SNARC效應的理論模型述評

樊 倩，孔 風

（1.延安大學教育科學學院，陜西延安716000；2.北京師范大學腦與認知科學研究所，北京100088）

一、引言

數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。很多數學家和物理學家（如愛因斯坦）也強調數字空間聯系在他們思維中的重要性。而且學校教育中具有較強空間想象力和空間思維能力的兒童往往能取得較好的數學成績。

因此，本文主要介紹了關于這一效應的理論模型的最新進展，并在此基礎上提出一個整合的雙編碼模型，最后對未來的研究進行了展望。

二、SNARC效應的理論模型

1、心理數字線模型

人們在對數字進行加工時，往往傾向于在左側表征小數，在右側表征大數。數字在人們頭腦內部的表征似乎是根據一條假定的線，按遞增的方式從左到右依次排列，這條線就稱作心理數字線（mentalnumberline,簡稱MNL）。Dehaene等人的研究有力地支持了MNL模型，研究發現人們在對數字做奇偶判斷時，頭腦中的數量信息會被自動激活[1]。在心理數字線模型當中，數字空間和物理空間具有某種內在對應關系，比如對小數的表征會激活物理空間方位的左側，而對大數的表征會激活物理空間方位的右側。

MNL模型強調文化因素的重要作用，認為閱讀和書寫習慣與空間數字聯合效應有密切的關系，這一論斷得到了相關研究的支持。一方面，不同文化背景下的個體所表現出SNARC效應有所不同，比如具有從右到左閱讀和書寫習慣的伊朗被試會表現出反轉的SNARC效應，但是如果伊朗被試進入到有著傳統閱讀和書寫習慣的法國，他們身上所表現出的從左到右的SNARC效應會隨著時間的推移而增強[1]。另一方面，受教育程度也會影響SNARC效應的反應傾向，Zebian(2005)的研究發現，母語非阿拉伯語的阿語學習者表現出反轉的SNARC效應，而母語是阿拉伯語的英語學習者則表現出相對較弱的反轉的SNARC效應[7]。此外來自兒童數字與空間認知發展的研究也支持這一論斷，Galen-Stern和Reitsma(2008)的研究發現，在7歲兒童身上已經開啟了SNARC效應，但要到9歲時兒童才能自動使用這種認知操作[8]。這說明數字空間表征的出現是以獲得適當的閱讀和書寫技巧為前提。

MNL模型將數字以視覺空間表象的形式進行編碼和存儲，但由于SNARC效應極易受到表象策略的影響，如B chtold等人的研究結果發現，當被試把數字看成是直尺上的刻度時，將表現出標準的SNARC效應，但是當讓被試把數字看成是鐘表上的時刻時，SNARC效應將發生反轉[9]。這在一定程度上反映了心理數字線模型的不穩定性，為了更進一步揭示SNARC效應的機制，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。該模型認為對于左-右反應得到的SNARC效應，左和小則是負性維度，右和大是正性維度。SNARC效應的產生正是由于刺激與反應的極性發生了重疊，極性一致將促使被試做出更快地反應。Santens和Gevers(2008)的研究結果為這一理論模型提供了強有力的證據，實驗中，研究者要求被試將一系列數字與5進行比較并做出“遠或近”的按鍵反應，結果表明，盡管在心理數字線上4和6更接近5，但被試對位于左側的小數1和4做出近判斷的反應更快，而對位于右側的大數6和9做出遠判斷的反應更快[10]。

如果SNARC效應遵循數字沿水平維度的編碼，那么在豎直維度下將不會表現出SNARC效應；但如果SNARC效應遵循數字按照不同極性一致來編碼，那么在豎直空間維度下則會表現出SNARC效應。Ito和Hatta的研究證實了這一點，實驗由日本的被試完成，實驗任務是對一系列數字進行奇偶判斷，結果發現，豎直維度上表現出從下到上的SNARC效應，這有悖于日本人的閱讀和書寫習慣[11]，而在豎直維度上毫無經驗的西方被試卻表現出標準的SNARC效應。這也在某種程度上推翻了閱讀和書寫習慣直接影響SNARC效應的反應類型。

3、雙路徑模型

雙路徑模型(dual-routemodel)曾用于解釋西蒙效應，西蒙效應是一種典型的刺激與反應一致性效應，對于左側呈現的物體，左手的反應快于右手，對于右側呈現的物體，右手的反應快于左手。Gevers等人認為西蒙效應與SNARC效應非常相似，并將這兩種效應進行了類比，即Simon效應是對外顯空間信息的激活，而SNARC效應是對內隱空間信息的激活[12]。由此研究者們沿用雙路徑模型來解釋SNARC效應。雙路徑模型認為數字大小能夠通過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字大小與空間反應編碼的聯結并影響反應的速度和準確率。Guilherme等人(2008)的研究發現，雙路徑模型在很大程度上滿足SNARC效應的假設，因此能夠更好地對SNARC效應予以解釋和說明。

這個模型彌補了極性一致模型的缺陷，在一定程度上解釋了SNARC效應的大部分研究，但仍有部分研究不能解釋。首先，這一模型強調反應區分，因此這無法解釋無反應區分任務中的SNARC效應。其次，這一模型強調語義分類的作用，因此無法解釋支持心理數字線模型的神經心理學研究（如數字對分任務）。最后，對于像星期、月份、音高等出現的類似SNARC效應，這一模型也沒有涉及。

三、對其理論模型的總結及其雙編碼模型

縱觀以上各解釋，可以發現目前對SNARC效應并沒有系統完善的理論。支持證據較多的是MNL模型和雙路徑模型，兩者的主要差異在于：MNL模型須形象地將數字以空間表象的形式進行編碼，即小數表征在左邊，大數表征在右邊；而雙路徑模型無須對數字進行表象編碼，而是對數字進行語義分類，如大/小等。最近，Gevers等[13]認為心理數字線模型中SNARC效應是由于心理數字線上數字位置與空間反應位置的緊密關聯產生的，故將其稱為視覺空間編碼理論。同時，他們認為極性一致模型和雙路徑模型都強調數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空間編碼理論。

這里，筆者基于Gevers等人提出的視覺空間編碼理論和言語空間編碼理論提出一個整合的雙編碼理論。在這個理論中同樣依賴于雙路徑結構，即數字大小仍通過不同的加工路徑控制動作反應。在非條件路徑中，首先要對數字進行語義分類編碼，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，包括抽象空間代碼（如左/右）和數量（或表象）空間代碼（即心理數字線）。同時，這些空間代碼對應著不同的反應代碼，抽象空間代碼對應左/右反應代碼，而數量空間代碼則對應左/右外部物理空間。到底哪種編碼方式被激活則取決于任務所需要的信息。在刺激探測任務中，對數字的簡單知覺就可以引起空間注意的轉移。由于任務中涉及到左/右外顯視覺空間信息，因此這時激活的是視覺空間編碼通路。

該理論與傳統雙路徑模型的不同之處在于引進了數量空間編碼理論，同時認為條件路徑和非條件路徑是相互作用的。這一理論對以上三種理論進行了優化。當然，該理論只是一個設想，是未來研究需要補充和繼續考證的。

四、研究展望

SNARC效應作為數字認知的一部分，其研究結果已逐步向教學實踐領域滲透，為實際教學提供幫助和理論指導。就現有的研究來看，還存在著幾方面的爭論和不足，建議后續研究可從這幾方面進行改進：

首先，關于SNARC效應發生機制的研究。最近研究表明，序列刺激也可以引發SNARC效應[3][4]，這在某種程度上說明并非只有數字大小信息會起作用，因此，未來的研究應著力于解決這一問題，以期能夠更深入地理解和解釋數字空間表征的發生機制。

其次，關于SNARC效應的具身認知研究。幾乎所有文化下的兒童都使用基于外部手指的數字表征，這種手動作和數字概念間的聯系叫做手數認知。Fischer(2008)的研究發現手指計數習慣對數字與空間的聯系有著重要影響。神經成像和電生理研究發現，手指和數字表征都激活了左側角回，而且比較手指大小比判斷手掌方向和區分手指顏色更多地激活與數字有關的頂內葉皮層[15][16]。這說明手指表征和數字表征不僅有機能聯系，而且有共同的神經基礎。

最后，加強理論研究成果的實際應用。手指與數字之間關系的研究是目前心理學研究的熱點。有研究者認為手指計數可以很好解釋SNARC效應的起源，更重要的是，通過幼兒手指動作訓練可以改善幼兒數學成績[17]。這說明手指表征有助于計算能力的提升。

[1] 徐曉東,劉昌.數字的空間表征[J].心理科學進展, 2006, 14(6): 851-858.

[2] 何清華.李鶴.董奇.數字與空間表征聯結研究進展[J].北京師范大學學報(自然科學版), 2008,44 (3)：238-242.

[3] 楊金橋,張奇.SNARC 效應的研究及展望[J].心理科學, 2010, 33(3): 657-659.