（发展与教育心理学专业论文）视觉表象建构差异性和可塑性的眼动研究.pdf

摘要 “表象( i m a g e r y ) ，即客观事物没有出现在眼前时，人们在头 脑中保留并再现出来的对客观事物的形象，视觉表象则是通过视觉通 道感知事物形成的心理表象。视觉表象建构己成为认知心理学一个重 要的研究领域，特别是脑成像、眼动仪等一系列精密的研究手段的问 世，心理学家对视觉心理表象的本质、机能地位及其作用保持着极大 的关注。一些研究者在探讨视觉表象建构的过程中，发现了眼动和表 象的密切关系。其中，眼动对表象的机能作用是很多研究的集中点。 视觉表象的建构是一种自上而下的认知加工，表象眼动除了受知觉眼 动的影响外，还受个体差异的影响，不同个体的视觉表象的质量和眼 动特征都具有很大的差异性，基于这种视觉表象建构的差异存在，我 们试图通过眼动引导方式促进表象建构的完成，使视觉表象质量和表 象眼动都得到改变，甚至对视觉表象建构能力产生可塑性的影响。 本研究设计了两个实验，均采用“感知一干扰一表象 三阶段的范 式，通过眼动仪记录视觉表象清晰度高和低两组被试在视觉表象建构 过程中的眼动特征，并通过口头报告的方式对表象结果( 表象清晰度 等级评定和表象正确个数两方面) 进行记录，通过系列眼动指标和行 为指标的数据结果进行统计分析，旨在探讨不同表象清晰度个体在视 觉表象建构过程中的表象结果和眼动特征的差异性，以及发现视觉表 象和其眼动是否可以得到改变，达到可塑的目的。 综合实验结果和讨论，本研究主要得出以下结论： ( 1 ) 视觉表象在其建构过程中均存在眼动行为，并且这种眼动 行为与感知阶段的眼动具有相似性。 ( 2 ) 视觉表象建构过程中存在差异性，不同表象清晰度个体有 不同的表象结果以及不同的眼动特征。视觉表象清晰度越高，视觉表 象建构越好。 ( 3 ) 视觉表象建构存在可塑性，在表象阶段不同的眼动引导方 式会影响被试的表象结果及眼动特征。正向眼动引导对视觉表象建构 有积极影响，负向眼动引导对视觉表象建构有消极影响。 ( 4 ) 表象是一种类似感知图画的类比表征方式，但并不与感知 刺激具有一一对应的关系，在对表象建构过程中的眼动固定时，仍能 建构表象，同时被试会出现不自主的一定程度的眼动偏差和漂移。 关键词：视觉表象，表象眼动，表象差异性，表象可塑性 a b s t r a c t m e n t a li m a g e r yi st h ei m a g ec o m i n go u tt ot h eo b j e c tw h i c h o n c er e a l i z e da n dr e t a i n e di np e o p l e b r a i n s v i s u a li m a g e r y iso n et y p eo fi m a g et h r o u g ht h ev is u a lc h a n n e lr e p r e s e n t a t i o n v i s u a li m a g e r yc o n s t r u c t i o nh a sb e c o m ea ni m p o r t a n tr e s e a r c h a r e ao fc o g n i t i v ep s y c h o l o g y w i t ht h ep r o m p td e v e l o p m e n to f ar a n g eo fs o p h i s t i c a t e dr e s e a r c ht o o l ss u c ha sb r a i ni m a g i n g a n de y e t r a c ks y s t e m ，m a n yp s y c h o l o g i s t sm a i n t a i n e dm u c h a t t e n ti o nt ot h ee s s e n c e ，t h ef u n c t i o n a ls t a t u sa n dt h er o l e o fv is u a li m a g e r y s o m er e s e a r c h e r sf o u n dac l o s er e l a ti o n s h i p b e t w e e ne y em o v e m e n t sa n di m a g e r yw h e nt h e yw e r es t u d y i n g v i s u a lc o n s t r u c t i o n o n ec o n c e n t r a t e sp o i n tm a i n l yi st h e r e s e a r c ht h a te y em o v e m e n t sp l a yaf u n c t i o n a lr o l ei nv i s u a l 。 r u c t i o n v i s u a l c o n s t r u c t i o ni saimageryc o n s t r u c t l o nv 1 s u ai m a g e r yc o n s u c1 0 n1 s a t o p - d o w nc o g n i t i v ep r o c e s s i n g ，s o ，e y em o v e m e n t sd u r i n g t , g e r vonltiont ot h e to f movementsimagery n o to n l yi na d d l t l o nt ot h el m p a c o le y em o v e m e ns d u r i n gp e r c e p t i o nb u ta l s ot h ei m p a c to fi n d i v i d u a ld i f f e r e n c e s t h eq u a l i t yo ft h ei n d i v i d u a lv i s u a li m a g e r yh a sag r e a t i n d i v i d u a ld i f f e r e n c e sa sw e l1a st h ef e a t u r e so fe y e m o v e m e n t s b a s e do nt h i si n d i v i d u a ld i f f e r e n c e s ，w et r i e dt o i n c h a n g ev i s u a li m a g e r yc o n s t r u c t i o nt h r o u g hg u i d i n ge y e m o v e m e n t s w ew a n t e dt op r o m o t et h eq u a li t yo fi m a g e r ya n de y e m o v e m e n t sa n de v e nt h ea b i l i t yo fv i s u a li m a g e r yc o n s t r u c t i o n o u rr e s e a r c hw a sc o m p o s e do ft w oe x p e r i m e n t si nt h e t h r e e p h a s ee x p e r i m e n t a lt a s k so f “p e r c e p t i o n i n t e r f e r e n c e i m a g e r y ”e y em o v e m e n t c h a r a c t e r i s t i c si nt h ep r o c e s so fv i s u a li m a g e r yc o n s t r u c t i o n w e r er e c o r d e db ye y e t r a c ks y s t e m a n dt h er e s u l t s ( i n c l u d i n g i m a g e r yc l e a rr a t i n ga n dt h ec o r r e c tn u m b e ro fi m a g e r y ) o ft h e q u a l i t yo fv i s u a li m a g e r yb yt h ew a yo fo r a lr e p o r tw e r ea l s o r e c o r d e d w ea n a l y s i s e dt h ed a t ao fas e r i e so fe y em o v e m e n t i n d i c a t o r sa n db e h a v i o r a li n d i c a t o r s w ew a n tt oi n v e s t a g t et h e i n d i v i d u a ld i f f e r e n c e so nv i s u a li m a g e r ya n de y em o v e m e n t sa n d t h ep l a s t i c i t yo fv i s u a l i m a g e r ya n de y em o v e m e n t s t h ee x p e r i m e n t a lr e s u l t so fd a t aa n a l y s i sa n dd i s c u s s i o n s s u p p o r t e dt h ef o l l o w i n gc o n c l u s i o n s ： ( 1 ) t h e r ed e f i n i t e l ye x i t se y em o v e m e n t sd u r i n gt h e p r o c e s so fv is u a li m a g e r yc o n s t e u c ti o n ，a n de y em o v e m e n t s d u r i n gi m a g e r yw e r ec o r r e l a t e dt oe y em o v e m e n td u r i n g p e r c e p ti o n ( 2 ) t h e r ew a sm a r k e d l yi n d i v i d u a ld i f f e r e n c ei ne y e m o v e m e n t t h ed i f f e r e n ti n d i v i d u a l so fc l a r i t yo fv i s u a l i m a g e r yh a v ed i f f e r e n tr e s u l t so fi m a g e r ya n de y em o v e m e n t s t h eh i g h e rr a t eo fv is u a li m a g e r ycl a r it y ，t h eb e t t e rq u a lit y o ft h ev i s u a li m a g e r yc o n s t r u c ti o n ( 3 ) t h e r ee x i s t sp l a s t i c i t yo fv i s u a li m a g e r y c o n s t r u c t i o n t h ew a yo fg u i d i n ge y em o v e m e n t sc a na f f e c tt h e r e s u l t so fv i s u a li m a g e r y ( 4 ) i m a g e r yw i t ht h ec h a r a c t e r i s t i co fq u i s p i c t u r ei s a n a n a l o g i c a lr e p r e s e n t a ti o nm o d e i m a g e r ya n d t h ee x t e r n a lo b j e c t o fp e r c e p t i o nd on o th a v et h eo n et oo n ec o r r e s p o n d i n gr e l a t i o n k e yw o r d s ：v i s u a li m a g e r y ，e y em o v e m e n t sd u r i n gi m a g e r y ， i n d i v i d u a ld i f f e r e n c e so fi m a g e r y ，p l a s t i c i t yo fi m a g e r y v 视觉表象建构差异性和可塑性的眼动研究 1 问题的提出 1 1 引言 “独立寒秋。湘江北去。橘子洳头。看万山红遍，层林尽染；漫 江碧透百 l 霹争流。密击长空。鱼翔浅底万类霜天竞自由虮 这段文字源于毛主席的沁园春长沙，从这熟悉的词句中，我 们仿佛看到了一副栩栩如生的画面：麓山红枫、湘江北流、万物自由。 即使我们没有身临其境，但仍然可以通过文字和过去的经验结合，在 脑海中勾勒出一副生动的场景图。 我们将看到的文字符号在脑海中与实际事物相匹配，转换成类似 真实的形象，这种心理过程在心理学上称之为“心理表象”。表象 ( i m a g e r y ) 是事物不在面前时，人们在头脑中出现的关于事物的形 象n 1 。如果表象产生的主要感觉通道是视知觉，就叫做视觉表象( 如 想起朋友的笑脸) 。视觉表象建构并不是对以往视觉经验的简单重复， 而是在视觉材料的基础上，经过自上而下或自下而上的信息加工或改 组，建构新形象的过程。 视觉表象建构的水平很大程度上影响着人类空间智力的水平，也 制约着人类智能的发展水平。纵观历史，从我们的日常工作和生活到 科技领域中的很多重大发现和发明，从体育、教育领域到军事、工程 领域，从日常认知、运动技能到特定技术领域( 例如航空航天) ，视 1 毛泽东沁园春长沙 觉表象都在其中扮演着重要的角色，视觉表象研究也表现出了非凡的 实用价值。 视觉表象研究的理论价值也具有非常重要的地位。在人们的思维 过程中，经常伴有感性的直观形象，这是思维活动的感性支柱，它对 思维活动的j l 顶禾l j 进行有着很大的帮助。表象作为人类的一种基本认知 过程，它既依托于感知觉，又是感知觉的延伸，是很多高级心理过程 的必要条件。 一直以来，表象和知觉都紧密相连，视觉表象产生的基础是视知 觉。视觉表象和视知觉中的形象具有很大的相似性，但两者又有所不 同。众所皆知，在视知觉中眼动非常重要。人们不仅能被动的被周围 环境所吸引眼球，也能主动的把目光投向感兴趣的位置。在日常生活 中有很多这样的例子，比如，学生仔细观看黑板上的图画时，需要眼 动才能完成，然后老师把图画擦掉之后要求学生回忆画中的细节，这 时学生可能会盯着黑板上该画曾经出现的区域看，这其中可能伴随着 一定的眼动行为。这种日常经验表明，即使当前脑中加工的信息并没 有在眼前时，人们依然会有选择的注视某些区域。那么，眼动和视觉 表象的关系是否与眼动和视知觉的关系类似呢? 在我们的日常生活中，经常可发现人们在视觉表象建构过程中的 个体差异，例如，有的人对图形有着过目不忘的本领，有的人却对最 熟悉的人的音容笑貌都想不起来，画家脑袋里的风景栩栩如生，有的 人却对自己家的印象都暗淡无光l l l i l l l l l l l l l 我们也可以在生活中发现很多 视觉表象建构可塑性的例子，比如，飞行员经过训练脑袋里可形成生 视觉表象建构差异性和可塑性的眼动研究 动复杂的地图形象，小孩经过上美术培训班想象能力大大提升，运动 员经过表象训练运动技能很大长进等等。鉴于此，本研究以视觉表象 建构的差异性和可塑性为兴趣点，围绕其眼动规律而展开。 1 2 研究综述 “表象”( i m a g c r y ) ，是指曾经感知过的客观事物的形象在人脑中 的反映，是一个富有特色的心理过程。它又被称为意象或心像，具有 概括性、直观性、可操作性等特征，很多研究表明，表象不仅和感知 觉有着直接密切的联系，它还对记忆、认知策略、思维、问题解决和 言语理解等高级认知心理有着十分重要的意义。表象有利于人们对事 物进行概括性的认识，它在认知活动中发挥着重要的桥梁性作用n 3 。 在人类的日常生活中，应用最多的一种表象形式就是视觉表象，视觉 表象形式在当前认知心理学中也研究最多。表象研究手段主要有行为 实验、脑成像实验以及近几十年迅速发展的眼动技术，眼动研究己成 为表象研究的一种重要手段。表象和知觉关系的研究成为了近三十年 来视觉表象研究中的一个主要关注点，尤其是表象和感知两者的机能 等价性问题为很多研究者所关注。众所周知，视知觉的形成离不开眼 睛的运动，眼动起到了机能性作用，通过眼动才能形成对事物的准确 而迅速的整体感知。而视觉表象是在视知觉的基础上形成的，两者关 系甚为密切，在建构视觉表象的过程中，人们会产生用“心理之眼看 世界”的主观体验，那么，表象的建构是否也离不开眼动? 表象和眼 动又有什么关系呢? 眼动作为视知觉的重要外显形式，而视知觉和视 觉表象密不可分，我们对眼动进行记录并研究就能够加深对视觉表象 硕士学位论文 建构等内部认知过程的探讨。 1 2 1 视觉表象研究概述 视觉表象是通过视觉通道眼睛来感知的，在视知觉的基础上形 成，并留在头脑中的对外部事物的形象。2 0 世纪9 0 年代以来，视觉表 象已成为认知心理学中的一个重要的研究关注点，随着眼动技术和认 知神经科学等技术手段的问世，测定视觉表象的各项客观指标更精准 和有效，从而使视觉表象研究向更纵深方向发展。在横向发展上，视 觉表象的研究更加趋于多元化，表现在研究方法、研究手段以及研究 内容领域上。过去的研究大都是是单一反应时范式，测量指标个数较 少，现在发展到内省报告和外部测量相结合、量的研究和质的研究相 结合，以及多种方法和多个测量指标相结合，这些使得视觉表象研究 更加多元化多层次化。在研究领域上，现代认知心理学关于视觉表象 研究的新进展主要集中在这几个方面：视觉表象的生理机制、视觉表 象的实质和功能。其中，侧重于表象形式的研究大都为定性研究，如 表象与感知觉的关系、表象与生理神经机制、表象活动的操作性等， 这些方面都取得了比较丰硕的研究成果。侧重于表象内容的研究则主 要是在定量测评上，如表象的清晰程度、表象内容的准确性等。 由于视觉表象是通过眼睛看外部世界之后产生的，眼睛是心灵之 窗，所以视觉表象一般比较容易产生，它在各种表象类型中最常见， 在当前认知心理学中研究最多。我们感觉视觉表象就像脑袋里的照片 一样，早期的研究者大多数也都这样认为。虽然早期的研究还只是对 视觉表象进行某些特性的定量测评，但是对于视觉表象在心理活动中 视觉表象建构差异性和可塑性的眼动研究 的作用和地位，一直是研究者们所重视的，在科学心理学发展初期， 人们就认为视觉表象和记忆、思维以及情绪、人格等有着密切的联系， 它可以帮助我们揭示这些心理过程和心理特征的机制特点。f e c h n e r 在1 8 2 5 年的表象研究中认为表象有残象( 知觉表象) 和记忆表象两种， 并研究了两者的能动性区别。2 0 世纪初期，m u l l e r 和p e r k y 等人分 别从不同角度广泛并深入的研究了记忆表象、想象表象和幻觉象等。 t c h e n e r 认为表象是构成人的主观意识经验三种最基本的元素之一， 他采用内省实验证明了视觉表象在心理活动过程中的重要作用。1 9 世纪2 0 年代开始，表象研究曾一度受到冷落，这是由于行为主义的兴 起，使得实验心理学占了主流，表象研究则被视为心灵主义现象的研 究被否定，随着行为主义学派在心理学中逐渐占据统治地位后，表象 研究非常不受欢迎。但是，完形心理学派的研究者仍然继续研究视觉 表象。直到认知心理学的崛起，视觉表象作为一项主要的认知活动， 视觉表象的研究又重新受到重视，随着一系列研究成果的涌现，视觉 表象研究得以迅速发展。早期的视觉表象研究对于表象的表征问题探 讨不深，大都认为视觉表象是像脑子里的照片一样，而认知心理学的 崛起，使视觉表象的表征问题在其发展史上引出了前所未有的一场大 争论：视觉表象的表征真的是以图像形式还是像信息加工心理学认为 的语言符号表征? 因为信息认知加工心理学把人脑和心理机能比做 计算机，认为人的心理表征是一种类似于计算机程序语言或自然语言 的通用符号，这一观点得到了许多认知领域研究的证明，但也使视觉 表象的表征争论持续了三十多年。 这一个问题争论的核心问题是对视觉表象表征的类比观和命题观 之争。视觉心理表象是像图片一样表征的，是对眼前所呈现情境的类 比和同构，还是像语言符号一样离散，如“大树”字和一棵真的大树 一样是异构的。研究者们通过对视觉表象的内容、视觉表象转化方式 等方面的深入研究，试图结束这场关于视觉表象表征的大争论，其研 究结果都在各自的角度为视觉表象的表征提供了各种证据，并开拓了 一系列新的研究范式。这些研究方法和成果对后来的视觉表象的研究 产生了巨大的影响，如s h a r d 及其同事关于“心理旋转”的研究， p a i v i o 关于双重编码的研究以及k o s s l y n 关于“表象扫描 的研究 等，甚至这些对整个认知心理学的研究都产生了深远的意义。 1 2 2 视觉表象建构中的眼动 眼动是视知觉的一项最明显的外显行为，起着必不可少的功能性 作用，那么，在视知觉基础上建构的表象活动中，眼睛能像看一个真 正的外部场景或物体一样扫视内部视觉表象吗? 视觉表象的建构中眼 动起着什么样的作用呢? h e b b 在1 9 6 8 年指出，眼动不仅是视知觉的 固有成分，也是视觉表象的必不可少的一部分，表象与知觉机能等价， 当我们对一熟悉的物体( 如门前街上的风景) 建构视觉表象时，表象内 容的各部分是一个系列清晰的过程，并不是同时清晰起来的，这个清 晰的过程中需要眼动扫描，所以眼动是视觉表象建构的必要条件。视 知觉是通过一系列的眼动，逐一注视外部对象的各部分，多次注视的 整合形成知觉。视觉表象建构的这种系列过程与视知觉的过程很相 似。同时，h e b b 强调，由于眼动对知觉过程具有组织功能，而表象 视觉表象建构差异性和可塑性的眼动研究 是知觉过程的再现，那么表象建构过程应该同样存在具有组织功能的 眼动行为。n e i s s e r 也类似的认为，建构表象的过程可能和知觉过程 中一样要求眼动，与知觉过程类似，视觉表象的建构也是一个视觉综 合的过程。他指出，越生动的表象内容建构中就有越多的眼动扫描过 程，由于人们在视知觉过程中，没有眼动而注意却能转移，表象建构 中也类似，因此眼动扫描的范围和规律并不是与生动的心理表象一一 对应。这些研究者都认为，视觉表象不是对头脑中储存的图象的简单 激活，应该是一项视觉记忆和眼动模式同等的活动。 早期的研究发现，在视觉表象建构过程中和心理表象操作过程中 都有眼动行为的增加。肠廿提出被试在扫描视觉表象时，有出现不自 主的眼动行为，而且其眼动轨迹与感知觉阶段的扫描轨迹相类似，并 与感知觉的外部物体形状相对应。这一观点在后来的研究者们的很多 研究结果中都得到了证明，如a n t r o b u s 在1 9 6 4 年对移动物体视觉表 象的研究和w e b e 等人对视觉表象扫描的研究。 d e c k e r 在1 9 6 4 年的研究中，让被试想象一个运动的场景，比如三 步跨栏，在表象建构中出现了眼睛平滑的跟随运动。这一发现立刻引 起了一些学者的兴趣，他们对眼追随运动进行了更为深入的探讨，这 些研究结果都表明，不论是静止场景的视觉表象建构，还是运动的场 景，在表象建构过程中都存在眼动行为。 表象建构过程中存在眼动行为的事实己被人们普遍接受，那么它 的存在有什么功能和意义呢? 最初的关于眼动在表象建构过程中扮 演角色的观点源自于“观看梦中图画理论”，这由u d d 于1 8 9 2 年提 硕士学位论文 出，后来被a s e r i n s k y ，d e m e n t ，h e r m a n ，p e i s e r 等进行了扩展研究。 有研究者认为之所以睡眠和做梦时出现快速眼动( r e m ) ，是受梦中的 视觉画面的影响，但是随后就有人对这一观点提出了质疑，他们的实 验发现，睡眠和梦中的快速眼动现象也可以在先天失明者心3 3 中观察 到，后来又有研究者在全黑暗中养大的小猴子瞳妇的睡眠中也观察到了 快速眼动现象。首先对梦中图画的自我报告的可信度我们很难操作， 另外，有的实验研究中并没有发现r e m 和梦之间的一一对应关系，因 此不能将r e m 和梦之间进行对应分析。所以，k m 认为，在觉醒状态 下能更好的研究眼动和表象的关系。很多精密仪器的发明和心理学研 究范式的发展，为记录被试在觉醒下的表象眼动提供了技术保障，能 有效地揭示视觉表象的空间分布特征。 r n k e 和p s n k e r 用扫描仪测量了视觉表象中的空间距离，结果发 现心理表象的扫描时间随着空间距离的增加而线性增加，这一研究结 果支持了k o s s l y n 的视觉工作记忆内在二维特征的理论。e 1 1 i s 和 s t a r k 在1 9 7 8 年用立方体进行的研究中，被试观察的是二维图画，记 忆表征的输出中却具三维结构的特点。有人研究了三维物体的心理旋 转，也表明视觉表象的空间特性类似于知觉特性。也有实验表明，视 觉表象可以导致幻觉和后效现象h 引，而通常幻觉和后效在视知觉情况 下比较常见。这些研究结论支持了视觉表象不仅可以进行空间操作， 而且具有视觉特性。 眼动模式主要由注视和眼跳组成，眼动的各项指标根据视觉对象 和任务的不同而不同。有早期的眼动研究发现，被试观看场景和图片 视觉表象建构差异性和可塑性的眼动研究 时，视觉搜索并不是随机的，而是根据场景的内容决定口引。在n o t o n 和s t a r k 对被试扫描视觉图片表象的眼动序列测量研究中，总结出重 复的眼跳序列和扫描轨迹体现了眼动表征大脑中视觉表象的内部控 制序列。这个研究结论中，他们提出了一种视觉模式知觉理论，该理 论主张，在观看和知觉视觉刺激时，通过眼动对视觉刺激提取信息， 并且知觉眼动具有一个固定的顺序和模式，在学习和识别视觉刺激时 记住了这个顺序，与之相对应，在视觉表象扫描过程中的眼动模式的 加工也是一个系列过程，与知觉阶段的视觉模式相对应。 b r a n d t 和s t a r k 在1 9 9 7 年发现，视觉表象建构中的自发性眼动不 是杂乱无章的，它密切反映了视觉目标刺激场景的内容和空间排列。 虽然我们知道在没有眼动的情况下也能发生注意的转移，并且这种注 意的内隐转移让我们不需要对目标刺激进行直接注视就可以获取信 息，但是很多研究发现，对相同物体或场景的知觉眼动与表象眼动进 行比较分析，两阶段的眼睛扫描的路径呈显著相关。与h e b b 类似， b r a n d t 和s t a r k 在1 9 9 9 年的进一步研究中，将知觉和表象眼动相关 的这个结果解释为，在视觉表象建构过程中眼动扮演显著的功能性角 色。同时，他们认为视觉表象的眼动扫描轨迹，受知觉的场景中各个 部分的空间位置的影响。因此，他们认为眼动可能是表象产生机制的 一部分。s p i v e y 和g e n g 的研究中通过两个视觉表象的眼动实验，发 现被试都自发地在空白背景中进行一种系统的眼睛运动，这对心理结 构和视觉图像的空间关系起到了组织和呈现作用。他们指出，眼动是 对认知模型中和视野中的元素的协调，是对自上而下和自下而上信息 硕士学位论文 加工的组织协调。 l u a n g 和t e o d o r e s c u 比较了不同视知觉任务和视觉表象任务下被 试眼动指标的差异，研究发现表象眼动模式与知觉眼动模式具有相似 性，表象与知觉的机制具有相似性。因此得出结论，眼动在视觉表象 的建构过程中是一个必要的条件，对视觉表象的建构具有非常重要的 意义。这一结论不仅在图片视觉表象研究中得到了证明，它也在通过 听觉通道建构的表象眼动研究中发现了相似的效应。在用语言描述空 间关系时，被试形成的表象过程中也有与空间关系相对应的眼动现 象。d e m a r a l s 和c o h e n 的研究中发现，被试会按照语言所描述的简 单的关系词汇朝相应的方向移动注视点，s p i v e y 和g e n g 以及s p i v e y 和y o u n g 的研究中也发现，被试在一边接受空间场景描述的听觉刺激 一边建构相应的表象时，眼动方向与描述场景中的相符合。他们得出 结论，即在听觉刺激的基础上建构的视觉表象中，也存在眼动行为， 在缺乏视觉输入的条件下，需要根据言语产生一个空间心理模型来建 构表象。 对于视觉表象建构中眼动的研究结果，很多研究者都把结论引申 到了视觉表象的表征问题。b r a n d t 和s t a r k 以及l u a n g 和t e o d o r e s c u 对他们的研究结果进行了如下解释：眼动是对视觉表象的场景空间位 置的内部图形的反映。也就是说，眼动证明了视觉表象的表征是图画 表征。但是人们一直在争论内部图画的存在问题。如，p y l y s h y n 认 为所有的心理表征都是命题式的，否定了大脑中图片的存在。s p i v e y 和s p i v e y 等人将眼动视为一种心理的“具身化”运动过程，这与l a e n g 视觉表象建构差异性和可塑性的眼动研究 和t e o d o r e s c u 的研究取向不同，他们认为眼动与心理表征的认知过 程之间存在自然而密切的联系。 由上述诸多研究中可见，眼动不仅在图形识别中必不可少，眼球 运动反映了视觉信息提取和组织的处理过程，而且眼动是视觉表象建 构的必要条件，在其产生过程中具有非常重要的机能性作用。因此， 我们可以把眼动技术作为探讨视觉表象建构的一项手段，眼动指标能 有效的揭示视觉表象建构的特征。 但是，也有另一些研究结果与上述结论相反，他们认为眼动并不 是表象产生的必要条件。有研究中认为，在视觉表象建构过程中眼球 的重复序列运动，可以被视为内部注意转移的副现象效应。视觉表象 的扫描是一个空间范围的活动，一个物体的完整表象是对视觉记忆的 各部分进行重复而产生，但是这个空间表征的扫描可以进行隐蔽扫 描，就像视知觉中可以对真实物体隐蔽扫描一样。由于缺乏可视的外 部刺激，外在的各项眼动指标( 跟跳和注视，或眼动轨迹) 对扫描一幅 内在表象没有什么用处。一些研究者认为，这可以由注意的内隐性转 移来解释，因为注意的转移可以在注视点转移之前或者注视点不变的 情况下发生，这就使得眼动会以一种义务式的追随注意进行。按照这 一观点，表象建构中的自发性眼动可能只是一种无功能性的过剩，换 言之，表象中的眼动是一种注意转移的副产品或者内在表象检视时的 “溢出”。所以，支持这些观点的研究者认为，眼动不是表象产生的 必要条件，眼动在扫描视觉内部图像时是“被动的奴役”，眼动是表 象建构的障碍。 综上所述，表象和知觉过程中的眼动具有相似性，对于这种眼动 相似性现象的解释存在两种相互对立的观点，即功能说和副现象说。 视觉表象建构中存在不自主的眼球运动，这种眼动与知觉眼动相对 应，功能说认为眼动对视觉表象起着机能性的作用。这种观点假设知 觉过程中每一次注视对空间位置的编码，都作为图像内部表征各部分 位置的索引，并参与后来的表象建构过程。在视知觉过程中，眼动模 式与视觉空间信息一起被编码，并与视觉表征存储在一起，通常，这 些眼动模式反映知觉编码过程中的顺序及其位置，而在提取时，这信 息通过相同的眼动顺序组织表象各部分的整合。相反，副现象说则将 眼动看成是表象建构期间的注意内在转移的被动“溢出”，与注意力 和眼动相关的大脑皮层区域的活动导致了眼动的产生，但注意力的转 移和眼动并不相干，所以不需要在表象建构中对自发的眼动进行主动 抑制，眼动是表象建构中内部注意力转移的一个副现象。 1 2 3 视觉表象建构的差异性和可塑性问题 人们的认知过程特点和方式都存在各种差异，视觉表象建构也不 例外。视觉表象建构的差异性主要表现在表象清晰度的个体差异、男 女差异、眼动差异等方面。h a l e 和s i m p s o n 的研究中，被试在视觉 表象过程中，眼动在注视目标固定、鼓励眼动和想象自由眼动三种情 况下，得到的结果是三种情况下有不同的视觉表象清晰度等级。但 m a r k s 对眼动与表象任务中的主观清晰度进行相关分析，发现表象清 晰度高的被试没有比清晰度低的被试表现出更多的眼动扫视，眼动和 表象清晰度之间并不存在相关。b r o w n 比较了表象清晰度高的和表象 视觉表象建构差异性和可塑性的眼动研究 不清晰被试的眼动，发现两组眼动指标不存在显著差异。此后有很多 实验都试图通过对视觉表象建构过程中眼动的清晰度研究，来寻找视 觉表象的质量与眼动之间的关系。g a l t o n 研究发现表象存在某些年 龄和性别差异，但在后来他用“餐桌回想法”研究视觉表象，结果发 现视觉表象的机能水平的个体差异尽管受先天遗传因素的制约较大， 但可以通过学习和训练而缩小或改变，呈现视觉表象可塑性的特点。 可塑性是指有机体能够加以改变的程度，最早出自医学的一个概 念。在心理学的研究中，从发展的角度对神经系统可塑性水平的研究 较多，视觉表象建构的可塑性主要是指表象建构的能力和行为模式的 可变化性，包括表象结果的变化以及表象眼动的适应性等。这种可变 性使人类在很大程度上加强对外界环境的变化的适应。游旭群分别研 究了不同年龄不同职业类型被试的表象旋转加工、表象扫描、表象运 动推断加工、空间关系判断加工和视觉特征提取中的练习效应和年龄 效应。研究结果显示，表象加工有相对可塑性的认知加工特点。 d r o r & k o s s l y n 及游旭群) 研究了飞行员表象旋转加工能力，结果发现， 飞行员在表象旋转上表现出了明显的练习效应。后来很多研究表明， 在表象旋转、数量空间关系判断和随机视觉噪声下的视觉特征提取任 务上均不同程度地表现出了可塑性的特点。g a y l o r d 认为表象可塑性 的神经机制在于：随着年龄的变化，个体大脑的结构和化学物质会发 生一系列的变化，在外显行为水平上有相应的变化，然而，当神经胶 质细胞的成分随年龄的增大而不断增加时，这使得表象能力的性质和 变化速度具有了不同的发展特点。k o s s l y n 的表象计算理论和游旭群 认为，经过后天的系统训练和环境的影响，执行表象任务需要的各项 视觉空间加工子系统会产生变化，其结构更趋于完善，且各子系统之 间的协同作用加强，从而使视觉空间表象能力获得了一定的提高。视 觉表象建构的可塑性不仅表现在神经机制的可变性，在能力水平和加 工方式或结果上的可训练性也是其可塑性的一种表现方式。但是， k o s s l y n 指出，认知加工神经机制的可塑性并非一种普遍现象，视觉 表象建构也表现出相对较小的可塑性。 1 3 研究构想 1 3 1 以往研究的不足和启示 通过文献回顾可以看出，在表象的研究中，经典的表象旋转和表 象扫描的研究结果或推论的基础是现代认知心理学中十分重要的指 标之一：反应时。单一的反应时指标作为间接性的推测，它应用于表 象研究中至今都没有结束表象的心理表征方式之争论。因此，我们要 从多个研究指标多方面角度进行交叉验证考察，才能澄清表象表征方 式等有关问题。我们认为，眼动技术作为一个新的视角和研究手段， 眼动指标能更客观有效的反映表象的建构过程，为表象的建构及表征 方式等问题提供新的诠释。 在众多的关于表象的眼动研究中，表象旋转任务研究是一大集中 点，也相对研究得较成熟，而其他表象任务，如表象扫描、表象建构 等研究数量相对较少，还有很多空白领域。表象建构多以传统的反应 时研究范式，国内较少的表象建构眼动机制研究中，也都以表象建构 中和知觉阶段的眼动比较，揭示眼动对表象建构的机能性作用为主， 视觉表象建构差异性和可塑性的眼动研究 极少涉及表象建构中眼动的差异性和可塑性研究。 关于视觉表象建构的差异性研究较少，多数停留在视觉表象建构 加工水平的个体差异的研究综述上，实证研究很少。国内没有关于视 觉表象建构的眼动差异和表象质量差异研究。 既然表象眼动与知觉眼动模式具有相关性，眼动作为视觉表象的 机能性角色，我们是不是可以考虑通过提高个体的眼动模式的有效性 以提高其表象建构水平，从眼动模式角度入手来改变个体的表象能 力。这就引导我们，尝试用一种眼动引导方式来促进表象建构的完成 或者表象能力的提高。这些问题的研究暂时还有很大一片空白，对于 视觉表象的可塑性问题在未来的空间认知领域应加以关注。 “用心眼看世界”的表象研究在心理学历史上一直被众多心理 学家保持着极大的关注，自从科学心理学初始至今日，他们一直饶有 兴致地积极探究着关于心理表象建构的本质、机能地位及其作用。到 现在，在认知心理学的各个研究领域中表象已经占有一席之地。对于 表象研究的方法和手段也是发生着革命性的变化。从回顾表象研究文 献和总结以往研究的不足中，我们得到如下启示：从眼动入手，可以 探讨视觉表象建构的个体差异，如果在表象结果和眼动特征上存在差 异性，则我们同样可以从眼动入手，因势利导，来改变这种差异，以 探讨视觉表象建构的可塑性。 本研究对视觉表象建构的差异性界定为，在视觉表象清晰度不同 的个体上，建构的视觉表象结果( 包括视觉表象清晰度等级评定和表 象检测正确个数) 和眼动特征的不同。视觉表象建构的可塑性界定为 硕士学位论文 视觉表象结果和眼动特征的可改变程度。如果视觉表象建构的机能水 平存在个体差异，尽管这种差异受先天遗传因素的影响较大，但我们 假设可以通过学习和训练来改变这种差异，而眼动和表象有着密切的 联系，因此，可以通过眼动引导，对这种差异性进行改变，达到可塑 的目的。 在l a e n g 和t e o d o r e s c u 的实验中，把被试的视觉表象清晰度作 为一个控制变量进行了分组匹配，使处理组在表象清晰度方面保持了 一定的同质性，也就是说，在他们的研究中没有探讨被试个体差异对 视觉表象的影响。所以在本研究中，将被试的视觉表象清晰度作为一 个自变量，以探讨其视觉表象建构的差异性。 在关于视觉表象眼动机制的国内外研究中，大都是先对目标刺激 进行感知，随后要求被试对已感知的目标进行想象，其研究范式是“感 知一表象”两阶段任务。但是，这种研究范式会使得表象阶段受视觉 后象的影响，记忆作用会使表象建构不纯洁。因此，l a e n g 和 t e o d o r e s c u 在2 0 0 2 年的研究中，以及何立国等人的实验中，都采用 “感知一干扰一表象”三阶段范式来解决这个问题，他们在“干扰” 阶段采用4 0 秒的空白屏来消除感知阶段的视觉后象对表象建构阶段 的影响。但是，4 0 秒的空白屏只能消除视觉后象记忆，它却可能使 被试在这期间出现对感知目标的复述或者加工改组，从而影响到表象 阶段的视觉表象建构。所以，本研究中将干扰阶段的空白屏改成口算 任务，时间同样是4 0 秒，以使得表象阶段建构的表象更单纯。 在探讨眼动在表象中的功能性作用时，国内外的研究中均采用对 视觉表象建构差异性和可塑性的眼动研究 注视点进行固定的范式，研究结果显示，表象阶段对眼睛注视点固定 于屏幕中央一点上，这将阻碍到表象的建构，这就支持了眼动对表象 建构具有功能性作用。这些研究都只是对表象建构过程中的眼动模式 进行负向限制，来与自由眼动模式下进行比较，本研究将对表象建构 过程中的眼动进行正向引导，从相对的角度来进一步探讨眼动对表象 建构的作用，从而分析表象建构的可塑性。 总之，本研究在已有研究的基础上，采用眼动追踪技术，分析 表象清晰度不同的个体，其视觉表象建构的眼动特征差异，并试图进 一步通过改变视觉表象建构过程中的眼动模式来探讨表象建构的可 塑性。 1 3 2 研究目的 人类的任何一种能力均存在显著的个体差异，表象建构能力的个 体差异性也不例外。视觉表象的眼动模式是不是也具有个体差异呢? 这种视觉表象建构的差异性在表象建构过程中的眼动上起到多大的 作用呢? 眼动模式的不同又会对视觉表象建构的差异产生什么样的 作用呢? 从以往研究结论得知，既然表象眼动与知觉眼动具有很大的 相关性，而眼动对表象建构具有机能性作用，那么，我们是不是可以 从干扰眼动模式角度入手来改变个体的表象建构? 是不是可以用一 种眼动引导方式来促进表象建构更好的完成或者阻碍表象的建构? 本研究的目的都是试图对上述问题进行解答。 1 。3 3 研究意义 本研究将对视觉表象建构研究领域提供眼动证据，对视觉表象建 硕士学位论文 构和眼动技术的发展都具有一定的理论和实践意义。视觉表象是一项 基本的认知过程，是很多高级心理活动的必要条件，对其差异性和可 塑性的探讨能进一步拓展视觉表象在心理活动中的地位和作用，本研 究也为视觉表象表征方式和眼动在表象中的机能性作用等问题提供 了证据。为人类空间认知水平的训练和提高提供了实践依据，也可应 用于发展领域的空间认知能力的教育教学当中。 1 3 4 研究的逻辑框架及假设 本研究一共分为两大部分，主要根据“感知一干扰一表象”三阶 段的基本范式，分为两个实验：实验一以“目标感知一口算任务干扰 一自由表象”的范式研究视觉表象建构的差异性，具体来说，是在视 觉表象清晰度高与视觉表象清晰度低的两种被试情况下，来探讨表象 建构过程中是否存在眼动行为，以及其眼动特征、表象结果在两种被 试上是否存在差异；实验二以“目标感知一口算任务干扰一眼动引导 表象”的范式来研究视觉表象建构的可塑性，其中眼动引导表象阶段 分为正向引导和负向引导两个处理方式，分别在视觉表象清晰度高与 视觉表象清晰度低的两种被试情况下，通过呈现表象阶段不同的背景 图片实现引导效应，与实验一自由表象处理条件下的比较，来探讨其 建构的表象结果在两种处理水平上是否存在差异，从而分析其可塑性 问题。实验一和实验二的逻辑关系为递进关系，即实验二是在实验一 结果的基础上进行的，也就是说，通过实验一验证了视觉表象建构在 两种被试