（发展与教育心理学专业论文）心理旋转可训练性的眼动研究.pdf

摘要 心理旋转是一种知觉空间的表象操作，也是一种空间表征转换形式和空间智能，它应舆 有可训练性，且训练的效果可能会受到多种机体变量的影响。联系到当前各种电脑游戏受到 青少年入群的普遍青睐，发掘电脑游戏的积极功能，并引警毒少年更为健康地参与电脑游戏， 很有现实意义。为此，本研究提出可将电脑游戏作力提高个体心理旋转能力的一种训练方法， 其训练效果可能因个体的性别、认知方式不同而不同。 研究采用眼球追踪与分析技术，考察接受和未接受游戏训练被试在心理旋转能力上的差 异，隧及接受训练披试前、后测实验孛心理旋转戆力的变化。被试取自南京师范大学心毽、 教育、数学、法律等系学生，共4 2 名，实际有效被试为3 8 名。实验采用不等组前测后测 设计，分为三个阶段：前测、实验处理及后测其中前测采用2 x 3 x 6 x 2 x 2 的五因素 混合实验设计，性别和电脑游戏水平为维阀变量，角度、一致性和类型为组内变量。 对各指标砉蓍后测的差值进行方差分析，结果显示：( 1 ) 实验组_ 饔控铡缀在各个指标上的 差异都达到显著性水平。其中，反应时的差值表明，组别在一致性和类型的四种组合情况下 差异显著，而一致、镜像和不一致、正像时大于另两种( 2 ) 反应时的差值表明，不同游戏 水平的差异达到显著性水平。在正像、致和镜像、不一致黠，中等毫脑游戏水平被试静差 值最大，低水平被试最小；正像、不一致和镜像、一致时，水平越高，蓑值越小。( 3 ) 糍孔 直径和注视次数的差值表明，性别在类型、角度、一致性等因素的一定组合上差异显著。( 4 ) 注视时间、瞳孔直径和眼跳广度的结果均显示，场认知方式在一定组合上差异显著，且场独 立被试的蓑篷大于场依存。 主要绪论：( 1 ) 运用某些电子游戏在一定程度上可提离心理旋转能力。实验中，不管前 后两个刺激图形的类型是否一致、不管要求被试识别的刺激是正像还是镜像的，训练效果都 非常明显。( 2 ) 利用游戏训练来提高心理旋转能力需考虑被试已有的游戏水平，在较难或较 籀擎豹操诈任务上，中等承乎被试麓调练最有效；在中等难度的搡律任务上，低承平被试的 l l 练效果最明显。( 3 ) 游戏训练过程中，性别、场认知方式对心理旋转能力的提高有影响， 场独立被试的训练效果在一定程度上比场依存被试好。 关键词：心理旋转，眼动，电脑游戏，诵练 a b s t r a c t m e n t a lr o t a t i o ni so n ek i n do fp e r c e p t i o ns p a c ei m a g eo p e r a t i o n ，i sa l s oo n e k i n do fs p a t i a lr e p r e s e n t a t i o nt r a n s f o r m a t i o nf o r ma n dt h es p a t i a li n t e l l i g e n c e i ti s t r a i n a b l ea n dt h ee f f e c t i v e n e s so ft r a i n i n gm a y p r o b a b l yh a v et h ei n f l u e n c eo fk i n d so f o r g a n i cv a r i a b l e s l o o k i n go nt h et h i n g sh a p p e na r o u n du st h a tc o m p u t e rg a m e s a t t r a c tj u v e n i l em u c h ，i tw i l lh a v em u c hp r a c t i c a ls i g n i f i c a n c ea n ds o c i a lm e a n i n gt o d e e p l yd e v e l o pt h ep o s i t i v ef u n c t i o n so ft h eg a m e sa n dt ol e a dj u v e n i l e sp l a y i n g c o m p u t e rg a m e si n am u c hh e a l t h i e rw a y t h e r e f o r e ，t h i sr e s e a r c hp r o p o s e dt h a t c o m p u t e rg a m e sc o u l db eat r a i n i n gm e t h o dt oi m p r o v et h ea b i l i t yo fi n d i v i d u a l m e n t a lr o t a t i o n , w h i l et h ee f f e c tw i l lb ed i f f e r e n td u et ot h ef o r mo fc o g n i t i v es t y l e a n ds e x t h er e s e a r c hi sb a s e do ns m ii v i e wh i s p e e de y e - t r a c k e r , t oe x p l o r et h e d i f f e r e n c e so fm e n t a lr o t a t i o na b i l i t yb e t w e e nt w og r o u p so fs u b j e c t sw h e t h e rt h e y w e r er e c e i v e dg a m e t r a i n i n go rn o t a n di n s p e c tt h ec h a n g e so fm e n t a lr o t a t i o na b i l i t y i nt h et r a i n i n gs u b j e c t sb e f o r ea n da f t e rt h ee x p e r i m e n t t o t a l l y4 2s u b j e c t sa r ef r o m t h ec o l l e g e so fp s y c h o l o g y , e d u c a t i o n , m a t h e m a t i c s ，l a wa n de t ci nn a n j i n gn o r m a l u n i v e r s i t y , w i t ht h ea c t u a le f f e c t i v et e s tf o r3 8 u s i n gp r e t e s t - p o s t t e s tn o n e q u i v a l e n t g r o u pd e s i g n ，t h ew h o l ee x p e r i m e n ti sd i v i d e di n t ot h r e es t a g e s ：p r e t e s t , e x p e r i m e n t a l t r e a t m e n t sa n dp o s t - t e s t a n d , p r e - t e s tu s e d2 x 3 x 6 x 2 x 2f i v ef a c t o r sm i x e d e x p e r i m e n t a ld e s i g n , s e xa n dc o m p u t e rg a m e sl e v e la r et h eb e t w e e n - s u b j e c tv a r i a b l e s ， a n g l e ，c o n s i s t e n c ya n dt y p ea r ew i t h i n - s u b j e 妞sv a r i a b l e s o nt h ei n d i c a t o r sm e a s u r e db e f o r ea n da f t e rt h em a r g i nf o ra n o v a , r e s u l t s s h o w e dt h a t ：( 1 ) t h ee x p e r i m e n t a lg r o u pa n dc o n t r o lg r o u ph a v er e a c h e ds i g n i f i c a n t l e v e l si nv a r i o u si n d i c a t o r s a n d ，t h er e a c t i o nt i m em a r g i ni n d i c a t e st h a tt h e d i f f e r e n c e b e t w e e nt w og r o u p si ss i g n i f i c a n ti nt h ef o u rk i n d so fc o m b i n a t i o ns i t u a t i o no f c o n s i s t e n c ya n dt y p e ，b u tc o n s i s t e n c e m i r r o ri m a g ea n di n c o n s i s t e n t p o s i t i v e i m a g ea r em o r et h a nt h eo t h e rt w ok i n d s ( 2 ) t h er e a c t i o nt i m em a r g i ni n d i c a t e st h a t t h ed i f f e r e n c e si nt h r e el e v e l so fg a m e sh a v ea c h i e v e ds i g n i f i c a n tl e v e l s i nt h e p o s i t i v ei m a g e c o n s i s t e n c ea n dt h em i r r o ri m a g e i n c o n s i s t e n c e ，t h em a r g i no ft h e m e d i u mc o m p u t e rg a m e sl e v e li st h el a r g e s t ，t h el o wl e v e li st h es m a l l e s t ；i nt h e p o s i t i v ei m a g e i n c o n s i s t e n c ea n dt h em i r r o ri m a g e & c o n s i s t e n c e ，t h eh i g h e rt h e l e v e l ，t h es m a l l e rt h em a r g i n ( 3 ) t h ep u p i ld i a m e t e ra n dt h ef i x a t i o nt i m e s 。m a r g i n i n d i c a t et h a tt h eg e n d e rd i f f e r e n c e si nt y p e ，a n g l e ，c o n s i s t e n ta n ds oo ni nc e r t a i n c o m b i n a t i o n sa r es i g n i f i c a n t ( 4 ) t h er e s u l t so ft h ef i x a t i o nd u r a t i o nt i m e ，t h ep u p i l d i a m e t e ra n ds a c c a d ea m p l i t u d ea i ld e m o n s t r a t e dt h a tt h ef i e l dc o g n i t i v es t y l e s d i f f e r e n c ei sr e m a r k a b l ei nc e r t a i nc o m b i n a t i o n ，a n dt h em a r g i no ft h ef i e l d i n d e p e n d e n c ei sl a r g e rt h a nt h ef i e l di n t e r d e p e n d e n c e m a i nc o n c l u s i o n ：( 1 ) b e t t e ru t i l i z e sc e r t a i nc o m p u t e rg a m ec a nb eh e l p f u lt o e n h a n c et h em e n t a lr o t a t i o n a b i l i t yi nac e r t a i ne x t e n t i ne x p e r i m e n t ，n om a t t e r w h e t h e rt h et w og r a p ht y p e ss t i m u l a t e di s c o n s i s t e n t ，n om a t t e rw h e t h e rt h e s t i m u l a t i o ng r a p hr e q u i r e dt od i s t i n g u i s hi st h ep o s i t i v eo rt h em i r r o ri m a g e ，t h e t r a i n i n ge f f e c ti so b v i o u s ( 2 ) t h eu s eo fc o m p u t e rg a m et r a i n i n gt oi m p r o v et h e m e n t a lr o t a t i o n a b i l i t ys h o u l dc o n s i d e rt h ei n v o l v e dp e o p l e sg a m el e v e l i nt h e d i f f i c u l to rs i m p l et a s ko p e r a t i o n ，t h em i d d l el e v e lo ft h eg a m ei st h em o s te f f e c t i v e t r a i n i n g ；i nt h em i d d l et a s ko p e r a t i o n ，t h et r a i n i n ge f f e c to ft h el o wl e v e li st h em o s t o b v i o u s 0 ) d u r i n gt h et r a i n i n gp r o c e s so ft h eg a m e t h es e x ，t h ef i e l dc o g n i t i v es t y l e h a v ei n f l u e n c eo nt h ei m p r o v e m e n to f m e n t a lr o t a t i o na b i l i t y , i nac e r t a i ne x t e n tt h e t r a i n i n g e f f e c to ft h ef i e l d i n d e p e n d e n c es u b j e c 忸i s b e t t e rt h a nt h ef i e l d i n t e r d e p e n d e n c es u b j e e l s k e yw o r d s ：m e n t a lr o t a t i o n ，e y em o v e m e n t , c o m p u t e rg a m e ，t r a i n l ， - j 一 刖蟊 1 本领域的前沿动态 对心理旋转( m e n t a lr o t a t i o n ) 静研究始予1 9 7 1 年心毽学家r n s h e p a r d 和m e t z l e r 发 表于( s c i e n c e 上的论文三维物体的心理旋转它是当前认知心理学表象理论的鬣要组 成部分，有力地支持将袭象看作是一个独立的心理表征的观点；也是衡避空间能力的黧要标 尺之一，是当前空间认知领域中各受关注的重要课题。 心理旋转作为一种袭象操作，研究其暇动首先要研究表象中的眼动。已有研究都证实表 象眼动是一个自上而下的主动过程h e b b ( 1 9 6 8 ) 第一个明确地提出眼动是知觉与表象固 有成分，他认为眼动是表象产生的必要条件。而l a e n g 和t e o d o r e s c u ( 2 0 0 2 ) 的实验研究 证明了袭象过程中存在同时性浆动现象，且这种眼动现象对表象的产生起戮机戆性臻冀l 。随 着对表象的眼动研究的增多，对心理旋转进行的眼动研究也陆续出现i r w i n 及 c a r l s o n - r a d v a n s k y ( 1 9 9 6 ) 研究证实心理旋转不会在眼跳发生的时候发生，而更多地受到不 连续的涟视的限制。i r w i n 等( 2 0 ) 的研究结果再一次表明眼跳会抑制心理旋转。n a k a t a n i e 蠢p o l l a t s e k a ( 2 0 0 4 ) 氇肄赢蕈绣豢中魏。心理旋转一进行了研究。因内只有错薅珍( 嬲5 ) 借助眼动研究技术，考察了被试观看不阔旋转角度的圈形的跟动变化情况。结果表明阔形识 别时间随旋转角度增加而增加，并在旋转l 度时到达最大 在我国，关于心理旋转的可塑性闯越，游旭群( 1 9 9 7 ，1 9 9 9 ，2 0 0 2 ，2 0 0 4 ) 研究的最多， 结果都表明，心理旋转有相对易交毪耨可塑性的认熊加工特征。两翠在1 9 8 7 年m c c l u r g 和c h a i l l e 就提出电子游戏可以提高儿童的空间能力的观点随后o k a g a k i 和f r e n s c h ( 1 9 9 4 ) 、l i s i 和c a m m a r a n o ( 1 9 9 6 ) 、l i s i 和w o l f o r d ( 2 0 0 2 ) 等多人的研究先后支持了 这一震点，由此可见，利溺电子游戏进行空闽能力训练，将是提高人类空阅智能豹有效手段。 心理学界对心理旋转豹性剔差舅豹研究结果一直存在争议。对心理旋转发展过程审是否 存在性别差异及差异产生和持续的时间的研究结果虽然并不完全一致，但是大部分西方研究 结果却一致地显示：男孩在空间能力上占一定的优势，这种优势随年龄增大而增大。我国李 文馥等人( 1 9 8 9 ) 、自学军( 1 9 9 0 ) 、侯公抹等( 1 9 9 8 ) 、谗燕和张厚聚( 2 0 0 0 ) 、林仲爨等人 ( 2 0 0 2 ) 的研究却都没有表现出明显的性别差异。 场认知方式作为一种重要的个体差异变量，影响着个体的认知活动。在教育领域，国外 的研究赣儿乎一致认为在执行认知加工任务时，场独立性魄被试通常谯空间任务、阅读和自 然科学方面要比场依存性的被试更容易获得较高筋成绩。赵晓妮( 筠甾) 研究了场认知方式 对心理旋转的影响，结果发现场认知方式对心理旋转有鼎著影响，场独立性的被试比场依存 性的被试反廊时短，而妊止确率高。 2 研究目的与假设 i v 本研究将心理测量技术、电脑游戏训练技术和眼动记泶技术结合起来，分析伴随心理旋 转的眼动特征；在考察心理旋转麓力、心理旋转中豹黢动行为特征与电膝游戏成绩相关性的 基础上，进一步探讨通过游戏训练提高被试心理旋转能力的可能性。在这一研究过程中，同 时考察被试的性别、场依存性一独立性认知方式的影响。为此，本研究提出如下研究假设： ( 1 ) 心理旋转具有可训练性，通过电脑游戏训练可以提高个体心理旋转能力。 2 心瑾旋转调练的效果可能霹个体的性别、认翔方式不同而不阉，且霹能会受酬渡 往所进行的相关训练的影响。 3 研究方法 采用不等组前测詹测设计 第一阶段( 前测阶段) ，采用2 x 3 x 6 x 2 x 2 的五因素混合实验设计，其中性别( 男和 女) 、电脑游戏水平( 高、中、低) 为组间变量，第二个图形的旋转角度( 角度：o 。、4 5 。、 9 0 。、1 8 0 。、2 2 5 。、2 7 0 。) 、蔫瑟两个图形类型是否一致( 一致幢；一致释不一致) 帮第 一个图形的类型( 类型：正像和镜像) 为组内变量。 第纛阶段( 实验处理) ，实验组接受电脑游戏训练，控制组不训练 第三黔段( 后测阶段 ，进程调练意的测试。 本研究的行为指标为：反应正确率、平均反应时；生要的眼动指标有：注视时间、瞳孔 直径、眼跳广度、注视次数 4 研究结果 ( 1 ) 实验组和控制组在各个指标上的差异都达到显著性水平。其中反应时的蓑值表 明，组别在一致性和类型的四种组合情况下差异显著，而一致、镜像和不一致、正像时大于 另外两秘。 ( 2 ) 反应时静差值表明，不同游戏水平的差异达到显著性水平在正像、一致和镜像、 不一致时，中等电脑游戏水平被试的差值最大，低水平被试最小；正像、不一致和镜像、一 致时，水平越高，差值越小 ( 3 ) 瞳孔直径魏注视次数的差值表明，性别在类型、角度、一致性等因素豹一定组合 上差异照著。 ( 4 ) 注视时间、瞳孔直径和眼跳广度的结果均显示，场认知方式在一定组合上蒺异显 著，且场独立被试的差值大于场依存。 5 研究结论 ( 1 ) 运j i j 某些电子游戏在一定糕度上可以提高心瑗旋转能力。实验中，不管前侨两个 刺激翻形豹类型是否一致、不譬要求被试识捌麓刺激楚疆像还楚镜像熬，洌练效果都楚嚣常 明显的。肖两个刺激图形的类蘩一致h 均为镜像，或两个刺激图形豹类帮不一致且前一刺激 为正像时训练效果尤为突出，这两种实验操作任务麻属丁中等难度。篡他一些更难域更简 v 单的实验操作中，游戏训练的效果相对较小。 ( 2 ) 利用游戏训练来提高心理旋转能力需要考虑被试已有的游戏水平，不同的电脑游 戏水平对训练效果有一定的影响。在较难或较简单的操作任务上，中等游戏水平被试的训练 最有效；而在中等难度的操作任务上，低水平被试的训练效果最明显；高水平被试的训练效 果最不明显。 ( 3 ) 游戏训练过程中，性别对心理旋转能力的提高有影响。 ( 4 ) 场认知方式对心理旋转能力有显著影响，场独立被试的电脑游戏训练效果在一定 程度上比场依存被试好 6 创新之处 1 ) 本研究采用眼动技术深入、细致地考察了心理旋转的可训练性，技术革新和较为严 密的实验有助于加深对该问题的认识 2 ) 考察通过电脑游戏训练对提高心理旋转能力的绩效，并考察了这种训练的绩效受被 试性别、认知方式的影响情况。 3 ) 从电子游戏的角度考虑来对心理旋转进行训练，不仅有利于正确引导对儿童的教育， 在玩具开发和网络游戏研发方面也有一定价值。 v i 学位论文独创性声明 本人郑重声明： 1 、坚持以“求实、创新一的科学精神从事研究工作。 2 、本论文是我个人在导邸指导下进行的研究工作和取得的研究 成果。 3 、本论文孛除引文外，蕨有实验、数据和有关材料均是真实的。 4 、本论文中除引文和致谢的内容外，不包含其他人或其它机构 已经发表或撰写逑的研究成果 5 、其他同志对本研究所做的贡献均已在论文中作了声明并表示 了谢意 作者签名： 日期： 学位论文使用授权声明 1良 i- 州刀、0 5l 1 本入完全了解南京师范大学有关保磐、使用学位论文的规定，学 校有权保留学位论文并向国家主管部门或其指定机构送交论文的电 子舨和纸质版；有权将学位论文用于菲赢剩薯的的少量复制并允许论 文进入学校图书馆被查阅；有权将学位论文的内容编入有关数据库进 行检索；有权将学位论文的标题和摘要汇编出版。保密的学位论文在 解密后适用本规定。 作者签名： 日期： 1 1 研究课题的由来 第一部分问题提出 1 1 1 心理旋转是空阍认知领域关注的热赢 在我们日常生活中，随处可见心理旋转的应用。很多专业的学习如数学、生物学、化学、 物理、机械、体育和航空等常常会运用到心理旋转：建筑c a d ( c o m p u t e r a s s i s t a n td e s i g n ) 设诗人员、棍棱c a d 设诗入员、孚瑟设诗开发久员豹盖俸对心理旋转约要求镶高；生活中 我们玩魔方、拼图游戏等都会涉及到心理旋转。 心理旋转( m e n t a lr o t a t i o n ) 是人在头脑中将某个物体的表象做二维或三维转动的心理操 作过程，怒一种知觉空阀缒表象操作。心理旋转的研究怒当前认知心理学表象理论的重要组 成部分，它有力超支持将表象看俸是一个独立的心瑾表镬翦观点；它也楚衡量空闽巍力的重 要标尺之一，是当前空间认知领域中备受关注的重要课题。 有关心理旋转的研究始于1 9 7 1 年荚国斯坦福大学心理学家r n s h e p a r d 和m e t z l e r 发表于( s c i e n c e 杂志上的论文( - - 维物体的心理旋转。其孛匿对旋转( s h e p a r d m e t z l e r ， 1 9 7 1 ) 和字符旋转( c o o t 撼r & s h e p a r d ，1 9 7 3 ) 的实验研究是两项极势经典静关于心理旋转 的研究。在这两个实验中，s h e p a r d ( 1 9 7 1 ，1 9 7 3 ) 把心理旋转看作是一个类比的过程( a n a l o g p r o c e s s ) 。1 9 9 7 年，c o r b a l l i s 提出将心理旋转作为一个认知过程，即认为心理旋转是一个 没有标记的、不用计算孵、连续酶类比熬过程。有关心瑗旋转闯题的研究丰富了谈知心瑾学 的研究内容，这种对人的内部世界的探讨使认知心理学更加不同于行为主义。该研究揭示了 一种完全不同于命题表征的新的表征系统表象表征系统( m a 玎，1 9 8 2 ) ，不是用概念( 语 词) 离散地表征外界事物，而是运用表象连续地模拟外部世赛。而且该闯题的提出有助于揭 忝谈知心壤学其拖矮域特羽是知觉领域酶心理规律( 王才康，圭9 9 2 ) 。 1 1 2 现有研究结果和方法均有进一步拓展深入的需要 目前国内外关于心理旋转的研究主要有两个切入点；一是将心理旋转作为表象操作巾的 一种，认为宅是一裤心壤袭征方式；另一静是将心理旋转当律空闻畿力鞠重要组成部分，与 心理折纸( m e n t a lp a p e r - f o l d i n g ) 和心理转换( m e n t a lt r a n s p o s i t i o n ) 起列入空间转换范畴。 但不管是从哪个角度切入，研究内容主鬻是以下几个方面：心理旋转的基本特征、内部发生 祝制、脑生理基础，心理旋转的个体差异，影响心理旋转能力的因素，心理旋转与其他心理 状态、心理特征的联系，以及心理旋转的霹塑性问题等。 从研究方法上来说，实验设计自变爨的焦点主要集中在旋转什么，如何旋转两个阀题。 关于旋转什么这个问题可以分为两类：一类是对客体的旋转，既可以旋转整个物体，也可以 旋转物体瓣子集( 或为物体的一部分，或为扶窃体中接取熬翔架) ；另一类是对自我的旋转， 既可以怒对整个身体的旋转，也可以是对身体某个部饿( 如手或脚等) 的旋转。关予怎样旋 转这个问题的研究集中考虑三方面的问题，一是主体：涉及主体的性别、策略、加工成分、 1 加工过程；二是刺激：涉及刺激结构、维度、复杂度、熟悉度等；三是任务：涉及刺激里现 形式、反应方式等( 周详、彗晖，1 9 9 5 ) 。心理旋转实验熬经典范式考虑的因变量是反废时 和正确率。随着科学技术的进步，心理学家不再局限于采用简单的行为指标的研究方法，逐 步引入了e r p 、f m r i 、e e g 和眼动等技术来研究心理旋转问题。 所有关于心理旋转的研究是为了让我们能更好地了解心理旋转，而最终目的在于熊更好 遗发震耧应翔这种能力，所以本研究重在考虑心理旋转的w 塑性翊题。，理学家很早藏开始 研究心理旋转与很多领域( 如数学、生物学、化学、物理、机械和航空铸) 的操作能力的相 关性，如l s i ( 2 0 0 2 ) 研究了心理旋转岛数学能力的相关性。可以通过数学等自然科学的 训练来提商心理旋转能力，反过来，提高空闯能力也可以提高解决数学等自然科学问题的缝 力。从国内游超群等( 1 9 9 7 ，1 9 9 9 ) ，棒静贤等( 2 0 0 2 ) 的研究都可以攘测，心理旋转有褶 对易变性和可塑性的认知加工特征，这些研究结果充分支持了心理旋转的可训练性。在有关 对心理旋转进行训练的研究中，其中电予游戏与心理旋转的关系尤其值得关注。时下，电子 游戏隧楚霹觅，它已成为许多城市青少年生活中不可或缺豹一部分。尽篱社会各赛入士对电 子游戏的态度褒贬不一。但是不能否认空阔能力的作用在电子游戏中尽显无遗，这也引起了 心理学家的关注。早在1 9 8 7 年m c c l u r 9 3 和c h a i l l e 就提出电子游戏可以提高儿童的空间 能力的观点，随后o k a g a k i 和f r e n s c h ( 1 9 9 4 ) ，l i s i 和c a m m a r a n o ( 1 9 9 6 ) 以及u s i 和 w o f f o r d ( 2 0 0 2 ) 等入先震进行了这方菰的实证研究。研究结果均表明，不管是，毛童还楚大 学生，在玩了涉及心理旋转的游戏后心理旋转能力都脊很大的提高，支持了m c c l u r g 和 c h a i l l e 的观点。由此可见，利用电子游戏进行空间能力训练，将是提尚人类空间智能的有 效手段。 因材施教在教育中校重要i 就目前所查阅到的心理旋转的相关研究文献来看，虽然有很 多关于心理旋转个体差异的研究尤其是性别差异的研究( 如：m e r e d i t h ，1 9 7 5 ；m c g e e ， 1 9 7 9 ；m e e c e ，p a r s o n s ，k a c z a l a ，g o f f f u t t e r m a n ，1 9 8 2 ；李文馥，1 9 8 9 ；自学军，1 9 9 0 ； 侯公林，薹9 懿；转董孛赞，2 0 0 2 ) ，但在调练中考瘩到个体蒺冥闽题的研究褶对来说不是很多， 而针对个体差异来进行训练的研究又几乎全部集中在性别差异上( 如：s a n z ，2 0 0 3 ) 。 反应时并不能直接反映被试的动态加工过程( g r e g o r y 等，1 9 9 7 ) ，采用更多的测量方法 也许有助予揭示心理旋转的内在特征。所以在研究手段上，已有不少研究者采用了眼动仪来 深入磅究心理旋转海惩。艇对心理旋转诩练问题酶研究仍都采臻反应嚣童俺为溺量指标。h e b b ( 1 9 6 8 ) 第一个明确地提出眼动是知觉与袭象固有成分，他认为眼动是表象产生的必要条件。 l a e n g 和t e o d o r e s c u ( 2 0 0 2 ) 认为表象过程中存在同时性眼动现象，而凰这种眼动现象对表 象的产生起到机能性作用。付炜珍( 嬲5 借助眼动研究技术，考察了被试我看不同旋转焦 度的图形的艰动变纯情况。郭俊汝( 2 0 0 5 ) 指出眼动的规律还可以反映不同豹知觉加工倾向 ( 认知方式) 。 综合来看心理旋转在研究内容或变爨、研究指标或技术、研究结果及其应用取向簿方 瑟，都需要进一多遗据震。 2 1 1 3 实践意义 心壤旋转是一种空阙知觉酶表象撵佟过程，它能及映个体空阀信息麓工旋力。表象是促 进认知能力发展的重要因索和促进思维发展的基本要素；是想象的基础，也是创造性思维的 重要基础：表象也是进行智力早期开发的基础。显然，不管是从表象的角度还是从空间能力 的角度来看，心理旋转戆力酶提高都有稠于认翔毙力、想象力、剑遣力蘩l 智力豹提甍，这对 于儿童的早期教育和智力开发等都很有实践意义。本研究拟采用的电予游戏训练方法，寄期 望结果能为目前国内心瑷旋转的训练新增方法，为提高空间能力和想象力创造力训练提出具 体建议，也能为玩具开发公司、网络游戏制作公司设计研发培养少儿空间想象能力的玩具和 褥络游戏软件提供理论依据，使歹k 童的空闻麓力默小就得n e l l 练，以便为以后个人发襞打下 良好的可塑性基础。 1 2 国内外关于心理旋转的研究 1 2 1 心蠼旋转昀经典实验研究 s h e p a r d 和m e t z l e r ( 1 9 7 1 ) 著名的心理旋转实验的目的是考察图形是否在个体心理上 进行旋转，被试是八位成人。实验的材料是用计算机制作的一千六百对图片，其中每个图形 都是由l o 个小方块连接起来组成的警横形，有3 个豢焦弯头，看起来是立体躲( 兕圈1 ) 。 这些图的成对应用有3 种情况：第一种情况是两个图形相同而方位不同，其中一个相对于 另一个在平面上转动一定角度( a ) 后这两个图形就可以重合；第二种情况是将其中个图 形经过空藏旋转一定是度( b ) 后可以鬟会；第三稀馕况是两个不捷跨鹩图形( c ) ，它靛是 镜像对称的。这两个图形看起来相似，但无论怎么旋转都不能重合。将这3 种不同憔质的 图对随机混在一起由速示器呈现，每次照现一个图对，要求被试尽快地做出异同判断，记录 反应时。披试的任务是确定这些图形除方向之外是否捆同。对前两种情况的正确反应楚“相 同”，对第三种情况的燕确反应是“不网”。参如实验麓被试报告说，为了确定成对呈现的两 个图形是否匹配，他们照将其中一个图形在内心做出平面或立体的旋转，以发现它与男一图 形是否一致。 实骏结栗发现被试的反应薅是呈瑗缭他霞的藩个匿形戆角度差异的蘧数，焉这种角度的 差异恰好证明了被试必须对其中某个图形在心理上做出旋转来与另一方向的图形匹配的量。 此外，两类图形的函数关系极为相似，即对图形作深度( 即三维) 上的处理似乎并不比平面 ( 两维) 上的加工处理需要更多的时闻。这些实验结巢怒人们揭示这样一些特征：第一，当 入在处理以空间信息或视觉信息为主的任务时，往往要使用心理表象；第二，在入对心理表 象做出处鼹时，似乎也经历了同对实物做出实际处理相类似的过程，即被试进行心理旋转所 需的时间，随类似的实际运作所需的时间丽相应地提离。也就是说，随着旋转度数的变大， 反癍所磺麴时闻也就越长。这些绩论说明，心瑾旋转这一研究懿特点，不是把表象当成静止 的画面，而是从动态的角度研究表象的进行加工。 3 圈l 心理旋转实验所用的三种瞬对 瓣禧羹纛褥蓑羲 & 翻嘲童嚣。翰纸l 钌l ， a ) 蘑甲丽对其中个龋在乎面上旋转度i b ) 是立体瓣，其中个田在宅阉中砖转度r ( c ) 墨镜像对不蜷适过麓糟其中一物体而使屹和男一钧体相阿 正的 一 埘 1 m 。 反的 豳2 不同葭斜角度的正商鞫爱向的字母鼗 为了进一步揭示心理旋转的内在本质，s h e p a r d 和c o o p e r ( 1 9 7 3 ) 合作，以不同倾斜 角度的正向和反向字母r ( 见图2 为实验材料，对心瑗旋转做了进步研究。左边为六个 正写的歉，但r 的倾斜度各不裙图，农边为反向酶字母r ，颓斜度与芷向的爻捆阉，两 个相邻的方位相差6 0 度。实验时用速示器把这十二个字母随机地呈现出一个，要被试者尽 快判断它是止向还是反向的，而不管其具体的方位如何，按键做出反应，记录反应时。被试 报告说，拖翻豹头脑中，先把这个字母旋转到正常的歪立位置，然后才熊徽出判断。这一实 验结栗也证明了字母在心理旋转的角度越大，做出的判断所用的时间就越长。当然，入是聪 明的，对字母进行心理旋转的方式并非固定不变，不是都按顺( 逆) 时针方向进行，这骚看 4 哪边离正常位置近，就向哪边旋转。 上述逶类心理旋转实验说明了班下薰要事实：( 1 ) 表象这一心理现象是客观存在的，是 可以焉科学的实验方法证明的。心理旋转的实验恰恰证明了表象的存在，并菲像行为主义心 理学所断畜的那样，外界刺激传入大脑，就如同进了黑箱子，人们无法知道头脑是怎样活动 的。也不像机能主义心理学那样，单凭被试的内省报告就来分析人的心理活动。认知心理学 翔实验迸一步揭露僖息瓷大越孛进行翔王熟过程。( 2 ) 心疆旋转实验涯明了表象是物体豹接 象的类似物的再现。在没有刺激呈现的情况下，头脑中也会对视觉信息和空间信息进行加工。 表象是一种意象表征，反映了真实物体的空间特性，具有直观性。大脑对表象的加工操作类 似于对真实物体进行知觉时靛信息加工。搴实上，心理旋转是物理旋转的内化或内部表征， 只不过表象是这种实物旋转在头脑中的复现丽己。 1 2 2 表象及心理旋转的眼动研究 从信息加工角度看，嘲起眼动的鞭因有两种：自下丽上的过程( b o t t o m - u pp r o c e s s ) 和 自上面下的过程( t o p - d o w np r o c e s s ) 葡者是指由视野内刺激酶突然变化弓l 起酶狠动( 翔一 道亮光) ，后者是指由人脑内已有的知识映起的眼动。知觉眼动与表象眼动的机制是不嗣的。 知觉是人脑对外界输入信息的认知加工过程，知觉眼动起着使我们能够获得准确而清晰的整 体信息憋瓿麓性俸用，它更多地是一个囊下两上酶过程。僮是，表象建槐没有任何裰关视觉 信患的输入，它是大脑通过对已有记忆信息的提取与加工来完成的。可见，表象眼动不是对 外界输入信息的直接反映，它应该是一个自上而下的主动过程。如果的确是这样的话，那么 研究表象中的眼动，并将其与知觉中的眼动进行比较，就能够让我们更好地认识到自上而下 的加工鼹本质( m a s te 碱& k o s s l y ns m ，2 0 0 2 ) 。 h e b b ( 1 9 6 8 ) 第一个明确地提出眼动是知觉与表象固有成分，他认为眼动是表象产生 的必要条件。当我们对一熟悉的物体( 如一艘小船) 建立视觉表象时，袭象内容的各部分并 不是立刻就能非常清晰的，两是有一个系列的过程。这种系列过程与知觉的过程很相似。知 觉是遥避系列酶眼动，逐一注视知觉对象的各部分，多次注褫魏结果的整合形成知觉。 h e b b 同时强调如果表象是知觉过程的再现，那么表象过程应存在眼动现象：如果知觉过程 的眼动从机能上讲是扫描客体的必要条件，那么眼动对于知觉和表象的形成就具有一种“组 织功能”；如果眼动( 内隐的或努显的) 对表象的产生起着枫笼性作用，那么我们就可以对 部分表象系列整合的方式做出解释( 金一波、王鹏，2 0 0 6 ) 。此后的一些研究结果支持了h e b b 的观点( 如h a l l ，j a n s s e n 和n o d i n e 的研究) 。1 9 9 7 年，b r a n t 和s t a r k 发现，视觉表象中 存在着同时性的眼动现象，知觉和表象过程中的眼睛扫描途径明显相关，而且表象眼动模式 反唳了攘对知觉的内容鞠其各部分戆空溺分布。缝稍明确指窭视觉表象中酶这种有序酌鼹动 模式对于袭象的产生可能起着重要的机能性作用，扫描途径涉及表象的建构和表象各部分的 准确定位。 l a e n g 和t e o d o r e s c u ( 2 0 0 2 ) 设计了两个实验，实验中，他们对被试编码视觉刺激的 条件翻域控制。在实验一中，视觉刺激凳一个6 x 6 的“疆洋模蠢”，其中有5 个霹隧意变 动的黑色小方块。被试的任务是尽量记住棋盘中黑色方块的位置，并在实验的最后阶段加以 5 检验一组被试在知觉过程中保持注视点固定于中心位置，但在表象过糕中双眼可自由移动 ( 简称a 组) ；另一缓被试在知觉与表象两个过程中均可以自由移动双眼( 简称b 缀) 。 主试通过眼动仪记录被试敢眼移动情况，结果发现表象过程的眼动情况爱映出被试知觉客体 的条件。a 组被试在表象中几乎无眼动现象发生：b 组被试在表象过程中有眼动现象发生， 其眼动轨迹与知觉过程的眼动轨迹相似。知觉眼动和表象眼动的扫描轨迹相似性越大，被试 鳃空阕记忆效果越好，冀袭象的精确性越赢。实验二是汉一条热带鱼修建翔激物，注视熹仍 在屏幕的中心，刺激物处于屏幕的某一角上。被试分为三组( c 、d 和e ) ，c 组和d 组 被试的实验要求分别与实验一中的a 组和b 组相同e 组被试在知觉过程可以自由移动 双眼，但在表象过程中必须保持注视点予中心固定点上。结果发现，e 组被试所形成的表 象耪确性魄c 和d 组的差。他餐认为，e 组实验条件阻止了被试运用狠动记忆来建构表 象。因此，l a e n g 和t e o d o r e s c u 反对眼动的副现象理幽，他们认为如果眼动是表象建构中 的副现象，e 组被试的表象精确性不应该与其它两组的存在显著差异。l a e n g 和t e o d o r c s c u 用精巧的实验设计进一步证鳃了表象过程审存在同时性鞭动现象，且这种黢动现象对表象戆 产生起到机能性作用。 随着对表象的眼动研究的增多，心理旋转作为表象操作中的一种，对其所进行的眼动研 究也陆续出现。i r w i n 及c a r l s o n - r a d v a n s k y ( 1 9 9 6 ) 探讨了眼跳是否会抑制心理旋转。被 试判粝一个字母( 多种方向，伊，9 0 0 ，董8 伊，或2 7 0 d ，歪立) 燕那个字母的垂像还是镜像( c o o p e r & s h e p a r d 。1 9 7 3 ) 。被试是在一定要求下提供关于这个字母身份和角度的。结果表明，控制 条件显示1 0 0 毫秒的预视比5 0 毫秒的预视更有利予是，i r w i n 和c a r l s o n - r a d v a n s k y 得 出结论，在眼跳发生的时候不会发生心瑷旋转，面更多地受到不连续的注视的限制。 由予h w i n 及c a r l s o n - r a