观察意料之外的情况能提高婴儿的学习和探索



文献:Stahl, A. E., & Feigenson, L. (2015). Observing the unexpected enhances infants’ learning and exploration. Science, 348(6230), 91–94. doi:10.1126/science.aaa3799

原文

补充材料

1.文章概述 ¶

学习能力对人类来说很重要,但何时发生学习、什么应该被学习仍不清楚。同时,有些世界的基础面的表征先于学习。这种早期的认知被称为“核心知识”,新生儿就拥有并且不限于条件和文化。“核心知识”不会消除对学习的需求,他是学习的基础。如果学习者对核心期望有基本认知,违反期望的行为会给他们带来特殊的学习机会。

已有研究表明,婴儿对违反基本预期的时候有反应,包括整合核心知识的预期。比如:看见一个球穿过墙的时间比球在墙前面停下的时间更长。但目前仍然不清楚这些意外反应的目的是什么,以及发生预期违反的认知后果是什么。

检验假设:在生命早期,对核心预期的违反标志着一个学习的特殊机会。

实验1-3,提供给被试2种事件结果,一种是符合核心知识的;一种违反核心知识。教给被试和事件中物体相关的新知识,测量学习新知识的程度。

  • 实验设计前提;
  1. 我们通过在各个方面对事件进行感知匹配(结果除外),确保违反核心知识的事件与核心知识所发生的事件之间的差异最小。

  2. 我们通过匹配婴儿注视不同类型的时间,确保观察到的任何学习增强都是由于经历了对核心期望的违反,而不是由于更长久地感知违反期望的对象而导致的。

  3. 我们通过教给婴儿事先无法知道的信息,以及仅仅通过看物体就能获得的信息,从而确保婴儿正在学习全新的东西。

  • 被试:40个11个月大的婴儿。

  • 实验材料:

和对象的坚固性或连续性一致的事件;违反对象的坚固性或连续性的事件。

图1A/B

  • 过程:

和前人研究不同不记录注视时长。每种情况都只暴露给被试10s,然后让被试学习新的信息。实验员上下移动物体时播放音频12s,说明物体有隐藏的听觉特性。然后让被试进行物体-声音匹配。

测试试验:被试看一个呈现过的目标物体和一个新的物体,实验员同时上下移动2个物体,并播放声音,记录被试注视目标物的时长(基线,匹配测试)。

  • 结果:

ANOVA分析:相比知识一致的情况,婴儿的学习分数显著高于违反知识的情况。

和偶然性相比,知识一致的情况下,婴儿没有学习;违反预期的情况下,婴儿进行了显著学习。

图2A

  • 目的:实验1的结果是反映了真实的学习情况还是仅仅表明了对违反预期的物体的关注更多。

  • 过程:和实验1一致,在匹配测试阶段,将声音换成一个完全新的、没有呈现过的声音。

  • 结果:婴儿对新声音出现时目标物的注视没有更长。

ANOVA:事件类型*声音类型,仅声音类型有显著主效应。相比新声音,已经教过的声音情况下,婴儿的学习分数显著更高。

证明实验1反映的是婴儿对物体属性的成功学习,而不是单纯的视觉偏好。

  • 目的:证明违反预期情况下的学习是对违反预期的事物的学习而不是违反预期之后任何事物的学习。

  • 过程:使用实验1中违反连续性的事件,在揭示物体时实验员拿出一个新的物体,并说明他有一个隐藏听觉特性,测量被试对这个新物体的学习。

  • 结果:被试没有将新物体和声音匹配起来,学习分数和偶然性没有差异。

独立样本的t检验结果表明这种学习新物体的模式和实验1显著不同。

说明违反预期只是增强了对违反预期的物体的学习,而不能增强对其他不相关物体的学习。也说明了实验1的结果不是因为一般唤醒/新颖导致的。

实验1-3证明的是在物体和观察到的事件相关的情况下增强婴儿对目标物的学习,那么新信息习得的本质是什么?违反预期带来的对特定信息的学习是否和令人惊讶的事件的本质相关?

当观察与先前的知识相冲突时,有效的学习策略是寻找证据,解释所预测和观察到的差异。年龄较大的儿童参与这种假设测试,执行有针对性的行动,以支持或排除对事件的可能解释。但目前仍不清楚婴儿是否能够检验事件的假设,特别是违反核心知识的事件。

  • 目的:检验婴儿相比未违反的物体,是否更喜欢在违反预期的物体搜索信息。

  • 过程:物体坚固性影像和实验1相同,增加物体支撑性试验如图1C。和之前的实验一致,限制视觉暴露时间,之后给被试者两个物体,让他们自由探索60s,物体包括一个目标物体(先前呈现的物体)和一个新的物体。探索偏好分数=目标物探索时长-干扰项探索时长。

视频

视频

  • 结果:

ANOVA:事件类型*结果类型,结果类型有显著主效应。

相比和核心知识一致的情况,婴儿在违反核心知识的情况下对目标物的探索时间更长。和偶然性相比,一致情况下,对目标物和干扰项的搜索时间相同;违反情况下,显著更喜欢对目标物进行搜索。

因为婴儿探索行为的细节可能揭示出知识和探索之间更丰富的相互作用。

  • 目的:是否根据看到的违反情况不同而做出不同的搜索行为

  • 过程;对2种常见行为进行分析

  1. 敲击物体:和物体坚固性有关,是否穿墙

  2. 把物体扔到桌上/地上:和支撑性相关,是否悬空

因为扔物体花的时间比敲击物体长,把行为的频率转换成z分数。

表S2

  • 结果:

ANOVA:事件类型*结果类型,有显著交互作用

坚固性:相比一致性,违反情况下,婴儿更多的敲击物体。支撑性:违反情况下,婴儿更多的扔物体。对干扰项的行为没有差异。

说明婴儿会根据所观察到的违反预期的类型来调整探索行为。婴儿的行为不仅仅是对令人惊讶的结果新颖性的反应,而是反映了更深入地尝试了解世界中不符合期望的方面。

实验证明婴儿的学习会根据他们的期望何时被违反而改变。对核心知识的预期违反会增强学习,早期知识和早期学习是相辅相成的。婴儿具备世界基本面的核心知识,并且即使在婴儿期,这些核心知识可以被用来增强新的学习能力。核心知识优势不是学习的替代方案,而是推动学习的关键要素。