初中学生类别建构中的知识效应研究

摘 要 采用类别建构的实验范式，选取具有家族相似性结构的人工类别材料，考察了已有知识对初中学生类别建构的影响。实验结果表明，当类别特征能够在已有知识的基础上形成主题时，初中学生倾向于按主题建构类别，而且在主题愈突出时这种趋势愈为明显；并且，主题性质对不同领域材料的类别建构的影响是一致的。

关键词 初中学生，类别建构，知识效应。

分类号 B842.5

1 引言

类别建构（category construction）又称为非监控的类别学习（unsupervised category learning），是指个体在没有外部指导和反馈的情况下，通过观察形成类别的过程[1]。类别建构是人们类别形成的一种重要形式。以往关于类别形成的研究，集中于有外部反馈的学习形式。然而人们在没有外显指导的情况下，通过自己的观察和接触了解事物，进而在主观上把它们区分为不同类别的情况也是非常普遍的[2,3]。

不少以往的分类和类别建构研究发现，被试倾向于按单一维度（unidimensional）进行类别建构[4]。这很令人疑惑，因为家族相似性（family resemblance, FR）作为自然类别的内在结构特性已经被广泛接受，几乎所有的分类和类别表征理论都把FR作为潜在的出发点[5]。因此有理由假设，当要求人们对项目进行分类时，他们将按照基于FR结构的整体相似性建构类别。为此，Murphy和Medin等人提出，单纯的感知相似性不能充分解释类别的凝聚（category coherence），自然类别的表征更多地是以理论和已有知识为基础[6]。很多针对成人的研究显示，当类别结构和人们的背景知识或已有知识相一致的时候，基于FR结构的类别建构显著增加，体现出所谓的“知识效应”（knowledge effects）[7,8]。

同成人相比，初中时期的学生既具备了一定的知识基础，同时其认知能力又处于发展之中，而这一时期学生的类别建构的特点及其受已有知识影响的情况尚不清楚。而且，以往的研究大多缺乏对“相似性效应”和“知识效应”的系统比较[9]。针对上述问题，本实验选取具有FR结构的人工类别材料，采用类别建构的实验模式，拟考察初中学生类别建构中的知识效应问题。

2 方法

2.1 被试

94名初中二年级学生（年龄范围为13～14岁）参加了本实验。裸视力或矫正视力正常，以前未参加过类似实验。

2.2 材料

实验材料为具有家族相似性（FR）结构的人工类别材料，涉及4种主题条件，即根据类别的FR结构，将类别质特征的主题性质分为突出主题、统一主题、无主题和混合主题等4种。材料的内容涉及动物和建筑物2个领域。每个领域内各有1对类别：动物类别中包含有攻击性动物类（A）和非攻击性动物类（B）；建筑物类别中包含有空中建筑物类（A）和水下建筑物（B）类，每对类别均包含10个样例（每类5个）。每个样例各有5个维度的特征。其中，统一主题、无主题和混合主题条件下类别材料的形式结构是一致的，见表1。

如表1所示，在统一主题、无主题和混合主题条件下，每个类别样例均由5个特征描述。其中D1到D4 4个维度的特征在A、B两个类别中重复出现，但在两个类别中的典型取值不同（在A类中典型取值为1，在B类中典型取值为0），因此称为类别A、B的“典型特征”；而K列中的特征只在一个类别样例中出现，因此称为类别A、B的“特质特征”。 以上3种主题条件下，典型特征和特质特征各个维度上特征值的具体内容见附录。

综合表1和附录中的内容可以看出，在统一主题条件下，每一类别的5个特质特征均为知识关联特征（knowledge-related features），即能在已有知识的基础上形成主题，如“攻击性动物”或“非攻击性动物”。在无主题条件下，每一类别的5个特质特征和其典型特征一样，均为机械特征（rote features），即语意关联较弱，难以在已有知识的基础上构成主题。在混合主题条件下，每一类别的5个特质特征构成两个相互矛盾的主题，例如其中有3个是“空中建筑物”的特征，而另2个却是“水下建筑物”的特征。各主题条件下，每一类别的典型特征间都只有统计上的相关，难以形成共同主题。

突出主题条件是对统一主题条件的扩展，其典型特征和特质特征的取值和统一主题条件下完全相同，差别只是典型特征的维度减少为2个（D1，D2），而特质特征（知识关联特征）的维度增加为3个，使得类别中的主题较统一主题条件下更为突出。例如，在突出主题条件下，动物类别中攻击性动物类的样例1和样例2的5个特征分别为“皮厚、毛多、牙锋利、吃肉、凶猛”和“皮薄、毛少、吃肉、凶猛、难驯养”。

2.3 设计

本实验为4（类别结构中的主题性质：突出主题、统一主题、无主题和混合主题）×2（材料领域：动物和建筑物）的被试间实验设计。

2.4 仪器

通过在PⅢ以上型号的计算机上运行用Visual Basic 6.0编制的程序完成实验材料的呈现。

2.5 步骤

实验包含2个阶段：学习阶段和分类阶段。在学习阶段开始时，主试告知被试：“计算机屏幕上的短句描述了一些来自外星的动物（或新设计的建筑物），请仔细阅读和观察，准备回答与它们有关问题。” 然后由程序控制在计算机屏幕上逐个呈现类别样例。每个样例由5个特征词组成，呈现时间为12秒。被试每看完10个样例需2分钟，共需看5轮。每一轮中，各个样例的呈现顺序和各个样例特征的先后位置均随机安排，以避免顺序效应。

待学习阶段结束，发给被试印有全部10个样例的卷子，并告诉被试，“你刚才看过的每个外星动物（或新设计的建筑物）的特征已经列在卷子上，请你根据自己的理解把它们分为2类，每类5个。你认为怎么合理、自然就怎么分，然后再写下你这样分类的理由。”卷子上每个样例前都带有序号，分类时被试只需把对应于每个动物（或建筑物）的序号写在指定的位置即可。由于每个卷子上样例和特征的次序都是固定的，为避免由此产生的实验误差，每种实验条件下卷子上样例和特征的次序都安排了5种随机的排列方式。

3 结果

3.1 被试类别建构的模式

根据被试的分类结果及其对分类依据的说明，对被试的类别建构模式进行划分。如果被试按照基于已有知识的特征主题对样例分类，比如把动物分为凶猛的食肉动物和温顺的食草动物，则认为他是按“主题”建构类别；如果被试按照典型特征的某个维度对样例分类，比如把动物分为毛多的和毛少的，则认为他是按“单维”建构类别；如果被试分类标准不稳定，对其分类依据的解释也不明确，则认为他是按“其它”模式建构类别；如果被试按照多个特征维度对样例分类，比如将以“皮厚、毛多、短尾巴、长耳朵”为典型特征的动物分在一类，则认为他是按“多维”建构类别。值得注意的是，被试按多维特征和按主题关系进行类别建构，其分类结果是一致的，但被试的分类依据却有所不同。各实验条件下被试中各种类别建构模式的人数分布情况见表2。

采用卡方检验的方法，在固定主题性质的前提下，检验材料领域和类别建构模式的条件独立性，结果见表3；在固定材料领域的前提下，检验主题性质和类别建构模式的条件独立性，结果见表4。

表3中的结果说明，在4种主题条件下，被试对于动物和建筑物2种材料的类别建构模式均无显著差异。这说明材料领域和被试的类别建构模式条件独立。表4中的结果说明，被试中按主题建构类别的比例受主题性质的影响；被试中按单一维度建构类别的比例，在动物材料中受主题性质影响显著，而在建筑物材料中受主题性质的影响不显著。结合表2中的数据来看，这说明当类别特征能够在已有知识的基础上形成主题时，被试倾向于按主题建构类别。

3.2 被试类别建构的FR离差分数

为检验各实验条件下被试的类别建构与标准的FR结构的拟和程度，进一步计算出各实验条件下被试类别建构的FR离差分数（FR deviation score）。所谓FR离差分数，是指要把被试的类别建构模式还原为标准的FR结构，需要移动的最少样例个数。它是反映被试的类别建构模式和标准的FR结构差别大小的一个指标。FR离差分数越低，被试的类别建构模式与FR结构就越接近。各实验条件下被试FR离差分数的平均数和标准差见表5。

对被试的FR离差分数进行被试间设计的方差分析（ANOVA）检验，结果见表6。

由表6中可见，主题性质的主效应非常显著，F(3,86)=47.75，p=0.000；材料领域的主效应不显著，F(2,253)=1.58，p=0.213；年级和材料领域的交互作用也不显著，F(6,253)=0.83，p=0.479。这表明影响被试FR离差分数的主要因素是主题性质，材料领域则对被试的FR离差分数无影响。

HSD均值比较检验结果表明，突出主题、统一主题、无主题和混合主题条件下被试的FR离差分数均值（分别为0.17、1.30、2.10、3.00）彼此间差异显著。这反映出主题性质对被试是否按FR结构建构类别起着重要的影响。具体地说就是，当类别特征的主题关系和类别的FR结构相一致时，基于已有知识的主题关系会促进FR结构的获得；当类别特征的主题关系和类别的FR结构相矛盾时，基于已有知识的主题关系会抑制FR结构的获得。

4 讨论

本实验的结果显示，类别特征中的主题性质对初中学生类别建构的模式和FR离差分数均有显著影响。就类别建构的模式而言，当类别特征能够在已有知识的基础上形成主题时，初中学生倾向于按特征主题建构类别；而且主题突出时，这种趋势更加明显。就FR离差分数而言，当类别的FR结构与主题关系一致时，初中学生类别建构的FR离差分数较小；当类别的FR结构与主题关系相矛盾时，初中学生类别建构的FR离差分数较大。这些结果充分反映了已有知识对初中学生类别建构的影响，拓展了Spalding 和Murphy、Kaplan和Murphy等以成人为被试的研究结果[10]，证实了在非监控的学习条件下，初中学生也能利用其已有知识对类别特征中的主题关系进行整合，并用于指导新类别的获得。实验结果也为基于理论的类别观提供了进一步的支持。

具体分析起来，在统一主题、无主题和混合主题条件下，类别的形式结构完全相同，但在无主题条件下，多数初中学生按照典型特征的某个维度建构类别；而在统一主题和混合主题条件下，由于特质特征能够在已有知识的基础上形成主题，初中学生中按主题建构类别的比例显著增多。这说明影响初中学生类别建构的主要因素是类别特征的主题而不是类别的表面相似性。再有，突出主题条件下初中学生按主题建构类别的比例要比在统一主题和混合主题条件下更高，其直接原因是类别样例中知识关联特征的比例升高了（从1/5升至3/5），这也反映出基于已有知识的特征相关能够为类别凝聚性提供更合理的解释。

由于类别的FR结构和特征主题存在着3种不同的关系，即在突出主题和统一主题条件下二者一致，在无主题条件下二者无关，在混合主题条件下二者矛盾，因此主题性质对类别建构模式的影响和对FR离差分数的影响并不完全一致。实验结果显示，统一主题和混合主题条件下初中学生的类别建构模式分布基本一致（主题和单维特征均是类别建构的主要依据），而FR离差分数却差别很大。这是因为在统一主题条件下主题结构与FR结构一致，对主题的加工和提取促进了FR式的类别建构；而混合主题条件下主题结构与FR结构相矛盾，对主题的加工和提取会抑制FR式的类别建构。

本实验的结果还显示，类别材料的领域对初中学生类别建构的模式和FR离差分数无影响。这说明材料的领域具体性不是影响初中学生类别建构的重要因素，同时也说明本实验的结果具有一定的稳定性和概括性。

5 结论

（1）当类别特征能够在已有知识的基础上形成主题时，初中学生倾向于按主题建构类别，而且主题突出时这种趋势更为明显，说明已有知识深刻影响了被试的类别建构。

（2）初中学生对动物和建筑物2种材料的类别建构模式和FR离差分数比较接近，说明材料的领域具体性不是影响其类别建构的重要因素。

参 考 文 献

1 Medin D L, Wattenmaker W D, Hampson S E. Family resem- blance, conceptual cohesiveness, and category construction. Cognitive Psychology, 1987, 19: 242~279

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3 Merriman W E, Schuster J M, Hager L. Are names ever mapp- ed onto preexisting categories? Journal of Experimental Psychology: General, 1991, 120: 288-300

4 Regher E, Brooks L R. Category organization in free classifica- tion: The organizing effect of an array of stimuli. Journal of Experimental Psychology: Learning, Memory and Cognition, 1995, 21: 347~363

5 Krascrum R M, Andrews S. The effects of theories on children′s acquisition of family-resemblance categories. Child Development, 1998, 699(2): 333~346

6 Murphy G L, Medin D L. The role of theories in conceptual coherence. Psychological Review, 1985, 92(3): 289~316

7 Ahn W K, Marsh J K, Luhmann C C, et al. Effects of theory-based correlations on typicality judgements. Memory and Cognition, 2002, 30(1): 107~118

8 Johnson M C. The role of conceptual structure and background knowledge in category learning. Dissertation abstracts interna- tional section B: the sciences and engineering, 1999, 59(11-B): 6085

9 Spalding T L, Murphy G L. Effects of background knowledge on category construction. Journal of Experimental Psychology: Learning, Memory, and Cognition, 1996, 22(2): 525~538

10 Kaplan A S, Murphy G L. The acquisition of category structure in unsupervised learning. Memory and Cognition, 1999, 27(4): 699~712

THE KNOWLEDGE EFFECTS IN CATEGORY CONSTRUCTION

OF JUNIOR HIGH SCHOOL STUDENTS

Zhang Kuo1,2, Yin Guo′en2, Wang Jingxin2

(1 Education School of Jiangxi Normal University, Nanchang330027；2 Research Center of Psychology and Behavior in Tianjin Normal University, Tianjin300074)

Abstract

Using category-construction paradigm, this experiment was designed to examine the knowledge effects of the junior high school students′ unsupervised category learning with artificial categories in family resemblance. The results suggest that the subjects would rather construct category by themes than by appearance similarity if parts of the category features can be related to one theme on the basis of prior knowledge, and the more the knowledge-related features exist in category, the more the children categorize by themes. In addition, the results show that domain specificity of artificial categories has no effect on children′s category construction.

Key Wordsjunior high school students, category construction, knowledge effects.

附录: