表象心理旋轉實驗報告

表象心理旋轉實驗報告

一、實驗目的

本實驗旨在探討個體在進行心理旋轉任務時的反應時間與旋轉角度之間的關係，並驗證心理旋轉的線性模型假設。通過觀察參與者對不同旋轉角度的圖像進行判斷的反應時間，進一步理解空間認知能力的運作機制。

二、實驗背景

心理旋轉（Mental Rotation）是指個體在腦海中對物體進行旋轉操作的能力。Shepard和Metzler（1971）首次提出心理旋轉的概念，並通過實驗證明，個體判斷兩個圖像是否相同的反應時間與圖像之間的旋轉角度呈線性關係。這一發現為空間認知研究奠定了重要基礎。

三、實驗方法

1. 參與者
   本實驗招募了20名健康成年參與者，年齡範圍為18-25歲，均為右利手，視力或矯正視力正常。

2. 實驗材料

   • 使用計算機呈現一對三維立體圖像，圖像之間存在不同角度的旋轉（0°、45°、90°、135°、180°）。
   • 每對圖像分為相同和不同兩種情況，參與者需判斷圖像是否相同。

3. 實驗程式

   • 參與者坐在計算機前，調整至舒適的視距。
   • 實驗開始後，螢幕上會依次呈現圖像對，參與者需盡快按下相應按鍵（「相同」或「不同」）。
   • 每對圖像呈現時間為5000毫秒，若未能在規定時間內完成判斷，則視為無效反應。
   • 實驗共包含100次試次，每種旋轉角度和圖像條件均隨機呈現。

4. 數據記錄

   • 記錄參與者每次判斷的反應時間（從圖像呈現到按鍵按下）以及判斷的正確性。
   • 剔除無效反應數據後，計算每種旋轉角度下的平均反應時間。

四、實驗結果

1. 反應時間與旋轉角度的關係
   實驗結果顯示，參與者的反應時間隨著旋轉角度的增加而顯著延長。具體數據如下：

   • 0°：平均反應時間為800毫秒
   • 45°：平均反應時間為1100毫秒
   • 90°：平均反應時間為1400毫秒
   • 135°：平均反應時間為1700毫秒
   • 180°：平均反應時間為2000毫秒

2. 正確率分析
   參與者在不同旋轉角度下的判斷正確率均高於90%，表明實驗任務具有較高的信度。

3. 線性回歸分析
   對反應時間與旋轉角度進行線性回歸分析，結果顯示二者呈顯著正相關（R² = 0.98，p < 0.01），支持心理旋轉的線性模型假設。

五、討論

1. 心理旋轉的線性特性
   實驗結果與Shepard和Metzler的研究一致，表明心理旋轉是一個連續的、線性的過程。旋轉角度越大，參與者所需的心理操作時間越長。

2. 個體差異
   部分參與者在較大旋轉角度下的反應時間顯著短於平均值，可能與其空間認知能力較強有關。未來研究可進一步探討個體差異對心理旋轉的影響。

3. 實驗局限性

   • 實驗樣本量較小，可能影響結果的普遍性。
   • 實驗僅使用三維立體圖像，未來可嘗試引入更多類型的圖像材料。

六、結論

本實驗驗證了心理旋轉的線性模型假設，表明個體在進行心理旋轉任務時，反應時間與旋轉角度呈正相關。這一發現為理解人類空間認知能力提供了重要依據。

七、參考文獻

1. Shepard, R. N., & Metzler, J. (1971). Mental rotation of three-dimensional objects. Science, 171(3972), 701-703.
2. Kosslyn, S. M. (1980). Image and mind. Harvard University Press.
3. Cooper, L. A., & Shepard, R. N. (1973). Chronometric studies of the rotation of mental images. In Visual information processing (pp. 75-176). Academic Press.

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（註：以上內容為示例報告，實際實驗數據和分析需根據具體實驗結果撰寫。）