验证心理旋转在字母方向识别中存在

1、心理旋转对获得正确知觉经验的影响 验证心理旋转在字母方向识别中存在）摘要 本实验旨在通过重复前人的研究利用减数法的研究思想来证明心理旋转的存在。实验采用不同方向和旋转角度呈现R字符，记录了14名大学生在五种条件下判断字符正像或镜像的反应时并进行分析。结果发现，当样本为垂直的正位时,不管是正像或镜像，判定所需时间较短，而当样本作了不同角度的旋转，反应时随之增加，当样本旋转了180°时，反应时为最长，随着样本的旋转度数的进一步增大，反应时反而逐渐减少。从而有力地证明心理旋转过程的存在。 关键词：心理旋转 反应时 旋转角度 方向识别 1 引言 心理旋转（mental rotation）即指

2、单凭心理运作，将知觉对象予以旋转，从而获得正确知觉经验的心理历程,是对心理表象的一种操作.心理表象是大脑对客观事物的直观表征,其研究的形式是多种多样的，它所涵盖的主题深远，包括理论问题、神经认知学发现、运动心理学、心理疗法、绘图法和认知地图，甚至包括联觉。对于心理表象的研究也有着相当长的历史，它大致可以分为三个阶段：哲学（科学前）阶段、测量阶段、认知和神经认知阶段.后来，随着科技的不断发展和进步，心理学家们，特别是认知心理学家们又提出了双重编码理论、概念命题理论、功能等价理论等,心理旋转的研究就是起源于心理表象中的功能等价理论的研究库伯Cooper和谢波德Shepard (1973)用不同倾斜

3、角度的正的和反（镜像）的非对称字母、数码（如R、J、G、7、2、5）等为实验材料，对心理旋转作了进一步研究，证实了人们在进行表象加工时存在一种心理旋转范式。如今认知神经心理学家们在研究过程中运用了多种神经表象技术,如功能磁共振成像术(fMRI) 、脑电技术( EEG) 和正电子发射层析照相术(PET) 等，继续着对该过程特殊的神经机制的探索，并成果丰硕本实验仅是依靠简单的试验程序来证明心理旋转在形成正确知觉经验中的重要作用2 方法：2.1 实验设计 被实验是2×6×5方差设计的实验.三个因素分别是(1)A因素,即呈现方向因素,分为正向和反向(即镜像)两种呈现方式;(2)B因

4、素,即字母倾斜角度因素,分为0°、60°、120°、180°、240°、300°(3)C因素,即提示条件因素,即根据有没有提示?单项提示还是双向提示?是先后提示还是同时提示这三个变量,分成完全没有提示、仅提示正或反、仅提示倾斜度、分别提示正反和倾斜度、同时提示正反和倾斜度五种实验条件. 2.2 被试 14名本科女生（排除了因性别不同带来的误差）,且各项生理指标正常。2.3材料:本实验选用正R和反R（镜像）图片为材料，并设有0°、60°、120°、180°、240°、300°六

5、种不同的倾斜角度，即一共有12张不同的字符图片，图片除方向、倾斜角度不同外，其他特征完全相同。2.4 试验程序 1被试坐在计算机前，正对计算机屏幕，屏幕上首先显示对被试的提示语：“在接下来的实验中屏幕上将以不同倾斜角度呈现正反两种方向的字母R",不管字母的倾斜角度如何,只需要判定字母是正向还是反向（即镜像）若为正向请按为反向按","请按空格键开始”。2. 被试根据指导语进行练习,接着按空格键进入正式试验3.依照实验提示条件的不同，整个正式实验过程被分成五个阶段，各阶段之间有语义明确的指导语，期间有短暂休息.被试严格按照提示语及特定程序进行实验，实验中被试要集中精力

6、。4. 实验中程序将自动记录反应时，实验结束，数据可以被保存至某一指定文件夹。实验者可直接查看结果。5.换被试，按上述程序进行重复实验。6.全部被试结束实验后，借助工具SPSS对实验数据进行分析处理。 3.结果与讨论 通过利用SPSS对数据进行多因素方差分析，结果如下：3.1 表1 无提示条件下字母呈现方向对反应时的影响呈现方向 M Std n F sig. 正像 471.849 8.675 390 .029 .865反像 473.975 8.673 387由上表数据可见，被试对正像平均反应时短于反像，但p大于显著性水平0.05，因此字母呈现的正、反方向对反应时的影响不显著。3.2 利用“On

7、e-Way ANOVA”对旋转角度与反应时进行单因素分析，得到P=0.001，即明显小于显著性水平0.05，由此说明，不同旋转角度对反应时影响差异性显著。并可得到图1，由图1和表2可以看出，在相同条件下，无论呈现字母为正向，反向，字母的旋转角度越大，被试的平均反应时都越长，当旋转角度增大到180度时，反应时最长，之后随角度的继续增大而反应时减少。图形大体以180度为对称轴左右对称。表2 不同的旋转角度下对应的识别过程平均反应时的数据旋转角度（度） 0 60 120 180 240 300 平均反应时 416.872 417.339 499.322 559.366 477.973 460.735

8、图1 平均反应时随字母倾斜角度的变化对于两个不同的识别任务，它们之间除了被直觉对象需要心理旋转的角度不同外别无差别，那么，被试对于两者的平均反应时之差，就应该是完成心理旋转所消耗的时间。由此，证明了心理旋转的存在。之所以出现左右大致对称，是因为，心理旋转也可以分为顺时和逆时针旋转。3.3 不同的提示条件与平均反应时分析结果：无提示总体平均反应时最长，其次为仅提示倾斜度的，而提示方向、分别提示方向和倾斜度、同时提示方向和倾斜度这三种实验条件下被试识别字母方向就会更快。如下图所示： 因为，在出现正式刺激之前提示正、反方向，被试只需被动等待刺激图片出现，无需再对其进行心理旋转操作。完全无提示与提示正

9、反方向，两种实验条件下，平均反应时之差，即心理旋转所耗用的时间。4 结论通过对字母R正反呈现方向的识别实验设计、操作、数据分析证明了心理旋转在获得正确直觉经验过程中是存在的，从而也证实了库伯Cooper和谢波德Shepard的研究结论。参考文献 1杨治良实验心理学杭州：浙江教育出版社，1998，145148附：n60 <d 0><fd 0><azk><cr><t 3000><id "键盘"> <dbc 0> <dwc 000255000> <vm 640,480,480,1

10、6,0> <mr +Space><mnr "+左箭头"> <mpr "+右箭头">0 <ln -2> "下面的实验中屏幕上将以不同倾斜角度呈现正反两种方向的字母R", <ln 0> "请判定字母是正向还是反向（即镜像）若为正向请按为反向按", <ln +2>"请按空格键开始。"-1 <d 119>/*<ms% 800><jpg>"p10"+2 <d 119&

11、gt;/*<ms% 800><jpg>"p4"-3 <d 119>/*<ms% 800><jpg>"p12"+4 <d 119>/*<ms% 800><jpg>"p1" -5 <d 119>/*<ms% 800><jpg>"p7"-6 <d 119>/*<ms% 800><jpg>"p11"+7 <d 119>/*&l

12、t;ms% 800><jpg>"p6"+8 < 119>/*<ms% 800><jpg>"p2"0 <ln -2> "以上为练习阶段", <ln +2>"接下来请按空格键开始正式实验。"+1 <d 119>/*<ms% 800><jpg>"p1" -2 <d 119>/*<ms% 800><jpg>"p7"-3 <d 11

13、9>/*<ms% 800><jpg>"p11"+4 <d 119>/*<ms% 800><jpg>"p6"+5 <d 119>/*<ms% 800><jpg>"p5"-6 <d 119>/*<ms% 800><jpg>"p10"+7 <d 119>/*<ms% 800><jpg>"p4"-8 <d 119>/*&

14、lt;ms% 800><jpg>"p12"+9 <d 119>/*<ms% 800><jpg>"p2"-10 <d 119>/*<ms% 800><jpg>"p9"+11 <d 119>/*<ms% 800><jpg>"p3"-12 <d 119>/*<ms% 800><jpg>"p8" 0 <ln -2> "辛苦

15、啦，休息一下", <ln +2> "按空格键继续" 0 <mr +Space><ln -2> "下面,第一张字母图片是作为正反提示的,请对第二张图片做出反应",<ln +2> "按空格键继续"-13 *<ms% 2000><jpg>"p7"/*<ms% 800><jpg>"p9"+14 *<ms% 2000><jpg>"p1"/*<ms% 8

16、00><jpg>"p6"+15 *<ms% 2000><jpg>"p1"/*<ms% 800><jpg>"p2"-16 *<ms% 2000><jpg>"p7"/*<ms% 800><jpg>"p12"+17 *<ms% 2000><jpg>"p1"/*<ms% 800><jpg>"p3"-18

17、*<ms% 2000><jpg>"p7"/*<ms% 800><jpg>"p10"-19 *<ms% 2000><jpg>"p7"/*<ms% 800><jpg>"p8"+20 *<ms% 2000><jpg>"p1"/*<ms% 800><jpg>"p4"+21 *<ms% 2000><x 0.3><j

18、pg>"p1"/*<ms% 800><jpg>"p1"-22 *<ms% 2000><x 0.3><jpg>"p7"/*<ms% 800><jpg>"p7" +23 *<ms% 2000><jpg>"p1"/*<ms% 800><jpg>"p5"-24 *<ms% 2000><jpg>"p7"/*

19、<ms% 800><jpg>"p11"0 <ln -2> "辛苦啦，休息一下", <ln +2> "按空格键继续" 0 <mr +Space><ln -2> "下面在字母呈现之前会先以箭头提示字母倾斜角度", <ln +2> "按空格键继续"-25 *<ms% 2000><jpg>"j4"/*<ms% 800><jpg>"p10&quo

20、t;+26 *<ms% 2000><jpg>"j4"/*<ms% 800><jpg>"p4"+27 *<ms% 2000><jpg>"j3"/*<ms% 800><jpg>"p3" -28 *<ms% 2000><jpg>"j6"/*<ms% 800><jpg>"p12"+29 *<ms% 2000><jpg>

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22、jpg>"p7" +33 *<ms% 2000><jpg>"j1"/*<ms% 800><jpg>"p1" -34 *<ms% 2000><jpg>"j3"/*<ms% 800><jpg>"p9"+35 *<ms% 2000><jpg>"j5"/*<ms% 800><jpg>"p5"-36 *<ms%

23、2000><jpg>"j5"/*<ms% 800><jpg>"p11"0 <ln -2> "辛苦啦，休息一下", <ln +2> "按空格键继续" 0 <mr +Space><ln -2> "接下来会先后分别提示正反和倾斜角度然后呈现刺激字母", <ln +2> "按空格键继续"+37 *<ms% 2000><jpg>"p1"/*&

24、lt;ms% 2000><jpg>"j1"/*<ms% 800><jpg>"p1" -38 *<ms% 2000><jpg>"p7"/*<ms% 2000><jpg>"j4"/*<ms% 800><jpg>"p10"+39 *<ms% 2000><jpg>"p1"/*<ms% 2000><jpg>"j6&q

25、uot;/*<ms% 800><jpg>"p6" -40 *<ms% 2000><jpg>"p7"/*<ms% 2000><jpg>"j5"/*<ms% 800><jpg>"p11"-41 *<ms% 2000><jpg>"p7"/*<ms% 2000><jpg>"j1"/*<ms% 800><jpg>&quo

26、t;p7"+42 *<ms% 2000><jpg>"p1"/*<ms% 2000><jpg>"j3"/*<ms% 800><jpg>"p3" -43 *<ms% 2000><jpg>"p7"/*<ms% 2000><jpg>"j3"/*<ms% 800><jpg>"p9"+44 *<ms% 2000><jp

27、g>"p1"/*<ms% 2000><jpg>"j4"/*<ms% 800><jpg>"p4" +45 *<ms% 2000><jpg>"p1"/*<ms% 2000><jpg>"j5"/*<ms% 800><jpg>"p5" -46 *<ms% 2000><jpg>"p7"/*<ms% 2000>

28、;<jpg>"j2"/*<ms% 800><jpg>"p8" +47 *<ms% 2000><jpg>"p1"/*<ms% 2000><jpg>"j2"/*<ms% 800><jpg>"p2"-48 *<ms% 2000><jpg>"p7"/*<ms% 2000><jpg>"j6"/*<ms% 8

29、00><jpg>"p12"0 <ln -2> "辛苦了，请您休息一下", <ln +2> "按空格键继续" 0 <mr +Space><ln -2> "下面将同时提示“正”“反”和倾斜角度。",<ln +2> "按空格键继续"+49 *<ms% 2000><jpg>"p4"/<ms% 2000>/*<ms% 800><jpg>"p4" -50 *<ms% 2000><jpg>"p7"/<ms% 2000>/*<ms% 800><jpg>"p7" +51 *<ms% 2000><jpg>"p3"/<ms% 2000>/*<ms% 800><jpg>"