【摘要】为探究儿童空间定位参照系统的发展规律，本研究采用行为实验的方法，选取上海市某两所幼儿园小、中、大班共156名儿童进行一对一施测，使用旋转回忆测试和图片——句子配对评价测试。结果发现：空间定位发展的年级主效应极其显著，性别主效应不显著，年级与性别间交互作用不显著。空间定位倾向的发展年级主效应和性别主效应均不显著，年级与性别间交互作用不显著。结论是：（1）儿童空间定位参照系统发展中，随着年龄的增长，学前儿童越来越会选择内在参照系统完成旋转回忆测试；儿童空间定位参照系统发展在中班（5岁）出现以客体为参照物的内在参照系统；儿童空间定位参照系发展没有性别差异，也没有年级和性别的交互作用。（2）在空间定位参照系统倾向的发展中，中、大班儿童发展没有年龄差异，没有性别差异，也没有年龄与性别的交互作用。据此，教育工作者应正确认识儿童空间定位参照系统中的年龄差异，关注儿童学前期的空间认知发展；在干预儿童空间定位参照系统时，可不考虑性别差异。
【关键词】3~6岁儿童；空间定位；参照系统
【中图分类号】G612 【文献标识码】A 【文章编号】1005-6017（2021）06-0029-07
【作者简介】张丽娜（1980-），女，山东潍坊人，上海师范大学教育学院博士研究生；连培佳（1993-），女，浙江绍兴人，上海市浦东新区彭镇中学老师，硕士；吴念阳（1963-），女，江苏南通人，上海师范大学教育学院教授、博士生导师，博士。
3~6岁儿童空间定位参照系统
发展研究
张丽娜1，连培佳2，吴念阳1
（1. 上海师范大学  教育学院，上海  200234；2. 上海市浦东新区彭镇中学，上海  201306）
一、问题的提出
儿童生活在三维空间，时时刻刻都需要编辑、组织空间信息，进而表征物体之间的空间位置关系。《3-6岁儿童学习与发展指南》针对空间定位明确提出，儿童从3岁开始“能感知物体基本的空间位置与方位”[1]。
“空间位置与方位的确定”也就是空间定位。空间定位需要参照物，根据参照物的不同，可以分成不同的空间定位参照系统（Spatial frame of reference system）：以观察者自我为中心/参照物的是相对参照系统（Relative frame of reference）；以客体为中心/参照物的分两种，一种是以环境中的物体为参照物的内在参照系统（Intrinsic frame of reference），另一种是以太阳和地球磁场为参照物的绝对参照系统（Absolute
frame of reference）[2]，具体详见表1（见下页）。
研究者对于人们主要以何种参照系统进行空间定位的研究结论并不一致。Wang和Spelke的研究认为，在记忆中物体位置是以自我为参照物的相对参照系统来表征的[3][4]。McNamara和同事们的研究则认为，环境中物体位置与空间关系是以环境为参照物的内在参照系统来表征的[5][6][7]。
对儿童空间定位参照系统发展的研究由来已久，皮亚杰认为儿童首先以自我为中心建构自身和物体之间的空间关系，然后去自我中心化，建构空间物体与物体之间的关系，这种线性发展的进程在他的三山实验、旋转实验等任务中都有体现[8]。即儿童首先发展的是以自我为参照物的、相对参照系统，随后才发展以客体为参照物的内在参照系统。
然而直到目前，儿童何时出现以客体为参照物的内在参照系统的研究结论尚不一致。有研究发现2岁幼儿已经达到客体参照物水平[9]，也有研究发现儿童5岁以后才能发展到客体参照物水平[10]。更进一步的研究发现儿童5岁已经能够利用界标和目标物间的空间关系对目标位置进行空间表征[11]
。研究者深入探究儿童利用界标进行空间表征，发现4~5岁儿童只能考虑一个界标，利用相邻关系进行空间表征，已有部分6岁儿童能够对目标物和几个界标间的关系进行空间表征，7~8岁大多数儿童考虑目标物和整个空间模型或至少两个以上的界标间的关系[12]。国内研究者同样发现，5岁儿童正处于使用客体参照物的萌芽阶段，若提供帮助，自发选择客体参照物的能力将大大提高[13]。国外也有研究者参照成人范式，探究幼儿何时开始选择内在参照系统进行场景表征[14][15]，但研究结果还未形成定论，不能
确定中国幼儿出现空间内在参照系统选择的时间是否与国外的一致。尽管这些研究结论不太一致，但在客体参照物于何时出现的问题上远远早于皮亚杰认为的9~10岁 [16]。
且有研究发现，当各空间定位参照系统均存在的状态下，儿童对各参照系统的选择会存在偏好和倾向（Carlson & Van Deman，2008）[17]。
那么儿童何时开始选择以环境中的物体为参照物的空间内在参照系统来进行场景表征的呢？当儿童已经开始产生不同的参照系统时，对内在参照系统的选择倾向会是怎样的呢？
基于上述问题，本研究重点探讨3~6岁儿童空间定位参照系统的发展情况。首先，采用旋转回忆测试，探究学前儿童空间定位参照系统发展的具体年龄
阶段、发展状况；然后，对实验中出现内在参照系统的被试进行图片——句子配对评价测试，探究学前儿童空间定位参照系统的选择倾向如何。
二、研究方法
（一）研究对象
本研究随机选取上海市某两所幼儿园小、中、大班共156人。年龄从3.4岁到6.3岁不等，其中，小班平均
年龄为3.8岁，标准差为0.30；中班平均年龄为4.9岁，标准差为0.30；大班平均年龄为5.8岁，标准差为0.33。详见表2。
（二）研究过程
本研究分为两个阶段，阶段一：所有儿童需要完成空间定位发展任务（旋转回忆测试）；阶段二：将阶段一的测试得分进行简单数据分析，对正确率超出随机概率的儿童进行空间定位倾向任务（图片——句子配对评价）测试。
1. 空间定位发展任务：旋转回忆测试
本研究使用旋转回忆测试，将自我参照系统分离在外。测试时，儿童只有采用内在参照系统才能得出正确答案，因此可以较为精确地探测到儿童开始出现内在参照系统的年龄。分数越高，则说明该儿童越能使用内在参照系统完成任务。
（1）测试材料
测试设备如图1（见下页）所示，具体如下。操作台：旋转台（直径1m，高度0.5m）。目标物：小灰熊玩偶（宽5cm，高10cm）。容纳物：5个杯子（3个红和2个黄；杯口直径9cm，高11cm），在旋转台上呈五边形排列。
表1  三种空间定位参照系统的区别
表2  被试情况表（人）
以自我为中心 / 参照物
以客体为中心 / 参照物
相对参照系统
内在参照系统
绝对参照系统
是否随观察者旋转而变化是否否是否随客体旋转而变化
否
是
否
举例
我前面有个娃娃
柜子前面有个娃娃
柜子南面有个娃娃
男童
女童总计小班292352中班232952大班272552总计
79
77
156
参照物：4只小动物玩偶（狗、鼠、猪和鸭）作为标志物放在杯子附近，旨在帮助儿童识别杯子之间的空间关系。
（2）操作过程
测试主试为经过培训的上海师范大学教育学院研究生。测试方式是主试和被试一对一进行。施测环境在幼儿园空闲的美工教室，安静宽敞，不易受外界干扰。测试时间大约15分钟。被试完成所有测试，主试给予口头夸赞鼓励。具体步骤如下。
第一步，讲述游戏规则
主试讲述游戏规则：今天，我们要和这只小灰熊玩捉迷藏游戏。我们先和小灰熊打个招呼（确保儿童注意力集中）。你会看见小灰熊藏在这5个杯子的其中一个杯子里（用手指一指旋转台上的5个杯子）。然后，你要向后转身，从1数到10。在你转身看不见的时候，老师会转动旋转台，杯子是不是去其他地方了？所以你要记住小灰熊藏在哪个杯子里。最后，你转过身来，用手指一指，告诉老师小灰熊藏在哪个杯子里。听明白了吗？我们先来练习一下。
第二步，练习任务
主试将玩具藏在离孩子最近的1号杯子（见图1右中标号为1的杯子）中。被试转身数数时，主试转动旋转台一圈，回到原来的位置，然后让被试转身进行选择。选择不正确的孩子重复练习任务。测试简图如图2所示。
图2  旋转回忆测试简图
图2中，黑实心三角形和圆形分别表示被试在隐藏和搜索事件中站立的位置，距离旋转台约25cm。虚线箭头表示任务中主试旋转台的旋转方向和角度。
第三步，测试任务
主试将小灰熊随机藏于5个杯子中的1个里，按照规则逐一施测。整个过程，被试都站在离旋转台25cm 的“X”形标记上。
若被试到小灰熊，记为1分，并询问是如何到的。若被试没有到，记为0分。
2. 空间定位倾向：图片——句子配对评价测试
（1）测试材料
图片——句子配对评价测试范式来自Surtees的研究[18]。
每张幻灯片为一个评分项目，共有7张幻灯片，即7个项目的评分任务。
幻灯片左边为照片和句子，右边为5级评分图。如图3所示。
其中幻灯片中有6张照片为相对参照系统和内在参照系统不一致的照片（照片内容是球和椅子这两个物
体前后左右8种位置关系）和一个书面句子（“球在椅子的前面”或者“球在椅子的后面”），5级评分，计入总成绩；还有1张照片为相对参照系统和内在参照系统一致的，答题结果不计入成绩，只为确定儿童明白实验任务，能正确地进行五级评分。
图3  图片——句子配对任务的幻灯片样图
（2）操作过程
第一步，说明规则和评分的内涵。向儿童呈现一张有图片和句子的示例幻灯片，告诉儿童照片下面的句子是这个外星人（如图3左）描述这张照片的。儿童的任务是评估这个外星人的表现（如图3右）；主试具体说明5级评分的内涵：脸越开心、数字越大、
距离越远，外星人表现越好、越对。图1  旋转回忆测试所需材料图
第二步，练习任务。用包含1张照片为相对参照系统和内在参照系统一致照片的幻灯片，让儿童进行练习，使儿童清楚规则。
第三步，测试任务。被试在没有时间压力的情况下给出答案。若被试给出1号和5号的选择，询问被试这样选的原因。
（三）数据处理3岁男童
将收集到的实验数据录入到SPSS22.0统计软件中进行统计分析，主要采用描述统计、方差分析等统计方法。
三、研究结果与分析
（一）儿童空间定位发展任务基本情况
根据本研究需要，将空间定位发展任务（旋转回忆测试）中的得分按性别和年级进行统计，具体结果如表3所示。
由表3可知，男童和女童在空间定位发展（旋转回忆测试）平均得分差距不大，女童的平均得分（M=2.40）高于男童的平均得分（M=2.23）。
而在年级中，我们可以明显地看出，大班儿童的平均得分（M=3.21）高于中班儿童的平均得分（M=2.52），中班儿童的平均得分（M=2.52）也高于小班儿童的平均得分（M=1.21）。小班儿童空间
定位发展任务（旋转回忆测试）的平均得分（M=1.21）在随机概率以下，说明小班儿童尚未出现使用内在参照系统的选择来完成测试，中班开始出现内在参照系统的选择来完成旋转回忆测试，这与前人的研究结果一致[19][20]，为第二阶段的图片——句子配对评价测试确定了年龄范围。
（二）儿童在空间定位发展任务中的年级、性别差异
为进一步验证年级和性别在空间定位发展（旋转回忆测试）得分是否存在差异，以空间定位发展得分为因变量，以年级和性别为自变量，进行2×3两因素方差分析，结果如表4所示。
由表4可以发现，小、中、大班儿童空间定位发展（旋转回忆测试）的年级主效应极其显著（p <0.001）。进一步事后检验发现，大班儿童的平均得分（M=3.21）高于中班儿童的平均得分（M=2.52），中班儿童的平均得分（M=2.52）高于小班儿童的平均得分（M=1.21）。综上表明，随着年级的增长，儿童越来越多选择内在参照系统进行旋转回忆测试，任务得分呈持续提高的趋势。空间定位发展的性别主效应不显著（p>0.05），表明学前儿童在内在参照系统的选择不存在性别差异。空间定位发展的年级与性别间的交互作用不显著（p>0.05）。
（三）儿童空间定位倾向任务基本情况
根据本研究需要，将空间定位倾向（图片——句子配对评价测试）得分按性别和年级进行统计，具体结果如表5所示。
由表5（见下页）可以看出，女童的平均得分（M=20.67）比男童的平均得分（M=19.86）高，大班儿童的平均得分（M=20.73）比中班儿童的平均得分（M=19.83）高，但差距不大。
（四）儿童在空间定位倾向任务中的年级、性别差异
为进一步探究空间定位倾向是否存在性别以及年级差异，以任务得分为因变量，以年级和性别为自变
表3  不同性别、年级儿童在空间定位发展任务中的得分（M±SD）
表4  小、中、大班儿童在空间定位发展任务中得分的方差分析
性别
年级男童女童小班中班大班N=79N=77N=52N=52N=522.23±1.52
2.40±1.61
1.21±1.26
2.52±1.49
3.21±1.23
平方和
df 均方F 事后检验年级105.46  2 52.73 29.35***M小<M中<M大
性别0.38  1 0.38 0.21年级*性别
0.41
2
0.21
0.11
注：1. ***表示p<0.001
2. M小、M中、M大分别代表小、中、大班儿童空间定位发展任务中的平均分
量，进行2×2两因素方差分析，结果如表6所示。
由表6可知，中、大班儿童在空间定位倾向（图片——句子配对评价测试）的年级主效应（p>0.05）和性别主效应（p>0.05）都不显著。
综上说明，大班儿童虽然从平均得分上看，比中班儿童更能认同内在参照系统，有更大的内在参照系统选择倾向，但两个班级所处的年龄阶段的儿童在内在参照系统选择倾向上没有统计学上的差异；虽然女童的平均得分比男童的平均得分高，但性别在内在参照系统选择倾向上没有统计学上的差异。另外，空间定位倾向的年级与性别间的交互作用不显著（p>0.05）。
四、讨论
（一）儿童空间定位参照系统发展的年龄特点之前研究儿童空间参照系统的范式，如动物排列实验，将自我参照与内在参照系统混合在一起进行测试。本研究使用旋转回忆测试，将自我参照分离在外，儿童仅可以采用内在参照系统来完成任务，因此较为精确地探测到儿童开始出现内在参照系统的关键期年龄。
对结果进行分析发现，小班儿童旋转回忆测试的平均得分在随机概率以下；中班儿童，也就是大约5岁的儿童开始出现内在参照系统的选择来完成旋转回忆任务，大班儿童在旋转回忆任务中的表现显著好于中班儿童，这与Nardini等人[21]和Miller等人[22]的研究结果一致。
研究表明随着年龄的增长，儿童越来越会使用内在参照系统来完成空间定位的相关任务，如本研究中的旋转回忆任务。内在参照系统选择的出现时间具有
跨文化的一致性，均大约在5岁。
主试对第一次就到藏物的被试进行了询问：你是怎么知道小灰熊藏在这儿的呢？儿童对1号杯的反馈多为：这些杯子的突出位置；在两个黄杯子的中间或者在小猪和小鸭子的中间。这表明儿童可能已经意识到内部结构的几何线索，以此形成局部表征定位。形成2、3、4号杯子的反馈多为在某个小动物的旁边。中班儿童虽然记住了在哪个小动物的旁边，但由于旋转台的转动，旁边的位置表征会发生变化，因而还是会选择错误的杯子。极个别大班儿童的结果和反馈让人惊喜：他们掌握了准确的杯子与动物界标之间的关系，进行了精准定位表征。
这些结果和反馈也论证了前人的一些研究：Bluestein和Acredolo的研究发现，5岁幼儿已经会采用界标（landmark）和目标物间的空间关系对目标位置进行空间表征[23]。Blades和Spencer对此进行了深入探究，发现4~5岁幼儿只能关注到1个界标，利用界标与目标物之间的相互关系开展空间表征，已有部分6岁儿童可以利用目标物和多个界标间的关系进行空间表征[24]。
这可能也是中班儿童开始出现内在参照系统选择的原因，他们开始关注事物间的内在关系，学会利用界标进行场景表征，从而来完成相应的空间定位任务。至于儿童在旋转台移动后做出错误选择的原因，可能是由于小场景中，儿童对目标物四周的间接标识物较为敏感，而随着年龄的增长，这些环境的单独提示物的作用会削弱[25]，而更关注到各物体间的互相关系，内在参照系统的整体表征会发生作用。
（二）儿童空间定位参照系统选择倾向
当自我中心参照系统与内在参照系统发生冲突
表5  中、大班儿童不同年级、性别在空间定位倾向任务中的得分
表6  中、大班儿童空间定位倾向任务中得分的方差分析
性别
年级
男童女童中班大班N=50
N=54N=52N=52平均数19.8620.6719.8320.73标准差
5.28
4.30
4.26
5.27
平方和
df 均方F 年级24.17 124.17    1.04 性别20.03 120.03 0.86 年级*性别
0.26
1
0.26
0.01