙重表徵的失敗：孩子們無法保持符號及其指稱物之間的區別。我們知道這一點，因為當對雙重表徵的需求消除時，指稱物和符號物體之間的混淆不會發生——這是我在 1997 年發現的，當時 Rosengren 和伊利諾伊大學的 Kevin F. Miller 以及我（當然，在完全徵得他們父母的同意後）讓兩歲半的孩子相信我們有一種可以縮小日常物體的裝置。
使用我們神奇的縮小機器，我們希望看看一次以兩種方式思考一個物體的需求是否是兒童符號困難的核心。如果一個孩子相信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，微縮模型就是事物本身。房間和模型之間沒有符號關係，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來縮小玩具和一個大型帳篷。在孩子面前，我們將一個玩具——一個有著鮮豔紫色頭髮的巨魔娃娃——放在帳篷裡，並將縮小機器對準帳篷。然後，孩子和實驗人員轉移到另一個房間等待機器工作。當他們返回實驗室時，一個小帳篷坐在原來大帳篷的位置。
當我們要求孩子們尋找玩具時，他們立即在小帳篷裡尋找。相信微縮模型實際上是縮小後的原始帳篷，他們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，因此玩具應該在它應該在的地方，根據蹣跚學步的孩子對世界的看法。
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。其中一個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孩子，他們非常難以採訪。因此，許多專業人士——包括警察、社會工作者和心理健康專業人士——使用解剖學上詳細的玩偶，假設年幼的孩子會更容易使用玩偶描述發生的事情。請注意，這種假設意味著進一步假設年幼的孩子能夠將這個物體既視為玩偶又視為他或她自己的代表。
這些假設受到了約翰·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的質疑。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，體檢可能包括也可能不包括生殖器檢查。有時使用解剖學上詳細的玩偶來詢問孩子，有時則不使用。總的來說，當不使用玩偶詢問孩子時，孩子的報告更準確，而當使用玩偶時，他們更有可能虛假報告生殖器觸控。
根據我的研究，我懷疑非常年幼的孩子可能無法將自己的身體與玩偶聯絡起來。在我的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——例如肩膀或腳上——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。事實上，這些非常年幼的孩子在沒有記憶需求和沒有情感參與的情況下，在這個極其簡單的情況下無法將自己的身體與玩偶聯絡起來，這支援了反對在對年幼兒童的法醫情況下使用解剖學上詳細的玩偶的普遍觀點。（由於許多類似於此的演示，對於五歲以下兒童使用玩偶的看法不如過去那麼有利，並且在某些州已被禁止。）
教育意義
雙重表徵的概念也對教育實踐具有影響。世界各地的幼兒園和小學教室的教師都使用“教具”——積木、棒和其他旨在表示數值量的物體。其理念是，這些具體的物體有助於孩子理解抽象的數學原理。但是，如果孩子們不理解物體與其所代表事物之間的關係，那麼使用教具可能會適得其反，正如一些研究表明的那樣。
西北大學的 Meredith Amaya、Uttal 和我現在正在測試使用符號物體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孩子做需要借位的減法題。我們教會了一個比較組做同樣的事情，但使用紙和筆。兩組都學會了同樣好地解決問題——但是使用積木的那組花費的時間是使用紙和筆的那組的三倍。一個使用積木的女孩在研究後向我們提供了一些建議：“您有沒有想過教孩子們用紙和筆來做這些？這要容易得多。”
雙重表徵也體現在流行的兒童書籍中，這些書籍包括可以掀開以顯示圖片的翻頁、可以拉動以使影像動畫化的拉桿等等。
研究生 Cynthia Chiong 和我推斷，這些操縱性特徵可能會分散孩子對書中呈現資訊的注意力。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的老式字母書，每個字母都用簡單的黑色字型清晰地印出來，並附有一張合適的圖片——傳統的“A 代表蘋果，B 代表男孩”。另一本書有各種操縱性特徵。用普通書本教過的孩子隨後比用更復雜的書本教過的孩子識別出更多的字母。據推測，孩子們可以更容易地集中注意力在普通的二維書本上。
正如這些不同的研究表明的那樣，嬰兒和幼兒對成人直觀地認為理所當然的符號的許多方面感到困惑。他們必須克服障礙才能對符號代表什麼形成成熟的概念，而今天，許多人必須掌握不斷擴充套件的各種符號。也許更深入地理解成為符號意識的各個階段將使研究人員能夠解決可能源於難以掌握符號含義的學習問題。