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以三组老鼠的平均错误数（进入盲巷的次数）为指标，实验结果如图4—4所示。在该图中很容易看出，N组和D组的老鼠在没有得到任何奖励时，它们的学习没有多少进步；而控制组的老鼠在2周的时间内就可以达到近乎准确无误的程度。但是，当D组的老鼠一旦发觉走迷宫能得到好处（食物）时，它们仅用3天就近乎无误地学会了走迷宫（从第11天到第13天）。对结果的唯一可能解释是，该组老鼠在学习走迷宫的前10天中，它们所学到的东西比它们表现出来的要多得多。正如托尔曼所解释的：“一旦……它们知道能得到食物，它们的表现证实了在先前没有奖励的练习阶段，它们已经习得了许多盲巷的位置。它们已经构建了一幅‘地图’，而一旦产生走出迷宫的动机，它们就会立刻利用这幅‘地图’。”（P.195）
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图4—4 在潜伏学习实验中老鼠学习走迷宫的错误率（引自P.195）
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第二项研究是“空间定向”实验。刺激—反应理论认为，老鼠为了得到食物奖赏，只有通过在迷宫里四处奔跑，并经历过所有的刺激—反应联结（即S-R）后，才能知道食物的具体位置。这就好像你只有走出厨房，走过客厅，穿过走廊，经过洗手间，进入你的卧室，才能知道卧室的具体位置。实际上，你对卧室在家中的具体位置已形成了一种心理表征，而并不必像“走迷宫”那样来找到卧室的位置。托尔曼设计的空间定向技术就是要说明，进行走迷宫训练的老鼠实际上掌握的是食物出现的位置与它们的出发位置间的相对关系，而不管迷宫的结构是否发生了巨大变化、甚至被拆除。
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首先，老鼠学习图4—5所示的简单迷宫。它们进入迷宫的入口，穿过圆台面并进入引导通道，经过一条迂回曲折的路线，走到有食物奖励的出口。这是一个相对简单的迷宫，对老鼠而言，经过12次试验就能近乎准确无误地完成整个走迷宫任务。
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图4—5 空间定向实验：简单的迷宫
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资料来源：引自P.202。
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然后，把迷宫改成图4—6所示的放射状。现在，当受过训练的老鼠试图走它们过去的路线时，却发现道路被堵住了，它们只能回到圆台面上，并且必须在几条可能的备选路线中做出选择，以便到达先前放有食物的迷宫出口处。图4—7列出了选择各条路线中的老鼠数量。
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正如你所看到的，与其他路线相比，老鼠更多地选择了出口距先前食物出现的位置仅4英寸的路线6。根据刺激—反应理论，老鼠最可能选择最接近先前迷宫中第一个转弯的方向的路线11，但事实并非如此。“看来老鼠掌握的不只是使它能按特定路线找到食物的序列地图，而是掌握了一幅含有食物的具体位置及其在房间内的具体方位的更广泛的综合性地图”（P.204）。在此，托尔曼把他得自老鼠的认知地图理论（即老鼠可以产生从A点到Z点路线的认知地图）推广到包括人类在内的其他有可能的生物有机体上。他证明了有机体所形成的认知地图不是一种从A点到B点到C点……再到Z点的序列地图，而是一幅更广泛、更综合化或概念化的地图，它使生物有机体在大脑中形成了一种认知“地貌”（lay of the lamd）。
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图4—6 空间定向实验：放射状的迷宫
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资料来源：引自P.203。
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图4—7 空间定向实验：选择各条路线的老鼠数量
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资料来源：引自P.204。
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讨论
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托尔曼在其1948年论文的结论性评述中，集中探讨了内涵单一的序列地图与更广泛综合的认知地图间的差异。当托尔曼把这一发现应用于人类时，他构建了这样的理论：因社会环境所形成的综合地图对人类而言是有益的，而内涵单一的序列地图则可能会使人陷入消极状态之中，如心理疾病或偏见和歧视等。他的推论建立在与上述研究结果有关的基础之上。他发现，当老鼠有过分强烈的动机（如过于饥饿）或者受到过多挫折（例如盲巷太多）时，它们倾向于形成内涵单一的序列地图，而不是如前所述的综合认知地图。托尔曼承认他不是临床心理学家或社会心理学家，但他仍把他的上述观点看作是对一些社会问题的一种合理解释。托尔曼论述道：
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过分强烈的动机或极度的压抑状态使人类一而再、再而三地误入盲目仇视外来者的歧途。他们对外来者的仇视表现在方方面面，从对少数民族的歧视到世界大战的爆发，形式多种多样。
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以上帝或心理学的名义，我们该做些什么呢？我唯一的答案就是重申理性的力量，也就是综合的认知地图……我们不该让自己或其他人过于情绪化、过于饥饿、过于衣衫褴褛，动机过于强烈，这些只能形成狭隘的序列地图。我们所有人……必须保持平和的心态，吸收充足的营养，以便形成真正的综合性的认知地图……简言之，当我们的孩子或我们自己面对人类世界这一上帝赐予的“大迷宫”时，我们必须使我们的孩子和我们自己（就像善良的实验者对待他的实验老鼠那样）处于能激发适度动机而没有多余挫败感的最理想的状态中（P.208）。
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后续研究及近期应用
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在托尔曼完成其早期研究之后的几十年里，大量的研究结果都支持了他的认知学习理论。现在，认知心理学已经成为当今行为科学中最具活力和影响力的研究领域之一，这也许是托尔曼的思想观点最著名的成果。作为心理学的一个分支，认知心理学主要研究无法观察的内部认知过程，而在几十年以前，“心理”这一概念还被排除在科学的研究对象之外。但如今人们对心理学的态度却有了一个近乎180度的大转变，即人们已普遍接受了这样的观点，即在决定一种行为反应的过程中，经由感觉、注意、思维、期望、记忆和分析对刺激进行的心理加工至少与刺激本身的作用等同，甚至可能更重要。
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托尔曼的认知地图理论还影响了心理学的另一个分支——环境心理学。该领域关注的是人类行为与行为发生的环境之间的关系。环境心理学中的一项重要研究内容是研究人们怎样体验和看待生活中的各种环境，如城市、邻里、校园或办公楼等。人们对地点形成概念化的认识被称为“环境认知”，而对这些地点形成的精确心理表征正是托尔曼所谓的“认知地图”。环境心理学家借鉴托尔曼的基本概念，不仅在了解人们对环境的理解方面，而且在规划环境或者使环境与我们的认知地图加工过程达到最佳匹配方面，都取得了颇具影响力的研究成果。