心理旋转的角色效应研究，本文主要内容关键词为：效应论文,角色论文,心理论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
中图分类号：B842文献标识码：A 文章编号：1006-6020(2005)-04-0336-05
1 引言
电子游戏情景设计中，存在两种不同的对现实世界与虚拟世界的拟合模式[1]。一种是第一人称角色(first-person)模式，如《Perfect Dark》射击游戏。游戏情景画面运动的支点就是玩者的眼睛，玩者视线的移动与画面中未出现的主角保持一致。另一种是第三人称角色(third-person)模式，如《Excalibur》动作游戏。游戏情景画面中出现的主角是玩者的替身(avatar)，玩者通过对替身这个想象自我的操控“间接”地参与游戏。两种角色景观模式在电子游戏领域内的应用，不仅仅提高了计算机模拟情境设计的逼真性及人机互动的灵活性，而且也引起了认知科学及社会科学的关注[2]。在认知心理学领域内，它主要涉及到了空间定位和空间表征动力转换等问题。
从表征建构角度讲，第一人称角色和第三人称角色是两种不同的空间认知表征形式。第一人称角色表征是指视者以自我为中心，用自我空间参照体系表征周围的客体；第三人称角色表征是指视者身处于景观之外，想象景观中的“另一个人”是自己，视者用景观中的“想象自我”空间参照体系来表征景观内的客体。当前，第一人称角色表征和第三人称角色表征的差异性在认知神经科学研究中得到了证实。Ruby和Decety等人发现，虽然两种角色表征建构中存在皮层活动的重叠区，但是第三人称角色表征与右下顶叶、前楔状核、后扣带皮质和额极皮层关系更为显著，而第一人称角色表征主要是在左下顶叶和体觉皮层区作用下建构的[3～6]。
从表征转换角度讲，第一人称角色和第三人称角色也是人类视觉系统进行空间表征动力转换的两种形式。心理旋转(mental rotation)是空间表征转换的典例，它以表征的产生为前提，并对表征进行旋转操作。但是自1971年Shepard等人所开创的心理旋转经典性研究以来，认知心理学家无论是对字母、数字或立方体等客体旋转，还是对手或整个身体的自我旋转的研究，均是以第一人称角色表征为前提，是对第一人称角色表征的心理旋转[7～12]。到目前为止，对第三人称角色心理旋转的研究还很少。尽管一些研究在评定心理旋转能力的景观获得(perspective taking)任务中采用了第三人称角色表征的指导语，但是被试完成的还是一种第一人称角色心理旋转，只不过旋转后形成的是第三人称角色表征[13]。
当前研究旨在通过实验系统对第一人称角色和第三人称角色心理旋转进行对比研究，试图揭示这两种不同角色心理旋转的差异性。这对深入探讨心理旋转的认知特点及有效的提高空间智能具有重要的理论和应用价值。
2 实验方法
2.1 被试
40个右利手大学生(30女，10男)自愿参与了本研究，平均年龄为21岁，视力或矫正视力正常。被试被随机分为二组，分别为A组和B组(每组均是15女，5男)。
2.2 实验设计
采用2(旋转类型：第一人称角色/第三人称角色)×4(旋转度：0°、90°、180°、270°)混合设计。旋转类型为被试间因素，旋转度为被试内因素。因变量为反应时和错误数。
2.3 实验材料和仪器
一个直径为10厘米的皮球，一米长的尺子、17英寸清华同方显示器和PIII-800MHZ计算机。实验程序由Java计算机语言编写，该软件平台对反应时的记录精度可以达到1ms。
2.4 实验程序
实验共分预备、按键练习、学习和正式测验四个阶段。A组和B组前两个实验阶段完全相同，但第三阶段和第四阶段存在差异。指导语及测验内容由计算机呈现。被试每按下反应键500ms后，显示器上会呈现出新的指导语或新的测验。反应时和错误数由计算机记录。
具体程序如下。
预备阶段：向被试呈现一个直径为10厘米的实体皮球和1米长的尺子，并告知何为围绕身体纵轴(头——脚)的顺时针自我旋转。
按键练习阶段：计算机键盘内有四种颜色(红、绿、黄、蓝)选择键。要求被试双手的中指和食指分别放在四个反应键上，身体保持不动，并对计算机上所呈现的不同色球(红、绿、黄、蓝)做出相应的反应，即见到什么颜色的球就按下什么颜色的键。此阶段每种色球被随机呈现2次，共有8个测验。当被试对按键反应达到非常熟练的程度时(反应的正确率为100％，每个测验的反应时不超过200毫秒)，进入下一阶段。否则要重新开始测验。
学习阶段：
A组学习任务(第一人称角色条件)：被试想象自己周围有直径为10厘米的红、绿、黄、蓝四个色球，分别位于他的前、后、左、右四个方向。四个球与他的距离均是1米远。要求被试记住自己与色球的空间位置关系，并要对他的记忆情况加以测验。
B组学习任务(第三人称角色条件)：被试想象同学张三背对着他站于正前方1.05米处。张三的周围有红、绿、黄、蓝四个直径为10厘米的球，分别处于他的前、后、左、右四个方向。四个色球与张三的距离均是1米远。要求被试记住张三与色球的空间位置关系，并要对他的记忆情况加以测验。
在测验过程中，由计算机呈现类如“你的左面是什么颜色的球(A组)”或“张三的左面是什么颜色的球(B组)”的问题。这一阶段的测验共为8个(每个方位被随机呈现2次)。当被试的反应正确率达到100％，且反应时均不超过1000毫秒时，才可进入正式测验阶段。如果达不到要求就要重新学习，直到达到要求为止。
正式测验阶段：
A组旋转任务(第一人称角色心理旋转)：被试在不发生任何实际移动的情况下，想象围绕身体纵轴顺时针旋转一定角度(0°、90°、180°或270°)后，身体某侧(左、右、前或后)是什么色球。问题的模式为：“旋转度数——你的‘某侧’是什么颜色的球(如：90°——左)？”被试有了答案后，立即按下键盘内相应的颜色键。
B组旋转任务(第三人称角色心理旋转)：被试想象自己就是张三，并在不发生任何实际移动的情况下想象“想象自我”围绕其纵轴顺时针旋转一定角度(0°、90°、180°或270°)后，“想象自己”的某侧(左、右、前或后)是什么色球。问题的模式为：“旋转度数——‘想象自己’的‘某侧’是什么颜色的球(如：90°——左)？”当被试有了答案后，要立即按下键盘内相应的颜色键。
正式测验中，共16个问题(四个色球均被旋转四个角度)，它们被随机呈现。加上8个练习，一个被试一共要作24次旋转判断。
3 结果分析
3.1 反应时
第一人称角色心理旋转的平均反应时(M=4023ms)明显高于第三人称角色心理旋转的平均反应时(M＝3286ms)。两种角色心理旋转反应时均随旋转角度的增加而增加，最长反应时均处于180°时。ANOVA结果表明，旋转类型维度的主效应显著[F(1，38)＝28.98，p＜.001]，旋转度维度的主效应显著[F(3，114)＝149.62，p＜0.001]，旋转类型和旋转度的交互作用显著[F(3，114)＝4.72，p＜0.01]。两种角色的0°心理旋转反应时无显著性差异，但第三人称角色的90°、180°和270°心理旋转反应时均明显短于第一人称角色的90°、180°和270°的心理旋转反应时。(见图1和表1)
表1 第一人称角色和第三人称角色心理旋转反应时均数比较(单位：ms)
0°90°180°
270°sum
M[，第一人称角色]1914401152764892 4023
M[，第三人称角色]1711350441563775 3286
t3.782
3.125
3.567
3.9375.383
p0.056
0.003
0.001
0.0000.000
3.2 错误数
第一人称角色心理旋转的平均错误数(M＝0.88)明显高于第三人称角色心理旋转的平均错误数(M＝0.64)。ANOVA结果表明，旋转类型维度的主效应显著[F(1，38)＝7.8，p＜0.01]，旋转度维度的主效应显著[F(3，114)＝22.85，p＜0.001]，旋转度和旋转类型的交互作用不显著。两种角色的0°和90°心理旋转错误数无显著性差异，但是180°和270°心理旋转错误数存在显著性差异。第一人称角色180°和270°心理旋转错误数均明显多于第三人称角色180°和270°的心理旋转错误数。第一人称角色和第三人称角色的90°心理旋转错误数均最大。(见图2和表2)
表2 第一人称角色和第三人称角色心理旋转错误数均数比较
0°90°180°
270°sum
M[，第一人称角色]0.251.151.101.000.88
M[，第三人称角色]0.200.900.750.700.64
t3.701.522.012.042.793
p0.714
0.138
0.050
0.048
0.008
实验结果表明，旋转类型和旋转度一样均是影响心理旋转的重要因素。第三人称角色心理旋转易于第一人称角色心理旋转，心理旋转中存在显著的角色效应。
4 讨论
4.1 心理旋转的角色效应
第一人称角色心理旋转中，被试是想象自己在系列客体内围绕其身体纵轴旋转。第三人称角色心理旋转中，被试自己处于系列客体之外，想象系列客体内的“想象自我”围绕其身体纵轴旋转。第一人称角色和第三人称角色心理旋转的差异性说明两种角色心理旋转涉及不同的认知加工过程。第一人称角色任务中，A组被试身处于系列客体的中心，他们“面对”的是部分系列客体，并通过对自我空间参照体的旋转重新建构系列客体的空间位置表征。第三人称角色任务中，B组被试身处于景观之外，“面对”的是系列客体和“想象自我”的整体景观，并通过对“想象自我”空间参照体系(类似于客体空间参照体系)的旋转重新建构系列客体相对于“想象自我”的空间位置表征。事实上，第三人称角色心理旋转就像是视者对所面对的一幅可以随意变动内容的图画的操作，而第一人称角色心理旋转是对视者自己和其周围客体的操作。心理旋转的角色效应可以用Kosslyn的空间理论加以解释[14]。第一人称角色和第三人称角色心理旋转分别对应于Kosslyn所提出的心理表征的“blink”和“shift”转换。“blink”转换比“shift”转换具有更高级的加工过程。所以相对而言，第三人称角色心理旋转就更容易一些。
4.2 身体物理旋转与心理旋转的角色效应
第三人称角色心理旋转的优势可能与视者实际视点与想象视点方向的差异性有关。相对于第三人称角色心理旋转而言，被试在第一人称角色心理旋转中形成的最初视点与旋转后视点间具有更大的差异。尽管参与者在实验中按指导语的要求始终保持身体不动(除手外)，但是他们都承认在实验中均伴有对身体的物理旋转倾向。而第三人称角色心理旋转中，只有一半的被试反应他们实验中存在这种倾向。当然，实际物理旋转与第三人称角色心理旋转优势之间的具体关系会成为认知心理学和认知神经科学等领域未来研究的重要课题。
4.3 旋转轴与心理旋转的角色效应
第三人称角色心理旋转的优势也可能与旋转轴的选取有关。人作为一种空间实体，具有3D客体的空间结构建构特征。其身体结构包含三大主轴：纵轴、前后轴和左右轴。人可以对其身体完成围绕三大主轴的水平面、冠状面和矢状面的心理旋转。当前，我们仅对被试围绕身体纵轴的两种角色水平面心理旋转进行对比性研究，并没有扩展到其他两个平面。水平面心理旋转的特点在于其旋转轴方向与重力方向平行，这种旋转与我们日常生活中发生的实际移动经验旋转相似。冠状面和矢状面旋转轴的方向与重力方向成垂直的关系。在地球引力的限制下，我们很少具有在冠状面和矢状面的实际移动旋转体验。所以，心理旋转角色效应的普遍性还需要通过对两种角色冠状面和矢状面内的具体对比性研究得以证实，这也是我们未来将要关注的课题。