幼儿知不知而求教：孔子与元认知实验
导言：
最新研究表明，在能够使用语言表达心理状态之前，幼儿就具备了元认知能力。当面对不确定的事物时，幼儿有自知之明，并能够寻求帮助。
编译 | Adrian Hua
校译 | 王绮梦
责编 | 徐可
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孔子认为，有智慧的人应该“知之为知之，不知为不知”。这种“自知之明”，对应认知科学中的概念“元认知”（metacognition），即个体能够反映自己的“知识状态”，知道自己具备哪些知识，缺乏哪些知识。元认知能力对于改进学习策略十分重要。这很好理解——当一个人知道他/她不懂什么的时候，才会主动去针对性地获取这部分信息。
在成年人和学龄儿童中，元认知对于学习是一种重要的预测标志。然而奇怪的是，过去的研究表明，虽然幼儿拥有很强的学习能力，但元认知能力却很弱。在出生的第一年里，婴儿通过探察自身周围的自然和社会环境迅速获取知识。然而，4岁以下的幼儿，常常无法准确做出元认知层面的判断。学龄前儿童在用语言表达自己的知识状态时存在困难，且常常倾向于高估自己的知识和表现。
这是否说明幼儿缺乏元认知能力呢？法国巴黎高等师范学院脑与意识研究组的研究人员路易斯·古皮尔（Louise Goupil）等人认为，过去的研究很可能低估了幼儿反映自身元认知的能力。因为很多研究采用口头报告的方式，而使用语言表达心智状态（mental state）的能力在三岁才开始显现。或许，之前所谓的元认知能力缺乏，仅仅反映了幼儿使用语言报告心智状态方面的局限，并不涉及元认知本身。
研究人员结合非语言的记忆监测范式，来测试婴幼儿的元认知能力。
►图1A：幼儿首先会看到玩具被藏于两个不透明盒子中的一个。合理试验中这一过程能被清晰地看见，不合理试验中这一过程则被置于帘幕后。对于合理试验，盒子将被帘幕遮住呈现不同的时间延迟（3，6，9或12秒）。然后，向幼儿重新展示这两个盒子，要求他们依照记忆指出玩具所在盒子并打开。小孩或得到玩具，或发现指错。实验组幼儿可以在他们不确定的时候向监护人求助正确答案，对照组幼童则必须自行完成任务。
图1B：左图：平均准确率=正确指示次数/（正确指示次数+不正确指示次数），红色虚线表示随机水平。
右图：分别统计两组正确次数比例[正确比例=正确指示次数/（正确+不正确+无回应+寻求帮助）]和错误次数比例[错误比例=错误指示次数/（正确+不正确+无回应+寻求帮助）]
如图1A所示，80名20个月大的幼儿被平均分成了两组，要求他们回忆玩具被藏在哪个盒子中。任务难度沿两个正交维度分布，分别是时间延迟，即展示玩具位置和要求小孩回答之间不同的时间间隔（3秒，6秒，9秒或12秒）；以及合理性，即让小孩看到玩具藏的“合理试验”（possible trial）和不让小孩看到玩具被藏的“不合理试验”（impossible trial）。其中实验组被允许在拿不准的时候寻求大人帮助（Ask For Help，AFH）；对照组则必须由小孩自己做出选择。这样一来，如果这些幼儿能够监控自己的知识状态，他们就会合理地寻求帮助，以减少错误并提高表现。此外，如果他们能够监控自己记忆痕迹的强度，他们将在长的时间延迟和不合理测试的情况下更频繁地寻求帮助。
研究人员发现，剔除两个每次都寻求帮助的实验组小孩外，两组小孩正确选择的频率都高于随机水平，并且和实验组小孩的准确率高于对照组的假设相符。这一结果也提示，幼儿会有策略地使用求助以提高他们的表现。
不过，研究人员也考虑到其他可能的原因。比如是否由于实验组小孩可以和父母互动，使得他们的积极性有了整体的提升。
进一步分析可知，如果实验组小孩因为积极性整体提升而提高了准确率，他们的选择正确率应该高于对照组。相反，如果他们能够真正监测自己的不确定程度，那么他们选对的概率应该和对照组相仿，而由于可以寻求帮助，选错的概率则会降低。
在单独统计了选对和选错的情况各占总试验数的比例后，研究人员发现，实验组小孩确实在选对概率上与对照组相当，而在选错概率上低于对照组，如图1B所示。这说明实验组儿童确实选择性地寻求帮助，以避免出错。
实际上，研究人员发现，实验组的40名幼儿中有14名一次也没有寻求帮助。不过，对他们单独的统计分析发现，他们回答的正确率和对照组儿童几乎一致，而低于寻求帮助的儿童。因此，这一结果也佐证了，那些寻求帮助的小孩确实是为了避免犯错。
随后，研究人员分析了任务难度对于实验对象寻求帮助的可能性的影响。这一分析范围限定在实验组能够寻求帮助的21名小孩内。方差分析显示，相较于“合理试验”，这些小孩更频繁地在“不合理试验”中寻求帮助。而且“合理试验”中，他们寻求帮助的概率随延时变长而增加。这个事实说明，当实验组小孩感觉不确定时，他们能利用寻求帮助的机会来避免犯错。
不过，也存在这种可能性，即实验组小孩在训练阶段学会尽量通过寻求帮助来避免“不合理试验”。如果情况如此，应该只在“不合理试验”的情况下观察到两组儿童的差异，而“合理试验”中两组儿童的表现则相同。
单独分析了“合理试验”的数据后，研究人员发现，实验组的表现还是好于对照组（69% vs. 57%）。这说明，幼儿不仅通过寻求帮助来避开“不合理试验”的情况，他们也懂得举一反三地运用这个选项来提高自己在“合理试验”中的表现。
在相关文献中，曾把适应性优化行为（adaptive opt-out behavior）作为一些物种中元认知的不确定性监测的证据。而另一些学者则提出，这种行为模式可以用联合学习或强化学习机制（associative or reinforcement learning mechanism）来解释，即幼儿可能仅仅因为懂得了要避开某类回报更低的试验才寻求帮助，而非是他们真的能监测自己的知识状态。
然而，在上述的实验中，每组测试难度水平下，对实验对象仅仅进行2次测试，似乎没有联合学习的空间。此外，寻求帮助的概率也没有随着时间的增长而增加。这比较有说服力地排除了联合学习的解释。
此项研究表明，幼儿能够监控自己的不确定感，并能够将其与他们的监护人分享。这种分享和沟通元认知信息的能力说明，幼儿意识到了他们的不确定感。基于Frith等人2010年的研究假设，无论在语言还是非语言交流中，人们都需要有意识地读取心理表征（mental representation）。换言之，此项研究还说明了，幼儿不但能够形成元认知意义的表征，还能够有意识地读取这些表征。
虽然很多动物也表现出了一定的元认知能力，但只有人类能明确地与他人交流元认知表征（metacognitive representation），即告诉别人：“我不懂”。为什么呢？一种有趣的解释是，在幼儿时期，明确的元认知在幼儿阶段发育，是因为幼儿通过向知识丰富的大人表达不确定，能够得到更多的相关信息。此外，Shea等人于2014年的研究也主张，人类进化出明确的元认知能力是为了能在不同人之间传播这些元认知表征，以促进有效合作。基于本文介绍的这项研究，我们可以说，交流明确的元认知的能力，还有助于我们向他人学习。
参考文献：
Louise Goupil et. , Infants ask for help when they know they don’t know, PNAS, vol. 113, no. 13
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