《认知心理学》实验指导南通大学心理实验中心编制
《认知心理学》实验指导 南通大学心理实验中心编制
目录实验1不同任务条件下的脑电活动特性3实验2短时记忆信息提取方式实验A实验3三非对称性视觉搜索实验（有无特征）...6实验4汉字识别的眼动实验S实验5句子-图形匹配实验（实验台）9实验6系列位置效应实验11实验7表象的心理旋转（实验台）132
2 目录 实验 1 不同任务条件下的脑电活动特性 . 3 实验 2 短时记忆信息提取方式实验 . 4 实验 3 非对称性视觉搜索实验（有无特征）. 6 实验 4 汉字识别的眼动实验. 8 实验 5 句子图形匹配实验（实验台）. 9 实验 6 系列位置效应实验. 11 实验 7 表象的心理旋转（实验台） . 13
实验1不同任务条件下的脑电活动特性1实验背景介绍大脑皮层内的神经元存在着持续不断的电活动，这些电活动表现为不同频率、振幅和波形的电位变化，称为脑电波。现代生理学的研究表明：脑电波是大脑皮层神经元兴奋性或抑制性突触后电位的代数和，主要有四种波形：8波：频率1一3Hz，波幅在100μV左右，正常情况下，成人的8波只在睡眠时出现，幼儿非睡眠时也可出现；θ波：频率为4一7Hz，波幅20～40uV，是儿童的正常脑电活动，两侧对称，题区多见，为少年（10一17岁）脑电图中的主要成分，成年人在意愿受到挫折和抑郁时以及精神病患者这种波极为显著：α波：频率为8一13Hz，波幅25～75uV，顶、枕部最明显，双侧大致同步。α波是正常人脑电波的基本节律，人在清醒、安静并闭眼时该节律最为明显，静开眼睛或接受其它刺激时，α波即刻消失；β波：频率为14一30Hz，当精神紧张和情绪激动或亢奋时出现此波，波幅约为8波的一半，额部及中央区最明显。应用电子放大技术可以将脑部的微弱电流放大并加以记录，自脑电波记录技术发明以来，脑电分析一直是大脑功能活动的一种重要的研究方法。脑电作为反映大脑机能状态的指标，因其有效性和简易性得到越来越多的心理学家的重视。凭籍脑电技术，脑与认知活动之间的对应关系研究已取得了一定的成果。如：王荪等人记录了40名被试在4场言语作业及2场非言语作业时的脑电图，计算了各场中16个电极上8、0、a1、a2、及β频带的功率值，并与安静（、闭眼）时相应的功率值进行了比较。结果显示，言语和非言语作业均有大脑两半球的参与，言语作业时左半球激活占优势，非言语视觉空间作业为右半球占优势：段立超、孔峰检测了35例语言障碍惠儿的脑电图，结果发现，言语障碍惠儿的脑电图异常表现以弥散性为主，脑电图呈非特异性改变，从常规的正常α型变为α波缺失或枕部不占优势，低波幅两侧不对称，大量慢波或阵发性慢波活动异常占异常的84。6%；司峻峰等记录了五种思维模式（静息、心算、几何空间、作文及计数）下的脑电信号，采用奇异谱对不同思维状态下的脑电信号进行分析，得出不同思维状态下脑电情况有差别的结论，并指出：不同的技能状态，如心算、阅读、宴想、祈等，必然有不同的脑电活动表现。鉴于脑电在不同任务条件下存在不同的活动特性，本实验要求学生自行选择相关认知任务，使用脑电采集分析技术，单独或者以小组为单位独立进行实验设计，完成实验过程并进行比较，探索不同任务条件下的脑电活动特点。2实验目的2.1验证先期提出的不同任务条件下的脑电活动特点的相关假设；2.2学会利用基本的脑电采集分析技术进行实验设计。3实验方法实验室提供SPIRIT一10C型生物反馈仪、BioPac-mp150生理记录仪、EGI-64导ERP等仪器设备，及相关分析软件，实验方案由研究者自行设计。4结果分析根据实验假设，自行设计实验结果的呈现方式，并进行准确有效的分析。5讨论3
3 实验 1 不同任务条件下的脑电活动特性 1 实验背景介绍 大脑皮层内的神经元存在着持续不断的电活动，这些电活动表现为不同频率、振幅和波 形的电位变化，称为脑电波。现代生理学的研究表明：脑电波是大脑皮层神经元兴奋性或抑 制性突触后电位的代数和，主要有四种波形： δ 波：频率 1－3Hz，波幅在 100μV 左右，正 常情况下，成人的δ波只在睡眠时出现，幼儿非睡眠时也可出现；θ 波：频率为 4－7Hz， 波幅 20～40μV，是儿童的正常脑电活动，两侧对称，颞区多见，为少年（10－17 岁）脑电 图中的主要成分，成年人在意愿受到挫折和抑郁时以及精神病患者这种波极为显著；α 波： 频率为 8－13Hz，波幅 25～75μV，顶、枕部最明显，双侧大致同步。α 波是正常人脑电波 的基本节律，人在清醒、安静并闭眼时该节律最为明显，睁开眼睛或接受其它刺激时，α 波 即刻消失；β 波：频率为 14－30Hz，当精神紧张和情绪激动或亢奋时出现此波，波幅约为 δ 波的一半，额部及中央区最明显。 应用电子放大技术可以将脑部的微弱电流放大并加以记录，自脑电波记录技术发明以 来，脑电分析一直是大脑功能活动的一种重要的研究方法。脑电作为反映大脑机能状态的指 标，因其有效性和简易性得到越来越多的心理学家的重视。凭藉脑电技术，脑与认知活动之 间的对应关系研究已取得了一定的成果。如：王荪等人记录了 40 名被试在 4 场言语作业及 2 场非言语作业时的脑电图，计算了各场中 16 个电极上 δ、θ、α1、α2、及 β 频带的功 率值，并与安静（睁、闭眼）时相应的功率值进行了比较。结果显示，言语和非言语作业均 有大脑两半球的参与， 言语作业时左半球激活占优势， 非言语视觉空间作业为右半球占优势； 段立超、孔峰检测了 35 例语言障碍患儿的脑电图，结果发现，言语障碍患儿的脑电图异常 表现以弥散性为主，脑电图呈非特异性改变，从常规的正常 α 型变为 α 波缺失或枕部不占 优势，低波幅两侧不对称，大量慢波或阵发性慢波活动异常占异常的 84。6%；司峻峰等记 录了五种思维模式（静息、心算、几何空间、作文及计数）下的脑电信号，采用奇异谱对不 同思维状态下的脑电信号进行分析，得出不同思维状态下脑电情况有差别的结论，并指出： 不同的技能状态，如心算、阅读、冥想、祈祷等，必然有不同的脑电活动表现。 鉴于脑电在不同任务条件下存在不同的活动特性， 本实验要求学生自行选择相关认知任 务，使用脑电采集分析技术，单独或者以小组为单位独立进行实验设计，完成实验过程并进 行比较，探索不同任务条件下的脑电活动特点。 2 实验目的 2.1 验证先期提出的不同任务条件下的脑电活动特点的相关假设； 2.2 学会利用基本的脑电采集分析技术进行实验设计。 3 实验方法 实验室提供 SPIRIT—10C 型生物反馈仪、BioPac-mp150 生理记录仪、EGI-64 导 ERP 等 仪器设备，及相关分析软件，实验方案由研究者自行设计。 4 结果分析 根据实验假设，自行设计实验结果的呈现方式，并进行准确有效的分析。 5 讨论
根据实验假设与实验结果进行讨论，提出明确的研究结论。实验2短时记忆信息提取方式实验1实验背景介绍短时记忆是指信息在意识当前状态的保持过程，一般会持续20s～30s左右。短时记忆的信息提取是指将短时记忆中的项目回忆出来，或者当项目再次呈现时能够予以再认。短时记忆的信息提取方式是短时记忆的加工机制重要组成部分，对于人工智能的研究有直接意义斯滕伯格（Sternberg，1969）采用相加因素法反应时间实验开创了短时记忆信息提取方式的研究范式：在短时记忆范围内，给被试视觉呈现一列数字（称为识记项目，由1～6个数字组成，以1.2s的时距相继呈现），全部数字呈现结束2s后，再呈现一位数字（称为测试项目），要求被试判定测试项目是否为识记项目中数字之一，并作出是或否的按键反应，记录反应时。被试在作出“是”或“否”的反应前须将探测数字与识记项自进行比较，即被试需要对之前短时记忆中的信息进行提取。这一比较过程存在三种可能：（1）平行扫描：被试将探测数字与识记项目中的所有数字同时进行比较。采用平行扫描，反应时不会随记忆集（识记项目中包含的数字量）的大小而发生变化（如图a所示）：（2）自停止系列扫描：被试将探测数字与识记项目中的数字进行逐个比较，一旦搜寻到与探测数字相同的项目就立即中断扫描，并作出“是”反应。采用自停止系列扫描，“是”反应时与“否”反应时都会随记忆集的增加而增加，但由于“否”反应必须比较完所有项目后才能作出，因此作出“否”反应比作出“是”反应的反应时长（如图b所示）：（3）完全系列扫描：被试将探测数字与识记项目中的每个数字进行逐个比较，比较完所有项目后被试才会作出“是”或“否”的反应，采用完全系列扫面，反应时随记忆集的增加而增加，且“是”反应时与“否”的反应时相等（如图c所示）。平行扫描自停止系列扫描完全系列扫描慢慢香杏户是反反反应应应是香时时时是快快快长短长长短短字表长度字表长度字表长度bca斯滕伯格的研究揭示短时记忆的提取方式为完全系列扫描，反应时随记忆集的增大而增加。后期有研究者采用字母、单词、颜色、面孔图作为刺激材料进行验证，取得了相似的研4
4 根据实验假设与实验结果进行讨论，提出明确的研究结论。 实验 2 短时记忆信息提取方式实验 1 实验背景介绍 短时记忆是指信息在意识当前状态的保持过程，一般会持续 20s～30s 左右。短时记忆 的信息提取是指将短时记忆中的项目回忆出来，或者当项目再次呈现时能够予以再认。短时 记忆的信息提取方式是短时记忆的加工机制重要组成部分，对于人工智能的研究有直接意义 斯滕伯格（Sternberg，1969）采用相加因素法反应时间实验开创了短时记忆信息提取 方式的研究范式： 在短时记忆范围内， 给被试视觉呈现一列数字 （称为识记项目， 由 1～6 个 数字组成，以 1.2s 的时距相继呈现），全部数字呈现结束 2s 后，再呈现一位数字（称为测 试项目），要求被试判定测试项目是否为识记项目中数字之一，并作出是或否的按键反应， 记录反应时。 被试在作出“是”或“否”的反应前须将探测数字与识记项目进行比较， 即被试需要对 之前短时记忆中的信息进行提取。这一比较过程存在三种可能：（1）平行扫描：被试将探 测数字与识记项目中的所有数字同时进行比较。采用平行扫描，反应时不会随记忆集（识记 项目中包含的数字量）的大小而发生变化（如图 a 所示）；（2）自停止系列扫描：被试将 探测数字与识记项目中的数字进行逐个比较， 一旦搜寻到与探测数字相同的项目就立即中断 扫描，并作出“是”反应。采用自停止系列扫描，“是”反应时与“否”反应时都会随记忆 集的增加而增加，但由于“否”反应必须比较完所有项目后才能作出，因此作出“否”反应 比作出“是”反应的反应时长（如图 b 所示）；（3）完全系列扫描：被试将探测数字与识 记项目中的每个数字进行逐个比较，比较完所有项目后被试才会作出“是”或“否”的反应， 采用完全系列扫面，反应时随记忆集的增加而增加，且“是” 反应时与“否”的反应时相 等（如图 c 所示）。 斯滕伯格的研究揭示短时记忆的提取方式为完全系列扫描， 反应时随记忆集的增大而增 加。后期有研究者采用字母、单词、颜色、面孔图作为刺激材料进行验证，取得了相似的研 平行扫描 自停止系列扫描 完全系列扫描
究结论。但也有研究者指出：斯滕伯格的实验设计中，识记项目数量过少、识记项目呈现速度过慢，因此完全系列扫描未必能代表短时记忆的信息提取方式。2实验目的2.1验证斯滕佰格关于短时记忆提取方式的研究结论2.2深化对相加因素法反应时实验设计的理解。3实验方法3.1被试以大学生为被试，全班同学两人一组，轮流担任主试与被试。3.2仪器与材料PsyTech计算机心理实验系统，反应键。3.3实验程序3.3.1启动计算机；3.3.2主试登录PsyTech心理实验软件主界面，选择实验列表中的“短时记忆的信息提取方式”。点击“进入实验”到“操作向导”窗口，根据实验设计进行参数设置（或使用实验程序的默认参数）：3.3.3主试点击“开始实验”，选择练习实验，让被试熟悉指导语及反应盒按键；3.3.4点击“正式实验”开始实验：屏幕相继随机呈现长度不等的识记项目，呈现完毕出现提示音，同时出现提示语“请判断”；接着出现测试项目，被试判断测试项目是否在识记项目中呈现过，并作出按键反应，程序自动记录反应时；3.3.5主试在主界面“数据”菜单中查看并另存被试的实验数据：3.3.6交换主被试，重复上述2-5步。4结果分析4.1.根据实验结果，以记忆集大小（识记项目个数）为横轴，正确反应的反应时平均数为纵轴分别作出“是反应时”与“否反应时”的曲线图，检验“是反应时”与“否反应时”的差异；4.2检验识记项目长度对反应时的影响。是反应否反应记忆集大小SDFSDFMM1234564.3验证斯滕伯格相加因素反应时公式RT=cN+（e十d）。5讨论5.1被试反应“是”（十）和“否”（一）的正确再认反应时的变化趋势是否一致？5
5 究结论。但也有研究者指出：斯滕伯格的实验设计中，识记项目数量过少、识记项目呈现速 度过慢，因此完全系列扫描未必能代表短时记忆的信息提取方式。 2 实验目的 2.1 验证斯滕伯格关于短时记忆提取方式的研究结论； 2.2 深化对相加因素法反应时实验设计的理解。 3 实验方法 3.1 被试 以大学生为被试，全班同学两人一组，轮流担任主试与被试。 3.2 仪器与材料 PsyTech 计算机心理实验系统，反应键。 3.3 实验程序 3.3.1 启动计算机； 3.3.2 主试登录 PsyTech 心理实验软件主界面， 选择实验列表中的“短时记忆的信息提 取方式”。点击“进入实验”到“操作向导”窗口，根据实验设计进行参数设置（或使用实 验程序的默认参数）； 3.3.3 主试点击“开始实验”，选择练习实验，让被试熟悉指导语及反应盒按键； 3.3.4 点击“正式实验”开始实验：屏幕相继随机呈现长度不等的识记项目，呈现完毕 出现提示音，同时出现提示语“请判断”；接着出现测试项目，被试判断测试项目是否在识 记项目中呈现过，并作出按键反应，程序自动记录反应时； 3.3.5 主试在主界面“数据”菜单中查看并另存被试的实验数据； 3.3.6 交换主被试，重复上述 2-5 步。 4 结果分析 4.1 根据实验结果，以记忆集大小（识记项目个数）为横轴，正确反应的反应时平均数 为纵轴分别作出“是反应时”与“否反应时”的曲线图，检验“是反应时”与“否反应时” 的差异； 4.2 检验识记项目长度对反应时的影响。 记忆集大小 是 反 应 否 反 应 M SD F M SD F 1 2 3 4 5 6 4.3 验证斯滕伯格相加因素反应时公式 RT =cN ＋(e ＋d )。 5 讨论 5.1 被试反应“是”（＋）和“否”（－）的正确再认反应时的变化趋势是否一致？