寻路经验与4至6岁儿童的空间重新定向相关

《Journal of Environmental Psychology》：Wayfinding Experience is Associated with Spatial Reorientation in 4- to 6-year-olds

　　

• 儿童的游历距离与空间重新定向准确性相关
• 儿童的游历距离与地标策略使用方面的进步相关
• 游历距离与几何策略使用之间没有可观察到的关联
• 在寻路经验方面，男性和女性之间没有差异
• 在空间重新定向表现方面，男性和女性之间没有差异

引言

空间重新定向（也称为空间定向）是指在自己迷路或失去方向感后重新导航或定位自己的能力（Lee, Shusterman & Spelke, 2006），这是日常生活中的一项基本能力。空间重新定向是空间技能的一个重要方面，空间技能还包括心理旋转（即物体的心理变换或旋转；例如 Mattox 等，2026）和空间缩放（即在不同大小的空间中匹配位置/距离；Frick & Newcombe, 2012）。研究发现，空间技能与在科学、技术、工程和数学（STEM）教育和职业中的优势密切相关（Wai 等，2009）。尽管关于幼儿空间重新定向的研究日益增多，但我们对什么解释了空间重新定向准确性和策略使用方面的性别差异和个体差异的了解仍然有限（参见 Newcombe 等，2023；Rodriguez, Mattox, Desme, Hall, Wu & Pruden, 2024）。可能的相关因素包括但不限于早期寻路经验、空间焦虑和空间语言使用（Burigo & Sacchi, 2013；Hermer-Vazquez, Moffet, & Munkholm, 2001；Lawton & Kallai, 2002；Shusterman & Li, 2016；Shusterman, Lee & Spelke, 2011；Vieites, Pruden & Reeb-Sutherland, 2020）。本研究考察了早期寻路经验的作用及其与幼儿空间重新定向表现和空间重新定向策略使用的关系。

空间重新定向可以发生在大规模环境（即环境尺度；例如大学校园、城市公园和医院）和小型场所（即视差尺度；例如小花坛、客厅和教室；例如 Hegarty, Montello, Richardson, Ishikawa & Lovelace, 2006；Ishikawa, 2023；Pingel & Schinazi, 2014）中。环境尺度的范围相对于人体来说很大，需要身体移动才能完全感知空间（例如街区或城市；Hegarty 等，2006；Ishikawa, 2023）。另一方面，视差尺度的范围仍然大于人体，但感知空间不一定需要身体移动（例如单个房间；Hegarty 等，2006）。关于小型和大型空间能力是否可以分离的证据不一（参见 Wang, Cohen & Carr, 2014 的元分析；Meneghetti, Miola, Toffalini, Pastore & Pazzaglia, 2021；Quaiser-Pohl, Lehmann & Eid, 2004），但一些研究确实表明大型空间能力（例如寻路、方向感等）和小型空间能力（例如小形状和物体的心理变换等）部分可分离（例如 Hegarty 等，2006；另见 Schug, Barhorst-Cates, Stefanucci, Creem-Regehr, Olsen & Cashden, 2022）。关于空间尺度的差异（例如环境与视差）是否影响空间表现也存在着不一的证据，有些研究发现不同空间尺度之间的空间表现没有迁移效应（Ishikawa and Zhou, 2020），而另一些则显示不同空间尺度之间的空间表现存在相关性（Hegarty 等，2002）。因此，在一个尺度中的学习可能与在另一个尺度中的学习存在重叠，从而可以相互迁移（Barba & Marroquin, 2017；Hegarty 等，2006），尽管关于迁移效应的证据很少，尤其是在儿童样本中（尽管参见 Fenner, Heathcote & Jerrams-Smith, 2000；Liben, Meyers, Christensen & Bower, 2013；Merrick, Yang, Roskos & Steele, 2016；Purser 等，2012）。我们的研究设计提供了一个机会，可以考察这种尺度和空间技能迁移效应是否存在于幼儿期。因此，我们重点关注儿童在大型、环境尺度空间（例如公园、杂货店、游乐园）中的寻路经验如何与实验室空间重新定向任务中空间重新定向准确性和策略使用的个体差异相关（参见 Learmonth, Newcombe & Huttenlocher, 2001；Learmonth, Newcombe, Sheridan & Jones, 2008；Vieites, Pruden, Shusterman & Reeb-Sutherland, 2020 关于用于幼儿的标准空间重新定向任务）。

寻路是一种目标导向的行为，使人们能够在环境中找到到达目的地的方式（Montello, 2005），并促进空间知识（Richardson, Montello & Hegarty, 1999）。寻路经验的价值不容小觑。游历帮助我们整合空间信息，并对不同路线和地点之间的关系进行推断。通过游历，个体通过寻路经验发展出环境的"认知地图"（Ishikawa & Montello, 2006；Weisberg & Newcombe, 2018）。此外，重复在环境中行走的经验提高了重建环境布局的准确性，包括建筑物的位置以及建筑物之间距离和空间关系的近似值（Siegel & White, 1975），显示出寻路经验与记住物体位置的表现之间存在正向关联（Feldman & Acredolo, 1979）。

儿童期的寻路经验不仅促进了不同环境和文化中的导航表现（Rissotto & Tonucci, 2002；Schug, 2016b；Schug 等，2022），而且对成年后的空间技能也有长期影响（Lawton & Kallai, 2002；Schug 等，2022）。成人研究使用对儿童期寻路经验的回顾性报告，试图了解早期寻路经验对不同类型空间能力的作用（Lawton & Kallai, 2002；Schug, 2016b；Schug, 2022；Schug 等，2022；Vieites, Pruden & Reeb-Sutherland, 2020），包括导航、心理旋转和定向。在考察儿童家庭范围或社区范围经验的研究中，离家更远或拥有更多独立出行自由度的儿童表现出更好的社区或其他场所表征（Cornell, Hadley, Sterling, Chan & Boechler, 2001；Hart, 1979；Hazen, 1982；Matthews, 1987；Rissotto & Tonucci, 2002）。然而，关于幼儿及其实时寻路经验与儿童空间重新定向表现关系的研究很少。现有文献将从了解儿童何时开始经历更多独立的寻路经验（例如，被允许在一定监督下游历更远的距离）以及这些更独立的寻路经验如何与空间重新定向等新兴空间能力相关中受益（Newcombe, 2019）。4到6岁这一时期提供了考察寻路经验与空间重新定向表现和策略使用之间潜在关系的最佳发展窗口，因为这一时期通常与运动里程碑相符，包括更多自发产生的、独立的和空间自主的探索环境的机会（Clements & Sarama, 2020；Green, 2018；Newcombe, 2024；另见 Oudgenoeg-Paz, Leseman & Volman 2015 关于探索、运动里程碑和空间认知之间联系的研究，以及 Jansen & Heil, 2010；Lehmann, Quaiser-Pohl & Jansen, 2014 关于心理旋转和运动发展之间联系的研究），儿童在空间重新定向任务中的准确性存在足够变异性（即个体差异）（Cheng & Newcombe, 2005；Fernandez-Baizan, Arias & Mendez, 2021；Newcombe & Ratliff, 2007；Vieites, Pruden, Shusterman & Reeb-Sutherland, 2020），并且儿童在解决重新定向任务时使用的不同策略的灵活性也在不断增强（Fernandez-Baizan 等，2020；Vieites, Pruden, Shusterman & Reeb-Sutherland, 2020；另见 Waismeyer & Jacobs, 2013）。

人们在导航和重新定向中使用的两种主要空间策略是：几何/定向策略和地标/路线策略（Lee, Shusterman & Spelke, 2006；Newcombe 等，2010）。几何策略（有时也称为定向策略）涉及使用格式塔知识，如位置之间的距离或全局参考点（即太阳和方位）。地标策略（有时也称为路线策略）涉及使用路线（即个人的左右身体移动）或地标知识，如环境的显著特征（即地标）。

早期寻路经验似乎会影响人们解决空间任务时使用的空间策略（Hegarity, He, Boone, Yu, Jacobs, & Chrastil, 2023）。在成人样本中，儿童期的寻路经验与用于导航的具体策略相关，例如游历距离更远与较少使用路线/地标策略相关（例如 Vieites 等，2020；Schug 等，2022），在某些研究中还与更多地使用定向策略相关（例如 Lawton & Kallai, 2002；Schug, 2016b 在法罗群岛样本中）。Lawton 和 Kallai (2002) 发现儿童期寻路经验与偏好定向策略（与地标策略（即使用路线信息）相比）之间存在关联。在较新的研究中，Vieites 及其同事 (2020) 发现儿童期在室内外行走的距离越远，成年后使用路线策略进行导航的可能性就越小。同样，Schug 及其同事 (2022) 发现环境中行走的距离越远，对路线策略的依赖就越少，但不一定意味着对定向策略的依赖增加。

在儿童中，将寻路经验与幼儿空间重新定向的空间策略联系起来的研究很少。有一些间接相关的研究表明，在非上学旅程中拥有更大自由出行（无成人监督）的儿童比那些自由度较低的儿童更有可能在他们绘制的地图中标记地标（Joshi, MacLean & Carter, 1999）。我们还知道，可能增强儿童寻路和定向能力的潜在空间策略包括注意地标（例如 Lingwood, Blades, Farran, Courbis & Matthews, 2015）。例如，研究发现与没有地标的迷宫或提供地标明确标签的情况相比，6至10岁儿童在带有地标的迷宫中能够更好地编码路线（Lingwood, Blades, Farran, Courbis & Matthews, 2015）。在空间重新定向文献中，引导儿童注意地标信息可能有益于儿童的空间重新定向表现（Twyman, Friedman & Spetch, 2007）。在带有地标的重新定向测试空间中先进行体力活动，即使在后来的试验中儿童在该空间中的移动受到限制，也能使3岁儿童使用地标信息（Learmonth 等，2008）。由于儿童接触地标主要通过寻路经验实现，并且如上述通过身体移动实现，因此有理由相信可以发现寻路经验与空间重新定向策略（可能特定于地标策略）使用之间的联系。

如果不探讨儿童期寻路经验和空间技能中的潜在性别差异，那就是一种失职，因为文献表明在寻路和导航文献中（Hegarty 等，2023；Merrick, Yang, Roskos & Steele, 2016；Nazareth, Huang, Voyer & Newcombe, 2019）以及在空间认知中（尽管这通常涉及心理旋转（Levine, Foley, Lourenco, Ehrlich, & Ratliff, 2016）和空间记忆（Fernandez-Baizan, Arias & Mendez, 2019；Ward, Carlson & Chrastil, 2025；另见 Tascón & Cimadevilla, 2025））存在性别差异。

调查空间重新定向表现和寻路经验中性别差异的研究产生了混合结果（Coluccia & Louse, 2004），然而有证据表明，当女性寻路经验受到限制时，她们在空间表现上处于劣势（例如，女性被允许游历的范围比男性小；Matthews, 1987）。拥有更大环境探索自主权的儿童在记忆和定向新环境时表现更好（Ferreira, Fornara, Pinna, Manca & Guicciardi, 2024；Rissotto & Tonucci, 2002），然而，经历行走距离较短或旅行有更多限制的女性可能表现出空间表现下降（Matthews, 1987）。这些发现表明，空间表现中的性别差异可能源于男性和女性所拥有的不同空间经验，并不一定由生物性别本身解释，这使得性别差异是否由个体的经验（如寻路经验）解释的问题仍然开放。

考察重新定向策略使用中性别差异的研究显示，女性报告更多地使用地标信息，而男性报告更多地依赖几何信息（Dabbs 等，1998；Hegarty 等，2023；另见 Lawton & Kallai, 2002）。在儿童中，男性和女性似乎也在探索行为模式上存在差异，这可能与他们的策略使用有关（Farran, Blades, Hudson, Sockeel & Courbois, 2022）。特别是，较短的路径长度以及较少的停顿和重新访问（可能与使用格式塔知识相关，如几何策略）与更高的导航成功率和更短的获取目标时间相关。较长的路径长度，加上更多的停顿和更大范围的访问区域变化（可能与使用路线知识相关，如地标策略），则与较低的导航成功率和更长的获取目标时间相关。

然而，也有其他研究发现，男性和女性在专门使用基于地标策略方面并无差异，例如路线策略（例如 Schug, 2016a; Schug et al., 2022；另见 Davis & Cashdan, 2019; Davis, Stack & Cashdan, 2021，他们也发现 Tsimané 和 Twa 儿童在移动性或空间技能方面不存在性别差异）。鉴于成人样本中这些混合的研究结果，尚不清楚在幼儿中是否会观察到寻路经验、空间重新定向表现和策略使用方面的性别差异。

在本研究中，我们首先考察了幼儿早期的寻路经验——具体而言，即在环境尺度背景下允许儿童行走的距离（例如在公园、在杂货店里）以及户外玩耍的频率——是否与4至6岁儿童的空间重新定向准确性相关。我们预测，具有更多寻路经验的儿童——无论是行走距离还是户外玩耍频率——其空间重新定向准确性都会更高。其次，我们考察了这些寻路经验与儿童如何解决空间重新定向任务之间的关系，即寻路经验与儿童使用地标策略或几何策略之间的关系。以往关于儿童早期寻路经验与解决重新定向任务时所采用特定策略之间联系的研究非常有限，因此我们没有关于寻路经验是否与地标策略或几何策略相关的先验假设。

在进行两项主要分析之前，我们首先考察了儿童在寻路经验、空间重新定向准确性和空间策略使用方面是否存在性别差异，因为已有大量文献表明空间技能可能存在性别差异。同时，我们也在主要分析中将儿童的生物学性别作为控制变量，以不仅考察性别因素，还考察个体差异。

我们相信，本研究获得的知识有助于研究者更好地理解空间重新定向准确性和策略使用中潜在的个体和性别差异，并为制定教育实践和干预措施以促进男女儿童在幼儿期空间技能的发展提供参考。

**参与者**

共有121名正常发展的4至6岁儿童（M_年龄 = 67.42个月，SD = 10.38个月，58名女性）及其照顾者参与了本研究。我们的样本反映了南佛罗里达州的多样性（人口学信息见表1），超过77%的儿童自我认同为西班牙裔，超过33%的儿童自我认同为非白人种族。照顾者的教育程度作为家庭社会经济地位（SES）的替代指标，大多数照顾者已完成学士学位或更高学位。

**结果**

我们报告了所有感兴趣变量的描述性统计（见表2）。这些描述性统计表明，所有计算变量的变异性足够充分。不同场景下行走距离的箱线图见补充图A（https://osf.io/zw8yn/overview?view_only=2d73999e97b64e7ba874af230975f7e1）。表3报告了各感兴趣变量之间的皮尔逊相关系数。

**讨论**

本研究考察了4至6岁儿童的寻路经验与他们在基于实验室的空间重新定向任务（Learmonth et al., 2008; Vieites, Pruden, Shusterman & Reeb-Sutherland, 2020）中的准确性及策略使用之间的关系。我们使用经过照顾者适应的童年寻路问卷（基于 Lawton & Kallai, 2002; Vieites, Pruden & Reeb-Sutherland, 2020），调查了儿童在环境探索中的经验，包括他们被允许行走的距离……

**结论**

儿童的寻路经验，具体而言是在不同室内和室外环境中行走的更远距离，与4至6岁儿童在基于实验室的空间重新定向任务中的空间重新定向准确性和地标策略的使用相关。值得注意的是，即使在控制了儿童户外玩耍频率、年龄、生物学性别、照顾者教育程度和儿童加工速度之后，这一关联仍然存在，表明……

**作者贡献声明**

尹波（Yinbo WU）：撰写——审阅与编辑，撰写——初稿，正式分析，数据整理。Nicholas Mattox：撰写——审阅与编辑，调查研究，数据整理。Shannon Pruden：撰写——审阅与编辑，资源，资金获取，概念化。Anthony Dick：撰写——审阅与编辑，资金获取，概念化。Aaron Mattfeld：撰写——审阅与编辑，资金获取，概念化。Timothy Hayes：资金获取，概念化。Yvonne Ralph：未引用参考文献 Cashdan et al., 2016; Clements and Sarama, 2021; Davis et al., 2021; Fenner et al., 2000; Fernandez-Baizan et al., 2019; Fernandez-Baizan et al., 2021; Gershon et al., 2013; Joshi et al., 1999; Learmonth et al., 2001; Lee et al., 2006; Lehmann et al., 2014; Oudgenoeg-Paz et al., 2015; Quaiser-Pohl et al., 2004; Richardson et al., 1999; Schmitz, 1999; Shusterman et al., 2011; Twyman et al., 2007; Vieites et al., 2020; Wang et al., 2014; Ward et al., 2025。

**伦理声明**

所有参与者或其法定代理人均已书面知情同意参与本研究及发表文章。参与者的隐私权得到了尊重。

本研究在研究开展地遵守了相关法律、监管框架和指导方针。本研究已获佛罗里达国际大学机构审查委员会批准（批准号：IRB-21-0094）。

**利益冲突声明**

无。

**数据可用性声明**

数据可在 https://osf.io/zw8yn/overview?view_only=2d73999e97b64e7ba874af230975f7e1 获取。

**致谢**

本工作由美国国家卫生研究院资助（Grant R01 HD098152），授予 Shannon Pruden 博士和 Aaron Mattfeld 博士。我们感谢研究助理在数据收集方面提供的帮助。我们尤其感谢参与本研究的所有儿童和家长。

Yinbo Wu | Nick Mattox | Hannah Bowley | Vanessa Vieites | Melanie Rengel | Yvonne Ralph | Timothy Hayes | Anthony S. Dick | Aaron T. Mattfeld | Shannon M. Pruden