认知心理学实验表象的心理旋转一、 实验目的和要求通过实验验证库珀和谢珀德的实验，熟悉和掌握反应时测量技术在信息加工研究中的应用。二、 实验内容和原理在1865-1868年间，荷兰生理学家唐德斯发展了三种反应时任务。A反应时间任务，常被称为简单反应时。选择反应时称为B反应时，辨别反应时称为C反应时。唐德斯首先提出减数法，是一种用减数方法分解成各个成分，然后来分析信息加工的过程的方法。所以减数法又称唐德斯减数法。唐德斯最初应用这种实验来测量包含在复杂反应时中的辨别、选择等心理过程所需要的时间。在这种实验里，通常需要安排两中不同的反应时作业，其中一种作业包含另外一种作业所没有的心理过程，此特定心理过程即为所需要的心理过程，而两者在其余方面相同，这两者反应时的差就是此过程所需要的时间。Cooper和Shepard等人在1973年用不同倾斜角度的正反（镜像）字母来研究表象的旋转。实验表明：旋转180度，反应时最长（无论正反）。而0度和360度时，反应时最短。说明刺激偏离正位的度数越大，所需要的心理旋转越多，用时就越多。表象是类似于知觉的信息表征，心理旋转实验证明了表象是物体抽象的类似物的再现。在没有刺激呈现的情况下，头脑中会对视觉信息和空间信息进行加工。表象是真实物体的类似物，它是以观念的形式存在于头脑中的，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的信息加工。Cooper的表象旋转实验，测试被试表象旋转所用的反应时，验证了减数法的正确性。本实验将通过使用字母R来重复库珀和谢珀德的表象旋转实验。三、 主要仪器设备个人电脑一台，预装有心理旋转实验反应时的一段程序。四、 操作方法与实验步骤1、 开机后进入心理实验系统，选表象的心理旋转。2、 本实验用字母R来重复库珀和谢珀德的表象旋转实验，呈现的刺激有不同方位的正和反的R字母共十二种，每种刺激随机呈现30次，共360次。3、 被试须认真阅读指导语，并在尽量正确的前提下，尽快反应。指导语为：这个实验研究表象的心理旋转。请你注意：在屏幕中央会呈现一幅一幅的图片，每一幅图都是一个不同的倾斜度的R，有时也有反的，你的任务是辨别出它是正“R”还是反“R”。如果是正的，请按“F”键反应；反之，请按“J”键反应。这样一共要做很多次，要求又快又准确。明白这段话的意思后，请按回车键开始实验。五、 实验数据记录和处理对实验结果进行初步整理，可得表一：表一 12种条件下被试反应时正R反R0度.5320度.60960度.53360度.635120度.675120度.725180度.895180度.955240度.643240度.728300度.551300度.618360度.532360度.609六、 实验结果与分析根据所得结果画图，可得图一：图一 正R、反R及平均反应时从图上可以看到整个图表180度为一个高峰，两边依次递减。说明我们在心理旋转表象的时候并不是按照一个次序来旋转的，在0度到180度的时候，我们倾向于逆时针旋转，在180度至360度的时候，我们倾向于顺时针旋转心理表象；并且在本实验中正、反两种反应之差几乎在任何角度保持为70毫秒。由此结果也可以通过计算得出旋转一定角度算需要的时间。如从0度到60度心理旋转所需要的时间为RT60- RT0所得值。七、 讨论、心得1、 将所得的实验结果与库珀、谢珀德的实验结果进行对照比较，分析异同的原因。库珀、谢珀德的实验是减数法的典型实验，在库珀、谢珀德的实验中，共有5种实验条件（1）完全没有提示（2）提示正活反（3）提示倾斜度（4）分别提示正、反和倾斜度（5）同时提示正、反和倾斜度，而本实验只相当于其完全没有提示的情况。本次实验结果与经典实验非常一致，可得结果（1）从图上可以看到整个图表180度为一个高峰，即180度反应时最长，两边依次递减。说明我们在心理旋转表象的时候并不是按照一个次序来旋转的，在0度到180度的时候，我们倾向于逆时针旋转，在180度至360度的时候，我们倾向于顺时针旋转心理表象。在刺激呈现时，我们会自动采取这样的策略，以期用最小的时间来达到目的；（2）在库珀、谢珀德的实验中正、反两种反应相差两者总是0.1秒，而在本实验中正、反两种反应之差几乎在任何角度保持为70毫秒，这可能由于个人差异所造成，库珀、谢珀德的实验应该是多个被试的结果的平均值。2、 被试是否真正在连续地进行心理旋转？对文字辨别的反应时还受到哪些因素的影响？从我们对实验结果，可以粗略的看出，被试在进行连续的心理旋转，只是以180度为分界线逆时针或顺时针旋转心理表象。要对是否连续心理旋转作一个更进一步的探讨，需进行其他的实验，如进行以下实验：先呈现刺激甲，要求被试按规定的方向对甲的表象进行旋转，经过一定的时间间隔，呈现刺激乙，要求被试判断两图形是否相同，记录反应时。假如被试真的进行心理旋转，那么在刺激乙呈现时，刺激甲的表象刚好旋转到刺激乙的方位，反应是必定最短（需先得到被试的平均旋转速度），从而证明被试不是从一个角度跳到另一个角度，而是进行了许多中间角度的旋转，即进行了连续的心理旋转。字的大小、颜色、时间间隔、屏幕亮度、背景亮度等都会影响对文字辨别的反应时。若不考虑文字辨别，则影响反应时的因素有：一、受刺激的感觉器官（不同感觉器官的反应时不同；同一感官接受的刺激不同反应时也不同；受刺激的感官部位不同反应时也不同；激复合感觉器官也会影响反应速度）二、刺激的强度（刺激本身的强度一般来说，刺激强度较弱时，反应时间较长，随刺激强度的增加反应时间会逐渐缩短；激的时间和空间积累作用当物理刺激强度本身不变，而增加作用于感官的时间，造成时间的累积作用，也会增加刺激的心理强度；果物理刺激强度不变，刺激时间一定，增加视觉刺激的面积时，由于感受器神经兴奋的空间积累作用，也会增加刺激的心理强度）三、机体的状态（ 感觉器官的适应水平眼睛对光适应和对暗适应的水平不同，反应时间也不同；试的准备状态预备时间，即从预备信号发出到呈现刺激这段时间过短或过长，都会使反应时间延长。因为预备时间过短，被试可能没时间准备反应，预备时间过长，会使被试的准备状态衰退，所以对反应时间都有不利的影响；额外动机（赏与罚）；年龄）。八、 结论从本实验可得出结论：（1）旋转的度数越多，心理反应的时间就越多，180度反应时最长；（2）在0度到180度的时候，我们倾向于逆时针旋转，在180度至360度的时候，我们倾向于顺时针旋转心理表象；（3）从我们对实验结果，可以粗略的看出，被试在进行连续的心理旋转，要进一步证明需进行其他试验；（4）字呈现的角度、字的大小、颜色、时间间隔、屏幕亮度、背景亮度等都会影响对文字辨别的反应时。第2页