大约20年前，我经历了一个美妙的时刻，当时研究出现了一个意想不到但富有成果的转折。我一直在研究幼儿的记忆力，并开始对两岁半和三岁的孩子进行一项新的实验。为了这个项目，我建造了一个我实验室房间的小型模型。真实的房间布置得像一个标准的客厅，里面有一张软垫沙发、一把扶手椅、一个橱柜等等。微缩物品尽可能相似：它们的形状和材料相同，覆盖着相同的织物，并且以相同的位置排列。在研究中，一个孩子看着我们将一个微型玩具——一个我们称为“小史努比”的塑料狗——藏在模型中，我们称之为“小史努比的房间”。然后，我们鼓励孩子找到“大史努比”，一个大型玩具，“藏在他的大房间里的同一个地方”。我们想知道孩子们是否可以使用他们的记忆力来找出大房间里玩具的位置。
三岁的孩子非常成功。在他们观察到小玩具被放在微型沙发后面后，他们跑到真实的房间，在真实的沙发后面找到了大玩具。但是，令我和他们的父母非常惊讶的是，两岁半的孩子彻底失败了。他们兴高采烈地跑进大房间，但他们中的大多数人不知道该往哪里看，即使他们记得小玩具藏在微型房间的哪里，并且很容易在那里找到它。
他们未能利用他们对模型的了解来推断房间的情况，这表明他们没有理解模型和房间之间的关系。我很快意识到，我的记忆研究实际上是一项关于符号理解的研究，而年龄较小的孩子的失败可能告诉我们一些有趣的事情，即年轻人如何以及何时获得理解一个物体可以代表另一个物体的能力。
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人类与其他生物最显著的区别在于我们创造和操纵各种符号表示的能力。这种能力使我们能够将信息从一代人传递到另一代人，使文化成为可能，并且无需直接经验即可学习大量知识——我们都知道恐龙，尽管我们从未见过恐龙。由于符号化在我们所做的几乎所有事情中都起着根本性的作用，因此，人类发展中最重要的方面莫过于变得具有符号意识。我得出的结论是，找出幼儿如何开始使用和理解符号物体，以及他们如何掌握现代生活中无处不在的一些符号物品，还有什么比这更令人着迷的呢？
图片栩栩如生
婴儿和幼儿掌握的第一种符号物体是图片。对于成人来说，似乎没有比符号更简单的了，但我的同事和我发现，婴儿最初觉得图片令人困惑。问题源于所有符号物体固有的双重性：它们本身是真实的，同时，又是其他事物的表示。为了理解它们，观看者必须实现双重表征：他或她必须在心理上既表征物体，又表征物体与其所代表事物之间的关系。
几年前，我开始对一些轶事感到好奇，这些轶事表明婴儿不理解图片的双重性质。我听说过一个婴儿试图拿起画中的苹果，或者将脚伸进鞋子的照片中。我的同事——西北大学的 David H. Uttal、圣路易斯社区学院的 Sophia L. Pierroutsakos 和伊利诺伊大学的 Karl S. Rosengren——和我决定进行调查，即使我们认为这种行为会很少见，因此难以研究。幸运的是，我们错了。
我们开始以一种非常简单的方式测试婴儿对图片的理解。我们将一本包含高度逼真的单个物体彩色照片的书放在九个月大的婴儿面前。令我们惊讶的是，最初研究中的每个孩子，以及我们后续研究中的大多数孩子，都伸出手去触摸、摩擦、拍打或刮擦图片。有时，婴儿甚至抓住描绘的物体，好像试图将它们从页面上拿起。
当伊利诺伊大学的人类学家 Alma Gottlieb 将我们的一些书和一台摄像机带到象牙海岸一个偏远的本族村庄时，我们有一个独特的机会来了解这种反应的普遍性。本族婴儿坐在地上或母亲的腿上，鸡和山羊在周围游荡，其他孩子和村民在附近玩耍、工作、交谈和大笑。然而，几乎可以肯定从未见过图片的本族婴儿，像美国婴儿一样，用手探索描绘的物体。
这种困惑似乎是概念性的，而不是感知性的。婴儿可以很好地感知物体和图片之间的差异。如果在两者之间做出选择，婴儿会选择真实的东西。但他们还不完全理解图片是什么以及它们与描绘的事物（“指称物”）有何不同，因此他们会进行探索：例如，有些人实际上会俯身并将嘴唇放在瓶子照片中的奶嘴上。然而，他们这样做只是在描绘的物体与它所代表的物体高度相似时，例如在彩色照片中。同样的困惑也发生在视频图像中。Pierroutsakos 和她的同事、范德比尔特大学的 Georgene L. Troseth 发现，坐在电视显示器附近的九个月大的婴儿会伸出手去抓取在屏幕上移动的物体。但是，当物体与真实事物不太相似时——例如在线条图中——婴儿很少探索它们。
到 18 个月大时，婴儿已经开始意识到图片仅仅代表真实事物。他们不再操纵描绘的物体，而是指向它并说出它的名字，或者向其他人询问名字。2004 年，耶鲁大学的 Melissa A. Preissler 和哈佛大学的 Susan Carey 提供了一个关于这种发展的很好的例子。两位研究人员使用一个简单的搅拌器线条图来教 18 个月和 24 个月大的婴儿这个他们以前从未见过的物体的词。大多数孩子认为这个词指的是物体本身，而不仅仅是它的图片。他们将图片理解为符号——代表它的指称物，而不仅仅是与它相似。
我们认为促成手动探索图片行为减少的一个因素是抑制控制的发展。在生命的最初几年里，孩子们变得越来越能够抑制冲动。这种普遍的发育变化得到了额叶皮层变化的支持。抑制控制的增强大概有助于婴儿抑制直接与图片互动的冲动，为他们像成人一样简单地观看奠定基础。
与图片的经验也一定在这种发展中发挥作用。在一个图像丰富的社会中，大多数孩子每天都会接触到家庭照片和图画书。从这些互动中，孩子们了解到图片与物体的不同之处，并且他们开始将图像视为沉思和对话的目标，而不是行动。
然而，图片的性质需要几年才能被完全理解。例如，斯坦福大学的 John H. Flavell 和他的同事发现，直到四岁，许多孩子仍然认为将一碗爆米花的图片倒过来会导致描绘的爆米花从碗中掉出来。
图片并不是非常年幼的孩子唯一感到困惑的符号来源。多年来，我和我的同事以及学生们看到蹒跚学步的孩子走进实验室，试图坐在比例模型的微型椅子上——这让在场的所有人都感到惊讶。在家里，Uttal 和 Rosengren 也观察到他们自己的女儿试图躺在娃娃床上或进入微型玩具车。我们对科学文献中没有提到的这些非凡行为感到好奇，因此决定研究它们。
格列佛的错误
我们把 18 到 30 个月大的孩子带到一个房间，里面放着三个大型玩具：一个室内滑梯、一把儿童尺寸的椅子和一辆蹒跚学步的孩子可以进入并用脚在地板上推动的汽车。在一个孩子玩过每个玩具至少两次后，他或她被带出房间。然后，我们将大型物品替换为相同的微型版本，只有大约五英寸高。当孩子返回时，我们没有评论这种替换，而是让他或她自发地玩耍。
然后，我们检查了儿童行为的影片，寻找我们称之为比例错误的行为：认真尝试执行因儿童身体和目标物体相对尺寸的极端差异而显然不可能完成的动作。我们对被算作比例错误的行为非常保守。
几乎一半的孩子犯了一个或多个这样的错误。他们似乎很认真地尝试执行相同的动作。有些人坐在小椅子上：他们走到椅子前，转过身，弯曲膝盖，然后降低身体坐在上面。有些人只是坐在顶部，另一些人则用力坐下，以至于椅子从他们身下滑出。有些孩子坐在微型滑梯上，试图滑下去，通常在过程中会摔下来；另一些孩子试图爬上台阶，导致滑梯翻倒。（由于椅子和滑梯由坚固的塑料制成，而且非常小，因此蹒跚学步的孩子不会有受伤的危险。）有几个孩子试图进入微型汽车；他们打开车门，并试图——通常非常执着地——将一只脚塞进去。
有趣的是，大多数孩子对他们失败的尝试几乎没有或根本没有反应。有几个孩子似乎有点生气，少数孩子看起来有些羞愧，但大多数孩子只是继续做其他事情。我们认为，缺乏反应可能反映了蹒跚学步的孩子每天的生活中都充满了未能成功做某事的尝试。
我们对比例错误的解释是，它们源于视觉信息在计划动作和控制其执行方面的分离。当孩子看到微缩模型时，视觉信息——物体的形状、颜色、纹理等等——会激活孩子对其指称物的心理表征。与该记忆相关联的是与大型物体和其他类似物体互动的运动程序。在我们研究的一半孩子中，这个运动程序大概被激活但随后被抑制，孩子们没有尝试以相同的方式与微缩模型互动。
但在另一半孩子中，运动程序没有被抑制。一旦孩子开始执行典型的运动序列，关于物体实际尺寸的视觉信息就被用来准确地执行动作。例如，有些孩子弯腰在小椅子上，并在他们的腿之间看以精确定位它；那些试图进入微型汽车的孩子首先打开车门，然后试图将他们的脚直接塞进去。孩子们依靠将复制品与正常尺寸物体联系起来的视觉信息，但在执行他们的计划时，他们使用关于微缩模型实际尺寸的视觉信息来指导他们的动作。视觉信息使用中的这种分离与有影响力的视觉处理理论相一致——这些理论认为，大脑的不同区域处理物体识别和计划与动作的执行和控制。
神奇的机器
比例错误涉及双重表征的失败：孩子们无法保持符号及其指称物之间的区别。我们知道这一点，因为当对双重表征的需求消除时，指称物和符号物体之间的混淆不会发生——这是我在 1997 年发现的，当时 Rosengren 和伊利诺伊大学的 Kevin F. Miller 以及我（当然，在完全征得他们父母的同意后）让两岁半的孩子相信我们有一种可以缩小日常物体的设备。
使用我们神奇的缩小机器，我们希望看看一次以两种方式思考一个物体的需求是否是儿童符号困难的核心。如果一个孩子相信机器已经缩小了一个物体或一个房间，那么在孩子的心目中，微缩模型就是事物本身。房间和模型之间没有符号关系，因此孩子们应该能够将他们对大型版本的了解应用于小型版本。
我们使用我们设备的力量来缩小玩具和一个大型帐篷。在孩子面前，我们将一个玩具——一个有着鲜艳紫色头发的巨魔娃娃——放在帐篷里，并将缩小机器对准帐篷。然后，孩子和实验人员转移到另一个房间等待机器工作。当他们返回实验室时，一个小帐篷坐在原来大帐篷的位置。
当我们要求孩子们寻找玩具时，他们立即在小帐篷里寻找。相信微缩模型实际上是缩小后的原始帐篷，他们成功地取回了隐藏的玩具。与我们的比例模型实验不同，他们没有双重表征需要掌握：小帐篷与大帐篷相同，因此玩具应该在它应该在的地方，根据蹒跚学步的孩子对世界的看法。
理解双重表征在幼儿如何使用符号中的作用具有重要的实际应用。其中一个与在疑似性虐待案件中使用玩偶采访幼儿的做法有关。虐待的受害者通常是非常年幼的孩子，他们非常难以采访。因此，许多专业人士——包括警察、社会工作者和心理健康专业人士——使用解剖学上详细的玩偶，假设年幼的孩子会更容易使用玩偶描述发生的事情。请注意，这种假设意味着进一步假设年幼的孩子能够将这个物体既视为玩偶又视为他或她自己的代表。
这些假设受到了约翰·霍普金斯大学的 Maggie Bruck、康奈尔大学的 Stephen J. Ceci、北卡罗来纳大学教堂山分校的 Peter A. Ornstein 以及他们的许多同事的质疑。在几项独立研究中，这些研究人员要求学龄前儿童报告他们对儿科医生体检的记忆，体检可能包括也可能不包括生殖器检查。有时使用解剖学上详细的玩偶来询问孩子，有时则不使用。总的来说，当不使用玩偶询问孩子时，孩子的报告更准确，而当使用玩偶时，他们更有可能虚假报告生殖器触摸。
根据我的研究，我怀疑非常年幼的孩子可能无法将自己的身体与玩偶联系起来。在我的实验室中使用一个非常简单的映射任务进行的一系列研究中，Catherine Smith 将一张贴纸贴在孩子的某个部位——例如肩膀或脚上——并要求孩子将一张较小版本的贴纸贴在玩偶的同一位置。三岁到三岁半的孩子通常能正确地贴上贴纸，但三岁以下的孩子正确率不到一半。事实上，这些非常年幼的孩子在没有记忆需求和没有情感参与的情况下，在这个极其简单的情况下无法将自己的身体与玩偶联系起来，这支持了反对在对年幼儿童的法医情况下使用解剖学上详细的玩偶的普遍观点。（由于许多类似于此的演示，对于五岁以下儿童使用玩偶的看法不如过去那么有利，并且在某些州已被禁止。）
教育意义
双重表征的概念也对教育实践具有影响。世界各地的幼儿园和小学教室的教师都使用“教具”——积木、棒和其他旨在表示数值量的物体。其理念是，这些具体的物体有助于孩子理解抽象的数学原理。但是，如果孩子们不理解物体与其所代表事物之间的关系，那么使用教具可能会适得其反，正如一些研究表明的那样。
西北大学的 Meredith Amaya、Uttal 和我现在正在测试使用符号物体对幼儿学习字母和数字的影响。我们使用旨在帮助幼儿学习数学的积木，教会了六岁和七岁的孩子做需要借位的减法题。我们教会了一个比较组做同样的事情，但使用纸和笔。两组都学会了同样好地解决问题——但是使用积木的那组花费的时间是使用纸和笔的那组的三倍。一个使用积木的女孩在研究后向我们提供了一些建议：“您有没有想过教孩子们用纸和笔来做这些？这要容易得多。”
双重表征也体现在流行的儿童书籍中，这些书籍包括可以掀开以显示图片的翻页、可以拉动以使图像动画化的拉杆等等。
研究生 Cynthia Chiong 和我推断，这些操纵性特征可能会分散孩子对书中呈现信息的注意力。因此，我们最近使用了不同类型的书籍来教 30 个月大的孩子字母。其中一本是一本简单的老式字母书，每个字母都用简单的黑色字体清晰地印出来，并附有一张合适的图片——传统的“A 代表苹果，B 代表男孩”。另一本书有各种操纵性特征。用普通书本教过的孩子随后比用更复杂的书本教过的孩子识别出更多的字母。据推测，孩子们可以更容易地集中注意力在普通的二维书本上。
正如这些不同的研究表明的那样，婴儿和幼儿对成人直观地认为理所当然的符号的许多方面感到困惑。他们必须克服障碍才能对符号代表什么形成成熟的概念，而今天，许多人必须掌握不断扩展的各种符号。也许更深入地理解成为符号意识的各个阶段将使研究人员能够解决可能源于难以掌握符号含义的学习问题。