安德森认知心理学及其启示之知觉和模式的识别
认知心理学及其启示
认知的科学今天，我们都知道脑是人心理活动的器官，但是我们并不是一开始就了解它们之间的联系。
例如，古希腊哲学家亚里士多德认为心理活动由心脏产生的，而脑的功能是用来冷却血液的。
认知心理学是一门探讨心理活动是怎么被组织起来产生智能思维，心理活动又是如何在脑中产生的科学。
在这一章，我们通过讨论下面的问题来介绍认知心理学最基本的概念。
为什么要研究认知心理学？认知心理学起源于什么时候什么地方？大脑中的细胞是如何加工信息的？脑由哪些部分来负责他的各种不同功能？哪些新的研究方法扩展了认知心理学的研究领域？1.为什么要研究认知心理学？1.1求知欲人的心理是一种极具魅力的装置，展现出令人惊奇的智慧和适应能力我们想要了解这种复杂精妙的智力到底是怎么工作的？人工智能领域的研究者们试图开发男士计算机展现智能行为的程序，取得了不少令人瞩目的成就，但是他们到现在为止还是没有开发出一个能够比得上人的心理的程序，有一个程序具有人类那样回忆、解决问题、推理、学习、加工语言的能力。
但是，人的智能并没有什么神秘的东西使得我们没有办法用计算机来建立模型。
曾经因为在经济学理论方面的建树而通过了1978年的诺贝尔奖的赫伯特西蒙，在生命中的最后40年研究认知心理学，他集中研究了从事科学时涉及的智力过程，他发现，科学探索的方法，可以用基本的认知过程来阐明，因为这些活动中很多只是问题解决过程。
因此可以得出结论，人类的智慧涉及的是基本的认知过程，它们以复杂的方式一起运行产生出灿烂的成果。
1.2 对其他领域的启示认知心理学是所有其他社会科学的基础。
支配人类思维的基本机制，对于理解其他社会科学研究的行为类型非常重要。
例如，要理解为什么会发生某种思维障碍（临床心理学）、人在对待别人时会有怎样的行为（社会心理学）、劝说是如何起作用的（政治学）、如何作出经济决策（经济学）、为什么某些组织群体的方法要比其他方法更为有效和稳定（社会学）、为什么自然语言具有一定的特征（语言学）。
第二章 知觉与模式识别
固定网像（Stopped Image）实验 固定网像（Stopped Image）实验
固定网像（Stopped Image）或静止网像 固定网像（Stopped Image）或静止网像 人的眼睛经常处于运动之中，眼动包括人 自己觉察不到的每秒30—70次的生理震颤， 自己觉察不到的每秒30—70次的生理震颤， 以及摆动、跳动等。因此，即使人注视一 个客体，该客体的网像也不是完全固定的， 它的位置总要发生一些变化。
二、原型说
原型说认为在记忆中贮存的不是与外部模式有一 对一关系的模板，而是原型（Prototype）。 原型不是某一个特定模式的内部复本。它被看作 一类客体的内部表征，即一个类别或范畴的所有 个体的概括表征。这种原型反映一类客体具有的 基本特征。 在模式识别的过程中，外部刺激只需与原型进行 比较并达到近似的匹配即可。当刺激与某一原形 有着最近似的匹配，即可得到识别。
三、特征说
模式是由若干元素或成分按一定关系构成的。这 些元素或成分可称为特征（Feature），而其关系 有时也称为特征。特征说认为，模式可分解为诸 特征。 特征说认为外部刺激在人的长时记忆中，是以各 种特征来表征的，在模式识别过程中，首先要对 刺激的特征进行分折，也即抽取刺激的有关特征， 然后将这些抽取的特征加以合并，再与长时记亿 中的各种刺激的特征进行比较，一旦获得最佳的 匹配，外部刺激就被识别了。
结构密度级差实验 如果在两维平面上，画出这种表面结构 的密度级差，如使上端的结构单元较小而 密度较大，下端的结构单元较大而密度效 小，则可将画面知觉为向远方延伸，有明 显的距离感或深度感。但是如果画面没有 这种结构密度级差，则看起来仍然是垂直 于视线的平面图形。
（1） 视觉环境中存在的种种特性提供了足够的信息，使 人能够分辨物体的深度。 （2） 这种直接来自环境的信息，是由物体表面的纹理结 构提供的。 （3） 当人们观看周围的物体时，物体表面的纹理密度发 生变化。 （4） 这种纹理密度的级差就是深度知觉的重要线索。 （5） 如果一个均匀的、有纹理的表面与视线垂直，那么 它的纹理密度在视野的不同部位是一样的，或者说，纹理 密度的级差为零。物体表面与视线倾斜，级差将上升。当 物体在不同距离出现时，它的表面的纹理密度也是变化的。 （6）人们根据这种变化就能直接感知物体的深度与距离。 因此，深度知觉既不依赖于感觉的联合，也不依赖于无意 识的推理。
安德森 认知心理学及其启示 绪论
3.1实验认知心理学
实验法：正确率、反应时
通过正确率和反应时间间接地反映认知加工的操作过程
内省法：报告自身的心理加工过程
比如，29+88=?
短时记忆信息编码是否只有听觉编码？ （Posner等，1969）
任务：给被试并排呈现2个字母，要求被 试以按键反应来指出这2个字母是否相同， 记录反应时。 材料：2种字母对，AA（读音和书写一 样）与Aa（读音相同、书写不同）。2种 情况下的正确反应都为“相同”。 设计：4种呈现方式，2个字母同时呈现、 间隔0.5秒、1秒、2秒。
但是，人类的经验、 期望常常会影响信息 加工的过程。
人类的认知活动都是自上而下（概念驱动） 和自下而上（数据驱动）加工交互作用的 结果。
序列加工模型能够比较好地解释自下而 上的加工，对于自上而下的加工不能作 出较好地说明。
认知心理学的研究取向(II)： 联接主义观（PDP模型）
联接主义观 (parallel distributed processing)(Rumelhart ， McClelland等，1986)：80年代以后出现的观点。 该观点最吸引人的地方是，它与神经解剖功能相联系。人 类思维是在大脑里进行的，而大脑由数以亿计的彼此联系 的神经元构成。 人对外界的信息加工采用了类似神经元连接的方式而相互 作用； 强调基于神经元的平行加工观，以神经和数学为基础，进 行计算。
3.2 认知科学
认知科学家开发各种计算模型（computational model）以理解人类的认知过程。一个理想的计 算模型能引导人们去规范一个理论并预测个体在 新情景中的行为。 如果需要了解某一认知任务，可以将该任务分解 成一个个具体的步骤，并根据这些步骤编写相应 的计算机程序，最后将计算机运行的结果和从人 的认知实验得到的实际数据进行比较，由此来验 证对认知分析正确与否。
认知心理学 知觉
疑问：为什么要添加后两个自变量？
两种对立的知觉理论
假设检验说
刺激物说
两种对立的知觉理论——假设检验说
间接知觉-知觉的假设检验说。 观点： • 一种建立在过去经验作用基础上的知觉理论。 • 知觉是以假设为纽带的现实刺激信息和记忆信息相结合的再造。 • 人通过接受信息、形成和考验假设的循环，直到验证某个假设，而对感 觉刺激作出正确的解释。
模式识别——原型说
Posner实验：
• 实验结果： 被试对原有的畸变模式分类的正确率约为87%；对先前未看过的 原型分类正确率与此相当，而对新的畸变模式的分类则较差。
支持者的声音： • Rock（洛克）（1983）指出：外部刺激与知觉经验并没有成对一关系。 同一刺激可引起不同的知觉（两歧图），不同的刺激却又可以引起相同 的知觉（常性） • Moates（乔希）（1980）：知觉是定向、抽取特征，与记忆中的知识相 对照，然后再定向、再抽取特征并再对照，循环，直到确定刺激的意义。
靶词呈现时间0－140ms，梯度20ms。
Tulving（托尔夫），Mandler（曼德勒）和Baumal（ 鲍梅尔）（1964）的 实验 实验结果：
1）随着呈现时间的增加，无论 有无上下文，靶子词的正确识别 率都逐步提高了。 2）不论呈现时间如何，有上下 文的靶子词的正确识别率均高于 无上下文的。甚至当靶子词未呈 现时，在有上下文的条件下，被 试还可以正确的猜出一些靶子词。 3）当呈现时间达到一定时，有 上下文的靶子词识别率与无上下 文靶子词识别率差异减小。
目录
模板说 原型说 特征说 成分识别理论 视觉计算理论 视觉拓扑
模式识别——模板说
• 核心思想：在人的长时记忆中储存着各式各样的来自个体过去经 历的各种外部模式的拷贝或复本，即模板。 • 基本思想是刺激信息与脑中模板的最佳匹配，而且这种匹配要求 两者有最大程度的重叠。 • 每个模板都与一定的意义及其他的信息相联系。并与外部的模式 一一对应。
安德森认知技能获得理论及其对教学的启示作用
4B12/2017视点 动态／特别关注◆辽宁师范大学 王 淼安德森认知技能获得理论及其对教学的启示作用自20世纪50年代以来，认知心理学逐渐兴起，心理学家们开始对认知过程进行解释研究。
认知技能获得是教学的目标之一，体现学生的认知监控能力和解决问题能力。
因此，了解认知过程，对于教学过程中目标设置、课程规划和教学方法的运用显得尤为重要。
对认知技能获得的研究，早期集中于问题解决的过程，后期学者们开始关注某一领域知识的获得过程。
这其中，安德森从认知心理学和神经科学的角度出发，试图用简单的理论来描述认知过程以及认知技能获得的过程，提出了思维的“适应性控制理论”（简称为ACT 理论）。
ACT 理论涵盖了认知过程的很多方面，最主要的就是对认知技能获得和学习过程的解释。
一、安德森认知技能获得理论（一）ACT 理论ACT 理论的核心是对知识的区分。
安德森明确地划分了“陈述性”知识和“程序性”知识。
陈述性知识反映的是可以进行描述的、静态的事实信息，用于回答“是什么”，其呈现方式通常是显性的。
ACT 理论指出，陈述性知识与经验有关，但理解一个概念不仅需要我们有足够的知识，还需要我们可以灵活地解决相关问题。
程序性知识用于回答“怎么办”，其呈现方式通常是隐性的。
程序性知识，如解决数学问题的技能，指的是大量的规则单元，称为“产生式”。
“产生式”规则是用于解决各种具体问题、采取具体认知操作的“条件—行动”的组合。
ACT 理论主要解释陈述性知识向程序性知识转化的过程：所有知识最初都是以陈述性知识的方式进入陈述性记忆；然后通过“编辑”而形成产生式规则。
“编辑”包括 “程序化”和“合成”两种认知过程；最后形成程序性知识。
ACT 理论强调陈述性知识是获得程序性知识的必要条件。
（二）ACT-R 理论1994年，安德森和其同事在ACT 理论的基础上进行了修改，得出了ACT-R 理论。
主要对ACT 理论做了以下两点改动：其一， ACT-R 理论强调在陈述性知识获得过程中样例的必要性。
安德森认知心理学及其启示5记忆结构ppt课件
两种记忆系统模型 （Waugh和Norman,1965）
• 两种记忆说认为，记忆不是单一（长时记忆）的，存在着长时记忆和短时记忆 两种记忆，它们彼此独立而又互相联系，形成一个统一的记忆系统。
• 长时记忆是一个大容量的信息库，又称为永久记忆。
声音延迟(秒)
回忆率
0.00
100%
0.10
80%
0.15
70%
0.30
55%
0.5秒以后的回忆率与1秒以后 的回忆率没有什么差别。
部分报告法实验细节
全部报告法与部分报告法的比较
• 全部报告法：刺激呈现后让被试尽可能多的回忆 看到的字母。结果发现被试只能回忆三四个。 部分报告法：被试根据提示线索随机回忆一行 字母，结果发现无论提示线索指定回忆哪一行， 被试都能正确回忆。
• 这种对比表明，这些字母都进入了感觉记忆阶段， 但由于全部报告法耗时较长，很可能在报告的过 程中出现了遗忘。
N
T
S
字母报告出来，越多越好。
• 实验结果： 被试一般只能报 告4—5个字母。
实验材料
部分报告法(Partial Report)
• 实验设计与全部报告法不同在于不要求被试报告全部的字母，三行字母每行配 以高、中、低三个提示音，卡片呈现完毕之后，随机播放一个提示音，要求被 试报告相应行的字母。
• 实验结果：被试可以全部报告与提示音匹配行的所有字母。
• 由此可见，确实存在一种感觉记忆，其容量相当 大，而信息保持的时间极其短暂 。
图像记忆的特性
• 1、视觉感觉记忆保持 时间在0.5s以内，约为 300ms。 Sperling(1960)在另 一个部分报告法的实验 中应用4行字母，每行4 个，并改变刺激卡片与 提示音之间的时距。
认知心理学笔记解读
认知心理学章节要点第一部分绪论一、认知和认知心理学1．认知是一种心理活动，它包括知识的获得、贮存、转化和作用。
2．认知心理学代表心理学研究的一种特定的理论定向、角度和途径。
这种途径强调心理结构和过程。
3．认知心理学（狭义）是以信息加工观点为核心的心理学，又称信息加工心理学。
（广义）是以信息加工观点为核心的心理学。
运用信息加工观点来研究认知活动，研究范围主要包括感知觉、注意、表象、学习记忆、思维和言语等心理过程或认知过程，以及儿童的认知发展和人工智能。
认知心理学的实质——主张研究认知活动本身的结构和过程，并且把这些心理过程看作信息加工的过程。
认知心理学的核心是揭示认知过程的内部心理机制，即信息是如何获得、贮存、加工和使用的。
认知心理学倡导信息加工观点，实际上是在高于生理机制的水平上来研究心理活动，即立足于项链戒指，研究信息加工过程。
二、认知心理学的研究方法1、认知心理学的研究原则（1）经验性原则（empirical）：相对于哲学思辨而言，认知心理学强调以实验、统计为主，用实证、科学的方法来研究人的认知过程（能够重复验证，能够证伪）。
（2）分解性原则（analytic）：分解实验，研究大问题中的小问题，即把复杂的心理活动分解为一个个小的部分来研究，题目小便于严格控制实验条件。
但严格的实验控制带来较低的外部效度，因此要求“分解”之后再“组装”才能形成较完整的理论。
（3）过程性原则（process）：一幅静态的照片看不出一个人的多少个性特征，因此必须在动态的过程中（作用、交互作用、变化）分析问题。
一个过程的理论模型代表了假定的信息加工阶段。
原则总结：用实验、分析的方法研究过程。
2、认知心理学的研究方法主要研究方法有：实验法、观察法、计算机模拟法——反应时技术研究源于“人差方程”(1)相减因素法理论逻辑：通常安排两种不同的反应时作业，其中一种作业包含另一种作业所没有的某个心理过程，即所要测量的过程，这两种反应时的差即为该过程所需的时间。
第三章 知觉和模式识别
大字母识别 快于小字母；
3种关系条 件下，大字 母识别反应 时无显著差 异；小字母 的识别有差 异，其中冲 突条件下最 慢。
知觉加工的总体特征优先
总体特征知觉先于局部特征被知觉，知觉过程 开始于总体组织，然后才开始对局部特征的分 析。 当人有意识看总体特征时，知觉加工不受局部 特征影响，但当人注意看局部特征时，知觉加 工受总体特征影响，否则无法解释小字母识别 在冲突条件下最长。
知觉信息加工过程
觉察（detection): 发现事物的存在，而不知道 它是什么;类似与感觉 分辨(discrimination): 把一个事物或其属性与另 一个事物或其属性区别开来。 确认(identification): 人们利用已有的知识经验 和当前获得的信息，确定知觉的对象是什么。
功能连通分析
当ACC与其他脑区的联结通过PPIs进行分析时， 发现了显著的侧IFG（一 个重要的语言区）的联结特异性增加； 而右侧ACC在进行视空间判断任务时，与右侧 顶叶（参与了空间判断）的联结特异性增强。
没有其他脑区显示出跟左侧或右侧ACC显著的 任务-决定的功能联结性变化。
三 整体加工和局部加工
自然界中的许多物体 是以等级结构的形式 组成。 人类的知觉系统如何 加工等级结构的物体， 是长期以来研究争论 的热点。
Navon(1977)开创性 地采用等级刺激的范 式来研究人类的等级 加工过程。
整体加工和局部加工
Navon(1977) ：听觉的字母识别作业
实验程序
知觉加工过程的脑机制
——来自认知神经科学的证据
视觉加工有两个主要的功能：一是目标知觉，即它是 什么？二是空间知觉，即它在哪里？
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安德森认知心理学及其启示之知觉和 模式的识别
知觉加工过程的脑机制
——来自认知神经科学的证据
• 视觉加工有两个主要的功能：一是目标知觉，即它是 什么？二是空间知觉，即它在哪里？
安德森认知心理学及其启示之知觉和 模式的识别
二 自下而上的加工
• 知觉依赖于直接作用于感官的刺激物的 特性，对这些特性的加工叫自下而上加 工(bottom-up processing) 或数据驱动加 工(data-driven processing)。
安德森认知心理学及其启示之知觉和 模式的识别
• 颜色和明度知觉依赖于光的波长与振幅；
• 神经心理学和认知神经科学的研究表明，大脑中存在 两个独立的知觉加工系统：
• 知觉有时可受到不正确的假设和期望的影响。 因而，知觉也会发生错误。
安德森认知心理学及其启示之知觉和 模式的识别
• Gregory(1972)宣称知觉是一个构建过程， 即利用从一些来自感觉器官的不稳定的 数据片段和来自记忆的零碎信息去构建 针对某一目标的知觉。
• 因而，提供给感觉器官的时常是不正确 的信息，被用作关于外部环境的推理和 假设的基础。
安德森认知心理学及其启示之知觉和 模式的识别
一 自上而下的加工
• 知觉依赖于感知的主体即知觉者。
• 知觉者对事物的需要、兴趣和爱好，一般知识经 验，或对活动的预先准备状态和期待，在一定程 度上影响到知觉的过程和结果。
• 这种加工叫自上而下加工(top-down processing) 或 概念驱动加工（concept-driven processing)。
安德森认知心理学及其启示之知觉和 模式的识别
整合上述两种对立的知觉加工理论
• 自上而下和自下而上加工对知觉的重要性取 决于不同因素的影响。
• 在良好的知觉条件下，知觉主要是自下而上 的加工；不良知觉条件下，知觉主要是自上 而下的加工。Gibson强调的是良好条件下的知 觉，Gregory强调的是不良条件下的知觉。
• 音调和音响知觉依赖于声波的频率与声压的水 平；
• 形状知觉依赖于物体的原始特征和线条朝向；
• 知觉字母首先确认字母的特征，如水平线、垂 直线等。
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自下而上的加工：直接知觉范式
• 强调知觉只具有直接性质的特点，否认已有知识 经验的作用。以Gibson为代表。
安德森认知心理学及其启示之知觉和 模式的识别
理解在知觉中的作用：用过去的知识经验，对知 觉对象作出某种解释，使它具有一定的意义。
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安德森认知心C
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安德森认知心理学及其启示之知觉和 模式的识别
知觉的假设考验说
• 分辨(discrimination): 把一个事物或其属性与另一 个事物或其属性区别开来。
• 确认(identification): 人们利用已有的知识经验和 当前获得的信息，确定知觉的对象是什么。
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• 知觉加工的几种形式：
– 自上而下VS自下而上的加工 – 整体加工VS局部加工
第三章 知觉与模式识别
一、知觉的基本过程 二、模式识别
安德森认知心理学及其启示之知觉和 模式的识别
知觉的概念
• 人们通过感官得到了外部世界的信息，这些信息经过头 脑的加工（综合与解释），产生对事物整体的认识，就 是知觉。
• 感觉是人脑对直接作用于感觉器官的客观事物的个别属 性的反映，它得到的信息，主要是滞留在感觉器官的感 受器上的、未经整合的各种具体信息；
• 知觉是有组织的信息，它是确定人所接受到的刺激信息 并给予它们意义和诠释信息的过程。
• 一般来说，知觉在感觉之后，但常常是重叠在一起，知 觉的发生需要依赖人的感觉，也需要依赖于自己过去的 知识和经验。
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知觉信息加工过程
• 觉察（detection): 发现事物的存在，而不知道它 是什么;类似与感觉
• Warren(1970年)的音素恢复实验
让被试分别听一个不同的句子，其中有某个字 母缺失。
It was found that the *eel was on the axle. It was found that the *eel was on the shoe. It was found that the *eel was on the orange. It was found that the *eel was on the table. *表示该位置的字母告缺失。 被试通常将有缺失的字母听成有意义的词。 (wheel-车轮; heel-足跟; peel-果皮; meal-饭菜)
• Gibson认为，自然界的刺激是完整的，人完全可 以利用这些信息直接产生与作用于感官的刺激相 对应的知觉经验，根本不需要在过去经验基础上 形成假设并进行考验。
• 强调个体在所处环境中的运动对知觉的影响。 Gibson(1979)把他的理论称为生态学理论 (ecological approach) 。
安德森认知心理学及其启示之知觉和 模式的识别
知识经验在知觉中的作用
知觉是一种主动的和富有选择性的构造过 程。也就是说，在已贮存的知识经验的 参与下，知觉将感觉信息组织成有意义 的对象，并把握刺激的意义。
心理学中早已发现的许多事实都说明了知 识经验在知觉中的作用，如斑点图，言 语对知觉的影响等。
安德森认知心理学及其启示之知觉和 模式的识别
• 强调过去经验作用的知觉理论：知觉是 一个包含假设考验的构造过程，过去的 知识经验总是以假设、期望或图式的形 式在知觉中起作用。
• 知觉是一个积极的(active)和构建的 (constructive) 过程；
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• 知觉并不是由刺激输入直接引起的，而是所呈 现刺激与内部假设、期望、知识以及动机和情 绪因素交互作用的终极产品。