不同空間能力個(gè)體二維心理旋轉(zhuǎn)測驗(yàn)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(rèn)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(yàn)來測量個(gè)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(rèn)知過程，要求人們對(duì)想象出物體以某種角度進(jìn)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(jìn)行空間定向的基礎(chǔ)［1-2］。腦功能分化又稱腦功能的非對(duì)稱性，該理論認(rèn)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(rèn)為兩大腦半球具有協(xié)同作用，共同參與認(rèn)知活動(dòng)。研究表明，性別差異導(dǎo)致的個(gè)體言語能力差異在某種程度上影響著空間能力［3］。目前對(duì)于空間能力的研究集中于空間視覺化與空間定向兩個(gè)因子。在視覺化能力中，心理旋轉(zhuǎn)測驗(yàn)一直被視為視覺表象的代表性測驗(yàn)，并作為空間能力預(yù)測效度的良好指標(biāo)。本研究針對(duì)同一性別群體，比較不同空間能力個(gè)體二維方格心理旋轉(zhuǎn)測驗(yàn)(two dimensional mental rotation test，2D-MR)成績及言語智商的差異，探討言語能力對(duì)空間能力的影響并驗(yàn)證二維旋轉(zhuǎn)圖形測驗(yàn)的有效性。

1 對(duì)象與方法

1.1 對(duì)象 本研究對(duì)象為某軍校一年級(jí)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(shí)驗(yàn)。

1.2 方法 ①言語智商測驗(yàn):采用韋氏成人智力測驗(yàn)城市版(WAIS-C)言語部分評(píng)價(jià)被試者言語能力，該測驗(yàn)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(yàn):以2D-MR為刺激，每個(gè)測試單元由兩個(gè)刺激組成，左邊呈現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)刺激，右邊呈現(xiàn)探查刺激。兩個(gè)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(shí)驗(yàn)共包括60個(gè)測試單元，要求被試者對(duì)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(qǐng)按F鍵，如果不相同請(qǐng)按J鍵”。③空間能力:采用認(rèn)知分化成套測驗(yàn)(cognitive laterality battery，CLB)［5］空間能力的4項(xiàng)分測驗(yàn)(定位測驗(yàn)、三維旋轉(zhuǎn)、圖畫完形及木塊連接)總分評(píng)定被試者的空間能力。

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理 應(yīng)用SPSS 10.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。統(tǒng)計(jì)指標(biāo)包括正確數(shù)(個(gè))、平均反應(yīng)時(shí)間(s)、單位時(shí)間正確數(shù)(個(gè)/s)。測驗(yàn)結(jié)果以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差(x±s)表示，采用單因素方差分析，統(tǒng)計(jì)時(shí)將被試者言語智商作為固定因素。α=0.05為檢驗(yàn)水準(zhǔn)。

2 結(jié)果

2.1 不同空間能力個(gè)體二維立方體測驗(yàn)成績比較按照CLB測驗(yàn)空間能力的4項(xiàng)分測驗(yàn)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(yàn)單位時(shí)間正確數(shù)高、平均反應(yīng)時(shí)間快，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＜0.01)，兩組正確數(shù)比較差異無統(tǒng)計(jì)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(yàn)結(jié)果比較(x±s)

2.2 不同空間能力個(gè)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(jì)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(yàn)是一個(gè)比較有代表性的空間心理旋轉(zhuǎn)測驗(yàn)，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(yàn)進(jìn)行空間能力測試并不能和現(xiàn)實(shí)情況相吻合。這項(xiàng)測驗(yàn)要求被試者去判斷呈現(xiàn)的兩個(gè)圖是否描述的是相同的物體，得出的分?jǐn)?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(gè)子系統(tǒng)，同時(shí)心理旋轉(zhuǎn)測驗(yàn)一直被視為視覺空間能力的代表性測驗(yàn)。

本研究結(jié)果顯示，高空間能力個(gè)體在完成二維旋轉(zhuǎn)圖形測驗(yàn)時(shí)具有較高的單位時(shí)間正確數(shù)及較快的反應(yīng)時(shí)間，提示該測驗(yàn)對(duì)不同空間能力個(gè)體有著較好的區(qū)分度及較高的效度。此外，以往研究認(rèn)為言語能力與空間能力是截然分開的［10］，在考查個(gè)體空間能力時(shí)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(duì)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(duì)不同空間能力個(gè)體進(jìn)行了言語智商的比較，結(jié)果發(fā)現(xiàn)不同空間能力個(gè)體言語智商比較差異無統(tǒng)計(jì)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(duì)空間能力尤其是二維旋轉(zhuǎn)測驗(yàn)結(jié)果的影響仍需進(jìn)一步研究。

空間定向能力是軍事航空醫(yī)學(xué)研究的一個(gè)熱點(diǎn)和難點(diǎn)，飛行錯(cuò)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(duì)自己與飛機(jī)和地面相互關(guān)系的一種錯(cuò)誤感知覺［11-13］，其發(fā)生的基本機(jī)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(cuò)誤信息或中樞對(duì)空間信息處理、整合錯(cuò)誤在空間知覺形成中起主導(dǎo)作用。目前飛行錯(cuò)覺的預(yù)防措施主要有:①加強(qiáng)飛行錯(cuò)覺理論教育;②飛行錯(cuò)覺地面模擬體驗(yàn)和空中模擬體驗(yàn);③飛行錯(cuò)覺模擬器訓(xùn)練;④儀表空間定向能力訓(xùn)練;⑤改進(jìn)飛機(jī)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(shí)除了對(duì)空間能力進(jìn)行測試，同時(shí)還需要對(duì)言語能力進(jìn)行測試［15-16］，只有這樣才能更有效地減少因飛行錯(cuò)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(duì)的戰(zhàn)斗力。

［1］ 皇甫恩，苗丹民.航空航天心理學(xué)［M］.西安:陜西科學(xué)技術(shù)出版社，2000:8-57.

［2］ 鞠成婷，游旭群.空間能力測驗(yàn)及其研究應(yīng)用［J］.心理科學(xué)，2013，36(2):463-468.

［3］ Fidelman U.A misleading implication of the metabolism scans of the brain［J］.Int J Neurosci，1994，74(1-4):105-108.

［4］ 龔耀先.韋氏成人智力測驗(yàn)城市版(修訂)［M］.長沙:湖南醫(yī)科大學(xué)，1982:35-114.

［5］ Gordon H W.The cognitive laterality battery:tests of specialized cognitive function［J］.Int J Neurosci，1986，29(3-4):223-244.

［6］ 金瑜.心理測量［M］.上海:華東師范大學(xué)出版社，2001:259.

［7］ Shepard R N，Metzler J.Mental rotation of three-dimensional objects［J］.Science，1971，171(3972):701-703.

［8］ Roberts JE，Bell M A.Two-and three-dimensional mental rotation tasks lead to different parietal laterality for men and women［J］.Int J of Psychophysiol，2003，50(3):235-246.

［9］ Dalecki M，Dem S，Steinberg F.Mental rotation of a letter，hand and complex scene in microgravity［J］.Neurosci Lett，2013，533:55-59.

［10］劉練紅，皇甫恩，苗丹民，等.心理旋轉(zhuǎn)測驗(yàn)的效標(biāo)關(guān)聯(lián)效度［J］.第四軍醫(yī)大學(xué)學(xué)報(bào)，2004，25(1):85-87.

［11］畢紅哲，謝溯江，賈宏博，等.高性能戰(zhàn)斗機(jī)飛行員儀表視覺空間定向能力訓(xùn)練效果觀察［J］.中華航空航天醫(yī)學(xué)雜志，2010，21(1):26-29.

［12］賈大光，李學(xué)山.飛行員空間定向能力訓(xùn)練研究［J］.軍事體育進(jìn)修學(xué)院學(xué)報(bào)，2012，31(4):44-46.

［13］劉浩，張佳麗，李鳴皋.艦載與陸基直升機(jī)飛行員健康影響因素調(diào)查分析［J］.解放軍醫(yī)藥雜志，2014，26(8):4-7.

［14］黃煒，季思菊.殲擊機(jī)飛行員飛行錯(cuò)覺與飛行等級(jí)的關(guān)系分析［J］.中國療養(yǎng)醫(yī)學(xué)，2009，18(11):1049-1050.

［15］謝溯江.新型高性能戰(zhàn)斗機(jī)飛行員前庭功能選拔鑒定訓(xùn)練方法研究中存在的問題及展望［J］.空軍醫(yī)學(xué)雜志，2011，27(1):54-60.

［16］徐蜀宣，陳同欣，鄭軍，等.高性能戰(zhàn)斗機(jī)飛行員醫(yī)學(xué)選拔若干問題探討［J］.空軍總醫(yī)院學(xué)報(bào)，2004，20(2):87-88，92.