表象的心理旋转实验报告

表象的心理旋转实验报告

华东师范大学特教系——刁昕

【摘要】本实验重复Cooper等人的R字符表象旋转实验，了解表象旋转的特点。实验结果表明：旋转180°时，反应时最长（无论正反），而0°和360°时，反应时最短。说明样本偏离正位的度数越大，所需的心理旋转越多，用时也就越多。基本支持Cooper的研究结果。

本实验主要通过计算机及PsyTech心理实验系统，将华东师范大学特殊教育系的6名大二女生，1名大二男生（被试3）作为被试，采用正R和镜像R作为刺激，每种刺激形式以6种不同的旋转角度（0°、60°、120°、180°、240°、300°）呈现。结果发现：心理旋转过程确实存在，且基本支持Cooper和Shepard研究的结果；表象经过旋转的角度越大所需要的反应时就越长；不同被试反应是存在个体差异，但是男女之间的差异和正R、负R 间的差异并不显著；随着旋转角度的增大，不仅仅会增加被试的反应时，而且会减小被试的正确判断率。

【关键词】心理旋转减数反应时

1、引言

表象是大脑对客观事物的直接表征。心理旋转（mental rotation）指单凭心理运作（不靠实际操作)，将所知觉之对象予以旋转，从而获得正确知觉经验的心理历程。即当一个知觉对象不是以符合知觉经验的角度呈现时，人们可能是通过内部的心理过程把这个对象旋转到符合知觉经验的角度加以辨认。

20世纪70年代以来，关于表象的研究迅速发展，其中表象的心理旋转就是表象研究的一个重要方面。70年代初Cooper和Shepard用减数反应时试验证明了心理旋转的存在。减数法即唐德斯反应时ABC，是一种用减数方法将反应时分解成各个部分，然后来分析信息加工过程的方法。减数法的反应时实验的逻辑是：如果一种作业包含另一种作业所没有的某个特定的心理过程，且除此过程之外二者在其他方面均相同，那么这两种反应时的差即为此心理过程所需的时间。Cooper等人用不同角度的正和反（镜像）的字母为材料，如非对称字母或数字R、J、2、5等来研究表象的心理旋转。结果表明：当图片（字母）旋转180°时，无论正反，反应时最长；而当图片（字母）旋转0°时，反应最短。这说明样本偏离正位度数越大，所需的心理旋转越多，时间也就越长；可见，人们在进行表象加工时，可能存在一种心理旋转范式。

2、方法

2.1被试：华东师范大学特殊教育系的6名大二女生，1名大二男生（被试3）

2.2实验材料和仪器

2.2.1仪器：计算机及PsyTech心理实验系统

2.2.2材料：不同方向的正R和反R（镜像）图片，共有0°、60°、120°、180°、240°、300°正反共12种不同角度和方向的R。

2.3试验程序

2.3.1登陆并打开PsyTech心理实验软件主界面，选择实验列表中的“表象的心理旋转”。单击呈现实验简介。点击“进入实验”到“操作向导”窗口。实验者可进行参数设置（或使用默认参数），然后点击“开始实验”按钮进入指导语界面。可先进行练习实验，也可直接点击“正式实验”按钮开始。

2.3.2指导语：这是一个表象心理旋转的实验。下面屏幕要呈现的是一系列不同角度的字母正R和反R（镜像），请你使用1号反应盒对呈现的R作出反应。如果认为是正R按“＋”号键，认为是反R则按“－”号键，反应越快越好。当你明白了上述指导语后，请你点击下面的“正式实验”按钮开始实验。

2.3.3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。

2.3.4 实验结束，数据将自动保存。实验者可直接查看结果，也可换被试继续实验，以后在主界面“数据”菜单中查看。

3、结果

表1 被试的平均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(毫秒) 567.57 633.57 864.29 1265.00 1003.29 663.43 正R正确率(%) 100.00 97.57 97.57 71.43 92.86 100.00 反R反应时(毫秒) 611.43 707.86 885.71 1373.71 911.86 703.29 反R正确率(%) 100.00 100.00 100.00 90.43 97.57 100.00

表2 角度与反应时关系曲线

因为顺时针旋转大于180°的角度可以看作是逆时针旋转小于180°的角度（即顺时针旋转240°可以看作逆时针旋转60°），所以由表2可得字母倾斜度越大，反应时越长。

表3被试正R和反R反应时平均数（其中被试3为男性）

被试1 被试2 被试3 被试4 被试5 被试6 被试7

正R反应时反R反应时866.3

853.3

898.8

885.8

917.3

1117.8

1088.0

1043.5

759.3

745.0

694.2

802.7

606.0

611.3

使用spss 16.0 进行2×2方差分析结果为

由表得正反R与不同性别的反应时均无显著差异。

4、讨论

4.1 本实验为什么使用反应时为指标对表象在人脑中的加工进行研究？如何通过反应时来解释表象的信息加工过程？

反应时是心理学研究最重要的反应变量，在心理学研究中被广泛应用。减法反应时（唐德斯ABC）的主要假设是：反应时代表了顺序的心理加工，不同的心理过程是连续的，占用的时间相加即总的反应时。本实验中使用反应时作为指标可以通过减法反应时验证出心理旋转的存在，不同角度的反应时相减所得的即为心理旋转的时间。

4.2被试是否真实的感觉到在进行连续心理旋转？

当不同角度的字母R出现在电脑屏幕上时，被试需要把字母进行旋转任务，然后判断R 的正反。实验结果显示当R的旋转角度较小时，反应时普遍较小，但当角度变大，如180度时，有被试可以清晰的感受到自己的旋转加工。

5、结论

1.证明了心理旋转确实存在，验证了Cooper和Shepard的结论。

2. 在心理旋转实验中，大致以180°为中轴对称分布，180°时心理反应时间最长。

6、参考文献

1.郭秀艳著，杨治良审定．实验心理学．人民教育出版，2004，199-205

2.杨治良王新法．心理实验操作手册．华东师范大学出版，2010，129-130

7、附录