表象的心理旋转.docx

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表象的心理旋转

西南大学心理学院学生实验报告

姓名：

李迪

学号：

222009306032004

专业：

心理学

年级：

09级

课程：

实验心理学

实验时间：

2010.05.18

同组成员：

石文婷谢林宏胡力

成绩：

表象的心理旋转

李迪

（西南大学心理学院，重庆，400715）

摘要

为验证库珀和谢帕德等的实验研究，同时探究性别这一因素对心理旋转反应时的影响，本次实验用不同方位的正和反共12种R字母来重复库珀的表象旋转实验，要求被试对刺激做"正"或"反"的判断。

结果显示刺激偏离正位的度数越大，用时越多，证明了库珀的实验研究：

连续的心理旋转确实存在，并且顺时针的心理旋转与逆时针的心理旋转没有差异,旋转都遵循最短加工路径。

同时，在相同条件下的有限次实验中，男生心理旋转反应时短于女生。

关键词

性别，心理旋转，反应时

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。

对于心理旋转参考框架的研究开始于20世纪70年代Cooper和Shepard的心理旋转的表象旋转假说,假说提出心理旋转的内部过程是同外界物理旋转极其类似的表象旋转过程,被试在判断一个倾斜的刺激时,总是先在头脑中形成这个刺激物的表象,再把表象旋转到直立位置进行判断,然而内部参考框架不能转成与即将出现的字母一致的方向（ShepardS,MetzlerD.Mentalrotation，1988）。

有研究做过这样一个实验：

让被试接受正像镜像任务和字母数字判断两个任务。

在正像镜像任务中，让被试判断屏幕上出现的字母或数字是正像还是镜像，而在字母数字判断任务中，让被试判断屏幕上出现的刺激是字母还是数字。

在正像镜像判断任务中出现了反应时随着旋转角度的增加而增加的心理旋转效应，但在字母数字判断任务中，被试的反应时并不随着刺激旋转角度的增加而增加（任国防，2008）。

影响心理旋转能力的因素很多。

具体来讲，性别、年龄、智力、机体活动水平、遗传基因、家庭教育倾向、社会文化因素、练习、角色方式等都会影响心理旋转能力（郭苹，吴北平，2008）。

随着越来越多的心理旋转实验的进行，很多实验都发现了男性和女性在不同刺激物下的表现不尽相同，甚至出现很明显的差异。

大多数实验结果是男性的表现要好于女性，男性在执行空间认知任务时的表现往往好于女性，在心理旋转任务中，这种现象更为普遍（于庆宝，鹿麒麟，唐一源，2008）但也有一些实验则是女性要好于男性。

这就是心理旋转中的性别差异，这种差异不仅表现在反应时间和正确率上．而且还反应在男性和女性的大脑皮层的活动不同。

Goldstein等人在1990年研究发现，当不对该测试设置时间限制时，性别差异就会消失。

他们进行了两个实验，在实验一中要求被试执行有时限的MRT任务，但是采用两种计分方法，一种是总得分，一种是得分率（判断正确的项数与完成项数的比值）。

结果发现男性的总得分明显高于女性，而男性的得分率与女性没有差异。

在实验二中，被试分别执行有时限的MRT和无时限的MRT。

结果发现在有时限的任务中男性得分明显高于女性，在无时限任务中无性别差异。

因此Goldstein等人认为，心理旋转任务中的性别差异与实验实施的因素有关。

但是之后类似的研究并不支持Goldstein等人的观点：

如Peters在2005年的研究结果发现，当把MRT任务的时限延长到两倍时仍然有相同程度的性别差异。

Resnick在1993年的研究表明，MRT中的时限并不能充分解释性别差异。

Voyer等人在2004年分别用5种和3种时限来研究性别差异，发现性别差异并不会随时限的延长而消失。

Delgado和Prieto在1996年的研究也没有发现时限对性别差异的影响口Masters在1998年的研究结果表明，不同的计分方式和有无时限的测试都有相似的性别差异。

这些结果表明，时间限制并不是造成性别差异的主要原因（于庆宝鹿麒麟唐一源，2008）。

大量的关于心理旋转和心理扫描的实验已经证明，表象不仅对学生的知觉具有准备作用（可看作是由相应的知识所激活的对知觉的期待），而且对学生的记忆、思维均有着明显的促进作用。

（中广群，2008）

本次实验旨在验证库珀和谢帕德的实验及探究性别对心理旋转反应时的影响。

2.方法

2.1研究对象

本实验被试共91名，均为心理学院09级本科生，年龄在二十岁左右。

2.2仪器和材料

液晶电脑，手键，xx软件

2.3实验程序

2.3.1准备工作及要求

（1）被试按照要求安装好软件，手键，并在电脑中录入自己的基本资料

（2）端坐于电脑前，上体距离桌子20cm，双手握住手键，左右手大拇指分别放在绿键和红键上

2.3.2正式实验

（1）被试仔细阅读指导语指导语：

请判断屏幕上字母是正R，还是镜像R，如果是正像就用左手食指按红键，如果是镜像就用右手食指按绿键，每次判断要求准确而迅速。

（2）点击“开始实验”

（3）每组实验需被试判断12次，共五组，每组实验完成后休息2min，在整个实验结束前，实验结果不告诉被试。

3.实验结果

本次实验共有91人分两天参加，其中男生35人，女生56人。

研究对象是在不同的R条件下，被试判断正反所需的时间。

为了保证实验结果的准确性，排除个别错误数据对实验结果的干扰，重新验证库珀和谢帕德等的实验研究处理数据时，去除了单组实验中出现三次及以上错误的数据组（出现三个及以上0）；

表1.不同角度下反应时的平均值

R0度

R60度

R120度

R180度

R240度

R300度

R360度

平均反应时正

542.206

626.3984

771.9431

1052.138

793.5528

657.2087

542.206

平均反应时反

681.4201

765.3252

907.4336

1079.642

866.9783

777.4932

681.420

将每组实验中相同角度刺激的实验数据分别进行处理，求出每种刺激的平均值，将结果绘制成曲线图，如下：

图1.不同角度下反应时的平均值统计图

本实验参加的被试均来自心理学院09级，在智力方面大体水平相当，不存在个别被试偏差过大对实验数据的整体产生影响，因此本次试验的数据是有效的。

在五组实验过后，平均数的分布特征显示：

刺激偏离正位的度数越大，旋转180°时，反应时最长（无论正反），基本呈现以正位为轴对称分布（顺时针的心理旋转与逆时针的心理旋转没有差异,旋转都遵循最短加工路径）。

探究性别对心理旋转的影响时，沿用表1.中的数据。

由于原始统计表显示的性别有大量与实际不符，处理时该组数据保留，对性别进行了更正。

表2.两种刺激下男生女生在不同角度下反应时平均值

0度

60度

R120度

R180度

R240度

R300度

R360度

R正平均反应时男生

518.3376

600.1777

775.0584

1014.28

771.431

633.2513

633.2513

R正平均反应时女生

529.4286

613.0625

785.683

1033.335

798.9196

670.7946

670.7946

R反平均反应时男生

653.736

735.6244

879.0431

1032.75

848.619

746.4365

653.736

R反平均反应时女生

706.8036

791.6027

923.7411

1058.571

896.3571

804.0938

706.8036

将每组实验中相同角度刺激的实验数据分别进行处理，求出每种刺激的平均值，将结果绘制成曲线图，如下：

图2.不同角度下反应时的平均值统计图

参加实验的男生有35名，女学生有56名。

在同种实验条件下进行相同的实验，经过平均数计算后绘图显示出上面的分布规律。

可以看出，在不同条件下各组数据分布仍遵循基本的心理旋转的规律，在同种刺激条件下，男生的反应时平均都比女生短，这种差异在R反刺激下比R正刺激下表现更为明显。

4.讨论

4.1男女生在反应时上的差异

心理学界对心理旋转的性别差异研究结果一直存在争议。

对心理旋转发展过程是否存在性别差异及差异产生和持续的时间的研究结果虽然并不完全一致，但是大部分西方研究结果却一致地显示：

男孩在空间能力上占一定的优势，这种优势随年龄增大而增大。

我国李

文馥等人（1989）、自学军（1990）、侯公抹等（1998）、谗燕和张厚聚（2000）、林仲爨等人（2002）的研究却都没有表现出明显的性别差异（杨富丽，2008）。

在图二中显示出了男女生在反应时上一定的差异，综合多种因素考虑原因：

二维旋转中的性别差异与任务难度有关，据此推测，在实验次数增加后，该差异会逐渐消失，有研究显示，男性在项叶有更强激活，女性在额下回有更强激活，可能表明男性侧重于空间的坐标处理过程。

女性侧重于序列的类属处理过程。

尽管人们通过大量的研究得到了丰富的结果，进一步探讨心理旋转中的性别差异还是一项具有挑战性的工作。

4.2实验中相关变量的控制

为了控制每组实验条件相同，保证实验数据的有效性，在实验过程中我们必须严格控制无关变量。

被试每做完一组实验休息2min，休息时不能随意走动，保证了被试在实验过程中没有获取其他信息，实验时上体正直距桌边20cm。

保证相关变量一致的时候，本实验最终只研究在不同角度刺激下被试的反应时。

4.3R正像比镜像的反应时短

其原因可能在于：

（1）被试需要将镜像转化为正像才能够判断刺激，而该过程正好遵循减法法原则因此反应时延长。

（2）差异性判断的时间长于相似性判断的时间，差异性判断的过程更加复杂（王敏，2007）而我们大脑内存在的基本框架是R正像。

本次没有对该现象进行专项实验，仅限于猜想，其具体原因需要做进一步实验分析。

5.结论

证明了库珀的实验研究：

连续的心理旋转确实存在，并且顺时针的心理旋转与逆时针的心理旋转没有差异,旋转都遵循最短加工路径。

在相同条件下的有限次实验中，男生心理旋转反应时短于女生。

6.参考文献

ShepardS,MetzlerD.Mentalrotation:

Effectsofdimensionalityofobjectsandtypeoftask.JournalofExperimentalPsychology:

HumanPerceptionandPerformance,1988,14

（1）:

3–11

GoldsteinD，HaldaneD，Mitche11C．Sexdifierencesin

visual-spatialability：

Theroleofperformancefactors．MemoryandCognition，1990，18（5）：

546-550

PetersM．Sexdifferencesandthefactoroftimeinsolving

VandenbergandKusementalrotationproblems．BrainandCognition，2005，57：

176---184

ResnickSM．Sexdifercocesinmenta1rotations：

anefectof

timelimits?

BrainandCognition，l993，2l

（1）：

71-79

VoyerD，RodgersMA，McCormickPA．Timingconditionsand

themagnitudeofgenderdifferencesontheMentalRotations

Test．MemoryandCognition,2004，32

（1）：

72-82

仲广群.丰富学生想象，深化学生认知.江苏教育·小学教学板，2008,1:

37-38

郭苹，吴北平.心理旋转能力的影响因素探讨.科技情报开发与经济,2008,l8（31）:

152

于庆宝,鹿麒麟,唐一源.心理旋转中的性别差异.心理科学进展2008，l6（5）：

687-691

任国防.视觉表象表征的研究.西南大学博士学位论文，2008.

王敏.图形的相似性判断与差异性判断的关系及机制的研究.天津师范大学硕士学位论文,2007.

杨富丽.心理旋转可训练性的眼动研究.南京师范大学硕士学位论文,2008.