场依存性_独立性认知方式对心理旋转的影响

场依存性 —独立性认知方式对心理旋转的影响 Ξ 祁乐瑛ΞΞ1 ,2 　梁宁建1 (1华东师范大学心理与认知科学院 ,上海 ,200062) ( 2青海师范大学教师教育学院 ,西宁 ,810008) 摘　要　使用《镶嵌图形测验》和字母的心理旋转实验对 79 名 18 - 24 岁的大学生进行了认知方式与心理旋转的研究 ,结果明 : (1)对于不同像的字母 ,采用的信息加工方式不同 ; (2)不同性别、不同学科的学生心理旋转有差异 ,心理旋转与记忆表象有关 ,受到 知识经验的影响 ; (3)不同认知方式的学生在旋转效率上存在显著差异 ,场独立性的学生心理旋转的能力优于场依存性的学生 ; (4) 认知方式与心理旋转效率具有显著相关 ,从生理机制看 ,认知方式与心理旋转有共同之处 ,都与大脑功能的一侧化有关。 关键词　心理旋转　场依存性　场独立性 1 　引言 　　认知方式表现在心理活动的各个方面 ,如记忆、 思维、情感、学习、解决问题和社会交往中 ,是一个过 程变量[5 ] 。场依存性 —场独立性是两种对立的信息 加工方式 ,两种认知方式“兼而有之”的人为中间 型[2 ] 。认知方式是种个体差异变量 ,其影响表现在 认知过程中 ,也反映到个性心理特征方面 ,它不仅是 人格结构中的一个维度[3 ] ,而且反映个体的能力水 平。从表象的角度 ,心理旋转与空间能力有关 ,可以 解释人的心理加工的过程 ,反映个体的心理过程 ,空 间能力到少包括四种因素 :空间想旬、空间知觉心理 旋转和瞬时空间判断[4 ] 。 已有研究发现 ,场独立性的被试比场依存性的 被试更能有效地压抑或排除认知加工对象的整体场 中的干扰刺激的影响 ,能够打破原有的认知结构 ,具 有较强的认知改组能力 ,倾中于使用内在加工线索 按任务对材料进行加工[5 ] 。本研究将从信息加 工的角度探讨场认知方式与心理旋转之间的关系。 2 　研究方法 211 　被试 青海师范大学共 85 名学生参加了实验 ,剔除无 效数据后的被试 79 人 ,年龄是 21123 ±1134 岁 ,其 中男生 37 人 ,女生 42 人 , 理科生 47 人 , 文科生 32 人 ,所有被试视力 (或矫正视力) 正常 ,实验后有少量 报酬。 212 　实验仪器 显示器为 17 英寸的清华同方计算机。 213 　实验材料及程序 心理旋转实验采用 Psy Key 中的 Cooper 等人的 R 字符表象旋转实验 ,无论正像还是反像字符都有 6 种不同的倾斜角度 :0°、60°、120°、180°、240°和 300°, 每种刺激都出现 6 次 ,总共有 72 次实验。实验要求 被试在看到呈现的字母后 ,不管其具体方位和倾斜 角度如何 ,尽快判断该字符是正的还是反的 ,要求在 尽量正确的前提下 ,尽快反应。认知方式实验使用 宋合义等人修订的《镶嵌图形测验》,信度 0190 ,共 20 分 ,每答对 1 题记 1 分 ,理论上最低分是 0 分 ,最 高分是 20 分 ,最后将原始分转化为标准分 ,标准分 在 56 分以上是场独立性 ,标准分在 45 分以下是场 依存性[6 ] 。计分是由主试一人担任 ,统一评分标准。 3 　实验结果分析 　　采用 spss1310 进行结果分析。 311 　不同角度正像与镜像心理旋转的差异分析 结果见图 1、图 2。 图 1 　正像、镜像平均反应时与角度的关系 图 2 　正像、镜像平均正确率与角度的关系ΞΞΞ 通讯作者 :祁乐瑛。E2mail :leyingqi @1631com本文是上海市教育科学研究项目 (B07057)研究成果。 262　　 心理科学　Psychological Science 　2009 ,32 (2) :262 - 265 31111 　不同认知方式的学生反应时与正确率的基 本规律一样 无论是正像、镜像的心理旋转 ,在 6 种不同的倾 斜角度上 ,其反应时和正确率均存在显著差异 ,在平 均反应时上 ,正像心理旋转的 F (5 , 943) = 81765 , p < 0101 , 镜像心理旋转的 F ( 5 , 943) = 51827 , p < 0101 ;在平均正确率上 ,正像心理旋转的 F (5 , 943) = 161165 , p < 0101 ,镜像心理旋转的 F ( 5 , 943) = 51438 , p < 0101。 字母旋转的角度为 0°或 360°时 ,判断所需的时 间最少 , 正确率最高 ,当字母作了不同角度的旋转 , 反应时随之增加 , 正确率降低 ,当字母旋转了 180° 时 ,反应时最长 ,正确率最低 ,随着字母旋转度数进 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。 31112 　正像与镜像的反应时与正确率不同步 ,呈相 反的方向发展 正像的平均反应时短 ,但是平均正确率低 ,而镜 像平均反应时长 ,但是平均正确率高。 312 　不同类型学生在不同像的心理旋转的差异分 析 31211 　不同认知方式文理科学生的结果分析 结果见表 1。 表 1 　不同认知方式文理科学生旋转效率的差异比较 理科 ( n = 26) 文科 ( n = 16) 场依存性 场独立性 场依存性 场独立性 75218404 ±12612228 88318148 ±19817302 137012582 ±28518794 100510057 ±20416095 　　不同学科的学生心理旋转效率差异显著 F (1 , 41) = 181859 , p < 01001 ,不同学科与认知方式交互 作用显著 F (1 , 41) = 81512 , p < 0101 ,简单效应分 析发现 ,文科生在认知方式上存在边际显著差异 , F (1 ,41) = 3147 , p < 0110。在正像上文理科学生的 平均正确率存在显著差异 , F (1 , 41) = 141871 , p < 01001 ,文科生的正确率低。 旋转效率是权衡速度与准确性 ,将反应时与错 误率科学地合并起来而产生的一个反应指标 ,可以 表示心理加工的繁简程度 ,如果数值大 ,就表明该项 加工过程越复杂 ,反之就越简单 ,计算方法是 : Z’= B ×(反应时的标准分数 + 错误率的标准分数) 十 A , 其中常数 B = (反应时的标准差) / 2 ,常数 A = 反应 时的平均值。[7 ]这种方法应用了统计学的原理 ,可以 对不同的项目进行比较 ,尽量少地损失实验的信息 , 样本也比删除反应时长的被试的方法更加有代表 性。 31212 　不同认知方式不同性别学生的结果分析 结果见表 2。 表 2 　不同认知方式不同性别学生旋转效率的差异比较 男生 ( n = 23) 女生 ( n = 19) 场依存性 场独立性 场依存性 场独立性 76417843 ±17610922 88414541 ±19119782 126313739 ±36519605 98513282 ±21914663 　　不同性别的学生心理旋转效率差异显著 F (1 , 41) = 81562 , p < 0101 ,性别与认知方式交互作用不 显著。在镜像上 ,男生和女生的平均反应时存在边 际显著差异 , F (1 ,41) = 31044 , p < 0110 ,在正像上 , 男生和女生的平均正确率存在显著差异 , F (1 , 41)= 61370 , p < 0105 ,男生正确率高。31213 　不同认知方式学生心理旋转的结果分析结果见表 3。 表 3 　不同认知方式学生心理旋转的错误率、平均反应时和旋转效率的比较 场依存性 ( n = 8) 场独立性 ( n = 34) F Sig1 错误率 011389 ±011259 010960 ±011089 01949 01336 平均反应时 114619462 ±44916326 87419972 ±25715478 51316 01026 旋转效率 113817265 ±39116141 92310236 ±20517361 41879 01033 　　不同认知方式的学生在平均反应时和旋转效率 上存在显著差异。 31214 　认知方式与心理旋转的相关分析 认知方式与旋转效率的相关为 r = 01343 , p < 0101 ,具有显著差异 ,认知方式与平均反应时的相关 为 r = 01336 , p < 0101 ,具有显著差异。 4 　讨论 411 　刺激的熟悉度影响信息加工的方式 心理旋转会受到刺激结构、维度、复杂度、熟悉度等的影响。任何一个复杂问题的解决都由一系列基本认知操作成分如 :编码、比较、判断构成 ,一个不熟悉的构形是在长时记忆中缺乏表象和名称的构形 ,对于这样的构形 ,工作记忆的贮存容量更有限 ,编码、比较和旋转所花的时间就长 ,心理旋转的个体差异可以用旋转的速度反映出来。研究发现 ,正像的平均反应时短 ,但是平均正确率低 ,本实验中正像的刺激相对简单 ,熟悉度也较 祁乐瑛等 :场依存性—独立性认知方式对心理旋转的影响 263　　 高 ,被试对于实验中呈现的正像刺激凭经验判断 ,采 取自上而下的加工 , 加工速度快 , 所以平均反应时 短。而平均正确率低是因为刺激太熟悉 ,有时在判 断中 ,仔细度不够 ,粗心 ,放松警觉 ,因为本实验中的 字母相对比较简单 ,被试容易通过大概的轮廓来下 结论 ,在实验中也发现被试在按下反应键答案 的同时已经意识到报告错误了 ,但是实验是不能返 回、不能修改 ,而且要求被试在保持高正确率的同时 尽快的反应 ,因此对反应速度和准确性同时有要求。 而镜像刺激相对于正像刺激而言 , 熟悉度低 , 需要仔细观察 ,所花的时间增加 ,因此平均反应时 长 , 信息加工时 ,采用了自上而下和自下而上两种 加工策略 ,依靠更广的信息来决策 , 因此平均反应 时长 ,而平均正确率高是因为对于信息仔细分析的 结果。 412 　记忆表象、知识经验影响信息加工的速度与准 确性 心理旋转时 ,头脑中会对视觉信息和空间信息 进行加工 ,需要表象为桥梁 ,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。在心理旋转时 ,大脑对表象的加工操作类似于 对真实物体进行知觉时的信息加工。心理旋转是真 实的物体旋转的一种类似物 ,只不过表象是这种实 物旋转在头脑中的复现 , 而表象涉及到记忆和知识 经验的影响。 研究发现 ,不同学科的学生心理旋转效率差异 显著 ,文科场依存性的学生心理旋转能力低于场独 立性的学生 ,而且在正像上文科学生的平均正确率 低。不同性别、不同认知方式的学生心理旋转效率 差异显著 ,在正像上 ,男生正确率高。场依存性的女 生平均反应时慢 ,在镜像上 ,男生的平均正确率高于 女生 ,理科学生的平均正确率高于文科学生。 心理旋转在理工科很多领域都要经常应用 ,理 科课程接触的多 ,因此理科学生心理旋转的成绩好 , 这与李美华的研究结果一致 ,这表明理科学生心理 旋转能力比文科学生强 ,证明学科训练与心理旋转 能力有密切关系[8 ] 。就性别差异而言 ,男生空间能 力强 ,成绩好 ,这是长期知识经验内化的结果 ,男女 生从小的教育因素、社会期望不同 ,接触的知识、甚 至于从小接触的玩具都有差异 ,由于社会对女生一 般期待角色就是从事人文科学研究 ,相比较更希望 男生在自然科学有所发展 ,会出现男生对有关空间 的刺激接触的机会多 ,空间表象丰富 ,女生的实际操 作能力低于男孩的现象。 研究还发现 ,性别与认知方式交互作用不显著 , 说明在心理旋转中 ,如果受专业影响 ,女生和男生都 会受到专业训练的影响 ,在不同学科内不会产生性 别差异 ,这更加反映出了知识经验对于心理旋转的 影响。虽然认知方式会影响心理旋转 ,而认知方式 的形成和发展是个体社会化的结果 ,个体在生长过 程中通过观察学习逐渐形成自己的认知方式 ,并在 与环境的相互作用中不断发展[9 ] 。因此 ,长期的知 识经验的积累影响认知方式。同样 ,空间能力上的 差异与个体的兴趣、喜好、长期接触的刺激有关 ,因 为神经网络通路间联结点上的权重增强或减弱会导 致大脑功能和结构的改变 ,会发展相关的大脑区域 , 会改变大脑皮层的兴奋灶[10 ] 。 413 　认知方式影响心理旋转的信息选择 在生活中 ,认知方式没有好坏之分 ,每种方式都 有适应特殊环境的特殊成分 ,认知方式是一种认知 控制水平 ,表现在对材料的选择性注意及其组织材 料的方式上。场独立性个体的优势主要表现在其具 有成熟的元认知技能 ,包括较强的注意监控技能以 及信息的提取和组织能力[11 ] 。在有关问题解决的 研究中发现 ,场依存性的人在寻找问题的关键信息 时 ,表现出被动的态度 ,而场独立性的人采取的是积 极主动的加工作用。 同样 ,对于心理旋转而言 ,不同认知方式的人 , 元认知监控不同 ,在心理旋转中会选择不同的信息。 场依存性的人在加工信息时倾向于依赖外在参照物 或以外部环境线索为指导 ,倾向于从整体上认知事 物 ,更倾向于自下而上的方式来加工信息。场独立 性的人倾向于凭借内部感知线索来加工信息 ,倾向 于分析事物 ,反映出认知改组技能和自主性强 ,更倾 向于自上而下的方式来加工信息。心理旋转会受主 体的加工过程的影响 ,研究发现 ,不同认知方式的学 生在心理旋转上存在显著差异 ,场独立性的学生心 理旋转效率优于场依存性的学生 ,对于同样的心理 旋转任务 ,场依存性的学生加工复杂 ,受暗示的程度 高。 心理旋转涉及到记忆表象的旋转 ,不同认知方 式的学生的记忆活动有差别 ,场独立性的人对缺乏 组织的材料记忆和学习的效果比场依存性的人要 好 ;场依存性的人更擅长记忆和学习包含社会性内 容的材料 ,作为心理旋转实验中的材料更有利于场 独立性的人。另外 ,在心理旋转中 ,场独立性的人与 场依存的人相比 ,更能从习惯的模式中摆脱出来 ,采 用新的方法 ,不同认知方式的人所采取的策略也会 有所不同。 414 　认知方式与心理旋转在生理机制上有共同之 处 认知方式与心理旋转有一定的可比性 ,从二者 264　　 心　理　科　学　　　 的本质来看 ,认知方式反映个体的能力水平 ,心理旋 转既解释人的心理加工的过程 ,反映个体的心理过 程 ,还与空间能力有关 ;从本研究测量的角度看 ,认 知方式与心理旋转都涉及到了时间 ;从生理机制看 , 二者有共同之处 ,都与大脑功能的一侧化有关。已 有的研究表明顶叶、枕叶和额叶都与心理旋转活动 密切相关[12 ] ,心理旋转主要与超顶叶 (superior pari2 etal lobes ) ,第 V5 区 ( the V5 comples) ,背侧 (dorso2 lateral ) ,前额叶皮层和运动前区有关系。其中顶叶 和 V5 区的活动最为强烈 ,心理旋转涉及大脑左半 球的顶叶活动 ,同时伴有右前额叶和右尾状核的活 动[13 ] ,一般认为右脑是心理旋转的优势半球。 心理旋转与大脑功能的一侧化有关 ,人类的空 间能力主要受右半球控制 ,对于简单刺激的心理旋 转大脑右半球存在更大的优势。对于认知方式 ,大 脑机能一侧化与场有关 ,大脑机能一侧化明显的被 试倾向于场独立性 ,一侧化效应不明显的被试倾向 于场依存性 ,即场依存性一独立性认知方式与大脑 两半球机能的分工程度有关[14 ] 。 5 　结论 511 　对于不同像的字母 ,采用的信息加工方式不 同 ,对于正像字母 ,倾向于自上而下的加工 ,对于镜 像字母更多地是根据刺激本身的特征进行的自下而 上的加工 ; 512 　不同性别、不同学科的学生心理旋转有差异 , 心理旋转与记忆表象有关 ,受到知识经验的影响 ; 513 　不同认知方式学生在旋转效率上存在显著差 异 ,场独立性的学生心理旋转的能力优于场依存性 的学生 ;场依存性于的人倾向于采用自下而上的方 式加工信息 ,场独立性于的人倾向于采用自上而下 的方式来加工信息 ; 514 　认知方式与心理旋转效率具有显著相关 ,从生 理机制看 ,认知方式与心理旋转有共同之处 ,都与大 脑功能的一侧化有关。 6 　参考文献 1 李寿欣 ,宋广文 . 场依存 —独立性认知方式 :理论演进及 其应用研究 , 内蒙古师大学报 (哲社·教育科学版) , 1999 ,28 (2) :58 - 63 2 王有智 ,欧阳仑 . 大学生不同认知方式对图形推理水平 的影响 ,心理科学 ,2004 ,27 (2) : 389 - 391 3 Norman S E. 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The result showed that (1) Different information processing styles were ap2 plied to different reflections. (2) There was significant difference in grades between mals and females , also between humanities and sci2 ence students. Mental rotation had something to do with memory images and was influenced by knowledge experience. (3) There was significant difference in mental rotation efficiency. Field2indepent students had higher capacity than field2dependent students. (4) There were significant correlation and the same physiology mechanism between cognitive style and mental rotation. Key words 　mental rotation , field2dependent ,field2independent 祁乐瑛等 :场依存性—独立性认知方式对心理旋转的影响 265