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认知2
教学重点
01.研究方法和实验设计;02.模式识别;03.注意的模型和中枢能量理论;04.记忆的结构理论;05.短时记忆的编码和提取过程;06.长时记忆的五种模型;07.心理旋转和心理扫描;
08.问题解决的过程与策略;09.命题检验与概率推理;10.言语的理解和产出过程。
教学难点
01.减法反应时与开窗实验02.模式识别03.注意的中枢能量理论04.加工水平说
05.短时记忆信息提取实验结果的解释06.层次网络模型与集理论模型
07.心理旋转与心理扫描的实验08.概念结构09.问题解决的计算机模拟
10.命题检验与概率推理11.双语
第一章绪论
一、认知心理学的概念
(一)认知(Cognition)
认知是感觉输入的变换、减少、解释、储存、恢复和使用的所有过程(黄希庭,2000)。
认识是指感觉输入的变换、简化、加工、存储、恢复以及使用的全过程(乐国安,2001)。
认知即认识(consciousness,awareness)和知识(knowledge),它包含一种动态性的加工过程(认识),也包含着一种静态性的内容结构(知识)。
定义:
认知是人们获得和应用知识的过程,是指人认识外界事物的过程,即对作用于人的感觉器官的外界事物进行信息加工的过程,包括知觉、注意、记忆、学习、思维、决策、解决问题、理解和产生语言等心理过程。
即信息加工的过程(informationprocessing)。
(2)认知心理学(cognitivepsychology)
认知心理学也叫认识心理学,它研究的是人类的认知。
认知心理学有广义、狭义之分,广义的认知心理学是指凡是研究人的认识过程的,都属于认知心理学。
狭义的认知心理学指信息加工心理学。
即用信息加工的观点和计算机比喻研究人的认知过程。
认知心理学是以信息加工的观点研究感知觉、注意、记忆思维和言语等心理过程,以及儿童认知发展和人工智能(计算机模拟)的一门心理科学。
随着认知心理学的迅速发展,出现了对认知活动的三种理解:
1、认知活动是人脑对信息的加工过程。
2、认知活动是人脑对符号的处理过程。
3、认知活动是问题解决过程。
人类认知活动过程不是一个被动地接受或加工信息、符号与问题解决的过程,而是一个主动地积极地加工和处理输入信息、符号与问题解决的动态系统。
2、人的信息加工模型
(一)信息加工心理学的基本观点
人脑是一个信息加工系统,它可以对表征信息的物理符号进行输入、编码、贮存、提取、复制和传递,而这一过程的完成是系列性的,不同的加工任务和加工阶段由不同的认知结构来完成,这些相对独立的认知结构既前后连接,又具有等级差异,是类似于人工智能机的人脑内部的“机器”。
人作为信息加工系统,与一般的计算机有着同样的结构。
人与计算机的类似之处:
1、都有信息的输入和输出、信息储存和提取。
2、都依照一定的程序对信息进行加工。
(二)信息加工就是对符号进行操纵
Newell和Simon:
无论是有生命的(人)或人工的(计算机)信息加工系统都是符号(Symbol)操纵的。
1、符号就是模式,如语言、标记等;2、符号的功能是代表、标志或者指明外部世界的事物;3、符号之间通过一定联系而形成符号结构(Symbolstructure)。
符号结构也叫语句(Expression)。
符号和符号结构是外部事物的内部表征。
4、符号结构之间可以互相表征。
5、符号不仅可以代表外部事物,还可以标志信息加工的操作(程序)。
表征:
指某种东西的信号,代表某种事物,并传递某种事物的信息,包括内容和形式两方面。
三种类型的表征:
命题表征(抽象的意义表征),表象表征,程序表征(不可明确表述的表征,如技能)。
3)信息加工系统的一般结构
感受器(Receptor)、记忆(Memory)、加工器(Processor)、效应器(Effector)。
(四)信息加工系统的功能
信息的输入、输出、储存、复制以及建立符号结构和条件性迁移。
三、认知心理学的实质
(一)信息加工观的心理学结论
(1)心理学应当研究行为的内部机制(内部心理活动);
(2)心理过程可以理解为信息的加工过程;
(3)能够建立心理过程的计算机模型。
(二)认知心理学的实质是研究认知活动的结构和过程。
Simon:
认知心理学的目的就是要说明和解释人在完成认知活动时是如何进行信息加工的,如他知觉到物体的哪些特征;看到了事物间的什么关系;外界信息是怎样存储在头脑中的;他在解决问题时利用了哪些信息,采取了什么样的思维策略等。
认知心理学是阐述智力的本质和过程的,是关于智力的理论。
(Anderson,Simon)
(三)认知心理学的研究成果
记忆信息的三级加工模型(瞬时记忆—短时记忆—长时记忆)、符兹堡学派研究思维、格式塔心理学研究知觉、英国巴蒂尔德研究记忆以及认知策略的研究等。
(四)认知心理学的基本任务(核心)是揭示认知过程的内部心理机制,即信息是如何获得、储存、加工和使用的。
第二节认知心理学的产生和影响
一、认知心理学的兴起
一般认为,认知心理学产生于二十世纪五十年代。
1967年奈瑟尔(Neisser)出版的专著《认知心理学》通常被认为是认知心理学产生的标志。
(一)社会背景
战争推动了工程心理学的研究,其中对人的认知、操作技能、决策、人机系统提出了更高的要求。
二战之后,随着西方进入信息时代,时代迫切要求对人的认知、智力、思维的规律有深入了解。
(2)科学技术背景
1、控制论和信息论的影响
控制论:
机器系统和生命系统从物质构成上虽各不相同,但在结构和功能上却有相同的基本要素和类似的调节机制,因而均可称为控制系统。
信息论:
是应用数理统计和概率方法研究信息加工的一门通讯理论。
2、计算机科学的影响
计算机科学是产生信息加工心理学最为重要的外部条件。
心理学家开始讨论信息编码,信息处理容量的限制以及信息处理的平行加工和系列加工。
3、语言学的影响
美国语言学家Chomsky创立了转换—生成语法理论。
4、心理生物学的影响
(三)哲学背景
理性主义Rationalismvs.经验主义Empiricism
结构主义Structuralism,功能主义Functionalism,联想主义Associationism
(4)心理学背景
1、行为主义的危机及内部出现认知派的影响
2、完形学派对知觉和高级认知活动研究的影响
3、知觉研究新方向的影响
4、实验心理学的影响
2、认知心理学的影响
(一)重要贡献
1、开创新的研究范式:
扭转了行为主义的外周论,重新恢复了意识在心理学中的地位,使意识与行为统一起来作为心理学完整的研究对象,主张在高于生理机制的水平上来研究心理机制,为当代心理学提出了一个崭新的研究内部心理机制的理论范式。
2、开拓新的研究方法:
提出了用信息加工观点研究内部心理机制。
3、促进相关科学的发展:
对计算机科学,教育学,管理学,人工智能,学习理论,心理咨询和心理治疗方法等领域的影响。
认知科学的产生。
(2)主要局限
1、有陷入还原论的危险:
电脑和人脑的类比有局限性,电脑缺乏人的社会性,主观能动性,以及忽视了人脑质的特殊性。
2、易陷入理性主义框架:
未能从认知心理学的角度揭示出人的情绪、需要、动机、兴趣和人格等心理的内部机制。
3、认知心理学的新发展
1、模块理论:
心理是由遗传上特化的、独立的功能模块所构成的。
2、情境理论:
又称“情势理论”、“权变理论”。
着重从领导者、被领导者和环境之间的相互作用来研究领导效能的理论的总称。
该类理论认为,领导是一个动态的过程,领导者、被领导者、群体状况、组织结构等因素都会影响领导的有效性,因而不存在一种固定不变的最佳领导模式。
情境由五个变量或因素构成,即物质环境、社会环境、时间、任务和先行状态。
3、知识表征的研究
4、认知的神经机制的研究
5、人工智能的研究
6、认知的应用研究
第三节认知心理学的研究方法
减法反应时实验:
用两种反应时的差数来判定某个心理过程的存在。
相加因素法实验:
通过控制某一个假定的独立的信息加工过程可以看到反时的变化。
“开窗”实验:
通过特定的技术将被试各信息加工阶段所用时间直接进行测量。
出声思考:
使用思维过程外部化,以了解信息加工的具体过程。
计算机模拟:
利用计算机模拟的方法研究人脑信息加工过程的特点。
1、反应时记录法
反应时(反应时间)(reactiontime)RT是指从刺激到反应之间的时间,即从刺激输入到中枢加工到反应输出的全部过程所需要的时间。
(Helmholtz,1850,人的神经冲动的速率的测量)。
反应时测量法是指通过测量刺激作用于有机体后到其作出明显反应所需要的时间,即刺激与反应之间的时间间隔来进行研究的方法。
(一)减法反应时(subtractingreactiontime)
减法反应时实验是用两种反应时的差数来判定某个心理过程的存在。
减法反应时实验方法最初由荷兰生理学家丹德斯(Donders,1968)提出。
实验设计为:
给被试先后安排两种不同的反应时作业,其中一种作业包含有另一种作业所没有的某一信息加工过程。
然后测定两种作业各自所使用的反应时,两个反应时之差便是该信息加工过程所耗费的时间。
经典实验:
短时记忆编码实验,Clark&chase句子—图画匹配实验。
有助于揭示在一种信息加工作业中所包含的主要加工阶段,并估计出每一阶段的持续时间,但当一种作业比较复杂,或存在不同加工阶段的相互作用时,此方法难以准确地将其划分开来。
(2)相加因素法additive-factormethod
通过控制某一个假定的独立的信息另加过程可以看到反应时的变化。
基本逻辑:
如果两个因素的作用是相互制约的,即一个因素的效应可以改变另一个因素的效应,那么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,那么这两个因素各自作用于不同的信息加工阶段。
这样,通过单变量和多变量的实验,从完成作业的时间变化来确定这一信息加工过程的各个阶段。
经典实验:
Sternberg短时记忆信息提取实验
相加因素法有助于确定各种作业的信息加工阶段,并且通过控制某些因素对某个加工阶段施加影响。
但对于用相加效应和相互作用效应来确定加工阶段的数量存在问题
相加因素法评价
相加因素法的弱点是,它的基本前提是人的信息加工是系列加工,这一点受到很多心理学家的质疑。
因为相加因素法反应时实验是以信息的系列加工而不是平行加工为前提的,因而有人认为其应用会有很多限制。
更为直接的问题是关于相加因素法反应时实验的逻辑,即能否应用可相加和相互制约的效应来确认信息加工的阶段。
Pachella(1974)指出,两个因素也许能以相加的方式对同一个加工阶段起作用,也许能对不同的加工阶段起作用并且相互发生影响。
还有人指出,相加因素法反应时实验本身并不能指明一些加工阶段的顺序,在这个方面,它极大地依赖于一定的理论模型。
(3)开窗技术open-windowapproach
通过特定的技术将被试各信息加工阶段所用时间直接进行测量。
是反应时实验的一种新技术。
通过对某种人制作业的分析,把每种认知成分经历的时间过程比较直接地估计出来开窗实验的目的是采开“开窗”技术,将大脑进行信息加工过程及其所使用时间直接地测量出来,使用研究者可以清楚感知该过程。
字母转换实验就是一种比较典型的“开窗”实验方法。
它可以较清晰地反应在进行字母转换的信息加工过程中,信息加工所经历的各个阶段,而且计算出该过程所需要的时间。
评价:
通过对认知作业的分析,可以把每种认知成分所经历的时间过程比较直接地估计出来。
但是用出声的方法将转换阶段外化,可能对作业完成的方式产生影响;难以揭示同一因素在不同加工阶段的作用,以及前一加工阶段对后一加工阶段产生的影响。
(4)眼动研究方法
眼动即眼球运动,它有三种基本方式:
注视、眼跳和追随运动,这三种眼动方式经常交错在一起,目的均在于选择信息、将要注意的刺激物成像于中央窝区域,以形成清晰的像。
眼动可以反映视觉信息的选择模式,对于揭示信息加工的内部机制具有重要意义。
眼动实验依赖于眼动仪,眼动仪就是记录眼球运动信息的仪器。
眼动仪研究常用的资料或参数主要包括:
眼动轨迹图;眼动时间;眼动的方向和距离;瞳孔大小与眨眼。
小结:
反应时研究的要求与局限
反应时研究要求计时的前提是被试进行正确的反应,因此,对于错误的信息加工而言,反应时的测定是没有意义的。
但是,在实验的进行中,通常需要进行多次的测定才能以平均值的方式求出被试的反应时,进而以此作为分析信息加工过程的依据,由此引发两个重要的问题:
1、速度-正确率权衡问题:
被试为了追求速度而牺牲回答的正确性,或者在反应过程使用猜测的策略,以提高正确率和速度。
2、系列加工与平行加工问题:
一般认为,反应时测验法有利于测量对信息进行系列加工,分析系统加工各阶段的特点。
但反应时测量难以反应信息的平行加工及其特点,而在人的信息加工过程中,平行加工又是经常发生的,尤其是人们在解决复杂问题的信息加工过程中更是经常发生。
2、出声思考
出声思考研究方法最初由德国心理学家邓克尔(Duncker)1945年使用,后经Newell和Simon发展,形成一种以问题行为图为分析特色的研究方法。
也称口语报告分析法,口述记录法,是一种在解决问题时由被试大声地说出自己在进行某项操作时的想法来探讨内部认知过程的方法。
西蒙(H.A.Simon)和纽维尔(A.Newell)的问题行为图。
评价:
出声思考法只适合揭示部分认知过程。
3、计算机模拟(computersimulation)
计算机模拟是信息加工心理学最有代表性的一种研究方法,它是利用计算机来模拟、检验、发现人的认知活动及其行为表现的规律的研究方法。
基本思路:
人脑与计算机一样都是信息处理机构,如果我们对人脑的某个心理过程的规律形成一定的心理学理论,那么,可以根据该理论编写相应的计算机程序,然后比较计算机处理结果与人脑加工结果的异同来验证理论,或者进行修改。
另一方面,也可以根据人类解决问题的特点,编制一定的计算机程序来对信息进行加工,以帮助人脑对信息进行处理,典型的例子诸如计算机的决策支持系统。
计算机模拟存在的问题:
1、适用范围问题;2、相似性问题;3、替代性问题。
第2章知觉
[本章教学重点]知觉的假设考验说;知觉的刺激物说;模板说;原型说;特征说;字词优势效应;客体优势效应
[本章教学难点]字词优势效应;客体优势效应
目前关于知觉概念的理解:
知觉是感觉信息的组织与解释,即获得感觉信息意义的过程。
第一节知觉信息与知觉过程
一、知识经验在知觉中的作用
认知心理学认为,知觉既具有直接的特点,也有间接的性质。
知觉与人的知识经验密不可分。
Warren等(1970年)的音素恢复实验证明了该观点。
Miller和Isard的实验也证明了已有知识经验在知觉中的作用。
2、两种对立的知觉理论
1、假设考验说
过去的知识经验主要是以假设、期望或图式的形式在知觉中起作用的。
人在知觉时接收感觉输入,在已有经验的基础上,形成关于当前的刺激是什么,或者激活一定的知识单元而形成对某种客体的期望。
知觉是在这些假设、期望等的引导和规划下进行的。
知觉是一种包含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。
2、刺激物说
刺激物说与假设考验说相反,主张知觉只具有直接性质,否认已有知识经验的作用。
其著名代表人Gibson认为,自然界的刺激是完整的,可以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。
Gibson的理论也称为直接知觉理论,Helmholtz与Bruner,Gregory及Neisser等理论家的理论称为结构主义知觉理论(知觉的间接理论)。
三、知觉加工
认知心理学认为,知觉就是对感觉信息(刺激信息)进行加工,在过去知识经验的参与下,通过信息加工过程而实现对刺激信息意义的理解。
这种加工过程有两种:
1、自上而下和自下而上加工
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。
自上而下加工是由有关知觉对象的一般知识开始的加工。
2、整体加工和局部加工
整体加工是指对于一个刺激客体,先知觉其整体,然后再知觉各部分的加工方式。
局部加工是指对于一个刺激客体,先知觉其各部分,进而再知觉整体的加工方式。
知觉四种加工方式之间的关系
1、一般都承认,在良好的知觉条件下,知觉主要是自下而上的加工,而随着条件恶化,自上而下加工的参与也将逐渐增多。
2、知觉加工过程中存在总体特征优先现象。
即在知觉加工的过程中,总体加工快于局部特征加工。
而且当人们注意局部特征时,也不能不先知觉刺激对象的总体特征。
当小字母达到8度视角时,它比总体特征(大字母)更易识别。
由此可以得出结论:
有着最佳大小的对象首先被加工。
第二节模式识别
一、模式识别概述
(一)模式与模式识别
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(也叫刺激的组合)。
模式识别(patternrecognition)是指人们运用记忆中已经储存的信息,对当前出现的刺激模式作出有效解释的过程。
(二)模式识别的种类
按感觉通道的性质划分:
视觉、听觉、嗅觉等。
按模式本身的特点划分:
物体及图像的识别、表情识别和语言识别等。
(三)模式识别的意义
模式识别是动物和人的基本能力之一,在动物和人类的生活中具有重要作用。
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作用。
(四)知觉和模式识别的关系
人们对一个熟悉的事物的重新知觉,称为识别(或再认)。
在认知心理学中这两个概念常常通用。
从研究范围看,二者仍有区别:
知觉心理学的研究范围很广(空间知觉、时间知觉、运动知觉),而模式识别主要是研究对各种刺激模式的知觉,尤其是视觉刺激模式的知觉。
(五)模式识别的阶段或过程
感觉登记;知觉分析与综合;语意分析与综合;决策与核证。
(六)人类模式识别的特点
复杂性;适应性;学习性;语言的作用。
二、模式识别的理论
模式识别可看作一个典型的知觉过程,它依赖于人已有的知识和经验。
一般说来,模式识别过程是感觉信息与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。
那么,匹配过程又是怎样实现的呢?
认知心理学提出了模板说(模板匹配模型)、原型说(原型匹配模型)和特征说(特征分析模型)等理论进行说明。
(一)模板说
模板说的核心思想是认为在人的长时记忆中,贮存着许多各式各样的在过去生活中形成的外部模式的袖珍复本。
这些袖珍复本即称作模板(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。
这样,模式就得到识别。
模板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程度的重叠。
这种形式的匹配被称为模板式匹配。
模板说面临着两大困难:
1、人有大脑中到底贮存有多少模板,这些模板的检索方式与速度如何?
2、大脑中的模板与客观事物很难呈一一对应的关系,那么,对于一个客观事物来说,无法确定模板的数量及其变式。
(2)原型说
原型说是针对模板说的不足而提出来的。
其突出特点是:
认为在记忆中贮存的不是与外部模式有一对一关系的模板,而是原型(Prototype)。
原型不是某一个特定模式的内部复本。
它被看作一类客体的内部表征,即一个类别或范畴的所有个体的概括表征。
这种原型反映一类客体具有的基本特征。
因此,在模式识别的过程中,外部刺激只需与原型进行比较并达到近似的匹配即可。
当刺激与某一原形有着最近似的匹配,即可得到识别。
该模型认为:
模式识别的基本过程就是通过将当前刺激与记忆中的有关原型进行匹配,从而获得当前刺激意义的过程。
原型不是事物的复本,而是事物概括性特征及其关系。
(3)特征说
特征说认为外部刺激在人的长时记忆中,是以各种特征来表征的,在模式识别过程中,首先要对刺激的特征进行分析,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。
特征说认为,模式可以分解为诸特征,特征和特征分析在模式识别中起着关键作用。
特征与模板、原型都不相同。
字母识别实验表明:
当目标字母与矩阵中字母很相似时,从矩阵中识别目标字母所需要的时间会增长,反之则减短。
这说明,在模式识别过程中,相似性特征加工具有心理真实性,即特征说具有心理真实性。
(4)拓扑学理论
基本观点:
在视觉处理的早期阶段,人的视觉系统首先检测图形的拓扑性质,它对图形的大范围拓扑性质敏感,而对图形的局部几何性质不敏感。
图形的拓扑性质是指在拓扑变换下图形保持不变的性质和关系。
如连通性、封闭性、洞都是典型的拓扑性质,而大小、角度、平行性等几何性质则不是拓扑性质。
(5)视觉计算理论
视觉计算理论由马尔提出。
理论:
视觉世界是由一些均匀的具有反射功能的表面所组成的,这些表面由于照明条件、表面的反射率、表面的几何学特性和表面与观察点的方向与距离的变化而产生强度的变化。
视觉形成具有三个阶段:
二维要素图、2.5维要素图、三维模型表征。
(6)成分识别理论
成分识别理论(RBC理论)由比德曼提出。
该理论假定,一个物体的二维视图是由一些简单的成分(几何离子)组成的,这些几何离子按不同的关系彼此联合起来,组成各种不同的物体。
第3节结构优势效应
知觉是个体对当前刺激意义的理解,其机制为模式识别,由于人们对过去知识经验在知觉过程中作用的看法不同,因而提出了多种模式识别的理论或模型。
但无论在哪种实验中,一个知觉过程的共有现象均被研究者注意到即知觉过程中的结构优势应。
结构优势效应表明,在知觉过程,整体的结构在模式识别中可起到有利作用,位于整体结构中的对象的知觉速度快于结构不严密的组织中知觉对象的知觉速度。
这种结构优势效应主要表现为字词优势效应、客体优势效应以及构型优势效应等。
(一)字词优势效应
基本观点:
识别一个字词中的字母,要比识别一个单独的字母的正确率要高。
字词优势效应实验表明:
当字母位于一个有意义的单词环境中时,它有可能被快速知觉。
而当字母位于的背景杂乱无章时,要知觉该字母所需的信息加工时间可能最长。
(2)客体优势效应
在字词优势研究的推动,人们又把研究兴趣转向其它方面,结果发现,结构优势效应在许多方面都普遍存在。
其中比较突出的是Weisstein和Harris线段和图形知觉研究(1974)。
他们的研究结论是:
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的同一线段。
这种现象称为客体优势效应。
第3章注意
教学目的:
从信息加工角度掌握注意的作用过程,能够应用注意模型理论说明注意的机制。
第一节注意的概述
一、对注意研究的历史回顾
二、注意的涵义:
注意是心理活动对一定对象的指向和集中。
三、注意在心理学中的地位
第二节过滤器模型和衰减模型
1、过滤器模型
过滤器模型是英国著名心理学家布洛德本特提出来的一个
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