十天干顺序序列的空间表征研究认知心理学创新实验.docx

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十天干顺序序列的空间表征研究认知心理学创新实验

十天干顺序序列的空间表征研究

叶彩兰

（湛江师范学院教育科学学院心理系，湛江524048）

摘要本研究使用前人未使用过的十天干顺序序列作为实验材料，对中国文化背景下的顺序空间表征进行探究。

采用四个不同的研究范式，从不同的角度来反复验证天干顺序序列是否会表现出一定的空间特性。

结果表明：

实验一、二表明十天干顺序材料在外显加工顺序信息中基本表现出了顺序空间联合；实验三、四的结果为单独呈现的天干不能够引起视觉空间注意的转移，进一步证明了对天干材料进行顺序判断之外的加工无法引起顺序空间表征的激活，天干材料语义信息的自动化程度可能优于顺序信息。

关键词十天干；顺序空间表征；自动加工；顺序空间联合

1引言

空间信息于我们的生活无处不在，如我们去某个陌生的地方需要空间导航，帆船需要指南针辨认空间方向。

认知心理学除了研究对空间信息本身的加工以外，也探讨了如心理旋转，表象等以空间的形式表征客体的认知过程。

另外，数字是我们生活中必不可少的一部分，可以说我们生活在一个数字的世界，我们时时刻刻都在使用数字与外部世界进行交流，这种交流不仅仅提供了事物的顺序与大小信息，如“某人身高1.57米”，而且人们借助数字概念也能传达精确的空间信息，如“向右10米”，“仰望天空45°”。

因此，对于数字的研究是很有意义的，数字空间表征的研究是认知心理学领域研究空间表征问题的典型代表和焦点。

在对数字进行顺序判断的时候，人们会表现出数字在序列中所在位置与反应之间的交互作用[12]。

许多不同的研究都试图探索在这种交互作用中起决定作用的是顺序信息还是数量信息[10]。

Dehaene，Bossini和Giraux在阿拉伯数字的奇偶判断任务中发现了空间数字的反应编码联合（SNARC）效应，它表现为按左键对小数的反应快于按右键对小数的反应，按右键对大数的反应快于按左键对大数的反应[7]，简单地说，就是左键和序列中左边的小数联合，右键与序列中右边的大数联合。

这一发现提示，数字是在心理数字线上从左到右表征的，较小的数在左边，较大的数字在右边。

一般来说，人们倾向于认为方向从左向右的图片和从左向右进行的事件比较符合人们的审美标准，在对信息进行加工时也习惯从左向右进行[6]。

最近该领域研究兴起的的热潮很大程度上是由于心理数字线的研究。

数字在心理表征水平的线性排列被称为心理数字线（mentalnumberline）。

典型的心理数字线是小数在左侧，大数在右侧的内隐数字表征，人们对这种表征没有清晰的意识，只有通过某些数字加工任务才会表现出数字与空间信息的交互作用，例如大小比较等数字加工过程[3]。

对于顺序序列空间表征的行为研究也同样是非常重要的指标。

本研究主要涉及到的主要有刺激反应相容效应（stimulus-responsecompatibilityeffect）、注意SNARC效应（attentionalSNARCeffect）和距离效应（distanceeffect）。

刺激反应相容效应是指由呈现的刺激所引起的空间信息与反应的空间信息是否一致，在一致的情况下反应时要短于不一致的情况下。

注意SNARC效应反映的是刺激材料所引起的空间视觉注意的转移：

假如材料是以空间表征的进行表征，那么这种材料的呈现会引起其在空间表征中位置的激活，因此对于刚好出现在该位置的靶刺激反应会比较迅速；相反则会比较慢。

此效应是用于研究顺序空间表征是否能够自动激活，顺序材料是否能够引起视觉注意转移的重要指标。

距离效应表达的是材料在空间上的线性表征，当距离判断标准比较远时，更容易区别出与判断标准的不同，因而反应时比较快；当距离判断标准较近时，则不容易做出区分，反应时会慢于距离较远的情况。

数字空间表征领域存在着一种数形联觉，即数字可以有意识地激活一个特定的空间位置的现象。

同样，也存在顺序序列与空间信息交互作用的联觉形式，即空间序列联觉。

它们两者共同为顺序空间表征的研究提供了值得令人思考的证据。

对于顺序序列的表征前人的研究中已经得到了初步的理解和探索，但是以空间的形式进行顺序材料的表征是一个较新的新域。

后来，研究者们在各种不同的任务中大部分都获得了SNARC效应，如Fischer和Rottmann的阿拉伯数字比较[8]，我国学者沈模卫等人采用Fischer等人的实验范式,探讨了一位阿拉伯数字在水平和垂直方向上的空间表征,结果发现水平方向上出现了SNARC效应，而垂直方向没有[4]。

高在峰等人探讨了负数在心理数字线上的空间表征问题得出，负数按照其绝对值大小表征在心理数字线上,绝对值小的负数表征在心理数字线的左侧,绝对值大的负数表征在心理数字线的右侧[2]。

最近，Gevers等人用字母表中的字母、年历中的月份、周历中的周日作为实验材料，同样也获得了SNARC效应[9]。

但是在早期以字母为材料进行的顺序信息的空间表征研究中并没有发现字母材料在字母表中位置的前后与空间信息的交互作用，因此研究者认为以空间形式进行表征是独属于数字领域的现象是不成熟的。

实际上，顺序材料是丰富多样的，在以往研究中比较常见的顺序材料是数字[2、4、8]、时间[11]、字母[9]、月份[9]等。

这些顺序材料的顺序空间表征研究对于解决这个问题提供了非常有价值的证据。

现有的所有此领域的研究成果几乎都是首先在西方文化背景下进行，然后我国学者关于此领域在此基础上进行的。

结果通常表现出显著的SNARC效应。

左侧反应与序列靠前部分以及右侧反应与序列靠后部分的联合，即对位于序列前半部分的材料进行左手反应快于右手反应，而对位于序列后半部分的材料进行右手反应快于左手。

然而，在中国文化背景下是否也会表现出一样的序列空间表征呢？

这问题一直没有得到解决。

存在的主要问题就是顺序材料。

西方流传到中国的月份、星期在他们的语言中均是一个单词，如“September”，但中文材料如“十二月”直接包含数字，最关键的是中文里的月份和星期直接由数字来表达顺序信息。

由于以往的研究认为数字量的信息是自动化加工的，如果用这些材料来探讨国人的顺序空间表征，必然会面临的问题就是无法避免数字量的信息的参与。

此外，英文字母的顺序材料对于一般中国被试来说也不特别熟悉，并且在记忆的时候是分段进行的，这种情况有可能会对假设的空间表征产生不同的影响，并不是对国人的顺序空间表征进行探讨的很好的材料。

因此，关键是找到一种适合的顺序材料是对中国文化背景下的顺序序列空间表征进行研究的。

张喆的研究选用十二生肖为顺序材料来对中国文化背景下的顺序空间表征进行了初步的探索研究，为这些前人研究中的空白领域提供了非常有意义的数据。

此研究证明了有中国特色的顺序材料十二生肖具备空间表征特性，表现出刺激在顺序材料中的位置前后与反应左右之间的联合，汉语的被试会表现出从左向右的空间表征模式[5]。

对于其他具有中国特色的顺序材料，例如二十四节气、天干地支、家族辈份等具有中国文化的顺序材料是否也同样具有空间特性还是有待研究的问题。

本研究采用前人从未使用过的十天干顺序序列作为实验材料对中国文化背景下的顺序空间表征进行探究。

天干中的“甲乙丙丁戊己庚辛壬癸”十个汉字在我国很多领域使用都非常广泛,例如：

“桂林山水甲天下”、“中日甲午战争”、“戊戌变法”、“甲乙两项条款”、“甲方乙方”，等等。

那么，天干一组十个汉字，究竟有什么含义?

它们源自哪里?

十天干起源于我国古代伏羲和“生十日”的神话传说,是十进位法概念在纪时中的反映,应当产生于渔猎时代的原始社会[1]。

现当代人无论对天干的来源是否知晓，但都有一个共识：

天干是用于纪年、记时辰、记录时间，表示等级、顺序、次第的专用词语,自成一个系统。

本研究由四个实验组成，分别采用四种不同的研究范式，对天干空间表征存在的真实性及其空间联合模式等问题进行探讨，从不同的角度来反复验证天干顺序序列是否会表现出一定的空间特性。

实验一是天干顺序比较范式。

本研究范式对应于数字空间表征研究领域的传统数字比较范式。

在实验中被试要对单独呈现在屏幕中央的一个天干进行该天干位于十天干序列中的前半部分还是后半部分的判断。

实验二为天干对顺序比较范式。

本范式用于探讨刺激的空间信息对于天干空间表征的影响，在张喆对十二生肖的顺序空间表征研究中使用过。

任务要求被试比较同时呈现的两个天干中哪个在位置上比较靠前。

实验三采用的是天干空间线索范式，用于讨论天干顺序材料的自动化加工以及在顺序信息无有外显加工的情况下，仅呈现在中央注意点的天干能否引起视觉空间注意的转移。

最后，实验四为天干匹配范式，对应了周新林等人在研究两位数的表征时采用的“数字匹配自动激活范式”[13]。

本实验范式的目的也是为了探讨顺序材料的自动加工过程，被试的任务是比较前后出现的两个天干是否一样，然后进行左右按键反应。

本研究范式是很好的用于研究空间表征的自动激活的范式，对天干是否匹配进行判断可以保证对天干的加工过程，并且不涉及任何顺序信息。

实验假设：

（1）天干顺序信息的外显激活能够与空间信息发生交互作用，表现出刺激在顺序材料中的位置前后与反应左右之间的联合；

（2）由于十天干是传统中国文化的顺序材料，假如有的被试不完全认识他们的顺序排列，那么在对天干材料的顺序信息不进行直接加工的实验范式下，可能无法自动激活天干顺序，因此也可能无法激活顺序空间表征。

2实验一

实验一为天干顺序比较范式，是顺序信息外显加工任务一。

该范式为三因素重复测量设计，刺激材料位于序列中的位置（前，后）×反应手（左、右）×距离（刺激与序列中点相差多少2，3，4,5）。

其中位置与反应手的交互作用会说明顺序信息具有空间特性，表现为位置反应相容效应：

当所呈现的顺序材料在顺序序列中的位置与反应手的位置一致时反应时要短于不一致的情况。

而距离效应则用来说明顺序信息的这种空间表征模式是线性的，表现为距离中间的参考点距离远的刺激材料的反应时要快于距离近的。

2.1方法

2.1.1被试

20名大学本科生（10名男生，10名女生），年龄为到19—23岁，平均年龄为21岁。

均为右利手。

被试实验前皆不知道实验的目的，只说是关于中国文化的一个简单实验，实验结束后有少许报酬。

2.1.2实验设备与材料

本研究中的实验材料均为文字图片，编辑成图片文件后在E-Prime程序中呈现，实验设备为联想G460多媒体计算机，显示屏14英寸，分辨率1024×768,刷新率60Hz。

选用十天干序列中比较靠前的四个和比较靠后的四个汉字，中国十天干的常见顺序是：

甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸。

实验材料为：

甲、乙、丙、丁、庚、辛、壬、癸。

实验材料以黑色宋体呈现在白色屏幕的正中央。

材料的高视角约为5.7°，宽的视角约为6°。

实验指导语为：

“实验开始时会在屏幕中央呈现一个“+”，接着会在屏幕中央呈现一个天干名字，您需要判断这个天干位于天干序列中的前半部分还是后半部分。

如果是前半部分，请按“A”键，如果是后半部分请按“L”键。

请尽量又快又准地做出反应。

请您按“Q”键开始实验。

”为了平衡反应按键，另一部分的指导语为：

“实验开始时会在屏幕中央呈现一个“+”，接着会在屏幕中央呈现一个天干名字，您需要判断这个天干位于天干序列中的前半部分还是后半部分。

如果是前半部分，请按“L”键，如果是后半部分请按“A”键。

请尽量又快又准地做出反应。

请您按“Q”键开始实验。

”

为了确保所有被试都认识十天干，实验开始前，呈现询问界面：

“欢迎你参加我的实验!

请问您知道中国天干地支中的10天干的完整排列顺序吗？

如果知道请按“Q”键，如果不知道请按“P”键，请考虑清楚，然后进行选择。

”对于按了P键的被试，则会到十天干顺序的呈现界面：

“下面是中国天干的排列顺序，实验过程中将会出现以下标为红色的天干名称，请快速的记住它们是排在前半部分还是后半部分。

注意：

要看清楚先后顺序！

快速记好后，请按Q键继续。

”而对于按了Q键的被试，直接进入练习部分。

2.1.3实验设计与程序

实验采用三因素2×2×4:

刺激在序列中的位置（前、后）×反应手（左、右）×距离（刺激与序列中点相差多少2，3，4，5）重复测量设计。

被试坐在离屏幕约75cm处，使用键盘进行反应。

被试首先完成实验一的练习，练习部分占正式实验次数的10%。

在被试完全理解指导语之后按Q键开始实验。

每个实验项在开始时呈现中央注视点300ms，然后天干序列中的一个字出现在屏幕的中央，直到被试反应后才消失（实验流程图见图2-1）。

按键的反应模式会在实验进行一半时互换：

一半的被试在第一部分的实验中对位于前半部分的天干按A键进行反应，对位于天干序列后半部分的天干按L键进行反应；第二部分的实验中反应键互换，对位于天干前半部分的刺激材料按L键进行反应，而对位于天干序列后半部分的材料按A键进行反应。

另一半的被试在实验的第一部分对位于天干前半部分的刺激材料按L键进行反应，而对位于天干序列后半部分的材料按A键进行反应；在实验的第二部分对位于前半部分的天干按A键进行反应，对位于天干序列后半部分的天干按L键进行反应。

正式实验中8个天干每个汉字在每个部分中呈现15次，在2个部分中共240个实验项。

+

300ms

按键反应

500ms

Correct!

甲

图2-1实验一流程图

2.2结果与分析

删除正确率低于80%的被试的数据，正式数据为19个，平均正确率为96%。

剔除错误反应的反应时，剔除三个标准差之外的反应时，对反应时进行三因素2×2×4方差分析：

刺激在序列中的位置（前、后）×反应手（左、右）×距离（刺激与序列中点相差多少2，3，4，5）。

各条件下反应时与标准差见表2-2。

方差分析结果见表2-3，主效应的结果是：

位置的主效应非常显著，F（1,18）=28.463，p=.000，可见位置靠后的反应时较长；距离的主效应也很显著，F（3,18）=20.497，p=.000，说明距离越远反应越快。

被试反应手与刺激在序列中的位置交互作用不显著，见图2-4。

但是，位置与距离的交互作用呈边缘显著，p=.006，距离中间的参考点远的刺激材料反应时要快于距离近的，见图2-5。

对刺激材料位于序列中的位置与左右手反应时差（右手反应时-左手反应时）进行回归分析不显著，r=.047，p=.785，说明位置和左右手反应时差关系不显著，不可建立线性模型。

表2-2实验一各条件下反应时/ms和标准差（括号内）

距离2c1距离3c2距离4c3距离5c4

位置前a1反应手左b1770（181）824（215）757（152）744（181）

反应手右b2740（149）814（171）747（152）742（165）

位置后a2反应手左b1776（147）832（164）860（155）785（166）

反应手右b2762（180）843（227）819（186）755（122）

表2-3实验一天干顺序比较范式三因素重复测量方差分析

SourceTypeIIISumdfMeanSquareFSig.

OfSquares

刺激在序列中位置（a）102355.5661102355.56628.463.000***

反应手（b）18737.008118737.0082.032.171

刺激与序列中点253380.962384460.32120.497.000***

距离（c）

a*b599.0361599.036.017.899

a*c67428.096322476.0324.052.006

b*c7278.73632426.245.644.590

a*b*c11029.47033676.490.897.449

注：

*表示p<0.05,**表示p<0.01，***表示P<0.001，下同

图2-4实验一被试反应手与刺激在序列中的位置交互作用

图2-5实验一刺激在序列中的位置与距离的交互作用

2.3讨论

实验一的目的是采用在以往研究中最常用的实验范式来验证天干作为顺序材料是否会出现与空间信息的联合。

结果不支持本研究假设，位置与反应手的交互作用不显著，所以不表现出位置反应相容效应。

对被试来说序列前半部分的刺激用左手按“A”键的反应时与用右手按“L”键的反应时没有差很多（p=.899）。

回归效应的不显著进一步说明了刺激材料在序列位置的前后与反应手之间的交互作用是不显著的。

但是，位置与距离之间的交互作用边缘显著，由表一可以看出不管刺激的位置在前半部分还是后半部分，刺激与中点距离相差为3的情况下，反应时大部分比其他位置的长，就是说一般被试对“丙”字的反应会比较慢一点。

在主效应方面，本研究被试表现出显著距离效应，与序列中点距离越远的刺激进行顺序比较判断时反应时越快，支持了天干序列在空间中是以线性表征的假设。

被试表现出了显著的位置主效应，表现为位于序列后半部分的刺激反应时显著慢于位于序列前半部分的刺激，类似于数字比较中出现的Sizeeffect:

对大数反应慢于对小数的反应，认为数字在心理线上排列的距离并非均等，而是随着数目的变大而压缩，显现出对数的分布。

这一结果与张喆对十二生肖序列的研究中也出现了，可能是由于序列与数字一样，在空间表征上并非等距分布，而是随着位置的靠后越来越紧凑；也可能是由于位于天干序列的前半部分是甲乙丙丁，中国教育使人从小就耳熟了，重复使用的熟悉性导致反应速度较快；但是后部分的四个字却很少接触，所以反应时会比较慢；另外，在单个天干比较时可能会出现对天干进行分类加工，前四个为熟悉的一类，后四个为陌生的一类。

3实验二

实验二是天干对顺序比较范式，顺序信息外显加工任务二。

本研究范式为三因素重复测量设计：

刺激材料位于序列中的位置（前，后）×反应手（左、右）×距离（刺激与序列中点相差1或3）。

与天干顺序比较范式一样，位置与反应的交互作用表现的是位置反应相容效应，距离效应用于说明顺序材料的线性排列。

本范式中天干材料的顺序信息得到外显的加工，由于同时呈现的是两个天干，比较的标准不断进行变化，可以解决在单个天干比较时会出现的对天干进行分类加工而不是顺序加工的问题。

在本研究中，以一左一右的空间形式呈现的天干对布局是否影响被试的反应时也可作为反映顺序空间表征的指标之一。

由于任务的指导语仅仅对哪个天干位置比较靠前进行判断，因此反应手的简单主效应所反应的是刺激空间布局的一致性效应。

3.1方法

3.1.1被试

20名大学本科生（9名男生，11名女生），年龄为到19—23岁，平均年龄为21岁。

均为右利手。

被试实验前皆不知道实验的目的，只是被告知这是一项关于中国文化与记忆力结合的任务，实验结束后有少许报酬。

3.1.2实验设备与材料

本研究中的实验材料均为文字图片，编辑成图片文件后在E-Prime程序中呈现，实验设备为联想G460多媒体计算机，显示屏14英寸，分辨率1024×768,刷新率60Hz。

从十天干序列中选取的天干对，距离1为甲-乙、丙-丁、庚-辛、壬-癸；距离3为甲-丁、乙-戊、庚-癸、己-壬左前右后以及对调的左后右前的天干对随机出现。

实验材料以黑色宋体呈现在白色屏幕的正中央。

材料的高视角约为5.7°，宽的视角约为6°。

两个汉字之间的距离约为12°。

实验指导语为：

“实验开始时会在屏幕中央呈现一个“+”，接着会同时出现两个天干名称，您需要判断这两个天干哪个在10天干中的位置比较靠前。

如果是左边的比较靠前请按“A”键，如果是右边的比较靠前按“L”键。

请尽量又快又准地做出反应。

请您按“Q”键开始实验。

”

为了确保所有被试都认识十天干，实验开始前，呈现询问界面：

“欢迎你参加我的实验!

请问您知道中国天干地支中的十天干的完整排列顺序吗？

如果知道请按“Q”键，如果不知道请按“P”键，请考虑清楚，然后进行选择。

”对于按了P键的被试，则会到十天干顺序的呈现界面：

“下面是中国天干的排列顺序，实验过程中将会成对出现，请集中注意力，快速的记住它们的顺序。

快速记好后，请按Q键继续。

”而对于按了Q键的被试，直接进入练习部分。

3.1.3实验设计与程序

实验采用2×2×2三因素重复测量设计:

刺激在序列中的位置（前、后）×反应手（左、右）×距离（同时呈现的天干对距离相差1或3）。

被试坐在离屏幕约75cm处，使用键盘进行反应。

被试正式实验前首先进行练习，练习部分占正式实验次数的10%，即每种天干对顺序与倒序各出现一次，共16次。

在被试完全理解指导语之后按Q键开始实验。

每个实验项在开始时呈现中央注视点300ms，然后紧接着左右两侧各出现一个天干，直到被试反应后才消失。

正式实验时随机出现每个天干对左前右后出现10次，位置对调之后再出现10次，每个被试在正式实验中共进行160个实验项（实验流程图见图3-1）。

+

+

300ms

按键反应

500ms

乙

甲

Correct!

图3-1实验二流程图

3.2结果与分析

删除正确率低于80%的被试的数据，正式数据为18个，平均正确率为90%。

剔除错误反应的反应时，剔除三个标准差之外的反应时，对反应时进行2×2×2三因素方差分析：

刺激在序列中的位置（前、后）×反应手（左、右）×距离（同时呈现的天干对距离相差1或3）。

实验二各条件下反应时与标准差见表3-2。

方差分析结果见表3-3，主效应除了刺激在序列中位置的非常显著外，其它都不显著，F（1,17）=72.075，p=.000，由表三可看出位置靠后的反应时明显较长一些。

被试的反应手与刺激在序列中的位置交互作用显著，F（1,17）=115822.807，p=.029<.05。

用左手对位于序列前半部分的材料进行反应时反应时要短于用右手进行反应，对位于序列后半部分的材料进行反应时右手快于左手，见图3-6可知。

另外，位置和距离的交互作用显著，F（1,17）=243995.658，p=.020<.05。

当刺激对中的一个属于序列较前的位置时，距离3反应时短于距离1，当刺激处较后的位置时，距离1反应时短于距离3，见图3-7。

由于距离为3的天干对在序列上有重叠之处，所以对距离为1的天干对与左右手反应时差（右手反应时-左手反应时）进行线性回归分析，回归系数B=91.702，斜率为负，r=-18.432，R=0.1869,见图3-8。

距离1c1距离3c2

位置前a1反应手左b11128（231）1076（254）

反应手右b21162（229）1167（249）

位置后a2反应手左b11650（386）1841（354）

反应手右b21650（399）1739（330）

表3-2实验二各条件下反应时/ms和标准差（括号内）

表3-3实验二天干对顺序比较范式三因素重复测量方差分析

SourceTypeIIISumdfMeanSquareFSig.

OfSquares

刺激在序列中位置（a）12394841.5112394841.4672.075.000***

反应手（b）1261.25611261.256.088.771

刺激与序列中点122244.0511122244.0513.372.084

距离（c）

a*b115822.8071115822.8075.701.029*

a*c243995.6581243995.6586.560.020*

b*c4609.16514609.165.300.591

a*b*c57466.877157466.8773.739.070

表3-4实验二被试位置与反应手交互作用简单效应分析

So