幼兒知不知而求教：孔子與元認知實驗

知識 09-07

導言：

最新研究表明，在能夠使用語言表達心理狀態之前，幼兒就具備了元認知能力。當面對不確定的事物時，幼兒有自知之明，並能夠尋求幫助。

編譯 | Adrian Hua

校譯 | 王綺夢

責編 | 徐可

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孔子認為，有智慧的人應該「知之為知之，不知為不知」。這種「自知之明」，對應認知科學中的概念「元認知」（metacognition），即個體能夠反映自己的「知識狀態」，知道自己具備哪些知識，缺乏哪些知識。元認知能力對於改進學習策略十分重要。這很好理解——當一個人知道他/她不懂什麼的時候，才會主動去針對性地獲取這部分信息。

在成年人和學齡兒童中，元認知對於學習是一種重要的預測標誌。然而奇怪的是，過去的研究表明，雖然幼兒擁有很強的學習能力，但元認知能力卻很弱。在出生的第一年裡，嬰兒通過探察自身周圍的自然和社會環境迅速獲取知識。然而，4歲以下的幼兒，常常無法準確做出元認知層面的判斷。學齡前兒童在用語言表達自己的知識狀態時存在困難，且常常傾向於高估自己的知識和表現。

這是否說明幼兒缺乏元認知能力呢？法國巴黎高等師範學院腦與意識研究組的研究人員路易斯·古皮爾（Louise Goupil）等人認為，過去的研究很可能低估了幼兒反映自身元認知的能力。因為很多研究採用口頭報告的方式，而使用語言表達心智狀態（mental state）的能力在三歲才開始顯現。或許，之前所謂的元認知能力缺乏，僅僅反映了幼兒使用語言報告心智狀態方面的局限，並不涉及元認知本身。

不用說話，幼兒的元認知能力也能被研究

研究人員結合非語言的記憶監測範式，來測試嬰幼兒的元認知能力。

?圖1A：幼兒首先會看到玩具被藏於兩個不透明盒子中的一個。合理試驗中這一過程能被清晰地看見，不合理試驗中這一過程則被置於簾幕後。對於合理試驗，盒子將被簾幕遮住呈現不同的時間延遲（3，6，9或12秒）。然後，向幼兒重新展示這兩個盒子，要求他們依照記憶指出玩具所在盒子並打開。小孩或得到玩具，或發現指錯。實驗組幼兒可以在他們不確定的時候向監護人求助正確答案，對照組幼童則必須自行完成任務。

圖1B：左圖：平均準確率=正確指示次數/（正確指示次數+不正確指示次數），紅色虛線表示隨機水平。

右圖：分別統計兩組正確次數比例[正確比例=正確指示次數/（正確+不正確+無回應+尋求幫助）]和錯誤次數比例[錯誤比例=錯誤指示次數/（正確+不正確+無回應+尋求幫助）]

如圖1A所示，80名20個月大的幼兒被平均分成了兩組，要求他們回憶玩具被藏在哪個盒子中。任務難度沿兩個正交維度分布，分別是時間延遲，即展示玩具位置和要求小孩回答之間不同的時間間隔（3秒，6秒，9秒或12秒）；以及合理性，即讓小孩看到玩具藏的「合理試驗」（possible trial）和不讓小孩看到玩具被藏的「不合理試驗」（impossible trial）。其中實驗組被允許在拿不準的時候尋求大人幫助（Ask For Help，AFH）；對照組則必須由小孩自己做出選擇。這樣一來，如果這些幼兒能夠監控自己的知識狀態，他們就會合理地尋求幫助，以減少錯誤並提高表現。此外，如果他們能夠監控自己記憶痕迹的強度，他們將在長的時間延遲和不合理測試的情況下更頻繁地尋求幫助。

研究人員發現，剔除兩個每次都尋求幫助的實驗組小孩外，兩組小孩正確選擇的頻率都高於隨機水平，並且和實驗組小孩的準確率高於對照組的假設相符。這一結果也提示，幼兒會有策略地使用求助以提高他們的表現。

實驗組小孩是否因為和父母有所互動而發揮更好？

不過，研究人員也考慮到其他可能的原因。比如是否由於實驗組小孩可以和父母互動，使得他們的積極性有了整體的提升。

進一步分析可知，如果實驗組小孩因為積極性整體提升而提高了準確率，他們的選擇正確率應該高於對照組。相反，如果他們能夠真正監測自己的不確定程度，那麼他們選對的概率應該和對照組相仿，而由於可以尋求幫助，選錯的概率則會降低。

在單獨統計了選對和選錯的情況各佔總試驗數的比例後，研究人員發現，實驗組小孩確實在選對概率上與對照組相當，而在選錯概率上低於對照組，如圖1B所示。這說明實驗組兒童確實選擇性地尋求幫助，以避免出錯。

實際上，研究人員發現，實驗組的40名幼兒中有14名一次也沒有尋求幫助。不過，對他們單獨的統計分析發現，他們回答的正確率和對照組兒童幾乎一致，而低於尋求幫助的兒童。因此，這一結果也佐證了，那些尋求幫助的小孩確實是為了避免犯錯。

隨後，研究人員分析了任務難度對於實驗對象尋求幫助的可能性的影響。這一分析範圍限定在實驗組能夠尋求幫助的21名小孩內。方差分析顯示，相較於「合理試驗」，這些小孩更頻繁地在「不合理試驗」中尋求幫助。而且「合理試驗」中，他們尋求幫助的概率隨延時變長而增加。這個事實說明，當實驗組小孩感覺不確定時，他們能利用尋求幫助的機會來避免犯錯。

不過，也存在這種可能性，即實驗組小孩在訓練階段學會盡量通過尋求幫助來避免「不合理試驗」。如果情況如此，應該只在「不合理試驗」的情況下觀察到兩組兒童的差異，而「合理試驗」中兩組兒童的表現則相同。

單獨分析了「合理試驗」的數據後，研究人員發現，實驗組的表現還是好於對照組（69% vs. 57%）。這說明，幼兒不僅通過尋求幫助來避開「不合理試驗」的情況，他們也懂得舉一反三地運用這個選項來提高自己在「合理試驗」中的表現。

除了元認知能力，還有其它解釋嗎？

在相關文獻中，曾把適應性優化行為（adaptive opt-out behavior）作為一些物種中元認知的不確定性監測的證據。而另一些學者則提出，這種行為模式可以用聯合學習或強化學習機制（associative or reinforcement learning mechanism）來解釋，即幼兒可能僅僅因為懂得了要避開某類回報更低的試驗才尋求幫助，而非是他們真的能監測自己的知識狀態。

然而，在上述的實驗中，每組測試難度水平下，對實驗對象僅僅進行2次測試，似乎沒有聯合學習的空間。此外，尋求幫助的概率也沒有隨著時間的增長而增加。這比較有說服力地排除了聯合學習的解釋。

與他人交流自己的無知，有助於學習

此項研究表明，幼兒能夠監控自己的不確定感，並能夠將其與他們的監護人分享。這種分享和溝通元認知信息的能力說明，幼兒意識到了他們的不確定感。基於Frith等人2010年的研究假設，無論在語言還是非語言交流中，人們都需要有意識地讀取心理表徵（mental representation）。換言之，此項研究還說明了，幼兒不但能夠形成元認知意義的表徵，還能夠有意識地讀取這些表徵。

雖然很多動物也表現出了一定的元認知能力，但只有人類能明確地與他人交流元認知表徵（metacognitive representation），即告訴別人：「我不懂」。為什麼呢？一種有趣的解釋是，在幼兒時期，明確的元認知在幼兒階段發育，是因為幼兒通過向知識豐富的大人表達不確定，能夠得到更多的相關信息。此外，Shea等人於2014年的研究也主張，人類進化出明確的元認知能力是為了能在不同人之間傳播這些元認知表徵，以促進有效合作。基於本文介紹的這項研究，我們可以說，交流明確的元認知的能力，還有助於我們向他人學習。