实验四 表象的心理旋转实验

认知心理学实验四表象的心理旋转实验

1.背景知识

所谓心理旋转（mental rotation），是指在空间知觉加工过程中进行的一种心理上的旋转操作，从而获得正确知觉经验的历程。那么，这种心理旋转是否真的存在呢？20世纪70年代初，库柏（L.A.Cooper）和谢波德（R.N.Shepard）用减法反应时法为心理旋转提供了有力的支持证据。库珀和谢波德（1973）使用左右不对称的字母或数字（如R、J、G、2、5、7等），以及这些字母或数字的镜像作为实验材料，以六种不同的倾斜角度呈现，就构成了12种不同的刺激材料。

实验中在电脑显示器上按随机顺序给被试呈现这12种刺激材料，每次呈现时要求被试判断其是正写的字母或数字，还是反写的字母或数字（即字母或数字的镜像），并要求其尽快地按相应键作出反应，电脑自动记录其反应时间和正误。多次重复之后，计算被试在每一种倾斜角刺激条件下的平均反应时间（将同一种倾斜角的正写字母或数字、反写字母或数字的反应时间相加平均），得到了刺激倾斜角度与被试反应时间之间的关系曲线，如18-1所示。从图18-1看出，当刺激材料呈现的倾斜角不同时，被试的反应时间也有所不同，而且正立位置（刺激呈现的倾斜角为0o）的反应时间最短、倒立位置（刺激呈现的倾斜角为180o）的反应时间最长，整个变化的关系曲线呈现出以180o为中心的对称性。这一结果如何解释呢？

图18-1 Cooper和Shepard心理旋转实验结果示例

库珀等认为，刺激材料正立时，被试可以快速地将刺激材料的知觉印象与相应的记忆表象进行对照，对刺激获得快速识别，其反应时间就短；当刺激材料以一定的倾斜角度呈现时，其获得的知觉印象不能立即与相应的记忆表象匹配，所以需要将直接获得的知觉印象进行心理操作，即对其进行心理旋转，等其旋转到正立位置时就可以和相应的记忆表象匹配，获得识别，所以这时的反应时间加长了。自然，倾斜角度越大，心理旋转的角度也越大，消耗的时间也越多，反应时间也就越多。但是，为什么倾斜角度超过180o时，角度增加反应时间反倒缩短呢？因为根据心理加工的经济性原则，当刺激材料倾斜角超过180o时，其较短的旋转过程应该是顺时针的。具体地说，当刺激倾斜角为120o时，其按逆时针旋转到正立位置是最近的；当刺激倾斜角为240o时，其按顺时针旋转到正立位置是最近的，这两种情况下心理旋转的角度应该相等，反应时间也应该是相等的，这种分析得到了实验结果的支持。

概括来说，库珀和谢波德的实验证实了心理旋转假说。当以一定倾斜角呈现刺激时，被试获得最初的知觉印象后，对该知觉印象进行心理的旋转操作，获得与相应记忆表象匹配的知觉经验后方可完成识别和判断，心理旋转过程消耗的时间等于该种条件下的反应时间减去正立位置刺激条件下的反应时间。

2.实验目的

2.1 学习使用减法反应时法测定心理加工过程所需要的时间；

2.2 验证心理旋转实验的结果和证实知觉表象加工。

3.仪器与材料

计算机1台，PsyKey心理教学系统。

4．实验操作步骤

实验程序为单机版，只能由单人单机进行，在配备多台套电脑的实验室里，可以有多名被试同时各自地进行实验。具体实验操作步骤如下：1．单击桌面图标“PsyKey心理教学系统”启动实验程序，打开程序界面选择“表象的心理旋转”；

2．实验程序开始运行，在程序提示下依次输入被试编号、实验轮次，确认输入后，电脑屏幕显示实验指示语；

3．被试需认真阅读实验指示语，有不明白的，可询问主试。明白实验任务后，按任意键开始实验；

4．为了得到较为稳定可靠的实验结果，第一遍实验可作为练习。第一遍实验完成后，可再重新启动程序进行实验。以第二次实验的数据为准进行结果分析，作出旋转角度与反应时间的关系曲线；

5．如果想要得到更为稳定可靠的实验结果，还可多次重复实验，然后以多次实验数据的平均值作图。

5．结果

5.1每名同学均需作为被试参加实验，至少完成两次实验测试，其中第一次作为练习；

5.2以第二次或后续多次实验结果作出自己的实验曲线：刺激偏转角度与反应时间的关系曲线；

5.3提交简明实验报告。实验报告除客观报告实验过程、实验结果外，还要对实验结果进行简单讨论，并说明自己在实验中是否使用了什么技巧？

6．讨论

6.1心理旋转实验证明了什么？日常生活中还有类似现象吗？

6.2你是否能设计一项特殊的实验来验证心理旋转的存在或心理旋转的某种特性呢？