空间表象的心理旋转(心理学)
心理旋转实验
心理旋转实验
心理旋转实验是一种经典的心理学实验方法，旨在探究人们在认知任务中对物体旋转的处理过程。
该实验往往通过要求被试者判断旋转的物体是否与原始物体相同来研究人类的空间认知和心理转化能力。
本文将介绍心理旋转实验的背景、实验设计、实验结果及其在心理学中的意义。
背景
心理旋转实验最早由美国心理学家Shepard和Metzler在1971年提出。
他们认为，人类在处理旋转物体时会进行心理模拟，即在脑中模拟物体的旋转过程来判断其是否和原始物体一致。
这种心理模拟过程对于人们的空间认知和思维能力至关重要。
实验设计
在心理旋转实验中，通常会出现一系列旋转的三维物体图形，被试者将被要求判断这些物体是相同的还是镜像的。
实验中会控制旋转角度、旋转速度等条件，以研究被试者在空间认知任务中的表现。
实验结果
研究表明，人们在心理旋转任务中的表现受到多种因素的影响，如旋转角度、旋转速度、任务复杂性等。
一般来说，人们在旋转角度较小、旋转速度适中、任务相对简单的情况下表现较好；而在旋转角度较大、旋转速度快、任务复杂的情况下表现较差。
心理学意义
心理旋转实验在心理学中具有重要的意义。
通过研究人们在空间认知任务中的表现，可以揭示人类认知过程中的机制，深化对思维、记忆、感知等认知功能的理解。
此外，心理旋转实验还可应用于评估认知能力、训练空间认知能力等领域。
在未来的研究中，心理旋转实验将继续为心理学研究提供重要的实验手段，帮助揭示人类认知活动的本质，推动认知科学的发展。
表象心理旋转实验报告
表象心理旋转实验报告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。
结果发现：心理旋转过程确实存在且旋转角度与反应是长短成正比；不同被试反应是存在个体差异；判断正确率与反应时相关。
关键词：表象心理旋转1 前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。
大量实验都证明了表象有可能作为一种保留和操纵外界信息的代码存在。
因为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。
本次实验旨在验证库珀和谢帕德的实验。
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，倾斜反180°时，反应时最长。
而0°（360°）时，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。
心理旋转实验证明了表象是物体抽象的类似物的再现。
在没有刺激呈现的情况下，头脑中会对视觉信息和空间信息进行加工。
表象是真实物体的类似物，它是以观念的形式存在于头脑中的，具有直观性。
大脑对表象的加工操作类似于对真实物体进行知觉是的信息加工。
事实上，心理旋转是真实的物理旋转的一种类似物，只不过表象是这种实物旋转在头脑中的复现而已，并且复现是不受任何感觉通道的束缚。
本试验脑机制的解释是：通过使用脑功能核磁共振研究发现与心理旋转密切相关的主要是顶叶与额叶区域。
此外表象的心理旋转也会受其它的一些因素如性别、年龄、问题解决策略以及图形的复杂程度等的影响。
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。
对于表象心理旋转实验的感受和认识
对于表象心理旋转实验的感受和认识5月9日, 我跟同学们一起来到9号楼机房, 进行了心理学实验。
在这些新奇的实验中, 表象的心理旋转实验给我留下了深刻的印象。
试验中, 由电脑屏幕逐个显示一组字母R, 这些R有正有反, 且经过了不同角度的旋转, 我们的任务是判断每个R是正还是反并作出相应的反应, 系统将记录下我们所用的反应用时及反应正误情况。
在实验过程中, 我集中注意力观察屏幕上的图形。
感觉上, 旋转的角度越大, 判断的难度就越大, 可能因为需要一定的思考过程。
但我很快又发现, 当旋转角度达到最大（即360°）时, 判断反而变得容易了, 相反是在旋转到180°时最让人难以判断, 思考过程似乎加长了。
实验结束后, 我看了一下我的实验结果,①反应用时情况②反应正误情况0度 60度 120度 180度 240度 300度----------------------------------------------------------------正Ｒ反应时(ms) 543 575 778 1242 859 641正确率(％) 100.00 100.00 100.00 66.67 100.00 100.00反Ｒ反应时(ms) 728 725 1118 1492 829 694正确率(％) 100.00 100.00 66.67 100.00 100.00 100.00从实验结果看, 我在试验过程中的直观感受还是比较准确的。
结果显示在心理旋转实验中, 180度时心理反应时间最长, 且最易出现错误。
实验结束后, 我查阅了关于这个实验的一些资料, 了解到这个实验最早是在一九七一年由美国斯坦福大学的心理学家谢帕德（R.Shepard）和梅茨勒（Metzler）实施的。
该实验说明了以下重要事实: （1）表象这一心理现象是客观存在的, 是可以用科学的实验方法证明的。
心理旋转的实验恰恰证明了表象的存在, 并非像行为主义心理学所断言的那样, 外界刺激传入大脑, 就如同进了黑箱子, 人们无法知道头脑是怎样活动的。
表象心理旋转实验报告.doc
表象心理旋转实验报告心理旋转实验报告1心理旋转实验报告摘要该实验采用不同方向和角度的R字符，研究了4名大学生在不同的方向和旋转角度下判断字符正像或镜像的反应时,结果表明(1)心理旋转是存在的,且基本支持Cooper和Shepard研究的结果, (2) 不同被试完成任务时采用了不同的策略,有些被试在反应的时候极可能不是完全的心理旋转。
关键词：心理旋转表象命题表征1 引言Cooper和Shepard (1973)用不同倾斜角度的正的和反的字母、数码，对心理旋转作了进一步研究。
以R字母所做的实验结果发现，当样本为垂直的正位时,即旋转的角度为0°或360°，不管是正常的或镜像的，判定所需时间较少，而当样本作了不同角度的旋转，反应时随之增加，当样本旋转了180°时，反应时为最长，随着样本的旋转度数的进一步增大，反应时反而逐渐减少.以180°为界，曲线的两侧时对称的。
Shepard等关于心理旋转的研究着眼于表象的表征和加工，它有力地支持将表象看作一种独立的心理表征的观点。
但命题表征说认为它同样可以解释心理旋转的实验结果。
本研究旨在验证Cooper和Shepard实验。
2 实验2.1 被试被试为应用心理专业的本科生4人。
2.2 材料和仪器2.2.1 JGean SigSquares df Square F .Betann，1895）最先把用来短时呈现视觉刺激的仪器叫做速示器。
心理学的创始人冯特曾指出，一个良好的速示器应具备许多条件，其中最主要的是：（1）时间很短，能避免眼动；（2）呈现前被试应能明确刺激呈现的位置，并能控制呈现前的照明条件；（3）全部刺激物应尽可能全部同时呈现，以满足许多心理学研究所要求的高精度高速呈现视觉刺激的需要。
该仪器用途较广，可通过高速呈现来测定图形、汉字、英文字、数字、广告的辨认阈限；测定注意范围；还可用于学习和记忆等多种实验。
但是，使用速示器进行的实验具有一个弱点，即由于有视觉后象的存在，常常无法判定被试到底是对刺激反应，还是对后象（记忆痕迹）反应篇二：表象的心理旋转实验报告题目：表象的心理旋转摘要：实验用不同倾斜角度的正反（即镜像）字母来研究表象的旋转。
心理旋转实验报告_2
心理旋转实验报告摘要：该实验采用不同方向和角度的“R”字符，研究了17名不同性别的被试在不同的方向和旋转角度下判断字符正或反的反应时，结果表明：心理旋转存在，字母材料对心理旋转存在影响。
关键词：心理旋转，反应时1.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。
Cooper和Shepard (1973)用不同倾斜角度的正的和反的字母、数码，对心理旋转作了进一步研究。
以R字母所做的实验结果发现，当样本为垂直的正位时即旋转的角度为0°或360°，不管是正常的或镜像的，判定所需时间较少，而当样本作了不同角度的旋转，反应时随之增加，当样本旋转了180°时，反应时为最长，随着样本的旋转度数的进一步增大，反应时反而逐渐减少以180°为界，曲线的两侧是对称的。
本研究旨在验证Cooper和Shepard实验。
2.研究方法2.1 被试：随机从某年级某班抽取17人作为被试，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：计算机及实验心理学网络实验系统，不同角度正反字母“R”图片：0〫,60〫，120〫,180〫,240〫,300〫，选择和计时系统。
2.3 实验程序：采用完全随机析因设计，探求正反“R”在0〫,60〫，120〫,180〫,240〫,300〫角度下的反应时的大小，证明字母材料对心理旋转影响以及心理旋转确实存在。
实验中必须对额外变量性别采取控制。
（1）打开实验系统，选择“心理旋转实验”，进行实验，将选择器准备好（2）指导语：认真阅读屏幕上的指导语，请你判断屏幕上的字母是正像的“R”还是镜像的“R”。
若你认为是正像，则按红键，若你认为是镜像，按绿键。
要求判断和按键准确迅速。
实验须进行多次。
（3）实验过程：每一个被试要接受不同角度的2种字母材料的处理，屏幕每显示一种角度的字母材料，计算机自动开始计时，直到被试按键为止。
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。
心理旋转
实验材料
实验结果
被试作出判断的反应时是从他的垂直位置旋转程度
的函数。 当图形垂直（0°或36 ° ）时反应时最短 当图形倾斜180 °或上下颠倒时，反应时最长 但反应时不是旋转角度的线性函数。同样是60 °的 旋转，当图形从120 °变化到180 °时反应时的增 加比从0 °变化到60 °时要大一些 库伯和谢帕德还发现，如果提前让被试做好心里旋 转的准备，那么被试的反应时将不受图形旋转程度 的影响。谢谢观看来自“心理旋转”的实验结果表明
实验结果表明，被试在辨别图形时，需要头
脑中存贮的表象图形做旋转运动，随着图形 旋转度数的增加，反应时的记录也相应延长。 这一实验表明人脑中的表现是动态的，可以 按人的需要进行操控。这种表象可操作性的 发现和证实，对认知心理学的发展起了推动 作用。它证明： （1）表象是能真实反映物体的，它是真实物 体的类似物 （2）这种表象的加工类似于知觉真实物体时 的信息加工 （3）本实验进一步说明心理学研究心理内部 活动的可能性。
心理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. 当某人提起你熟悉的朋友名字时，即使这位朋友不在眼 前，你的脑海中也会浮现出他（她）的形象。这种形象在心 理学上称为心理表象。 以心理表象为基础，会产生一种奇 异的现象，这就是有趣的心理旋转。 第一，一个物体可以在我们的脑海中形成一个映像； 第二，这个映像还可以进行旋转； 第三，映像旋转的速度是相对恒定的。 心理学家把这种物体映像旋转的现象叫做心理旋转。由 于心理旋转的速度是相对恒定的，所以旋转的角度越大，所 需时间也越长；旋转角度越小，时间就越短。
心理旋转
意象中的“心理旋转”
意象也叫心象（或表象），它是指当 前不存在的物体或事件的一种知识表征。 意象代表着一定的物体或事件，传递着 它们的信息，具有鲜明的感性特征。 意象的基本特点之一是可操作性。
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二年级本科生实验报告
系别：教育科学系应用心理学专业
（主试）姓名：汤00 同组成员：杨0、汤00
实验日期：2012年11月日教师评定
空间表象的心理旋转
摘要：该实验主要利用PsyKey心理教学系统，通过1名心理学生被试判断不同角度“R”的正反向的反应时，来验证空间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
1引言
心理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臵，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。
2方法
2.1被试
一人一组
2.2仪器和材料
1、实验仪器：计算机、表象心理旋转实验程序
2、实验材料：不同旋转角度的正像和镜像三维立体图片。
两种三维立体图片（类似不同规则的空间积木），每种图片的空间旋转角度分别为0°、60°、120°、180°、240°、300°（顺时针旋转）
2.3设计
（1）本实验采用2x6x2的三因素实验设计，三个因素分别为不同的空间立体图片（两种）、空间旋转角度（顺时针旋转0°、60°、120°、180°、240°、300°）和性别（男、女）。
其中性别为被试间因素，材料和角度为被试内因素。
（2）实验材料包括6个角度，即0°、60°、120°、180°、240°、300°的正像和镜像图片，根据2x6x2的实验结果，可以分别引申出不同材料和不同角度对空间立体图形的心理旋转的影响，在结果分析中对不同材料、不同角度、性别差异等因素对表象心理旋转的影响进行详细分析。
2.4程序
（1）实验材料的制作：进入“表象心理旋转实验程序”主菜单，选择“实验材料制作”菜单中的“制作实验材料向导”，就会出现实验材料制作向导。
①按“下一步”定义最小旋转角度为60°。
②单击“浏览图形文件”按钮，选择“3D-Rotate.JPG”图片文件，定义每个角度图片的个数为12个。
③单击“下一步”，选择“完成”按钮，计算机会自动生成定义的不同角度图片。
由于图片是即时生成的，所以，生成不同角度图片大约需要3至5分钟。
（2）正式实验：制作完图片材料后，被试便可在主试指导下开始正式实验。
①在“开始实验”菜单中选择“默认实验材料”，出现“指导语”窗体。
②仔细阅读如下指导语：
下面要呈现的是一系列不同空间位臵的三维立体图片，请你注意判断每次呈现的立体图片为向内的空间立体图形还是向外的空间立体图形，如果是内向的的，就按“Q”，如果是向外的按“P”键，在保证判断正确的前提下，反应越快越好。
明白上述指导语后，按“开始实验”键进行实验。
③被试按照指导语中的实验要求进行实验。
④实验结束后在“被试信
息”窗体中填好文件名、性别、年龄等信息。
3结果
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。
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：
表1
0度60度120度180度240度300度R正反应时（ms）546.7 1268.2 1367.2 1080.5 679.7 570.2 平均反应时903.1ms
R反反应时(ms) 635.5 669.3 804.8 1346.3 1541.7 705.5 平均反应时898.0ms
4讨论
1、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。
2、样本较少，可能会产生误差。
3、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，可能是因为以上两条所造成的误差导致的。
4、从表1可以看出，旋转的角度是0度或300度，无论是正“R”还是反“R”，判断所需的时间都较少。
参考文献
【1】郭秀艳.《实验心理学》.人民教育出版社.2004.
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