第二章認知心理學研究方法lan

1、 第二章第二章 認知心理學研究方法認知心理學研究方法 2第二章第二章 認知心理學研究方法認知心理學研究方法 第一節(jié)第一節(jié) 抽象分析方法抽象分析方法 第二節(jié)第二節(jié) 計算機模擬計算機模擬 第三節(jié)第三節(jié) 流程圖示研究流程圖示研究 第四節(jié)第四節(jié) 口語報告法口語報告法 第五節(jié)第五節(jié) 反應時測量法反應時測量法 第六節(jié)第六節(jié) 眼動研究技術(shù)眼動研究技術(shù) 第七節(jié)第七節(jié) 認知神經(jīng)科學技術(shù)認知神經(jīng)科學技術(shù)3第一節(jié)第一節(jié) 抽象分析方法抽象分析方法 一、涵義一、涵義 又稱為會聚性證明法，指采用人與計算機之間的又稱為會聚性證明法，指采用人與計算機之間的功能功能類比類比，并以其他實驗分析為輔助，通過綜合與抽象，并以其他實驗

2、分析為輔助，通過綜合與抽象，以推理、判斷的方式得出某些（種）推斷結(jié)論的研究以推理、判斷的方式得出某些（種）推斷結(jié)論的研究方法。方法。 二、基本程序二、基本程序 主要工具是主要工具是計算機程序計算機程序，用它來模擬人的某些心理活，用它來模擬人的某些心理活動過程。動過程。 將某些確定性推斷用計算機程序描述，觀察在輸入相將某些確定性推斷用計算機程序描述，觀察在輸入相同的刺激信息條件下計算機的輸出狀態(tài)，并同人類被同的刺激信息條件下計算機的輸出狀態(tài)，并同人類被試的輸出反應比較。試的輸出反應比較。 例如：初級知覺和記憶程序。例如：初級知覺和記憶程序。45第二節(jié)第二節(jié) 計算機模擬計算機模擬 一、涵義一、涵義

3、 利用計算機來模擬、檢驗、發(fā)現(xiàn)人的認知活動及利用計算機來模擬、檢驗、發(fā)現(xiàn)人的認知活動及其行為表現(xiàn)的規(guī)律的研究方法。其行為表現(xiàn)的規(guī)律的研究方法。 二、基本過程二、基本過程 主要用來揭示主要用來揭示高級心理活動高級心理活動過程，特別是思維活過程，特別是思維活動過程。動過程。 把人的認知操作編制成計算機程序，然后在計算把人的認知操作編制成計算機程序，然后在計算機上進行實驗驗證，從中觀察和了解人的心理活機上進行實驗驗證，從中觀察和了解人的心理活動過程。動過程。 積極影響：積極影響：驗證驗證人的思維活動；人的思維活動；修正修正關(guān)于人的認關(guān)于人的認知理論或觀點；知理論或觀點；發(fā)現(xiàn)發(fā)現(xiàn)未知的認知活動。未知的

4、認知活動。6第三節(jié)第三節(jié) 流程圖式研究流程圖式研究 一、涵義一、涵義 是指以是指以作業(yè)圖或信息流程圖作業(yè)圖或信息流程圖的形式表示人的心理活動，的形式表示人的心理活動，并以此分析人的信息加工過程的研究方法。并以此分析人的信息加工過程的研究方法。 二、信息加工流程模式二、信息加工流程模式 一般由一張作業(yè)圖中的系列方框構(gòu)成，每一個方框表一般由一張作業(yè)圖中的系列方框構(gòu)成，每一個方框表示信息加工的一個步驟，從一個方框指向另一個方框示信息加工的一個步驟，從一個方框指向另一個方框的箭頭標出了的箭頭標出了信息流向信息流向的方位和的方位和先后先后次序。次序。7第四節(jié)第四節(jié) 口語報告法口語報告法 一、涵義一、涵義

5、 被試在解決某項問題時被試在解決某項問題時“出聲思考出聲思考”（出聲（出聲講出）其思維內(nèi)容，研究者記錄后進行分析，講出）其思維內(nèi)容，研究者記錄后進行分析，從而揭示被試認知活動規(guī)律的研究方法。從而揭示被試認知活動規(guī)律的研究方法。 最初是德國心理學家最初是德國心理學家Duncker（1945）首先發(fā)）首先發(fā)展出來的，后來展出來的，后來Newell和和Simon在研究問題解在研究問題解決時（決時（1972），把它當作一個重要的方法加），把它當作一個重要的方法加以應用。以應用。8二、基本過程二、基本過程 利用這個方法進行研究之前，應對被試進行利用這個方法進行研究之前，應對被試進行足夠足夠的訓練。的訓練

6、。 給被試某個問題，要求他們在解決問題時出聲思給被試某個問題，要求他們在解決問題時出聲思考，同時考，同時錄下全部口述。錄下全部口述。 如被試在出聲思考中發(fā)生如被試在出聲思考中發(fā)生停頓，停頓，實驗者可以問他實驗者可以問他現(xiàn)在想什么。一般不應提問現(xiàn)在想什么。一般不應提問。 研究者整理由錄音機錄下的被試的口頭報告序列，研究者整理由錄音機錄下的被試的口頭報告序列，逐字逐句整理成文字材料。逐字逐句整理成文字材料。 經(jīng)整理分析后繪出圖例，稱為問題解決行為圖。經(jīng)整理分析后繪出圖例，稱為問題解決行為圖。9問題行為圖問題行為圖 由兩部分組成：由兩部分組成：1）被試所具有的知識狀態(tài)，被試所具有的知識狀態(tài)，即即人在

7、某一具體時刻所知的關(guān)于該問題或作業(yè)的全人在某一具體時刻所知的關(guān)于該問題或作業(yè)的全部信息。部信息。2）被試的）被試的內(nèi)部操作過程，內(nèi)部操作過程，即每次用來即每次用來改變其知識狀態(tài)的手段。改變其知識狀態(tài)的手段。12345678知識狀態(tài)知識狀態(tài)操作操作問題行為解決圖例問題行為解決圖例10第五節(jié) 反應時測量法 一、涵義一、涵義 反應時是刺激作用于有機體后到其作出明顯反應時是刺激作用于有機體后到其作出明顯反應所需要的時間，即刺激與反應之間的反應所需要的時間，即刺激與反應之間的時時間間隔。間間隔。 它作為個體成績指標或內(nèi)部加工信息過程的它作為個體成績指標或內(nèi)部加工信息過程的復雜程度的指標。復雜程度的指標。

8、 二、基本過程二、基本過程 人差方程式，唐德斯反應時人差方程式，唐德斯反應時ABC（簡單反應（簡單反應時，分辨反應時，選擇反應時）時，分辨反應時，選擇反應時） 回顧：加因素法，開窗實驗?；仡櫍杭右蛩胤ǎ_窗實驗。11加因素法加因素法識記項目識記項目的數(shù)量的數(shù)量反應類型反應類型反應類型反應類型的相對頻的相對頻率率測試項目測試項目的質(zhì)量的質(zhì)量順序順序比較比較反應時反應時測試項測試項目編碼目編碼決策決策識記項識記項目編碼目編碼反應反應組織組織12開窗實驗開窗實驗 如果能如果能直接測量每個加工階段的時間直接測量每個加工階段的時間，明顯，明顯的看出這些加工階段，那就好像打開窗戶一的看出這些加工階段，那就

9、好像打開窗戶一覽無余了。這種技術(shù)即稱作覽無余了。這種技術(shù)即稱作“開窗開窗”（open window）實驗。實驗。 以以“KENC4”為例，為例，4個刺激字母相繼呈現(xiàn)，個刺激字母相繼呈現(xiàn)，被試自己按一下鍵就可以看見第一個字母被試自己按一下鍵就可以看見第一個字母K并并同時開始計時，接著被試作出聲的轉(zhuǎn)換，即同時開始計時，接著被試作出聲的轉(zhuǎn)換，即說出說出LMNO，然后再按鍵來看第二個字母，然后再按鍵來看第二個字母（E），再作轉(zhuǎn)換，直至），再作轉(zhuǎn)換，直至4個字母全部呈現(xiàn)完個字母全部呈現(xiàn)完畢并作出回答。畢并作出回答。13開窗實驗開窗實驗看第一看第一個字母個字母看第二看第二個字母個字母將轉(zhuǎn)換將轉(zhuǎn)換結(jié)果貯存結(jié)

10、果貯存出聲出聲轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換被試按鍵被試按鍵轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換結(jié)束結(jié)束被試按鍵被試按鍵轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換開始開始編碼階段編碼階段轉(zhuǎn)換階段轉(zhuǎn)換階段貯存階段貯存階段反應時：第一個字母加工反應時：第一個字母加工14第六節(jié)第六節(jié) 眼動研究技術(shù)眼動研究技術(shù) 1、基本概念基本概念 眼跳，眼跳，我們看東西時，不斷發(fā)動一些眼動以使我們的我們看東西時，不斷發(fā)動一些眼動以使我們的注視點由一個位置變換到另一個位置，這個過程就叫注視點由一個位置變換到另一個位置，這個過程就叫眼跳。眼跳。 潛伏期，潛伏期，發(fā)動一個眼跳需要一定的時間，這段時間就發(fā)動一個眼跳需要一定的時間，這段時間就是眼跳的潛伏期。是眼跳的潛伏期。 在眼跳的過程中我們視覺輸入的敏感

11、性會降低，這個在眼跳的過程中我們視覺輸入的敏感性會降低，這個現(xiàn)象叫現(xiàn)象叫眼跳抑制。眼跳抑制。 在注視一個目標時，我們的眼睛不會真正靜止下來，在注視一個目標時，我們的眼睛不會真正靜止下來，而是有一種持續(xù)的顫動叫做而是有一種持續(xù)的顫動叫做眼球震顫。眼球震顫。 回跳，回跳，與視覺運動方向相反的眼跳運動。與視覺運動方向相反的眼跳運動。 回掃，回掃，注視點從一行的末尾跳到另一行的開始。注視點從一行的末尾跳到另一行的開始。152、研究動態(tài)、研究動態(tài) 利用眼動技術(shù)可記錄多種指標，包括注視和利用眼動技術(shù)可記錄多種指標，包括注視和凝視時間，眼跳時間和位置、回跳時間等。凝視時間，眼跳時間和位置、回跳時間等。 可用

12、來研究閱讀、視覺搜索和場景瀏覽等問可用來研究閱讀、視覺搜索和場景瀏覽等問題。題。 目前，研究者正試圖改進技術(shù)，使視覺場景目前，研究者正試圖改進技術(shù)，使視覺場景與真實接近。比較流行的眼動儀是用攝像機與真實接近。比較流行的眼動儀是用攝像機對眼球運動進行跟蹤的對眼球運動進行跟蹤的頭盔式眼動儀。頭盔式眼動儀。16第七節(jié)第七節(jié) 認知神經(jīng)科學認知神經(jīng)科學 (Cognitive Neuroscience) 認知神經(jīng)科學是一門新興的交叉學科，其研認知神經(jīng)科學是一門新興的交叉學科，其研究任務在于闡明究任務在于闡明認知活動的腦機制。認知活動的腦機制?，F(xiàn)有的現(xiàn)有的腦認知功能研究技術(shù)大致可以分為兩類：腦認知功能研究技

13、術(shù)大致可以分為兩類： 一類是通過改變（損傷或刺激）腦組織和腦一類是通過改變（損傷或刺激）腦組織和腦活動并觀察行為上相應的變化來研究腦與行活動并觀察行為上相應的變化來研究腦與行為之間的關(guān)系。屬于為之間的關(guān)系。屬于生理心理學生理心理學的范疇。的范疇。 eg:腦損傷，電刺激，透顱磁刺激。腦損傷，電刺激，透顱磁刺激。 另一類是在人們完成認知任務的同時，觀察另一類是在人們完成認知任務的同時，觀察他們的腦活動變化。這屬于他們的腦活動變化。這屬于心理生理學心理生理學的范的范疇。疇。 eg：單細胞記錄，腦電，腦磁，：單細胞記錄，腦電，腦磁，PET，fMRI171.腦電（腦電（EEG/ERP） 腦電圖（腦電圖（

14、 electroencephalography，簡稱簡稱EEG），），通過頭皮表面電極記錄得到腦電活通過頭皮表面電極記錄得到腦電活動變化，一般認為這種電活動反映了電極下動變化，一般認為這種電活動反映了電極下神經(jīng)元群活動時產(chǎn)生的神經(jīng)元群活動時產(chǎn)生的突觸后電位突觸后電位總和?？偤?。 除了記錄電極以外，還在頭皮表面放置除了記錄電極以外，還在頭皮表面放置參考參考電極，電極，實際記錄下來的信號是記錄電極和參實際記錄下來的信號是記錄電極和參考電極之間的考電極之間的電位差。電位差。 腦電信號微弱，電極引出的電位變化通過高腦電信號微弱，電極引出的電位變化通過高倍放大器后才能被計算機記錄下來。倍放大器后才能被計

15、算機記錄下來。18ERP技術(shù)技術(shù) 由由特定認知任務特定認知任務所引起的腦電活動比較微弱，所引起的腦電活動比較微弱，被淹沒在整體的被淹沒在整體的EEG中難以觀察，事件相關(guān)中難以觀察，事件相關(guān)電位（電位（ERPs, event-related potential）技術(shù)可）技術(shù)可以將其抽提出來，其核心是以將其抽提出來，其核心是疊加平均疊加平均技術(shù)。技術(shù)。 通過疊加平均，只有那些與刺激相關(guān)（時間通過疊加平均，只有那些與刺激相關(guān)（時間鎖定、振幅鎖定）的腦電成分保留下來，而鎖定、振幅鎖定）的腦電成分保留下來，而與刺激無關(guān)的成分與刺激無關(guān)的成分衰減衰減了。所提取出來的信了。所提取出來的信號就是號就是ERP，

16、它是由刺激事件（包括物理刺，它是由刺激事件（包括物理刺激和心理事件）所引起的腦電波，也稱激和心理事件）所引起的腦電波，也稱誘發(fā)誘發(fā)電位電位（evoked potentials，EP）。）。19技術(shù)特點技術(shù)特點 1）無損?？梢栽谌梭w上重復多次使用。）無損。可以在人體上重復多次使用。 2）腦電信號直接反映了神經(jīng)元電活動變化。）腦電信號直接反映了神經(jīng)元電活動變化。 3）時間分辨率非常高，可以達到）時間分辨率非常高，可以達到1ms以下。以下。 4）空間分辨率較低。電極個數(shù)和腦內(nèi)興奮源）空間分辨率較低。電極個數(shù)和腦內(nèi)興奮源推測。推測。 5）費用低廉。）費用低廉。128導，導，100萬左右。萬左右。20研

17、究動態(tài)研究動態(tài) 研究者可以通過記錄分析人們在執(zhí)行各種認研究者可以通過記錄分析人們在執(zhí)行各種認知任務時的知任務時的ERP信號，信號，動態(tài)地觀察動態(tài)地觀察大腦在認大腦在認知過程中的活動變化，進而探索這些認知功知過程中的活動變化，進而探索這些認知功能的神經(jīng)機制。能的神經(jīng)機制。 ERP技術(shù)被廣泛應用于知覺、注意、學習、技術(shù)被廣泛應用于知覺、注意、學習、記憶、語言等多種認知過程的研究中，并取記憶、語言等多種認知過程的研究中，并取得了非常豐富的研究成果。得了非常豐富的研究成果。2122例子例子1 動物詞 工具詞 -200.0 50.0 300.0 550.0 800.0 uV 0.0 -2.5 -5.0

18、2.5 5.0 FZ ms 23例子例子2 假詞 真詞 -200.0 50.0 300.0 550.0 800.0 uV 0.0 -2.5 -5.0 2.5 5.0 FZ 24EEG Measurement252.腦磁（腦磁（MEG/ERF） 當神經(jīng)元興奮時，除了產(chǎn)生與突觸活動相關(guān)當神經(jīng)元興奮時，除了產(chǎn)生與突觸活動相關(guān)的電流之外，還會產(chǎn)生的電流之外，還會產(chǎn)生磁場。磁場。與腦電相似，與腦電相似，可以通過特殊的技術(shù)手段將頭皮表面很小的可以通過特殊的技術(shù)手段將頭皮表面很小的磁場檢測出來。磁場檢測出來。 腦磁圖（腦磁圖（magneto encephalography , MEG），），就是一種在就是一

19、種在頭皮表面頭皮表面測量腦神經(jīng)活動產(chǎn)生的測量腦神經(jīng)活動產(chǎn)生的微弱磁場的技術(shù)。微弱磁場的技術(shù)。 與與ERP相似，研究者也可以通過疊加平均技相似，研究者也可以通過疊加平均技術(shù)在術(shù)在MEG中抽取中抽取事件相關(guān)磁場事件相關(guān)磁場（event-related fields，ERFs）。）。263.正電子發(fā)射斷層掃描（正電子發(fā)射斷層掃描（PET） 神經(jīng)元需要從血液中獲取神經(jīng)元需要從血液中獲取氧和葡萄糖氧和葡萄糖作為其作為其營養(yǎng)和活動能源。在腦組織興奮時其附近的營養(yǎng)和活動能源。在腦組織興奮時其附近的血管血流量會增多以滿足神經(jīng)活動的需要。血管血流量會增多以滿足神經(jīng)活動的需要。 正電子發(fā)射斷層掃描（正電子發(fā)射斷層

20、掃描（PET, positron emission tomography）技術(shù)，就是利用正電）技術(shù)，就是利用正電子放射性同位素來標記血流量在腦內(nèi)的分布，子放射性同位素來標記血流量在腦內(nèi)的分布，通過測量與某個認知過程有關(guān)的通過測量與某個認知過程有關(guān)的局部腦血流局部腦血流量量（regional cerebral blood flow，rCBF）變）變化，來推測在這個認知過程中伴隨著哪些腦化，來推測在這個認知過程中伴隨著哪些腦區(qū)域的活動。區(qū)域的活動。27技術(shù)特點技術(shù)特點 1）掃描時要給人體注射一定劑量的放射性物）掃描時要給人體注射一定劑量的放射性物質(zhì)，短期內(nèi)最好不要接受多次質(zhì)，短期內(nèi)最好不要接受多次PET掃描。掃描。 2）并不是直接測量腦神經(jīng)活動，只是通過測）并不是直接測量腦神經(jīng)活動，只是通過測量腦血流量來間接推測腦活動。腦血流量和量腦血流量來間接推測腦活動。腦血流量和神經(jīng)活動之間的關(guān)系復雜。神經(jīng)活動之間的關(guān)系復雜。 3）空間分辨率高。目前最高可達）空間分辨率高。目前最高可達5-10mm3。 4）時間分辨率非常差。需要幾十秒。）時間分辨率非常差。需要幾十秒。 5）設備昂貴?；匦铀倨骱屯凰?。）設備昂貴?；匦铀倨骱屯凰?。28PET294.功能磁共振成像（功能磁共振成像（fMRI） 功能磁共振成像（功能磁共振成像（fMRI,