知识表征

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1、第一章 知识表征教学目的：通过本章的教学使学生理解知识是在头脑中是如何表征的，了解知识的基本表征形式，知识表征领域的重要研究及理论。教学内容第一节 知识的心理表征知识的表征方式v 表征的概念表征（representation）：用于代表客观世界中或我们想象中的事物的一组概念、符号或标记。外部表征：油画、菜单、蓝图、地图、书面语言等内部表征：事物在头脑中的表征知识表征(knowledge representation)是指信息在人脑中的存储和组织形式：即外在的事物、事件、观念等在人脑中呈现并为人脑所知的形式。 知识表征：语义表征和表象表征 图像与语言的区别有些观念用图像来表征更好也更容易，有些则

2、更适宜用字词来表征。例如：“鸡蛋的形状是什么样的？”，通过画一个蛋 比描述一个蛋容易。 “正义是什么？”，这时用图像描述就比用文字描述困难了。v 语言描述则不具备类比特征，因为语言符号和它所指代事物之间的关系是任意的、强制性的；符号表征1、不连续的符号2、外显的，需要有表示关系的符号3、语法的，把不同类符号组织起来的规则4、抽象的v 图像更接近于客观世界，因为其结构与客观世界的结构很接近；类比表征1、没有不连续的符号2、内隐的，没有独立的关系符号3、没有组织各类符号的规则4、具体的知识表征的理论（重点）v Allan Paivio（1969,1971）的双重编码理论（重点）表象是针对在环境中所

3、观察到的诸如树、河流等物理刺激的类比编码，是一种维持了被表征物的主要知觉特征的知识表征。表象有着与知觉相似的性质，并且与外部客体相类似，例如视觉表象包含着客体大小和空间关系。语言表征是一种符号编码，是一种被任意选出以象征某物，并不从知觉上与所表征物相类似的知识表征。Paivio认为这两种编码将信息组织成知识，以便在后继的使用中对其进行操作和存储，进而在以后使用时进行从新提取。v Anderson & Bower（1973）的概念命题理论（命题理论）主要观点:1、知识以抽象的命题方式表征；2、命题表达了概念间的特定关系；3、表象是其他认知过程发生时的副现象；4、图片和言语陈述都以抽象的深层语义关

4、系来表征，不是具体的图片或言语。命题的概念：命题是指一个陈述的语义，不是指陈述本身， 而是指所表达的语义。命题是指潜藏于概念的特殊关系之下的意义。例如：看图，“椅子在猫的下方”，或“猫在椅子的上面”猫的下方是椅子心理表征的命题形式既非字词的又非意象的，而是一种更抽象的形式来表征知识的隐含意义。对句子而言，命题不会保留字词的声音或视觉成分，而对图像而言，命题不会保留图片精确的知觉形式。逻辑学家发明了一种简写法（谓语演算）来方便的表述一种关系的内在含义（命题）：（要素间的关系）（主题要素），（客体要素）命题能够用来描述各种关系：动作、属性、空间位置关系、类别从属关系等。 第二节 表象表象的概念：v

5、 表象是不能即时被感觉器官所感知的、对事物（如物体、事件、场景）的心理表征（Behrmann, Kosslyn & Jeanerod）。v 普心（彭聃龄版）：表象是事物不在面前时，人在头脑中出现的关于事物的形象。从信息加工的观点来讲，表象是指当前不存在的事物或事件的一种知识表征。v 心理表象 尽管你没有在激流中漂流过，但脑中也可以浮现出顺流而下漂流的情景。心理表象(mental image)是对事物形成的一种不能即时被感觉器官所感知的心理表征(Behrmann，Kosslyn和Jeannerod，1996)。 表象包括记忆表象和想象表象，所表征的事物或事件可能是 经历过的事物，也可能是根本不存

6、在的事物。表象与知觉（重点）1、功能对等假设：将表象在功能上与知觉相对等Paivio认为，尽管我们意象建构与知觉并非完全相同，但是意象建构的确与知觉在功能上对等。Neisser（1972）认为，表象活动运用的是知觉时的某些认知过程，只不过这是没有引起知觉的刺激输入而已。Kosslyn（1980,1981）将视觉表象看成类似于视知觉的人脑中的图画。这些观点都强调表象与知觉的机能等价。机能等价的实验证据研究表象和知觉的机能等价的一个重要方法是将在知觉条件下完成的一种作业与在表象条件下完成的同一作业进行比较，以发现是否有共同的或相似的情况。v Finke&Klosslyn(1980)的锐敏度实验实验

7、材料：刺激野、两个直径6mm的黑点、一个直径6mm的红点（注视点）实验流程：边缘视觉锐敏度实验：实验时，给被试呈现以上实验材料，被试用手柄缓慢地向左右（两个黑点竖直时），向上下（两个黑点横置时）移动红点，同时双眼追随此注视点，直到被试不能将两个黑点区分开时停止。记录这时的注视点与刺激野中心的距离，据此来计算边缘视觉锐敏度，并以度数来表示。表象锐敏度实验：这个实验与视觉锐敏度实验基本相同，区别在于实验时给被试呈现一个空的刺激野，不呈现两个黑点，而是让被试想象出两个黑点（事先会进行表象训练）。并且，在进行锐敏度实验以前，应用视觉表象鲜明性问卷对全体被试做了测查，将其分为鲜明组和非鲜明组。实验结果：

8、表象鲜明组的被试在知觉和表象两种条件下的锐敏度几乎没有差别，曲线形状也一样；非鲜明组在表象条件下的锐敏度低于知觉条件下，但曲线的变化趋势基本类似。结果提示：结果不仅支持表象与知觉具有机能等价的观点，而且提示其中存在个体差异。认知资源共享v 实验证据1：Brooks实验材料：字母实验流程：从左上角的星号开始，依次想象并报告每个角是不是外角。任务1：口头报告任务2：动作指点实验结果：动作指点比口头报告更难v 实验证据2：Segal&Fusella（1970）实验流程：让被试在头脑中保持一个视觉或听觉表象，同时对微弱的视觉刺激进行探测实验结果：视觉表象对视觉刺激的探测有干扰，听觉表象对听觉信号的探测

9、有干扰。结果提示：同一感觉道的表象和知觉有相似性，两者竞争同一心理过程或认知资源。脑机制有重叠v 脑成像研究：知觉与表象激活的脑区相似v 脑损伤研究：失去颜色知觉的病人，也无法想象带颜色的场景，看起来知觉和表象使用了相同的脑区。意象的心理操作1、 心理旋转Shepard & Metzler（1971）的研究(一)心理旋转 心理旋转是以心理表象为基础，在想象自我或客体旋转过 程中产生的一种心理现象。 谢帕德和梅茨勒等人(Shepard和Metzler，1971)对心理旋 转的信息加工机制的研究是空间认知领域的经典研究，对后来 的表象研究产生了巨大的影响。实验材料：10个小方块连接组成的图形（分为

10、三种：平面对、立体对、镜象对）实验流程：实验过程中，用速视器给被试成对呈现图形，并要求被试判定每对的图形是否相同。实验操纵的自变量：转动角度行为指标：反应时实验结果：无论是平面对还是立体对，反应时随转动角度的增加而增加，并且有着线性关系。结果提示：首先Shepard认为可以排除被试根据图形的一些表面特征来进行判断，因为这些图形看起来非常相似，很难找到一些表面的特征将它们分开；可以排除被试通过比较图像的代码来进行判断，因为如果进行比较代码判断，被试的反应时应该跟旋转角度无关。根据以上的实验结果，Shepard认为被试对两个图形进行比较时，是在头脑里将一个图形转动到另一个图形的方位上，然后依据匹配

11、的情况再作出判断。而且被试的自我报告也进一步证实了以上推断。实验结果还表明，表象可以表征物体的三维结构，而不仅是图形的二维结构，而且三维空间中和二维平面上的转动都是同样易于想象的。2、Cooper & Shepard（1973）的字符旋转实验实验材料：正的和反的字母和数字实验流程：用速视器将某个字符的某个角度的样本呈现给被试，被试的任务每次都是判定该字符是正的还是反的，按键反应，并记录其反应时。实验操纵的变量：旋转角度实验根据是否给出前行信息分为五种情况实验结果：无前行信息和只有字符或方位前行信息的反应时曲线不同于有字符和方位前行信息的，并且在180 的两侧是对称的。在既有字符和方位前行信息的

12、条件下，无论样本的方位如何，反应时都较短，而且没有发生什么大的变化。结果提示： 在无前行信息和只有字符或方位前行信息情况下，被试需要将该样本的表象转回到正位上，然后与长时记忆中的正位的表征做比较，才能判定正反。此外也反映了人在进行心理旋转时要采用一定的策略，表现出明显的智慧色彩。在既有字符和方位前行信息的条件下，由于被试事先知道将要呈现的字符及其方位后，在目标字符还没有呈现时就已经形成了该字符的表象并将其旋转到规定的方位。所以当目标刺激出现时，被试可以立即将它与已经形成的表象进行比较，无需在作心理旋转。v Cooper & Shepard（1984）的验证应用了与前一个实验相同的实验程序。但是

13、在记录反应时时有所变化：记录了事先进行心理旋转所需的时间。流程：呈现前行信息后，要求被试将该图形的表象旋转到规定的方位上，并且半数被试沿顺时针旋转，半数按逆时针旋转，记录完成旋转的时间。接着呈现刺激样本，要被试作出正反判断。实验结果 结果提示：进一步证实了心理旋转心理旋转的连续性Metzler（1973）的研究实验材料：与前面提到的手柄状图形相似实验结果：心理旋转的认知阶段（Johnson）1、 形成一个客体的心理表征2、 将客体旋转至标准客体的角度3、 进行比较4、 作出判断5、 报告结果影响心理旋转的因素v 旋转角度v 刺激复杂性v 性别差异：男性快于女性v 年龄：年龄大的被试反应慢结论（

14、1） 表象这一心理现象是客观存在的，是可以用科学的实验方法 证明的。（2）证明了表象是物体的抽象的类似物的再现。 事实上，心理旋转正是真实的物理旋转的一种类似物。只不 过表象是这种实物旋转在头脑中的复现而已，并且复现时不受 任何感觉通道的束缚。2、 心理扫描心理扫描研究所隐含的关键思路是：与知觉能够被扫描非常相似，表象也能够被扫描。此外，还预期对意象扫描的策略和反应与用于知觉扫描的策略和反应是功能对等的。柯斯林(Kosslyn，1973)认为表象操作与对事物的知觉相似，视觉表象中客体也有大小、方位、位置等空间特性。为此他们进行了心理扫描的实验研究，这些研究主要集中在距离效应和大小效应两个方面。1、 距离效应 Kosslyn（1973）的实验 实验材料：一套图片，如汽艇、飞机等 实验流程：在实验中先让被试识记一套图片，然后一次表象出其中一个。 实验条件1：让被试“注视”表象出的客体的某一部分 实验条件2：要求被试注意整个表象 被试“注视”后，实验者说出原来的该图片中可能有的一件东西的名称，要求被试判定是否真的有实验记录的行为指标：反应时 实验结果： 如果让被试“注视”的是尾部，而实验者要求确定的是艇首的旗帜，则反应时较长； 如果“注视”的是中部，要求确定的依然是艇首的旗帜，则反应时较短； 如果注意整个表象，则没有这种时间差别。 结果提示：表象也能被扫描，并且扫描所需的时间随扫描