认知心理学第二章课件

第二章第二章知觉知觉第一节第一节 知觉信息与知觉过程知觉信息与知觉过程 第二节第二节 模式识别模式识别 第三节第三节 结构优势效应结构优势效应本章教学重点本章教学重点 知觉的假设考验说；知觉的刺激物说；模板说；原型说；特征说；字词优势效应；客体优势效应本章教学难点本章教学难点 字词优势效应；客体优势效应1传统研究关于知觉的理解：传统研究关于知觉的理解：1、知觉是在刺激作用下即刻产生的，而且似乎是自动的；、知觉是在刺激作用下即刻产生的，而且似乎是自动的；2、人们常常意识不到知觉的过程；、人们常常意识不到知觉的过程；3、某些空间特性的知觉受先天制约，不依赖于过去的经、某些空间特性的知觉受先天制约，不依赖于过去的经验或者学习；验或者学习；4、某些几何错觉甚至不依赖于人掌握的有关概念。、某些几何错觉甚至不依赖于人掌握的有关概念。第一节第一节 知觉信息与知觉过程知觉信息与知觉过程 23456目前关于知觉概念的理解：目前关于知觉概念的理解：知觉是感觉信息的组织与解释，知觉是感觉信息的组织与解释，即获得感觉信息意义的过程。即获得感觉信息意义的过程。7 认知心理学认为，知觉既具有直接的特点，也有间接的性质。知觉与人的知识经验密不可分。Warren等(1970年)的音素恢复实验证明了该观点。Miller 和 Isard 的实验也证明了已有知识经验在知觉中的作用。一、知识经验在知觉中的作用一、知识经验在知觉中的作用 8 1、假设考验说 过去的知识经验主要是以假设、期望或图式的形式在知觉中起作用的。人在知觉时接收感觉输入，在已有经验的基础上，形成关于当前的刺激是什么，或者激活一定的知识单元而形成对某种客体的期望。知觉是在这些假设、期望等的引导和规划下进行的。知觉是一种包含假设考验的构造过程。知觉是一种包含假设考验的构造过程。人通过接收信息、形成和考验假设，再接收人通过接收信息、形成和考验假设，再接收或搜寻信息，再考验假设，直至验证某个假或搜寻信息，再考验假设，直至验证某个假设，从而对感觉刺激作出正确的解释。设，从而对感觉刺激作出正确的解释。二、两种对立的知觉理论二、两种对立的知觉理论 92、刺激物说 刺激物说与假设考验说相反，主张知觉只具有直接性质，否认已有知识经验的作用。其著名代表人Gibson(1950，1966，1979)认为，自然界的刺激是完整的，可以提供非常丰富的信息，人完全可以利用这些信息，直接产生与作用于感官的刺激相对应的知觉经验，根本不需要在过去经验基础上形成假设并进行考验。10Gibson的理论也称为直接知觉理论，Helmholtz与Bruner，Gregory及Neisser等理论家的理论称为结构主义知觉理论(知觉的间接理论)。11知觉的直接理论 知觉的间接理论（结构主义加工理论）特征：无内部表征参与；受自下而上加工驱动特征：依赖于内部过程；既受自上而下又受自下而上加工驱动理论假设：1、刺激眼睛的光线模式是一个光学分布，这种结构性的光线包含来自环境中的所有投射到眼睛的视觉信息。2、这种光学分布提供关于空间中目标分布特征的明确的或恒定的信息。这种信息存在多种形式，包括结构级差、光流模式和功能承受性。3、知觉是在很少或没有信息加工的情况下，通过共振直接从光学分布中提取各种丰富信息。理论假设：1、知觉是一个积极的和构建的过程，它在某种程度上要多于感觉的直接登记其他事件会切入到刺激和经验之中来。2、知觉并不是由刺激输入直接引起的，而是所呈现刺激与内部假设、期望、知识以及动机和情绪因素交互作用的终极产品。3、知觉有时可受到不正确的假设和期望的影响。因而知觉也会发生错误。优点：1、哲学层面的某种重要性。既强调有机体又重视环境。2、Gibson显示视觉刺激所提供的信息比预想的要多。3、结构主义理论家所完成的人为实验研究并不一定能推翻Gibson的理论。弱点：1、知觉中所涉及的过程比Gibson所预料的更加复杂。2、Gibson的理论范式并不能有效地解释知觉的所有特征。3、研究已经发现知觉涉及记忆和内部表征加工过程。优点：导致了众多有趣知觉现象的发现，而结构主义理论家的假设就可能存在于这些现象之中。弱点：1、环境提供的信息比结构主义理论家的假设要多得多丰富得多。2、结构主义理论家所完成的大多数实验和演示都使用了人工或非自然刺激。3、不能很清楚观察者将形成什么样的假设。4、没有对大多数视错觉提供令人满意的解释。12三、知觉加工三、知觉加工 认知心理学认为，知觉就是对感觉信息（刺激信息）进行加工，在过去知识经验的参与下，通过信息加工过程而实现对刺激信息意义的理解。这种加工过程有两种：1、自上而下和自下而上加工、自上而下和自下而上加工自下而上加工是指由外部刺激开始的加工，通常是自下而上加工是指由外部刺激开始的加工，通常是说先对较小的知觉单元进行分析，然后再转向较大的说先对较小的知觉单元进行分析，然后再转向较大的知觉单元，经过一系列连续阶段的加工而达到对感觉知觉单元，经过一系列连续阶段的加工而达到对感觉刺激的解释。刺激的解释。自上而下加工是由有关知觉对象的一般自上而下加工是由有关知觉对象的一般知识开始的加工。知识开始的加工。2、整体加工和局部加工、整体加工和局部加工整体加工是指对于一个刺激客体，先知觉其整体，整体加工是指对于一个刺激客体，先知觉其整体，然后再知觉各部分的加工方式。局部加工是指对于一然后再知觉各部分的加工方式。局部加工是指对于一个刺激客体，先知觉其各部分，进而再知觉整体的加个刺激客体，先知觉其各部分，进而再知觉整体的加工方式。工方式。13知觉四种加工方式之间的关系知觉四种加工方式之间的关系 1、一般都承认，在良好的知觉条件下，知觉主要是自下而上的加工，而随着条件恶化，自上而下加工的参与也将逐渐增多。2、知觉加工过程中存在总体特征优先现象。即在知觉加工的过程中，总体加工快于局部特征加工。而且当人们注意局部特征时，也不能不先知觉刺激对象的总体特征。当小字母达到8度视角时，它比总体特征（大字母）更易识别。由此可以得出结论：有着最佳大小的对象首先被加工。141516一、模式识别概述二、模式识别的理论（一）模板说（二）原型说（三）特征说第二节模式识别17Stroop效应1935年Stroop设计了一种实验，实验所用的刺激材料在颜色和意义上相矛盾，例如用蓝色写成的“红”字，实验并不要求被试念出这个字，而是要求被试说出字的颜色即蓝色，结果被试的反应时比字色一致的反应时要长些。这个实验说明字色矛盾时认知过程受到干扰，即被试在报告字的颜色时受到了字的意义的干扰。18一、模式识别概述（一）模式与模式识别模式（pattern）是指由若干元素或成分按一定关系形成的某种刺激结构（也叫刺激的组合）。模式识别（patternrecognition）是指人们运用记忆中已经储存的信息，对当前出现的刺激模式作出有效解释的过程。（二）模式识别的种类按感觉通道的性质划分：视觉、听觉、嗅觉等。按模式本身的特点划分：物体及图像的识别、表情识别和语言识别等。（三）模式识别的意义模式识别是动物和人的基本能力之一，在动物和人类的生活中具有重要作用。模式识别是人的一种基本的认知能力或智能，在人的各种活动中都有重要的作用。19（四）知觉和模式识别的关系人们对一个熟悉的事物的重新知觉，称为识别（或再认）。在认知心理学中这两个概念常常通用。从研究范围看，二者仍有区别：知觉心理学的研究范围很广（空间知觉、时间知觉、运动知觉），而模式识别主要是研究对各种刺激模式的知觉，尤其是视觉刺激模式的知觉。（五）模式识别的阶段或过程感觉登记；知觉分析与综合；语意分析与综合；决策与核证。(下页图示)（六）人类模式识别的特点复杂性；适应性；学习性；语言的作用。2021二、模式识别的理论二、模式识别的理论模式识别可看作一个典型的知觉过程，它依赖模式识别可看作一个典型的知觉过程，它依赖于人已有的知识和经验。一般说来，模式识别过程于人已有的知识和经验。一般说来，模式识别过程是感觉信息与长时记忆中的有关信息进行比较，再是感觉信息与长时记忆中的有关信息进行比较，再决定它与哪个长时记忆中的项目有着最佳匹配的过决定它与哪个长时记忆中的项目有着最佳匹配的过程。程。那么，匹配过程又是怎样实现的呢那么，匹配过程又是怎样实现的呢?认认知心理学提出了知心理学提出了模板说模板说(模板匹配模型模板匹配模型)、原型说原型说(原型匹配模型原型匹配模型)和和特征说特征说(特征分析模型特征分析模型)等理论进等理论进行说明。行说明。22（一）模板说模板说的核心思想是认为在人的长时记忆中，贮存着许多各式各样的在过去生活中形成的外部模式的袖珍复本。这些袖珍复本即称作模板（Template)，它们与外部的模式有一对一的对应关系；当一个刺激作用于人的感官时，刺激信息得到编码并与已贮存的各种模板进行比较，然后作出决定，看哪一个模板与刺激有最佳的匹配，就把这个刺激确认为与那个模板相同。这样，模式就得到识别。2324模板说是一个简单的模型。它的基本思想就是刺激与模板匹配，而且这种匹配要求两者有最大程度的重叠。这种形式的匹配被称为模板式匹配。25模板说面临着两大困难：模板说面临着两大困难：1、人有大脑中到底贮存有多少模板，、人有大脑中到底贮存有多少模板，这些模板的检索方式与速度如何？这些模板的检索方式与速度如何？2、大脑中的模板与客观事物很难呈、大脑中的模板与客观事物很难呈一一对应的关系，那么，对于一个客观事一一对应的关系，那么，对于一个客观事物来说，无法确定模板的数量及其变式。物来说，无法确定模板的数量及其变式。26（二）原型说原型说是针对模板说的不足而提出来的。其突出特点是：认为在记忆中贮存的不是与外部模式有一对一关系的模板，而是原型(Prototype)。原型不是某一个特定模式的内部复本。它被看作一类客体的内部表征，即一个类别或范畴的所有个体的概括表征。这种原型反映一类客体具有的基本特征。因此，在模式识别的过程中，外部刺激只需与原型进行比较并达到近似的匹配即可。当刺激与某一原形有着最近似的匹配，即可得到识别。27该模型认为：模式识别的基本过程就是通过将当前刺激与记忆中的有关原型进行匹配，从而获得当前刺激意义的过程。原型不是事物的复本，而是事物概括性特征及其关系。28原型匹配模型原型匹配模型29（三）特征说特征说认为外部刺激在人的长时记忆中，是以各种特征来表征的，在模式识别过程中，首先要对刺激的特征进行分析，也即抽取刺激的有关特征，然后将这些抽取的特征加以合并，再与长时记忆中的各种刺激的特征进行比较，一旦获得最佳的匹配，外部刺激就被识别。30特征说认为，模式可以分解为诸特征说认为，模式可以分解为诸特征，特征和特征分析在模式识别中特征，特征和特征分析在模式识别中起着关键作用。特征与模板、原型都起着关键作用。特征与模板、原型都不相同。不相同。31字母识别实验表明：当目标字母与矩阵中字母很相似时，从矩阵中识别目标字母所需要的时间会增长，反之则减短。这说明，在模式识别过程中，相似性特征加工具有心理真实性，即特征说具有心理真实性。3233Mayzner是通过速示器进行实验后，经过统计得出上表的。在实验中，每个字母分别在12、14、16、18和20ms的呈现时长呈现50次，每个字母总呈现的次数为250。该实验有两个结果：1、字母呈现的时间越长，被试正确辨认的次数就越多。2、两个字母特征越相似，被混淆的次数就越多。例如高相似字母O和C,被混淆次数为42次，C和D为44次。低相似字母如C与W,相互混淆的次数为0次。34 谢夫里奇（Selfridge，1959)提出的“鬼城”(Pandemonium)。这个模型以特征分析为基础，将模式识别过程分为4个层次，每个层次都有一些“鬼”来执行某个特定的任务，这些层次顺序地进行工作，最后达到对模式的识别。“鬼城”模型的结构见图。从图中可以看出，第一个层次是由“映象鬼”对外部刺激进行编码，形成刺激的映象。3536 然后由第二个层次的“特征鬼”对刺激的映象进行分析，即将它分解为各种特征；在分析过程中，每个特征鬼的功能是专一的，只寻找它负责的那一种特征，如字母的垂直线、水平线、直角等，并且需要就刺激是否具有相应的特征及其数量作出明确的报告。37 第三个层次的“认知鬼”始终监视各种特征鬼的反应，每个认知鬼各负责一个模式(字母)，它们都从特征鬼的反应中寻找各自负责的那个模式的有关特征，当发现了有关的特征时，它们就会喊叫，发现的特征愈多，喊叫声也愈大。最后，“决策鬼”(第四个层次)根据这些认知鬼的喊叫，选择喊叫声最大的那个认知鬼所负责的模式，作为所要识别的模式。38 例如，在识别字母时，首先由映象鬼分别报告所具有的一条垂直线，两条水平线，一条斜线，一条不连续的曲线和3个直角。这时一直注视特征鬼工作的许多认知鬼开始寻找与自己有关的特征，其中 P、D和R三个鬼都会喊叫，然而只有R鬼的叫喊声最大，因为R鬼的全部特征与前面所有特征鬼的反应完全符合，而P鬼和D鬼则有与之不相符合的特征，所以决策鬼就判定R为所要识别的模式。39（四）拓扑学理论基本观点：基本观点：在视觉处理的早期阶段，人的视觉系统首先检测图形的拓扑性质，它对图形的大范围拓扑性质敏感，而对图形的局部几何性质不敏感。图形的拓扑性质是指在拓扑变换下图形保持不变的性质和关系。如连通性、封闭性、洞都是典型的拓扑性质，而大小、角度、平行性等几何性质则不是拓扑性质。4041（五）视觉计算理论视觉计算理论由马尔提出。理论：视觉世界是由一些均匀的具有反射功能的表面所组成的，这些表面由于照明条件、表面的反射率、表面的几何学特性和表面与观察点的方向与距离的变化而产生强度的变化。视觉形成具有三个阶段：二维要素图、2.5维要素图、三维模型表征。42（六）成分识别理论成分识别理论（RBC理论）由比德曼提出。该理论假定，一个物体的二维视图是由一些简单的成分（几何离子）组成的，这些几何离子按不同的关系彼此联合起来，组成各种不同的物体。43第三节结构优势效应知觉是个体对当前刺激意义的理解，其机制为模式识别，由于人们对过去知识经验在知觉过程中作用的看法不同，因而提出了多种模式识别的理论或模型。但无论在哪种实验中，一个知觉过程的共有现象均被研究者注意到即知觉过程中的结构优势应。结构优势效应表明，在知觉过程，整体的结构在模式识别中可起到有利作用，位于整体结构中的对象的知觉速度快于结构不严密的组织中知觉对象的知觉速度。这种结构优势效应主要表现为字词优势效应、客体优势效应以及构型优势效应等。44基本观点：识别一个字词中的字母，要比基本观点：识别一个字词中的字母，要比识别一个单独的字母的正确率要高。识别一个单独的字母的正确率要高。字词优势效应实验表明：当字母位于一个字词优势效应实验表明：当字母位于一个有意义的单词环境中时，它有可能被快速知觉。有意义的单词环境中时，它有可能被快速知觉。而当字母位于的背景杂乱无章时，要知觉该字而当字母位于的背景杂乱无章时，要知觉该字母所需的信息加工时间可能最长。母所需的信息加工时间可能最长。（一）字词优势效应（一）字词优势效应45（二）客体优势效应（二）客体优势效应在字词优势研究的推动，人们又把研究兴趣转向其它在字词优势研究的推动，人们又把研究兴趣转向其它方面，结果发现，结构优势效应在许多方面都普遍存在。方面，结果发现，结构优势效应在许多方面都普遍存在。其中比较突出的是其中比较突出的是Weisstein和和Harris线段和图形知觉线段和图形知觉研究（研究（1974）。他们的研究结论是：）。他们的研究结论是：在一个结构严谨的在一个结构严谨的三维图形中的线段识别起来要优于组织较差的图形的同三维图形中的线段识别起来要优于组织较差的图形的同一线段。这种现象称为客体优势效应。一线段。这种现象称为客体优势效应。464748思考题：1.模板说与原型说有何不同？2.在教学中怎样发挥知觉的优势效应？49