复合汉字刺激心理旋转加工中的整体优先效应

包广华等

摘要：以复合汉字为材料，通过两个实验探讨在心理旋转加工中是否存在整体/局部优先效应。实验一检验视知觉中的整体优先效应，实验二考察心理旋转加工中是否存在整体优先效应。结果表明：延长刺激呈现时间直至被试做出反应，在正镜像判断的纯视觉任务中不存在视觉整体优先效应；在心理旋转任务中，大汉字 （整体） 旋转条件反应时与小汉字 （局部） 旋转反应时差异不显著。这些结果说明复合汉字刺激心理旋转加工中不存在整体优先效应。

关键词：心理旋转；整体优先效应；复合汉字刺激

分类号：B8421

引言

人类在大部分视知觉任务中存在物体的整体信息优先于其局部信息被加工的现象，即整体优先效应。Navon （1977） 最先采用复合刺激 （即由小字母组成的大字母） 发现了这一效应。在研究中，图形中的大字母代表整体性质，小字母代表局部性质。结果发现：被试辨别大字母的反应时比辨别小字母的反应时短；辨别小字母的反应时受大字母的影响，当大字母与小字母一致时较短，不一致时较长；而辨别大字母的反应时几乎不受小字母的影响。复合刺激成为了人们研究视知觉整体/局部加工优势的良好材料。

已有研究表明，在视知觉任务中观察到的许多现象，在视觉表象任务中也能看到，典型的例子如心理旋转效应 （Cooper & Shepard， 1973； Shepard & Metzler， 1971）。视知觉任务中存在明显的整体优先效应，那么在心理旋转过程中也应该存在明显的整体优先效应。邱香、傅小兰、隋丹妮、李健和唐一源 （2009） 采用复合字母材料，结合心理旋转任务范式，发现在心理旋转过程中也存在类似视知觉的整体优先效应。和拼音文字相比，汉字的字形具有整体性，而且字形本身不表音，字形识别过程是由字的视觉刺激开始经一系列加工获得字的完整的视觉印象的信息加工过程 （谭力海， 彭聃龄， 1991）。杜平和张素文 （1999） 的研究表明：在汉字识别中整体优先效应并不明显，在汉字识别中整体与局部可能是并行处理的。

汉字由于其自身的特点而有别于字母，如果用复合汉字代替复合字母作为材料进行心理旋转实验，是否还存在复合刺激心理旋转加工中的整体优先效应？本研究拟参考邱香等人的研究范式，采用两个实验，对复合汉字刺激心理旋转中的整体优先效应进行探讨。实验一屏蔽或清除视觉整体优先效应，实验二再结合旋转的复合汉字，揭示心理旋转加工中是否存在整体优先效应。

2实验一

探讨复合汉字刺激的心理旋转中的整体/局部加工优势问题，首先要保证在知觉阶段，整体特征和局部特征得到了同等程度的编码，否则会混淆实验结果，不能区分实验结果是否由于心理旋转的加工引起。因此，为排除视知觉整体优先效应对心理旋转任务的干扰，设计实验一：采用复合汉字作为刺激，延长靶刺激呈现时间，考察正镜像判断的视觉任务中是否存在视觉整体优先效应。

2.1研究方法

2.1.1被试

实验选取广西师范大学32名在读本科生志愿者作为本研究的被试，其中男16名，女16名，平均年龄为22.1岁 （19～25岁），视力或矫正视力正常，无弱视、斜视等视力问题，均为右利手，未参加过类似实验，实验后给予一定报酬。

2.1.2实验设计

采用2 （任务类型：大汉字辨别任务和小汉字辨别任务）×2（刺激类型：大小汉字一致和大小汉字不一致） 被试内实验设计，任务类型和刺激类型两个自变量均为被试内因素，因变量为被试的反应时和正确率。

2.1.3刺激材料

实验材料用几何画板5.0软件编制，由排成7×7阵列的小汉字阵列组成大汉字，图片大小为430cm×430 cm，材料示例见下页图1 。参考以往研究的实验材料 （Robertson & Palmer， 1983） 以及邱香等 （2009） 的实验方法，每种复合刺激中大小汉字的组合都有四种情况：大小汉字都是正像，只有大汉字是正像，只有小汉字是正像，以及大小汉字都不是正像。在大小汉字一致的条件下，大小汉字同为正像或镜像；在不一致的条件下，大汉字正像小汉字镜像，或大汉字镜像小汉字正像。注视点“+”和所有的刺激都呈现在屏幕中央。大汉字的大小为6.0cm×70cm，小汉字的大小为0.6cm×0.7cm。在练习实验中用的汉字是“下”，在正式实验中用的汉字是“上”。

2.1.4仪器和程序

实验程序用E-prime2.0编写，被试均在电脑上完成任务， 每个被试单独进行实验。左手食指和右手食指分别放在小键盘的“F”“J”键上，眼睛与屏幕齐平，视距为60cm左右。实验开始时在屏幕中央会出现注视点300ms，随后出现靶刺激。在大汉字 （或小汉字） 判断任务中，要求被试判断复合汉字中的大汉字 （或小汉字） 是正像还是镜像，如是正像就按“F”键，镜像就按“J”键。被试反应后立即进入下一个试次。所有的被试都要完成两种任务，一半被试先完成小汉字判断任务，另一半被试先完成大汉字判断任务，以平衡任务顺序对实验的影响。每种任务下有8个练习试次，64个正式实验试次；两种任务共有144个试次。被试练习时必须正确率达到85%才能进入正式实验，否则返回继续练习，以此初步确定被试能理解实验要求。采用SPSS18.0对数据进行统计分析。

2.2实验结果

实验的平均反应时和正确率见表1。判断小汉字的反应时与正确率的相关系数r =-0.22，p>0.05；大汉字为r =-0.179，p>0.05；在两种任务下均不存在显著相关，说明并没有出现速度—准确率权衡现象。

对反应时进行方差分析发现：任务类型的主效应不显著 （F（1，31） =0.25，p >0.05，η2 =0.01）；刺激类型的主效应显著 （F（1，31） =6.80，p <0.05，η2 =0.18），大小字母一致时的反应时显著短于大小字母不一致的反应时；任务类型和刺激类型之间的交互作用不显著 （F（1，31） =3.55，p>0.05，η2 =0.10）。

2.3小结

在实验一中，以复合汉字作为实验材料，将靶刺激短暂呈现改成一直呈现至被试做出反应的形式，任务为判断大/小汉字是正像还是镜像。结果发现：判断大汉字和判断小汉字的反应时无显著差异；刺激类型（即大小汉字一致性）的主效应显著，但刺激类型与任务类型的交互作用都不显著，说明大小汉字一致与否对大汉字和小汉字判断任务的影响是没有显著差异的。因此，实验一通过延长靶刺激的呈现时间到被试做出反应，发现在正镜像判断的纯视觉任务中不存在视觉整体优先效应。

3实验二

实验二探讨用复合汉字作为刺激时心理旋转加工中是否也存在整体优先效应。在实验一的正镜像判断任务中，复合刺激中的大汉字和小汉字都是正立的，并无心理旋转过程；实验二则是将实验一的复合刺激中的大汉字和小汉字分别旋转一定角度，被试需要通过心理旋转完成正镜像判断任务。

3.1研究方法

3.1.1被试

实验选取广西师范大学32名在读本科生志愿者作为本研究的被试，其中男15名，女17名。剔除无法完成实验的被试以及极端数据，正式分析被试为24名，男女各半，年龄在18～22岁之间，平均年龄20.4岁，视力或矫正视力正常，无弱视、斜视等视力问题，以前未参加过类似实验，实验结束后给予一定报酬。3.2.2实验设计

采用4 （旋转角度：0度，60度，120度，180度）×2（旋转任务：大汉字旋转，小汉字旋转）×2（旋转角度一致性：大小汉字旋转角度一致，大小汉字旋转角度不一致）的被试内实验设计。要求被试判断复合汉字中的大汉字或者小汉字是正像还是镜像。因变量以被试的反应时为主，同时辅以正确率。

3.2.3实验材料

基于实验一中的刺激材料，将复合汉字中的大汉字和 （或） 小汉字分别旋转0度、60度、120度和180度，如图1。

3.2.4仪器和程序

实验仪器同实验一。每个被试单独施测，实验前向被试介绍刺激材料复合汉字、旋转后的复合汉字及复合汉字的正镜像。实验开始在屏幕中心出现一个注视点“+”，注视点呈现时间为500ms，然后靶刺激出现在屏幕中央，直到被试做出反应才会消失。被试的任务是判断复合汉字中大汉字/小汉字的正镜像。每个被试必须完成两种判断任务，即旋转大汉字的正镜像判断和旋转小汉字的正镜像判断。两种任务的先后顺序在被试间平衡。每种旋转任务下有16个练习试次和256个正式试次。被试练习时必须正确率达到85%才能进入正式实验，否则返回继续练习。任务结束后被试还须接受一份问卷调查，以检验其是否按照指导语完成实验，以及是否是通过心理旋转执行判断任务。

3.3实验结果

被试在不同条件下的反应时和正确率见表2。小汉字旋转任务下的反应时和正确率的相关系数r =-0.21，p>0.05，说明不存在速度—准确率权衡现象；大汉字旋转任务下的反应时和正确率的相关系数r =-0.15，p>0.05，表明实验不存在速度—准确率权衡现象。

对反应时进行方差分析发现：（1） 旋转任务的主效应不显著 （F（1，23） =1.39，p>0.05， η2 =0.06）；（2） 旋转角度的主效应极其显著 （F（3，69） =5.79，p<0.001，η2 =0.20），对四种角度的两两比较均表明，字母旋转的角度越大，反应时就越长，其中旋转180度和120度条件下的反应时显著长于旋转60度和0度的条件 （p<0.05）； （3） 旋转角度一致性的主效应显著 （F（1，23） =5.60，p<0.05，η2 =0.20），大小汉字旋转角度一致的条件下反应时显著短于不一致的条件下的反应时；（4） 旋转角度和旋转任务的交互作用显著 （F（3，69） =13.11， p<0.05， η2 =0.36），简单效应检验发现，在旋转120度和旋转180时，大小旋转任务间的差异达到显著水平 （p<0.05），但在旋转0度和60度时，没有显著差异，其他交互作用均不显著 （p>0.1）。

3.4小结

实验二使用复合汉字作为刺激材料考察心理旋转中是否存在整体优先效应。在实验一的基础上，将复合汉字材料和心理旋转任务范式结合起来，在排除视知觉整体优先效应之后的心理旋转任务中，得到大汉字 （整体） 旋转任务与小汉字 （局部） 旋转任务的反应时差异不显著的结果，表明心理旋转中不存在整体优先效应。旋转任务与旋转角度一致性的交互作用不显著，表明大小汉字旋转角度是否一致对大汉字和小汉字旋转的加工均无影响。在旋转角度120度和180度时与旋转0度和60度时相比，复合汉字的判断存在差异，表明复合汉字的心理旋转加工速率可能随旋转角度的不同而有所变化。

4讨论

邱香等 （2009） 采用复合字母作为实验材料进行研究得出心理旋转加工中具有整体优先效应，而在我们的研究中，借鉴邱香等人的实验模式，对复合汉字进行研究，结果发现，以复合汉字作为实验材料时心理旋转加工中的整体优先效应不显著。这与采用复合字母所做的心理旋转加工中的整体优先效应不同，表明不同的材料在心理旋转的加工中存在不同的影响。

心理旋转任务区分出了功能独立的信息处理阶段，各阶段是按顺序进行的，不同的刺激材料对心理旋转的加工有不同的影响 （祁乐瑛， 2009），如图2。图2心理旋转信息处理各个阶段汉字和字母本身都是有形的，可以看作图形、表象，但是汉字的特点与字母的特点不同，与拼音文字相比，汉字的字形具有整体性、语音的单一性和语义的特定性，相对于部件知觉而言，汉字这三性都具有相对独立的整体知觉性质，即它们都可以分别表征整体汉字，都具有相对独立的整体知觉性质 （谭力海， 彭聃龄， 1991）。加上汉字作为我们的母语，且本研究中选用的汉字“上”字是一个高频字，其熟悉程度也与字母不同。而单个字母 （除了a） 是无意义的图形，在对知觉编码加工中不会受到除了图形以外的信息影响，因此复合汉字和复合字母在心理旋转加工上是不同的，本研究的结果支持祁乐瑛的结论。

结合心理旋转信息处理的各个阶段，推测汉字特性对速率的干扰可能发生在“相同性判断阶段”，这一阶段与记忆表象有关，汉字的特性导致其记忆提取过程可能会受到一定的干扰。汉字特性对于旋转的延缓则可能发生在“知觉编码阶段”或者“辨认描述图形和辨认图形的方位阶段”。汉字的语义和整体性的特性致使其知觉加工及辨认描述等方面与字母均有不同，汉字的加工更为复杂，与字母相比需要更多的时间，这可能是导致本研究与邱香等人的研究所不同的地方。

前人的研究表明：视知觉任务中观察到的许多现象，在视觉表象任务中也能看到，如复合字母在视知觉识别加工及心理旋转表象加工中都存在整体优先效（Navon， 1977； 邱香，等， 2009）。杜平和张素文 （1999） 用“上”“下”“口”组成有语义冲突的复合汉字 （如小“上”组成大“下”）、语义一致的复合汉字 （如小“上”组成大“上”） 以及语义无关的复合汉字 （小“上”组成大“口”等） 作为实验材料，研究汉字视知觉加工的整体或局部优先效应，结果显示，各种条件下汉字识别中整体优先效应并不显著，汉字在语义上有固定含义，进而分析得出，在汉字识别中局部特征和整体特征是平行加工的，这与Delis，Robertson和Efron （1986） 提出的整体和局部的信息有可能是平行处理相似。在本研究中采用复合汉字来探讨汉字在心理旋转加工中的整体优先效应，发现整体优先效应不显著，这在一定程度上支持视知觉与视觉表象相似的理论，也进一步表明汉字和字母在识别与加工过程中存在差异。

另外，实验二通过对旋转的四种角度两两比较，发现旋转的角度越大，则反应的时间越长，旋转加工的速率也不同。但是，目前还不能确定大汉字心理旋转速率更快还是小汉字心理旋转的速率更快，即整体旋转和局部旋转在其本身的时间进程上还可能存在速度快慢的问题 （Chen， 2005）。结合邱香等 （2009） 对复合字母心理旋转加工中的整体优先效应提出的可能的3种假设，本研究针对复合汉字的心理旋转加工的整体优先效应也提出相应的3个假设（见表3），未来的研究可以进一步进行探讨。

本实验探讨复合汉字心理旋转加工中是否存在整体优先效应，但仍存在一些问题。首先，整体局部特征有三种形式：全局与局部、关系与属性和抽象与具体 （周国梅， 傅小兰， 2005），本研究只探讨全局和局部的整体优先效应，而关系与属性、抽象与具体在心理旋转过程是否会出现整体优先效应，有待进一步的实验证明。其次，汉字与字母相比有其独特性。汉字属于表意文字，且构成复杂，可分表3复合汉字心理旋转加工中的整体优先效应中的3种假设邱香等（2009）本研究假设1字母的整体/局部旋转同时发生，但整体旋转速率快于局部旋转速率；汉字的整体 /局部旋转同时发生，旋转速率相同；假设2字母的整体旋转先于局部旋转进行，两者在旋转速率上相同；汉字的整体旋转先于局部旋转进行，但是整体旋转速率慢于局部；假设3字母整体旋转既先于也快于局部旋转。汉字的局部旋转先于整体旋转，但是整体旋转速率快。为独体字与合体字、高频字与低频字，笔画又具有复杂性和重复性等特点。有研究表明，笔画重复性对汉字认知有重要影响，笔画重复较多的汉字比笔画重复较少的汉字识别时间短，错误率亦低，并且字形识别及加工受到字体特性和笔划数的因素影响 （沈模卫， 朱祖祥， 1997）。本实验选择笔画少的高频独体字作为刺激材料，并未涉及汉字笔画、字频结构特征，在实验过程中可能会由于实验字词材料选取的原因和实验设计上的问题导致实验结果的偏差。再次，有研究显示情绪对心理旋转也会产生影响 （崔丽霞， 张玉静， 肖晶， 张钦， 2013），本次研究未对被试的情绪加以控制，不知是否会对实验结果有所影响。最后，心理旋转较纯视知觉加工更为复杂，大小汉字语义的一致性对心理旋转信息处理过程是否会造成一定影响 （张积家， 王惠萍， 2002），有待进一步研究。在未来的研究中，研究者可从不同的角度对“整体与局部”进行定义，或者探讨字频、笔画特征，及复合汉字中大小汉字语义一致性等因素，对本研究的重要结论进行重复探讨。

4结论

本实验采用复合汉字为刺激材料，探讨心理旋转中的整体优先效应，得到以下结论：（1） 在延长复合汉字呈现时间直至被试做出反应的条件下，判断大汉字和判断小汉字的反应时无显著差异，大小汉字一致与否对大小汉字判断任务的影响差异不显著，在正镜像判断的纯视觉任务中不存在视觉整体优先效应；（2） 在正镜像判断任务中排除了视知觉的整体优先效应存在的情况下，大汉字 （整体） 旋转条件反应时与小汉字 （局部） 旋转反应时差异不显著，心理旋转加工中不存在整体优先效应。