第二章认知心理学研究方法lan

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 2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 计算机模拟计算机模拟 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 眼动研究技术眼动研究技术 第七节第七节 认知神经科学技术认知神经科学技术3第一节第一节 抽象分析方法抽象分析方法 一、涵义一、涵义 又称为会聚性证明法，指采用人与计算机之间的又称为会聚性证明法，指采用人与计算机之间的功能功能类比类比，并以其他实验分析为辅助，通过综合与抽象，并以其他实验

2、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）推断结论的研究以推理、判断的方式得出某些（种）推断结论的研究方法。方法。 二、基本程序二、基本程序 主要工具是主要工具是计算机程序计算机程序，用它来模拟人的某些心理活，用它来模拟人的某些心理活动过程。动过程。 将某些确定性推断用计算机程序描述，观察在输入相将某些确定性推断用计算机程序描述，观察在输入相同的刺激信息条件下计算机的输出状态，并同人类被同的刺激信息条件下计算机的输出状态，并同人类被试的输出反应比较。试的输出反应比较。 例如：初级知觉和记忆程序。例如：初级知觉和记忆程序。45第二节第二节 计算机模拟计算机模拟 一、涵义一、涵义

3、 利用计算机来模拟、检验、发现人的认知活动及利用计算机来模拟、检验、发现人的认知活动及其行为表现的规律的研究方法。其行为表现的规律的研究方法。 二、基本过程二、基本过程 主要用来揭示主要用来揭示高级心理活动高级心理活动过程，特别是思维活过程，特别是思维活动过程。动过程。 把人的认知操作编制成计算机程序，然后在计算把人的认知操作编制成计算机程序，然后在计算机上进行实验验证，从中观察和了解人的心理活机上进行实验验证，从中观察和了解人的心理活动过程。动过程。 积极影响：积极影响：验证验证人的思维活动；人的思维活动；修正修正关于人的认关于人的认知理论或观点；知理论或观点；发现发现未知的认知活动。未知的

4、认知活动。6第三节第三节 流程图式研究流程图式研究 一、涵义一、涵义 是指以是指以作业图或信息流程图作业图或信息流程图的形式表示人的心理活动，的形式表示人的心理活动，并以此分析人的信息加工过程的研究方法。并以此分析人的信息加工过程的研究方法。 二、信息加工流程模式二、信息加工流程模式 一般由一张作业图中的系列方框构成，每一个方框表一般由一张作业图中的系列方框构成，每一个方框表示信息加工的一个步骤，从一个方框指向另一个方框示信息加工的一个步骤，从一个方框指向另一个方框的箭头标出了的箭头标出了信息流向信息流向的方位和的方位和先后先后次序。次序。7第四节第四节 口语报告法口语报告法 一、涵义一、涵义

5、 被试在解决某项问题时被试在解决某项问题时“出声思考出声思考”（出声（出声讲出）其思维内容，研究者记录后进行分析，讲出）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。从而揭示被试认知活动规律的研究方法。 最初是德国心理学家最初是德国心理学家Duncker（1945）首先发）首先发展出来的，后来展出来的，后来Newell和和Simon在研究问题解在研究问题解决时（决时（1972），把它当作一个重要的方法加），把它当作一个重要的方法加以应用。以应用。8二、基本过程二、基本过程 利用这个方法进行研究之前，应对被试进行利用这个方法进行研究之前，应对被试进行足够足够的训练。的训练

6、。 给被试某个问题，要求他们在解决问题时出声思给被试某个问题，要求他们在解决问题时出声思考，同时考，同时录下全部口述。录下全部口述。 如被试在出声思考中发生如被试在出声思考中发生停顿，停顿，实验者可以问他实验者可以问他现在想什么。一般不应提问现在想什么。一般不应提问。 研究者整理由录音机录下的被试的口头报告序列，研究者整理由录音机录下的被试的口头报告序列，逐字逐句整理成文字材料。逐字逐句整理成文字材料。 经整理分析后绘出图例，称为问题解决行为图。经整理分析后绘出图例，称为问题解决行为图。9问题行为图问题行为图 由两部分组成：由两部分组成：1）被试所具有的知识状态，被试所具有的知识状态，即即人在

7、某一具体时刻所知的关于该问题或作业的全人在某一具体时刻所知的关于该问题或作业的全部信息。部信息。2）被试的）被试的内部操作过程，内部操作过程，即每次用来即每次用来改变其知识状态的手段。改变其知识状态的手段。12345678知识状态知识状态操作操作问题行为解决图例问题行为解决图例10第五节 反应时测量法 一、涵义一、涵义 反应时是刺激作用于有机体后到其作出明显反应时是刺激作用于有机体后到其作出明显反应所需要的时间，即刺激与反应之间的反应所需要的时间，即刺激与反应之间的时时间间隔。间间隔。 它作为个体成绩指标或内部加工信息过程的它作为个体成绩指标或内部加工信息过程的复杂程度的指标。复杂程度的指标。

8、 二、基本过程二、基本过程 人差方程式，唐德斯反应时人差方程式，唐德斯反应时ABC（简单反应（简单反应时，分辨反应时，选择反应时）时，分辨反应时，选择反应时） 回顾：加因素法，开窗实验。回顾：加因素法，开窗实验。11加因素法加因素法识记项目识记项目的数量的数量反应类型反应类型反应类型反应类型的相对频的相对频率率测试项目测试项目的质量的质量顺序顺序比较比较反应时反应时测试项测试项目编码目编码决策决策识记项识记项目编码目编码反应反应组织组织12开窗实验开窗实验 如果能如果能直接测量每个加工阶段的时间直接测量每个加工阶段的时间，明显，明显的看出这些加工阶段，那就好像打开窗户一的看出这些加工阶段，那就

9、好像打开窗户一览无余了。这种技术即称作览无余了。这种技术即称作“开窗开窗”（open window）实验。实验。 以以“KENC4”为例，为例，4个刺激字母相继呈现，个刺激字母相继呈现，被试自己按一下键就可以看见第一个字母被试自己按一下键就可以看见第一个字母K并并同时开始计时，接着被试作出声的转换，即同时开始计时，接着被试作出声的转换，即说出说出LMNO，然后再按键来看第二个字母，然后再按键来看第二个字母（E），再作转换，直至），再作转换，直至4个字母全部呈现完个字母全部呈现完毕并作出回答。毕并作出回答。13开窗实验开窗实验看第一看第一个字母个字母看第二看第二个字母个字母将转换将转换结果贮存结

10、果贮存出声出声转换转换被试按键被试按键转换转换结束结束被试按键被试按键转换转换开始开始编码阶段编码阶段转换阶段转换阶段贮存阶段贮存阶段反应时：第一个字母加工反应时：第一个字母加工14第六节第六节 眼动研究技术眼动研究技术 1、基本概念基本概念 眼跳，眼跳，我们看东西时，不断发动一些眼动以使我们的我们看东西时，不断发动一些眼动以使我们的注视点由一个位置变换到另一个位置，这个过程就叫注视点由一个位置变换到另一个位置，这个过程就叫眼跳。眼跳。 潜伏期，潜伏期，发动一个眼跳需要一定的时间，这段时间就发动一个眼跳需要一定的时间，这段时间就是眼跳的潜伏期。是眼跳的潜伏期。 在眼跳的过程中我们视觉输入的敏感

11、性会降低，这个在眼跳的过程中我们视觉输入的敏感性会降低，这个现象叫现象叫眼跳抑制。眼跳抑制。 在注视一个目标时，我们的眼睛不会真正静止下来，在注视一个目标时，我们的眼睛不会真正静止下来，而是有一种持续的颤动叫做而是有一种持续的颤动叫做眼球震颤。眼球震颤。 回跳，回跳，与视觉运动方向相反的眼跳运动。与视觉运动方向相反的眼跳运动。 回扫，回扫，注视点从一行的末尾跳到另一行的开始。注视点从一行的末尾跳到另一行的开始。152、研究动态、研究动态 利用眼动技术可记录多种指标，包括注视和利用眼动技术可记录多种指标，包括注视和凝视时间，眼跳时间和位置、回跳时间等。凝视时间，眼跳时间和位置、回跳时间等。 可用

12、来研究阅读、视觉搜索和场景浏览等问可用来研究阅读、视觉搜索和场景浏览等问题。题。 目前，研究者正试图改进技术，使视觉场景目前，研究者正试图改进技术，使视觉场景与真实接近。比较流行的眼动仪是用摄像机与真实接近。比较流行的眼动仪是用摄像机对眼球运动进行跟踪的对眼球运动进行跟踪的头盔式眼动仪。头盔式眼动仪。16第七节第七节 认知神经科学认知神经科学 (Cognitive Neuroscience) 认知神经科学是一门新兴的交叉学科，其研认知神经科学是一门新兴的交叉学科，其研究任务在于阐明究任务在于阐明认知活动的脑机制。认知活动的脑机制。现有的现有的脑认知功能研究技术大致可以分为两类：脑认知功能研究技

13、术大致可以分为两类： 一类是通过改变（损伤或刺激）脑组织和脑一类是通过改变（损伤或刺激）脑组织和脑活动并观察行为上相应的变化来研究脑与行活动并观察行为上相应的变化来研究脑与行为之间的关系。属于为之间的关系。属于生理心理学生理心理学的范畴。的范畴。 eg:脑损伤，电刺激，透颅磁刺激。脑损伤，电刺激，透颅磁刺激。 另一类是在人们完成认知任务的同时，观察另一类是在人们完成认知任务的同时，观察他们的脑活动变化。这属于他们的脑活动变化。这属于心理生理学心理生理学的范的范畴。畴。 eg：单细胞记录，脑电，脑磁，：单细胞记录，脑电，脑磁，PET，fMRI171.脑电（脑电（EEG/ERP） 脑电图（脑电图（

14、 electroencephalography，简称简称EEG），），通过头皮表面电极记录得到脑电活通过头皮表面电极记录得到脑电活动变化，一般认为这种电活动反映了电极下动变化，一般认为这种电活动反映了电极下神经元群活动时产生的神经元群活动时产生的突触后电位突触后电位总和。总和。 除了记录电极以外，还在头皮表面放置除了记录电极以外，还在头皮表面放置参考参考电极，电极，实际记录下来的信号是记录电极和参实际记录下来的信号是记录电极和参考电极之间的考电极之间的电位差。电位差。 脑电信号微弱，电极引出的电位变化通过高脑电信号微弱，电极引出的电位变化通过高倍放大器后才能被计算机记录下来。倍放大器后才能被计

15、算机记录下来。18ERP技术技术 由由特定认知任务特定认知任务所引起的脑电活动比较微弱，所引起的脑电活动比较微弱，被淹没在整体的被淹没在整体的EEG中难以观察，事件相关中难以观察，事件相关电位（电位（ERPs, event-related potential）技术可）技术可以将其抽提出来，其核心是以将其抽提出来，其核心是叠加平均叠加平均技术。技术。 通过叠加平均，只有那些与刺激相关（时间通过叠加平均，只有那些与刺激相关（时间锁定、振幅锁定）的脑电成分保留下来，而锁定、振幅锁定）的脑电成分保留下来，而与刺激无关的成分与刺激无关的成分衰减衰减了。所提取出来的信了。所提取出来的信号就是号就是ERP，

16、它是由刺激事件（包括物理刺，它是由刺激事件（包括物理刺激和心理事件）所引起的脑电波，也称激和心理事件）所引起的脑电波，也称诱发诱发电位电位（evoked potentials，EP）。）。19技术特点技术特点 1）无损。可以在人体上重复多次使用。）无损。可以在人体上重复多次使用。 2）脑电信号直接反映了神经元电活动变化。）脑电信号直接反映了神经元电活动变化。 3）时间分辨率非常高，可以达到）时间分辨率非常高，可以达到1ms以下。以下。 4）空间分辨率较低。电极个数和脑内兴奋源）空间分辨率较低。电极个数和脑内兴奋源推测。推测。 5）费用低廉。）费用低廉。128导，导，100万左右。万左右。20研

17、究动态研究动态 研究者可以通过记录分析人们在执行各种认研究者可以通过记录分析人们在执行各种认知任务时的知任务时的ERP信号，信号，动态地观察动态地观察大脑在认大脑在认知过程中的活动变化，进而探索这些认知功知过程中的活动变化，进而探索这些认知功能的神经机制。能的神经机制。 ERP技术被广泛应用于知觉、注意、学习、技术被广泛应用于知觉、注意、学习、记忆、语言等多种认知过程的研究中，并取记忆、语言等多种认知过程的研究中，并取得了非常丰富的研究成果。得了非常丰富的研究成果。2122例子例子1 动物词 工具词 -200.0 50.0 300.0 550.0 800.0 uV 0.0 -2.5 -5.0

18、2.5 5.0 FZ ms 23例子例子2 假词 真词 -200.0 50.0 300.0 550.0 800.0 uV 0.0 -2.5 -5.0 2.5 5.0 FZ 24EEG Measurement252.脑磁（脑磁（MEG/ERF） 当神经元兴奋时，除了产生与突触活动相关当神经元兴奋时，除了产生与突触活动相关的电流之外，还会产生的电流之外，还会产生磁场。磁场。与脑电相似，与脑电相似，可以通过特殊的技术手段将头皮表面很小的可以通过特殊的技术手段将头皮表面很小的磁场检测出来。磁场检测出来。 脑磁图（脑磁图（magneto encephalography , MEG），），就是一种在就是一

19、种在头皮表面头皮表面测量脑神经活动产生的测量脑神经活动产生的微弱磁场的技术。微弱磁场的技术。 与与ERP相似，研究者也可以通过叠加平均技相似，研究者也可以通过叠加平均技术在术在MEG中抽取中抽取事件相关磁场事件相关磁场（event-related fields，ERFs）。）。263.正电子发射断层扫描（正电子发射断层扫描（PET） 神经元需要从血液中获取神经元需要从血液中获取氧和葡萄糖氧和葡萄糖作为其作为其营养和活动能源。在脑组织兴奋时其附近的营养和活动能源。在脑组织兴奋时其附近的血管血流量会增多以满足神经活动的需要。血管血流量会增多以满足神经活动的需要。 正电子发射断层扫描（正电子发射断层

20、扫描（PET, positron emission tomography）技术，就是利用正电）技术，就是利用正电子放射性同位素来标记血流量在脑内的分布，子放射性同位素来标记血流量在脑内的分布，通过测量与某个认知过程有关的通过测量与某个认知过程有关的局部脑血流局部脑血流量量（regional cerebral blood flow，rCBF）变）变化，来推测在这个认知过程中伴随着哪些脑化，来推测在这个认知过程中伴随着哪些脑区域的活动。区域的活动。27技术特点技术特点 1）扫描时要给人体注射一定剂量的放射性物）扫描时要给人体注射一定剂量的放射性物质，短期内最好不要接受多次质，短期内最好不要接受多次PET扫描。扫描。 2）并不是直接测量脑神经活动，只是通过测）并不是直接测量脑神经活动，只是通过测量脑血流量来间接推测脑活动。脑血流量和量脑血流量来间接推测脑活动。脑血流量和神经活动之间的关系复杂。神经活动之间的关系复杂。 3）空间分辨率高。目前最高可达）空间分辨率高。目前最高可达5-10mm3。 4）时间分辨率非常差。需要几十秒。）时间分辨率非常差。需要几十秒。 5）设备昂贵。回旋加速器和同位素。）设备昂贵。回旋加速器和同位素。28PET294.功能磁共振成像（功能磁共振成像（fMRI） 功能磁共振成像（功能磁共振成像（fMRI,