安德森认知心理学及其关键启示

1、第二章第二章 认知心理学研究方法认知心理学研究方法 第一节第一节 抽象分析方法抽象分析方法 第二节第二节 计算机模拟方法计算机模拟方法 第三节第三节 流程图示研究流程图示研究 第四节第四节 口语报告法口语报告法 第五节第五节 反应时测量法反应时测量法 第六节第六节 内隐联想测验方法内隐联想测验方法 安德森认知心理学及其关键启示 第一节第一节 抽象分析法抽象分析法 一、涵义一、涵义 又称会聚性证明法（又称会聚性证明法（Convergent validation method） 它是指采用人与计算机之间的功能类比，它是指采用人与计算机之间的功能类比， 并以其他实验分析为辅助，通过综合与抽并以其他实

2、验分析为辅助，通过综合与抽 象，以推理、判断的方式得出某些（种）象，以推理、判断的方式得出某些（种） 推断结论的研究方法推断结论的研究方法 安德森认知心理学及其关键启示 二、基本程序二、基本程序 主要工具是计算机程序主要工具是计算机程序 用它来模拟人的某些心理活动过程，通过个人的用它来模拟人的某些心理活动过程，通过个人的 实验来累计数据，经过分析得出某些确定性的推实验来累计数据，经过分析得出某些确定性的推 断，然后把所得结论用计算机程序加以描述，再断，然后把所得结论用计算机程序加以描述，再 输入计算机之中，观察在输入相同的刺激信息条输入计算机之中，观察在输入相同的刺激信息条 件下计算机的输出状

3、态件下计算机的输出状态 如果计算机输出状态同人类被试输出的反应一致，如果计算机输出状态同人类被试输出的反应一致， 说明人的心理活动过程和计算机程序有其相似之说明人的心理活动过程和计算机程序有其相似之 处处 安德森认知心理学及其关键启示 如果不一致，则表明据已构成的计算机程如果不一致，则表明据已构成的计算机程 序来说明人的内部心理活动过程是不完善、序来说明人的内部心理活动过程是不完善、 不正确的，需要进行修正不正确的，需要进行修正 费肯鲍姆（费肯鲍姆（F A Feigenbaum）关于）关于EAPM程程 序报告（初级知觉和记忆程序，序报告（初级知觉和记忆程序，Elementary Percept

4、ual and Memorizer Program）。）。 EPAM通过建立一个分类树或辨别网络进行通过建立一个分类树或辨别网络进行 学习。即连续加工和一次只考虑编码一种学习。即连续加工和一次只考虑编码一种 信息。如区分信息。如区分A、H、V、Y四个字母的加工四个字母的加工 安德森认知心理学及其关键启示 EPAM连续加工程序连续加工程序 安德森认知心理学及其关键启示 第二节第二节 计算机模拟方法计算机模拟方法 一、涵义一、涵义 指利用计算机来模拟、检验、发现人的认指利用计算机来模拟、检验、发现人的认 知活动及其行为表现的规律的研究方法。知活动及其行为表现的规律的研究方法。 指导思想：凡是计算机

5、能够顺利运行的，指导思想：凡是计算机能够顺利运行的， 必须是在程序上清晰的、有序列的，而不必须是在程序上清晰的、有序列的，而不 是假设性的或推测的。是假设性的或推测的。 通过计算机的运作来模拟人类认知活动的通过计算机的运作来模拟人类认知活动的 严密性和逻辑性严密性和逻辑性 安德森认知心理学及其关键启示 二、计算机模拟方法的基本过程二、计算机模拟方法的基本过程 计算机模拟主要是用来揭示人的高级心理计算机模拟主要是用来揭示人的高级心理 活动过程，特别是人的思维活动过程活动过程，特别是人的思维活动过程 首先把人的认知操作编制成计算机程序首先把人的认知操作编制成计算机程序 （必须具有层次的、逻辑严密的

6、、可运行（必须具有层次的、逻辑严密的、可运行 的）的） 其次在计算机上进行实验验证，从中观察其次在计算机上进行实验验证，从中观察 和了解人的认知活动过程在辨别、比较、和了解人的认知活动过程在辨别、比较、 分析、推理和解决问题上的心理活动过程分析、推理和解决问题上的心理活动过程 安德森认知心理学及其关键启示 计算机模拟对于研究人的认知活动计算机模拟对于研究人的认知活动 过程已经产生了三种积极的影响：过程已经产生了三种积极的影响： 计算机模拟可以用来验证人的思想活动过计算机模拟可以用来验证人的思想活动过 程程 计算机模拟可以用来修正关于人的认知理计算机模拟可以用来修正关于人的认知理 论或认知观点论

7、或认知观点 计算机模拟可以发现尚未发现的认知活动计算机模拟可以发现尚未发现的认知活动 问题，从而增强对人的认知活动过程的了问题，从而增强对人的认知活动过程的了 解解 安德森认知心理学及其关键启示 第三节第三节 流程图示研究流程图示研究 涵义：指以作业图或信息流程图的形式表涵义：指以作业图或信息流程图的形式表 示人的心理活动，并以此分析人的信息加示人的心理活动，并以此分析人的信息加 工过程的研究方法工过程的研究方法 信息加工流程模式：用流程图的方式来分信息加工流程模式：用流程图的方式来分 析与概括人的信息加工过程，是一种简明、析与概括人的信息加工过程，是一种简明、 扼要地说明人的心理活动过程的具

8、体方法。扼要地说明人的心理活动过程的具体方法。 系列方框（一个方框表示信息加工的一个系列方框（一个方框表示信息加工的一个 步骤），箭头标出信息流向的方位和先后步骤），箭头标出信息流向的方位和先后 次序次序 安德森认知心理学及其关键启示 安德森认知心理学及其关键启示 安德森认知心理学及其关键启示 第四节第四节 口语报告法口语报告法 涵义：又称口述记录分析法，指被试在解涵义：又称口述记录分析法，指被试在解 决某项问题时决某项问题时“出声思考出声思考”（出声讲出）（出声讲出） 其思维内容，研究者记录后进行分析，从其思维内容，研究者记录后进行分析，从 而揭示被试认知活动规律的研究方法而揭示被试认知活动

9、规律的研究方法 基本过程：对被试进行训练，要求被试解基本过程：对被试进行训练，要求被试解 决某个问题时出声思考并进行录音，整理决某个问题时出声思考并进行录音，整理 录音材料，分析后绘出问题解决行为图录音材料，分析后绘出问题解决行为图 问题行为图包括两个部分：一是被试所具问题行为图包括两个部分：一是被试所具 有的知识状态，二是被试的内部操作过程有的知识状态，二是被试的内部操作过程 安德森认知心理学及其关键启示 安德森认知心理学及其关键启示 第五节第五节 反应时测量法反应时测量法 一、涵义一、涵义 它是指刺激作用于有机体后到其作出明显反应所它是指刺激作用于有机体后到其作出明显反应所 需要的时间，即

10、刺激与反应之间的时间间隔需要的时间，即刺激与反应之间的时间间隔 又称为有机体反应潜伏期，其过程包括刺激作用又称为有机体反应潜伏期，其过程包括刺激作用 于感官、引起感官的兴奋、感受器的换能、将兴于感官、引起感官的兴奋、感受器的换能、将兴 奋传递到大脑的相应区域，大脑再对这些兴奋进奋传递到大脑的相应区域，大脑再对这些兴奋进 行分析加工并通过传出通路将指令传到运动器官，行分析加工并通过传出通路将指令传到运动器官， 运动效应器接受神经冲动，产生一定的反应运动效应器接受神经冲动，产生一定的反应 它是一种反应变量，作为个体成绩指标或内部加它是一种反应变量，作为个体成绩指标或内部加 工信息过程的复杂程度的指

11、标工信息过程的复杂程度的指标 安德森认知心理学及其关键启示 二、基本过程二、基本过程 1850年赫尔姆霍兹，测定青蛙运动神经传年赫尔姆霍兹，测定青蛙运动神经传 导速度导速度 1868年唐德斯（荷兰，年唐德斯（荷兰，FDonders）利用）利用 反应时观察研究人的心理活动所需要的反应时观察研究人的心理活动所需要的 “心理过程速度心理过程速度”的时间，由此反应时被的时间，由此反应时被 引入心理学研究领域引入心理学研究领域 （一）减法反应时（唐德斯反应时（一）减法反应时（唐德斯反应时ABC） 安德森认知心理学及其关键启示 安德森认知心理学及其关键启示 简单反应、选择反应、分辨反应简单反应、选择反应、

12、分辨反应 安德森认知心理学及其关键启示 （一）唐德斯减法反应时（一）唐德斯减法反应时 安德森认知心理学及其关键启示 表表2-1 三种反应时测量表三种反应时测量表 课题课题刺激物刺激物反应数反应数心理活动过程心理活动过程 A一个一个一个一个简单反应简单反应 B多个多个多个多个简单反应、刺激分辨、简单反应、刺激分辨、 选择反应选择反应 C多个多个一个一个简单反应、刺激分辨简单反应、刺激分辨 安德森认知心理学及其关键启示 ( (二二) )因素相加法因素相加法( (加法反应时实验加法反应时实验) ) 减法反应时实验的延伸，最初是由斯腾伯格减法反应时实验的延伸，最初是由斯腾伯格 (Sternberg,

13、1966, 1967, 1969)(Sternberg, 1966, 1967, 1969)发展出来的发展出来的 其逻辑是安排两种反应时作业，其中一个作业其逻辑是安排两种反应时作业，其中一个作业 包含另一个作业所没有的一个因素，而在其它包含另一个作业所没有的一个因素，而在其它 方面均相同，从这两个作业的反应时之差来判方面均相同，从这两个作业的反应时之差来判 定与之相应的加工阶段定与之相应的加工阶段 Sternberg Sternberg 的经典实验的经典实验 因素相加法有助于确定信息加工过程的各个阶因素相加法有助于确定信息加工过程的各个阶 段，但确定不同加工阶段的顺序是有困难的段，但确定不同加

14、工阶段的顺序是有困难的 安德森认知心理学及其关键启示 ( (三三) )“开窗开窗”实验实验 “开窗开窗”实验是反应时实验的一种新技术。它通过对实验是反应时实验的一种新技术。它通过对 某种认知作业的分析，把每种认知成分经历的时间过某种认知作业的分析，把每种认知成分经历的时间过 程比较直接地估计出来程比较直接地估计出来 能够直接地测量每个加工阶段的时间，从而能明显地能够直接地测量每个加工阶段的时间，从而能明显地 看出这些加工阶段，好像打开窗户一览无遗，是反应看出这些加工阶段，好像打开窗户一览无遗，是反应 时实验的一种新的技术时实验的一种新的技术 汉密尔顿汉密尔顿(Hamilton,1977)(Ha

15、milton,1977)、哈其和里吉曼、哈其和里吉曼(Hockey & (Hockey & Rejman,1981)Rejman,1981)的字母转换实验，如的字母转换实验，如“KENC+4KENC+4” 正确反应：正确反应：OIRGOIRG，编码、转换、贮存三个阶段，编码、转换、贮存三个阶段 安德森认知心理学及其关键启示 短时记忆信息编码是否只有听觉编码？ （Posner等，1969） 任务：给被试并排呈现2个字母，要求被试 以按键反应来指出这2个字母是否相同，记 录反应时。 材料：2种字母对，AA（读音和书写一样） 与Aa（读音相同、书写不同）。2种情况 下的正确反应都为“相同”。 设计：

16、4种呈现方式，2个字母同时呈现、 间隔0.5秒、1秒、2秒。 安德森认知心理学及其关键启示 短时记忆信息编码是否只有听觉编码？ （Posner等，1969） 反应时是字母间隔的函数 安德森认知心理学及其关键启示 短时记忆信息编码是否只有听觉编码？ （Posner等，1969） 反应时是字母间隔的函数 安德森认知心理学及其关键启示 短时记忆信息编码是否只有听觉编码？ （Posner等，1969） 结果：同时呈现时， AA对的反应时显著小于Aa 对；随着间隔时间增加， AA对的反应时快速增 加，但Aa对没有发生大的变化，二者差别逐渐缩 小。 解释： AA对可以直接以视觉特征比较，Aa对必 须在听觉

17、编码的基础上才能匹配，同时呈现情况 下之所以花时多是需要从视觉编码过渡到听觉编 码；随着间隔时间增加， AA对视觉编码的优势 逐渐消失，听觉编码出现，反应时随之增加，与 Aa对的差别自然缩小。 安德森认知心理学及其关键启示 反应时实验存在的问题反应时实验存在的问题 速度与正确率权衡（速度与正确率权衡（trade off)问题问题 目前的主导看法是，就一般的反应时实验目前的主导看法是，就一般的反应时实验 来说，在实验达到高正确率的条件下，反来说，在实验达到高正确率的条件下，反 应时数据是有效的。在统计实验结果时，应时数据是有效的。在统计实验结果时， 应单独对反应错误率进行统计，在分析结应单独对反

18、应错误率进行统计，在分析结 果时加以考虑果时加以考虑 安德森认知心理学及其关键启示 第六节第六节 内隐联想测验方法内隐联想测验方法 一、内隐联想测验方法一、内隐联想测验方法 格林沃尔德（格林沃尔德（Greenwald）在）在1988年介绍了年介绍了 内隐联想测验（内隐联想测验（Implicit Association Test， IAT） “Flower-insect IAT”：通过计算机呈现一：通过计算机呈现一 种花的名字，一种昆虫的名字，一个积极种花的名字，一种昆虫的名字，一个积极 词汇，一个消极词汇，要求被试对这些刺词汇，一个消极词汇，要求被试对这些刺 激信息进行分类，并按实验要求揿键做

19、出激信息进行分类，并按实验要求揿键做出 反应反应 安德森认知心理学及其关键启示 一、内隐联想测验方法一、内隐联想测验方法 实验中被试需要完成两个联合任务，在联合任务实验中被试需要完成两个联合任务，在联合任务1中，中， 被试对花的名字和积极词汇做出反应（如按被试对花的名字和积极词汇做出反应（如按A键），对键），对 昆虫的名字和消极词汇共同做出反应（如按昆虫的名字和消极词汇共同做出反应（如按5键）；在键）；在 联合任务联合任务2中，被试对花的名字和消极词汇共同做出反中，被试对花的名字和消极词汇共同做出反 应，对昆虫的名字和积极词汇做出反应。应，对昆虫的名字和积极词汇做出反应。 通过反应时的差异来推

20、断是否存在联系及其紧密程度。通过反应时的差异来推断是否存在联系及其紧密程度。 如联合任务如联合任务1的反应时间短的反应时间短 IAT效应为考察指标。效应为考察指标。IAT效应指前后两个联合任务中个效应指前后两个联合任务中个 体平均反应时的差值，如果在一定显著性水平上大于体平均反应时的差值，如果在一定显著性水平上大于0， 则实验假设成立，若小于则实验假设成立，若小于0则说明假设不成立，则类别则说明假设不成立，则类别 与属性的关系反转，若没有显著性差异，则说明类别与与属性的关系反转，若没有显著性差异，则说明类别与 属性两个维度之间没有所预期的内在联系存在属性两个维度之间没有所预期的内在联系存在安德

21、森认知心理学及其关键启示 二、二、The GO/No-go联想测验方法联想测验方法 GNAT是格林沃尔德最近提出来测量内隐社会认知的是格林沃尔德最近提出来测量内隐社会认知的 研究方法，它是对研究方法，它是对IAT的有机补充的有机补充 它考察目标类别和属性维度（如积极和消极评价）概它考察目标类别和属性维度（如积极和消极评价）概 念之间的联结强度，弥补了念之间的联结强度，弥补了IAT实验设计中需要提供实验设计中需要提供 类别维度，不能对某一对象做出评价的限制类别维度，不能对某一对象做出评价的限制 吸收信号检测论的思想，实验中包括目标刺激（信号）吸收信号检测论的思想，实验中包括目标刺激（信号） 和分

22、心刺激（噪音），如目标类别（和分心刺激（噪音），如目标类别（Fruit）和积极评）和积极评 价（价（Good）作为信号，而将目标类别（）作为信号，而将目标类别（Bugs）和消极）和消极 评价（评价（Bad）作为噪音，当呈现）作为噪音，当呈现Fruit和和Good时被试按时被试按 空格做出反应（称为空格做出反应（称为Go），当呈现），当呈现Bugs和和Bad时被试时被试 不做出反应（称为不做出反应（称为No-go） 安德森认知心理学及其关键启示 在在GNAT实验程序中包括了两个实验阶段，在实验程序中包括了两个实验阶段，在 阶段阶段1，被试对目标类别和属性类别做出反应，被试对目标类别和属性类别做出

23、反应 （ Fruit和和Good ），对），对Bugs和和Bad则不做出反则不做出反 应；在阶段应；在阶段2中被试对目标类别和属性类别做中被试对目标类别和属性类别做 出反应（出反应（ Fruit和和Bad ），对），对Bugs和和Good 不做不做 反应反应 采用采用d做指标，将正确的做指标，将正确的“Go”反应称为击反应称为击 中率，将不正确的中率，将不正确的“Go”反应视为虚报率反应视为虚报率 2002年年B Nosek的研究，当将的研究，当将Fruit和和Good作为作为 信号时，信号时， d =2.77 ，而将，而将Fruit和和Bad作为信号作为信号 时，时，d =1.65，有显著性

24、差异，有显著性差异 安德森认知心理学及其关键启示 Eysenck &Keane认为认知心理学主认为认知心理学主 要有四种研究方法，即：要有四种研究方法，即： 实验认知心理学（实验认知心理学（experimental cognitive psychology）：）： 它继承了认知心理学的实验传统且不涉及计算建模它继承了认知心理学的实验传统且不涉及计算建模 （computational modelling）方面的内容。）方面的内容。 认知科学（认知科学（cognitive science）：它开发各种计算模型来）：它开发各种计算模型来 理解人类认知。理解人类认知。 认知神经心理学（认知神经心理学（

25、cognitive neuropsychology）：它通过）：它通过 研究脑损伤患者的认知损害（研究脑损伤患者的认知损害（cognitive impairments） 来为正常人类认知研究提供有价值的资料。来为正常人类认知研究提供有价值的资料。 认知神经科学（认知神经科学（cognitive neuroscience）：它通过运用）：它通过运用 一些技术手段（如脑功能成像）研究大脑功能以理解人一些技术手段（如脑功能成像）研究大脑功能以理解人 类认知。类认知。 安德森认知心理学及其关键启示 3.3 认知神经心理学 (cognitive neuropsychology) 认知神经心理学研究脑损伤

26、患者的认知活动模 式。研究这些患者保持完整或损害的认知特性 具有重要价值。 一是因为脑损伤患者的认知活动通常可用有关 认知心理学理论来解释。这些理论对正常认知 活动中所涉及的过程或机制进行了规范。当选 择性损伤上述某些机制时，原则上这些理论也 应该能够解释那些脑损伤患者所表现出来的许 多认知损害现象。 安德森认知心理学及其关键启示 二是来自于脑损伤患者的相关证据有助于拒绝由认知 心理学家提出的某些理论,并且建立关于正常认知活 动的新理论。 认知神经心理学的主要目标：从脑损伤患者身上保持 完好的和受损害的各种认知能力推断正常和完整的认 知过程（Ellis和Young, 1988）。 单分离效应单

27、分离效应: 被试在A任务表现正常，而B任务表现异常 双分离效应双分离效应：两个被试，一个在A任务表现正常，而B任务表现 异常；而另一个在B任务表现正常，而A任务表现异常 比如，长时记忆和短时记忆系统 认知神经心理学的目标 安德森认知心理学及其关键启示 模块化(modularity) 所有认知神经心理学方法都基于一个假设，那就是大 脑 中 存 在 众 多 模 块 ( m o d u l a r ) 或 认 知 处 理 器 (cognitive processor)。由于这些模块功能相对独立， 因此损伤其中的一个将不会直接影响到其他模块的运 作。 各模块在解剖上也是独立的，故大脑损伤常常只影响 一

28、些模块，而其他模块保持相对完好。认知神经心理 学方法可能有助于发现这些认知模块。 认知神经心理学的基本假设 安德森认知心理学及其关键启示 3.4 认知神经科学 (Cognitive Neuroscience) 认知神经科学旨在阐明心理活动的脑基础(the neural bases of the mind)，或者说，认知 神经科学的任务在于揭示心理与脑的关系。 认知神经科学是认知科学与神经科学相结合的 产物，它建立在现代认知心理学和现代神经科 学的基础上，具有高度的跨学科性、学科交叉 性，体现了心理学的一种发展趋势。 安德森认知心理学及其关键启示 3.2 脑成像研究：神经影像技术(I) 计算机断

29、层扫描术计算机断层扫描术（CT, computerized tomography） 这一技术是将X射线摄影和计算机图像处理技术相结合的 一种新的脑组织活体形态观察技术。 磁共振成像技术磁共振成像技术（MRI, magnetic resonance imaging） 根据脑内氢原子分布的数据进行构像 安德森认知心理学及其关键启示 安德森认知心理学及其关键启示 脑电记录（EEG, electroencephalography） 和脑磁图技术（MEG, magnetoencephalography）， 所测量的分别是心理活动时的脑电与脑磁信 号， 其中脑电记录包括自发脑电波（EEG, electro

30、encephalogram）、脑事件相关电 位（ERP, event-related potential），总 称为脑电生理成像(electrophysiological imaging)技术 安德森认知心理学及其关键启示 EEG Measurement 安德森认知心理学及其关键启示 3.2 脑成像研究：神经影像技术(II) 正电子发射断层扫描（PET, positron emission tomography），其通过将带有放射 性核素标记的化合物注入人体，以获得心理活动 时的脑代谢图像或脑血流图像 功能磁共振成像（fMRI, functional magnetic resonance im

31、aging），它主要通过测量脑活 动时脑内各处血流含氧量的变化来反映脑功能 基于脑活动时脑内组织光学性质变化的多种光学 成像技术，如近红外光谱技术（NIRS, near infrared spectroscopy）和光学相干层析技术 （OCT, optical coherence tomography）。 安德森认知心理学及其关键启示 PET 安德森认知心理学及其关键启示 fMRI 安德森认知心理学及其关键启示 3.2 脑成像研究：各技术的比较脑成像研究：各技术的比较 理想的能用于研究人脑功能的神经影像技术 应能满足如下条件：无损伤性、较好的时间 和空间分辨率、足够高的灵敏度、操作上经 济方便

32、。 ERP：时间分辨率极高（1毫秒）、空间分 辨率（约10-20毫米）； fMRI：时间分辨率（2秒）、空间分辨率 （1.0-1.5毫米）； PET：时间分辨率（ 45秒）、空间分辨率 （ 4毫米），有微创伤性。 安德森认知心理学及其关键启示 认知神经科学 (Cognitive Neuroscience) 认知神经科学旨在阐明心理活动的脑基础(the neural bases of the mind)，或者说，认知 神经科学的任务在于揭示心理与脑的关系。 认知神经科学是认知科学与神经科学相结合的 产物，它建立在现代认知心理学和现代神经科 学的基础上，具有高度的跨学科性、学科交叉 性，体现了心理

33、学的一种发展趋势。 安德森认知心理学及其关键启示 实验法（实验法（empirical method） 大部分关于认知过程和结构的研究都是通过严格控大部分关于认知过程和结构的研究都是通过严格控 制变量来观察被试行为（如反应时和制变量来观察被试行为（如反应时和/或操作准确或操作准确 性）而获得的。这种方法已被证明非常有效。通过性）而获得的。这种方法已被证明非常有效。通过 这一方法获得的数据也被用来发展和证明众多认知这一方法获得的数据也被用来发展和证明众多认知 心理学理论。然而，我们在运用这些数据时需考虑心理学理论。然而，我们在运用这些数据时需考虑 两个潜在的问题。两个潜在的问题。 1速度和操作准确

34、性只能为认知心理学家对他所速度和操作准确性只能为认知心理学家对他所 关心的内部过程和结构提供间接的信息。关心的内部过程和结构提供间接的信息。 2行为数据通常是在人为环境的实验室里收集的。行为数据通常是在人为环境的实验室里收集的。 人们在实验室中对一件事情的表现可能同日常生活人们在实验室中对一件事情的表现可能同日常生活 中的大相径庭。中的大相径庭。 安德森认知心理学及其关键启示 研究者也可采用内省法（研究者也可采用内省法（introspection）。根据）。根据 牛津英语词典的定义，内省就是一个人对自身牛津英语词典的定义，内省就是一个人对自身 心理过程的检查与观察。内省依赖于意识经验，而心理过

35、程的检查与观察。内省依赖于意识经验，而 意识经验是个人的且不为他人所知。意识经验是个人的且不为他人所知。 Nisbert 和和Wilson (1977) 在分析了一些研究实例后，在分析了一些研究实例后， 指出内省法对认知研究基本上没有什么价值。在一指出内省法对认知研究基本上没有什么价值。在一 个研究里，主试先让被试看个研究里，主试先让被试看5 对依次排列且基本雷对依次排列且基本雷 同的长筒袜，然后要求被试判断最喜欢哪一对。在同的长筒袜，然后要求被试判断最喜欢哪一对。在 被试做出选择后，主试要求被试回答为什么选择那被试做出选择后，主试要求被试回答为什么选择那 一对。绝大多数被试都选择了最右边那一

36、对。因而一对。绝大多数被试都选择了最右边那一对。因而 事实是，长筒袜的相应空间位置显著影响了被试的事实是，长筒袜的相应空间位置显著影响了被试的 判断。但所有被试都否认了这一因素的作用，认为判断。但所有被试都否认了这一因素的作用，认为 这些长筒袜的颜色、质地等方面的细微差异导致他这些长筒袜的颜色、质地等方面的细微差异导致他 们做出那样的选择。们做出那样的选择。 安德森认知心理学及其关键启示 认知科学认知科学 认知科学家开发各种计算模型（认知科学家开发各种计算模型（ computational model）以理解人类认知过程。）以理解人类认知过程。 一个理想的计算模型能引导人们去规范一个理论一个理

37、想的计算模型能引导人们去规范一个理论 并预测个体在新情景中的行为。数学模型在信息并预测个体在新情景中的行为。数学模型在信息 加工范式出现很久之前就已经在实验心理学领域加工范式出现很久之前就已经在实验心理学领域 （如智力测验）广为运用了。（如智力测验）广为运用了。 计算模型最大的优点就是它们能对一个现象作出计算模型最大的优点就是它们能对一个现象作出 解释性和预测性说明解释性和预测性说明 由于计算模型可以说是认知科学方法的标志由于计算模型可以说是认知科学方法的标志 安德森认知心理学及其关键启示 计算建模 （computational modelling）：从流程图到模拟 过去，许多实验认知心理学家

38、在阐述其理论时所用过去，许多实验认知心理学家在阐述其理论时所用 的语言总是模棱两可。这一现象使其他研究者很难的语言总是模棱两可。这一现象使其他研究者很难 确定所获证据是否能支持某一理论。相反，认知科确定所获证据是否能支持某一理论。相反，认知科 学家用计算机程序来表述认知理论，使得所有细节学家用计算机程序来表述认知理论，使得所有细节 都清晰可辩。都清晰可辩。 在六、七十年代，认知心理学家喜欢用流程图在六、七十年代，认知心理学家喜欢用流程图 （flowchart）而不是程序去描述认知理论。计算机）而不是程序去描述认知理论。计算机 科学家在编写具体程序代码前需要画一些流程图，科学家在编写具体程序代码

39、前需要画一些流程图， 作为设计图或工作计划。流程图比文字表述更具体作为设计图或工作计划。流程图比文字表述更具体 和专门化，但如果不与具体程序配合使用，还是显和专门化，但如果不与具体程序配合使用，还是显 得不够精确。得不够精确。 安德森认知心理学及其关键启示 认知心理学家使用流程图常常招致尖锐的质疑，认知心理学家使用流程图常常招致尖锐的质疑， 如如: “流程图的每个逻辑方块里究竟发生了什么？流程图的每个逻辑方块里究竟发生了什么？” “沿着这些箭头究竟又发生了什么？沿着这些箭头究竟又发生了什么？”等。等。 这些问题又引来进一步的严厉批评。这些问题又引来进一步的严厉批评。 人们需要知道人们需要知道“

40、什么是句子编码？什么是句子编码？”、“多长才多长才 是太长？是太长？”和和“怎样检测句子歧义？怎样检测句子歧义？”等一系列等一系列 问题。问题。 安德森认知心理学及其关键启示 关于计算机模拟的三个议题关于计算机模拟的三个议题 能不能在达到书面程序之前对一个理论进能不能在达到书面程序之前对一个理论进 行解码？行解码？ 能不能把一个程序的心理学特征与其它特能不能把一个程序的心理学特征与其它特 征区分开来？征区分开来？ 计算机程序和人类被试在反应时上会表现计算机程序和人类被试在反应时上会表现 出差别吗？出差别吗？ 安德森认知心理学及其关键启示 认知神经心理学认知神经心理学 认知神经心理学研究脑损伤患

41、者的认知活动模式。认知神经心理学研究脑损伤患者的认知活动模式。 研究这些患者保持完整或损害的认知特性是具有重研究这些患者保持完整或损害的认知特性是具有重 要价值的。一是因为脑损伤患者的认知活动通常可要价值的。一是因为脑损伤患者的认知活动通常可 用有关认知心理学理论来解释。这些理论对正常认用有关认知心理学理论来解释。这些理论对正常认 知活动中所涉及的过程或机制进行了规范。当选择知活动中所涉及的过程或机制进行了规范。当选择 性损伤上述某些机制时，原则上这些理论也应该能性损伤上述某些机制时，原则上这些理论也应该能 够解释那些脑损伤患者所表现出来的许多认知损害够解释那些脑损伤患者所表现出来的许多认知损

42、害 现象。现象。 二是来自于脑损伤患者的相关证据有助于拒绝由认二是来自于脑损伤患者的相关证据有助于拒绝由认 知心理学家提出的某些理论并且提出关于正常认知知心理学家提出的某些理论并且提出关于正常认知 活动的新理论。活动的新理论。 安德森认知心理学及其关键启示 Ellis 和和Young（1988, p.4）提出认知神经心）提出认知神经心 理学的主要目标应该是：理学的主要目标应该是： 从脑损伤患者身上保持完好的和受损害的从脑损伤患者身上保持完好的和受损害的 各种认知能力推断正常和完整的认知过程各种认知能力推断正常和完整的认知过程 认知神经心理学家也希望能够断言，如果认知神经心理学家也希望能够断言，

43、如果 正常且完整的认知系统不以某种方式组织正常且完整的认知系统不以某种方式组织 的话，在脑损伤患者中观察到的那些症状的话，在脑损伤患者中观察到的那些症状 模式可能就不会发生了模式可能就不会发生了 安德森认知心理学及其关键启示 研究的效果应该是，认知心理学和认知神经心理学研究的效果应该是，认知心理学和认知神经心理学 之间会产生双向的影响，即前者影响后者而后者也之间会产生双向的影响，即前者影响后者而后者也 可影响前者。可影响前者。 认知神经心理学研究实例：认知神经心理学研究实例：Atkinson 和和Shiffrin (1968) 提出，长时记忆与短时记忆之间存在重要差提出，长时记忆与短时记忆之间

44、存在重要差 别（即两种记忆系统说）且信息需通过复述别（即两种记忆系统说）且信息需通过复述 （rehearsal）和在短时记忆中进行的其它加工活动）和在短时记忆中进行的其它加工活动 而进入长时记忆。而进入长时记忆。 Shallice 和和Warrington (1970) 发现脑损伤患者发现脑损伤患者KF 的短的短 时记忆受到严重损害，而长时记忆则保持完整。这时记忆受到严重损害，而长时记忆则保持完整。这 一结果支持了上述假说。一结果支持了上述假说。 安德森认知心理学及其关键启示 对对KF 的研究达到了两个目的：一是它提供证据支持的研究达到了两个目的：一是它提供证据支持 两种不同记忆系统假说。两种

45、不同记忆系统假说。 二是它也指出了二是它也指出了Atkinson 和和Shiffrin (1968) 理论模型理论模型 的严重缺陷。根据该模型，如果长时学习和记忆确的严重缺陷。根据该模型，如果长时学习和记忆确 实依赖于短时记忆，那么在短时记忆严重损害情况实依赖于短时记忆，那么在短时记忆严重损害情况 下居然长时记忆还保持完整的结果就有些不可思议下居然长时记忆还保持完整的结果就有些不可思议 了。了。 KF 的例子清楚地显示了认知神经心理学研究的潜在的例子清楚地显示了认知神经心理学研究的潜在 意义。针对该患者的研究发现了六十年代末占主导意义。针对该患者的研究发现了六十年代末占主导 地位的记忆理论所存

46、在的严重缺陷。这项研究也证地位的记忆理论所存在的严重缺陷。这项研究也证 明了个案研究的价值。明了个案研究的价值。 安德森认知心理学及其关键启示 认知神经心理学家怎样去设计研究认知神经心理学家怎样去设计研究 认知功能的各种任务呢？认知功能的各种任务呢？ 一个关键目标就是促使被试出现分离现象一个关键目标就是促使被试出现分离现象 （dissociation），即患者在第一项任务中表），即患者在第一项任务中表 现正常而在第二项任务中表现异常的现象。现正常而在第二项任务中表现异常的现象。 患者患者KF 在短时记忆和长时记忆测验成绩上就在短时记忆和长时记忆测验成绩上就 出现了分离现象。这一证据被用来证明正

47、常出现了分离现象。这一证据被用来证明正常 个体也至少存在两个不同记忆系统。个体也至少存在两个不同记忆系统。 安德森认知心理学及其关键启示 双重分离现象（双重分离现象（doubledissociation） 从一个单一分离现象作出一个普遍性推论存在一从一个单一分离现象作出一个普遍性推论存在一 个潜在的问题。一位患者在第一项任务上表现不个潜在的问题。一位患者在第一项任务上表现不 好但在第二项任务上表现正常，可能只是因为第好但在第二项任务上表现正常，可能只是因为第 一项任务更复杂的缘故，而不是由第一项任务涉一项任务更复杂的缘故，而不是由第一项任务涉 及脑损伤引起的某些特定功能损害造成的。对这及脑损伤

48、引起的某些特定功能损害造成的。对这 一问题的解决办法就是在患者身上发现双重分离一问题的解决办法就是在患者身上发现双重分离 现象。现象。 所谓双重分离就是一个患者在任务所谓双重分离就是一个患者在任务1 上表现正常上表现正常 在任务在任务2 上表现异常，而另一患者在任务上表现异常，而另一患者在任务2 上表现上表现 正常在任务正常在任务1 上表现异常的现象。如果出现双重上表现异常的现象。如果出现双重 分离现象，则结果就不能用任务难度不同来解释。分离现象，则结果就不能用任务难度不同来解释。 安德森认知心理学及其关键启示 KF 短时记忆异常而长时记忆正常，但遗忘症短时记忆异常而长时记忆正常，但遗忘症 （

49、amnesia）患者长时记忆严重异常而短时记忆正）患者长时记忆严重异常而短时记忆正 常。这些发现建议大脑中存在两个彼此独立的记常。这些发现建议大脑中存在两个彼此独立的记 忆系统。忆系统。 如果脑损伤只限于某一局部且只影响单一认知过如果脑损伤只限于某一局部且只影响单一认知过 程或机制，那么认知神经心理学研究就变得相对程或机制，那么认知神经心理学研究就变得相对 容易了。事实是脑损伤常常牵涉相对广泛的区域，容易了。事实是脑损伤常常牵涉相对广泛的区域， 因而多个认知系统或多或少地受到了损害。这就因而多个认知系统或多或少地受到了损害。这就 意味着，我们要用一定的智慧才能从脑损伤患者意味着，我们要用一定的

50、智慧才能从脑损伤患者 身上获得的资料作出关于人类认知的解释。身上获得的资料作出关于人类认知的解释。 安德森认知心理学及其关键启示 理论假设理论假设 绝大多数认知神经心理学家认可除最后一条外的所有假设：绝大多数认知神经心理学家认可除最后一条外的所有假设： 认知系统具有模块化（认知系统具有模块化（modularity）特点。也就是说，认知）特点。也就是说，认知 系统由相对独立的认知过程或模块系统由相对独立的认知过程或模块 (module) 组成。每一模组成。每一模 块在某种程度上来说都独立于其它模块而工作。一般来说，块在某种程度上来说都独立于其它模块而工作。一般来说， 脑损伤只是损害了其中的一些模

51、块。脑损伤只是损害了其中的一些模块。 大脑的物理组织与心理结构之间存在具有重要意义的对应关大脑的物理组织与心理结构之间存在具有重要意义的对应关 系。这一假说被称为心脑同形观（系。这一假说被称为心脑同形观（isomorphism）。）。 研究脑损伤患者的认知功能可帮助了解正常人的认知机制。研究脑损伤患者的认知功能可帮助了解正常人的认知机制。 需要指出的是，这一假设是与上述其它假设紧密联系在一起需要指出的是，这一假设是与上述其它假设紧密联系在一起 的。的。 绝大多数患者可根据综合症（绝大多数患者可根据综合症（syndrome）而加以分类。每一）而加以分类。每一 综合症都是根据同时出现的一组症状而划

52、定的。综合症都是根据同时出现的一组症状而划定的。 安德森认知心理学及其关键启示 认知神经科学认知神经科学 各种研究大脑功能的技术主要表现为时间分辨率各种研究大脑功能的技术主要表现为时间分辨率 (temporal resolution) 和空间分辨率（和空间分辨率（spatial resolution）上的区别）上的区别 (Churchland 和和 Sejnowski, 1991)。 从时间指标来说，一些技术能提供毫秒级的活动信从时间指标来说，一些技术能提供毫秒级的活动信 息（这种分辨率适合于思维研究），而另一些技术息（这种分辨率适合于思维研究），而另一些技术 则从更长的时间范围如几分钟或数小

53、时来考虑大脑则从更长的时间范围如几分钟或数小时来考虑大脑 的活动。的活动。 从空间指标来说，一些技术提供单细胞水平的活动从空间指标来说，一些技术提供单细胞水平的活动 信息，而另一些则提供多组细胞的活动情况。信息，而另一些则提供多组细胞的活动情况。 安德森认知心理学及其关键启示 单细胞记录单细胞记录 单细胞记录 (single-unit recording) 是四十多年前发 展出来的一项记录单个神经元活动的精细技术。 直径约为万分之一毫米的微电极 (micro-electrode) 被插进动物大脑以获得细胞膜外电位 （extracellular potential）记录。一个立体定位装 置被用来

54、固定动物的位置以及帮助确定电极在三 维空间的准确位置。 单细胞记录是一项灵敏度非常高的技术，百万分 之一伏特的电压都可能被检测到。 安德森认知心理学及其关键启示 这一技术最为著名的应用是这一技术最为著名的应用是Hubel 和和Wiesel (1962, 1979) 对视觉的研究。对视觉的研究。 他们用猫和猴子作被试研究了基本视觉过程的神他们用猫和猴子作被试研究了基本视觉过程的神 经生理学机制。经生理学机制。 Hubel 和和Wiesel 发现在初级视觉皮质中分别存在发现在初级视觉皮质中分别存在 一些简单和复杂的细胞以及众多更为复杂的细胞。一些简单和复杂的细胞以及众多更为复杂的细胞。 这两种细胞

55、均对某一特定朝向的直线条做出最大这两种细胞均对某一特定朝向的直线条做出最大 反应。反应。Hubel 和和Wiesel 的发现是如此的清楚和有的发现是如此的清楚和有 说服力，以致它能约束许多后续的视知觉理论，说服力，以致它能约束许多后续的视知觉理论， 其中包括其中包括Marr 的理论的理论 安德森认知心理学及其关键启示 评论 单细胞记录技术对提供脑功能在神经元水平上的具单细胞记录技术对提供脑功能在神经元水平上的具 体活动信息非常有效，因而相对其它技术而言也就体活动信息非常有效，因而相对其它技术而言也就 更加精细一些。更加精细一些。 这一技术的另一优势是关于神经元活动的信息可在这一技术的另一优势是

56、关于神经元活动的信息可在 一个非常宽泛的时间范围内（从几毫秒到几小时或一个非常宽泛的时间范围内（从几毫秒到几小时或 几天）采集。几天）采集。 该技术的主要局限是由于需穿透神经组织，所以当该技术的主要局限是由于需穿透神经组织，所以当 运用于人类时不太受欢迎。运用于人类时不太受欢迎。 另一个局限是它只能提供神经元水平的活动信息。另一个局限是它只能提供神经元水平的活动信息。 因此有必要发展其它技术来评估大脑皮质在更广泛因此有必要发展其它技术来评估大脑皮质在更广泛 领域里的活动情况。领域里的活动情况。 安德森认知心理学及其关键启示 事件相关电位事件相关电位 (ERPs) 脑电图脑电图 (electro

57、encephalogram-EEG) 是通过在头皮表面记录是通过在头皮表面记录 大脑内部的电活动情况而获得的。大脑内部的非常微小的电大脑内部的电活动情况而获得的。大脑内部的非常微小的电 变化都能被置于头皮表面的电极记录到。这些变化可通过示变化都能被置于头皮表面的电极记录到。这些变化可通过示 波器（波器（oscilloscope）中的阴极射线管（）中的阴极射线管（cathode-raytube）而）而 得以显示。得以显示。 EEG 的关键问题是脑电活动的自发性或大量的背景活动阻碍的关键问题是脑电活动的自发性或大量的背景活动阻碍 了对刺激引起的信息加工活动的记录。了对刺激引起的信息加工活动的记录。

58、 解决办法是多次呈现相同刺激。随后，每一刺激呈现后的解决办法是多次呈现相同刺激。随后，每一刺激呈现后的 EEG 片段被抽取出来并根据刺激的触发时间加以排列。把这片段被抽取出来并根据刺激的触发时间加以排列。把这 些些EEG 片段叠加后平均就获得一个单一波形。片段叠加后平均就获得一个单一波形。 我们通过这种技术就从脑电图记录中获得了事件相关电位，我们通过这种技术就从脑电图记录中获得了事件相关电位， 从而允许我们把刺激的效应从背景活动中分离出来。从而允许我们把刺激的效应从背景活动中分离出来。 安德森认知心理学及其关键启示 事件相关电位在评估某些认知活动的时间特点上尤事件相关电位在评估某些认知活动的时

59、间特点上尤 为有效。为有效。 例如，一些研究注意的专家提出对目标和非目标刺例如，一些研究注意的专家提出对目标和非目标刺 激的加工是在早期阶段以不同的方式分别进行的，激的加工是在早期阶段以不同的方式分别进行的， 而另外一些研究者则认为被试以非常相似的方式对而另外一些研究者则认为被试以非常相似的方式对 这两种刺激进行充分加工。通过事件相关电位技术这两种刺激进行充分加工。通过事件相关电位技术 获得的证据支持前一种观点。获得的证据支持前一种观点。 如如Woldorff 等等 (1993) 采用听觉刺激进行的一项研究采用听觉刺激进行的一项研究 就发现，在刺激呈现大约就发现，在刺激呈现大约20-50 毫秒

60、后，针对目标毫秒后，针对目标 刺激的事件相关电位明显大于针对非目标刺激的事刺激的事件相关电位明显大于针对非目标刺激的事 件相关电位。件相关电位。 安德森认知心理学及其关键启示 评论 相对于其它技术而言，事件相关电位可提供关于大脑活动的相对于其它技术而言，事件相关电位可提供关于大脑活动的 更具体的时间信息，同时也有非常广泛的临床用途，如更具体的时间信息，同时也有非常广泛的临床用途，如 多多 发性硬化症（发性硬化症（multiple sclerosis）的诊断就是一个例子）的诊断就是一个例子 事件相关电位并不能提供关于脑功能定位方面的精确信息。事件相关电位并不能提供关于脑功能定位方面的精确信息。