认知心理学概述.ppt

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1、认知心理学概述现在学习的是第1页，共68页自我介绍主讲教师：郑航月单位：教育系电话：13636175132、675132邮箱：现在学习的是第2页，共68页课程简介课程类别：专业基础课课程性质：必修课学分：4课时：72考核方式：考试成绩组成：平时成绩：30%期末成绩：70%现在学习的是第3页，共68页第一章 认知心理学概述基本概念、历史发展、研究方法现在学习的是第4页，共68页现在学习的是第5页，共68页第一节 认知心理学和认知科学1认知心理学（一）什么是认知心理学奈瑟尔对认知的定义：认知指的是对感觉输入加以转换、简化、细化、储存、恢复和利用所依赖的所有加工过程。现在学习的是第6页，共68页（一

2、）什么是认知心理学广义的认知心理学：指以认知为研究取向的心理学。狭义的认知心理学：指以信息加工观点为核心的心理学，又可称为信息加工心理学。现在学习的是第7页，共68页认知心理学的研究范式符号操作系统范式把计算机作为人脑功能的一种心理学模型。联结主义范式认为人的心理活动和大脑的神经活动方式一相似的。现在学习的是第8页，共68页符号操作系统范式符号：泛指代表、表示或意指他物的一切东西。所谓符号就是模式，任何一个模式只要能和其他模式相区别，就是一个符号。输入符号存储符号建立符号结构条件性迁移复制符号输出符号现在学习的是第9页，共68页符号操作系统范式符号操作系统的三点推论：既然人具有智能，它就一定是

3、一个完整的符号操作系统。既然计算机是一个完整的符号操作系统，它就能够表现出智能。既然人是一个完整的符号操作系统，计算机也是一个符号操作系统，那么久能够用计算机来模拟人的认知活动过程。现在学习的是第10页，共68页人的认知活动和计算机类比人类认知活动人类认知活动计算机计算机现在学习的是第11页，共68页人类认知的计算机模型通用问题解决程序初级知觉和记忆程序人类联想记忆思维的适应性控制现在学习的是第12页，共68页联结主义范式现在学习的是第13页，共68页联结主义理论模型的组成1.一组单元：节点2.激活状态3.联结模式4.节点激活规则5.节点输出功能6.学习规则现在学习的是第14页，共68页联结主

4、义理论模型的特点内在并行性分布式处理容错性自适应性现在学习的是第15页，共68页（二）认知心理学研究什么注意知觉（模式识别）记忆知识的组织推理问题解决分类、概念和类型语言元认知认知发展社会认知认知神经科学现在学习的是第16页，共68页二、认知科学认知科学是20世纪世界科学标志性的新兴研究门类，它作为探究人脑或心智工作机制的前沿性尖端学科，已经引起了全世界科学家们的广泛关注。认知科学的六个领域：心理学、计算机科学、语言学、人类学、神经科学、哲学。现在学习的是第17页，共68页第二节、认知心理学的历史与发展一、认知心理学的哲学基础理性注意经验主义现在学习的是第18页，共68页二、认知心理学的起源早

5、期对认知的探索柏拉图亚里士多德通过科学实验对认知进行研究对神经冲动的研究对记忆的研究现在学习的是第19页，共68页三、认知心理学的创立认知心理学诞生的内在条件行为注意格式塔学派现在学习的是第20页，共68页相关学科的推动人因工程学信息科学计算机科学语言学现在学习的是第21页，共68页2022/10/1722第三节 认知心理学研究方法计算机模算机模拟流程流程图示研究示研究口口语报告法告法反反应时测量法量法 眼眼动研究技研究技术认知神知神经科学技科学技术现在学习的是第22页，共68页2022/10/1723一、计算机模拟方法(一)、涵义计算机模拟方是指利用计算机来模拟、检验、发现人的认知活动及其行

6、为表现的规律的研究方法。(二)、基本程序主要工具是计算机程序，用它来模拟人的某些心理活动过程。将某些确定性推断用计算机程序描述，观察在输入相同的刺激信息条件下计算机的输出状态，并同人类被试的输出反应比较。例如：初级知觉和记忆程序。现在学习的是第23页，共68页输入：A、H、V、Y上部有凹状么有横线么？有竖线么？AHVYNYYNNY现在学习的是第24页，共68页2022/10/1725二、流程图式研究（一）、涵（一）、涵义是指以是指以作作业图或信息流程或信息流程图的形式表示人的心理活的形式表示人的心理活动，并以此，并以此分析人的信息加工分析人的信息加工过程的研究方法。程的研究方法。（二）、信息加

7、工流程模式（二）、信息加工流程模式一般由一一般由一张作作业图中的系列方框构成，每一个方框表示信息加中的系列方框构成，每一个方框表示信息加工的一个步工的一个步骤，从一个方框指向另一个方框的箭，从一个方框指向另一个方框的箭头标出了出了信息信息流向流向的方位和的方位和先后先后次序。次序。现在学习的是第25页，共68页感觉记忆信息短时记忆长时记忆提取复述信息丧失信息丧失现在学习的是第26页，共68页2022/10/1727三、口语报告法（一）涵（一）涵义被被试在解决某在解决某项问题时“出声思考出声思考”（出声（出声讲出）其出）其思思维内容，研究者内容，研究者记录后后进行分析，从而揭示被行分析，从而揭示

8、被试认知活知活动规律的研究方法。律的研究方法。最初是德国心理学家最初是德国心理学家Duncker（1945）首先）首先发展出来的，展出来的，后来后来Newell和和Simon在研究在研究问题解决解决时（1972），把它），把它当作一个重要的方法加以当作一个重要的方法加以应用。用。现在学习的是第27页，共68页2022/10/1728（二）基本过程利用利用这个方法个方法进行研究之前，行研究之前，应对被被试进行行足足够的的训练。给被被试某个某个问题，要求他，要求他们在解决在解决问题时出声思考，同出声思考，同时录下全部口述。下全部口述。如被如被试在出声思考中在出声思考中发生生停停顿，实验者可以者可以

9、问他他现在想什在想什么。一般不么。一般不应提提问。研究者整理由研究者整理由录音机音机录下的被下的被试的口的口头报告序列，逐字逐告序列，逐字逐句整理成文字材料。句整理成文字材料。经整理分析后整理分析后绘出出图例，称例，称为问题解决行解决行为图。现在学习的是第28页，共68页2022/10/1729问题行为图由两部分由两部分组成：成：1）被被试所具有的知所具有的知识状状态，即人在某一具即人在某一具体体时刻所知的关于刻所知的关于该问题或作或作业的全部信息。的全部信息。2）被）被试的的内部操作内部操作过程，程，即每次用来改即每次用来改变其知其知识状状态的手段。的手段。12345678知识状态操作问题行

10、为解决图例现在学习的是第29页，共68页2022/10/1730四、反应时测量法（一）涵（一）涵义反反应时是刺激作用于有机体后到其作出明是刺激作用于有机体后到其作出明显反反应所所需要的需要的时间，即刺激与反，即刺激与反应之之间的的时间间隔。隔。它作它作为个体成个体成绩指指标或内部加工信息或内部加工信息过程的复程的复杂程度程度的指的指标。现在学习的是第30页，共68页（二）反（二）反应时研究研究简史史反应时研究的开端反应时研究的开端-天文学的研究天文学的研究贝塞尔德人差方程贝塞尔德人差方程：B-A=K(1923年年)（二）反应时在心理学中的研究历史（二）反应时在心理学中的研究历史1850年，赫尔

11、姆霍茨实施了第一个反应时实验：测定蛙年，赫尔姆霍茨实施了第一个反应时实验：测定蛙的运动神经传导速度。的运动神经传导速度。荷兰生理学家唐德斯提出的反应时荷兰生理学家唐德斯提出的反应时ABC冯特和其学生的研究冯特和其学生的研究1969年，美国心理学家斯滕伯格提出了加因素法。年，美国心理学家斯滕伯格提出了加因素法。现在学习的是第31页，共68页（三）唐得斯的反应时三成分说（减法（三）唐得斯的反应时三成分说（减法反应时原理）反应时原理）人的反应可分为三类人的反应可分为三类:第一类称为第一类称为A反应，只有一个刺激，一个反应，其反应，只有一个刺激，一个反应，其反应时为简单反应时，又称基线反应时反应时为简

12、单反应时，又称基线反应时;第二类反应为第二类反应为B反应，有多个刺激，需进行多个反应，反应，有多个刺激，需进行多个反应，其反应时包括简单反应时、辨别反应时和选择反应其反应时包括简单反应时、辨别反应时和选择反应时；时；第三类反应为第三类反应为C反应，有多个刺激，只需做一种反反应，有多个刺激，只需做一种反应，其反应时包括简单反应时和辨别反应时。应，其反应时包括简单反应时和辨别反应时。基于此，可得出如下算式：辨别反应时基于此，可得出如下算式：辨别反应时=C-A；选择反应时选择反应时=B-C。现在学习的是第32页，共68页唐德斯反应时（Donders ABC of reaction time)刺激反应

13、唐德斯A反应刺激反应唐德斯B反应唐德斯C反应刺激反应A反应时C反应时C AB反应时C反应时B C基线时间选择时间辨别时间现在学习的是第33页，共68页二、相加因素法（一）含义：（一）含义：认为完成一个作业所需的时间是一系列信息认为完成一个作业所需的时间是一系列信息加工阶段分别需要的时间的总和。如果发加工阶段分别需要的时间的总和。如果发现可以影响完成作业所需时间的一些因素，现可以影响完成作业所需时间的一些因素，那么单独地或成对地应用这些因素进行实那么单独地或成对地应用这些因素进行实验，判断这些因素是否与特定的信息加工验，判断这些因素是否与特定的信息加工阶段相联系。该法的关键不在于区分每个阶段相联

14、系。该法的关键不在于区分每个加工阶段的时间，而是辨认加工的顺序并加工阶段的时间，而是辨认加工的顺序并证实不同阶段的存在。证实不同阶段的存在。现在学习的是第34页，共68页（二）相加因素法的逻辑：（二）相加因素法的逻辑：如果两个因素的效应是相互制约的，即一个因素如果两个因素的效应是相互制约的，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加工阶段。个因素各自作用

15、于不同的加工阶段。（三）在认知心理研究中的应用：（三）在认知心理研究中的应用：斯腾伯格有关短时记忆提取过程的研究。先发现斯腾伯格有关短时记忆提取过程的研究。先发现影响因素，然后推断信息加工阶段，再验证信息影响因素，然后推断信息加工阶段，再验证信息加工过程阶段。加工过程阶段。现在学习的是第35页，共68页2022/10/1736短时记忆信息提取过程识记项目的数量反应类型反应类型的相对频率测试项目的质量顺序比较反应时测试项目编码决策识记项目编码反应组织现在学习的是第36页，共68页2022/10/1737开窗实验如果能如果能直接直接测量每个加工量每个加工阶段的段的时间，明，明显的看出的看出这些加工

16、些加工阶段，那就好像打开窗段，那就好像打开窗户一一览无余了。无余了。这种种技技术即称作即称作“开窗开窗”（open window）实验。以以“KENC4”为例，例，4个刺激字母相个刺激字母相继呈呈现，被，被试自己按一下自己按一下键就可以看就可以看见第一个字母第一个字母K并同并同时开始开始计时，接着被，接着被试作出声的作出声的转换，即，即说出出LMNO，然后，然后再按再按键来看第二个字母（来看第二个字母（E），再作），再作转换，直至，直至4个字个字母全部呈母全部呈现完完毕并作出回答。并作出回答。现在学习的是第37页，共68页2022/10/1738开窗实验看第一个字母看第二个字母将转换结果贮存出

17、声转换被试按键转换结束被试按键转换开始编码阶段转换阶段贮存阶段反应时：第一个字母加工现在学习的是第38页，共68页2022/10/1739五、眼动研究技术1、基本概念基本概念眼跳，眼跳，我我们看看东西西时，不断，不断发动一些眼一些眼动以使我以使我们的注的注视点由一个点由一个位置位置变换到另一个位置，到另一个位置，这个个过程就叫眼跳。程就叫眼跳。潜伏期，潜伏期，发动一个眼跳需要一定的一个眼跳需要一定的时间，这段段时间就是眼跳的潜伏就是眼跳的潜伏期。期。在眼跳的在眼跳的过程中我程中我们视觉输入的敏感性会降低，入的敏感性会降低，这个个现象叫象叫眼跳抑制。眼跳抑制。在注在注视一个目一个目标时，我，我们

18、的眼睛不会真正静止下来，而是有一的眼睛不会真正静止下来，而是有一种持种持续的的颤动叫做叫做眼球震眼球震颤。回跳，回跳，与与视觉运运动方向相反的眼跳运方向相反的眼跳运动。回回扫，注注视点从一行的末尾跳到另一行的开始。点从一行的末尾跳到另一行的开始。现在学习的是第39页，共68页2022/10/17402、研究动态利用眼利用眼动技技术可可记录多种指多种指标，包括注，包括注视和凝和凝视时间，眼跳眼跳时间和位置、回跳和位置、回跳时间等。等。可用来研究可用来研究阅读、视觉搜索和搜索和场景景浏览等等问题。目前，研究者正目前，研究者正试图改改进技技术，使，使视觉场景与真景与真实接近。比接近。比较流行的眼流行

19、的眼动仪是用是用摄像机像机对眼球运眼球运动进行跟踪的行跟踪的头盔式眼盔式眼动仪。现在学习的是第40页，共68页2022/10/1741六、认知神经科学认知神知神经科学是一科学是一门新新兴的交叉学科，其研究任的交叉学科，其研究任务在在于于阐明明认知活知活动的的脑机制。机制。现有的有的脑认知功能研知功能研究技究技术大致可以分大致可以分为两两类：一一类是通是通过改改变（损伤或刺激）或刺激）脑组织和和脑活活动并并观察行察行为上相上相应的的变化来研究化来研究脑与行与行为之之间的的关系。属于关系。属于生理心理学生理心理学的范畴。的范畴。eg:脑损伤，电刺激，透刺激，透颅磁刺激。磁刺激。另一另一类是在人是在

20、人们完成完成认知任知任务的同的同时，观察他察他们的的脑活活动变化。化。这属于属于心理生理学心理生理学的范畴。的范畴。eg：单细胞胞记录，脑电，脑磁，磁，PET，fMRI现在学习的是第41页，共68页2022/10/17421、脑电（EEG/ERP）脑电图（electroencephalography，简称称EEG），），通通过头皮表面皮表面电极极记录得到得到脑电活活动变化，一般化，一般认为这种种电活活动反映了反映了电极下神极下神经元群活元群活动时产生的生的突触后突触后电位位总和。和。除了除了记录电极以外，极以外，还在在头皮表面放置皮表面放置参考参考电极，极，实际记录下来的信号是下来的信号是记录

21、电极和参考极和参考电极之极之间的的电位差。位差。脑电信号微弱，信号微弱，电极引出的极引出的电位位变化通化通过高倍放大器后高倍放大器后才能被才能被计算机算机记录下来。下来。现在学习的是第42页，共68页2022/10/1743ERP技术由由特定特定认知任知任务所引起的所引起的脑电活活动比比较微弱，被淹没在微弱，被淹没在整体的整体的EEG中中难以以观察，事件相关察，事件相关电位（位（ERPs,event-related potential）技）技术可以将其抽提出来，其核心是可以将其抽提出来，其核心是叠叠加平均加平均技技术。通通过叠加平均，只有那些与刺激相关（叠加平均，只有那些与刺激相关（时间锁定、

22、振幅定、振幅锁定）的定）的脑电成分保留下来，而与刺激无关的成分成分保留下来，而与刺激无关的成分衰减衰减了。了。所提取出来的信号就是所提取出来的信号就是ERP，它是由刺激事件（包括，它是由刺激事件（包括物理刺激和心理事件）所引起的物理刺激和心理事件）所引起的脑电波，也称波，也称诱发电位位（evoked potentials，EP）。）。现在学习的是第43页，共68页2022/10/1744技术特点1）无）无损。可以在人体上重复多次使用。可以在人体上重复多次使用。2）脑电信号直接反映了神信号直接反映了神经元元电活活动变化。化。3）时间分辨率非常高，可以达到分辨率非常高，可以达到1ms以下。以下。4

23、）空）空间分辨率分辨率较低。低。电极个数和极个数和脑内内兴奋源推源推测。5）费用低廉。用低廉。128导，100万左右。万左右。现在学习的是第44页，共68页2022/10/1745研究动态研究者可以通研究者可以通过记录分析人分析人们在在执行各种行各种认知任知任务时的的ERP信号，信号，动态地地观察察大大脑在在认知知过程中的活程中的活动变化，化，进而探索而探索这些些认知功能的神知功能的神经机制。机制。ERP技技术被广泛被广泛应用于知用于知觉、注意、学、注意、学习、记忆、语言言等多种等多种认知知过程的研究中，并取得了非常丰富的研究成程的研究中，并取得了非常丰富的研究成果。果。现在学习的是第45页，

24、共68页2022/10/1746例子1现在学习的是第46页，共68页2022/10/1747例子2现在学习的是第47页，共68页2022/10/1748EEG Measurement现在学习的是第48页，共68页2022/10/17492、脑磁（MEG/ERF）当神当神经元元兴奋时，除了，除了产生与突触活生与突触活动相关的相关的电流之流之外，外，还会会产生生磁磁场。与与脑电相似，可以通相似，可以通过特殊的技特殊的技术手段将手段将头皮表面很小的磁皮表面很小的磁场检测出来。出来。脑磁磁图（magneto encephalography,MEG），就是一），就是一种在种在头皮表面皮表面测量量脑神神经

25、活活动产生的微弱磁生的微弱磁场的技的技术。与与ERP相似，研究者也可以通相似，研究者也可以通过叠加平均技叠加平均技术在在MEG中中抽取抽取事件相关磁事件相关磁场（event-related fields，ERFs）。）。现在学习的是第49页，共68页2022/10/17503、正电子发射断层扫描（PET）神神经元需要从血液中元需要从血液中获取取氧和葡萄糖氧和葡萄糖作作为其其营养和活养和活动能源。在能源。在脑组织兴奋时其附近的血管血流量会增多其附近的血管血流量会增多以以满足神足神经活活动的需要。的需要。正正电子子发射断射断层扫描（描（PET,positron emission tomograph

26、y）技）技术，就是利用正，就是利用正电子放射性同位素来子放射性同位素来标记血流量在血流量在脑内的分布，通内的分布，通过测量与某个量与某个认知知过程有程有关的关的局部局部脑血流量血流量（regional cerebral blood flow，rCBF）变化，来推化，来推测在在这个个认知知过程中伴随着哪些程中伴随着哪些脑区域的活区域的活动。现在学习的是第50页，共68页2022/10/1751技术特点1）扫描描时要要给人体注射一定人体注射一定剂量的放射性物量的放射性物质，短，短期内最好不要接受多次期内最好不要接受多次PET扫描。描。2）并不是直接）并不是直接测量量脑神神经活活动，只是通，只是通过

27、测量量脑血流量血流量来来间接推接推测脑活活动。脑血流量和神血流量和神经活活动之之间的关系复的关系复杂。3）空）空间分辨率高。目前最高可达分辨率高。目前最高可达5-10mm3。4）时间分辨率非常差。需要几十秒。分辨率非常差。需要几十秒。5）设备昂昂贵。回旋加速器和同位素。回旋加速器和同位素。现在学习的是第51页，共68页2022/10/1752PET现在学习的是第52页，共68页2022/10/17534、功能磁共振成像（fMRI）功能磁共振成像（功能磁共振成像（fMRI,functional magnetic resonance imaging），），测量的是量的是“血氧水平依血氧水平依赖”（

28、blood oxygenation level dependent，BOLD）信号。）信号。大大脑活活动时，其血氧含量中，其血氧含量中氧合血氧合血红蛋白和脱氧血蛋白和脱氧血红蛋白蛋白的比率的比率发生生变化，引起化，引起脑部部组织的的磁化率磁化率变化，化，测量其引起的信号改量其引起的信号改变，以此反映相关的大，以此反映相关的大脑活活动功功能能变化。化。与与PET相比，相比，fMRI成像成像时间可以短于可以短于100ms，空，空间分分辨率可以达到辨率可以达到1mm，可以无，可以无创性的多次性的多次实验。现在学习的是第53页，共68页2022/10/1754研究动态fMRI涉及的涉及的脑结构大都在构

29、大都在皮皮质区域水平。区域水平。时间和空和空间分辨率都分辨率都还有有较大的局限性。并且，大的局限性。并且，fMRI信号的信号的变化与神化与神经元的元的兴奋和抑制之和抑制之间的确切关系是什么，的确切关系是什么，还是一个没有完全解决的是一个没有完全解决的问题。fMRI的一个的一个发展方向是提高成像的展方向是提高成像的时空分辨率和信空分辨率和信噪比，噪比，发展新的成像技展新的成像技术克服克服BOLD-fMRI研究的限研究的限制。制。另一个另一个发展方向是展方向是多种成像技多种成像技术的的结合合。如与。如与ERP结合使用。合使用。现在学习的是第54页，共68页2022/10/1755fMRI现在学习的

30、是第55页，共68页2022/10/17Free template from 56时间分辨率和空间分辨率的比较现在学习的是第56页，共68页第四节、实践与应用一、认知心理学与教学认知心理学可以帮助教师提高教学效果认知心理学可以帮助学生提高学习效果现在学习的是第57页，共68页（一）教学中的认知心理教学过程涉及多种认知过程：注意、知觉、记忆、思维、语言、元认知等等使用过程分析的方法分析学生认知操作使用多种方法分析学生的认知活动。现在学习的是第58页，共68页（二）学习中的认知心理制作概念地图，提高学习和记忆的效果根据认知规律，提高阅读效果五步阅读法和六步阅读法现在学习的是第59页，共68页五步阅

31、读法现在学习的是第60页，共68页六步阅读法概览：S提问：Q阅读：R1复述：R2联系：R3复习：R4现在学习的是第61页，共68页怎样做笔记主动记重点记抓信号词积极听选择记现在学习的是第62页，共68页笔记的使用和复习方法及时整理，查漏补缺寻找各种观点之间的联系联系新信息和已有的信息对笔记进行总结对课堂笔记材料做补充提问现在学习的是第63页，共68页养成良好的学习习惯营造适合学习的环境采用分散学习法联想记忆自测过度学习现在学习的是第64页，共68页考试的技巧回答选择题的技巧对付考试中的问答题的技巧现在学习的是第65页，共68页二、认知心理学与生活（一）认知与心理健康抑郁与认知对信息的选择性注意对负性记忆的选择性回忆对事件解释中的不合理信念现在学习的是第66页，共68页现在学习的是第67页，共68页现在学习的是第68页，共68页