目標(biāo)數(shù)量與運(yùn)動(dòng)框架旋轉(zhuǎn)角度對(duì)不同場(chǎng)認(rèn)知風(fēng)格個(gè)體多目標(biāo)追蹤表現(xiàn)的影響*

呂 馨 劉景瑤 魏柳青 張學(xué)民,2

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目標(biāo)數(shù)量與運(yùn)動(dòng)框架旋轉(zhuǎn)角度對(duì)不同場(chǎng)認(rèn)知風(fēng)格個(gè)體多目標(biāo)追蹤表現(xiàn)的影響

呂 馨劉景瑤魏柳青張學(xué)民

(北京師范大學(xué)心理學(xué)部, 應(yīng)用實(shí)驗(yàn)心理北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 心理學(xué)國(guó)家級(jí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心(北京師范大學(xué));北京師范大學(xué)認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)與學(xué)習(xí)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 北京 100875)

通過(guò)改變目標(biāo)數(shù)量、運(yùn)動(dòng)框架突變旋轉(zhuǎn)角度探究不同場(chǎng)認(rèn)知風(fēng)格被試在多目標(biāo)追蹤任務(wù)中的表現(xiàn)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)：(1)在任務(wù)難度較低(運(yùn)動(dòng)參考框架穩(wěn)定, 目標(biāo)數(shù)量為3和4)和任務(wù)難度中等(運(yùn)動(dòng)參考框架突變向右旋轉(zhuǎn)20, 目標(biāo)數(shù)量為4)條件下, 場(chǎng)獨(dú)立型被試的多目標(biāo)追蹤表現(xiàn)均顯著好于場(chǎng)依存型被試。在任務(wù)難度較高(運(yùn)動(dòng)框架穩(wěn)定, 目標(biāo)數(shù)量為5以及運(yùn)動(dòng)參考框架突變向右旋轉(zhuǎn)40, 目標(biāo)數(shù)量為4)條件下, 兩組被試差異不顯著。表明不同場(chǎng)認(rèn)知風(fēng)格被試追蹤表現(xiàn)受任務(wù)難度影響; (2)隨著目標(biāo)數(shù)量由3至5增多, 追蹤負(fù)荷增大使被試的追蹤成績(jī)顯著下降; (3)相比運(yùn)動(dòng)框架穩(wěn)定, 運(yùn)動(dòng)框架向右突變旋轉(zhuǎn)20和40均顯著削弱了被試的追蹤表現(xiàn)。旋轉(zhuǎn)角度變化破壞了場(chǎng)景連續(xù)性, 影響了追蹤表現(xiàn)。

多目標(biāo)追蹤; 場(chǎng)認(rèn)知風(fēng)格; 運(yùn)動(dòng)參考框架; 旋轉(zhuǎn)角度

1 前言

傳統(tǒng)的視覺注意研究主要探討單個(gè)物體在運(yùn)動(dòng)參考框架穩(wěn)定情境中視覺信息加工問(wèn)題。然而現(xiàn)實(shí)生活中人們經(jīng)常接觸視角變化的動(dòng)態(tài)場(chǎng)景, 需要在運(yùn)動(dòng)參考框架不穩(wěn)定的情況下對(duì)場(chǎng)景中多個(gè)運(yùn)動(dòng)物體保持注意和追蹤。例如, 在路上行走時(shí), 人們需要在視角連續(xù)變化情況下注意來(lái)往的車輛和行人; 在觀看足球?qū)崨r轉(zhuǎn)播比賽時(shí), 觀眾需要在屏幕視角切換的情況下同時(shí)保持對(duì)多名球員的關(guān)注; 在動(dòng)作類游戲中, 玩家需要在不穩(wěn)定的視角中同時(shí)追蹤多名隊(duì)員與對(duì)手; 在虛擬現(xiàn)實(shí)(Virtual Reality, VR)情境中, 人們需要在視覺轉(zhuǎn)向的狀態(tài)下體驗(yàn)沉浸式的視覺虛擬環(huán)境。Pylyshyn和Storm (1988)提出的多目標(biāo)追蹤范式(Multiple Object Tracking, MOT)常用于研究動(dòng)態(tài)情境中視覺注意持續(xù)加工的規(guī)律。此經(jīng)典研究范式中, 運(yùn)動(dòng)物體的運(yùn)動(dòng)參考框架在整個(gè)過(guò)程中都保持穩(wěn)定。近年來(lái)有學(xué)者開始研究運(yùn)動(dòng)框架不穩(wěn)定場(chǎng)景下多目標(biāo)追蹤任務(wù)的影響因素和認(rèn)知加工機(jī)制, 用于模擬現(xiàn)實(shí)情境中視角變化的視覺注意現(xiàn)象(Liu et al., 2005; Seiffert, 2005; Huff, Jahn, & Schwan, 2009; Huff, Papenmeier, Jahn, & Hesse, 2010; Jahn, Papenmeier, Meyerhoff, & Huff, 2012; Brockhoff et al., 2016)。

1.1 多目標(biāo)追蹤的相關(guān)研究

經(jīng)典多目標(biāo)追蹤范式分為線索、追蹤和反應(yīng)三個(gè)階段。線索階段通常在屏幕上呈現(xiàn)8到10個(gè)完全相同的物體(如加號(hào)、圓圈、字母等), 其中一部分通過(guò)外框閃爍標(biāo)記為要追蹤的目標(biāo), 其余的為非目標(biāo)。閃爍標(biāo)記時(shí)長(zhǎng)一般控制在2~5秒內(nèi), 之后閃爍標(biāo)記消失; 追蹤階段所有物體進(jìn)行隨機(jī)運(yùn)動(dòng), 運(yùn)動(dòng)時(shí)間為5~15秒, 要求被試對(duì)線索階段標(biāo)記的目標(biāo)進(jìn)行追蹤。運(yùn)動(dòng)結(jié)束后, 所有的運(yùn)動(dòng)物體靜止在屏幕上; 反應(yīng)階段要求被試用鼠標(biāo)將線索階段標(biāo)記的目標(biāo)選擇出來(lái), 或是以特定的形式突出其中一些物體, 要求被試判斷突出的物體是否為剛剛標(biāo)記過(guò)的目標(biāo)。研究表明, 被試在目標(biāo)和非目標(biāo)數(shù)量相同的運(yùn)動(dòng)場(chǎng)景中通常能夠同時(shí)追蹤到4~5個(gè)目標(biāo), 并且正確率保持在85%以上, 而隨著追蹤的目標(biāo)數(shù)量的增加, 追蹤正確率會(huì)下降(Pylyshyn, 2001; Pylyshyn, 2003)。

以往有關(guān)多目標(biāo)追蹤的研究主要探討運(yùn)動(dòng)參考框架穩(wěn)定情境中視覺注意加工的規(guī)律。研究表明運(yùn)動(dòng)框架穩(wěn)定條件下, 被試的多目標(biāo)追蹤任務(wù)表現(xiàn)受物體的運(yùn)動(dòng)速度(Tombu & Seiffert, 2011)、目標(biāo)數(shù)量(Pylyshyn & Storm, 1988; Yantis, 1992)、任務(wù)難度(魏柳青, 劉冰, 張學(xué)民, 趙霞, 2013)、空間對(duì)稱性(Wang, Zhang, Li, & Lyu, 2016)等因素的影響。近年來(lái)有部分學(xué)者開始關(guān)注運(yùn)動(dòng)參考框架變化下的多目標(biāo)追蹤表現(xiàn), 相關(guān)研究結(jié)果尚存爭(zhēng)議。Liu等(2005)對(duì)3D立體場(chǎng)景中的多目標(biāo)追蹤現(xiàn)象進(jìn)行研究, 發(fā)現(xiàn)即使立體框架經(jīng)歷連續(xù)的平移、縮放、旋轉(zhuǎn)這三種運(yùn)動(dòng)組合變化, 立體框架運(yùn)動(dòng)速度不影響追蹤正確率, 追蹤表現(xiàn)僅受物體運(yùn)動(dòng)速度的影響。Seiffert (2005)則認(rèn)為追蹤成績(jī)受運(yùn)動(dòng)框架變化影響, 改變追蹤過(guò)程中目標(biāo)的整體視覺呈現(xiàn)方式, 被試的平均追蹤正確率由86%下降到62%。追蹤過(guò)程中, 運(yùn)動(dòng)參考框架發(fā)生突變旋轉(zhuǎn)20或30時(shí), 也會(huì)導(dǎo)致追蹤成績(jī)的顯著下降(Huff et al., 2009)。Huff等(2010)的后續(xù)研究表明, 物體和場(chǎng)景運(yùn)動(dòng)的連續(xù)性對(duì)視覺追蹤有重要作用。通過(guò)比較運(yùn)動(dòng)框架發(fā)生突變旋轉(zhuǎn)和緩慢平滑旋轉(zhuǎn)兩種情況下的追蹤表現(xiàn), 發(fā)現(xiàn)相比緩慢平滑旋轉(zhuǎn), 被試在運(yùn)動(dòng)框架突變旋轉(zhuǎn)下的追蹤成績(jī)更差?？赡苁峭蛔冃D(zhuǎn)使得場(chǎng)景變化的連續(xù)信息缺失, 從而影響追蹤的正確率。Brockhoff等(2016)從發(fā)展的角度探究一、三、五、七年級(jí)兒童青少年以及成人五個(gè)年齡組被試在3D環(huán)境中的追蹤能力, 結(jié)果表明場(chǎng)景突變旋轉(zhuǎn)是一個(gè)重要因素, 影響了所有年齡組被試的追蹤表現(xiàn)。以上研究多采用圖示深度線索研究3D空間中運(yùn)動(dòng)框架變化的多目標(biāo)追蹤現(xiàn)象, 結(jié)果發(fā)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)框架的突變旋轉(zhuǎn)會(huì)對(duì)多目標(biāo)追蹤正確率產(chǎn)生影響。但上述研究較少?gòu)膫€(gè)體差異的角度探討不穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)框架下多目標(biāo)追蹤任務(wù)的影響因素。

1.2 場(chǎng)認(rèn)知風(fēng)格類型及其與認(rèn)知功能相關(guān)研究

認(rèn)知風(fēng)格(Cognitive Style), 又稱認(rèn)知方式, 指的是個(gè)體在組織和加工信息中所具有的個(gè)性化的和一貫性的偏好方式, 反映不同個(gè)體在感知覺加工、記憶和思維過(guò)程中的個(gè)性化特征(Messick, 1984)。早期學(xué)者根據(jù)研究角度的不同, 對(duì)認(rèn)知風(fēng)格進(jìn)行不同維度的劃分, 典型的劃分方式有場(chǎng)依存?場(chǎng)獨(dú)立型(Field dependence-independence)、沉思?沖動(dòng)型(Reflectiveness-Impulsivity)、聚合?發(fā)散型(Converging-Diverging)等(Kagan, 1966; Witkin, Moore,Goodenough, & Cox, 1977; Bergum & Cooper, 1977)。近年來(lái)認(rèn)知方式的研究出現(xiàn)整合趨勢(shì), Riding和Cheema (1991)在前人的基礎(chǔ)上, 將30多種認(rèn)知方式整合為整體?分析型(Wholist-Analytic)和言語(yǔ)?表象型(Verbal-Imagery)兩大維度, 上述場(chǎng)依存?場(chǎng)獨(dú)立型、沉思?沖動(dòng)型和聚合?發(fā)散型均可以歸類到整體?分析型維度。國(guó)內(nèi)外學(xué)者在此劃分方式下進(jìn)行了相關(guān)研究(梁君英, 張萌, 2012; Riding & Rayner, 1998; Zhou, Zhou, Li, & Zhang, 2015; Nitzan-tamar, Kramarski, & Vakil, 2016)。

本研究的認(rèn)知風(fēng)格是基于Witkin等(1977)提出的場(chǎng)認(rèn)知風(fēng)格, 也是目前研究和應(yīng)用最廣泛的一種認(rèn)知風(fēng)格劃分方式, 將個(gè)體區(qū)分為場(chǎng)獨(dú)立型(Field Independence, FI)和場(chǎng)依存型(Field Dependence, FD)。“場(chǎng)”可以看作是周圍環(huán)境, 不同場(chǎng)認(rèn)知風(fēng)格個(gè)體對(duì)場(chǎng)的依賴程度不同。場(chǎng)獨(dú)立型個(gè)體在進(jìn)行信息加工的時(shí)候, 傾向于參照身體內(nèi)部線索, 不易受周圍環(huán)境的影響; 場(chǎng)依存型個(gè)體則更多參照來(lái)自外部環(huán)境的線索做出判斷。場(chǎng)認(rèn)知風(fēng)格個(gè)體不同線索加工方式與他們思維與感知覺加工的特性是一致的, 在棒框測(cè)驗(yàn)(Rod and Frame Test, RFT)、身體調(diào)整測(cè)驗(yàn)(Body-adjustment Test)、轉(zhuǎn)屋測(cè)驗(yàn)(Rotating Room Test)、鑲嵌圖形測(cè)驗(yàn)(Embedded Figures Test, EFT)等一系列研究中表現(xiàn)出跨任務(wù)的一致性傾向。場(chǎng)認(rèn)知風(fēng)格作為一種較為穩(wěn)定的特征受到了廣泛的關(guān)注, 研究逐漸從狹義的垂直知覺擴(kuò)展到其他感知覺、記憶、思維、問(wèn)題解決等復(fù)雜認(rèn)知領(lǐng)域。

除了個(gè)性特征上的差異, 研究表明場(chǎng)認(rèn)知風(fēng)格與認(rèn)知功能有著緊密的聯(lián)系, 場(chǎng)獨(dú)立型被試在圖形推理(王有智, 歐陽(yáng)侖, 2004)、心理旋轉(zhuǎn)(Li, Zhang, Wu, & Mei, 2016; 趙曉妮, 游旭群, 2007)空間認(rèn)知任務(wù)中的表現(xiàn)均好于場(chǎng)依存型被試。借助ERP技術(shù)的研究發(fā)現(xiàn), 場(chǎng)依存型被試在進(jìn)行視覺空間任務(wù)時(shí), 大腦中區(qū)和右區(qū)的負(fù)慢波有著更大的波幅, 比場(chǎng)獨(dú)立型被試投入了更多的認(rèn)知資源(岳鵬飛, 李壽欣, 白學(xué)軍, 2012)。鄭月紅和施利承(2015)采用眼動(dòng)儀研究不同場(chǎng)認(rèn)知風(fēng)格被試的道路場(chǎng)景注視, 結(jié)果發(fā)現(xiàn)相比場(chǎng)依存型被試, 場(chǎng)獨(dú)立型被試更快注視到興趣區(qū), 并且在興趣區(qū)內(nèi)有著更多的注視點(diǎn)數(shù)目, 但是兩種場(chǎng)認(rèn)知風(fēng)格被試的平均注視點(diǎn)數(shù)目無(wú)差異。上述研究表明不同場(chǎng)認(rèn)知風(fēng)格個(gè)體在視覺認(rèn)知加工中存在顯著差異, 可能是因?yàn)閳?chǎng)獨(dú)立型個(gè)體在認(rèn)知過(guò)程中傾向于克服或者重構(gòu)場(chǎng)的組織, 將場(chǎng)中的信息看作是獨(dú)立于場(chǎng)的客體, 不易受與任務(wù)無(wú)關(guān)的環(huán)境信息影響, 從而任務(wù)的表現(xiàn)更好; 而場(chǎng)依存型個(gè)體傾向于依附于給定的環(huán)境信息, 將環(huán)境信息與場(chǎng)看作是一個(gè)整體, 更容易受環(huán)境信息的影響。

綜上所述, 以往學(xué)者有關(guān)多目標(biāo)追蹤的研究多探討運(yùn)動(dòng)框架穩(wěn)定下運(yùn)動(dòng)物體的速度、大小、數(shù)量, 物體所帶有的身份特征等因素變化對(duì)追蹤成績(jī)的影響。從個(gè)體差異的角度探究場(chǎng)認(rèn)知風(fēng)格與運(yùn)動(dòng)框架穩(wěn)定以及運(yùn)動(dòng)框架變化的多目標(biāo)追蹤任務(wù)關(guān)系的研究涉及較少, 從這個(gè)角度的研究可以幫助我們認(rèn)識(shí)不同場(chǎng)認(rèn)知風(fēng)格個(gè)體在運(yùn)動(dòng)參考框架穩(wěn)定和變化的多目標(biāo)視覺追蹤任務(wù)中的表現(xiàn), 對(duì)認(rèn)識(shí)生態(tài)化情境下參考框架在復(fù)雜動(dòng)態(tài)場(chǎng)景信息加工中的作用和規(guī)律有一定的理論與實(shí)踐應(yīng)用意義。Howard (1982)指出人們?cè)谛畔⒓庸み^(guò)程中, 會(huì)以物體、背景環(huán)境、或是觀察者自己為參照點(diǎn), 將輸入的分散信息轉(zhuǎn)化為相對(duì)穩(wěn)定和細(xì)節(jié)的表征。場(chǎng)認(rèn)知風(fēng)格可以用于研究信息加工是否受背景環(huán)境的影響(Jonassen & Grabowski, 1993)。場(chǎng)獨(dú)立型個(gè)體傾向于以自身為參照點(diǎn), 將場(chǎng)內(nèi)物體加工為獨(dú)立的、相互分離的知覺對(duì)象, 不受外部信息的影響, 易于將物體從環(huán)境中分離出來(lái); 而場(chǎng)依存型個(gè)體傾向于以外部信息為參照點(diǎn), 將知覺對(duì)象進(jìn)行整體、統(tǒng)一加工, 把物體從環(huán)境中分離出來(lái)較為困難(Witkin et al., 1977; Witkin & Goodenough, 1981; Pithers, 2002; Evans, Richardson, & Waring, 2013)。經(jīng)典多目標(biāo)追蹤考察動(dòng)態(tài)情境中的信息加工, 任務(wù)由一個(gè)穩(wěn)定的運(yùn)動(dòng)框架和多個(gè)離散的、表面特征相同的物體構(gòu)成, 其中一部分物體為要追蹤的目標(biāo), 其余為非目標(biāo), 要求被試從非目標(biāo)中對(duì)目標(biāo)進(jìn)行持續(xù)追蹤。那么不同場(chǎng)認(rèn)知風(fēng)格被試在組織和加工信息時(shí)所表現(xiàn)的習(xí)慣化和偏好方式是否會(huì)影響多目標(biāo)追蹤表現(xiàn)？目標(biāo)數(shù)量變化會(huì)對(duì)不同場(chǎng)認(rèn)知風(fēng)格被試有怎樣的影響？運(yùn)動(dòng)框架可以視為場(chǎng)景參照(Huff et al., 2010), 追蹤過(guò)程中運(yùn)動(dòng)框架發(fā)生旋轉(zhuǎn)變化又會(huì)對(duì)追蹤表現(xiàn)有怎樣的影響？上述問(wèn)題還有待于進(jìn)一步探討。

基于上述研究背景及有待于研究問(wèn)題, 本研究擬結(jié)合經(jīng)典多目標(biāo)追蹤實(shí)驗(yàn)范式和運(yùn)動(dòng)框架突變旋轉(zhuǎn)角度變化, 探究?jī)煞N場(chǎng)認(rèn)知風(fēng)格被試在多目標(biāo)追蹤任務(wù)中的表現(xiàn)。結(jié)合以往研究的結(jié)果以及場(chǎng)認(rèn)知風(fēng)格和多目標(biāo)追蹤實(shí)驗(yàn)范式的特點(diǎn), 本研究提出以下假設(shè)：(1)多目標(biāo)追蹤成績(jī)受被試場(chǎng)認(rèn)知風(fēng)格、追蹤目標(biāo)數(shù)量和運(yùn)動(dòng)框架突變旋轉(zhuǎn)角度的影響; (2)場(chǎng)獨(dú)立型被試更易將目標(biāo)從非目標(biāo)和運(yùn)動(dòng)框架中分離出來(lái), 追蹤成績(jī)優(yōu)于場(chǎng)依存型被試; (3)目標(biāo)數(shù)量的增多和運(yùn)動(dòng)框架突變旋轉(zhuǎn)角度增大, 顯著地影響多目標(biāo)追蹤成績(jī)。

本研究設(shè)置了兩個(gè)系列的實(shí)驗(yàn)來(lái)研討上述問(wèn)題和假設(shè)。實(shí)驗(yàn)1通過(guò)變化追蹤目標(biāo)的數(shù)量, 采用經(jīng)典多目標(biāo)追蹤實(shí)驗(yàn)范式來(lái)探究不同場(chǎng)認(rèn)知風(fēng)格被試在多目標(biāo)追蹤任務(wù)中的表現(xiàn); 實(shí)驗(yàn)2將目標(biāo)數(shù)量固定為4, 通過(guò)變化運(yùn)動(dòng)框架的突變旋轉(zhuǎn)角度, 進(jìn)一步探究當(dāng)視覺追蹤中運(yùn)動(dòng)框架發(fā)生突然變化對(duì)不同場(chǎng)認(rèn)知風(fēng)格被試追蹤表現(xiàn)的影響。本研究模擬了現(xiàn)實(shí)情境中視角變化對(duì)視覺注意追蹤的影響, 是對(duì)經(jīng)典多目標(biāo)追蹤實(shí)驗(yàn)范式的進(jìn)一步發(fā)展和應(yīng)用, 研究對(duì)認(rèn)識(shí)不同場(chǎng)認(rèn)知風(fēng)格個(gè)體的視覺多目標(biāo)追蹤能力及運(yùn)動(dòng)框架旋轉(zhuǎn)角度對(duì)其追蹤的影響具有一定的理論意義和實(shí)踐應(yīng)用價(jià)值。

2 實(shí)驗(yàn)1：目標(biāo)數(shù)量對(duì)不同場(chǎng)認(rèn)知風(fēng)格經(jīng)典多目標(biāo)追蹤的影響

實(shí)驗(yàn)1主要探討不同場(chǎng)認(rèn)知風(fēng)格被試在不同目標(biāo)數(shù)量的追蹤任務(wù)中的表現(xiàn)及其可能存在的差異。

2.1 被試

隨機(jī)招募北京地區(qū)985高校理科專業(yè)在校大學(xué)生71名, 其中男生29名, 女生42名, 平均年齡19.96 ± 2.15歲。將所有被試鑲嵌圖形測(cè)驗(yàn)得分由高至低排序, 以得分在總?cè)藬?shù)前27% (≥15分)的被試作為典型場(chǎng)獨(dú)立組, 以得分在總?cè)藬?shù)后27% (≤11分)的被試作為典型場(chǎng)依存組。最終共有42名被試參加實(shí)驗(yàn)1, 男生20名, 女生22名, 平均年齡19.81 ± 1.93歲。典型場(chǎng)獨(dú)立組被試19名, 其中男生8名, 女生11名; 典型場(chǎng)依存組23名, 其中男生12名, 女生11名。所有被試視力或矯正視力正常, 顏色知覺正常, 完成實(shí)驗(yàn)后獲取一定報(bào)酬。

2.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

實(shí)驗(yàn)采用2 (場(chǎng)認(rèn)知風(fēng)格類型：場(chǎng)獨(dú)立、場(chǎng)依存) × 3 (目標(biāo)數(shù)量：3、4、5)的兩因素混合設(shè)計(jì), 因變量為追蹤正確率。研究采用的刺激物是黑色實(shí)心圓圈, 總數(shù)恒定為10個(gè)。實(shí)驗(yàn)1共呈現(xiàn)三種條件, 設(shè)置的目標(biāo)數(shù)量分別為3個(gè)、4個(gè)、5個(gè), 所對(duì)應(yīng)設(shè)置的非目標(biāo)數(shù)量為7個(gè)、6個(gè)、5個(gè)。

2.3 實(shí)驗(yàn)儀器與材料

2.3.1 多目標(biāo)追蹤任務(wù)

實(shí)驗(yàn)儀器為i5 3.2臺(tái)式計(jì)算機(jī), 顯示設(shè)備為22英寸顯示器。屏幕分辨率設(shè)定為1680×1050 pixel (每pixel約為0.028 cm), 垂直刷新頻率為60 Hz。實(shí)驗(yàn)程序采用Visual Basic 6.0進(jìn)行編寫。

刺激呈現(xiàn)區(qū)域?yàn)槠聊恢醒?00×600 pixel (水平視角約22, 垂直視角約17°)的白線方框[RGB (255, 255, 255)], 寬度2 pixel, 背景為灰色[RGB (128, 128, 128)]。運(yùn)動(dòng)對(duì)象是直徑為30 pixel的黑色實(shí)心圓[RGB (0, 0, 0)]。在追蹤區(qū)域的中心始終有一個(gè)白色的十字形注視點(diǎn)。所有對(duì)象在追蹤區(qū)域內(nèi)的初始位置隨機(jī)分布, 各對(duì)象間的距離超過(guò)運(yùn)動(dòng)對(duì)象本身直徑, 運(yùn)動(dòng)對(duì)象與邊框的距離不小于運(yùn)動(dòng)對(duì)象本身直徑的兩倍。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中, 運(yùn)動(dòng)對(duì)象之間或是運(yùn)動(dòng)對(duì)象與邊框發(fā)生碰撞后會(huì)彈開, 即在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中運(yùn)動(dòng)物體之間不會(huì)發(fā)生遮擋現(xiàn)象。

2.3.2 場(chǎng)認(rèn)知風(fēng)格測(cè)驗(yàn)

采用北京師范大學(xué)1981年修訂的鑲嵌圖形測(cè)驗(yàn)劃分場(chǎng)認(rèn)知風(fēng)格。該測(cè)驗(yàn)信度為0.90, 與棒框測(cè)驗(yàn)的相關(guān)為0.49, 有較高的信度和效度, 已廣泛應(yīng)用于國(guó)內(nèi)認(rèn)知風(fēng)格領(lǐng)域的研究。測(cè)驗(yàn)共有29道題目, 分為三個(gè)部分：第一部分有9道題目, 第二部分和第三部分分別各有10道題目。其中, 第一部分不計(jì)分, 只有第二、三部分計(jì)分。得分越高, 表明被試越傾向于場(chǎng)獨(dú)立型。得分越低, 表明越傾向于場(chǎng)依存型。

2.4 實(shí)驗(yàn)過(guò)程

被試進(jìn)行團(tuán)體鑲嵌圖形測(cè)驗(yàn)。測(cè)驗(yàn)分為三個(gè)部分, 每部分時(shí)長(zhǎng)3分30秒。將所有被試測(cè)驗(yàn)得分由高至低排序, 選取得分在總?cè)藬?shù)前27% (≥15分)和后27% (≤11分)的被試分別作為典型場(chǎng)獨(dú)立型和典型場(chǎng)依存型參加追蹤實(shí)驗(yàn)。

顯示屏距被試雙眼約57 cm。追蹤實(shí)驗(yàn)過(guò)程如圖1所示。被試按空格鍵開始每個(gè)試次, 所有對(duì)象靜止呈現(xiàn)在屏幕上, 分別有3個(gè)、4個(gè)或5個(gè)黑色實(shí)心圓被紅色方框閃爍標(biāo)記為目標(biāo), 標(biāo)記時(shí)間為2秒。紅色方框消失后, 所有運(yùn)動(dòng)對(duì)象開始做隨機(jī)運(yùn)動(dòng), 運(yùn)動(dòng)速度為10°/s, 要求被試追蹤剛剛被標(biāo)記過(guò)的目標(biāo)。6秒后運(yùn)動(dòng)停止, 被試需要用鼠標(biāo)選擇目標(biāo), 之后按空格鍵進(jìn)行下一試次。實(shí)驗(yàn)中目標(biāo)數(shù)量分3個(gè)區(qū)組進(jìn)行, 區(qū)組順序在被試間進(jìn)行平衡。每個(gè)區(qū)組20個(gè)試次, 被試一共完成60個(gè)試次。每個(gè)區(qū)組正式實(shí)驗(yàn)開始前, 被試先進(jìn)行6次練習(xí)實(shí)驗(yàn)。整個(gè)實(shí)驗(yàn)共持續(xù)25分鐘。實(shí)驗(yàn)程序自動(dòng)記錄被試的追蹤正確率(被試正確選擇的目標(biāo)數(shù)量/總目標(biāo)數(shù)量)×100%。

圖1 實(shí)驗(yàn)過(guò)程圖示

由于被試正確選擇的目標(biāo)數(shù)量與真實(shí)追蹤到的目標(biāo)數(shù)量有一定差異, 受猜測(cè)概率影響, 不同目標(biāo)數(shù)量的猜測(cè)概率不同。根據(jù)公式(1)將被試正確選擇的目標(biāo)數(shù)量轉(zhuǎn)化成真實(shí)追蹤到的目標(biāo)數(shù)量, 其中表示校正后被試真實(shí)追蹤到的目標(biāo)數(shù)量,表示被試正確選擇的目標(biāo)數(shù)量,表示目標(biāo)數(shù)量,表示可能的反應(yīng)選項(xiàng), 即目標(biāo)與非目標(biāo)數(shù)量總和(Horowitz et al, 2007)。采用SPSS 19.0用校正后的追蹤正確率(被試真實(shí)追蹤到的目標(biāo)數(shù)量/總目標(biāo)數(shù)量)×100%進(jìn)行后續(xù)的統(tǒng)計(jì)分析。

2.5 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

2.5.1 場(chǎng)認(rèn)知風(fēng)格分組

實(shí)驗(yàn)1中有效被試42名, 場(chǎng)獨(dú)立組被試19名, 場(chǎng)依存組被試23名。其中場(chǎng)獨(dú)立組被試的鑲嵌圖形測(cè)驗(yàn)成績(jī)(= 16.26,= 1.41,= 19)顯著高于場(chǎng)依存組(= 9.48,= 1.70,= 23), 兩組的平均得分差異為6.79, 場(chǎng)認(rèn)知風(fēng)格被試分組有效,(40) = 13.88,< 0.001, Cohen’s= 4.41。場(chǎng)認(rèn)知風(fēng)格性別差異不顯著,(40) = ?0.24,= 0.812, Cohen’s= 0.08。

2.5.2 目標(biāo)數(shù)量對(duì)不同場(chǎng)認(rèn)知風(fēng)格類型多目標(biāo)追蹤的影響

兩組場(chǎng)認(rèn)知風(fēng)格被試在不同目標(biāo)數(shù)量下的多目標(biāo)追蹤正確率如圖2所示。為探討目標(biāo)數(shù)量對(duì)不同場(chǎng)認(rèn)知風(fēng)格被試多目標(biāo)追蹤表現(xiàn)的影響, 對(duì)被試的追蹤正確率做2 (場(chǎng)認(rèn)知風(fēng)格：場(chǎng)獨(dú)立、場(chǎng)依存)×3 (目標(biāo)數(shù)量：3、4、5)重復(fù)測(cè)量方差分析。結(jié)果發(fā)現(xiàn)：場(chǎng)認(rèn)知風(fēng)格主效應(yīng)顯著,(1, 40) = 6.90,< 0.05, η= 0.147, 場(chǎng)獨(dú)立型被試追蹤正確率(= 0.70,= 0.12)顯著高于場(chǎng)依存型(= 0.60,= 0.12); 目標(biāo)數(shù)量主效應(yīng)顯著,(2, 80) = 54.22,< 0.001, η= 0.575, 說(shuō)明被試在不同目標(biāo)數(shù)量下的追蹤表現(xiàn)有顯著差異。事后檢驗(yàn)結(jié)果表明, 被試在目標(biāo)數(shù)量為3條件下的追蹤正確率顯著高于目標(biāo)數(shù)量為4及目標(biāo)數(shù)量為5的條件。目標(biāo)數(shù)量為4的追蹤正確率顯著高于目標(biāo)數(shù)量為5的條件(目標(biāo)數(shù)量3與4:= 0.09,< 0.001; 目標(biāo)數(shù)量3與5:= 0.23,< 0.001; 目標(biāo)數(shù)量4與5:= 0.14,< 0.001); 目標(biāo)數(shù)量與場(chǎng)認(rèn)知風(fēng)格交互作用不顯著,(2, 80) = 0.74,= 0.480, η= 0.018。

圖2 兩種場(chǎng)認(rèn)知風(fēng)格類型不同目標(biāo)數(shù)量經(jīng)典多目標(biāo)追蹤正確率(誤差線為標(biāo)準(zhǔn)誤)

2.5.3 場(chǎng)認(rèn)知風(fēng)格對(duì)多目標(biāo)追蹤的影響

為探討兩組場(chǎng)認(rèn)知風(fēng)格被試多目標(biāo)追蹤的表現(xiàn)差異, 對(duì)不同場(chǎng)認(rèn)知風(fēng)格被試在不同目標(biāo)數(shù)量上的追蹤正確率做獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)。結(jié)果顯示：在目標(biāo)數(shù)量為3和目標(biāo)數(shù)量為4條件下, 兩組場(chǎng)認(rèn)知風(fēng)格被試的追蹤正確率有顯著差異, 場(chǎng)獨(dú)立型被試追蹤正確率均顯著高于場(chǎng)依存型被試(目標(biāo)數(shù)量3：(40) = 2.10,< 0.05, Cohen’s= 0.67; 目標(biāo)數(shù)量4：(36.72) = 3.01,< 0.01, Cohen’s= 0.91); 在目標(biāo)數(shù)量為5條件下, 場(chǎng)獨(dú)立型被試追蹤正確率與場(chǎng)依存型被試無(wú)顯著差異(目標(biāo)數(shù)量5：(40) = 1.60,= 0.118, Cohen’s= 0.51)。

2.6 小結(jié)

實(shí)驗(yàn)1采用經(jīng)典多目標(biāo)追蹤范式, 探究不同場(chǎng)認(rèn)知風(fēng)格被試在不同目標(biāo)數(shù)量經(jīng)典多目標(biāo)追蹤上的表現(xiàn)差異。結(jié)果表明, 兩組場(chǎng)認(rèn)知風(fēng)格被試的追蹤正確率有顯著差異, 場(chǎng)獨(dú)立型被試的整體追蹤正確率顯著高于場(chǎng)依存型被試。在低負(fù)荷水平(目標(biāo)數(shù)量為3)和中負(fù)荷水平(目標(biāo)數(shù)量為4)的條件下, 場(chǎng)獨(dú)立型被試的追蹤表現(xiàn)均顯著好于場(chǎng)依存型被試。在高負(fù)荷水平(目標(biāo)數(shù)量為5)的條件下, 兩組被試的追蹤正確率無(wú)顯著差異。說(shuō)明兩組被試追蹤表現(xiàn)差異受任務(wù)難度的影響, 在低負(fù)荷和中負(fù)荷的低中任務(wù)難度條件下, 兩組場(chǎng)認(rèn)知風(fēng)格被試的追蹤正確率有顯著差異, 在任務(wù)難度較高的高負(fù)荷條件下, 兩者的差異不顯著。

此外, 對(duì)所有被試來(lái)說(shuō), 目標(biāo)數(shù)量的變化對(duì)追蹤表現(xiàn)有顯著影響。當(dāng)目標(biāo)與非目標(biāo)總數(shù)恒定時(shí), 隨著目標(biāo)數(shù)量由3增加到4再增加到5, 追蹤負(fù)荷的增加使追蹤任務(wù)難度加大, 追蹤正確率顯著下降, 與前人的研究結(jié)果相一致(白田, 呂創(chuàng), 魏柳青, 周義斌, 張學(xué)民, 2015; Alvarez & Franconeri, 2007; Pylyshyn & Storm, 1988)。從實(shí)驗(yàn)1的結(jié)果來(lái)看, 操縱目標(biāo)數(shù)量的變化對(duì)探究不同場(chǎng)認(rèn)知風(fēng)格個(gè)體在經(jīng)典多目標(biāo)追蹤情境下的表現(xiàn)差異是有效的。不同場(chǎng)認(rèn)知風(fēng)格被試在不同目標(biāo)數(shù)量的追蹤任務(wù)中表現(xiàn)出了顯著的差異, 這是本研究中的主要發(fā)現(xiàn)。

3 實(shí)驗(yàn)2：運(yùn)動(dòng)參考框架突變旋轉(zhuǎn)對(duì)不同場(chǎng)認(rèn)知風(fēng)格個(gè)體多目標(biāo)追蹤的影響

實(shí)驗(yàn)1發(fā)現(xiàn)場(chǎng)認(rèn)知風(fēng)格影響運(yùn)動(dòng)參考框架穩(wěn)定的經(jīng)典多目標(biāo)追蹤任務(wù)表現(xiàn), 場(chǎng)獨(dú)立型被試相較于場(chǎng)依存型被試的追蹤表現(xiàn)更好。實(shí)驗(yàn)2在實(shí)驗(yàn)1的基礎(chǔ)上, 將目標(biāo)數(shù)量固定為4, 探究?jī)山M場(chǎng)認(rèn)知風(fēng)格被試在更為復(fù)雜的背景, 即多目標(biāo)追蹤任務(wù)中運(yùn)動(dòng)參考框架發(fā)生突變旋轉(zhuǎn)變化條件下的追蹤表現(xiàn)。

3.1 被試

隨機(jī)招募北京地區(qū)985高校理科專業(yè)在校大學(xué)生69名, 其中男生33名, 女生36名, 平均年齡21.58 ± 2.39歲。與實(shí)驗(yàn)1相同, 將所有被試鑲嵌圖形測(cè)驗(yàn)得分由高至低排序, 以得分在總?cè)藬?shù)前27% (≥15分)的被試作為典型場(chǎng)獨(dú)立型, 以得分在總?cè)藬?shù)后27% (≤11分)的被試作為典型場(chǎng)依存型。最終共有38名被試參加實(shí)驗(yàn)2, 男生16名, 女生22名, 平均年齡21.18 ± 2.49歲。典型場(chǎng)獨(dú)立組被試19名, 其中男生8名, 女生11名; 典型場(chǎng)依存組被試19名,其中男生8名, 女生11名。所有被試視力或矯正視力正常, 顏色知覺正常, 完成實(shí)驗(yàn)后獲取一定報(bào)酬。

3.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)為2(場(chǎng)認(rèn)知風(fēng)格類型：場(chǎng)獨(dú)立、場(chǎng)依存)×3(突變旋轉(zhuǎn)角度：0、20、40)的兩因素混合設(shè)計(jì), 因變量為追蹤正確率。研究采用的刺激物是黑色實(shí)心圓圈, 目標(biāo)與非目標(biāo)的總數(shù)恒定為10個(gè), 目標(biāo)數(shù)量恒定為4個(gè), 所對(duì)應(yīng)設(shè)置的非目標(biāo)數(shù)量為6個(gè)。設(shè)置的參考框架突變旋轉(zhuǎn)角度為3種, 分別為運(yùn)動(dòng)框架旋轉(zhuǎn)0°(穩(wěn)定不旋轉(zhuǎn)), 向右(順時(shí)針)突變旋轉(zhuǎn)20和40。

3.3 實(shí)驗(yàn)儀器與材料

與實(shí)驗(yàn)1基本相同, 不同之處在于實(shí)驗(yàn)2實(shí)驗(yàn)過(guò)程中運(yùn)動(dòng)參考框架會(huì)發(fā)生向右的突變旋轉(zhuǎn)(旋轉(zhuǎn)角度為0、20、40), 轉(zhuǎn)動(dòng)后運(yùn)動(dòng)對(duì)象仍保持隨機(jī)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。

3.4 實(shí)驗(yàn)過(guò)程

被試首先進(jìn)行團(tuán)體鑲嵌圖形測(cè)驗(yàn), 測(cè)驗(yàn)分?jǐn)?shù)≥15分和≤11分的被試分別作為典型場(chǎng)獨(dú)立型和典型場(chǎng)依存型參加實(shí)驗(yàn)2。

實(shí)驗(yàn)2與實(shí)驗(yàn)1不同之處在于追蹤過(guò)程中, 對(duì)象隨機(jī)運(yùn)動(dòng)6秒后運(yùn)動(dòng)參考框架發(fā)生突變向右旋轉(zhuǎn)(旋轉(zhuǎn)角度分為三種：0、20、40)。突變旋轉(zhuǎn)后要求被試持續(xù)保持追蹤, 6秒后隨機(jī)運(yùn)動(dòng)停止, 被試需要用鼠標(biāo)選擇哪些是要求追蹤的目標(biāo), 之后按空格鍵進(jìn)行下一試次。

實(shí)驗(yàn)共有3種條件(旋轉(zhuǎn)角度0、20、40), 分為3個(gè)區(qū)組進(jìn)行。每個(gè)條件20個(gè)試次, 被試一共完成60個(gè)試次。每個(gè)區(qū)組正式開始前, 被試先進(jìn)行6次練習(xí)實(shí)驗(yàn)。整個(gè)實(shí)驗(yàn)持續(xù)時(shí)間為30分鐘。實(shí)驗(yàn)流程圖如圖3所示。

3.5 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

3.5.1 場(chǎng)認(rèn)知風(fēng)格分組

實(shí)驗(yàn)2中有效被試38名, 場(chǎng)獨(dú)立組被試19名, 場(chǎng)依存組被試19名。其中場(chǎng)獨(dú)立組的鑲嵌圖形測(cè)驗(yàn)成績(jī)(= 16.58,= 1.35,= 19)顯著高于場(chǎng)依存組(= 9.16,= 1.30,= 19), 兩組平均得分差異為7.42。場(chǎng)認(rèn)知風(fēng)格被試分組有效：(36) = 17.27,< 0.001, Cohen’s= 5.76。場(chǎng)認(rèn)知風(fēng)格性別差異不顯著,(36) = 0.09,= 0.929, Cohen’s= 0.03。

3.5.2 旋轉(zhuǎn)角度對(duì)不同場(chǎng)認(rèn)知風(fēng)格多目標(biāo)追蹤的影響

兩組場(chǎng)認(rèn)知風(fēng)格被試在不同旋轉(zhuǎn)角度的多目標(biāo)追蹤任務(wù)中的正確率如圖4所示。為探究旋轉(zhuǎn)角度對(duì)不同場(chǎng)認(rèn)知風(fēng)格被試多目標(biāo)追蹤表現(xiàn)的影響, 對(duì)被試的追蹤正確率進(jìn)行2(場(chǎng)認(rèn)知類型：場(chǎng)獨(dú)立、場(chǎng)依存) × 3(突變旋轉(zhuǎn)角度：0、20、40)的重復(fù)測(cè)量方差分析。結(jié)果發(fā)現(xiàn)：場(chǎng)認(rèn)知風(fēng)格主效應(yīng)顯著,(1, 36) = 5.10,< 0.05, η= 0.124, 場(chǎng)獨(dú)立型被試的追蹤成績(jī)(= 0.63,= 0.07)顯著好于場(chǎng)依存型被試(= 0.57,= 0.07)。旋轉(zhuǎn)角度主效應(yīng)顯著,(2, 72) = 89.13,< 0.001η= 0.712, 不同旋轉(zhuǎn)角度之間追蹤正確率有顯著差異。旋轉(zhuǎn)角度與組別交互作用顯著,(2, 72) = 4.056,< 0.05, η= 0.101。

進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn), 在旋轉(zhuǎn)0和旋轉(zhuǎn)20條件下, 場(chǎng)獨(dú)立型被試追蹤成績(jī)顯著好于場(chǎng)依存型被試(旋轉(zhuǎn)0：= 0.08,< 0.05; 旋轉(zhuǎn)20：= 0.07,< 0.05)。在旋轉(zhuǎn)40條件下, 兩組被試追蹤表現(xiàn)無(wú)顯著差異(旋轉(zhuǎn)40：= 0.01,0.566)。

對(duì)于場(chǎng)獨(dú)立型被試, 不同旋轉(zhuǎn)角度條件下追蹤正確率兩兩有顯著差異(旋轉(zhuǎn)0與旋轉(zhuǎn)20：= 0.06,< 0.01; 旋轉(zhuǎn)20°與旋轉(zhuǎn)40：= 0.14,< 0.001; 旋轉(zhuǎn)0與旋轉(zhuǎn)40：= 0.20,< 0.001)。對(duì)于場(chǎng)依存型被試, 不同旋轉(zhuǎn)角度之間的追蹤正確率兩兩差異顯著(旋轉(zhuǎn)0與旋轉(zhuǎn)20：= 0.06,<0.01; 旋轉(zhuǎn)20與旋轉(zhuǎn)40：= 0.08,< 0.001; 旋轉(zhuǎn)0與旋轉(zhuǎn)40：= 0.14,< 0.001)。

圖3 實(shí)驗(yàn)流程圖

圖4 兩種場(chǎng)認(rèn)知風(fēng)格類型背景框架突變旋轉(zhuǎn)多目標(biāo)追蹤正確率(%) (誤差線為標(biāo)準(zhǔn)誤)

3.6 小結(jié)

實(shí)驗(yàn)2探究?jī)山M場(chǎng)認(rèn)知風(fēng)格被試在運(yùn)動(dòng)框架突變旋轉(zhuǎn)變化(突變向右旋轉(zhuǎn)0、20、40)多目標(biāo)追蹤任務(wù)中的表現(xiàn)。結(jié)果表明：兩組場(chǎng)認(rèn)知風(fēng)格被試在不同實(shí)驗(yàn)條件下的表現(xiàn)不同。隨著運(yùn)動(dòng)框架旋轉(zhuǎn)角度的增大, 兩組被試的追蹤成績(jī)均顯著下降。在運(yùn)動(dòng)框架突變向右旋轉(zhuǎn)0和突變向右旋轉(zhuǎn)20的條件下, 場(chǎng)獨(dú)立型被試的表現(xiàn)均顯著優(yōu)于場(chǎng)依存型被試。在運(yùn)動(dòng)框架突變向右旋轉(zhuǎn)40的條件下, 場(chǎng)獨(dú)立型和場(chǎng)依存型的追蹤表現(xiàn)無(wú)顯著差異。以上結(jié)果表明, 兩組被試的差異受任務(wù)難度影響。在運(yùn)動(dòng)框架旋轉(zhuǎn)0和旋轉(zhuǎn)20低中任務(wù)難度條件下, 兩組被試表現(xiàn)有顯著差異, 在運(yùn)動(dòng)框架旋轉(zhuǎn)40高任務(wù)難度條件下, 兩組被試表現(xiàn)差異不顯著。

4 綜合討論

4.1 場(chǎng)認(rèn)知風(fēng)格對(duì)多目標(biāo)追蹤的影響

綜合實(shí)驗(yàn)1和實(shí)驗(yàn)2的結(jié)果發(fā)現(xiàn)：兩組場(chǎng)認(rèn)知風(fēng)格被試在經(jīng)典多目標(biāo)追蹤和運(yùn)動(dòng)框架突變旋轉(zhuǎn)的多目標(biāo)追蹤任務(wù)中的表現(xiàn)有顯著的區(qū)別, 場(chǎng)獨(dú)立型被試在兩個(gè)追蹤任務(wù)中的正確率均高于場(chǎng)依存型被試, 且這種優(yōu)勢(shì)受任務(wù)難度的影響, 在任務(wù)難度較低(運(yùn)動(dòng)參考框架穩(wěn)定, 目標(biāo)數(shù)量為3和4)和任務(wù)難度中等(運(yùn)動(dòng)參考框架突變向右旋轉(zhuǎn)20, 目標(biāo)數(shù)量為4)條件下, 場(chǎng)獨(dú)立型被試的多目標(biāo)追蹤成績(jī)表現(xiàn)出突出的優(yōu)勢(shì)。在任務(wù)難度較高(運(yùn)動(dòng)框架穩(wěn)定, 目標(biāo)數(shù)量為5以及運(yùn)動(dòng)參考框架突變向右旋轉(zhuǎn)40, 目標(biāo)數(shù)量為4)的條件下, 場(chǎng)獨(dú)立型被試的追蹤優(yōu)勢(shì)被削弱, 兩組被試的追蹤表現(xiàn)無(wú)顯著差異。

在實(shí)驗(yàn)1中, 場(chǎng)獨(dú)立型被試的整體追蹤成績(jī)顯著優(yōu)于場(chǎng)依存型被試, 且隨著目標(biāo)數(shù)量的增多兩組被試的追蹤正確率均顯著下降。表明對(duì)兩組被試來(lái)說(shuō), 目標(biāo)數(shù)量的增多使得任務(wù)難度增大, 顯著地影響了被試的追蹤表現(xiàn), 與前人的研究結(jié)果相一致(Alvarez & Franconeri, 2007; Pylyshyn & Storm, 1988)。在目標(biāo)數(shù)量為3和目標(biāo)數(shù)量為4, 即任務(wù)難度較低的條件下, 場(chǎng)獨(dú)立型被試的表現(xiàn)顯著優(yōu)于場(chǎng)依存型被試。在目標(biāo)數(shù)量為5, 即任務(wù)難度較高的條件下, 兩組被試的表現(xiàn)差異不顯著。Miyake, Witkin和Emerson (2001)的研究表明場(chǎng)獨(dú)立型被試傾向于使用內(nèi)部線索, 更易將信息從背景中分離出來(lái)。而場(chǎng)依存型被試傾向于受外部線索的影響, 難以從背景中將信息分離出來(lái)。在本研究的經(jīng)典多目標(biāo)追蹤任務(wù)中, 被試需要從數(shù)個(gè)表面特征相同的目標(biāo)和非目標(biāo)中, 對(duì)目標(biāo)進(jìn)行持續(xù)的追蹤。在目標(biāo)數(shù)量為3和4條件下, 場(chǎng)獨(dú)立型被試的追蹤成績(jī)更好, 可能是因?yàn)樵谧粉欂?fù)荷中低水平下, 場(chǎng)獨(dú)立型被試傾向于將目標(biāo)和非目標(biāo)加工為獨(dú)立、分離的客體, 在對(duì)目標(biāo)的追蹤過(guò)程中易將目標(biāo)從非目標(biāo)中識(shí)別出來(lái), 不易受非目標(biāo)的影響。而場(chǎng)依存型被試在對(duì)目標(biāo)的追蹤過(guò)程中傾向于將目標(biāo)和非目標(biāo)看作是一個(gè)整體, 易受非目標(biāo)的影響, 追蹤成績(jī)更低。在目標(biāo)數(shù)量為5的條件下, 追蹤負(fù)荷較大, 任務(wù)難度的增加使得場(chǎng)獨(dú)立型被試將目標(biāo)從非目標(biāo)中分離出來(lái)較為困難, 無(wú)法保持其追蹤優(yōu)勢(shì)。表明場(chǎng)獨(dú)立型被試的追蹤優(yōu)勢(shì)受任務(wù)難度的影響。

實(shí)驗(yàn)2將目標(biāo)數(shù)量固定為4, 探究更為復(fù)雜的背景條件, 即運(yùn)動(dòng)框架不旋轉(zhuǎn)、突變旋轉(zhuǎn)20和突變旋轉(zhuǎn)40條件下, 兩組不同場(chǎng)認(rèn)知風(fēng)格被試的追蹤表現(xiàn)。實(shí)驗(yàn)2的結(jié)果顯示, 當(dāng)運(yùn)動(dòng)框架不旋轉(zhuǎn), 也即目標(biāo)數(shù)量為4的經(jīng)典多目標(biāo)追蹤實(shí)驗(yàn)中, 場(chǎng)獨(dú)立型被試的追蹤成績(jī)顯著好于場(chǎng)依存型被試, 與實(shí)驗(yàn)1的結(jié)果相同, 驗(yàn)證了實(shí)驗(yàn)1。此外, 場(chǎng)獨(dú)立型被試在運(yùn)動(dòng)框架突變向右旋轉(zhuǎn)20°的條件下, 追蹤正確率顯著高于場(chǎng)依存型被試。場(chǎng)獨(dú)立型被試多目標(biāo)追蹤表現(xiàn)的優(yōu)勢(shì)可能受被試自身認(rèn)知風(fēng)格特點(diǎn)的影響。Li等(2016)發(fā)現(xiàn)兩組場(chǎng)認(rèn)知風(fēng)格被試在朝向和導(dǎo)航任務(wù)中的表現(xiàn)存在顯著差異, 可能是由于場(chǎng)獨(dú)立型被試傾向于以自身作為參照, 而場(chǎng)依存型傾向于以環(huán)境為參照, 不同場(chǎng)認(rèn)知風(fēng)格被試對(duì)環(huán)境信息的感知、獲取、加工不同導(dǎo)致了兩者的任務(wù)表現(xiàn)有差異。此外, 大量研究表明場(chǎng)獨(dú)立型個(gè)體傾向于分解、重構(gòu)已有的場(chǎng)組織, 靈活提取組織內(nèi)的信息; 而場(chǎng)依存型個(gè)體傾向于依賴所呈現(xiàn)的場(chǎng)信息的整體結(jié)構(gòu)(Witkin, Oltman, Raskin, & Karp, 1971; Witkin et al., 1977; Zhang, 2004; Boccia, Piccardi, Di Marco, Pizzamiglio, & Guariglia, 2016)。本研究中, 在目標(biāo)數(shù)量為4, 運(yùn)動(dòng)框架穩(wěn)定和運(yùn)動(dòng)框架突變向右旋轉(zhuǎn)20的條件下, 場(chǎng)獨(dú)立型被試追蹤成績(jī)均顯著優(yōu)于場(chǎng)依存型被試, 可能是因?yàn)樵谌蝿?wù)難度中低的情況下, 場(chǎng)獨(dú)立型被試以自身為參照, 在多目標(biāo)追蹤任務(wù)中傾向于將目標(biāo)、非目標(biāo)和運(yùn)動(dòng)框架加工為獨(dú)立、分離的客體, 分析每個(gè)目標(biāo)在空間中的位置。在追蹤過(guò)程中有著更高的選擇性注意和更強(qiáng)的搜索靈活性, 更多地將信息解構(gòu)為元素, 過(guò)濾與任務(wù)無(wú)關(guān)的信息, 易于將目標(biāo)從非目標(biāo)以及旋轉(zhuǎn)角度變化的運(yùn)動(dòng)框架中分離出來(lái), 從而對(duì)目標(biāo)進(jìn)行更有效的追蹤(Witkin et al., 1977; Pithers, 2002; Jia, Zhang, & Li, 2014)。而場(chǎng)依存型被試更加傾向于進(jìn)行整體加工, 對(duì)目標(biāo)、非目標(biāo)以及運(yùn)動(dòng)框架進(jìn)行整體、統(tǒng)一的表征, 易受背景變化的影響, 抑制無(wú)關(guān)信息的能力較弱(宋廣文, 韓樹杰, 2007), 追蹤表現(xiàn)低于場(chǎng)獨(dú)立型被試。然而當(dāng)任務(wù)難度增大(運(yùn)動(dòng)框架突變向右旋轉(zhuǎn)40, 目標(biāo)數(shù)量為4), 兩組場(chǎng)認(rèn)知風(fēng)格被試的追蹤表現(xiàn)均被顯著削弱, 場(chǎng)獨(dú)立型被試的追蹤正確率與場(chǎng)依存型被試無(wú)顯著差異?？赡苁且?yàn)樵诟唠y度任務(wù)中, 場(chǎng)獨(dú)立型被試能夠投入的注意資源有限, 難以兼顧對(duì)目標(biāo)的追蹤以及對(duì)非目標(biāo)和運(yùn)動(dòng)框架的抑制, 場(chǎng)獨(dú)立型被試的追蹤優(yōu)勢(shì)被削弱了。盡管兩組場(chǎng)認(rèn)知風(fēng)格被試在任務(wù)難度較大條件下的追蹤表現(xiàn)無(wú)顯著差異, 但是場(chǎng)獨(dú)立型被試的追蹤成績(jī)?nèi)匀桓哂趫?chǎng)依存型被試。以上研究結(jié)果表明, 與場(chǎng)依存型被試相比, 場(chǎng)獨(dú)立型被試在多目標(biāo)追蹤中有著更好的追蹤表現(xiàn), 并且場(chǎng)獨(dú)立型被試的追蹤優(yōu)勢(shì)受任務(wù)難度的影響。

4.2 目標(biāo)數(shù)量和旋轉(zhuǎn)角度變化對(duì)多目標(biāo)追蹤的影響

實(shí)驗(yàn)1結(jié)果顯示, 目標(biāo)數(shù)量變化顯著地影響被試的追蹤成績(jī)。以往的研究表明, 被試能夠從多個(gè)表面特征完全相同的非目標(biāo)中保持對(duì)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的持續(xù)追蹤(Pylyshyn & Storm, 1988)。本研究實(shí)驗(yàn)1結(jié)果表明, 在運(yùn)動(dòng)框架不旋轉(zhuǎn)的條件下, 即經(jīng)典的多目標(biāo)追蹤中, 被試的追蹤表現(xiàn)隨著目標(biāo)數(shù)量的增多顯著下降, 與前人的研究結(jié)果相一致(Alvarez & Franconeri, 2007; 胡路明, 呂創(chuàng), 張學(xué)民, 魏柳青, 2018; 魏柳青等, 2013)。目標(biāo)數(shù)量的增多增加了被試的追蹤負(fù)荷, 任務(wù)難度上升使得被試的追蹤正確率顯著下降。表明操縱目標(biāo)數(shù)量顯著地影響被試的追蹤成績(jī)。

實(shí)驗(yàn)2發(fā)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)角度變化顯著地影響被試追蹤表現(xiàn), 與Huff等(2009)的研究結(jié)果一致。與運(yùn)動(dòng)框架穩(wěn)定不旋轉(zhuǎn)條件相比, 多目標(biāo)追蹤過(guò)程中運(yùn)動(dòng)框架突變向右旋轉(zhuǎn)20和旋轉(zhuǎn)40均顯著地削弱被試的追蹤表現(xiàn), 可能是穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)框架下被試能夠?qū)δ繕?biāo)進(jìn)行時(shí)時(shí)刻刻的追蹤, 而運(yùn)動(dòng)框架的突變旋轉(zhuǎn)使動(dòng)態(tài)場(chǎng)景變化不連續(xù), 被試無(wú)法對(duì)目標(biāo)位置進(jìn)行實(shí)時(shí)的更新, 影響了追蹤的結(jié)果。以上研究結(jié)果表明, 變化目標(biāo)數(shù)量和運(yùn)動(dòng)框架突變旋轉(zhuǎn)角度均會(huì)對(duì)被試的多目標(biāo)追蹤表現(xiàn)產(chǎn)生顯著影響。

4.3 研究意義和展望

以往的研究多關(guān)注運(yùn)動(dòng)框架穩(wěn)定下多目標(biāo)追蹤的影響因素, 而本研究基于經(jīng)典的多目標(biāo)追蹤任務(wù), 結(jié)合運(yùn)動(dòng)框架旋轉(zhuǎn)角度的變化, 探討運(yùn)動(dòng)框架不穩(wěn)定的多目標(biāo)追蹤任務(wù)中不同場(chǎng)認(rèn)知風(fēng)格個(gè)體的追蹤表現(xiàn)。研究不僅為不同場(chǎng)認(rèn)知風(fēng)格個(gè)體在多目標(biāo)追蹤任務(wù)上的表現(xiàn)規(guī)律提供了一定的理論解釋, 也具有一定的實(shí)踐應(yīng)用意義。

日常生活情境中, 人們經(jīng)常處于運(yùn)動(dòng)變化的復(fù)雜視覺場(chǎng)景, 視覺場(chǎng)景中的信息在視角、運(yùn)動(dòng)和復(fù)雜性等方面是不斷變化的。如過(guò)馬路時(shí), 要對(duì)不同視角的來(lái)往車輛和行人保持注意; 打籃球或踢足球時(shí), 要從不同視角上關(guān)注本隊(duì)及對(duì)方球員的位置。本研究的運(yùn)動(dòng)框架突變旋轉(zhuǎn)通過(guò)實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)?zāi)M動(dòng)態(tài)場(chǎng)景中的視覺信息和視角變化, 使持續(xù)的視覺動(dòng)態(tài)追蹤任務(wù)更符合日常生活場(chǎng)景, 研究結(jié)果更具有生態(tài)效度和可推論性。此外, 本研究將多目標(biāo)追蹤研究與社會(huì)心理因素結(jié)合, 關(guān)注視覺動(dòng)態(tài)追蹤任務(wù)中的個(gè)體差異, 有助于認(rèn)識(shí)不同場(chǎng)認(rèn)知風(fēng)格個(gè)體在參考框架發(fā)生變化的多目標(biāo)追蹤任務(wù)中的視覺注意加工特點(diǎn)。從經(jīng)典多目標(biāo)追蹤和運(yùn)動(dòng)框架突變旋轉(zhuǎn)的多目標(biāo)追蹤任務(wù)的角度, 為場(chǎng)認(rèn)知風(fēng)格加工偏好的解釋提供了進(jìn)一步證據(jù), 豐富了已有的認(rèn)知風(fēng)格理論, 也為不同場(chǎng)認(rèn)知風(fēng)格個(gè)體在現(xiàn)實(shí)環(huán)境下的認(rèn)知加工特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)及其可能適應(yīng)的環(huán)境任務(wù)提供了實(shí)證依據(jù)。

考察不同場(chǎng)認(rèn)知風(fēng)格個(gè)體在多目標(biāo)追蹤中的表現(xiàn), 有助于不同場(chǎng)認(rèn)知風(fēng)格類型的人更清晰地了解自己的認(rèn)知方式, 充分發(fā)揮自己的潛能, 在日常生活和工作中更加靈活有效地對(duì)生態(tài)化情境下的視覺信息進(jìn)行加工處理。在日常生活的中低難度的視覺運(yùn)動(dòng)場(chǎng)景中(如過(guò)馬路、開車、動(dòng)作類游戲、觀看球賽、團(tuán)體運(yùn)動(dòng)等), 場(chǎng)依存型個(gè)體可以學(xué)習(xí)場(chǎng)獨(dú)立型個(gè)體在組織和加工信息時(shí)的偏好習(xí)慣和方式, 以自身而非環(huán)境作為參照, 將動(dòng)態(tài)場(chǎng)景內(nèi)的視覺信息看作獨(dú)立、分離的客體, 可以減少無(wú)關(guān)信息的干擾, 實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)的有效注意和追蹤; 此外, 運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù), 可以設(shè)計(jì)不同難度的視覺動(dòng)態(tài)場(chǎng)景追蹤任務(wù)或模擬訓(xùn)練游戲, 提高場(chǎng)依存型個(gè)體的視覺追蹤能力; 在與場(chǎng)認(rèn)知風(fēng)格和視覺追蹤能力表現(xiàn)相關(guān)的認(rèn)知技能職業(yè)選拔中, 涉及中低難度視覺動(dòng)態(tài)場(chǎng)景的工作(如駕駛員、職業(yè)比賽裁判、視頻監(jiān)控員、生活中真實(shí)場(chǎng)景的導(dǎo)航和虛擬游戲任務(wù)中的導(dǎo)航等), 可以選拔場(chǎng)獨(dú)立型個(gè)體從事相關(guān)領(lǐng)域的職業(yè), 有助于提高人?機(jī)與視覺環(huán)境交互效率。在必要的情況下, 也可以對(duì)場(chǎng)獨(dú)立型個(gè)體進(jìn)行訓(xùn)練, 提高其完成較高難度視覺場(chǎng)景任務(wù)的能力; 對(duì)于高難度和復(fù)雜程度的動(dòng)態(tài)視覺場(chǎng)景, 在后續(xù)的研究中, 可以通過(guò)進(jìn)一步變化追蹤負(fù)荷(如目標(biāo)數(shù)量的遞增變化)和參考框架難度(如旋轉(zhuǎn)角度的遞進(jìn)變化)進(jìn)行深入研究, 探討不同場(chǎng)認(rèn)知風(fēng)格個(gè)體在完成高難度任務(wù)的具體表現(xiàn)情況, 為選拔具有良好復(fù)雜視覺運(yùn)動(dòng)場(chǎng)景認(rèn)知加工能力的專業(yè)人員提供依據(jù)。

本研究對(duì)不同場(chǎng)認(rèn)知風(fēng)格個(gè)體在2D視覺注意追蹤任務(wù)中的追蹤表現(xiàn)進(jìn)行探討, 平面的多目標(biāo)追蹤雖然能夠考察被試在視覺追蹤任務(wù)中注意的分配與保持問(wèn)題, 但與現(xiàn)實(shí)情境中人們獲取的視覺信息仍然有明顯的差別。在未來(lái)的研究中, 應(yīng)當(dāng)采取三維立體的多目標(biāo)追蹤任務(wù), 更加貼合人們?cè)谌粘Ｉ钪械囊曈X注意場(chǎng)景。同時(shí), 還可以結(jié)合虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù), 實(shí)現(xiàn)不同場(chǎng)認(rèn)知風(fēng)格的人與環(huán)境自然交互, 考察更為生態(tài)化場(chǎng)景下, 場(chǎng)認(rèn)知風(fēng)格對(duì)現(xiàn)實(shí)和交互環(huán)境感知、思維等的影響。此外, 在未來(lái)的研究中可以結(jié)合眼動(dòng)儀、腦電、fMRI技術(shù)對(duì)不同場(chǎng)認(rèn)知風(fēng)格個(gè)體在追蹤任務(wù)中的認(rèn)知與神經(jīng)機(jī)制進(jìn)行深入探究, 為認(rèn)識(shí)和了解不同場(chǎng)認(rèn)知風(fēng)格個(gè)體的認(rèn)知機(jī)制及其神經(jīng)機(jī)制提供實(shí)證依據(jù)。

5 結(jié)論

本研究的結(jié)論如下：

(1)在經(jīng)典多目標(biāo)追蹤和運(yùn)動(dòng)框架突變旋轉(zhuǎn)多目標(biāo)追蹤任務(wù)中, 不同場(chǎng)認(rèn)知風(fēng)格被試的追蹤表現(xiàn)有顯著的差異, 兩組被試的表現(xiàn)差異受任務(wù)難度影響。在任務(wù)難度較低(運(yùn)動(dòng)參考框架穩(wěn)定, 目標(biāo)數(shù)量為3和4)和任務(wù)難度中等(運(yùn)動(dòng)參考框架突變向右旋轉(zhuǎn)20°, 目標(biāo)數(shù)量為4)條件下, 場(chǎng)獨(dú)立型被試的多目標(biāo)追蹤表現(xiàn)均顯著好于場(chǎng)依存型被試。在任務(wù)難度較高(運(yùn)動(dòng)框架穩(wěn)定, 目標(biāo)數(shù)量為5以及運(yùn)動(dòng)參考框架突變向右旋轉(zhuǎn)40°, 目標(biāo)數(shù)量為4)的條件下, 場(chǎng)獨(dú)立型被試的追蹤優(yōu)勢(shì)被削弱, 兩組被試的追蹤表現(xiàn)無(wú)顯著差異。

(2)目標(biāo)數(shù)量變化對(duì)被試的追蹤表現(xiàn)有顯著影響。隨著目標(biāo)數(shù)量由3至5增多, 被試的追蹤成績(jī)顯著下降。可能是目標(biāo)數(shù)量的增多增加了被試的認(rèn)知負(fù)荷, 從而影響了被試的追蹤正確率。

(3)旋轉(zhuǎn)角度變化影響被試多目標(biāo)追蹤表現(xiàn)。相比運(yùn)動(dòng)框架穩(wěn)定, 運(yùn)動(dòng)框架向右突變旋轉(zhuǎn)20°和40°均顯著削弱了被試的追蹤表現(xiàn)?？赡苁沁\(yùn)動(dòng)框架突變旋轉(zhuǎn)角度的增大導(dǎo)致動(dòng)態(tài)場(chǎng)景變化的連續(xù)信息缺失, 影響被試對(duì)目標(biāo)位置的實(shí)時(shí)更新, 從而影響了被試的追蹤成績(jī)。

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The effects of field dependent-independent cognitive style and abrupt rotation of the reference frame on multiple object tracking

Lü Xin; LIU Jingyao; WEI Liuqing; ZHANG Xuemin

(Beijing Key Laboratory of Applied Experimental Psychology; National Demonstration Center for Experimental Psychology Education (Beijing Normal University); Faculty of Psychology, Beijing Normal University;State Key Laboratory of Cognitive Neuroscience and Learning, Beijing Normal University, Beijing 100875, China)

The Multiple Object Tracking (MOT) task was initially designed by Pylyshyn and Storm (1988) and has been widely used to study the visual attentional mechanisms people use when viewing dynamic scenes. Previous research has usually used this task to explore participants’ abilities to track multiple moving objects in a static reference frame. But more recently, some researchers have started to investigate observers’ tracking performance in nonstable scenes. However, few studies have explored the effects of field dependent-independent cognitive style on tracking tasks from the point of view of individual differences. Previous research has revealed that field dependent-independent cognitive style affects people’s ways of perceiving and thinking. Field-independent individuals rely on an internal reference frame and tend to perceive objects separately from the background, while field-dependent individuals are more likely to rely on an external reference frame and perceive objects as a whole. We tested the effects of field dependent-independent cognitive style and abrupt rotation of the reference frame on tracking performance in the MOT task.

This study included two experiments. Experiment 1 compared performance differences between field- independent individuals and field-dependent individuals in the MOT task. Nineteen participants who scored ≥15 in the Embedded Figures Test (EFT) were classified as the extreme field-independent group, and twenty-three participants who scored ≤11 were classified as extreme field-dependent group. The two groups of participants were required to track 3, 4, or 5 targets in a static reference frame. Experiment 2 explored the tracking differences of the two groups in a nonstable reference frame with four targets. The procedure of Experiment 2 was the same as Experiment 1, except that after the motion of 6s in each trial, the reference frame abruptly changed 0°, 20°, or 40°. Meanwhile, the participants still needed to keep track of the targets.

The two experiments found significant differences between field-independent individuals and field-dependent individuals. In the low-difficulty conditions (stable reference frame, 3 and 4 targets) and the medium-difficulty condition (reference frame abruptly changed 20°, 4 targets), the field-independent group performed significantly better than the field-dependent group. But in the high-difficulty conditions (stable reference frame, 5 targets and reference frame abruptly changed 40°, 4 targets), the performance of the field-independent group did not significantly differ from the field-dependent group. The results revealed that the tracking differences between the two groups of participants were influenced by task difficulty. In addition, participants’ tracking accuracy significantly decreased along with increases in the number of targets and the abrupt rotation of the reference frame. We speculate that the increased cognitive load and discontinuous scene made it more difficult for participants to track the targets, which contributed to the significant decline of tracking accuracy.

In general, by using the MOT task and changing the motion reference frame, we explored the different performances of field dependent-independent individuals in the classic MOT task and an MOT task with a changing reference frame. This study offers an explanation for the different characteristic of field dependent- independent cognitive style from the perspective of multiple object tracking. In addition, changing the MOT to include rotation of the reference frame allows us to study tracking in a situation that is similar to shifts of perspective in the real world, which provides some evidence for how people deploy attention while processing in dynamic scenes.

multiple object tracking; field dependence-independence; reference frame; scene rotation

2017-12-18

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“多目標(biāo)視覺追蹤中注意分配的認(rèn)知神經(jīng)機(jī)制研究” (批準(zhǔn)號(hào)：31271083)和國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目“注意神經(jīng)機(jī)制的可計(jì)算模型研究” (批準(zhǔn)號(hào)：61632014)資助。

張學(xué)民, E-mail: xmzhang@bnu.edu.cn

B842

10.3724/SP.J.1041.2019.00024