认知心理学第1章绪论.ppt

认知心理学,认知过程,情绪过程,意志过程,感知觉 记忆 思维（概念、问题解决、推理） 语言 想象,心理过程,心理状态：注意,个 性,个性倾向性：需要、动机、价值观,个性心理特征：能力、气质、性格,心理现象（活动）,观察力：感知觉 注意力 记忆力：瞬时、短时、长时记忆 思维力：和语言的发展密切相关，包括概念、推理、问题解决等。 想象力：表象,智力,第一章 绪论,第一节 什么是认知心理学 第二节 认知心理学的兴起及其影响 第三节 关于认知心理学的争论 第四节 认知心理学的研究方法,第一节 什么是认知心理学,一、 什么是认知心理学,广义的认知心理学主要探讨人类内部的心理活动过程、个体认知的发生与发展，以及对人的心理事件、心理表征和信念、意向等心理活动的研究。,自心理学诞生以来的所有以意识或认识活动为研究内容的心理学理论流派都属于广义的认知心理学，主要包括冯特与铁钦纳创立的构造主义心理学、惠特海墨等创立的格式塔心理学和皮亚杰的认知发生论、以信息加工理论和联结主义理论为特征的认知心理学。,狭义的认知心理学主要是指以信息加工理论观点为核心的心理学，又被称为信息加工心理学。它是认知心理学中居主导地位的范式和理论取向。 在这个意义上，认知心理学是以个体的心理结构和心理过程为研究对象，探讨人类认知的信息加工过程，在把人看作信息加工系统时，揭示人类认知过程中信息加工的内部心理机制，即信息的获得、存储、加工、提取和运用，其研究范围按照人的认知过程包括知觉、注意、表象、记忆、思维、言语、推理、问题解决等心理过程。,信息加工的认知心理学：串行加工(系列加工/连续加工)，Broadbent(1958)提出，绝大多数认知过程都是由一系列相继进行的加工阶段组成的，刺激进入感觉器官，然后经知觉、注意、短时记忆等过程最终存储于长时记忆中。 串行加工方法的最大局限是它假定刺激主动进入一个毫无准备的机体，而事实是，经验、期望等常常会显著地影响信息加工。,二、两种加工方式：,串行加工和并行加工,联结主义理论：并行加工方式。 联结主义理论认为，人类认知过程的本质在于神经元之间的联结以及这些联结强度不断发生的动态变换，人脑对信息的加工，是采用并行分布式处理的，这种联结与处理是连续变化的，而不是像信息加工认知心理学认为是对刺激的串行加工。更适合解释内隐学习、内隐记忆。,三、信息加工的一般原理,Newell和Simon认为，无论是有生命的（人）还是人工的（计算机）信息加工系统都是符号操作系统。 符号是模式，如语言、标记、记号等。 信息加工系统得到某个符号就可得到该符号所代表的事物，或进行该符号所标志的操作。,Newell和Simon认为，包括人和计算机在内，信息加工系统都是由接受器、效应器、记忆和加工器组成。,图1 信息加工系统,信息处理系统的上述功能也可以概括为六种功能：输入、输出、存储、复制、建立符号结构和条件性迁移。一个完整的信息加工系统就具有这六种功能。 任何一个系统，如果能够表现出智能的话，就必须具有或执行这六种功能。同样，如果一个系统具有这六种功能，它就表现出智能特征。,（1）既然人具有智能，它就一定是一个完整的符号操作系统； （2）既然计算机是一个完整的符号操作系统，它就具有某种智能； （3）既然人是一个完整的符号操作系统，计算机也是一个符号操作系统，那么，就能够用计算机来模拟人的认知活动过程。,由此，信息加工系统范式得出了三点推论：,四、 认知心理学的实质,认知心理学的实质就在于它主张研究认知活动本身的结构和过程，并且把这些心理过程看作信息加工系统。,五、多元化,认知科学 认知心理学，人工智能，语言学，哲学，神经科学和人类学的跨学科/交叉学科。 共同目标：理解心理mind,认知心理学不研究什么？ 心理障碍 社会心理 情绪和情感 心理咨询和治疗,只研究“正常人”的 心理过程,只研究个体心理,只研究“逻辑”过程,对治疗不感兴趣,一、认知心理学的兴起,第二节 认知心理学的兴起及其影响,1967年，美国心理学家Neisser出版了认知心理学，标志着认知心理学的确立。,（一）认知心理学兴起的内部原因,1. 冯特和铁钦纳的构造主义心理学：内省法 2. 华生的行为主义 3. 托尔曼的认知行为主义：中介变量的引入 4. 格式塔心理学反对意识元素分析，主张研究意识，研究心活动的内部过程。,首先，语言学研究的新进展，推动了认知心理学的产生。 其次，信息论思想的渗透，为信息加工心理学的产生与发展奠定了基础。 最后，计算机科学是当代认知心理学产生与发展的最重要条件。,（二）外部原因：现代科学技术对认知心理学的巨大影响,二、认知心理学的影响：,首先，扩大了认得心理活动过程的研究领域；,其次，从物理函数的收集走向了对人的内部心理机制的揭示；,再次，从分析性研究转向综合性研究；,最后，重视个别差异、社会文化差异和个案的探讨。,一、关于人与计算机的类比 很多人质疑，人和计算机究竟能否类比？计算机模拟会抹掉人的心理的一些特点，如认知过程受情绪、动机、意志的制约。撇开人的社会和生物特性把人与计算机相类比的认知心理学，难以在整体上把握需要、动机、能力、性格等心理现象。,第三节 关于认知心理学的争论,Norman认为有生命的信息加工系统和人工的信息加工系统的共同处在于认知系统，但有生命的认知系统是服务于调节系统的，而情绪是它们相互作用的桥梁。（见图3）,调节系统,另外，即使在认知操作方面，人脑的生物结构对其功能的制约与计算机的电子软件对其行为的制约也是不相同的，出现功能区别。,应该看到，与任何其他类比一样，人与计算机的类比也是有条件的，是在一定范围内、一定水平上的类比，总要撇开一些因素，因而不可避免地会出现一定的局限性。 但是，不能由于这些局限而否定类比本身，只是通过类比得出的结论不应超出一定的范围。 这就是现在所看到的，认知心理学可以很好地说明认知过程或心理过程，而难于在整体上把握个性心理特征，并在建立认知模型时，总要撇开制约某一心理过程地若干因素。,苏联心理学家JIOMOB（1983）将心理学的研究分为四个水平或层次： 第一个水平：在社会关系的体系中，研究人的发展； 第二个水平：研究个性的结构； 第三个水平：研究感觉知觉到思维情绪等心理过程； 第四个水平：研究心理过程的生理机制。,认知心理学主要研究第三个水平即心理过程的理论。人们不应当用这个理论来代替有关其他水平的心理学理论，或者要求它成为无所不包的理论。,以前认为只有串行加工。现在也注意到并行加工了。因此现在的认知心理学不仅仅包括符号操作范式（信息加工范式），还包括了联结主义范式。,二、关于加工方式,生态效度（ecological validity）是从实验室实验得到的结论可以推广运用到现实生活中的有效性，生态效度越高，则这种推广运用的有效性越高。,三、缺乏生态效度,第四节 认知心理学的研究方法,认知心理学的四种主要研究方法 实验认知心理学：继承通过心理学实验方法研究的传统，不涉及计算建模 认知科学：通过开发各种计算模型来理解人类认知 认知神经心理学：通过脑损伤患者的认知障碍研究心理过程 认知神经科学：运用现代技术手段(脑功能成像)研究大脑功能,一、反应时测量法 二、出声思考法（口语报告法） 三、计算机模拟法 四、内隐联想测验法 五、认知神经科学的研究方法 六、几种经典的认知心理学研究范式,一、 反应时测量法,（一）反应时的涵义 反应时是指刺激作用于有机体后到其做出明显反应所需要的时间，即刺激与反应之间的时间间隔，又称为反应潜伏期。 一般来说，反应时的长短标志着机体内部加工过程的复杂性。,（二）减法反应时实验 在研究快速的信息加工过程如识别、短时记忆时，常采用这种反应时实验。这个方法最初时荷兰生理学家唐德斯（1868）提出的，目的是测量包括在复杂反应中的辨别、选择等心理过程所需要的时间。,1.唐德斯的实验,唐德斯反应时（Donders ABC of reaction time),减法反应时实验起初是用来确定某个心理过程所需的时间，但是反过来看，也可以从两种反应时的差数来判定某个心理过程的存在。认知心理学正是这样来应用减法反应时实验的。 在认知心理学中，减法反应时实验既可用于研究某一个信息加工阶段或操作，也可用于研究一系列连续的加工阶段。例如，Posner等（1969，1972）用实验证明了人的短时记忆信息如字母等不单是以听觉形式表征的，还有视觉编码。,2.Posner的实验,（1） 实验材料,实验材料一：A A 间隔0、0.5、1、2秒呈现。,实验材料二：A a间隔0、0.5、1、2秒呈现。,实验材料一,T=0s,A,A,实验材料一,T=0.5s,A,A,实验材料一,T=1s,A,A,实验材料一,T=2s,A,A,实验材料二,T=0s,A,a,实验材料二,T=0.5s,A,a,实验材料二,T=1s,A,a,实验材料二,T=2s,A,a,实验结果,1，语音编码时间= RTAA-RTAa 2，视觉编码与听觉编码同时存在。 3，加工早期：视觉码为主 延时后：过渡到听觉码,（1） 实验材料（8个 句子，16种组合）,3. Clark和Chase（1972）经典减法反应时实验,星形在十字之上,星形在十字之下,十字在星形之上,十字在星形之下,星形不在十字之上,星形不在十字之下,十字不在星形之上,十字不在星形之下,星形在十字之上,（2） 实验结果,该实验表明，肯定反应加工要比否定反应加工所需要的时间少；在命题表征的加工中，非同一关系的信息加工用时比同一性加工用时要多。两者之差便是否定加工和非同一加工所需的时间。,减法反应时实验的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，而在其他方面均相同，从这两个 作业的反应时之差来判定与之相应的加工阶段。 这种实验在原则上有一定的合理性，在实践上是可行的。认知心理学也正是应用减法反应时实验提供的数据来推论其背后的信息加工过程的。,但是，减法反应时实验也有其弱点：使用这种方法要求实验者对实验任务引起的刺激与反应之间的一系列心理过程有精确的认识，并且要求两个相减的任务中共有的心理过程要严格匹配，这一般是很难的。这些弱点大大限制了减法法的广泛使用。,（三）加法反应时实验 1.什么是加法反应时实验 该方法是减法反应时实验的延伸，最初由Sternberg发展出来的。 加法反应时实验认为，完成一个作业所需要的时间是一系列信息加工阶段分别需要的时间的总和，如果发现可以影响完成作业所需的时间的一些因素，那么单独地或成对地应用这些因素进行实验，就可以观察到完成作业的时间变化。 使用加法反应时实验可以证实信息加工过程是否包含一个假定的环节。,2.加法反应时实验的逻辑：,如果两个因素的效应是相互制约的，即一个因素的效应可以改变另一个因素的效应，那么这两个因素只作用于同一个信息加工阶段；如果两个因素的效应分别是独立的 ，即可以相加 ，那么这两个因素各自作用于某一特定的加工阶段。,3.Sternberg的短时记忆信息提取实验,（1） 实验程序 先给被试看1-6个数字（识记项目），然后再看一个数字（测试项目），并同时开始计时，要求被试回答该测试数字是否是刚才识记过的，按键作出是或否的反应，计时也随即停止。这样就可以确定被试能否正确提取以及反应时。,例:短时记忆中的信息提取 数字记忆实验,108 38 20 33 964,33,识记阶段（1-6）,再认阶段,测量指标：被试对测验项目做出反应的时间,（2） 实验结果 通过一系列的实验， Sternberg从反应时的变化上确定了4个对提取过程有独立作用的因素： A 测试项目的质量（优质的或劣质的） B 识记项目的数量 C 反应类型（肯定的或否定的） D 每个反应类型的相对频率,他认为短时记忆信息提取过程包含相应的4个独立加工阶段: A 刺激编码阶段 B 顺序比较阶段 C 二择一的决策阶段（肯定的或否定的） D 反应组织阶段,不同的阶段所进行的信息加工是相互独立的,识记项目 的数量,反应类型,反应类型的 相对频率,刺激编码,顺序比较,决 策,反应组织,测试项目 的质量,反应时,（3）对该实验的评价 现在一般都将Sternberg的短时记忆信息提取模型看作应用加法反应时实验的典型。但是它也引起一些批评和疑问： 1）前提：认知过程为系列加工。 2）根据两种因素的不同作用来划分信息加工的阶段值得质疑。有人曾经提出，两个因素也许能以相加的方式对同一个加工阶段起作用，也许能对不同的加工阶段起作用并且互相发生影响。 3）难以说明不同加工阶段出现的先后顺序。,（四）开窗实验 减法和加法反应时实验都难以直接得到某个特定加工阶段所需要的时间，并且还要通过严密的推理才能被确认。 如果能够比较直接地测量每个加工阶段的时间，而且也能比较明显地看出这些加工阶段，那就好像打开窗户一览无遗了。这种实验技术称为“开窗”（open window）实验，它是反应时实验的一种新形式。,字母转换实验就是一种比较典型的“开窗”实验方法。它可以较清晰地反应在进行字母转换的信息加工过程中，信息加工所经历的各个阶段，而且计算出该过程所需要的时间。,1. 字母转换实验,(1)实验的设计： 向被试呈现1-4个英文字母并在字母后面标上一个数字，如“F+3”、 “KENC+4”等。当呈现“F+3”时，要求被试说出英文字母表中F后面第三个位置的字母（“I”），而“KENC+4”的正确回答则是“OIRG”，但这四个转换结果要一起说出来，凡刺激字母在一个以上时都应如此，即只作出一次反应。,(2)实验的具体程序： 以“KENC+4”为例，4个刺激字母相继呈现，被试自己按一下键就可看见第一个字母K并同时开始计时，接着被试作出声的转换，即说出LMNO，然后再按键来看第二个字母E，再做转换，如此循环直至4个字母全部呈现完毕并作出回答，计时也随即停止。出声转换的开始和结束均在时间记录中标出来。,看第一个 字母,出声转换,储存转换 结果,看第二个 字母,被试 按键,转换 开始,转换 结果,被试 按键,编码阶段,转换阶段,储存阶段,反应时：第一个字母加工,K,LMNO,O,E,(3)实验结果表明： 大脑在进行字母转换加工时，通常经历三个加工阶段，如下图所示：,图：开窗实验：字母转换作业,(4)开窗实验评价 优点：能够直接地测量每个加工阶段的时间。 缺点：可能并不能严格的区分每个加工阶段的时间。a 可能在后一个阶段出现对前一个加工阶段的复查等；b 在后面字母的贮存阶段还会包含对前面字母转换结果的提取和整合；c 它难以在最后(如贮存阶段)与反应组织区分开来。 尽管如此，开窗实验具有其他反应时实验所没有的特点，只要将它运用得当，是可以获得有用的资料的。,（五）速度-正确率权衡（Trade Off）,反应时实验普遍存在速度-正确率权衡问题。 速度-正确率权衡问题：是指在一个反应时实验中，通常要进行多次测试，被试以降低反应正确率为代价可提高反应的速度，或者相反，为了达到较高的反应正确率而减慢反应的速度。,这就要求反应时实验： 1. 记录的反应时数据是正确反应的反应时数据；记录错误反应的反应时数据是没有意义的。 2. 在达到高正确率的条件下，反应时数据是有效的。错误率太高，实验无效。 3. 所以在统计实验结果时，应单独对反应错误率进行统计，在分析结果时加以考虑。,二、口语报告法（出声思考法）,口语报告法一般可用于分析慢速、复杂的信息加工过程。就是使用特定的方法使被试的信息加工过程由内潜性变为外显性。 实验设计：在实验进行的过程中，被试使用外部的言语进行思维。被试不能停止说话，进行思考，主试可以通过速记或录音的方式记忆被试所所有的言语，以供分析阶段使用。在实验前，要对被试进行足够的训练，使他们能够比较顺利的进行出声思考。,一种分析口语记录的方法称为问题行为图：,优缺点 能揭示问题解决过程中的策略 只揭示了意识层面上的东西，思维过程可能是内隐的 出声思维的方式是否会影响到思维的正常进程？ 言语报告的可信程度到底有多大？,三 、计算机模拟法,基本思路：人脑与计算机一样都是信息处理机构，如果我们对人脑的某个心理过程的规律形成一定的心理学理论，那么，可以根据该理论编相应的计算机程序，然后比较计算机处理结果与人脑加工结果的异同来验证理论。如果相同，就说明该理论是正确的。如果不同；则说明该理论有缺陷，需要修改。 典型的例子诸如初级知觉和记忆程序（EPAM）、通用问题解决程序（GPS）。,图1 EPAM连续加工程序,Newell和Simon（1959）开发的“通用问题解决程序（General Problem Solving, GPS）”可以被用于解决各种不同的问题，其基本思想是对任何一个问题都设法找到它的起始点、目标和算子。所谓“算子”就是用来减少目标和起始点之间差异的方法。 研究者必须事先向GPS输入所要研究的问题的起始点、目标和各种算子，然后GPS就能够从起点出发，运用各种策略来寻找解决该问题的方法，通常是把它们分解为各个子目标以后，再分别解决这些子目标。,Turing检验,A （man）,C,B （woman）,“后段侧长，最长约九英寸”,“你的头发长吗？”,目的：阻碍,目的：帮助,“你有喉结吗？”,“没有，我真的是个女人，你别信他的”,5,计算机模拟,（4）计算机模拟法的优缺点： 促进了人工智能的发展，证实了一些心理学理论。 如何评价计算机完成任务的方式与人的方式是相似的？,四、内隐联结测验方法,（一）内隐联结测验方法（Implicit Association Test, IAT） 1.什么是内隐联结测验方法 是Greenwald等(1998)提出的一种通过测量概念词（黑人、白人）和属性词（聪明、愚蠢）之间评价性联系从而对个体的内隐态度等内隐社会认知进行间接测量的新方法。它也是以反应时为指标。,2. 内隐联结测验方法的生理基础 内隐联结测验在生理上是以神经网络模型为基础的。该模型认为信息被储存在一系列按照语义关系分层组织起来的神经联系的结点上，因而可以通过测量两概念在此类神经联系上的距离来测量这两者的联系。,3. 内隐联结测验方法的实验设计 基本过程是呈现一属性词，让被试尽快地进行辨别归类（即归于某一概念词）并按键反应，反应时被自动地记录下来。 概念词（如白人、黑人）和属性词（如聪明、愚蠢）之间有两种可能的关系：相容的（如白人聪明，黑人愚蠢）和不相容的（如白人愚蠢，黑人聪明）。 当概念词和属性词相容，反应时短；当概念词和属性词不相容，反应时长；不相容条件下的与相容条件下的反应时之差即为内隐态度的指标。 其差越更大，表明内隐态度越坚定。,4.测验程序，施测分为五个阶段: （1）呈现概念词,比如白人和黑人，让被试归类并做出一定的反应(看到白人揿F键，看到黑人揿J键)。 （2）呈现属性词,比如聪明和愚蠢；并让被试做出反应(聪明F ，愚蠢J)。 （3）联合呈现概念词和属性词，让被试做出反应(白人或聪明F，黑人或愚蠢J)。 （4）让被试对概念词做相反的判断(白人J，黑人F)。 （5）再次联合呈现概念词和属性词，让被试做出反应(黑人或聪明F，白人或愚蠢J)。,Greenwald认为，反应时太长意味着被试明显受到干扰，反应时太短意味着被试明显抢答,所以在计算结果时应去掉反应时大于3000毫秒或小于300毫秒的被试。 错误率太高意味着被试任意回答，所以把错误率超过20%的被试也去掉。并且在计算结果时，只运用正确的反应数据，不考虑错误的反应。,5. 内隐联结测验的应用 由于诸多社会认知现象均涉及到评价性联想，故内隐联结测验一经提出，便在被广泛运用于歧视,偏见,年龄,性别,自尊,焦虑,刻板印象等多个方面,也被运用于自我认知,自我一致性,群内冲突,心理健康等领域,甚至有人用它来研究智商测验,消费和总统选举等。,6.对内隐联结测验的评价 （1）内隐联结测验运用了反应时这一基本范式，保持了反应时方法的许多优点，利用被试的快速反应，有效地降低了意识的监控作用，即使被试不愿意表露自己内心真实的想法。 （2）利用反应时的差作为测量指标，最大限度地排除了个体本身反应快慢的影响，减少了个体差异对测量结果的影响。 （3）内隐联结测验也不是尽善尽美，还有不少有待完善和发展的地方。比如，由于采用反应时作指标，计时精确到毫秒，测验易受测量情境的影响；关于测验的计分程序是否最佳，怎样处理错误反应和极端值最佳；测验结果易受练习和年龄的影响等。,（二）The Go/No-go 联结测验方法 （ Go/No-go Association Test, GANT） 以信号检测论为基础，考察了不同背景结构对（噪音）对目标概念评价的影响。比IAT更精确。 任务1：呈现fruit和good时按键反应（go） 呈现bugs和bad时不反应（no-go） 任务2：呈现fruit和bad时按键反应（go） 呈现bugs和good 时不反应（no-go）,五、认知神经科学的方法,（一）事件相关电位（ERPs） （二）正电子发射断层扫描技术（PET） （三）磁共振成像（MRI） （四）功能磁共振成像（fMRI） （五）脑磁图（MEG）,认知神经心理学,研究脑损伤患者的认知活动模式 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 证实理论 证伪理论 例子 1、失忆症/遗忘症：长时记忆异常，但短时记忆正常 证实：短时记忆/长时记忆是两套系统 2、短时记忆损伤患者KF：长时记忆正常，但短时记忆异常 证伪：长时记忆依赖于短时记忆的理论假设,Neuroimaging,（一）事件相关电位（ERPs） 头皮表面的电极可以记录大脑内部非常微小的电变化，ERP技术就是通过记录头皮表面的电极来观察大脑内部的活动。 可以详细的提供大脑活动的时间信息，但不能提供精确的脑功能定位信息，只能用于研究基本的认知过程，不宜研究复杂的认知活动，如推理和问题解决。,（二）正电子发射断层扫描技术（PET）,PET：Positron Emission Tomography 工作原理 根据对正电子的检测来获得有关大脑活动的信息 正电子：某些放射物质释放的微粒子 将带有放射性标记的液体注射到被试体内 皮质区域兴奋时，放射性液体聚集于此 扫描装置测量放射性液体产生的正电子的数量 正电子数量皮质区域兴奋水平 担心放射性？非常微弱，不至于带来伤害,PET设备,扫描图像,实验方法,减法逻辑 首先获取基线条件下的大脑兴奋水平PET 然后获取实验条件下的大脑兴奋水平PET 二者相减即可 应用 情景记忆长时记忆的一种 右前额叶显示更高的兴奋水平,PET特点,优点 空间分辨率高：34毫米 缺点 时间分辨率低 60秒或者更长一段时间内的脑活动量 间接测量 脑血流量 = 兴奋水平？ 侵入性技术 放射性液体注射 功能分离的困难性 如何保证被试的思想活动过程是真正所需要的？,（三）磁共振成像MRI,MRI Magnetic Resonance Imaging 原理 利用磁场来激励大脑中的原子兴奋 脑区所导致的磁场变化通过环绕患者的超重磁体检测并转化为精准的三维图象 可以检测非常细小的肿瘤 问题 只能发现大脑的结构特征，无法处理功能问题,（四）功能磁共振成像fMRI,fMRI：functional MRI 原理 局部神经元兴奋局部血流量增加，其中富含氧和葡萄糖血红蛋白所携带的氧的含量影响了血红蛋白的磁场特性。从而fMRI可以