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日志

 
 

认知心理学学习提纲  

2009-04-20 10:18:10|  分类: 专业课程及教案 |  标签: |举报 |字号 订阅

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第一章  绪论

第一节 认知心理学的对象

认知心理学运用信息加工观点来研究认知,其研究范围包括感知觉,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(计算机模拟)。

信息加工观点就是将人脑与计算机类比,将人脑看作类是计算机的信息加工系统。这种类比只是机能性质的,是在行为水平上的类比.信息加工观点将计算机看作是人的心理的模型,企图对人的心理和计算机的行为作出某种统一的解释,发现一般的信息加工原理。

一、信息加工观点的一般原理(Newell ,Simon,1972;Newell 1980;Simon, 1981)

信息加工观点都是操作符号的.

1、  符号是模式;其功能是指明或标志外部世界的事物.符号通过联结形成符号系统(语句)。

2、  符号及符号系统是外界事物的内部表征,它标志信息加工的操作(内部).信息加工系统是一种物理符号系统(Physical Symbol System)。

3、  其构成有感受器,效应器,存储器(记忆),和加工器,这些构成各其不同的机能。其中加工器包括一组基本信息过程、短时记忆、解说器.这些功能可概括为输入、输出、贮存、复制、建立符号结构和条件性迁移。

4、  信息加工系统具有对环境的适应能力,并表现出目的性行为.

5、  其加工能力是有限的,加工方式是系列的。

二、认知心理学的实质:

心理学的信息加工范式(框架、特色):

1、  应研究行为内部机制,即研究意识或内部心理活动;

2、  心理过程可理解为一系列连续阶段(获得、贮存、加工和使用)的信息过程。

3、  可以并应当建立心理过程.

4、  可以并应当建立心理过程的计算机模型(计算机程序)。

认知心理学的实质就在于主张研究认知活动本身的结构和过程,并将这些过程看作是信息加工过程.

内部心理机制:心理活动的机制不能归纳为生理机制(行为主义及其他重视生理机制和神经机制).

1、  在高于生理机制的水平上来研究心理活动,立足于心理机制,研究信息加工过程;

2、  在研究内部心理机制中,强调策略的作用;

3、  由于信息加工系统的能力有限,体现出人的主动性和智慧性。

4、  其功绩主要在于提出了研究的新方向,即信息加工观点,具有心理学特色 ,并能使各种心理过程有机的统一起来。

认知心理学的核心是揭示认知的内部心理机制,即信息是如何获得、贮存、加工和使用的。

第二节   认知心理学的方法

认知心理学都强调将条件与结果加以对照,即将输入和输出联系起来进行推理,以实现某一心理现象的内部心理机制,称为抽象分析法。多以反应时和作业成绩为指标,重视试验设计。

一、减法反应时:

1研究快速的信息加工过程,常应用这种反应时实验。以荷兰生理学家Donders (1868)提出,目的是测量包含复杂反应中的辨别、选择等心理过程所需要的时间。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种过程,这两种反应时之差即为该过程的时间。减法反应时实验起初是用于确定某个心理过程所要的时间,但也可以从两种反应时之差来判定某个心理过程的存在。

2减法反应时实验既可以用于某一个信息加工阶段或操作,也可用于研究一系列连续的加工阶段。减法反应时的逻辑是:安排两种反应时作业,其中一种包含另一种所没有的一个因素,而在其他方面均相同,从这两个作业的反应时之差来判定与之相应的加工阶段。

3典型的实验:短时记忆的两种编码:图形- 句子匹配实验。

二、相加反应时:(Sternberg ,1966,1967,1969)

1完成一个作业所需的时间是一系列的信息加工阶段分别需要的时间的总和。如果发现可以影响完成作业所需的时间的一些因素,就可以观察到完成作业时间的变化。

2相加反应时的基本逻辑是:如果两个因素的效应是相互制约的,即一个因素的效应可以改变另一个因素的效应,那末这两个因素只作用于同一个信息加工阶段;如果两个因素的效应是分别独立的,即可以相加,那末这两个因素各自作用于某一特定的加工阶段。这样通过单变量和多变量的实验,从完成作业时间的变化就可以确定这一信息加工过程的各个阶段。

典型实验:短时记忆信息的提取

3程序:先呈现1-6个数字(识记项目),再看一数字(测试项目)。

四个对提取过程有独立作用的因素:测试项目的质量(优/劣),测试项目的数量、反应类型(Y/N)、每个反应的相对频率。因而短时记忆信息提取过程包含相应的四个独立的加工阶段:即刺激编码阶段、顺序比较阶段、二择一的决策阶段和反应组织阶段。

批评:该实验信息是系列加工而不是以平行加工为前提。

三、开窗实验:

1如果有一种实验技术能够直接地测量每一个加工阶段的时间,从而明显地看出这些加工阶段,那末就好像打开窗子一览无疑了.这种实验技术即称为"开窗实验"(OPEN WINDOW),它是反应时实验的一种新形式.

典型实验:"字母转换实验"(Hamilton ,et .al 1977;Hockey,et ,al ,1981)

程序:先呈现1~4个英文字母并在其后标上一个字母,按数字进行出声转换,只作一次反应.

字母转换的三个加工阶段:

1)       编码阶段:按键看见第一个字母并开始出声转换的时间.

2)       转换阶段:对规定的转换所用的时间,对该字母进行编码并在记忆中找到该字母在字母表中的位置.

3)  贮存时间:从出声转换到被试按键看下一字母的时间,被试将转换的结果贮存在记忆中,从第二个字母开始还需将前面的转换结果加以归并和复述.

2、应注意的问题:

1)速度--正确率权衡(Tradeoff):在一个反应时实验中,通常要进行多次测验,被试以降低反应正确率为代价可提高反应速度;或相反,为了达到较高的反应正确率而降低反应的速度.即被试在反应时实验中,可有不同的速度—正确率权衡标准来指导自己的反应。

2)解决:在实验达到高正确率的条件下,反应时数据是有效的;在统计结果时,应单独对反应错误率进行统计,在分析结果时加以考虑。

3)反应时实验有利于揭示内部信息加工的诸阶段,作业成绩实验有利于揭示某一加工阶段的特点。

四、出声思考:

1)在研究慢速的信息加工过程如解决问题可利用出声思考形式的观察法。慢速的信息加工过程持续时间较长,可利用外部言语进行思考,使思维过程外部言语化,这样就可以直接观察人的思维过程。(Dunker,1945)

2)问题行为图:是一种分析口语记录的方法,由Newell和Simon提出。可直观地看出在问题解决过程中所进行的各种操作的序列。由两个成分组成:知识状态(即人在某一具体时刻所知的关于该作业或问题的全部信息),操作(即人每次用来改变知识状态的手段)。

五、计算机模拟(Computer Catalogue):

根据已认识的某个心理过程的规律所形成的特定心理学理论来编制计算机程序,使计算机以类似于人的方式来完成整个问题解决,以检验某个理论。在这个意义上,计算机程序也就是心理学理论,通过对心理过程的计算机模拟,也可以认识心理过程本身。它不仅是认知心理学的一个研究领域,同时也是一个研究方法。

计算机模拟是心理学与计算机科学交叉的领域,并已成为人工智能(Artificial Intelligence)的重要组成部分。计算机模拟是一种综合性的研究(Synthetic Research)。

第三节 认知心理学的兴起及影响

一.  认知心理学的兴起

认知心理学兴起于20世纪50年代中期。1956年:Miller对短时记忆的有限容量的研究;Chomsky对转换语法的形式特点的研究;Bruner, Goodnow, Austin阐述了策略在思维活动和认知理论中的作用;Newell, Simon发表了模拟人的启发式搜索的问题解决的计算机程序即逻辑理论家。1967年Neisser发表了心理学史上第一部以《认知心理学》命名的专著。

1、内部原因:行为主义的失败是其重要的心理学内部的原因。

1)Wundt主张心理学应研究意识,心理学的任务是用实验内省法或直接经验作元素分析。

行为主义的贡献和研究特点:

行为主义否定意识和心理过程,认为对意识的存在的信念是回到古代的迷信,而只承认可观察的有机体的反应或行为,Waston主张心理学应当用纯粹客观的自然科学的方法来研究有机体对刺激的反应或行为,将刺激-反应模式奉为普遍真理。

2)Gestalt心理学或完形心理学也是反Wundt的观点的,但与行为主义有所不同。行为主义反对的是以意识作为研究对象,而格式塔心理学主要反对作元素分析。格式塔心理学主张研究意识,企图揭示心理活动的内部过程,这实际上是尝试揭示有别于生理机制的内部心理程。 

格式塔心理学的传播在心理学内部削弱了行为主义。

3)行为主义走到否定意识的极端,它的失败就为心理学重新将意识恢复为研究对象创造了内部条件。

4)而认知心理学所强调的内部心理过程的研究也就成为心理学的迫切任务。可以说,认知心理学是心理学在现阶段发展的产物。另外,认知心理学还从格式塔心理学继承了内部心理组织的观点,并不排斥行为主义的行为研究等。

2外部原因

1)邻近学科的影响,如控制论、信息论、计算机科学和语言学等。尤其是计算机科学的影响是认知心理学赖以产生的重要的外部原因。

2)认知心理学的出现与社会的需要有着密切的联系。

工程心理学的研究(Broadbent,1958)被看作认知心理学的一个重要来源。计算机或人工智能的发展也依赖于心理学的发展。可以说,认知心理学不仅是心理学发展的结果,而且也是整个科学在现阶段发展的产物。认知心理学的兴起与教育实践和对智力开发的需要也是密切相关的。

二.  认知心理学的影响

认知心理学兴起后迅速改变着心理学的面貌,给许多心理学分支以巨大的影响,尤其是普通心理学和实验心理学。

认知心理学否定了行为主义,重新恢复了意识在心理学中的地位。更为重要的是,认知心理学把心理过程看作是信息加工过程,为研究内部心理机制确定了一个新的具体研究方向,更好的表明了心理活动的特殊性,也更具有更多的心理学色彩。

普通心理学和实验心理学中心理过程研究发生的变化:

1心理过程的研究领域扩大。

2从心理物理函数走向内部心理机制。

3从分析性研究转向综合性研究。

4开始重视个别差异和个案研究。

5这些变化表明在普通心理学和实验心理学中心理过程的研究已逐渐变得认知化了,或已经认知心理学化了。

6在高于生理机制得水平上来研究心理机制,实际上是对心理和心理学研究采取了多水平或多层次的观点,即认为各种心理现象和过程不是处于同一水平或层次,而是处于不同的水平或层次之上的。

7认知心理学也对一些临近学科和有关领域的实践产生影响。在认知心理学的推动下,一些科学家现在企图将研究人的认知的几个独立的学科如心理学、人工智能、逻辑和认知论等加以综合,形成一个单一的学科,这就是认知科学(Cognitive Science)。

 

第四节 关于认知心理学的争论

一.  关于人与计算机的类比

1、计算机能否可与人进行类比?来自Simon的批评:

1)  人不仅是物理符号系统,人是生物、社会的复合体。

2)  人不纯粹是智能有机体,人有自我意识,有调节系统,认知系统服从于调节系统。

调节系统(Regulatory System)是一种生物结构,是一种内部稳态系统,它与认知系统相互作用,以做出对环境的解释和维持内稳态的行动。

总之,撇开人的生物和社会属性进行计算机类比是有缺陷的。

在认知操作方面,人脑的生理结构对其功能的制约与计算机的电子元件对行为的制约也是不同的,出现功能的区别。

1)人脑的操作慢,易受情绪和动机等的影响,容易分心和犯错,可能丢失信息或错误地提取信息。计算机的操作快而精确,可以永久保持和提取信息。

2)人的知识常常是模糊的、近似的和粗略的,而信息在计算机中的表征则是详尽的、严密的和合乎逻辑的。

3)人具有更强的适应性,可以发现新问题和吸取新知识,而这些都不是计算机的特征。似乎计算机不是模拟人脑,而是补充人脑的不足。

2、计算机类比的局限性:人与计算机的类比是有条件的,是在一定的范围内、在一定水平上的类比。人与计算机的类比只涉及软件而不涉及硬件,这种类比本身就具有某种抽象性质。认知心理学可以很好地说明认知过程或心理过程,而难于在整体上把握个性心理特征等,并在建立计算机模型时,总要撇开制约某一心理过程的若干因素。但这种分析性研究不仅是可能的,而且是必要的。问题的关键在于划出人与计算机类比得出的结论的应用范围,这需要考虑心理学研究的多水平问题。

心理学研究的4个水平或层次:

第一个水平:在社会关系的体系中,研究人的发展,人被看作是社会系统的成分、社会成员;研究人--社会系统所产生的一系列现象。这些主要是社会心理学的内容,与社会科学交叉。

第二个水平:研究个性的结构。

第三个水平:研究从感觉知觉到思维、情绪等心理过程。

第四个水平:研究心理过程的生理机制。

认知心理学主要是心理过程的理论。

二.  关于加工方式

1、认知心理学将心理过程看作是一系列连续阶段的信息加工过程,即认为信息加工方式是系列的或串行的。这种计算机的信息加工方式是否符合人的实际心理活动?

许多实验研究表明,没有前一阶段的加工,后一阶段的加工是无法进行的,如果承认信息加工系统的能力有限,那么按照一定程序进行系列加工是可以有效地完成作业的。人的信息加工在整体上是以系列方式进行的,但也包含平行加工,实际上则是系列加工和平行加工的混合。

2、模拟加工和数字加工:

计算机是按数字原理来工作的,可以加工离散信息。人脑也可加工离散信息。但信息在人脑还可以表征为连续量,而不是全或无、是或非这样的离散信息,即人脑可以进行模拟加工或类比加工。Sutherland(1974)认为,对人脑的物理过程而言,类比性质的机能是典型的,而对认知过程却不是典型的。

3、小结:认知心理学从人与计算机类比出发,主要着眼与两者具有的相似或相同的原理,自然有一定的局限性。

4、认知心理学通过计算机类比得到心理学的方法学结论,而计算机模拟则是它的一个方法,两者有一定的区别。

 

第一章    知觉

认知心理学将知觉看作是感觉信息的组织和解释,也即获得感觉信息的意义的过程。这个过程相应地被看作是一系列连续阶段的信息加工过程,依赖于过去的知识经验。就具体课题而言,目前对知觉的研究比较集中于模式识别问题。

第一节    知觉信息与知觉过程

知觉是在刺激直接作用于感官下产生的。

部位标记说:长期以来在心理学中常将知觉看作刺激在神经系统或脑中留下的烙印,将知觉当作一种只具有直接性质的心理现象。其观点是:

1)     知觉是在刺激作用下即刻产生的,而且似乎是自动的。

2)     人常意识不到知觉的各种过程。

3)     某些空间特征的知觉似乎是先天制约的,不依赖于过去的经验或学习。

4)     某些几何错觉甚至不依赖于人掌握的有关概念。

缺陷:给知觉过程的理解带来消极被动的色彩,贬低甚至取消了知觉的组织问题,似乎知觉的一切都是刺激所赋予的,并与人的已有的知识和经验的作用无关。

随着认知心理学的兴起,知觉被看作一种主动的和富有选择性的构造过程。这种知觉过程就是对刺激的解释,感觉是对刺激的觉察,知觉是将感觉信息组成有意义的对象,即在已贮存的知识经验的参与下,把握刺激的意义,是现实刺激和已贮存的知识经验的相互作用的结果。相对而言,感觉信息是具体的、特殊的;知觉信息是较抽象的、一般的。知觉既具有直接性质,也具有间接性质。

一、  知觉经验在知觉中的作用

1、认知心理学认为,知觉与人的知识经验是分不开的,并因此而具有间接性质。

Warren等(1970)的音位恢复实验:用纯音代替句子中的一个音位。

实验结果表明,人在知觉一个句子时,可以依据上下文和对整个句子的理解,而把一个词所缺失的字母(音素)恢复起来,上下文不同,所恢复的音素也不同。这种音素恢复现象是已贮存的知识作用的结果,依赖于现实刺激的信息和已贮存的信息的相互作用。

Miller, Isard的实验:在噪音背景上,听三类句子。分别为:正常句子、异常句子(合乎语法但无意义)、非语法句(不合语法且无意义)。结论:句子的正确知觉是句子类型和音噪比的函数。

2、视知觉研究提供的新证据(Biederman 1972)

用速示器呈现一些不同的场景的照片,被试需指出某个场景中的一个特定位置上的熟悉的东西(靶子)。

两类场景照片:正常的场景、正常场景的杂乱拼凑。

先行信息(线索)前后(箭头)

被试要在照片中展现的4个东西中,选出他确认的靶子。

被择物在先(一半实验)

被择物在后(另一半实验)

结论:人在知觉自然环境的对象时,是以已有的关于自然环境中诸场景的知识为依据的,有关诸景物的自然空间关系的知识引导我们的知觉活动。

二、  两者对立的知觉理论

(一)认为知觉经验的重要作用

知觉经验对知觉的影响主要表现在上下文作用(*)、知觉经验以假设、期望或图式的形式在知觉中起作用。

假设考验说:Bruner、Gregory认为,知觉在感觉输入及已有知识经验的基础上形成假设(what)或激活一定的知识单元而形成对客体的期望的引导和规划下进行的,知觉是一种假设考验的构造过程。人通过接收信息、形成和考验假设,再接收或搜寻信息,再考验假设,直至验证某个假设,从而对感觉刺激作出正确的解释,这被称为假设考验说。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。该理论赋予知觉过程以主动性和智慧性的色彩。

其他重要证据:

1)     Rock(1983)指出,外部刺激与知觉并无一对一的关系,同一刺激可引起不同的知觉,反之不同刺激又可引起相同的知觉。感觉刺激的维量是模糊的,具有双关性质。感觉输入也是模糊的和片断的,不能对外部刺激提供真实而完整的描述,需要在过去经验的基础上,应用视网膜像的线索推断。对近刺激进行评价或解释,才能实现对外部刺激的知觉。

2) Moates(1980)认为,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,直到确定刺激的意义。

(二)认为知觉具有直接性质的观点(刺激物说为代表)

刺激物说主张知觉具有直接性质,否认已有知识经验的作用。著名代表Gibson(1950,1966,1979)认为,自然界的刺激是完整的,可提供非常丰富的信息,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。

结构密度实验(Gibson)

光线分布的结构或表面质地的密度与物体的视网膜像都是按照视角规律而变化的,因此人可以直接知觉距离(距离不是抽象的空间,具有因位置而变化的一定的物理光线分布)。在二维平面上产生距离感或深度感。

从Gibson看来,感觉刺激所具有的非常丰富信息在实验条件下被排除了。随着观察点的改变,光流一些特征发生变化,而另一些特征则保持不变,虽然导致光线分布的变化,但光线分布总是含有一定的结构的。Gibson认为知觉系统从流动的系列中抽取不变性。其理论现被称为知觉的生态学理论(Ecological Theory)。

(三)两种理论的对立

争论的焦点在于现实刺激下是否需要在过去经验的基础上进行组织才能产生知觉。Gibson的距离知觉研究似乎提示,某些知觉或知觉的某些方面是受神经系统的构造所决定的,不需要过去经验的参与。Gestalt确定的知觉组织的各种现象也可以归于此类。

但认知心理学有理由认为,知觉依赖于过去的知识和经验,知觉信息是现实刺激的信息和记忆信息相互作用的结果。

三、  知觉加工

1、认知心理学强调过去经验和现实刺激都是产生知觉所必需的,因此它认为知觉过程包含相互联系的两种加工:自下而上(Bottom-up)加工和自上而下(Top-down)加工。

1)自下而上加工是指由外部刺激开始的加工,通常是说先对较小的知觉单元进行分析,然后再转向较大的知觉单元,经过一系列连续阶段的加工而达到对感觉刺激的解释。由于信息流程是从较低水平的加工到较高水平的加工,这种类型的加工因而称为自下而上加工。

2)自上而下加工是由有关知觉对象的一般知识开始的加工。由此可以形成期望或对知觉对象的假设。这种期望或假设制约着加工的所有的阶段或水平,从调整特征觉察器直到引导对细节的注意等。由于是由一般知识引导知觉加工,较高水平的加工制约较低水平的加工,这种类型的加工因而称为自上而下加工。

3)Lindsay和Norman将自下而上加工称作数据驱动加工(Data-driven Processing),而将自上而下加工称作概念驱动加工(Conceptually-driven Processing)。这是两种方向不同的加工,两者结合形成统一的知觉过程。为什么?单靠自上而下加工只能产生幻觉;单靠自下而上加工,加工任务重,加工速度慢,而且无法处理一些刺激所具有的双关性质或不确定性。

4)在不同条件下知觉过程对这两种加工也可有不同的偏重。Eysenck(1984)指出,在良好的知觉条件下,知觉主要是自下而上加工,而随着条件恶化,自上而下加工的参与也将逐渐增多。前面的Gibson与Gregory和Bruner的观点对立与此有关。照他看来,Gibson强调的是在良好条件下的知觉,而Gregory和Bruner则强调在非良好条件下的知觉。

为验证这种观点,Tulving, Mandler, Baumal(1964)进行了字词识别实验:通过改变刺激呈现时间来研究自下而上加工,而通过改变作为上下文的字词数目来研究自上而下加工。

刺激材料为一些句子,每句最后的一个字为靶子词,此前的字词为上下文。刺激材料因此可分为三类:

无上下文

4字上下文

8字上下文

靶子词呈现时间从0到140ms,梯度为20ms。

实验结果表明:字词识别既依赖于自下而上加工,又依赖于自上而下加工,并且在不同条件下有不同的情况。

5)小结:自下而上和自上而下加工似乎是同时进行的,但也不排除两者的启动在时间上有先后;在自上而下加工中,人的期望或假设可能一开始是一般的、粗略的,而随着更多的刺激信息的获得,期望会逐渐变得更加具体。

2、整体加工和局部加工

1)格式塔心理学认为,整体多于部分之和,整体决定着其部分的知觉,整体是在其部分之前被知觉的。近年来,Navon(1977,1981)进行了一系列相关实验:

Navon区分总体特征(Global Feature)和局部特征(Local Feature),前者可看作整体,后者可看作部分。

视觉刺激材料的制作:黑方框边长为33mm,大字母的直径为28mm,构成视角为3°17′,小字母的大小为大字母的1/8,但有一半被试的视觉刺激为上述刺激的1.5倍大。

视觉刺激为大的字母H、S和长方形,它们分别由小的字母H、S和长方形所构成。

实验采用Stoop作业的一种变式――视听干涉。

实验程序:先呈现一个视觉刺激,持续80ms,在视觉刺激开始呈现后40ms,被试通过耳机可听到字母H或S的读音,听觉刺激持续300ms,被试的任务在于判定他听到的是哪个字母,按键作出相应的反应,记录反应时。实验中被试要始终注视视觉刺激,视听两种刺激的作用有40ms的重叠。听觉刺激与作为视觉刺激的大字母有三种关系:一致、无关和冲突。这是总体的一致关系。三种视觉刺激由三种不同的成分构成,在任何一种总体关系内,听觉刺激又与局部成分有一致、无关和冲突关系,这被称为局部的一致关系。

另外还作了无视觉刺激的听觉辨别的反应时实验(建立基线)。

注:Stoop作业(SOA-Stimulus Onset Asynchrony)

实验结果表明,1)听觉辨别的反应时依赖于听觉刺激与视觉刺激的总体的一致关系。在一致的情况下RT最短;在冲突的情况下,RT最长;无关时RT居中。且三者经成对的统计考验其差异均达到显著水平。但听觉辨别反应时在局部的一致关系中,并没有显著差异。视觉刺激的大小对实验结果也没有显著的影响。2)当视觉的总体特征不同于听觉刺激时,听觉辨别就会受到干涉,速度变慢;当两者一致时,听觉辨别的速度加快。但听觉辨别的速度不受局部特征(小字母)的影响。3)Navon因而得出:在一定情景中进行的视觉加工有着有限的深度,只有总体特征可被知觉,而局部特征则不被知觉。

进一步实验:Navon用视觉的字母识别作业,所用刺激如前,每次试验呈现一个刺激,不用长方形的刺激,所用的只有H和S。

被试的分组:按注意的对象分组,分为注意整体(只要求指出大字母)、注意局部(只要求指出小字母),事先告知被试。

实验时先给被试以预警,要求被试主试荧光屏上的光点,接着呈现一个刺激,持续40ms,然后呈现掩蔽刺激。被试要尽快作出判定,并尽可能少犯错误。

实验结果:大字母和小字母有三种关系:一致、无关和冲突。1)大字母的识别要快于小字母,差异达到统计学的显著水平;2)在大小字母的三种关系中,大字母识别的RT没有显著的差异,但小字母的识别却有不同的速度,在冲突条件下的小字母识别最慢,与另两种条件下的RT的差异达到显著水平。3)在正确识别率上,大小字母没有显著的差异。

Navon根据这些实验结果认为,总体特征的知觉快于局部特征的知觉,而且当人有意识地去注意看总体特征时,知觉加工不受局部特征的影响,但当人注意看局部特征时,他必需先知觉总体特征,否则就不会出现小字母识别在冲突条件下的RT最长。

2)结论:总体特征是先于局部特征被知觉的,总体加工是处于局部分析之前的一个必要的知觉阶段。他称这种知觉加工的顺序为总体特征优先。知觉过程开始于总体的组织,然后才是对局部特征的分析。即知觉是从整体到部分的。

Kinchla和Wolfe发现,小字母达到视角8°时,比总体特征更易识别,他们认为有着最佳大小的对象被首先加工。后Navon指出总体优先效应的大小乃至存在是依赖一定因素的,其中最重要的是刺激的视角大小和网像的位置。

3)小结:整体和局部的加工与自下而上和自上而下加工有密切的联系。自下而上是从较小的知觉单元转向较大的知觉单元,似乎可说是从局部到整体的加工;而自上而下加工是关于知觉对象的一般知识、期望或假设引导的加工,也可说是从整体开始的加工。但Navon的总体优先是针对刺激的物理特征的,而不是刺激的意义的作用,虽然刺激的意义也是刺激的整体特征,但两者不能等同。在承认自上而下加工和自上而下加工之后,仍然存在从局部到整体的加工与从整体到局部的加工问题。

4)问题的扩展:现在知觉研究强调知觉的选择性和主动性以及过去经验的重要作用,并明确提出了自上而下加工和自下而上加工,给知觉过程以新的解释。目前的一个趋势是将心理学、生理学和人工智能等学科的观点加以综合来研究知觉问题。

§2  模式识别

认知心理学的知觉研究重要涉及模式识别(Pattern Recognition),特别是视觉的模式识别。

1模式:是指由若干元素或成分按一定关系形成的某种刺激结构,即刺激的组合。

复杂模式――子模式

复杂模式的组成部分本身往往又是由若干元素构成的,这些组成部分称作子模式。

2模式识别:利用已有的知识经验和当前获得的信息,确定知觉的图形是什么,并将之与其他模式区分开来。常表现为把所知觉的模式纳入记忆中的相应的范畴,并加以命名。(可知与记忆、注意有密切的关系)

3模式识别是人的一种基本的认知能力或智能,在人的各种活动中都有重要的意义。机器的模式识别成为人工智能的一个重要研究领域,而模式识别本身则成为心理学、人工智能和神经生理学等学科共同研究的课题。

4人的模式识别可看作一个典型的知觉过程,它依赖于人的已有的知识经验。一般而言,模式识别是感觉信息和长时记忆中的有关信息进行比较,再决定它与哪个长时记忆中的项目有着最佳匹配的过程。目前的理论有模板说、原型说和特征说。

5图形掩蔽:在时间上相继、在空间上相临的两个图形中,一个图形对另一个图形的轮廓知觉的干扰(掩蔽);或一个图形对时间上相继、空间上相临的另一个图形的掩蔽或知觉干扰。

一、  模板说:最早是针对机器的模式识别而提出的。

1核心思想:认为在人的长时记忆中,贮存着许多各种各样的过去在生活中形成的外部模式的袖珍复本。这些复本即称作模板(Template)。它们与外部的模式有一对一的对应关系,当一个刺激作用于人的感官时,刺激信息得到编码并与已贮存的各种模板进行比较,然后作出决定,看哪一个模板与刺激有最佳的匹配,就把这个刺激确认为与那个模板相同。由于每个模板都与一定的意义及其他的信息相联系,受到识别的模式便得到解释或其他的加工。模式识别是一个一系列连续阶段的信息加工过程。(含有在长时记忆的预存)

2模式说是一个简单的模型。它的基本思想就是刺激与模板匹配,而且这种匹配要求两者有最大的重叠。这种形式的匹配被称为模板式匹配。

3对该理论的修正:为了识别某个特定的模式,必须事先在记忆中贮存与之对应的模板。有人给模板说增加了一个预加工(Preprocessing)过程。即在模式识别的初期阶段,在匹配前,将刺激的外形、大小或方位等加以调整,使之标准化(Lindsay, Norman 1977)。预加工过程:当事先不知待识别的模式时,刺激的上下文可起到重要的作用。通常刺激总是出现在一定的上下文中,这种上下文能够提示一个刺激的合适的外形、大小或方位等应该是怎样的,从而使预加工过程得以顺利进行。模板说是一种自下而上加工的模型。

需说明两点:1)就视觉而言,视觉系统中一些感受细胞组成的专门觉察某个刺激(字母)的觉察器被看作模板;2)认为外部刺激同时与所有可能的模板进行匹配。

4模板说的实验支持:

Phillips(1974)让被试判断两个先后呈现的棋局模式的异同,两个模式在呈现时的空间关系有两种:1)重叠,第二个模式出现在第一个模式的同一位置;2)位移,第二个模式相对第一个模式相对略作水平方向的位移。

实验结果表明:当两个模式呈现的时间间隔在300ms以下时,重叠情况下的正确判断的百分数要高于位移情况下的,但在时间间隔为600ms时,实验结果出现相反的情况。这说明在视觉贮存的时间内,两个模式的空间重叠是有利于识别的。即模板匹配在模式识别中是起作用的。

Warren(1974)所作的声音异同判断实验:当两个声音刺激的持续时间严格匹配时,声音高低的异同判断的成绩要优于持续时间不一致的,也得到类似的结果。再如Posner的实验。

5评价:

优点:模板说在一定的范围内,是可以解释人的模式识别的;在机器的模式识别中得到应用。

局限:1)必须事先存贮相应的模板,才能识别一个模式,即使附加了预处理过程。2)模板说难以解释人何以迅速识别一个新的、不熟悉的模式。

二、  原型说

原型说认为模式识别就是与原型进行匹配的过程。原型与外部模式不具有一对一对应关系,是外部客体的内部表征或概括表征,原型反映一类客体具有的基本特征。这种匹配不要求严格匹配,只要近似匹配即可。客体模式匹配后即纳入已有的原型所代表的范畴。

特点:近似的匹配,可减轻记忆的负担,识别更灵活。

原型存在的证据:

Posner等(1967)实验:利用9个点构成的几种基本模式(如三角形、字母M或F及随机模式)并对其中的点加以移动成为畸变模式,不呈现原型,随机呈现畸变模式,要求被试将之进行归类(有反馈)。

随后进行迁移实验,给被试呈现一系列畸变模式(新的和原有的),以习得的规则将模式划入三个范畴。

Reed(1972)的实验:刺激模式是人的面部简图,简图的变量有眼睛的位置、额头的高低、鼻子长短和位置等,每个维量有大、中、小三个值。先呈现5个图并告知被试属于一个范畴,另5个图属于另一个范畴,两个范畴不同。习得规则对新的简图进行分类。

Reed(1973)的模式识别模型

Reed认为模式识别是从特征分析开始的。模式的各个成分即特征先得到确认,然后模式各部分的关系如平行、联结和对称等再得到确认。这种特征和关系的确认是模式的物理特征的确认,它们都属于刺激审察阶段。特征和关系的结合就形成对模式的解释(相当于知觉的模式和具体的像),模式的解释与记忆中贮存的诸模式的解释进行匹配(可能包含模式的视觉表象和言语解释)。当一个模式有多个样本,就需进行分类(反应倾向起作用),将模式归入某一范畴,范畴是以原型的概括表象来表征的。如不能成功匹配,该模式则可作为新的模式进入记忆,并改变原型;另一种可能则是又返回刺激审察阶段,再分析和再匹配等。

该模式阐明了原型的具体特征和编码形式(视觉表象或言语解释),强调原型在范畴水平的分类操作中的作用;并可容纳模板匹配,更灵活。但该模型只有自下而上的加工,而无自上而下的加工(似乎更重要)。

三、  特征说

特征说认为,模式是由若干元素或成分按一定关系形成的某种刺激结构,这些元素或成分可称为特征,模式可分解为诸特征。特征和特征分析在模式识别中起关键的作用。它认为外部刺激在人的记忆中是以其各种特征来表征的,在模式识别的过程中,首先将这些抽取的特征进行分析,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,再与长时记忆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。

特征说所强调的特征,其地位、作用类似模板说中的模板。Anderson(1980)指出,这种特征可看作微型模板。也可说特征是一种局部的部件模板。但特征说不同于模板说,并具有一定的优点:

1、  依据刺激的特征和关系进行识别,就可以不管刺激的大小、方位等其他细节,避开预加工的困难和负担,使识别有更强的适应性;

2)同样的特征可以出现在许多不同的模式中,必然要极大地减轻记忆的负担;

3)由于需要获得刺激的组成成分信息,即抽取必要的特征和关系,再加以综合,才能进行识别,这使模式识别过程可带有更多的学习色彩(包含学习可能性)。

1、Neisser(1964)的实验:

实验材料是6个一行的英文字母,要被试在多行的字母中搜索一个特定的字母(靶子)。

被试分为两组:其区别仅在于所要搜索的特定字母(靶子)与组内其他字母在特征上有高低不同的相似程度。

实验结果表明:当一些字母的特征有较大差别时,就容易对它们作出区分,否则就会发生困难。支持特征分析模型,不利模板说(需要的时间相同)。

2、Kinney等(1966)实验:在视觉的字母识别实验中,被试常将一些相似的字母混淆。在实验中应用的刺激为25个英文字母,通过速示器一一呈现,要求被试识别。呈现时间有5种,即12、14、16、18、和20ms,以每种时间各呈现50次。

实验结果:被试正确识别字母的次数随呈现时间的增多而增多。并分析了被试识别错误的情况,列出字母混淆矩阵。

3、固定网像(Stopped-Image)或静止网像实验

人眼经常处于运动之中,眼动包括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。如一个客体严格地投射到视网膜的同一部位,也即排除眼睛的任何运动,则该客体的知觉就会消失。

Pritchard(1961)采用固定网像技术,使客体在眼睛运动条件下,在视网膜上成像的位置不变,即得到客体的固定网像。

实验结果:客体的知觉并不是立即全部消失,而是一部分一部分逐渐消失。消失的是一些完整的特征,而暂时保留的图像片断又是一定的模式。特征似乎是知觉的单元,一些特征或单元的结合而构成我们所识别的模式(无意识的)。

4、生理学研究:神经生理学实验确定,动物的视觉系统含有一些专门化的神经细胞,它们只对有一定特征的刺激作出反应或有最大反应。这种细胞被称为特征觉察器(Feature Detector)。Wiesel、Hubel的研究(略)。McCollough效应的心理物理实验。特征觉察器的发现对特征分析模型是有力的支持。

5、认知心理学提出的具体的特征分析模型:“鬼城”(Pandemonium, Selfridge 1959)

 “ 鬼”(Demon)是指具有某种特定功能的机制。“鬼城”模型以特征分析为基础,将模式识别过程分为4个层次,每个层次都有一些“鬼”来执行某个特定的任务,这些层次顺序地进行工作,最后达到对模式的识别。

第一个层次由“映象鬼”对外部刺激进行编码,形成刺激的映象;第二个层次的“特征鬼”对刺激的映象进行分析,即将它分析为各种特征。分析过程中,每个特征鬼的功能是专一的,只寻找它负责的那一个特征;第三个层次的“认知鬼”始终监视各种特征鬼的反应,每个认知鬼各负责一个模式,都从特征鬼的反应中寻找各自负责的那个模式的有关特征;最后“决策鬼”根据认知鬼的叫喊,选择喊叫声最大的哪个认知鬼所负责的模式,作为所要识别的模式。

对特征说的评价:

在机器的模式识别中得到应用,相对于其他模式,具有更加灵活的特点;但它只是自下而上加工模式,缺少自上而下的加工。另外在该模型中存在争论:该模型是一个典型的从局部到整体的加工模型。拓扑说(强调模式识别要首先提取刺激的整体特征或拓扑特征)对特征说提出最大的挑战。

 

§3结构优势效应

模式识别与上下文有密切的关系,一个模式常常不是孤立地出现,而是处于与其他模式或刺激的相互关系之中。

1、识别一个字词中的字母的正确率要高于识别一个单独的同一字母,这种现象称作字词优势效应(Word-Superiority Effect);

2、识别一个“客体”图形中的线段要优于识别结构不严的图形中的同一线段或单独的该线段,这种现象称作客体优势效应(Object-Superiority Effect);

3、识别一个完整的图形要优于识别图形的一个部分,这称为结构优势效应(Configural-Superiority Effect);

识别字母的一个组成线段要优于识别单独的该线段,称为字母优势效应(Letter-Superiority Effect)。

整体结构在模式识别中所起的有利的作用,可通称为结构优势效应。这种效应与人的知觉组织有密切关系,极有可能揭示出了人的知觉和模式识别的重要特点。

一、字词优势效应

1、Reicher首先确定。

实验:1)用速示器呈现一组刺激材料。材料分为3类:

一个或两个单个字母

一个或两个由4个字母组成的字词

一个或两个由4个字母组成的无意义的字母串(非字词)

2)实验时,先给被试呈现一个注视点,然后短暂地呈现以上的一种刺激材料,随后下呈现掩蔽刺激(×)和供选择的两个字母。这两个字母的位置对应于所要测试的刺激材料中的字母的位置。要求被试回答这两个字母中的哪一个是刚才在刺激材料中的这个位置上看见过的,记录其正误。供选择的两个字母在刺激材料为一个字母,一个字词或一个非字词时,置于相应字母的上方;否则另一个在下方。刺激呈现时间分为短、中、长三种。

3)对一个被试来说,这三种呈现时间是分别测定的:短的呈现时间为达到60%正确辨认率所需的时间,长的呈现时间为达到90%正确辨认率的时间再加5ms,中等呈现时间为短-长的呈现时间的中点值。

实验过程又分两种:有先行信息(Precue即在每次实验前,将两个供选择的字母口头告诉被试)、另一种事先不告诉,只在刺激呈现后在呈现供选择的字母(Postcue)。

 

    注视点―――刺激项目――                 ――         ――反应

 

                                                            掩蔽

 

照Reicher看来,字词优势效应的出现是由于字词具有意义(属于高水平的加工)。

2、反论一:

1)Rumelhart,Siple(1974)指出,对字词中的某一个字母,只要看到这个字母的一部分就可排除其他选择,而得到正确的识别。他们用借助上下文而进行推理来解释字词优势效应。这种解释强调上下文以及有关缀词规则的知识的应用。

2)Baron, Thurston(1973)发现,如无意义的字母串是符合缀词规则并可读出来,这种非字词中的字母与字词中的字母在正确识别率上没有显著差异。这说明缀词规则和推理的作用。

3、反论二:

Mezrich(1973)着眼于字词和字母的不同编码。被试在这种实验中,在作出反应之前常有将字词读出来的倾向,而对单个字母则较少有这种倾向。进一步确定,如要求被试将呈现的字词或单个字母都读出来,那么字词优势效应将不出现,两个的正确识别率是相近的。另一方面,Johnson, McClelland(1973)发现,如不用掩蔽刺激,那么也不会出现字词优势效应。可能字词优势效应是由于字词和单个字母的编码不同所致:字词是语音编码的,而单个字母是视觉编码的,视觉编码易受视觉掩蔽的干扰,而语音编码不受视觉掩蔽的干扰,因而字词中的字母识别要由于单个字母。

3、反论三:从整体加工和局部加工来看,如将字词看作整体,而将单个字母当作局部,那么字词将先得到整体加工,然后再有局部加工。但单个字母却没有这种整体加工。这使字词中的字母的识别优于单个字母。

4、小结:字词优势效应可能涉及知觉或模式识别过程中的不同方面和不同水平的加工。推论说强调的是过去经验为基础的自上而下的加工;编码说以信息的内部表征为核心,而最后一个解释依据整体加工和局部加工的区分。字词优势效应具有知觉性质还是具有反应性质,需进一步的研究。

二、客体优势效应

1、Weisstein, Harris(1974)研究了包含在不同图形中的直线线段的觉察或识别。应用阴极射线管来出现材料。这些材料含有所要觉察的靶子线段和一定的上下文图形(有掩蔽图形)。

在实验之前被试要熟悉没有上下文图形的4个单独的靶子线段。在暗室中进行,被试先需将双眼对准荧光屏上的一可见的注视点,然后自己启动开关,在荧光屏上立即出现一个刺激图形,即一个靶子线段和一个上下文图形结合起来的图形。随后出现掩蔽刺激并持续100ms,要求被试确认刚才在刺激图形中看到的是4个靶子线段中的哪一个,并按一个相应的键钮作出反应,主试给予反馈。刺激出现时间分3种,根据每个被试的预试结果分别确定,3种时间需分别达到50%,60%和70%的正确识别率。实际应用的时间为5~44ms。靶子线段、上下文图形和呈现时间均作了一切可能的组合,其出现的次数均相同,而且做了随机安排(目的是防止反应的频率)。

实验结果表明:在一个结构严谨的三维图形中的线段识别起来要优于组织较差的图形中的同一线段。Weisstein, Harris称之为客体优势效应。认为三维图形是产生客体优势效应的重要因素。

Harris的实验引起人们的注意:他们在实验中应用了线段和图形,与Reicher所用的字母和字词相比,显得知觉的性质更突出。

2、  Earhard(1980)发现,图形的三维性不是产生客体优势效应的必要因素。他在实验中应用了两种上下文图形,即表盘式上下文和坐标式上下文。实验结果表明,这两种上下文都出现客体优势效应。Earhard在另一个实验中又改变了注视点在图形中的位置。实验结果表明,如改变注视点在上下文图形中的位置,客体优势效应将不出现。该实验表明注视点在一定的条件下,注视点的位置是起作用的。Earhard依据Navon(1977)的总体分析和局部分析的观点来解释他的实验结果:客体优势效应并不依赖于图形的三维性,而是依赖总体分析的作用。总体分析是针对图形的总体形状的,先于局部分析起作用,而且为局部分析提供基础,使对靶子线段的编码、辨别、注意的等局部操作易于进行。因此,在有上下文图形时,靶子线段的识别要优于无上下文图形的同一线段,出现客体优势效应。进一步认为,注视点位置与局部分析的操作方式有关,即这种局部分析很可能是从注视点开始的。

3、     Klein(1978)发现,掩蔽刺激的有无以及掩蔽刺激的性质也对客体优势效应有重要影响。他应用了两种类似Weisstein, Harris(1974)所用的上下文图形,一种为结构严谨的,一种为结构不严谨的,但他应用的掩蔽刺激则不同。他应用的是随机的线段,而Weisstein, Harris(1974)所用的是有规律的方点。结果发现,在有掩蔽刺激时,两种上下文图形中的靶子线段的识别率没有显著的差异,但不用任何掩蔽时,则两者有显著差异,出现客体优势效应。Klein认为,随机的掩蔽刺激可能与上下文图形本身有某种共同的成分,以致干扰了上下文的作用。他设想存在着两种知觉系统,一为特征系统,它对视觉刺激的基本特征如方位、位置敏感,并且它对靶子线段特征的反应,除受掩蔽刺激的影响外,不因周围的上下文如何而不同。另一个为客体系统,它不表征个别的特征,而是将刺激的诸特征整合为三维客体的总体特征,它可被三维的、结构严谨的刺激所激活。但是随机的掩蔽刺激在客体系统提供整体的信息之前,就迫使识别系统作出发应,这样就不会出现客体优势效应。Klein的解释在原则上和Earhard(1980)的看法一样,也使根据整体加工和局部加工,而在细节方面则强调了掩蔽刺激的作用。

4、     Pomerantz等(1977)发现了构形优势效应:在实验中应用了两种刺激材料,每类都含有两个刺激,其中一类是没有上下文的刺激,另一类则有上下文。实验时分别应用一对材料,通过速示器一次呈现一个刺激,持续200ms,要求被试进行辨别并作出相应的反应,记录反应时。Pomerantz等认为,这两类材料中的两个刺激辨别的反应时的差别表明了构形优势效应,即图形整体比部分要易于识别。他们设想这是优于上下文与刺激构成一些新的特征所致。

5、  小结:几种结构优势效应比较集中地提出了有关知觉和模式识别的一些重大问题;另一方面至今未见成功地实现这种效应的计算机模拟,可能这种效应表明人所具有的不同于计算机模式识别的特点。结构优势效应有字词、图形等各种形式,可在字母、字词和句子等不同水平上出现,并且涉及信息的编码方式和各种加工过程。各种结构优势效应既有共性又有个性。从共性来看,在前面提到的各种解释中,那种以整体加工和局部加工为核心的假设显得最有意义,因为它可以给各种结构优势效应以同一的解释。但不同的结构优势效应又各有特点,如编码形式问题对字词优势效应更为重要。有理由设想,在其他感觉道(包括视觉道)也存在这种效应。此外,现已确定的结构优势效应都是在模式识别中表现出来的,我们认为在其他的知觉活动中,也会存在类似的效应。

 

第三章 注意

注意是心理活动的调节机制。近代心理学发展即已受到重视,后行为主义和Gestalt的兴起和传播,注意的研究被排斥。前者根本否定注意的存在,后者则将注意完全融化于知觉之中。工程心理学又开始重视对注意的研究,以求了解人能同时加工的信息数量,注意分配、保持和转换的特性等,来保证人-机系统的工作效率和可靠性。50年代以来,认知心理学不仅将注意看作信息加工的重要机制,而且认知心理学在整体上强调人的心理活动的主动性。

注意的实质和特征:Moray(1969)曾指出了6个方面:1)选择性(Selectiveness)、2)集中性(Concentration)、3)搜寻(Search)、4)激活(Activation)、5)定势(Set)、6)警觉(Vigilance)。

认知心理学目前主要强调注意的选择性维度,将注意看作一种内部机制,借以实现对刺激选择的控制并调节行为(Kahneman,1973),也即舍弃一部分信息,以便有效地加工重要的信息(Boring,1970)。从这个角度出发,认知心理学着重研究注意的作用过程,提出了一些模型,企图从理论上说明注意的机制。而注意的激活作用则较多地为生理心理学所研究,警觉已成为工程心理学的重要课题。

 

§1过滤器模型和衰减模型

一、过滤器模型(Broadbent ,1958):是一个较早的模型。来自外界的信息是大量的,但人的神经系统高级中枢的加工能力极其有限,于是出现了瓶颈。为了避免系统超载,需要过滤器加以调节,选择一些信息进入高级分析阶段,而其余信息可能暂存于某种记忆之中,然后迅速消退。通过过滤器的信息受到进一步的加工而被识别和存贮。这种过滤器的作用体现在注意的功能,因此这种理论被称为注意的过滤器模型。由于过滤器至高级分析水平的通道只有一条,体现了过滤器的作用。这个模型后来被Welford(1959)称为单通道模型。在这个模型中,过滤器的选择作用并不是随机的,而是有一定的制约的:新异的刺激、较强的刺激、具有生物意义的刺激等容易于通过过滤器,受到注意。后来Broadbent则强调人的期待的作用,凡为人所期待的信息容易受到注意。

 

        输入通道     选

    刺————→  择              —→                                               ——→反应

      ————→  性

    激————→  过                           场上记忆长时

                  滤

                                   器

 

实验1:应用双听技术给被试两耳同时呈现一定的信息。他发现被试可应用两种再现方式:以耳朵为单位分别再现左右耳所接收的信息;按双耳同时接收信息的顺序成对地再现。照Broadbent看来,每只耳朵都是一个通道,该通道的信息是单独贮存的,过滤器允许每个通道的信息单独通过,所以在应用以耳朵为单位的再现方式时,被试可注意每只耳朵的全部项目,只需要从右耳转到左耳,即只需要转换一次,因而再现的效果好。而因应用双耳刺激成对再现的方式,则至少需要在双耳之间作3次转换,被试不能注意每只耳朵的全部项目,一些信息迅速丧失,故而再现的效果差。

实验2:Cherry(1953)应用追随程序(Shadowing Procedure)所做的双听实验

追随程序:是指在实验中,同时给被试的双耳以刺激时,要被试复述事先规定的那只耳朵所听到的项目,利用复述使被试尽可能只注意一只耳朵的信息(追随耳),而不注意另一只耳朵的信息(非追随耳)。

实验结果表明,被试能很好地再现追随耳的项目,但对非追随耳的项目则不能报告出任何东西;甚至当追随耳的刺激从法文改为德文等,被试也不知道。但对非追随耳的刺激的物理特性,被试还是能觉察的。

鸡尾酒会效应:在鸡尾酒会上,当你专注于和某人谈话时,你对周围的人们交谈是不能识别的,但你对偶然传来的你的名字是能觉察和识别的。

实验3:Gray, Wedderburn(1960)的实验

这个实验表明,被试不是按耳朵为单位再现,而是多按意义再现。过滤器允许不止一个通道的信息通过。

Treisman(1960)利用追随程序进行了更严格的实验(有意义材料),发现人可以同时注意两个通道的刺激。对过滤器模型提出了疑问,即只存在一条通向高级分析水平的通道。

二、衰减模型(Treisman 1960,1964)

她认为过滤器并不是按“全或无”的方式来工作的,不只是允许一个通道(追随耳)的信息通过,而是既允许追随耳的信息通过,也允许非追随耳的信息通过,只是非追随耳的信号受到衰减,强度减弱了,但一些信息仍可得到高级加工。

追随耳和非追随耳的信号都先通过初级的物理特征分析,然后也都能通过过滤器,只是非追随耳的信号经过过滤器时受到衰减。而追随耳的信号则未受到衰减。受到衰减的非追随耳的信号又如何得到高级分析而被识别的?Treisman将阈限概念引入高级分析水平。她比Broadbent更加重视高级分析本身的功能特征。她认为已经贮存的信息如字词在高级分析水平有不同的兴奋阈限。追随耳的信号通过过滤器时没有受到衰减,保持原来的强度,可以顺利地激活有关的字词,从而得到识别。非追随耳的信号由于受到衰减强度减弱,常常不能得到识别。但是特别有意义的项目如自己的名字则有较低的阈限,可受到激活而被识别。影响记忆中各个项目阈限的因素有个性的倾向、项目的意义、熟悉的程度等。除这些长期作用的因素外,影响阈限变化的还有上下文、指示语等情境因素。照Treisman看来,注意的选择不仅依赖于刺激的特点,还依赖于高级分析水平的状态。

三、两种模型的比较

Treisman的衰减模型不同于Broadbent的过滤器模型,主要在于将过滤器的“全或无”的工作方式改为衰减。衰减模型承认注意通道间的分配,显得比过滤器模型更有弹性。

两个模型的共同点:

1、这两个模型的根本出发点是共同的,即都认为高级分析水平的容量有限或通道容量有限,必须过滤器予以调节;

2、这种过滤器的位置在这两种模型中是相同的,都处于初级分析和高级的意义分析之间;

3、这种过滤器的作用又都是选择一部分信息进入高级的知觉分析水平,使之得到识别,注意选择都是知觉性质的。统称为Broadbent-Treisman过滤器-衰减模型,并将它看作注意的知觉选择模型。

 

§2  反应选择模型与知觉选择模型

一、反应选择模型(Deutch, 1963)

Deutch认为几个通道的信息均可进入高级分析水平,得到全部的知觉加工,注意不在于选择知觉刺激,而在于选择对刺激的反应。他设想中枢的分析结构可以识别一切输入,但输出是按其重要性来安排的,对重要的刺激才会作出反应,对不重要的刺激则不作出反应。这种重要性的安排还依赖于长期的倾向、上下文和指示语等。这个理论认为注意是对反应的选择,因而它被称为反应选择模型(Response Selection

Model)。

在实验中追随耳和非追随耳的信息均能进入高级分析即知觉分析水平。实验采用了追随程序,使追随耳的信息显得比非追随耳的信息更为重要,因而能引起反应,即能被回忆并说出来,非追随耳的信息则不能,但其中的重要的刺激如被试的名字是可以引起反应的。Norman(1968,1976)认为,一些东西之所以未被注意,只是因为对其他东西作出了反应,即注意了其他东西,使前者在识别以外未得到继续的加工,如从记忆中提取,因而未能被说出来。

实验支持:Hardwick(1969)在实验中,给被试的双耳同时呈现刺激,其中包括给右耳或左耳听到靶子词时,都要分别作出反应。Shiffrin(1974)进行了类似的实验:让被试在白噪音的背景上,识别一个特定的辅音。实验条件分为3种:1)用双耳听,只注意双耳;2)用左耳听,只注意左耳;3)用右耳听,只注意右耳。结果显示,在三种条件下,对特定的辅音的识别率没有显著差异。这些实验结果提示,无论是单耳或双耳都能识别输入的信息,只要所处的条件相同,就能有相同的识别率。

二、两种注意模型的比较:

反应选择模型不同于知觉选择模型。它们的主要差别在于对注意机制在信息加工系统中所处的位置有不同的看法。

 

 

 

Massaro(1975)的图示:

 

          刺激——→ 觉察——→识别——→复述与反应择定——→反应

                                                     ↑               ↑

                        知觉选择  反应选择

 

依照知觉选择模型,起注意作用的过滤器位于觉察和识别之间,它意味着不是所有的信息都能进入高级分析而被识别。这个模型也称为早期选择模型。依照反应选择模型,注意的机制位于识别和反应之间,它意味着几个输入通道的信息均可识别,但只有一部分可引起反应。这个模型也称为晚期选择模型。

(一)各自的实验证据:

1、Teisman,Geffen(1967):对上述的各种模型进行考验。应用了双听技术和追随程序,在同时呈现给被试两耳的刺激中,分别随机地安排一个特定的词(靶子词),要求被试无论是追随耳还是非追随耳听到靶子词时,都分别作出反应。分别记录双耳对靶子词的反应次数。根据这种实验程序,可作出如下的预测:

1)   依照过滤器模型:追随耳能听见靶子词并作出反应,非追随耳则听不到并不能作出反应;

2)   依照衰减模型,追随耳和非追随耳均可听见靶子词并作出反应,但追随耳一方的反应次数应多于非追随耳;

3)   依照反应选择模型:追随耳和非追随耳均可听见靶子词并作出反应,由于双耳都有同样的反应形式,双耳的反应次数将相近。

Teisman等的实验结果显示:这个实验结果有利于衰减模型,支持知觉选择模型Teisman认为,注意选择不是反应性质的。

Deutsch等(1967)指出,Teisman的实验使双耳处于不等的地位,一耳为追随耳,一耳为则不是。在追随耳一方,对靶子词既要复述(追随)又要作出敲键反应,即要作出两次反应,但在非追随耳一方,对靶子词只要作出一次敲键反应。这些无疑都要影响双耳的重要性,即追随耳会显得比非追随耳的信息更为重要。

2、Teisman,Riley(1969)的改进实验:

要求被试当从追随耳中听到靶子词后,不对靶子词进行复述,使两耳在接收靶子词的条件相一致,其他安排与上述实验相同。这个实验依然支持知觉选择模型。但从反应选择模型的角度来看,这个新的实验仍使双耳处于不等的条件。因为一耳被安排为追随耳,而且即使从靶子词本身来看,双耳也未必保持相同的条件,当追随耳的刺激受到逐个复述,只是到靶子词时停止复述,反而会显得突出而变得重要,以致影响反应输出,使追随耳的反应率高于非追随耳。

3、反应选择模型的核心是输出的重要性标准。因此进行信号觉察论的分析,查明追随耳在感受性(d′)和反应标准(β)上是否有区别,对两类模型的争论是有意义的。Moray, O′Brein(1967)在应用双听技术和追随程序的实验中,给被试双耳同时呈现数字并随机地插入字母,被试从追随耳中听到字母后,要分别作出按键反应。根据双耳对字母的反应次数来计算d′和β。结果发现,双耳的d′有显著差异,追随耳高于非追随耳,但双耳在β上没有显著差异。这些结果说明,双耳觉察靶子的次数不同,并非由于标准不同而造成的。这个结果支持知觉选择模型,而不支持反应选择模型。

4、皮肤电反射实验(Moray et al 1970):应用追随程序的双听实验中,对追随耳中出现的特定字词伴以对被试的电刺激,形成条件性的皮肤电反射。在以后的实验中,当已称为皮肤电反射的条件信号的字词从追随耳转到非追随耳,尽管该字词未被识别,但仍发现有皮肤电反应存在。后发现,甚至同义词也能在非追随耳中引起同样的皮肤电反应。该实验既能支持衰减模型(另一通道信息未被识别但也受到一定的加工),也能支持反应选择模型(同义词实验说明尽管这个词未被识别,但它还是经受了语义分析)。

较多的心理学家倾向于知觉选择模型,原因之一是反应选择模型太不经济了:所有的输入信息都得到包括高级加工在内的全部加工,然后大多数经过分析的信息几乎立即被遗忘了。但目前仍没有定论。

(二)联系

两者并不是那样尖锐地对立。反应选择模型实际上是一种记忆堵塞现象,它也是与认知系统加工能力有限联系着。而且这两个模型也都认为,几个通道的信息可以同时受到注意,即都承认注意的分配。这就是一些实验既可以从知觉选择模型,也可以从反应选择模型得到解释的重要原因。因此,注意可是知觉选择,也可是反应选择,而在不同的条件下可有不同的选择。当然两者性质上的差别不应忽视。

(三)实验研究的改进

1、  在迄今进行的实验研究中,主张知觉选择模型的人多利用附加追随程序的双听技术,将注意引向一个通道,再来分析和比较两个通道的作业情况,所研究的是集中性注意(Focused Attention);支持反应选择模型的人多应用不附加追随程序的双耳作业,使注意分配到双耳,他们所研究的是分配性注意(Divided Attention)。这两种实验的差别会反映在实验结果上,并影响理论分析。

2、  以前的实验研究几乎都是在听觉道内进行的,很少涉及其他的感觉道。在发展出双听技术和追随程序以后,听觉道的实验有一定的优势。应利用其他感觉道特别是同时利用不同的感觉道进行实验,有利于解释注意的实质和机制。

 

§3 中枢能量理论

一、双作业操作

同时进行两种活动的情况如何,依赖于两种作业是否相似、作业本身的难易程度以及个人的技能等因素。在进行两种不同感觉道的作业时,未受到注意的输入通道的信息所能得到的高级分析要比原先想象的要多。即使是在同一感觉道进行两种性质相同的作业,也会由于作业的难易程度不同而出现不同的结果。

在双听试验中,被试从非追随耳中觉察出靶子的数量还依赖于他们自身的特点。

从有关的实验报告来看,前面提到的许多双听实验大多是以没有经验的人做被试的,这一点应加以重视。

二、中枢能量及其分配

1、知觉选择模型和反应选择模型都与认知系统加工能力有限相联系。信息加工观点承认人和计算机的加工能力有限,而这主要是指中枢加工器,即中枢能量是有限的。但是在这两个注意模型里,中枢加工能力或中枢能量有限只是作为它们的出发点,并没有用来具体说明注意的机制,没有成为解释原则。

一些心理学家力图更多地应用中枢能量来说明注意。他们并不设想一个瓶颈结构,即存在于某个位置的过滤器,而是将注意看作人能用于执行任务的数量有限的能量或资源。用这种能量或资源的分配来解释注意。这种理论可称作中枢能量理论。

2、Kahneman(1973)的能量分配模型:

他认为人可得到的资源和唤醒(Arousal)是连在一起的,其数量也可因情绪、药物等因素的作用而发生变化。决定注意的关键是所谓的分配方案,它本身又受到几个因素的制约:受制于唤醒因素的可能的能量、当时的意愿和对完成任务所需能量的评价。当然个人的长期轻响也起作用。

Kahneman看来,个人的长期倾向反映不随意注意的作用,即将能量分配给新异刺激、突然动起来的东西和自己的名字等;当时的意愿体现任务的要求和目的等;对完成任务所需能量的评价是一个重要的因素,它不仅影响可得到的能量,使其增多或减少,而且极大地影响分配方案。从这个模型看来,只要不超过可得到的能量,人就能同时接收两个或多个输入,或者进行两种或多种活动,否则就会发生相互干扰,甚至只能进行一种活动。这个模型明确地将不随意注意包括进来,并存在某些自动加工。

 

3、遵循能量或资源分配的观点,Norman, Bobrow(1975)进一步区分两类过程:资源限制过程(Resource-Limited Process)和材料限制过程(Data-Limited process)。所谓资源限制过程是指其作业受到所分配的资源的限制,一旦得到较多的资源,这种过程便能顺利地进行。而材料限制过程是指其作业受到任务的低劣质量或不适宜的记忆信息的限制,因而即使分配到较多的资源也不能改善其作业水平。对于两个同时进行的作业来说,其作业水平如何,需视过程性质而定,如果他们对资源的总需求超过中枢能量,就将发生干扰。照Norman, Bobrow看来,这时的两个作业水平受互补原则(Principle of Complementarity)所决定,即一个作业应用的资源增加多少就会使另一个作业可得到的资源作相应数量的减少

4、用资源分配的观点对知觉选择模型和反应选择模型的分析:在应用追随程序的双听实验中,需要对追随耳的项目进行复述,因而占用了大量的资源,剩下给非追随耳的只有少量的资源。如果这时非追随耳面临的是需要较多资源的作业,那么非追随耳由于没有足够的资源,其作业水平就会低于追随耳;如果这时非追随耳面临的是只需较少的资源便可执行的作业,那么非追随耳的作业水平就不会低于追随耳。同样,如果两耳面临相同性质的作业,而且得到数量相近的资源,那么两耳的作业水平也会相近。

5、实验支持:

Johnson, Heins(1979)的实验:在双听实验中给被试点双耳呈现靶子词和非靶子词,要求被试追随靶子词(不固定在某一只耳朵中出现)。靶子词和非靶子词的呈现有两种情况:一种是它们都由同一个男性声音读出(称作低感觉可辨度),另一种是靶子词由男性声音读出,非靶子词由女性声音读出(称作高感觉可辨度)。非靶子词也有两种:一种是与靶子词同属某个范畴,称作 低语义可辨度),另一种是与靶子词分属不同的范畴(称作高语义可辨度)。被试在实验中的任务是复述他听到的靶子词,但实验完毕后要求被试回忆所呈现的非靶子词。

实验结果:不管语义可辨度的高低,非靶子词回忆的数量,在低感觉可辨度下的多于高感觉可辨度下的。这是因为在低感觉可辨度下需要进行更深的加工,应用更多的资源,故而非靶子词回忆的数量也较多。基于实验结果,Johnson, Heins提出注意选择的多部位说(Multiple-Loci Theory),即认为注意选择可基于感觉信息在加工过程中的早期阶段实现,而依赖较深的语义加工的选择则在后期实现。比知觉选择模型和反应选择模型更灵活。

Johnson, Wilson(1980)的实验:给被试的双耳同时呈现一个字词,被试的任务是觉察事先规定的某个范畴的字词(靶子词)。所用的靶子词是双义词,即至少具有两个不同的意义。如事先的范畴是“衣着”,“sock”就是双义的靶子词(短袜,痛击)。在给一耳呈现靶子词时,同时给另一耳呈现非靶子词。非靶子词分为3种:1)偏向双义词的适宜意义的字词如“臭的”;2)偏向双义词的不适宜意义的字词如“打击”;3)中性的字词如“星期二”。

靶子词的呈现方式有两种:一种是靶子词不固定呈现给哪个耳朵,被试事先也不知道靶子词将来自哪只耳朵(分配性注意);另一种是靶子词只呈现给左耳,被试事先知道这一点(集中性注意)。

实验结果:在分配性注意下,适宜的非靶子词有利于靶子词的觉察,而不适宜的非靶子词则有损于靶子词的觉察;但在集中性注意下,非靶子词的类型对靶子词的觉察不起作用。在前一种情况下,非靶子词得到语义加工,应用的资源较多;而在后一种情况下,非靶子词没有得到语义加工,应用的资源较少(非追随耳),接收靶子词的追随耳应用较多的资源,从而导致靶子词的觉察率在集中性注意时高于分配性注意。这些结果都是实验条件引起的不同的资源分配所引起的。

Johnson, Wilson与Shiffrin et.al(1974)d的实验相比较:虽然这两个实验都是研究集中性注意和分配性注意时的靶子觉察,但得到的结果并不一致。Shiffrin得到的结果是,在白噪音的背景上觉察一个特定的辅音,集中性注意与分配性注意没有差别。Shiffrin所应用的实验作业是材料限制作业,不是增加资源就能改善的,因此集中性注意和分配性注意不会导致不同的水平。而Johnson, Wilson所应用的实验作业是资源限制作业,其作业水平依赖于所得到的资源数量,所以集中性注意和分配性注意由于分配的资源不等而导致不同的结果。

6、小结:

中枢能量理论可较好地解释同时进行两个作业所产生的各种复杂情况,并在一定程度上克服知觉选择模型和反应选择模型的对立。它以资源分配来取代设在信息加工过程某个阶段上的过滤器装置或选择机制。但也有一定的弱点。中枢能量理论所主张的资源分配是着眼于过程的整体的,没有深入到过程内部;也不能抹掉前两种模型的可能性,尤其是这两种模型着眼于过程内部的加工阶段的。因此可以设想:注意的选择在总体上是受资源分配的,但它在信息加工过程中是如何实现的及在哪一个阶段实现的,却要依赖于其内外许多因素,如信息加工系统的功能状态、作业类型和当前的情境等。

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