表象的心理旋转

摘 要 采用双因素的重复测量的实验设计，验证库珀的心理旋转的实验。以10心本班的10名同学作为被试，采用华东师范大学的心理仿真实验系统进行实验的操作，并对所得的反应时的数据进行SAT实验范式的检验。假设正、反“R”的旋转角度越大，被试的反应时越长；反“R”的反应时显著长于正“R”的反应时。结果得出，F(3,80)?6.01，p?0.001＜0.05，即字母的旋转角度越大，被试的反应时越长；F(1,80)?0.16,P?0.69＞0.05，因此推翻反“R”的反应时显著长于正“R”的反应时；且F(3,80)?0.55，P?0.65＞0.05,两因素之间交互作用不显著。

关键词 表象；心理旋转；SAT；反应时

1 引言

表象（Mental Image）是事物不在面前时，人们在头脑中出现的关于事物的形象（陈录生，2008）。心理学研究感官、大脑及有关神经组织的功能，及其与外部事物的相互作用，直接涉及外部事物达于大脑形成表象的过程（袁红章，1995）。在认知心里学中，表象不仅指信息加工的成果，也指信息加工的过程，是客观事物在人脑中的表征形式，具有鲜明的形象性，是保存知识的一种形式（陈录生）。表象能够表征不断变化的信息，能够保存有关空间关系的信息，所以能够承受各种以它为载体的心理操作。在现代心理学发展时期，主要对表象的某些方面进行了定量的评定，如Galton测量了人的表象的鲜明性，并且确定了表象的某些年龄的性别的差异。长期以来，心理学将表象和知觉紧密地联系起来，将表象看作是已经贮存的知觉象的再现，或经过加工改造而形成的新的形象（王甦，汪安圣，1992）。有一些实验结果确实支持了这些看法，如定位实验、敏锐度实验、选择性干扰实验等。 认知心理学认为，表象是物体的抽象的类似物的再现。一是认为表象是真实物体的类似物；二是认为表象是真实物体的抽象化再现。谢帕德和库珀用不同倾斜角度的正向和反向字母R的刺激物做的心理旋转的实验来论证人们对表象的加工就像对真实物体的类似物进行加工一样（黄希庭，1987）。

心理旋转（mental rotation）是指一种想象自己或客体旋转的空间表征转换能力（王鹏，

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游旭群，刘永芳，2005）。谢帕德和库珀认为，在没有前行信息的实验中，被试要将所呈现的字符样本与该字符在长时记忆中的正常的正位样本进行比较才能判定正反。当呈现的样本偏离垂直的正位，即旋转了一定度数，被试就要将该样本的表象转回到正位上来，然后再与长时记忆中的正位的表征作比较。因为正位的样本不需要作旋转，就可以与长时记忆中的表征进行比较，所以判定正反所需要的时间就少（王甦，汪安圣）。

反应时的测量技术的理论基础其一是Donders的反应时相减法，即通过从两种反应时的差数来判定某个心理过程的存在（朱滢，2009）。因此，在反应时的研究中，将重视速度与准确率之间的权衡，Meyer发展了“速度与准确率分离技术”（朱滢）。SAT的实验范式克服了传统的RT实验的这种缺陷，既关心反应的准确率，也关心反应速度，其实验方法也有所改进，允许被试在反应中猜测，甚至鼓励他犯错误，从而指示认知加工的动态过程（李同归，1991）。SAT检验方法是将反应时数据平均划分为快速反应组和慢速反应组，并对两组的正确率进行检验。如果快反应组的正确率高于慢反应组，则可能存在违背SAT原则；反之，则不违背（张学民，2007）。

因此，为了验证库珀的心理旋转的实验，得出表象是存在心理旋转的，故采用双因素的实验设计，以10心本班的10名同学作为被试，进行实验。

实验假设为：正、反“R”的旋转角度越大，被试的反应时越长；反“R”的反应时显著长于正“R”的反应时。

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2.1 研究方法 被试

随机选取10级心本班的10名同学作为被试，且能够清晰的分辨主试所呈现的刺激，此前未做过类似实验。

2.2 实验材料

华东师范大学-计算机及实验心理学网络教学仿真实验系统(http://ecourse3.dec./fz/fz0302.htm)；不同角度正反字母“R”（镜像）图片：0°、60°、120°、180°；记录的纸笔若干。

2.3 实验程序

采用双因素重复测量的实验设计，探求正、反“R”在0°、60°、120°、180°四种角度下的反应时的大小，证明表象的心理旋转是存在的。实验前，保证环境因素的恒定，待

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被试坐好后，主试给予被试指导语，待被试清楚后，开始实验。

2.4 统计学工具

运用Excel 2003对数据进行统计。

3 研究结果

将10级心本班的10名被试的测验结果按反应时的大小平均分为两组，即快组和慢组。

快组的正R与慢组的正R的正确率作检验，得出t正R?0.072，p＞0.05，快组的反R与慢组的反R的正确率作检验，得出t反R?0.113，p＞0.05，因此，未违背SAT原则。

10级心本班的10名被试的测试的数据进行方差分析，结果得出

F(1,80)?0.16,P?0.69＞0.05，因此推翻反“R”的反应时显著长于正“R”的反应时。F(3,80)?6.01，p?0.001＜0.05，说明了，字母“R”的旋转角度越大，反应时就越长。F(3,80)?0.55，P?0.65＞0.05,两因素之间交互作用不显著。

表1：不同角度下正、反R的描述分析表 （N=10）

正 反 正 反

0° 976.55 1083.36 209466.47 177105.65

60° 1210.36 1518.18 380250.25 663396.96

120° 1496.55 1707.45 747697.87 444768.47

180° 2284.09 1960.09 2382510.89 1174208.89

M

SD

4 讨论

实验采用双因素的重复测量的实验设计证明了表象的心理旋转的存在，也就是人的头脑

里对视觉形象的加工就是对它的实际类比物的加工。心理旋转作为人类空间认知的一种基本操作，可能也与其它基本空间能力之间有着较高的相关,对个体的某些方面的成长及未来成就有较好的预测效度。

在实验过程中，被试需要进行144的实验，由于实验次数较多，因此被试可能出现了倦怠，由此影响了实验数据的有效性。

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5 结论

实验证明了头脑里对视觉形象的加工就是对它的实际类比物的加工，且用减数法原理证明了心理旋转的存在。

参 考 文 献

陈录生. 2008. 基础心理实验教程 . 开封：河南大学出版社，p247—248.

袁红章. 1995. 表象学 . 北京：科学技术文献出版社，p13—14.

王甦，汪安圣. 1992. 认知心理学. 北京：北京大学出版社，p203-217. 黄希庭. 1987. 心理学实验指导. 北京：人民教育出版社.

王鹏，游旭群，刘永芳. 2005. 心理旋转研究新进展. 心理科学, 28, 1164—1166. 朱滢. (主编). 2009. 实验心理学. 北京：北京大学出版社，90—91.

李同归. 1991. 认知过程的反应时实验：速度与准确率分离技术.. 应用心理学,45—50. 张学民. 2007. 实验心理学. 北京：北京大学出版社，271—272.

Representation of the psychological rotation

ZHANG Xin-Yu

Abstract

Adopt double factors of repetitive measure of the experimental design, verification of the psychological rotation cooper.

Experiments to 10 of the students in the class 10 heart as test, the east China normal

university psychological simulation experiment system for the operation of the experiment, and the response of the income of the data of the experimental paradigms SAT test.That is, the experiment "R" rotation Angle, the bigger the try was the reaction of the longer when; The "R" response is significantly longer "R" response.

The results concluded that the, the F < 0.05, that is, the greater the rotation Angle of the letters, was the reaction of the longer try when; , F > 0.05, so overthrow the "R" response is significantly longer "R" response; And, the F > 0.05, the interactions between two factors is not significant.

Key words Representation; Psychological rotation; SAT; response

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第二篇：表象的心理旋转实验报告

表象的心理旋转实验报告

姓名：王稳 学号： 04100101 专业：教科院应用心理学 年级：2010级 课程：心理学实验 实验时间：20xx年2月 小组成员：庄瑜璐、王璐、付盼盼、丛崇、王稳

摘要：该实验主要利用PsyKey心理教学系统，通过15名心理学生被试判断不同角度“R”的正反向的反应时，来验证表象心理旋转现象的存在。实验结果基本支持了cooper和shepard的研究结果，表象心理旋转确实存在。

关键词：心理旋转 反应时

引言：心理旋转(mental rotation，又称心智旋转)是一种想象自我或客体旋转的空间表征动力转换能力，也是一种评定空间智能的重要标尺。对于心理旋转能力及其性质的研究不仅在理解人类空间认知行为方面具有重要的理论意义，而且具有十分重要的应用价值。

20世纪70年代库柏和谢帕德做了心理旋转的研究。实验结果表明，被试在辨别图形时，需要将头脑中贮存的图形表象进行放置，随着增加，反应时也随着延长，二者之间呈线性关系。 心理旋转具有其神经机制，在研究过程中通过如：正电子发射层析照相术、功能磁共 振成像术和脑电技术等，发现顶叶、枕仆卜和额叶在心理旋转过程中起重要作用(王鹏，游旭群，刘永芳，2005)

实验目的：验证表象心理旋转的存在

实验方法：

1.被试：

实验被试共15名，均为本班级大二心理学专业女同学，平均年龄20岁，各项生理指标正常。

2.实验设备：

多媒体计算机、PsyKey心理教学系统

3.实验设计：

实验采用了单因素设计

4.实验步骤：

实验被试采取随机分组方式

1.前期准备：?让被试按要求打开PsyKey心理教学系统软件，并输入个人信息。 ?让被试端坐在计算机前，双手持手键，左右手的大拇指分别放在红键和绿键上。

2.正式实验：

?被试按要求仔细阅读屏幕软件上的指导语，“请判断屏幕上字母是正R，还是反R，如果是正R就用左手食指按红键，如果是反R就用右手食指按绿键，每次判断要求准确而迅速。” ?点击“开始实验”

?每个被试至少完成两次实验测试，其中第一次作为练习，第二次数据作为实验结果。 ④打开软件“实验结果”，按照实验记录表要求记录原始数据和结果分数。 结果与分析：

本实验要求被试判断屏幕上呈现的不同角度的“R”的正反，记录判断时间。在验证cooper和shepard的实验结果时，为防止错误数据进行干扰，在数据处理过程中，将错误次数达三次及三次以上的数据取出。（该组数据中无三次以上错误数据） 15名被试判断不同角度的正“R”和反“R”的平均反应时数据如下表：

将表中数据利用spss绘制成下面的折线图。

因15名被试均为2010级心理专业学生，智力状况没有显著差异，所以数据均是有效的。 由表格和折线图中平均数的分布可以看出，无论正反，顺时针0度至180度的过程中，随着刺激偏离正位的度数越大，被试判断正“R”和反“R”所用的反应时越长，当达到180度时，反应时最长。逆时针0至180度时，结果相同，均遵循最短加工路径。

讨论

1.因为并不是所有的实验数据正确率都是100%，所以可能会对结果产生一定影响。

2.因为在课堂教学实验中，并没有遵循严格的实验程序，对被试状态以及实验室环境也没有进行严格控制，所得结果可能不准确。

3.样本较少，可能会产生误差。

4.根据对于相关资料，判断正“R”的平均反应时应比反“R”的平均反应时低，但是在此次实验中没有发现此结果，可能是因为以上三条所造成的误差导致的。

4.结论

实验结果基本验证了cooper和shepard的心理旋转实验：表象的连续心理旋转现象确实存在，顺时针心理旋转和逆时针心理旋转均遵循最短加工路线。