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表象的心理旋转

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表象的心理旋转

心理与认知科学学院 应用心理系 郑一帆10100320103

摘要 表象是大脑对客观事物的直观表征。20世纪70年代以来，关于表象的研究迅速发展，其中表象的心理旋转就是表象研究的一个重要方面。本实验使用不同角度及正反位的字母R，令被试对其做出正反的判断，按照减数法原理以反应时作为认知加工的指标验证心里旋转的存在。结果发现：当刺激偏离正位的度数越大，反应所需时间越多；在每个人的头脑里，都存在心理旋转过程。实验被试为华东师范大学应用心理系大二学生14人，男女各7人，20岁。

关键词： 表象 心理旋转 减法反应时

一 引言

表象是大脑对客观事物的直观表征。20世纪70年代以来，关于表象的研究迅速发展，其中表象的心理旋转就是表象研究的一个重要方面。心理旋转任务早20世纪30年代就被心理测量学家用以评定人们的空间智能(如“三山”问题)。但是直到1971年,“心理旋转”这一概念才由Shepard等人明确提出, 也才开始了对心理旋转的信息加工机制研究。70年代初Cooper和Shepard用减数反应时试验证明了心理旋转的存在。Shepard和其同事以反应时和正确率为指标, 研究了两维和三维图形表征的心理旋转。结果发现, 心理旋转的平均反应时和方位差呈线性相关, 反应时是随着方位差度数的增加以固定速率增加, 最长反应时在旋转度为180度时。Shepard及其同事认为被试在完成任务过程中, 是把其中的一个图形表征旋转至另一图形表征的位置对二者加以匹配的, 即发生了心理旋转。反应时与方位差之间的线性关系表明心理旋转过程是一个持续的过程。这个过程与身体或客体的实际物理旋转过程相类似。Cooper和Shepard（1973）用不同倾斜角度的正的和反的字母，数码，对心理旋转作了进一步的研究。根据实验结果，他们认为：1.当样本为垂直的正位时，即旋转的角度为0度或360度，判断所需的时间较少，约为0.5秒；2.当样本作了不同角度的旋转反应随之增加，180度时反应时最长。3.随着样本的旋转度数的进一步增大，反应时反而减少。1984年，Cooper和Shepard用同样的实验程序以多边形为实验材料，进行了另一个有前行信息的实验。结果发现，无论是否具有前行信息，被试都会进行心理旋转，其所需的时间随着样本偏离正位的度数而增加，呈线性关系。这个结果进一步证实了心理旋转的存在。1998年Wohlschiaeger等人对心理旋转与动力旋转关系的研究为心理旋转与物理旋转间的相似性提供了进一步的证据。他们用了一种干涉的方法: 被试在心理旋转的同时进行实际旋转。当两类旋转的轨迹不同时, 心理旋转能力受损。

心理旋转的神经机制也被发现，在认知神经科学研究领域内, 一般是以正常人、脑损伤患者、灵长类动物或小白鼠等的为对象来探讨心理旋转的神经机制,

并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。相研究结果表明顶叶、枕叶、额叶、动力皮层区在心理旋转过程中起重要作用。一些心理家还认为, 相对于言语的左脑半球优势而言, 右脑是心理旋转的优势半球。

本次试验采用PsyTech心理实验系统，被试为大二学生14人，男女各7名。实验材料为不同角度的正R和反R（镜像）图片，共有0°、60°、120°、180°、240°、300°正反共12种不同角度和方向的R。所得数据用SPSS进行处理。实验假设：（1）心理旋转存在性别差异 （2）心理旋转所需的时间随着样本偏离正位的度数而增加，呈线性关系。

二 方法

2.1 被试

华东师范大学应用心理系大二学生14 男女各7

2.2 仪器与器材

2.2.1仪器：计算机及PsyTech心理实验系统

2.2.2材料：不同方向的正R和反R（镜像）图片，共有0°、60°、120°、180°、240°、300°正反共12种不同角度和方向的R。

2.3实验程序

2.3.1登陆程序，选择“表象的心理旋转”，设置参数，进入实验。

2.3.2指导语：这是一个表象心理旋转的实验。下面屏幕要呈现的是一系列不同角度的字母正R和反R（镜像），请你使用1号反应盒对呈现的R作出反应。如果认为是正 R按“＋”号键，认为是反R则按“－”号键，反应越快越好。当你明白了上述指导语后，请你点击下面的“正式实验”按钮开始实验。

2.3.3屏幕随机呈现不同角度的正向和反向R,被试对呈现的R作出正向还是反向的判断。程序将自动记录反应时。

2.3.4 实验结束，数据将自动保存。实验者可直接查看结果，也可换被试继续实验，以后在主界面“数据”菜单中查看。

三 结果

表1被试平均反应时和正确率

0度 60度 120度 180度 240度 300度

正R反应时(毫秒) 496.71 544.36 643.07 860.43 699.79 542.00

正R正确率(%) 97.64 95.29 92.71 89.29 94.07 95.14

反R反应时(毫秒) 606.85 619.07 746.57 911.93 733.93 647.64

反R正确率(%) 95.21 95.21 90.50 90.43 95.21

98.79

表2 角度与反应时关系曲线

表3性别与正反R的2*2因素方差分析

Tests of Between-Subjects Effects

Dependent Variable:反应时

Source Type III Sum of

Squares df Mean Square F Sig.

Corrected Model 95525.060a 2 47762.530 2.693 .087

1.259E7 1 1.259E7 709.793 .000

性别 49743.744 1 49743.744 2.804 .106

正反 45781.316 1 45781.316 2.581 .121

Error 443453.393 25 17738.136

Total 1.313E7 28

Corrected Total 538978.453 27

a. R Squared = .177 (Adjusted R Squared = .111)

由表得正反R与不同性别的反应时均无显著差异

四 讨论

4.1 本实验为什么使用反应时为指标对表象在人脑中的加工进行研究？如何通过反应时来解释表象的信息加工过程？

反应时在心理学研究中被广泛应用，反应时的快慢时常被作为衡量加工自动化程度、概念激活的水平以及注意需求量等指标。本实验中使用反应时作为指标可以通过减法反应时验证出心理旋转的存在，不同角度的反应时相减所得的即为心理旋转的时间。根据Shepard实验所得出结论心理旋转50度所需时间约为1秒。

4.2被试是否真实的感觉到在进行连续心理旋转？

角度较小时，发生心理旋转的时间仅为一两百毫秒，一般被试自身难以知觉到心理旋转的过程。但当角度变大，如180度时，有被试可以清晰的感受到自己的旋转加工。

4.3有其他相似研究以性别与正反位字母为因素，进行了2X2方差分析，统计结果表明，字母的正反位对于反应时有显著差异，男女性别差异不明显，即心理旋转在认知中具有普遍性，人们在辨识有角度的字母时，都基本上采用了相似的旋转方式，以让其符合自己已有的知识。但本次重复试实验中并没有任何显著差异，原因可能为被试数量过少所致。

五 结论

1.证明了心理旋转确实存在，验证了库伯和谢帕德的结论

2. 在心理旋转实验中，180度时心理反应时间最长。

六 参考文献

1．杨治良．实验心理学．杭州：浙江教育出版社，1998，145-148

2．郭秀艳．实验心理学．北京：人民教育出版社，2004，200-209

3.王甦．认知心理学．北京：北京大学出版社，1992，213-225

附录

被试1

0度 60度 120度 180度 240度 300度

正R反应时(毫秒) 512 535 673 1047 505 511

正R正确率(%) 100 100 83 83 100 83

反R反应时(毫秒) 474 604 495 843 686 658

反R正确率(%) 100 83 67 83 100 100

被试2

正R反应时(毫秒) 522 525 621 926 525 447

正R正确率(%) 100 67 83 100 100 100

反R反应时(毫秒) 663 527 945 1093 611 491

反R正确率(%) 100 100 83 83 100 100

被试3

正R反应时(毫秒) 424 490 638 722 580 474

正R正确率(%) 100 100 100 100 100 100

反R反应时(毫秒) 427 624 669 779 492 464

反R正确率(%) 100 100 100 83 100 100

被试4

正R反应时(毫秒) 455 452 486 579 545 479 正R正确率(%) 100 100 83 50 83 83

反R反应时(毫秒) 594 586 636 709 661 546

反R正确率(%) 67 100 100 67 100 100

被试5

正R反应时(毫秒) 372 387 572 863 547 425

正R正确率(%) 100 100 100 100 100 100

反R反应时(毫秒) 512 556 595 923 598 452

反R正确率(%) 100 100 100 100 100 100

被试6

正R反应时(毫秒) 456 447 595 853 856 444

正R正确率(%) 100 100 100 83 67 100

反R反应时(毫秒) 695 649 775 1018 798 819

反R正确率(%) 83 100 67 100 100 100

被试7

正R反应时(毫秒) 617 497 809 991 907 482

正R正确率(%) 100 67 83 67 100 100

反R反应时(毫秒) 781 614 887 910 942 708

反R正确率(%) 83 67 100 83 83 100

被试8

正R反应时(毫秒) 534 704 590 763 636 553

正R正确率(%) 100 100 100 100 100 100

反R反应时(毫秒) 665 580 708 833 783 644

反R正确率(%) 100 100 100 100 100 100

被试9

正R反应时(毫秒) 402 675 539 795 656 519

正R正确率(%) 100 100 83 100 100 83

反R反应时(毫秒) 608 518 588 750 710 488

反R正确率(%) 100 100 83 100 100 100

被试10

合集下载

测测你的心理旋转能力

测测你的心理旋转能力

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；. 测测你的心理旋转能力

心理旋转是个体在认知加工中表现出的一种表象转换能力。心理表象是外部客观世界事物在个体主观世界中的视觉对应物，在认知心理学中，表象不仅是信息加工的结果，也是信息加工的对象。

举例来说，当某人提起你熟悉的朋友的名字时，即使这位朋友不在眼前，你的脑海中也会浮现出他（她）的形象，这种形象即为你朋友的心理表象。此外，你还可以对脑海中朋友的表象进一步加工，对他（她）正面、侧面、背影等各个角度的形象进行想象。由于心理表象是可以进行旋转的，你甚至可以想象他（她）在你面前倒立的样子！心理旋转正是建立在这一认知心理学原理的基础上的一种行为，它要求测验者在脑海中形成物体的表象，并对物体进行空间旋转。旋转的准确性反映了表象加工的准确性，是衡量空间智力水平的重要标尺之一。

想知道自己空间智力的高低吗？想知道自己能否胜任工程师、驾驶员等与空间能力有关的职业吗？那就赶快做一做下面的心理旋转测验吧！

请从被选的图形中，选择与左侧物体相符合的图形。注意每题答案只有唯一的一个。冷静判断，不要被旋转图形转晕哦。

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正确答案： 1. A 2. B 3. A 4. C 5. E 6. C 7.

C 8. D

答对6～8题：你具有很高的空间智力水平，空间信息加工准确性较高，适合从事对空间信息认知加工要求较高的职业，如建筑设计、机械工程、屏面设计等。

答对3～5题：你具有中等程度的空间智力水平，对空间信息的加工并不是你所特别擅长的，但也不会成为你的瓶颈，如果多加训练的话，空间认知能力有望获得提高。

答对0～2题：你的空间智力水平较低，很难对物体表象进行准确的变换。在学生时代，像立体几何这样的课程往往让你头疼不已。因此，你应尽量避免从事对空间信息加工要求较高的职业。 .

；. 点评：

Cooper的表象旋转试验

Cooper的表象旋转试验

Cooper的表象旋转试验

1、实验目的：

研究不同性别的被试对不同角度正反字母“R”的心理旋转反应时，证实表象心理旋转的存在。

2、研究假设：

表象是大脑对客观事物的直观表征，具有可操作性。由于表象是知觉的类似物，人们可以在头脑中对表象进行操作，就像通过外部动作操作客观事物一样。如果这种表象心理旋转存在，被试判断不同角度的字母“R”是正是反的反应时间将随角度变化。当字母垂直时（0度），反应时最短；随旋转角度增加，反应时将增加；当字母水平（180度）时，反应时最长。

3、实验设计与实施

一、被试选择：

以视力或矫正后视力正常的大学生为被试；

二、实验材料（仪器）：

不同角度正反R的图片；

三、变量及控制：

三因素混合设计

1、自变量：

1）性别：两个水平，男、女，是被试间变量；

2）字母方向：两个水平，正R、反R（即镜像），是被试内变量；

3）字母旋转角度：6个水平，0度、60度、120度、180度、240度、300度，是被试内变量；

2、因变量：

被试判断字母正反的反应时间。

3、控制变量：

被试视力——恒定法控制，选择视力或矫正视力在正常值范围内的被试；

被试疲劳——消除法控制，实验过程中适当安排休息，避免因视觉疲劳导致反应时延长；

环境照明——恒定法控制，保持实验环境照度恒定；

顺序误差——随机法控制，不同旋转角度的图片随机呈现，控制呈现顺序造成的误差；

四、实验程序：

被试按照性别分成两组，组内每名被试都接受全部的实验处理--正反R，各6种角度；

心理学旋转实验实验报告(3篇)

心理学旋转实验实验报告(3篇)

第1篇

一、实验目的

本研究旨在验证心理旋转现象的存在，并探讨心理旋转过程中认知加工的特点。通过心理旋转实验，了解被试在空间表象处理、旋转判断和反应时间等方面的表现，从而揭示心理旋转的认知机制。

二、实验方法

1. 实验设计

本研究采用2（旋转角度：0°、180°）× 2（旋转方向：顺时针、逆时针）的被试内设计，即被试在不同旋转角度和旋转方向下进行判断。

2. 实验材料

实验材料为计算机屏幕上呈现的立体图形。每个图形包含两个相同的三维物体，分别呈现为正放和侧放，被试需要判断两个图形是否为同一物体。

3. 实验程序

（1）被试随机分配到不同的实验组，每组8人。

（2）被试在实验开始前进行适应性练习，熟悉实验材料和操作。

（3）实验开始后，计算机屏幕上呈现立体图形，被试需要在一定时间内判断两个图形是否为同一物体。

（4）实验过程中，记录被试的反应时间和正确率。

三、实验结果

1. 旋转角度对反应时间的影响

实验结果显示，旋转角度对反应时间有显著影响（F(1, 24) = 15.69，p < 0.01）。当旋转角度为0°时，反应时间最短；当旋转角度为180°时，反应时间最长。这表明心理旋转现象确实存在。

2. 旋转方向对反应时间的影响

实验结果显示，旋转方向对反应时间没有显著影响（F(1, 24) = 0.58，p >

0.05）。这说明在心理旋转过程中，旋转方向对认知加工的影响较小。 3. 反应时间与旋转角度的关系

进一步分析发现，反应时间与旋转角度呈线性关系（r = 0.81，p < 0.01）。这表明心理旋转过程中，旋转角度越大，认知加工所需时间越长。

四、讨论

本研究验证了心理旋转现象的存在，并揭示了心理旋转过程中认知加工的特点。以下是对实验结果的讨论：

1. 心理旋转现象的存在

本研究结果显示，被试在判断旋转角度较大的图形时，反应时间明显延长。这表明心理旋转现象确实存在，且与旋转角度呈正相关。

表象的心理旋转实验结果

表象的心理旋转实验结果

表象的心理旋转

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编 号：1012000XX 性 别：男 年 龄：20 姓 名：枯藤千（新浪微博） 学 历：大学 出生日期：1991-12-11

所 属： 职 业：学生 测试日期：2012-11-26 14:55:09

━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━ 结果图片：

━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━ 结果分数：

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0度 60度 120度 180度 240度 300度 ----------------------------------------------------------------

正Ｒ 反应时(ms) 552 560 904 1024 1014 656 正确率(％) 100.00 100.00 100.00 83.33 83.33 100.00

反Ｒ 反应时(ms) 1518 1353 973 1731 1584 1182 正确率(％) 100.00 100.00 83.33 83.33 100.00 100.00

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备 注：

测验耗时：195秒

[参数表] 间隔时间（毫秒）=1000

重复次数=6

━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━ 详细反应： 角度 R 判断 反应时