改变心理学的40项研究 ·研究15 心中的地图

改变心理学的40项研究 ·研究15 心中的地图

Tolman, E.C.(1948).Cognitive maps in rats and men.Psychological Review, 55，189-208.

有不少研究被收录于本书的原因在于，这些研究的理论假设和研究结果反驳了当时流行的看法和传统观点。例如，鲍查德关于人格受遗传影响的发现（研究3）、华生关于小艾尔伯特的研究（研究10）、哈罗的婴儿依恋理论（研究17）以及其他的一些研究，都对心理学思想的现状提出了挑战，从而开辟了对人类行为新的甚至是革命性的新解释。加利福尼亚大学伯克利分校的心理学家爱德华·C·托尔曼（Edward C.Tolman）关于学习和认知的理论探讨和研究正是作出了这样的贡献。多年来，心理学被严格的刺激—反应学习理论所统治，这一理论无视不能直接观察的内部心理活动的存在。托尔曼用实验证明，不仅对人类可以不用直接观察就能研究其内部心理过程，还可以对老鼠复杂的内部认知活动进行研究。鉴于其研究的重大意义，托尔曼被公认为“认知—行为主义”（cognitive-behaviorism）这一学习理论流派的奠基人。

为了更好地体会托尔曼的研究设想，让我们来举个例子，假设你现在想去最近的邮局或音像店，你很可能已在头脑中有了这些位置的图像。现在思考一下你要走的那条路线，你很清楚必须要走哪些街道，在哪儿转弯，并最终到达目的地。你当前的位置与邮局或音像店的路线关系在你头脑中所形成的这幅画面被称为“心理表征”（mental representation）。托尔曼则将这些表征称为“认知地图”（cognitive map）。他认为不仅人类使用认知地图，而且其他动物（包括老鼠）也在其思维活动中使用认知地图。为什么会有人关心老鼠的思维方式呢？因为对于20世纪三四十代的学习理论研究者来说，他们主要采用的研究方法就是让老鼠学习走迷宫，而令研究者非常感兴趣的是这些老鼠是如何学习的。

理论假设

在20世纪上半叶，学习理论家是走在心理学最前沿的，除了要解释学习机制，他们还致力于证明心理学的科学地位。由于心理学从哲学中独立出来而成为一门科学也仅有几十年的时间，很多研究者认为，要想证明心理学的科学性，最好的方法就是去效仿诸如物理学和化学那些所谓的“硬”科学。这种想法致使学习理论家指出，心理学正如物理和化学一样，它的唯一合适的研究对象是可观察和可测量的事件。作用于机体的某种刺激是可测量的，机体对刺激的反应行为也是可测量的，但在刺激和反应之间的机体内部发生了什么，则是无法观察或测量的，因此，它不能被研究，而且就此而论也就不重要了。根据这种观点，当老鼠学习走迷宫的速度越来越快、错误越来越少时，这一学习过程就是由一连串刺激以及由老鼠在最后走出迷宫时的食物奖赏所引起的一连串正确反应而组成的。关于行为的这种严格的刺激-反应联结思想构成了行为主义的精髓，而且在行为心理学历史的前50年中一直占据着统治地位。

然而，在20世纪三四十年代，出现了一支以托尔曼为首的反对行为主义观点的派别，他们主张在学习过程中不仅有刺激和反应，而且在机体内部还发生了比这更复杂的过程。事实上，托尔曼对当时流行的观点提出了两点主要的修正意见。一是，如果不对与刺激和反应同时发生的内部心理过程进行考察，就不可能充分理解学习的本质及其复杂性。正如托尔曼在他1948年发表的著名论文中所阐述的（这篇论文也正是我们讨论的主题）：

我们相信在老鼠学习走迷宫的过程中，它的头脑中已建立了类似环境地图的东西。我们同意其他学派（刺激—反应）的观点，即老鼠在走迷宫时接受了某种刺激，并最终由于这些刺激而导致了实际中所出现的各种反应。不过，我们觉得，发生在大脑中的活动远比刺激-反应心理学家所认为的更复杂、更丰富多彩，而且通常也更自主。（P.192）

托尔曼提出的第二点是，尽管内部认知过程无法直接观察，但我们可以通过分析可观察的行为客观、科学地将其推断出来。

方法和结果

托尔曼在他1948年的论文中介绍了很多研究，以支持他的观点。所有这些研究都是关于老鼠学习走迷宫的实验。下面将介绍的两项研究简单明了地验证了托尔曼的理论观点。

第一个实验称为“潜伏学习”（latent learning）实验。实验中，把老鼠分为三组：对C组（控制组）而言，研究者所使用的是学习走迷宫的标准程序——让老鼠练习走迷宫，在迷宫的出口处放着食物作为奖励，每日如此；对N组（无奖励组）的老鼠，其每天被放入迷宫的时间与C组相同，但不出现食物，而且在迷宫中的任何行为都不会受到奖励；而D组（延迟奖励组）的老鼠在前10天受到与N组同等的待遇，但自第11天起，研究者会在迷宫的出口处放置食物，而且以后每天如此。

以三组老鼠的平均错误数（进入盲巷的次数）为指标，实验结果如图4—4所示。在该图中很容易看出，N组和D组的老鼠在没有得到任何奖励时，它们的学习没有多少进步；而控制组的老鼠在2周的时间内就可以达到近乎准确无误的程度。但是，当D组的老鼠一旦发觉走迷宫能得到好处（食物）时，它们仅用3天就近乎无误地学会了走迷宫（从第11天到第13天）。对结果的唯一可能解释是，该组老鼠在学习走迷宫的前10天中，它们所学到的东西比它们表现出来的要多得多。正如托尔曼所解释的：“一旦……它们知道能得到食物，它们的表现证实了在先前没有奖励的练习阶段，它们已经习得了许多盲巷的位置。它们已经构建了一幅‘地图’，而一旦产生走出迷宫的动机，它们就会立刻利用这幅‘地图’。”（P.195）

图4—4 在潜伏学习实验中老鼠学习走迷宫的错误率（引自P.195）

第二项研究是“空间定向”实验。刺激—反应理论认为，老鼠为了得到食物奖赏，只有通过在迷宫里四处奔跑，并经历过所有的刺激—反应联结（即S-R）后，才能知道食物的具体位置。这就好像你只有走出厨房，走过客厅，穿过走廊，经过洗手间，进入你的卧室，才能知道卧室的具体位置。实际上，你对卧室在家中的具体位置已形成了一种心理表征，而并不必像“走迷宫”那样来找到卧室的位置。托尔曼设计的空间定向技术就是要说明，进行走迷宫训练的老鼠实际上掌握的是食物出现的位置与它们的出发位置间的相对关系，而不管迷宫的结构是否发生了巨大变化、甚至被拆除。

首先，老鼠学习图4—5所示的简单迷宫。它们进入迷宫的入口，穿过圆台面并进入引导通道，经过一条迂回曲折的路线，走到有食物奖励的出口。这是一个相对简单的迷宫，对老鼠而言，经过12次试验就能近乎准确无误地完成整个走迷宫任务。

图4—5 空间定向实验：简单的迷宫

资料来源：引自P.202。

然后，把迷宫改成图4—6所示的放射状。现在，当受过训练的老鼠试图走它们过去的路线时，却发现道路被堵住了，它们只能回到圆台面上，并且必须在几条可能的备选路线中做出选择，以便到达先前放有食物的迷宫出口处。图4—7列出了选择各条路线中的老鼠数量。

正如你所看到的，与其他路线相比，老鼠更多地选择了出口距先前食物出现的位置仅4英寸的路线6。根据刺激—反应理论，老鼠最可能选择最接近先前迷宫中第一个转弯的方向的路线11，但事实并非如此。“看来老鼠掌握的不只是使它能按特定路线找到食物的序列地图，而是掌握了一幅含有食物的具体位置及其在房间内的具体方位的更广泛的综合性地图”（P.204）。在此，托尔曼把他得自老鼠的认知地图理论（即老鼠可以产生从A点到Z点路线的认知地图）推广到包括人类在内的其他有可能的生物有机体上。他证明了有机体所形成的认知地图不是一种从A点到B点到C点……再到Z点的序列地图，而是一幅更广泛、更综合化或概念化的地图，它使生物有机体在大脑中形成了一种认知“地貌”（lay of the lamd）。

图4—6 空间定向实验：放射状的迷宫

资料来源：引自P.203。

图4—7 空间定向实验：选择各条路线的老鼠数量

资料来源：引自P.204。

讨论

托尔曼在其1948年论文的结论性评述中，集中探讨了内涵单一的序列地图与更广泛综合的认知地图间的差异。当托尔曼把这一发现应用于人类时，他构建了这样的理论：因社会环境所形成的综合地图对人类而言是有益的，而内涵单一的序列地图则可能会使人陷入消极状态之中，如心理疾病或偏见和歧视等。他的推论建立在与上述研究结果有关的基础之上。他发现，当老鼠有过分强烈的动机（如过于饥饿）或者受到过多挫折（例如盲巷太多）时，它们倾向于形成内涵单一的序列地图，而不是如前所述的综合认知地图。托尔曼承认他不是临床心理学家或社会心理学家，但他仍把他的上述观点看作是对一些社会问题的一种合理解释。托尔曼论述道：

过分强烈的动机或极度的压抑状态使人类一而再、再而三地误入盲目仇视外来者的歧途。他们对外来者的仇视表现在方方面面，从对少数民族的歧视到世界大战的爆发，形式多种多样。

以上帝或心理学的名义，我们该做些什么呢？我唯一的答案就是重申理性的力量，也就是综合的认知地图……我们不该让自己或其他人过于情绪化、过于饥饿、过于衣衫褴褛，动机过于强烈，这些只能形成狭隘的序列地图。我们所有人……必须保持平和的心态，吸收充足的营养，以便形成真正的综合性的认知地图……简言之，当我们的孩子或我们自己面对人类世界这一上帝赐予的“大迷宫”时，我们必须使我们的孩子和我们自己（就像善良的实验者对待他的实验老鼠那样）处于能激发适度动机而没有多余挫败感的最理想的状态中（P.208）。

后续研究及近期应用

在托尔曼完成其早期研究之后的几十年里，大量的研究结果都支持了他的认知学习理论。现在，认知心理学已经成为当今行为科学中最具活力和影响力的研究领域之一，这也许是托尔曼的思想观点最著名的成果。作为心理学的一个分支，认知心理学主要研究无法观察的内部认知过程，而在几十年以前，“心理”这一概念还被排除在科学的研究对象之外。但如今人们对心理学的态度却有了一个近乎180度的大转变，即人们已普遍接受了这样的观点，即在决定一种行为反应的过程中，经由感觉、注意、思维、期望、记忆和分析对刺激进行的心理加工至少与刺激本身的作用等同，甚至可能更重要。

托尔曼的认知地图理论还影响了心理学的另一个分支——环境心理学。该领域关注的是人类行为与行为发生的环境之间的关系。环境心理学中的一项重要研究内容是研究人们怎样体验和看待生活中的各种环境，如城市、邻里、校园或办公楼等。人们对地点形成概念化的认识被称为“环境认知”，而对这些地点形成的精确心理表征正是托尔曼所谓的“认知地图”。环境心理学家借鉴托尔曼的基本概念，不仅在了解人们对环境的理解方面，而且在规划环境或者使环境与我们的认知地图加工过程达到最佳匹配方面，都取得了颇具影响力的研究成果。

将托尔曼的思想应用于人类的环境心理学家之一便是林奇（Lynch，1960）。林奇提出了五种人们用来形成认知地图的环境要素。道路被认为是承载交通的主干道，无论是乘车、步行、骑自行车或乘船均如此。边界是我们在认知地图中划分一个区域与另一个区域的分界线，但其功能与道路不同，它可以是峡谷、一堵墙或某个湖的岸边等。交汇点则是一些引人注目的地方，是道路和边界的交叉之处，比如街心公园、道路的环状交叉口或中心广场的喷泉等。街区在我们的心理表征中占的空间很大，并以一些共同特征来命名，如剧院区或餐馆区等。最后，地标是在认知地图中可作为参照点的结构，我们通常在远处就能看到它，譬如钟楼、教堂的尖塔或者一座与众不同的高层建筑物等。

托尔曼在他早期的这篇论文中，清楚地阐述了认知地图理论，该文章自发表以来的50多年里，一直被众多研究领域里的研究者频繁引用。例如，最近有一项研究利用托尔曼的认知地图模型探讨了候鸟是如何依靠太阳的位置来确定路标，并形成惊人的成百乃至上千公里的迁徙认知地图（Bingman & Able，2002）。另一项来自旅游领域的研究也引用了托尔曼的思想，该研究的目的是检验那些到尚未开发的野外去旅游的游人（被称为自然旅游者）是怎样对那些地区的地形形成认识的（Young，1999）。该文的作者发现，有几个因素会影响被试心理地图的质量，其中包括交通方式、过去在当地的旅游经历、停留天数、旅游者的籍贯、旅游者的年龄以及性别等。

现在，许多旅行者根本不必外出，至少在身体层面上是这样。我们可以在互联网上到世界上任何一个地方旅游。托尔曼的认知地图理论也已在有关互联网的心理学研究中占有一席之地。想象一下你在互联网上所做的一切：你不断地在网上浏览，从一个地方跳转到另一个地方，在网上冲浪，四处游逛，用谷歌搜索。你常常感觉像在旅行，其实你的身体哪儿也没去。而且一旦有机会，你还会以几乎相同的路线去同样的地方，对吗？如果是，那么你已经对互联网中的某一小部分构建一幅心理地图！在《人—机关系》专刊中发表的一项研究就探寻了人们在互联网上的搜索行为以及人们在网上“冲浪”时所用的策略（Hodkinson et al.，2000）。研究者能够把网络搜索行为转化为图解形式，识别出个人的搜索策略，进而提出了一些提高网上搜索效率的可行方法。

将托尔曼的研究应用到一个古老的性别定型研究中，也许能够有所启发，即“男人永远不需要问路”。贝尔和索西亚（2004）探讨了人类的性别和性激素水平与他们沿着指定路线前进的能力之间的关系。设想一下，你正在沿着一条路从A处走向B处。走在路上，你会产生很多与周围环境相关的表象，比如一些明显的路标和沿途中令你感兴趣的地方。同时，在出发时，你会有一个整体的方向感。如果要求你指出其中的一些心理表征，你可能会指认那些正确的位置，而不是其他的。换句话说，你已经建立起一幅属于你自己的认知地图，但它很难成为完美的。贝尔和索西亚要求这些被试完成类似的任务，结果发现性激素中最主要的睾丸素含量越高，越能显著地提高这些指向任务的准确性，这使我们较清晰地理解了被试在环境经历中形成的认知地图。那么，这是否意味着男人比女人问路少，是因为他们已经知道那个位置？并非如此。与这些结果同样吸引人的是，回答上述的问题还需要进行更多的研究。

Bell, S., & Saucier, D.(2004).Relationship among environmental pointing accuracy, mental rotation, sex, and hormones.Environment and Behavior, 36(2), 251-275.

Bingman, V., & Able, K.(2002).Maps in birds: Representational mechanisms and neural bases.Current Opinion in Neurobiology，12, 745-750.

Hodkinson, C., Kiel, G., & McColl-Kennedy, J.(2000).Consumer web search behavior: Diagrammatic illustration of way finding on the web.International Journal of Human-Computer Studies, 52(5), 805-830.

Lynch, K.(1960).The image of the city.Cambridge, MA: MIT Press.

Young, M.(1999).Cognitive maps of nature-based tourists.Annals of Tourism Research, 26(4), 817-839.