表象的心理旋转 应用心理学 实验报告

表象的心理旋转

摘要：本次实验主要是验证库珀和谢帕德的实验研究结果。通过减数法的研究方法将＂R＂的显像方向、＂R＂的旋转度数设计成2×6十二个水平。采用＂R＂的不同显像方向和旋转度数来研究心理旋转的不同角度对反应时的影响。结果表明：旋转180°，反应时最长（无论正反），而0°（360°）时，反应时最短。基本支持Cooper和Shepard的研究结果，不同的被试完成任务时采用了不同的策略。

关键词：心理旋转、反应时、减数法

1.引言

心理旋转是一种想象自己或客体旋转的空间表征转换能力。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。

首先来说心理旋转的神经机制。认知神经科学家运用功能磁共振成像术(fMRI) 、脑电技术( EEG) 和正电子发射层析照相术 (PET) 等技术研究表明顶叶、枕叶和额叶在心理旋转过程中起重要作用。近年来，在心理旋转的神经机制研究领域内一直被广为关注的是心理旋转加工的大脑机能一侧化问题(优势半球问题) ，分歧大致在右脑半球是否是心理旋转的优势半球上。

其次，在心理旋转能力上，个体之间存在差异性。学者认为遗传因素（高空间能力基因）和家庭教育因素在心理旋转能力的个体差异性上起着很重要的作用。心理旋转的个体差异性最显著的外现于性别差异性上。Peters(2005) 提出，反应时间限度也是引起心理旋转性别差异性的重要原因。因为心理旋转能力是一种空间表征转换能力，是构成空间智能的重要组成部分，并且无论是心理旋转的性别差异，还是年龄效应都已得到了足够的证据支持。所以通过有效的训练是可以提高个体的空间能力并缩减个体空间能力差异性。

而根据心理旋转对象的不同,可以把心理旋转分为客体旋转和自我旋转。客体旋转就是旋转主体(被试) 对其外部物体的旋转。自我旋转就是旋转主体对其本身整个身体或身体某个部位的旋转。

研究心理旋转的重要变量就是反应时，通过对被试反应时的测量我们可以借鉴减数法的研究思想判定心理旋转的存在。本实验假设心理旋转的角度对反应时有影响，倾斜180°时反应时最长。而0°（360°）时，反应时最短。同时对象旋转的度数越多，心理反应的时间就越多；在刺激呈现时，人类会自动的按照认知的规律，以尽可能小的能量消耗，获得我们所需的结果。

本次实验旨在验证Cooper和Shepard的实验。

2.方法

2.1 被试

黑龙江大学2013届应用心理系本科生2名，其中被试为男、女各1人。20岁。被试属

自愿性质，无报酬。

2.2 仪器和材料

装有Psykey3.1心理教学系统的计算机。

2.3 实验设计

2.3.1 实验程序

（1）登录并打开实验心理学虚拟实验系统主界面，选中实验列表中的“表象的心理旋转”。单击呈现实验简介。点击“进入实验” 到“指导语”界面。

可先进行练习实验，也可以直接点击“正式实验”按钮开始。

（2）正式实验开始后屏幕随机呈现不同角度的正向和反向R,被试对呈现的R作出正向还是反向的判断。程序将自动记录反应时。

（3）实验结束，数据被自动保存。实验者可直接查看结果

3.结果

表3-1 被试不同角度的正R和反R的正确率和平均反应时

0度 60度 120度 180度 240度 300度

正Ｒ反应时(ms) 673 637 645 1164 860 613

正确率(％) 100.00 100.00 100.00 66.66 100.00 100.00

反Ｒ反应时(ms) 772 916 938 997 862 923

正确率(％) 100.00 75.00 83.00 100.00 100.00 92.00

从表3-1中可以看出：被试正R的正确率和平均反应时在180度分别达到峰谷和峰顶；反R正确率在60度达到最低，平均反应时在180度达到最高。这可能与被试采取一定的策略有关。

表3-2被试的试验参数

总平均反应时（毫秒) 833

正R总平均反应时（毫秒) 765

反R总平均反应时（毫秒) 901

抢按次数0次

错误次数10次

由表3-3看出正R和反R存在较大差异，没有抢按现象，错误次数很高。说明被试对实验很熟悉，正R与反R的印象判断有明显差距。这些跟被试的右撇子、不耐心、轻视实验和实验的噪杂环境有较大关系

4.讨论

4.1 在实验实施过程中，为了消除顺序误差，实验中不同角度的正向和反向R的呈现都是随机的。为了消除疲劳误差，实验的中途可以几次片刻休息。

4.2从Cooper和Shepard实验结果中旋转角度为0°时，反应时最短，旋转角度为180°时，反应时最长。此实验中被试2和被试3基本支持此观点，而被试1并无明显规律且不支持Cooper 和Shepard实验结果，原因可能是：①实验过程中，周围环境比较吵，影响其注意力的集中；

②被试1可能对正像和镜像＂R＂的不同角度进行过识记训练；③被试1可能采取了其他的旋转策略来反应，而并非用心理旋转。

4.3由被试2和被试3的曲线图中可以看出整个图表180°为一个高峰，两边依此递减。说明我们在心理旋转的时候并不是按照一个次序来旋转的，在0°到180°的时候，我们倾向于逆时针转回与原（0°）时正像会镜像＂R＂比较，而在180°道360°的时候，我们倾向于顺时针转回与原（0°）时正像会镜像＂R＂比较。以尽可能简单的路径获得我们所需的结果。

5.结论

5.1心理旋转是存在的，且基本支持Cooper和Shepard的实验研究结果；在刺激呈现时，不同被试采用不同策略完成任务，有些被试可能不是完全的心理旋转。

6.参考文献

[1] 于庆宝,鹿麒麟,唐一源. 心理旋转中的性别差异[J]. 心理科学进展. 2008(05)

[2]Denis, Michel,Mellet, Emmanuel,Kosslyn, Stephen M.Neuroimaging of mental imagery: An introduction. European Journal of Cognitive Psychology . 2004

[3] 王鹏,游旭群. 物理旋转的有限性对自我旋转的影响[J]. 心理科学. 2008(03)

7.附录

表象的心理旋转

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