字符类型对反应时和正确率的影响

  ——以表象的心理旋转实验为例

张甜甜

摘要：为了考察字符类型对反应时和正确率的影响，以自己为被试，采用PsyKey教学系统对不同字符类型下的反应时和正确率进行实验，字符类型呈现正R时的反应时小于呈现反R时的反应时；当字符旋转180度时，反应时最长；字符类型为0度时，反应时最短；结果证明差异显著。

关键词：字符类型、反应时、心理旋转

1 引言（前言）

表象是类似于知觉的信息特征。七十年代以来，关于表象的研究迅速发展，其中的一项是表象旋转的研究。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 年代库柏和谢帕德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。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。

本研究有两个目的：（1）旨在研究自变量字符类型和因变量反应时和正确率的关系。（2）使学生学会写实验报告。

2 方法

2.1 被试

本实验的被试为河南安阳师范学研20##级的应用心理学专业学生一名，23岁，女，视力正常。

2.2 实验仪器与材料

计算机及PsyKey心理学实验系统。

2.3 实验设计与实验程序

登录并打开PsyKey心理实验软件主界面，选中实验列表中的“表象的心理旋转”。单机呈现实验简介。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，也可以直接点击“正式按钮”开始。

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，不同角度的正R和反R图片，共有0°、60°、120°、180°、240°、300°正反共12种不同角度和方向的R，程序将自动记录反应时。

3 实验结果

3.1经计算，在不同条件下正确率和反应时如下表

表1：被试在各种旋转角度下的反应时和正确率

　　　　　　　　　         0度　  60度　 120度　 180度　 240度　 300度

正Ｒ　反应时(ms)　   744　   970　  1760　  1884　  1321　  1156

　　　正确率(％)　100.00　100.00　100.00　100.00　100.00　 83.33

反Ｒ　反应时(ms)　  1180　  1217　  2115　  1876　  1530　  1117

　　　正确率(％)　100.00　100.00　100.00　100.00　100.00　 83.33

由上表实验结果可知：呈现正R时的反应时小于呈现反R时的反应时，并且当呈现字母垂直时，反应的时间最短；随着旋转角度的增加，反应时也随着增加；当字母旋转180°时，反应时相对较长；当字母旋转到300度时，正确率降低。

3.2字符类型对反应时的影响

表2：字符类型对反应时的影响

根据上表实验结果可知：字符类型为正时，反应时的平均数小于字符类型为反时的反应时平均数。

表3：独立样本t检验结果

据推论统计表3可知：呈现正、反R时的反应时的独立样本t检验结果显示方差齐性检验不显著（p>0.05），二者齐性，结果二者存在显著地差异（t=-1.404,df=70,P<0.05）即呈现正R时所用的反应时明显低于呈现反R时所用的平均值。

4 讨论

4.1

实验结果证明，字符类型呈现正R时的反应时小于呈现反R时的反应时；当字符旋转180度时，反应时最长；字符类型为0度时，反应时最短；结果证明差异显著。

4.2

从实验结果可以看出,旋转的角度为0°或300°,判定所需时间都较少,当字符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。实验结果虽然符合呈现正R的反应时小于反R的反应时，由于实验过程中，被试较少，也没有按照标准的实验程序操作，所以该实验结果可能存在偏差，还需要进一步完善。

参考文献：

[1] 朱滢．实验心理学（第3版）．北京：北京大学出版社，2014.1.

[2] 张琦．SPSS for Windows在心理学与教育学中的应用．北京：北京大学出版社，2009.8．

[3]甘怡群.心理与行为科学统计. 北京：北京大学出版社,2005.11.

附录：

角度 R  判断 反应时

 120 正 正     3192

 300 正 正      854

  60 正 正      947

 240 正 正     1242

 120 正 正     1072

 180 反 反     2538

  60 正 正     1038

 120 反 反     1133

 180 反 反     1852

 180 正 正     2423

 180 反 反     1539

 300 反 正      900

  60 正 正      941

   0 反 反     1960

   0 正 正      603

 300 正 反      869

 240 反 反     1773

 300 反 反      993

  60 反 反     1375

   0 反 反      884

 240 反 反     1174

 240 正 正     1411

 240 反 反     1040

   0 正 正      717

 240 正 正     1268

 240 正 正      821

 180 正 正     1508

 120 反 反     2491

 180 正 正     1571

 180 反 反     1424

   0 反 反      986

 300 反 反     1213

  60 正 正      862

 120 正 正     1945

 120 反 反     2749

 300 正 正      978

 180 反 反     2054

   0 反 反      961

  60 反 反     1096

 120 反 反     1258

 180 正 正     1554

  60 反 反     1040

 180 反 反     1851

  60 反 反     1679

   0 反 反     1055

 180 正 正     1462

   0 正 正      790

 120 正 正     1805

 180 正 正     2787

 300 反 反     1430

 300 正 正     1336

 120 反 反     1663

 300 正 正     1117

 240 反 反     2959

 120 正 正     1367

   0 反 反     1232

 300 正 正     1493

 240 正 正     1367

  60 反 反      948

   0 正 正      775

 300 反 反      909

 240 反 反     1103

  60 正 正     1103

   0 正 正      728

 240 正 正     1819

 120 正 正     1180

 120 反 反     3395

  60 正 正      931

 300 反 反     1040

   0 正 正      853

 240 反 反     1128

  60 反 反     1165

 

第二篇：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0^o）的反应时间最短、倒立位置（刺激呈现的倾斜角为180^o）的反应时间最长，整个变化的关系曲线呈现出以180^o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。但是，为什么倾斜角度超过180^o时，角度增加反应时间反倒缩短呢？因为根据心理加工的经济性原则，当刺激材料倾斜角超过180^o时，其较短的旋转过程应该是顺时针的。具体地说，当刺激倾斜角为120^o时，其按逆时针旋转到正立位置是最近的；当刺激倾斜角为240^o时，其按顺时针旋转到正立位置是最近的，这两种情况下心理旋转的角度应该相等，反应时间也应该是相等的，这种分析得到了实验结果的支持。

概括来说，库珀和谢波德的实验证实了心理旋转假说。当以一定倾斜角呈现刺激时，被试获得最初的知觉印象后，对该知觉印象进行心理的旋转操作，获得与相应记忆表象匹配的知觉经验后方可完成识别和判断，心理旋转过程消耗的时间等于该种条件下的反应时间减去正立位置刺激条件下的反应时间。

2.实验目的

2.1 学习使用减法反应时法测定心理加工过程所需要的时间；

2.2 验证心理旋转实验的结果和证实知觉表象加工。

3.仪器与材料

计算机1台，PsyKey心理教学系统。

4．实验操作步骤

实验程序为单机版，只能由单人单机进行，在配备多台套电脑的实验室里，可以有多名被试同时各自地进行实验。具体实验操作步骤如下：

1．单击桌面图标“PsyKey心理教学系统”启动实验程序，打开程序界面选择“表象的心理旋转”；

2．实验程序开始运行，在程序提示下依次输入被试编号、实验轮次，确认输入后，电脑屏幕显示实验指示语；

3．被试需认真阅读实验指示语，有不明白的，可询问主试。明白实验任务后，按任意键开始实验；

4．为了得到较为稳定可靠的实验结果，第一遍实验可作为练习。第一遍实验完成后，可再重新启动程序进行实验。以第二次实验的数据为准进行结果分析，作出旋转角度与反应时间的关系曲线；

5．如果想要得到更为稳定可靠的实验结果，还可多次重复实验，然后以多次实验数据的平均值作图。

5．结果

5.1每名同学均需作为被试参加实验，至少完成两次实验测试，其中第一次作为练习；

5.2以第二次或后续多次实验结果作出自己的实验曲线：刺激偏转角度与反应时间的关系曲线；

5.3提交简明实验报告。实验报告除客观报告实验过程、实验结果外，还要对实验结果进行简单讨论，并说明自己在实验中是否使用了什么技巧？

6．讨论

6.1心理旋转实验证明了什么？日常生活中还有类似现象吗？

6.2你是否能设计一项特殊的实验来验证心理旋转的存在或心理旋转的某种特性呢？