不同空間能力個體二維心理旋轉(zhuǎn)測驗比較研究

李 靖，蔣 毅，尚永健，邵永聰

空間能力(spatial ability)是指人的空間感知能力，是智力在空間認知系統(tǒng)中的一般表現(xiàn)。以往研究中多采用心理旋轉(zhuǎn)測驗來測量個體的空間能力。心理旋轉(zhuǎn)(mental rotation)是指一種持續(xù)的空間轉(zhuǎn)換認知過程，要求人們對想象出物體以某種角度進行旋轉(zhuǎn)后并形成特定表象。研究證明良好的空間能力是飛行員維持恰當(dāng)?shù)娘w行狀態(tài)、進行空間定向的基礎(chǔ)［1-2］。腦功能分化又稱腦功能的非對稱性，該理論認為大腦左半球與言語能力有關(guān)，右半球與空間能力有關(guān)，兩種能力截然分開，但心理學(xué)家更傾向于認為兩大腦半球具有協(xié)同作用，共同參與認知活動。研究表明，性別差異導(dǎo)致的個體言語能力差異在某種程度上影響著空間能力［3］。目前對于空間能力的研究集中于空間視覺化與空間定向兩個因子。在視覺化能力中，心理旋轉(zhuǎn)測驗一直被視為視覺表象的代表性測驗，并作為空間能力預(yù)測效度的良好指標。本研究針對同一性別群體，比較不同空間能力個體二維方格心理旋轉(zhuǎn)測驗(two dimensional mental rotation test，2D-MR)成績及言語智商的差異，探討言語能力對空間能力的影響并驗證二維旋轉(zhuǎn)圖形測驗的有效性。

1 對象與方法

1.1 對象 本研究對象為某軍校一年級學(xué)員88名，均為男性，年齡16～20歲，平均18.57歲。無腦疾患及精神病史，視力正常，均為第1次參加心理學(xué)實驗。

1.2 方法 ①言語智商測驗:采用韋氏成人智力測驗城市版(WAIS-C)言語部分評價被試者言語能力，該測驗由湖南醫(yī)科大學(xué)龔耀先修訂［4］。②二維旋轉(zhuǎn)圖形測驗:以2D-MR為刺激，每個測試單元由兩個刺激組成，左邊呈現(xiàn)標準刺激，右邊呈現(xiàn)探查刺激。兩個刺激形狀面積不超過3.7 cm×3.7 cm，相應(yīng)視角大致為4.3°×4.3°。實驗共包括60個測試單元，要求被試者對看到的一組方格做出按鍵反應(yīng):“右邊方格的同左邊方格是否相同?如果相同請按F鍵，如果不相同請按J鍵”。③空間能力:采用認知分化成套測驗(cognitive laterality battery，CLB)［5］空間能力的4項分測驗(定位測驗、三維旋轉(zhuǎn)、圖畫完形及木塊連接)總分評定被試者的空間能力。

1.3 統(tǒng)計學(xué)處理 應(yīng)用SPSS 10.0軟件進行統(tǒng)計學(xué)分析。統(tǒng)計指標包括正確數(shù)(個)、平均反應(yīng)時間(s)、單位時間正確數(shù)(個/s)。測驗結(jié)果以均數(shù)±標準差(x±s)表示，采用單因素方差分析，統(tǒng)計時將被試者言語智商作為固定因素。α=0.05為檢驗水準。

2 結(jié)果

2.1 不同空間能力個體二維立方體測驗成績比較按照CLB測驗空間能力的4項分測驗成績將成績好的24名被試者設(shè)為高空間能力組，將成績差的24名設(shè)為低空間能力組［6］。與低空間能力組相比，高空間能力組二維方格旋轉(zhuǎn)測驗單位時間正確數(shù)高、平均反應(yīng)時間快，差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P＜0.01)，兩組正確數(shù)比較差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P＞0.05)，見表1。

表1 兩組二維方格心理旋轉(zhuǎn)測驗結(jié)果比較(x±s)

2.2 不同空間能力個體言語智商比較 高空間能力組與低空間能力組言語智商分別為(120.29±11.93)、(119.30±11.51)分，兩組比較差異無統(tǒng)計學(xué)意義(F=0.768，P=0.447)。

3 討論

自Shepard與其同事于70年代初開展“心理旋轉(zhuǎn)”研究至今，已經(jīng)使用了多種不同的刺激材料，主要圍繞在二維空間和三維空間兩種形式［7-9］。二維旋轉(zhuǎn)圖形測驗是一個比較有代表性的空間心理旋轉(zhuǎn)測驗，有較好的預(yù)測性效度，涉及空間表征的操作。研究表明用紙筆測驗進行空間能力測試并不能和現(xiàn)實情況相吻合。這項測驗要求被試者去判斷呈現(xiàn)的兩個圖是否描述的是相同的物體，得出的分數(shù)歸因于視覺化因素。視覺化因素是空間能力因素中的一個子系統(tǒng)，同時心理旋轉(zhuǎn)測驗一直被視為視覺空間能力的代表性測驗。

本研究結(jié)果顯示，高空間能力個體在完成二維旋轉(zhuǎn)圖形測驗時具有較高的單位時間正確數(shù)及較快的反應(yīng)時間，提示該測驗對不同空間能力個體有著較好的區(qū)分度及較高的效度。此外，以往研究認為言語能力與空間能力是截然分開的［10］，在考查個體空間能力時大多沒有考慮被試者的言語能力。雖然有些研究已經(jīng)開始關(guān)注言語能力對空間能力的影響，并得到了兩性差異的結(jié)果，但在同一性別群體中，較少開展此類研究。本研究對不同空間能力個體進行了言語智商的比較，結(jié)果發(fā)現(xiàn)不同空間能力個體言語智商比較差異無統(tǒng)計學(xué)意義。分析原因可能是由于本研究每組受試樣本較少，未能發(fā)現(xiàn)言語智商在兩組之間的差異。關(guān)于言語智商對空間能力尤其是二維旋轉(zhuǎn)測驗結(jié)果的影響仍需進一步研究。

空間定向能力是軍事航空醫(yī)學(xué)研究的一個熱點和難點，飛行錯覺是空間定向障礙中一種最常見的表現(xiàn)形式，是飛行人員在飛行環(huán)境中對自己與飛機和地面相互關(guān)系的一種錯誤感知覺［11-13］，其發(fā)生的基本機制是:飛行中儀表視覺失去主導(dǎo)作用，經(jīng)各感覺通道傳入的錯誤信息或中樞對空間信息處理、整合錯誤在空間知覺形成中起主導(dǎo)作用。目前飛行錯覺的預(yù)防措施主要有:①加強飛行錯覺理論教育;②飛行錯覺地面模擬體驗和空中模擬體驗;③飛行錯覺模擬器訓(xùn)練;④儀表空間定向能力訓(xùn)練;⑤改進飛機儀表界面等［14］。而本研究結(jié)果提示，在選拔一些特殊軍事作業(yè)人員時除了對空間能力進行測試，同時還需要對言語能力進行測試［15-16］，只有這樣才能更有效地減少因飛行錯覺引起的飛行事故，提高飛行員的訓(xùn)練效果，保證安全飛行，提高飛行部隊的戰(zhàn)斗力。

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