（应用心理学专业论文）心理表象与物理经验物体重量感知对心理旋转的影响.pdf

摘要 前人的研究证明，个体的心理表象操作与真实物理运动存在着行为表现上的 相似性，研究者们推测心理表象与知觉可能存在机制上和功能上的共同之处，而 且心理表象与知觉还存在着相互的交互影响。近些年有关具身认知的研究结果， 个体对于与自己身体部位或身体姿势相关的图形的心理旋转表现出了易化，说明 运动经验可能对表象操作有影响。受此启发，本研究假设对于外界物体的重量感 知经验可能会影响心理旋转的速率。 实验利用二维动物轮廓图形为实验材料，在心理旋转的实验范式下验证假 设。实验结果发现，真实情境下体重大的动物的心理旋转速率慢于体重小的动物， 但在无实验诱导的条件下，男性被试该效应不显著。经过有效的诱导后，男性被 试该效应达到显著。本研究认为重量感知经验可能是引起实验结果中不同心理旋 转速率的原因。知觉经验可能对心理表象的操作存在着跨通道的作用。 研究还认为，实验结果中体现的性别差异可能主要是由于不同性别被试在任 务中采用了不同的加工方式，女性被试采用自上而下的加工方式，对刺激材料敏 感性较高，因此材料隐含的重量信息导致了大小动物旋转的不同速率；而男性被 试则采用自下而上的加工方式，对刺激敏感性较低，因此经诱导后才表现出实验 效应。 关磬奶心理旋转知觉心理表象重量感知跨通道 m a b s t r a c t t h ep a s tr e s e a r c h e si n d i c a t e dt h a tm e n t a li m a g eo p e r a t i o na n dr e a lp h y s i c a l m o v e m e n t p r e s e n t ss i m i l a r i t i e si nb e h a v i o r a le x p e r i m e n t s r e s e a r c h e r sc o n s i d e r m e n t a li m a g ea n d p e r c e p t i o ns h a r es o m em e c h a n i s m sa n dh a v et h es a m ef u n c t i o n r e c e n t l y , r e s e a r c h e sr e l a t e dw i t he m b o d i m e n tc o g n i t i o ns h o w t h a ti n d i v i d u a l sp e r f o r m b e t t e rw h i l et h eo b j e c t sa r ep i c t u r e so fb o d yp a r t sa n db o d yg e s t u r e s i ti n f e r st h a t m o v e m e n t se x p e r i e n c e sm i g h te f f e c tm e n t a li m a g e o p e r a t i o n b a s e do nt h e s er e s u l t s ， t h i sr e s e a r c hs u p p o s et h a tt h ee x p e r i e n c eo f w e i g h tp e r c e p t i o nm a yp l a c ei n f l u e n c eo n t h es p e e do fm e n t a lr o t a t i o n w ec o n d u c tt h r e ee x p e r i m e n t su s i i l gt w od i m e n s i o n a la n i m a lp i c t u r e st ot e s t i f y t h i sh y p o t h e s i s t h er e s u l t sr e v e a l st h a tt h em e n t a lr o t a t i o no fh e a v i e ra n i m a l si sf a s t e r t h a nl i g h t e ra n i m a l s b u tu n d e rt h ec o n d i t i o nl a c ko fi n d u c t i o n , t h e r ei sn oe f f e c to n m a l es u b j e c t s a f t e re f f e c t i v ei n d u c t i o n , m a l es u b j e c t sd i s p l a ys i g n i f i c a n te f f e c t o u r r e s e a r c hc o n s i d e rt h a te x p e r i e n c eo fw e i g h tp e r c e p t i o ni st h em a i nr e a s o no ft h e d i f f e r e n ts p e e do fm e n t a lr o t a t i o n p e r c e p t i o ne x p e r i e n c em a yi n f l u e n c et h eo p e r a t i o n o fm e n t a lr o t a t i o ni nac r o s s m o d a l i t yw a y w es p e c u l a t et h a tt h es e xd i f f e r e n c ei sm a i n l yb e c a u s em a l ea n df e m a l es u b j e c t s a d o p tt w od i f f e r e n tp r o c e s s i n gm e t h o d s f e m a l es u b j e c t sa d o p tt o p - d o w np r o c e s s i n g m e t h o d ss p o n t a n e o u s l yw h i l em a l es u b j e c t su s eb o t t o m - u pp r o c e s s i n gm e t h o d s i n s t e a d a sar e s u l t , f e m a l es u b j e c t sh a s1 1 i g hs e n s i t i v i t yt o w a r d sa n i m a lp i c t u r e s d i f f e r e n ts p e e do fm e n t a lr o t a t i o no f b i ga n ds m a l la n i m a lp i c t u r e si sp r i m e db yt a c i t i n f o r m a t i o nt h ep i c t u r e sc o n t a i n o nt h eo t h e rh a n d , b e c a u s eo fl o w e rs e n s i t i v i t yt o s t i m u l u s , m a l es u b j e c t se x h i b i te x p e r i m e n t a le f f e c to n l ya f t e re f f e c t i v ei n d u c t i o n k e yw o r d s ：m e n t a lr o t a t i o n ；p e r c e p t i o no fw e i g h t ；m e n t a li m a g e ；c r o s s m o d a l i t y t v 致谢 三年的硕士学业即将结束，学位论文终于尘埃落定，答辩日期也逐渐临近。 在这学业与工作的交接点，回顾三年充实的学业生涯，希望通过此文感谢在我的 硕士学习阶段影响过我、帮助过我的人们。 首先，最需要感谢的是我的导师钱秀莹老师。在浙大就读本科期间，钱老师 就是我们认知心理学课程的任课老师。正是由于钱老师在课堂上对于认知心理学 深入浅出、挥洒自如的讲授，让我对认知心理学充满了好奇和求知欲。在钱老师 的认知心理学课程上，我能够感觉到学习不仅仅是上课、作业和考试，还有真正 的深入思考带来的乐趣。本科毕业间隔了一年之后，我通过研究生入学考试重新 回到求是园继续求学，在选择专业和导师时，我毫不犹豫地投报了认知心理学和 钱老师，并有幸来到了现在的实验室。三年来，钱老师在专业上的悉心指导和她 的人格魅力让我受益匪浅。 三年来实验室的师兄师姐、同学和师弟师妹们也一直不问断地给了我很大的 支持和帮助。已经博士毕业的万群学长总是思维最活跃，观点最深刻的那一位， 万群学长不仅仅是在心理学领域知识渊博，更是对各种相关学科也触类旁通。在 最迷茫的时候，总是由他一语点醒。博士毕业、现于杭幼师任教的夏琼学姐现在 也时常回到实验室参加讨论会，性格温和、平易近人的她为我的毕业论文提供了 最直接的实验材料。本科同学、硕士师兄黄泽军从我还处在考研阶段时就给了我 真诚而有力的帮助和鼓励，非常有幸能和他同学七年。比我小一岁的师姐陈潇也 是我的挚友，不仅仅是在专业上的相互交流，还有着对人生的相似看法，也从她 的经验中得到了很多借鉴。同届的刘颖仪，每个阶段都一起走过来，相互关心、 相互理解。还有性格直率仗义的师妹林苗，对于研究的敏锐度让我望尘莫及，生 活上也尤其投契。还没有开始硕士学业、但已经渐渐熟识的师弟潘禄和师妹高馨 颖，他们的热心帮助也让我的实验顺利进行。 还要感谢实验室外的同学们赵贞卿同学，四年的本科室友，后来又在一起 相互帮助着考研，再到现在的三年同学，我个人经历中同学最久的一位，相信我 们的友情会一直一直下去。三位友善的室友：王亚楠、叶绿绿、钟淑仪，我们在 一起度过了最快乐的寝室时光还有张淑爱、刘炜、刘谓、陈婉玲、陈丹、邵晓 琳等同学，和你们在一起的时间总是过得特别快，在这分别的时刻，我想说真的 非常幸运能够和你们同窗三年，即使以后我们在不同的地方看不同的风景，至少 我们曾在同一个地方看过一样的风景。 最后，必须感谢我的父母。也许是因为对最至亲的人有着最深也是最含蓄的 感情，几乎没有在任何场合、任何时候对父母轻易言谢过。但在这近二十年学 - j 生涯的尾声，想对他们道一声最发自内心的感谢：感谢你们对我悉心养育和支持! 谢谢所有关心过我帮助过我的人们，在今后的日子里，带着你们曾经的帮助， 我会一路坚定地前行。 赵杨柯 二零一零年五月于浙大西溪校区 浙江大学硕士学位论文引言 1 引言 我们可以在大脑中处理物体形象，这个形象可以是曾被视觉加工过的，或 者是个体自己创造的新形象，这就是心理表象( m e n t a li m a g e ) 。心理表象与真 实知觉在行为结果上有一定的相似性。传统的心理扫描和心理旋转实验对此进 行了验证，结果认为心理表象和真实知觉存在着一定程度的关系，但对于心理 表象和真实知觉是如何形成对应、以及在那些具体的维度形成对应的，传统研 究并未给予充分的关注。以往对于心理表象和知觉之间联系的研究也主要集中 在视觉通道和听觉通道，随着近些年具身认知( e m b o d i m e n tc o g n i ti o n ) 研究 的兴起，不少实验结果验证本体的运动经验可能对心理表象的操作产生影响， 比如，人体的运动经验可能对身体图形的心理旋转任务有促进作用( a m o r i m ， i s a b l e u j a r r a y a ，2 0 0 6 ) 。类似这样的实验结果显示，知觉对于心理表象操 作的影响可能存在于多种感觉通道。 另一方面，以往关于重量感知( p e r c e p t i o no fw e i g h t ) 的实验研究方法 较为间接和单一，主要以操作重物的动作执行者的视觉或听觉信息作为呈现刺 激，要求被试根据这些间接感觉信息判断物体重量。重量感知与运动经验的密 切关系提示我们，重量感知可能会以一种内隐的方式对视觉心理表象的操作产 生影响，传统心理表象研究的范式可能为此提供支持。 1 1 关联知觉与心理表象的理论 关于心理表象和知觉相似性和关联性的理论众多，也分别侧重不同的方面， 总体来说主要可分为结构理论( s t r u c t u r a lt h e o r i e s ) 、功能理论( f u n c t i o n a l t h e o r i e s ) 和交互理论( i n t e r a c t i v et h e o r i e s ) 三类。三类理论虽出发点和 着重点不同，但相互联系、相互补充。 1 1 1 结构理论 结构理论认为真实物体和存在于大脑中的表象之问存在很多相似的共同之 处，也就是说生成心理表象和生成知觉的内在机制有很大的相似，二者可能共 用部分机制。不少研究者相继提出类似的理论，比如，k o s s l y n 等人认为视觉 表象是存储在视觉缓存( v is u a lb u f f e r ) 中的，这种视觉缓存包含了一系列的 “细胞”，“细胞”在视觉表象形成时被激活，当个体检视大脑中的表象时，视 浙江大学硕士学位论文引言 觉缓存的不同区域被激活，这就与真实状况中人们在电视屏幕上视觉扫瞄不同 的部分类似( k o s s l y n s h w a r t z ，1 9 7 7 ) 。f i n k e 也有类似的理论，认为表象 与知觉类似的原因是它们具有相似的神经机制( f i n k e ，1 9 8 0 ) 。 验证结构理论的实验研究主要是心理表象扫描的实验，在此类实验中，被 试一般会被训练如何通过形成和检视视觉表象来完成实验任务，被试依靠视觉 表象完成实验任务时的绩效反应模式是研究者的重点关注对象，其绩效有时也 被与真实知觉状况下的绩效作比较。经典的实验比如k o s s l y n 的心理表象扫瞄 实验和想象不同大小动物是否具有某种特征的实验。心理表象扫瞄任务中，被 试要求对图片中物体的空间属性进行记忆，在图片撤去，形成心理表象后，想 象注视表象的某一部分，实验任务为判断心理表象是否具有某一属性，结果发现， 当需要被试判断是否存在于表象中的空间属性离“注视点”较远时，反应时也 随之增长，研究者认为心理表象保存了真实客观物体的空间特征( k o s s l y n ， 1 9 7 3 ) 。k o s s l y n 等人后来的另一个实验研究了心理表象是否会呈现出类似知觉 的空间限制，实验要求被试想象一个动物是否具有某一部位，结果发现当指导 语引导被试形成较大的心理表象时，反应时较长，换句话说，主观上大的表象 激活比小的表象需要更多的时间，也说明心理表象可能有着不同的空间大小， 而其大小的不同可能影响着个体信息提取的难易程度( k o s s l y n ，1 9 7 5 ) 。 总体而言，支持结构理论的证据主要来自心理表象扫描的研究，心理表象 存在着空间大小的差异，心理表象的扫描模式与真实知觉的扫描模式具有一定 程度的相似，这些结果支持了结构理论的假设：心理表象和知觉的内在机制可 能是相似或共同的，或者至少部分共同。 但是，上述类型的实验研究存在着一个明显的问题，被试可能在完成实验 任务时猜测到实验意图，清楚地明白检视表象时的搜索距离和搜索时间之间可 能存在正比关系，因此实验结果中反应时问随搜索距离增长而增长的效应也可 能来自被试者效应。为了消除这种被试者效应，f i n k e 和p i n k e r 提出了新的心 理表象扫描的实验范式，该范式不存在与扫描距离相关的先行信息，被试也不 会接受到建立和扫描心理表象的指导语。在此范式中，首先在白色背景下呈现 四个黑点，短暂呈现时间后消失，2 秒后出现一个箭头，箭头从非预期位置指 向另一空白处，被试的任务是判断箭头指向的位置先前是否有黑点出现，结果 2 浙江大学硕士学位论文 引言 显示反应时间随着箭头与黑点的距离增长而上升，与k o s s l y n 等人的实验结果 吻合。( f i n k e p i n k e r ，1 9 8 2 ) 在上述实验中，在探测箭头出现前，被试无法 预期关于心理扫描距离的信患，而如果先给出被试箭头位置的先行信息，这种 反应时间随扫描距离增长而上升的效应消失( f i n k e p i n k e r ，1 9 8 3 ) 。另外， 眼动对于心理扫描实验的影响也是需要排除的。早先的心理扫描实验中，眼动 并没有在实验中得到控制，可能会对反应时间有直接的影响，尤其是在被试能 够使用外部视觉线索聚焦图像时。 1 1 2 功能理论 不同于结构理论主要对于心理表象和知觉之间相似性的关注，功能理论的 关注点在于心理表象在客体的识别和客体之间的比较上有什么作用和功能。功 能理论主要有两点基础假设：第一点是两个客体之间的比较是通过想象客体叠 加、或者想象某一客体转换至与另一客体相同位置来进行的；第二点是这些心 理表象操作是与知觉中操作真实客体紧密对应的。 由于功能理论关注客体之间的比较，心理旋转范式为这类理论的验证提供 了最为直接的证据。s h e p a r d 和m e t z l e r ( 1 9 7 1 ) 经典的心理旋转研究，利用三 维方块作为实验材料，让被试比较在心理旋转后两个图形是否一致，结果发现 无论在平面旋转还是深度旋转条件下，反应时都随着角度差异的增大而线性上 升，说明被试在进行心理旋转异同判断时可能是把一个物体先旋转至另一个物 体的位置，然后再进行判断的，且三维图形在心理旋转中也被看作是三维形状， 类似真实物体，而非二维平面图形。这一实验证据不仅为功能理论提供支持， 同时也支持结构理论。随后，心理旋转的实验材料被进一步丰富，也得到了一 些很有意义的新发现。实验结果表明，当心理旋转的实验材料是熟悉物体( 如 数字、字母) 时，被试先把偏离正立位置的物体心理旋转至正立的位置，然后 进行是常规图形还是镜像的判断( c o o p e r & s h e p a r d ，1 9 7 3 a ，1 9 7 3 b ) 。利用人 体部位图片进行的心理旋转研究也得到了类似的结果。熟悉客体的心理旋转有 着把客体旋转按照熟悉路径旋转至熟悉位置的倾向，这种感觉运动与真实的物 理运动在功能上有着极大的相似之处。 相对于结构理论，功能理论的验证实验更为丰富，而且实验控制也更为严 浙江大学硕士学位论文 弓 言 格。心理旋转范式一般不直接引导被试进行“旋转”，只要求被试尽可能快速准 确地作出反应，因此任务引导的实验者效应远低于验证结构理论的心理扫描实 验。 1 1 - 3 交互理论 除了结构理论和功能理论外，还有交互理论对心理表象和知觉之间的关系 进行了更为全面的关注和讨论。交互理论认为，不仅仅是真实知觉对于表象操 作有促进作用，对于某客体的想象也会激活对该客体的真实感觉机制，这种激 活在一定限度内会促进感觉机制的易化，而如果超过一定限度，感觉机制可能 会出现疲劳效应，也就是说表象的操作也会反作用于真实感觉系统。交互理论 中还有一种观点认为，由于有限的资源加工机制和资源竞争的原因，心理表现 有时甚至会干扰知觉( s e g a l & f u s e ll a ，1 9 7 0 ) 。根据交互理论的基本假设， 存在着以下两点推论：1 ) 感觉本身可以被合适的视觉化过程改进；2 ) 由于心 理表象的存在，感觉机制的适应( a d a p t a t i o n ) 可能会引起多种形式的感觉后 效。 支持交互理论的实证研究结合了与结构理论和功能理论有关的实验范式的 特点，与支持结构理论的实验一样，被试直接被要求想象观察某客体或模式序 列；与支持功能理论的实验一样，被试也需要对某些根据一定标准呈现的客体 作判断，只是和功能理论的关注点不同，此类任务一般不需要被试想象比较不 同的呈现刺激，只需对某一呈现刺激作反应。f r e y d 和f i n k e ( 1 9 8 4 ) 的实验中 向被试同时分别呈现水平和垂直的两条直线，要求判断哪条直线长度更长，实 验分为三种条件：第一种条件下被试先想象一个居于视野正中的正方形，正方 形的边长略短于其后视觉呈现的两条直线；第二种条件下被试先想象一个交叉 连接正方形四个顶点的x 形图形；第三种为控制条件，被试不作事先想象。结 果发现，被试只在第一种条件下有反应时显著缩短的效应。该实验结果也说明 了想象有效的背景模式可能会促进视觉判断。 还有一些研究在验证心理表象和知觉的交互作用时，特别关注了心理表象 和知觉刺激所属感觉通道的异同。比如，b r o o k s ( 1 9 6 8 ) 的实验验证了空间可 视化( s p a ti a lv i s u a li z a ti o n ) 对于视知觉的干扰效应。实验中，被试先听取 4 浙江大学硕士学位论文引言 句子，对句子中的每个词语是否是名词作判断，或者心理想象某一字母，然后 判断字母的某一特征是否在顶部。允许两种反应方式，一种是口语回答“是” 或“否”，另一种是用手势指向字母“y ”或“n ”。结果显示，口语报告任务受 到口语反应的最大干扰，可视化任务受到指向反应的最大干扰。该研究验证了 知觉可能选择性地受到同一通道内的心理表象的干扰。s e g a l 和f u s e ll a ( 1 9 7 0 ) 的研究揭示，心理表象也可能选择性地被同一感觉通道内的知觉的干扰。他们 的研究应用了信号检测范式进行了实验，实验首先要求被试在进行信号检测任 务前想象视觉表象或听觉表象，结果发现，当现象的表象和其后出现的知觉刺 激属于同一感觉通道内时，检测敏感性下降。研究者据此推论，心理表象与知 觉竞争着相同的信息加工资源。 1 2 重量知觉的相关研究 1 2 1 视觉重量感知研究 在生活中，人们需要对物体重量进行感知和判断，重量知觉的研究是人因 学上重要的一个领域，研究者们主要通过生理学和生物力学等研究方法研究人 们的重量感知能力除了让被试亲身提举重物外，还有研究让被试通过从其他 感觉通道获得的信息来判断物体重量。比如，向被试呈现重物操作者的动作图 片、录像或录音，被试从视觉或听觉刺激中获得操作者的运动特征，并依此判 断重物的重量( v a l e n t i & c o s t a l l ，1 9 9 7 ) 研究结果表明，操作者动作特征、 肌肉疲劳、物体体积等因素都会影响重量感知( d e b b ，1 9 9 9 ；j o n e s ，1 9 8 6 ) 。 1 2 2 形重错觉的不匹配假设 形重错觉指观察两个重量相等的物体时，个体倾向于把形状较大的物体知 觉为重量较轻，而形状较小的物体则被知觉为重量较重；如果个体观察两个大 小相等、但重量不同的物体，则倾向于把较重的物体知觉为较小，较轻的物体 知觉为较大。最早的观点认为形成形重错觉的原因可能是个体判断形状较大的 物体更重，所以需要更大的肌肉力量举起物体，因此形状较大的物体就更容易 被轻易地举起，因此感知重量也较轻，相反形状较小的物体被感知得较重。也 就是说，形重错觉来自高级感觉系统的预测和实际重量的不匹配，错误的高级 运动系统的预测引起了运动指令( m o t o rc o m m a n d s ) 对于客体重量的错误估计。 浙江大学硕士学位论文引言 f l a n a g a n 等人( 2 0 0 0 ) 的研究结果反对了这种不匹配假设。他们的实验向被试 重复呈现举起相同物体的动作，这种情况下，高级运动系统能够对举起重物所 需要的负载力进行正确的判断，但是结果显示形重错觉仍然存在。研究者推测， 高级感觉系统预测与实际重量不匹配的假设不成立，可能是纯粹的感觉上的不 匹配引起了形重错觉，或者这种错觉很可能是与前瞻性的预测无关的。为了验 证这一问题，有研究者对被试进行了训练，用实验手段逆转形重错觉，让被试 形成与产生形重错觉前相反的预期，即预期体积大的物体重量小，体积小的物 体重量大，结果发现，负载力和形重错觉都会因为这种练习而逆转，但是负载 力的逆转要快于形重错觉的逆转( f l a n a g a n ，2 0 0 8 ) 。在这个研究中，研究者还 发现，负载力对于形状一重量逆转联系的适应要快于形重错觉。因为无论动作指 令是否对举起重物所需的力作出了准确的判断，形重错觉都存在，所以研究者 们认为形重错觉可能是一种单纯的知觉上的错觉，是由先行预期和环境统计之 间的不匹配引起的。目前关于形重错觉最广为接受的解释是：这种错觉的成因 可能是中枢神经系统以一种次优的方式整合了事先预测和感觉输入信息 ( b r a y a n o v s m it h ，2 0 1 0 ) 。 1 3 问题的提出 1 3 1 利用心理旋转范式的具身认知研究的启示 p a r s o n s 最早利用人体部位图形( 手部、足部) 进行心理旋转实验，而且 并未得到经典心理旋转的旋转角度和反应时之间的单调线性关系( p a r s o n s ， 1 9 8 7 ) ，说明可能由于实验材料的特殊性，经典的心理旋转效应受到了影响。人 体部位图片可能启动了个体的真实运动经验，且由于真实运动中生理机制上的 约束，身体部位图形的心理旋转反应模式不是线性的。近些年来，有不少实验 在p a r s o n s 研究的基础上进一步对该假设进行了验证，发现在行为实验的结果 中，旋转身体部位图形的绩效优于旋转一般图形，发现前者具有更快的反应时 间和更高的准确率( h u t t e n l o c h e r p r e s s o n ，1 9 7 9 ；p r e s s o n ，1 9 8 2 ；a m o r i m ， & s t u c c h i ，1 9 9 7 ；w r a g ae ta 1 ，2 0 0 0 ) 近年来具身认知研究的兴起也为心理旋转和物理经验之间的联系提供实验 6 浙江大学硕士学位论文 引言 佐证。a m o r i m ，i s a b l e u 和j a r r a y a ( 2 0 0 6 ) 以立体方块和不同姿势人体图形为 实验材料设计了一组巧妙的实验，结果显示，当控制人体姿势和立体方块在空 间构型上一致时，被试对人体姿势图片的心理操作水平高于立体方块图片。而 若给立体方块端部加上人类头部图形，任务绩效也能提高。说明个体可能采取 将自身身体参考系投射至外部转换对象这样一种身体类比的方式，使得空间旋 转任务的绩效提高。研究者还排除绩效的提高仅是由于头部图形增加了空间线 索的信息的可能性。对比人体姿势图片和熟悉度类似、空间构型一致的物体， 人体姿势图片的旋转任务成绩显著高于后者。这些都提示了对身体部位相关图 形的心理旋转可能启动了真实肢体运动的物理经验，从而影响了心理旋转的行 为表现。另外，不同的身体旋转轴线也直接影响观察者优势是否存在，比如在 按照身体不同轴线进行心理空间转换时，横平面的旋转得到了观察者优势效应， 而矢状面和冠状面上则没有出现该效应( c a r p e n t e r p r o f f i t t ，2 0 0 1 ；w r a g a e ta 1 ，2 0 0 0 ) 。而当物体序列所在平面与人体主轴呈正交关系时，无论进行的 心理转换是否符合物理法则，观察者优势都存在，而当这种正交关系不存在时， 观察者优势也消失了( c r e e me ta 1 ，2 0 0 1 ) 。 以上实验集中关注与身体有关图形的心理旋转，但广义上提示了我们心理 表象操作与一般物理经验也可能存在着密不可分的联系，心理旋转可能被物理 经验影响。那么，对于身体图形以外的其他特殊旋转材料，物理经验是否也会 对其心理表象操作产生影响? 比如对于物体的重量感知? 1 3 2 心理旋转范式研究重量感知的优势 本研究主要关注视觉心理表象与知觉中的重量感知的联系，不同的重量知 觉经验是否会引起心理表象操作的不同表现或不同效率。心理旋转范式的实验 结果直观，多项指标如反应时、正确率、斜率、截距等统计简便，尤其是斜率 和截距两项指标对于揭示和探测心理旋转过程有重要意义。 心理旋转范式中的异同判断范式为精确研究心理旋转过程提供了可能。异 同判断范式的具体实验方法是：同时向被试呈现两个图形，二者处于不同的角 度，图形可能相同也可能镜像对称，实验任务是通过心理旋转某一图形，判断 二者转动后相同或不同。该任务的反应时问包括刺激编码、心理旋转、旋转后 7 浙江大学硕士学位论文 引言 比较刺激和选择执行的各阶段( c o o p e r s h e p a r d ，1 9 7 1 ) 。如果心理旋转实验 范式中控制良好，反应时间将随着心理旋转角度的增加而增长，并呈线性关系。 若以旋转角度为x 轴，反应时间为y 轴，则能得到一回归直线，回归直线斜率 单位为毫秒度，斜率的倒数反映旋转速率，斜率越大，旋转速率越小，斜率越 小，旋转速率越大，从而也反映出心理旋转的难易程度，直线截距则表示感知 比较过程，也有研究认为截距还包括了心理旋转的准备时间( i l a n m i l l e r ， 1 9 9 4 ) 。心理旋转回归直线的这两项指标对于心理旋转的精确量化研究有着重要 的意义。 1 4 实验假设 以往对于表象和知觉之间联系的研究着重在于视觉空间层面，主要通过心 理表象扫描和心理旋转两种范式进行研究，而心理表象扫描实验任务的设定多 能使被试得到较多的先行信息，因此对于实验意图的猜测可能会产生一定的被 试者效应。本研究通过心理旋转范式研究心理表象操作与重量感知之间的联系。 根据心理表象与知觉之间联系的理论，心理旋转与真实物体的旋转可能共用相 同的机制，传统的心理旋转研究也得到了心理旋转随旋转角度增大而上升的经 典结果，揭示了心理表象操作过程与真实物理运动的相似性。但是，类似于早 期心理表象扫描实验可能存在的被试者效应，心理旋转实验也存在着相同的问 题。另外，传统的心理旋转实验往往只能揭示直接的视觉输入信息对于旋转任 务的影响。本研究设想通过在控制被试者效应的条件下，讨论视觉重量感知对 于心理旋转的无意识影响。本研究的目的首先是验证功能理论的假设：心理表 象和真实知觉是否存在着一种功能上的联系? 其次，也希望扩展交互理论假设 的内涵，心理表象与真实知觉之间的相互作用可能不仅仅是在同一通道内的。 实验选取视觉大小一致的熟悉动物图片作为实验材料，选取熟悉动物图片进行 实验材料的主要原因是被试对于自然界的动物的轻重有较为一致的视觉和物理 经验，图片所示动物在真实情境中分为体重较重的大动物和体重较轻的小动物， 实验假设大动物的心理旋转速率慢于小动物，如果二者无差异，也可能是单独 的心理旋转实验范式不能诱导被试，则通过一定手段诱导被试后观察实验效应 的显著性。 8 浙江大学硕士学位论文 实验一 2 实验一不同重量动物的图形的心理旋转比较研究 2 1 实验目的 通过控制动物图片中动物真实大小的不同水平，研究动物真实大小对动物 图片心理旋转的影响，即真实大小概念对于心理表象操作的影响。 2 2 实验设计 2 * 6 被试者内设计，自变量为( 1 ) 动物真实大小，分为大动物和小动物两 个水平；( 2 ) 图片旋转角度，分为3 0 。、6 0 。、9 0 。、1 2 0 。、1 5 0 。、1 8 0 。 六个水平。 2 3 实验方法 2 3 1 被试 招募被试为浙江大学2 2 名在校大学生，男生1 2 人，女生1 0 人，自愿参加 实验，所有被试矫正视力正常，事先不知道实验相关内容，结束后获得适量报 酬。 2 3 2 实验材料 每名被试独立完成实验，与显示器( 1 7 寸真彩色，分辨率1 0 2 4 * 7 6 8 ，刷新 率7 5 i t z ) 距离约为4 0 厘米。被试下颌用托架固定。正式实验采用按要求绘制 的动物图片8 幅，其中大动物4 幅( 袋鼠、骆驼、大象、犀牛) 、小动物4 幅( 老 鼠、蜗牛、小鸟、乌龟) ，采用图片均为线条图形，无填充色，8 种动物均首尾 朝向明显，如图2 - 1 所示。实验练习阶段动物图形不在正式实验阶段出现。图 片统一大小为1 6 0 1 6 0 像素。 9 浙江大学硕士学位论文实验一 图2 - i 实验所用大动物和小动物图形示意图 2 3 3 实验程序 实验程序采用e - p r i m e2 0 软件编制。实验中要求被试一直注视中央注视 点位置，首先在屏幕中央呈现“+ ”5 0 0 m s ，待“+ ”消失后，屏幕左侧出现一幅 动物的正立图片，右侧出现该图片或其镜像图片旋转一定角度后的图片，要求 被试判断右侧图片旋转到正立位置后是左侧的图片还是其镜像，即异同判断， 若右侧图片与左侧图片相同。反应按键被试间平衡，若右侧图形旋转后与左侧 图形一致，一半被试按f 键反应，若是左侧图片镜像，按j 键反应。另一半被 试与之相反。按键后刺激消失每名被试正式实验部分需完成3 8 4 个条件( 8 图形6 角度x2 旋转方向x2 左侧图形朝向2 右侧图形朝向) ，重复2 次，共 7 6 8 次试验，刺激随机出现。实验共分为两组，两组之间休息，程序自动记录 被试的正确率和反应时，正式实验开始前进行4 8 次练习( 练习中使用的动物图 形不出现在正式实验中) 。 2 4 结果与分析 2 2 名被试正确率均达到9 0 以上，且经实验后询问，被试均未感觉不同的 实验图片对于实验任务完成的影响有差异，数据有效 2 4 1 心理旋转效应显著 首先对每名被试的数据进行修正，剔除错误反应的数据结果，然后计算平 均反应时，由于考虑反应时数据受极端值影响较大，再剔除平均反应时2 5 个 1 0 浙江大学硕士学位论文 实验一 标准差以外的极端值。不考虑旋转方向、刺激异同等变量对于应变量的影响， 这些变量的设置仅作为被试内平衡，不作分析。数据修正整理完成后，以大动 物和小动物为两个水平，根据每名被试的不同旋转角度和所对应的反应时进行 线性拟合，分别得到每名被试的大动物和小动物的心理旋转直线，反应时随角 度差异增大线性上升，心理旋转效应显著，如图2 - 2 所示。 团 图2 - 1 大动物和小动物心理旋转曲线示意图 2 4 2 心理旋转直线斜率的差异 对所有被试的大动物和小动物的心理旋转斜率进行配对t 检验，结果见表 2 - 1 。大动物的心理旋转斜率大于小动物，p = 0 0 4 , 1 0 0 5 ，效应显著。 表2 - 1 不同刺激类型对心理旋转斜率影响的配对t 检验 2 4 3 心理旋转直线斜率的性别差异 通过观察数据发现，男性被试和女性被试的数据存在差异，男性被试不同 刺激类型之间的心理旋转斜率差异小于女性被试，如图2 - 2 所示。因此，对男 性被试和女性被试的数据分别进行t 检验，见表2 - 2 和表2 - 3 结果显示，1 0 名女生被试的大动物心理旋转斜率均高于小动物，统计检验差异达到显著水平， p = 0 0 2 5 0 0 5 ；1 2 名男生被试数据也显示同样的数据趋势，但统计检验未达显 著水平，p = 0 4 6 2 浙江大学硕士学位论文 实验一 图2 - 2 心理旋转直线斜率的性别差异示意图 表2 - 2 不同刺激类型对女性被试心理旋转斜率影响的配对t 检验 表2 - 3 不同刺激类型对男性被试心理旋转斜率影响的配对t 检验 对大动物和小动物的心理旋转斜率进行f 检验，结果见表2 1 ，大动物的 心理旋转斜率大于小动物，p - o 0 3 6 0 0 5 ，差异显著，刺激种类的主效应显著。 刺激类型与性别的交互作用不显著，p _ o 2 8 4 。 1 2 浙江大学硕士学位论文 实验一 表2 - 4 刺激种类与性别对心理旋转斜率的影响的重复测量方差分析 2 4 3 心理旋转直线截距差异 对心理旋转直线的截距进行配对t 检验，结果见表2 - 5 ，大动物的旋转斜 率显著小于小动物，p = o 0 0 8 0 0 1 。 表2 - 5 不同刺激类型对心理旋转截距影响的配对t 检验 对不同性别被试的心理旋转直线截距进行配对t 检验，结果见表2 - 6 和表 2 7 。女性被试大动物旋转的截距小于小动物，p = o 0 1 2 0 0 5 ；男性被试也表现 出相同的趋势，但该效应不显著，p = o 2 0 7 。 表2 - 6 不同刺激类型对女性被试心理旋转截距影响的配对t 检验 表2 - 7 不同刺激类型对男性被试心理旋转截距影响的配对t 检验 2 4 4 反应时无差异 大动物和小动物反应时无显著差异。对每名被试大动物和小动物的心理旋 浙江大学硕士学位论文实验一 转平均反应时进行配对t 检验，小动物的心理旋转反应时间长于大动物，但差 异未达显著水平，p = o 0 7 1 。统计每名被试的平均反应时间，并对男生和女生的 数据进行独立样本t 检验，二者差异不显著，p = o 8 1 7 。 2 5 讨论 本实验显示，大动物的心理旋转困难程度高于小动物的心理旋转，效应显 著，符合实验假设。此外，不同性别的心理旋转斜率差异显著，男性被试心理 旋转斜率小于女性被试，即男性的心理旋转难度小于女性。单独t 检验也显示 女性被试此效应显著，男性被试该效应未达显著水平。另一非常值得关注的结 果是，大动物的心理旋转直线截距显著小于小动物，与斜率的检验类似，男性 被试的效应也不显著。 实验中使用的心理旋转材料是动物的轮廓图，图形画布大小一致，因此推 论心理旋转过程中形成的表象大小也是一致的，实验发现的大小两类动物心理 旋转难易情况的差异可能来自知觉经验的区别。材料中的动物图形可能启动了 被试对于真实动物的重量知觉经验，重量较大的物体在真实情境下的运动速率 慢于重量较轻的物体，这一特征在心理表象操作中也显示。表象的操作可能不 仅仅与视觉表象本身有关，还与真实世界的物理经验有关联，而且物理经验可 以在被试无意识的情况下对表象操作产生影响。 心理旋转直线截距的差异说明了大动物和小动物的旋转准备时间的差异 值得关注的是截距与斜率的差异方向并不相同，旋转准备时间长的刺激材料旋 转困难程度小。但是这也说明本实验得到的心理旋转斜率的差异不是由于同方 向的旋转前的识别准备的差异引起的。 实验一总体上支持了研究的假设，知觉经验中的视觉重量感知对于心理旋 转中的表象操作有直接的影响。需要特别关注的是本实验结果中出现的性别差 异，性别差异主效应显著，但是检验显示刺激材料和性别的交互作用不显著。 对男性被试和女性被试的数据独立地进行配对t 检验则显示，女性的实验效应 显著，男性不显著。我们认为刺激材料和性别的交互作用不显著可能是由于被 试数量欠缺和男性被试数据不稳定引起。 1 4 浙江大学硕士学位论文 实验一 近些年来，一些关注心理旋转性别差异的研究显示，男性的心理旋转任务 绩效高于女性，而且男性可能在识别、旋转前准备以及旋转速度等心理旋转的 各阶段上都优于女性。本实验出现性别差异效应，可能的解释是实验材料动物 图片可能更大程度地启动了女性被试的重量感知，而男性被试的启动程度则较 弱。具体原因的探讨将置于下面的实验，以下实验将在在实验一的基础上，增 加一个起提示作用的实验过程，试探增加提示信息后，被试的反应结果模式将 发生什么变化，尤其是男性被试的知觉启动是否增强，引起显著的大小动物心 理旋转难速度之间的差异。 浙江大学硕士学位论文实验二 3 实验二诱导研究不同重量动物图形的心理旋转性别差异 3 1 实验目的 在实验一的基础上增加判断动物真实大小的诱导实验，观察动物大小效应 是否同时出现在两类不同性别被试。 3 2 实验方法 3 2 1 被试 招募被试为浙江大学2 3 名在校大学生，男生1 2 人，女生1 1 人，自愿参加 实验，且未参加过实验一，所有被试矫正视力正常，事先不知道实验相关内容， 结束后获得适量报酬。 3 2 2 实验材料 同实验一。 3 2 3 实验设计 实验第一部分为诱导实验部分，第二部分同实验一，第二部分反应按键被 试者间平衡。 3 2 4 实验程序 实验程序采用e - p r i m e2 0 软件编制。每名被试独立完成前后两部分实验。 第一部分为诱导实验部分，无练习，直接开始实验。实验中要求被试一直注视 中央注视点位置，首先在屏幕中央呈现“+ ”5 0 0 r e s ，待“+ ”消失后，屏幕中央 出现一幅动物的正立图片。被试需要对屏幕中央呈现的动物图形作判断，以主 观概念区分所示动物在真实情境下是“大动物”还是“小动物”，若判断为大动 物，按f 键，若判断为小动物，按j 键反应。诱导实验部分出现的动物图片即 实验一和实验二第二部分的心理旋转材料。第二部分实验程序与实验一完全相 同。 1 6 浙江大学硕士学位论文实验二 3 4 结果与分析 3 4 1 旋转困难程度的性别差异仍存在并增大 数据处理方法与实验一相同。本实验主要关注别差异是否仍然存在。首先， 单独对不同性别的被试进行大动物和小动物的心理旋转斜率的配对t 检验，结 果见表3 - 1 结果显示，刺激类型对女性被试心理旋转的斜率影响增大了， p = o 0 13 ，而男性被试的心理旋转斜率依然未表现出受刺激类型的明显影响， p - - o 2 6 8 。 表3 - 1 诱导后不同刺激类型对女性被试心理旋转斜率影响的配对t 检验 表3 - 2 诱导后不同刺激类型对男性被试心理旋转斜率影响的配对t 检验 对大动物和小动物的心理旋转斜率进行f 检验，结果见表3 - 3 。大动物的 旋转斜率显著大于小动物，p - - - o 0 0 4 0 0 1 ，主效应非常显著，刺激类型和性别 的交互作用边缘显著，p - - o 0 5 7 。结果显示，性别差异在实验二中仍然存在，且 刺激类型和性比的交互作用边缘显著，说明性别差异增大了。 表3 - 3 诱导后刺激种类与性别对心理旋转斜率的影响的方差分析 3 4 2 斜率数据与实验一数据的对比分析 由于实验一与实验二被试不同，而心理旋转部分任务完全一致，为观察实 1 7 浙江大学硕士学位论文 实验二 验二的诱导是否产生了作用，对实验一和实验二的数据进行方差分析，观察刺 激类型与实验组以及刺激类型与性别的交互作用，结果见表3 - 4 。 表3 - 4 刺激类型、实验组与性别别对心理旋转斜率的影响的方差分析 结果显示，刺激类型的主效应非常显著，p - - o 0