（发展与教育心理学专业论文）想象客体旋转任务中的方位效应和性别差异.pdf

想象客体旋转任务中的方位效应和性别差异 中文摘要 本研究采用了三因素混合实验设计，以正确率和反应时为指标，以简单空问 信息语篇为实验材料。通过两个实验，分别考察了方位名词和方向箭头两种刺激 呈现方式下，男女被试在想象客体旋转过程中对不同方位和不同角度的反应模 式，同时考察了空间表征的视点依赖性问题。 结果表明：( 1 ) 在想象客体旋转任务中，刺激呈现方式对方位效应的影响为： 当刺激以方位名词呈现时被试是处在内情景的；当刺激以方向箭头呈现时被试是 处在外情景的。在想象客体旋转过程中被试利用了自我中心参照系对物体进行搜 索。( 2 ) 想象旋转方式和刺激呈现方式对方位效应是共同起作用的。与客体旋转 过程相比，物体信息提取过程对方位效应的产生起着更关键的作用。( 3 ) 想象客 体旋转任务中，由于男女在活动经历和操作策略上的不同，存在着想象客体旋转 的性别差异。( 4 ) 人们在想象旋转过程中对空间的表征是依赖视点的。一般来说 想象旋转角度越大反应速度越慢，但是人们在想象空间中进行心理旋转时，有时 为了操作的容易在条件允许的情况下也会使用一定的策略。 关键词：想象客体旋转方位效应性别差异视点依赖性 di r e e t i o ne f f e c ta n ds e xd i f f e r e n c ei ni m a g i n e d o b j e c tr o t a t i o n a b s t r a c t t h er e s e a r c ha d o p t e dm i x e de x p e r i m e n t a ld e s i g n st o e x p l o r et h ep a t t e r no f a c c e s s i b i l i t yf o rd i f f e r e n c ea n g l ea n dd i r e c t i o n ，w h i l eu s i n gd i r e c t i o nw o r da n ds p a t i a l a r r o wa sp r o b es e p a r a t d y i nt h es a m et i m e - t h i sp a p e rr e v e a l e dt h ei n f l u e n c eo f v i e w p o i n t - d e p e n d e n t i tt o o ks i m p l es p a t i a li n f o r m a t i o nt e x t sa se x p e r i m e n t a l m a t e r i a l s ，w h i c hw c r ee v a l u a t e db yt h er e a c t i o nt i m ea n da c c u r a t er a t e t h er e s e a r c hi n d i c a t e d ：1 ) i ni m a g i n e do b j e c tr o t a t i o nt a s k s ，p r o b em o d a l i t y a f f e c t e dd i r e c t i o ne f f e c ta c c o r d i n gt ot h ep a t t e r n ：s u b j e c t si m a g i n et h e m s e l v e si nt h e s i t u a t i o nw h e nu s i n gs p a t i a la r r o w 鹪p r o b e ：o u t s i d ew h e nu s i n gd i r e c t i o nw o r da s p r o b e b e s i d e ，e g o c e n t r i cf 8 1 i l eo fr e f e r e n c ew a su s e dd u r i n gs e a r c h i n gi m a g i n e d e n v i r o n m e n t 2 1i m a g i n e dr o t a t i o nm e t h o da n dp r o b em o d a l i t yh a da l lr o l et o g e t h e rt o t h e d i r e c t i o ne f f e c t c o m p a r e d 丽l hr o t a t i o np r o c e s s ，t h ew o c e s so fr e t r i e v i n g p r o d u c t sm o r ec r i t i c a lf u n c t i o n 3 1i ni m a g i n e do b j e c tr o t a t i o nt a s k s 。t h es e x d i f f e r c n e ew a si n f l u e n c e db yp r a c t i c ea n do p e r a t i o n a lm e t h o d ，b u tt h ef u r t h e rr e s e a r c h o ni ti sa l s on e e d f u l 4 ) t h er e s u l t si nt h i sp a p e rs u p p o r tt h a ts p a t i a lr e p r e s e n t a t i o ni s v i e w p o i n t - d e p e n d e n t g e n e r a l l ys p e a k i n g , r e a c t i o nt i m ei n c r e a s e sa sr o t a t i o nd e g r e e i n c r e a s e s b u ts o m e t i m e si nt h ep e r m i s s i o nc o n d i t i o n ，p e o p l ea l s oc a l la d o p tc e r t a i n s t r a t e g y k e yw o r d s ：i m a g i n e do b j e c tr o t a t i o n ，d i r e c t i o ne f f e c t ，s 甑d i f f e r e n c e v i e w p o i n t - d e p e n d e n t 学位论文原创性声明 本人所提交的学位论文想象客体旋转任务中的方位效应和性别 差异，是在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的原创性成果。 除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已 经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集 体，均已在文中标明。 本声明的法律后果由本人承担。 论文作者( 签名) ：o 条盈 2 0 0 7 年5 月3 0 日 学位论文原创性确认书 学生所提交的学位论文想象客体旋转任务中的方位效 应和性别差异，是在本人的指导下，由其独立进行研究工作所取得 的原创性成果。除文中已经注明引用的内容外，该论文不包含任何其 他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。 指导教师( 签名) ： 2 0 0 7 年5 月3 0 日 1 前言 1 1 空间关系与空间参照体系 1 1 1 空间关系 人类所有的活动都是在特定的空间发生的。对各种空间的认知是我们现实生 活中必不可少的重要能力。 1 9 8 7 年，k o s s l y n 1 】首次提出大脑包含分离的两类空问关系数量和类别 子系统的假设。这一假设得到了大量研究的支持。该假设认为数量关系主要由右 半脑加工，和精确迅速地更新距离的数量特性、朝向和大小密切相关，涉及在个 人空间中对物体直接行为的有效视觉运动控制。类别空间关系主要由大脑的左半 球加工，和同等类别位置关系密切相关，主要是涉及不同的知觉功能，例如记录 在自我或非自我为中心的参照框架内的大致物体位置。 语言在表达空间关系的时候也有数量和类别的区别。k o s s l y n 等人认为视知 觉环境下的类别空间关系和语言表达中的自我和非自我的类别空问关系之间的 联系很紧密f l t2 1 。我们自身和周围环境的关系在时间和空问上是连续一致的，连 续的空间关系虽然可以采用“度”或“米”等这样的数量子系统来表达，但实际 上人们很难掌握和使用这种精确表达空间距离和方位的方式【3 1 。因此在对空间信 息进行学习和交流的过程中，人们几乎使用类别子系统，例如“前”、“后”、。左”、 “右”等这样的空问词语来表示自我为中心的和非自我为中心的空间关系，比如 “这棵大树在我的右边”，“咖啡杯子放在桌子的前面”等。 关于语言的跨文化研究表明，所有的自然语言在语法上都有一些用来表达类 别空间关系的特殊词语【4 】。类别空间关系在很多语言中多是以介词的形式呈现， 同时有许多表示特定的双向关系，如上、下、左、右、前、后这样的词语，都表 达了一种相对的空间关系。许多实验证实，人们大都习惯于通过定义物体的大致 类别距离而不是数量距离来表征空间关系。但近来c a r l s o n 和v a nd e m a ni s 的研 究表明，当使用类别化相对空间关系词语时，距离信息同时被计算加工并且保持 在参照框架的一个参数内，这说明空间方位的词语在某种程度上保持了距离的信 息。a f o n s o ，g a u n e t 和d e n i s 【6 】的研究也表明言语描述中产生的空间表征具有数量 距离特征。 1 1 - 2 空间参照体系 在实际知觉空间中运动时，人类是以一个或者多个参照框架来表征空间中物 体位置的。空阃视觉和空间认知研究常常假定这些参照框架是以一系列的坐标表 征的，不同的任务使用不同的参照框架。在日常生活中，通过这样的坐标系统， 我们才能抓取所看到的物体以及谈论所感知到的物体方位。 人类的视觉系统可以以多种方式对物体进行编码。物体可以参照相对于观察 者的框架进行定位。也可以参照相对于物体自身的结构框架或者是参照相对于环 境中的其它物体的框架来定位。同样人们使用语言对空间关系进行描述时也会选 择不同的参照框架。参照框架( f r a m e s o f r e f e r e n c e o r r e f e r e n c e 触m 髂) ，也称为参 照体系( r e f e r e n c es y s t e m s ) ，被定义为空间中个体位置的表征手段。参照系是限定 了原点、朝向、方向和尺度的三维坐标系。根据参照系的不同参数变化特性，对 它的划分有多种方法。但在空间认知研究中，最常用的区分是把参照系划分为自 我为中心的参照系( e g o c e n t r i c 缸m eo fr e f e r e n c e ) 和非自我为中心的参照系 ( a l l o c e n t r i cf l a m eo f r e f e r e n c e ) 。 自我为中心的参照系，是以观察者的头或者身体为坐标原点，利用观察者的 身体解剖坐标定义坐标轴的朝向，如观察者的头脚、前后、左右构成了相互垂 直的三个坐标轴。这种认知结构反应到语言空间中就是上、下、前、后、左、右 这样的方位词。对这些自我为中心的方位进行的判断称为相对方位判断【7 】。自我 为中心的参照体系被理解为是从第一人称视角观察的环境在我们头脑中的心理 模型。研究者认为这个框架至少包含对直接环境或者场景的知觉，虽然这个心理 体系并没有外显的存在，但人类就是通过这种自我为中心的视角存储知觉环境中 的知识。 非自我为中心的参照系则指以外在为中心或者地球为中心的独立于观察者 位置的参照框架，是由物体一物体关系构成的。它又可以分为两种：客体相关参 照系( o b j e c t - r e l a t i v e o ri n t r i n s i cr e f e r e n c ef r a m e ) 和环境参照系( e n v i r o n m e n t a l r e f e r e n c e 疳a m e ) 。客体相关参照系可以按照客体的上下轴、前后轴和右，左轴来 定位周围客体。环境参照体系( 包括重力体系) 具体定位东、南、西、北四个方向。 和表达空日j 方位的非语言表征一样，空间语言也使用多种类型的参照体系。 有关空间语言和空间知觉系统间关系的研究表明，语言和知觉系统问不但有共同 的神经基础，而且在非语言的空间表征和空间语言之间存在共同的参照体系结 构，语言的跨文化研究证实了这个结果【8 , 9 1 。在空间任务操作过程中，人们究竟 使用了哪种参照体系已经成为当前空间认知领域的争论焦点。 1 2 心理旋转研究概况 2 1 - 2 1 心理旋转研究的历史背景 心理旋转是一种想象自己或客体旋转的能力，认知心理学家把它看作是一 种通过实验研究可获得的空间认知形式。因为心理旋转与实际物理旋转相类似， 所以心理旋转被认为是表象转换的典例，是“模拟”认知过程的最好例子心理 旋转是以内部表征的产生为前提的，涉及比表象产生更为复杂的认知过程。具体 讲，心理旋转能力涉及到表象的产生、保持和对表象的心理转换等能力。心理旋 转与心理折纸( p a p e r - f o l d i n g ) 和心理变位( m e n t a l t r a n s p o s i t i o n ) - - 起同属空间转换 范畴。 早在二十世纪三十年代，心理测量学家就已视心理旋转为空间能力的重要组 成部分，并把心理旋转作为衡量空问能力的重要指标之一。1 9 7 1 年，s h c p a r d 和 同事o l 首先开始运用认知心理学的方法( 反应时和正确率) 对心理旋转的本质进 行研究。这项研究所应用的方法和取得的结果对后来的表象研究产生了巨大的影 响。s h e p a r d 等人用速示器向被试呈现成对的3 d 图形，被试的任务是判定这两 个图形是否相同，所有的图形是由计算机制作的，每个图形都是由l o 个小方块 连接起来组成的手柄形，有3 个直角弯头，看起来是立体的。这些图形的成对应 用有两种情况：第一种情况是两个图形相同而方位不同，它们是正像对称的，其 中一个相对于另一个转动了一定角度，如果将其中一个图形转回相应的角度，那 么这两个图形就可以重合，被试对这一对图形判定相同才是正确反应；第二种情 况是两个不相同的图形，它们是镜像对称的，其区别如同左右手一样。这两个图 形看起来相似，但无论怎样转动也是不能重合的，对它们的正确判定是“不同”。 镜像的目的是为了阻止被试利用刺激的特殊性而不是运用心理旋转来完成判断 任务。以后的研究者就把这种实验任务叫作正像一镜像一致性判断( n o r m a l - m i r r o r ) 任务，这个实验的结果显示，当两个图形间存在方位差时，平均反应时和方位差 有着线性关系，反应时随着方位差度数的增加以固定速率增加。s h y p a r d 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旋转至另一图形的位置对二 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，这个过程与身体实际旋转过程相类似。 自s h e p a r d 和m e t z l c r 在1 9 7 1 年进行了关于心理旋转的实验研究之后，人们 又借用其实验材料发展起关于心理旋转这种表象操作能力的测量。v a n d e n b e r g 和 k u s e ( 1 9 7 8 ) 制定的心理旋转测验( m 钮t a l - r o t a t i o nt e s o 便直接来自于它，后人把这 种测验简称为v & k 测验。具体如图l 所示。 ：一i i 一 ，一擘_ 。i ，。：。：。i 一。整；：二。毒j ；? 图l 心理旋转测验样例图 1 9 7 3 年，c o o p e r 和s h e p a r d 1 1 1 用不同倾斜角度的正的和反的字母、数字，对 心理旋转作了进一步的研究。实验发现当样本为垂直的正位时，即旋转的角度为 0 。或3 6 0 。时，不管是正像的还是镜像的，判定所需时问较少；而当样本作了 不同角度的旋转时，反应时随之增加，当样本旋转了1 8 0 。时，反应时最长，随着 样本的旋转度数的进一步增大，反应时反而逐渐减少。之所以出现这样的结果是 因为当样本旋转的角度小于1 8 0 。时，表象旋转是沿逆时针方向的；而当样本旋 转的角度大于1 8 0 。时，表象旋转则是沿顺时针方向的。根据以上结果，s h e p 龇l 等人将心理旋转看成是一种类比过程，所谓的类比是说心理旋转也要经过一些中 间阶段，与客体的物理旋转是类似的，它与数值计算或符号操纵是不同的。如果 让计算机来计算旋转的角度，那么计算各种旋转角度所需的时间将是一样的。依 据心理旋转研究和其他有关研究的结果，他们认为表象的实质就在于它是一种表 征，表象与外部客体有着同构关系，但是表象并不是直接地从结构上来表征外部 客体，它与外部客体在结构上并没有一对一的联系。s h e p 鲫d 所说的表象与外部 客体的同构是指内部表征的机能联系与外部客体的结构是相似的，如心理旋转与 客体的物理旋转。1 9 9 8 年w o h l s c h i a e g e r 等人【1 2 】对心理旋转与动力旋转之问关系 的研究为心理旋转与动力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：让被试心理旋转的同时对客体进行实际旋转。当两类旋转的轨迹不同 时，心理旋转能力受损。 心理旋转的研究是当前表象研究的重要组成部分，它有力地促进了表象作为 独立心理过程地位的确立。 1 2 2 心理旋转的神经生理机制研究 认知神经科学家为了探讨心理旋转的神经生理机制，运用了多种神经一表象 技术，如功能磁共振成像术o m r i ：f u n c t i o n a lm a g n e t i cr e s o n a n c ei m a g i n g ) 、脑电 技术( e e g ：e l e c t r o e n c q ，h a l o g r a p h ) 和正电子发射层析照相术( p e t ： p o s i t r o n e m i s s i o nt o m o g r a p h y ) 等。当前的研究结果表明顶叶、枕叶和额叶涉及到 4 心理旋转活动。c o h e n 等人【1 3 l 于1 9 9 6 年报告了心理旋转的f l v l r i 研究，他们使 用的刺激是s h e p a r d 和m e t z l e r 所用的3 d 图形，让刺激相继呈现，要被试判断先 后呈现的刺激是一致的还是镜像的。他们发现超顶叶( s u p e r i o rp a r i e t a ll o b e s ) ，第 v 5 区( t h ev 5c o m p l e s ) ，背侧( d o r s o l a t e r a l ) 前额叶皮层和运动前区与心理旋转活动 具有相关性，其中顶叶和v 5 区对心理旋转起最重要作用。1 9 9 7 年a l i v i s a t o s 和 p o t r i d e s b 4 的p e t 结果表明对字母的心理旋转涉及大脑左半球的项叶活动，同时 也伴有右前额叶和右尾状核的活动。对灵长类动物的研究也显示顶叶尤其是右后 顶叶，在完成视觉空间转换上起到了重要的作用 此外。有关左右手判断的心理旋转研究还发现心理旋转涉及到了大脑皮层动 力区域的活动，包括主运动区、前运动区、附运动区、基底神经节和小脑的活动。 当前人们对心理旋转的优势半球问题持有不同的看法，总结起来主要有以下两种 观点：第一种认为右脑半球是心理旋转的优势半球，持这种观点的学者认为表象 的认知属性是完全区别于言语机制的，因为言语的优势半球是左脑，所以心理旋 转的优势半球是右脑就是合理的。p a p a n i c o l a n o u 等人【1 5 1 记录了正常人完成类似 于s h e p a r d 的三维图形心理旋转时的脑电位变换和局部皮层血流量( r e g i o n a l c e r e b r a lb l o o df l o w ) ，发现大脑两个半球活动的区别主要位于额叶和顶叶处，右 顶叶的脑电位明显的强于左顶叶的脑电位。2 0 0 3 年i r i n am h a r r i s 等人【1 6 】对两维 字母心理旋转的p e t 研究也显示出了右后项叶在心理旋转中有明显的活动。第 二种观点认为左脑是心理旋转的优势半球。c o r b a l l i s 等人【1 7 1 对前脑完全割裂的 被试进行研究证明了半球视野差异性，他们发现被试不能完成呈现于他们左侧视 野内的二维正像一镜像图形的心理旋转任务，但当刺激呈现于右侧视野时，被试 很容易的就完成了心理旋转的任务。 实际上，心理旋转优势半球问题的判断受到多种因素的影响【l s 】。比如说判断 标准，1 9 8 5 年c o r b a l l i s 等人在对1 1 一1 3 岁的正常青少年的心理旋转能力研究中发 现了右侧视野半球的优势效应，同时也发现有阅读障碍的同龄青少年心理旋转的 左右视野半球的无差异性。而在1 9 8 4 年，c o r b a l l i s 等人用同样的方法研究成年 人对字符的心理旋转能力得出的却是左侧视野优势。同时还发现当刺激物是具有 与字符相似的外形和复杂性的非言语图形时，没有显示出任何优势效应。在1 9 8 9 年，c o r b a u i s 等人的研究又发现当刺激物被顺时针旋转时显示的是左侧半球视野 优势；逆时针旋转时显示的是右侧半球视野优势。然而之所以他们得出了这么多 不同的结果，或许原因在于他们所使用的用以判定左右半球视野在心理旋转中地 5 位的标准是心理旋转的总反应时，并不是心理旋转的速度。当用心理旋转总反应 时作为判断标准时，如果在心理旋转任务中还包含了诸如识别等任务，那么研究 结果就有可能得出相反的结论。但是当前在用心理旋转速度判定心理旋转优势半 球这一问题上还没有得出一致性的结论。 此外各种心理旋转研究中所使用的刺激材料也是有差别的。在心理旋转过程 中，不同的心理旋转对象涉及不同的左右脑半球的活动。比如k o s s l y n 等人f 1 9 1 发现对手的心理旋转过程涉及到了运动皮层区域，但是对其它客体的旋转并不涉 及这一区域。2 0 0 3 年b a r b a r at o m a s i n o 等人【2 0 】对脑损伤患者的心理旋转能力的 研究发现：左脑损伤患者能够完成对外部客体的心理旋转，但是在左右手一致性 判断任务中却显示出能力上的不足；右脑损伤患者左右手一致性判断的心理旋转 成绩和正常人的成绩相当，但他们难于完成对外部客体的心理旋转。由此他们得 出结论：不同刺激对象的心理旋转涉及不同大脑半球的活动。对外部客体的旋转 涉及右脑半球的活动，对身体部位( 如手或脚) 的心理旋转涉及左脑半球的活动。 所以确切地说左右脑两半球均可以完成心理旋转任务，对心理旋转的神经机制问 题有待于进一步的研究。 1 2 3 心理旋转能力的性别差异 对儿童心理旋转的研究主要集中在心理旋转能力的发展过程和个体差异性 上有许多研究者对心理旋转能力的年龄差异性进行了研究，他们发现不同年龄 段的被试心理旋转能力是不同的。游旭群【2 l 】对心理旋转的年龄因素的研究结果表 明，青年组( 2 1 3 1 岁) 无论在反应速度还是在反应准确性上均显著地优于老年组 ( 5 7 6 2 岁) ，并且随着旋转角度的增大，老年组要比青年组的反应时增加的幅度 大。 在心理旋转的个体差异性问题上，性别差异一直受到众多心理学家的关注。 当前对心理旋转的性别差异问题有很多不同的主张，大量证据支持了男性心理旋 转能力优于女性心理旋转能力( 如，l i n n & p e t e r s 翎【2 2 】：v o y e r & b r y d e n 2 3 】) 的观点。一些心理旋转的神经生理机制的研究发现心理旋转过程中，两性右脑半 球皮层活动存在显著性差异。空间能力上的性别差异主要在于右脑半球心理旋转 能力功能定位化程度上的不同。2 0 0 0 年j o n a t h a ne r o b e r t s 等人】研究了8 岁儿 童和大学生心理旋转的两性间的半球活动差异性问题。他们发现大学生在心理旋 转的反应时上确实存在着显著的性别差异，但是儿童却不存在性别上的显著差 异。心理旋转中，男大学生相对于女大学生而言，顶叶的活动更为显著，但是8 6 岁男孩子和8 岁女孩子顶叶活动却没有显著性差异。他们认为心理旋转上的年龄 和性别差异在于生物发展上的差异。在儿童和成人中间存在着一种变化，这种变 化影响到了心理旋转的大脑活动情况和心理旋转的操作能力。我国学者林仲贤【2 5 】 对7 到9 岁儿童进行了二维图形旋转测验，也没有发现性别上的差异。男性在心 理旋转能力上的优势尽管可能存在着基因的、荷尔蒙的或解剖学上的不同解释， 但具体明确的生物学原因还没有建立起来。 有一点可以肯定，男性和女性的不同空间活动经历是产生空间能力差异性的 重要原因之一【i 射。社会角色职能的分工给男性和女性提供了不同的空间活动经 历，男孩子得到了比女孩子更多的训练空删能力的机会。人们一般不鼓励女孩子 从事与空间能力有关的职业或活动。从所接触的自然空间环境上讲，女孩子明显 少于男孩子，她们更多的时候是呆在家里。在从事活动方面，女孩子的礼物常常 是如布娃娃之类的东珏，她们喜欢玩过家家等游戏；男孩子得到的是诸如遥控汽 车、电动火车和建筑模型等礼物，他们更喜欢下棋、捉迷藏和打仗等游戏。在职 业选择方面，男性被更多地鼓励去从事涉及数学或自然科学方面的职业，而在这 些领域任职的女性相对要少得多。如果我们改变这种家庭和社会教育倾向，采用 一些干涉性的策略也许会使女性的空间能力提高，甚至会高于男性。实际上一些 研究者早己开展了这一方面的研究。 但是也有一些研究指出，心理旋转能力不存在性别上的差异。d a v i d g o l d s t e i n ( 1 9 9 0 ) 等人嘶3 在空问想象能力的测试中发现，男性的成绩之所以优予 女性，是由于男性在实验中愿意表现，并不是男女空问能力本身的差异引起的。 只要在实验中控制这种因素，例如采用非时间限制实验条件，就不存在性别差异， 并由此推测，在其他认知领域的性别差异研究中，可能也存在着类似因素的干扰。 2 0 0 0 年k e r k m a n 等人1 2 提出：心理旋转的性别差异主要体现在对镜像刺激的反 应上。他们的研究结果是：正像刺激心理旋转成绩的准确性和反应时无性剔上的 差异；但是在镜像刺激的心理旋转中，男性心理旋转的准确性和反应时均高于女 性。他们认为以往心理旋转研究之所以得出性别差异是有因为使用了镜像问题， 而这些问题并不能准确的检测心理旋转的能力，它们只是一些侦察测验。他们认 为女性和男性一样可以准确迅速的进行心理旋转，只是在传统的v & k 测验中 ( v a n d e n b e r g a n dk u s e m e n t a lr o t a t i o np r o b l e m s ) ，每组问题由一个目标图形和四 个刺激图形组成，四个刺激图形包括两个正像刺激图形和两个镜像刺激图形。在 对正像刺激的反应上没有性别差异；在对镜像刺激的反应上，男生显著的要快于 7 女生。之所以会出现这样的结果是因为男性往往选出镜像刺激后就会马上做出反 应，但女性则会花更多的时间用在反应上以进一步确定目标和刺激是否真的不匹 配。也就是说女性和男性在反应风格上存在差异。 周荣刚和张侃脚】研究了性别和参照系对主方位判断的影响，研究证实了主方 位判断中的方位效应( 匹配效应，即朝北效应) 和目标位置效应( 上下位 研究儿童的空阃认知能力，启发人们 将表象从清晰性方面的测量转向对表象控制的测量，主要考察了儿童对几种物体 相对位置关系的空间表象能力，他根据实验研究把儿童空问表象的发展分为四个 阶段。 图2 “三山”景观问题测验样例图 p i a g e t 等人【4 2 】于1 9 7 1 年首先使用“三山”景观问题对想象视者心理转换进 行研究。实验中他们要求儿童先围绕着“三山”走一圈，然后让他坐在a 处观 察，在围绕着“三山”走的过程中让被试在b ( a 的左侧) 、c ( a 的对面) 、d ( a 的 右侧) 稍停一下，看看各个方位的景象。正式实验时，被试坐在a 处，b ，c ，d 三 个方位各放景一个大娃娃，被试的任务是按随机顺序分别想象出每个娃娃所能看 到的情景应该是什么样子。结果显示儿童难于想象从其它视点“看”出“三山” 的景象。r o c k , w h e e l e r 和t u d 0 1 【4 3 在1 9 8 9 年研究了成年人的景观获得能力。研 究中，他们向被试呈现一些样子新奇的由铁丝旋转而成的客体，要求被试想象出 当他们自己旋转9 0 。后他们看到的客体的样子。结果显示被试难于完成这一操 作。他们也同样难于想象出客体旋转9 0 。后看起来的样子。因此，就很难确定 被试的问题是由于景观获得能力的欠缺，还是由于表征能力的欠缺。 1 3 2 2 动力表象( m o t o ri m a g e r y ) 研究 许多研究者使用身体部位图形正一反判断任务对想象视者旋转进行研究。这 种任务用以研究视者是如何判定图片内的身体部位( 如手或脚) 是身体的左侧部 位还是右侧部位的 4 4 - 4 6 1 。例如，p a r s o n s 4 5 1 呈现给被试的是画有左右手或脚的图 1 0 片，这些左右手或脚的方向与垂直方向成不同的角度。他发现被试通过对自身相 应部位的旋转来判断图形所显示的是左手脚或是右手，脚。反应时和图片内的身 体部位与被试自身身体部位闻的方位差呈线性关系。与现实中不经常发生的移动 相比，被试想象现实生活中身体自然发生的移动时，所发生的心理旋转过程不但 反应时短而且正确率高。 p a r s o n s 对整个身体旋转的研究得出了与上面相似的结果( 1 9 8 7 ) 。他让被试 观看只有一个胳膊( 右或左) 的人体( 己沿不同的轴旋转了不同的角度) 画像，要求 被试判定图片中人的胳膊是左还是右。当图片中的人是倒立的或其头部方向与视 者的头部方向相差较远时反应时较长。但是对于各种实验结果却没有统一的解 释。之后有些专家应用神经成像技术对这类任务进行了研究。结果证明了这类任 务需要参照自我空间体系进行编码。k o s s l y n ，d i g i r o l a m o ，t h o m p s o n 和a l p e 一4 刀 运用了p e t ( p o s i t r o ne m i s s i o nt o m o g r a p h y ) ( 正电子断层扫描技术) 研究身体部位 和客体一致性的判断操作。实验中，右利手被试观看成对的s h e p a r d - m e t z l e r 客 体图片或者是成对的手的图片( 这些成对客体呈现的方向不同) 。k o s s l y n 等人发 现想象手的旋转过程激活了原本在手发生实际移动时所激活的大脑皮层区域，但 是想象客体旋转过程中并没有发现这一现象。而且，所激活的大脑区域只存在于 大脑左半球，这表明被试是通过对自己优势手的旋转来解决f 国题的。 1 3 2 3 物体搜索任务研究 物体搜索任务也是想象视者旋转的一个研究领域。但是物体搜索任务所用的 实验范式不同于传统的心理旋转测验。传统的心理旋转测验一般是以图片作为实 验材料，进行图片再认或者是图片相同一不同判断任务。在物体搜索任务中一般 实验材料是语篇，任务类型是进行物体搜索或物体定位。在h i n t z m a n 4 s l 的标准 范式中，要求被试先阅读一段故事，故事的第一部分是采用第二人称描述了在一 个场景中，物体分别位于主角( 被试想象的自己) 的上、下、左、右、前、后六个 方位上；故事的第二部分，要求被试想象自己不断转向身体周围的不同物体，每 次定向后，指, h , ( p o i n t i n g ) 每个物体相对身体的位置，得出的反应时模式为前 后 左= 右，而且发现反应时随着旋转角度的变化成正比例变化。但一些研究发现 身体转向模式( 想象转向或物理转向) 对方位效应有影响。d ev 堍a 【4 9 】研究了在定 位任务中，物体方位的报告方式( 语言命名( v e r b a ll a b e l i n g ) 或指商j ( p o i n t i n g ) 和被试 转向的方式( 物理转向或想象转向) 对反应时的影响。结果发现被试转向的方式强 烈影响指向反应方式中的反应时模式：想象转向时反应时模式为前 后 左= 右，物理转向时反应时模式为前= 左= 右 后 被试转向方式对语言命名反应没有 影响，都为前 后 左= 右。 1 3 3 旋转类型和问题类型的关系研究 有学者已对客体旋转和视者旋转这两类旋转任务进行了比较研究0 0 s n 。 a m o r i m 和s t u c c h i 明确地提出了视者旋转优势效应，所谓视者旋转优势效应是指 想象视者自己旋转易于想象客体旋转。但是一些运用“位置”问题的研究则验证 了客体优势效应 s z - s 孔，这里所说的客体优势效应是指想象客体旋转易于想象视者 旋转。 p r e s s o n 发现心理旋转的操作成绩与测验中问题类型有关。他把口j 题分为两 种：一种是“客体命名”问题。如在视者旋转任务中的问题：“想象你自己旋转 9 0 度后右侧是什么客体”；在客体旋转任务中的问题“想象客体围绕你的y 轴 旋转9 0 度后右侧是什么客体”。另一种是“位簧”问题，如在视者旋转任务中的 问题：“想象你自己旋转9 0 度后，系列客体中的某个客体在什么位置”；在客体 旋转任务中的问题：“想象客体围绕你的y 轴旋转9 0 度后，系列客体中的某个 客体在什么位置”。w r a g a ，c r e e m 和p r o f f i i t t i s 4 认为“位置”问题下的客体优势 效应很可能是不准确的。在客体任务的“位置”问题中被试可能运用了一种策略， 他们在客体任务中并没有对系列客体进行整体旋转，面只是简单地把某单一客体 位移到对应位置，忽略了系列中的其它客体的存在。一些研究也表明，只要有机 会被试就倾向于转换客体的单一成份，而不是对客体进行整体旋转。确切地说被 试在“位置”问题下的客体旋转任务中完成的是心理位移( a a n s h t i o n ) 不是心理旋 转，相对而吉，在“位置”问题下的视者旋转任务中，被试完成的是心理旋转而 不是心理位移。实验证明心理位移比心理旋转容易的多( e a s t o n & s h o l l c s 卯，因为 在“位置”问题下的视者旋转任务中被试需要按给定的度数对自己进行心理旋转， 旋转后系列客体相对于视者的位置均发生变化，被试是在位置变化了的系列客体 整体中寻找答案的。视者中心参照体系的前一后轴和左一右轴“属于”视者本身。 当视者移动时，整个参照体系都随着他进行移动，从生物学上讲，使视者参照体 系中的客体一部分一部分的发生转移是不可能的。“位置”问题下的视者旋转任 务的结果代表的才是心理旋转的操作情况，而不是心理位移情况。“位置”问题 是不适合用于对客体旋转和视者旋转进行比较研究的。 1 4 方位效应的研究概况 1 4 1 方位效应的典型范式 语言心理学家发现人对前、后、左、右方位名词的理解速度是不一样的，速 度从快到慢为前、后、左和右，其中对左、右没有差别【蚓；人对左右的区分往往 有一定的困难1 5 7 1 ，我们把这种现象称为方位效应。认知心理学家发现人能建立并 保持对周围环境中物体的位置以及物体问的距离和方位的心理表征【洲，其中 包括身体前、后、左、右物体的位置表征。空间认知的一个重要问题就是以自我 为中心的空闻方位表征是否存在方位上的差别1 6 2 】。 f r a n k l i n 和t v e r s k 3 j 6 3 】研究了想象空问中物体搜索任务中的方位效应。在他 们的典型范式中，故事的第一部分采用第二人称描述了在一个场景中，物体分别 位于主角( 被试想象的自己) 的上、下、左、右、前、后；故事的第二部分呈现旋 转指示句，例如：“现在请你顺时针旋转9 0 度”。要求主试不断转向不同的物体， 并指明此时主角前方的物体及对物体进行描述，在此阶段被试有足够的时间完成 旋转。每次定向后要求被试报告身体不同方位的物体名称，例如：“左”，就是要 求被试回答旋转一定角度后左边的物体是什么。实验结果为：只考虑水平面的四 个方向，发现对不同方位的反应时模式为前 后 左= 右。据此他们提出了自我 中心结构的理论，这个理论认为故事描述的主角和周围物体的空间关系是在以身 体为中心的坐标下计算的，前后容易区分是由于前后在知觉和运动中有不对称 性；而左右没有明显的不对称线索，所以难以区分。反应时的模式是以自我为中 心的空间表征固有特性的外部表现。b r y 锄t 【删等研究了想象空间中物体定位的方 位效应。研究方法与f r a n k l i n 空间物体搜索任务大体一样，唯一的差别是要求被 试回答物体相对于身体的位置，不是回答身体不同方位物体的名称。得到的反应 时模式仍为上下维度的反应时最快，其次为前后维度，左，右维度最慢。 但一些研究发现身体转向模式( 想象转向或物理转向) 、报告方式( 指向或命 名) 、刺激呈现方式以及被试的注意指向都对方位效应有影响。在这里为了叙述 的方便把“前 后 左= 右”的方位反应时模式称为标准的方位效应，与此相对 应，我们把由于各种因素影响而产生的不同于“前 后 左= 右”的方位反应时 模式统称为非标准方位效应。 1 4 2 方位效应的影响因素 1 4 2 1 注意效应和相对位置效应 h i n t z m a n ，o d e l l 与a m d t , s 6 5 1 通过对知觉形成的空间表征的研究，提出 1 8 0 。例外的心理转换模型( m e n t a l t r a n s f o r m a t i o nm o d e lw i t h 锄e x c e p t i o nf o rt h e 1 8 0 。l o c a t i o n ) ：观察者身体周围物体和观察者所注意物体的相对位置决定了观察 1 3 者对周围物体可利用性( a c c e s s i b i l i t y ) 的反应时模式，反应时模式为注意点 注意 点对面 注意点左侧= 注意点右侧。研究的具体方法是：让被试先看身体周围以 4 5 。间隔捧列的八个常见物体的图片，学习各个物体的位置后，将其带到另一房 间，要求被试想象自己正面对其中的一个物体，然后一一呈现其他物体的名称， 请被试回答目标物体相对自己的位置。 牟炜民【6 6 】等在1 9 9 9 年提出，在f r a n k l i n 物体搜索的研究范式中，被试完成 物体查找的任务有两个阶段：第一阶段是目标方位的判断，在此阶段，被试知觉 并翻译探测方位词，计算出目标物体相对于身体的方位；第二阶段是注意指向目 标方位，从而辨别目标物体。在目标方位的判断阶段，由于知觉和运动的经验导 致对目标方位判断的时间为前 后 左= 右，与自我中心结构的反应时模式吻 合；而在注意指向目标方位，即辨别目标物体的阶段，h i n t z m a n 的理论有效， 身体周围物体与注意物体的相对位置决定加工时问的模式，反应时模式为注意点 注意点对面 注意点左侧= 注意点右侧。在四个分实验中，他们变化了注意物 体相对于观察者的位置，结果发现物体搜索的反应时模式不支持h i n t z m a n 等的 1 8 0 。例外的心理转换模型的理论预测，也不支持f r a n k l i n 等自我中心结构的预 测，但符合两阶段模型的理论预测。随后张侃等人【6 7 】于2 0 0 0 年对物体搜索的两 阶段模型理论进行了验证，对方位效应和相对位置效应进行了分析，实验结果是 支持该理论的 1 4 2 2 报告方式、刺激呈现方式和转向模式对方位效应的影响 一些研究发现身体转向模式( 想象转向或物理转向) 、报告方式( 指向或语言 报告) 、刺激呈现方式( 方位名词呈现或方向箭头呈现) 对反应时模式有影响。 最典型的是d ev e g a 4 9 1 在1 9 9 8 年做的实验，他研究了在定位任务中，物体方位 的报告方式( 语言命名或指向) 和被试转向的方式( 物理转向或想象转向) 对反应时 的影响。结果发现被试转向的方式强烈影响指向反应方式中的反应时模式：想象 转向时为：前 后 左= 右，物理转向时为：前= 左= 右 后；被试转向的方式对 语言命名反应没有影响，都为：前 后 左= 右。 张侃等【明曾经在想象自我旋转条件下，分离了方位效应和相对位置效应。在 他们的研究中，被试身体保持不动，只是想象自己作为观察者在故事阅读产生的 想象场景中转向身体周围的每个物体，再对以观察者为参照系的方位探测词作物 体查找，报告物体的名称，结果发现了方位效应。后来牟炜民等人【碍】把张侃等 研究中被试的转向方式由想象转向改变为物理转向，来检验物体查找任务中的方 1 4 位效应和相对位置效应，得出了和张侃等实验中被试想象自己身体朝向各个物体 ( 想象转向) 条件下一致的结果由此他们认为方位效应与转向模式无关，被试对 空间关系的计算是以想象的自我为参照框架的。 这与上面d ev e g a ( 1 9 9 8 ) 的实验结果是一致的，也就是说无论是定位任务还 是物体搜索任务，被试转向的方式对语言命名反应都没有影响，反应时模式都是 前 后 左= 右。 由d ev e g a ( 1 9 9 8 ) 的实验结果可知报告方式对方位效应有影响，这一结论得 到了一系列实验的支持。例如：张侃等【6 7 1 ，要求被试想象自己不断转向身体周围 的不同物体，每次定向后，对各个方位的物体命名。得出的方位反应时模式为前 后 左= 右，维度效应为：前后 左，右。牟纬民等人咿l 用方向箭头作探测 刺激( 也就是说用箭头“t ”、“l ”、“一”、“一”分别代替方位名