第二節 實驗方法
本研究設計了六個實驗分別來探究不同的研究問題。以下將詳細說明。
實驗一
圖形複雜度與整體性在心像旋轉作業中的影響
實驗說明
由前述文獻得知，Shepard 及 Cooper 等人依據他們的實驗結果，主張心像旋 轉作業中，是一個整體的(holistic)運作過程，像是個自然界的類比(analog)(Cooper,
1975; Cooper & Podgorny, 1976; Cooper & Shepard, 1973a, 1973b, 1975)。Palmer 及 Pylyshyn 等人則認為影像處理的根本，是模擬物理事件的抽象思考過程，認為影像是以特 徵與特徵之間的關係來表徵的，影像的部件之間的關係可由少數參考點來計算，
當圖形越複雜的時候，反應時間隨著角度增加的「斜率」會增加(Pylyshyn, 1981)。
分割觀點與整體觀點都認為反應時間會隨著角度增加而增加，但分割論者認
受試者 five squares, but four pieces)。以圖 3-1-1 之 b 圖為例，圖形中有一條線與五個方塊，
但是當方塊與方塊連接時就形成一件(one piece)，當方塊與線條連接時也形成一 件，整個圖形中雖有一個線條與五個方塊，但是圖形部件的分佈為四件。
實驗中所有「No 反應嘗試」的圖形與原圖（又稱「標準圖」）互為鏡像（圖
3-1-2）。
圖3-1-1：實驗一實驗刺激材料的四種圖形範例
圖中由左至右因為圖形複雜度增加（方塊數由2 變成 5），由上至下圖形整體 性增加（參考軸線由1 變成 3）。
圖3-1-2：實驗一實驗刺激材料中「互為鏡像圖」之圖形範例
實驗設備
硬體：Pentium III 12.1 吋液晶螢幕 X24 筆記型電腦一台，外接穩定電源並使用 有線滑鼠。
軟體：實驗刺激呈現程式以Neurobehavioral Systems Presentation (version 0.71 Build 09.24.03)編譯，並用此軟體在 window XP 環境下執行實驗及記錄數據。
實驗設計
500 毫秒，接著呈現第一張圖（標準圖），標準圖在螢幕呈現 3000 毫秒，受試者 必須在這段期間內記憶這張圖形，然後圖形消失，螢幕呈現黑色背景500 毫秒至 第二張圖形（標的圖）出現，第二張圖形呈現在螢幕上直到試者做出反應，若受 試者在三秒內，未做出反應，圖形自動消失，開始進行下一個嘗試。每一個嘗試 中的圖形出現順序說明（見圖3-1-3）：
圖3-1-3 實驗一之實驗程序
圖中RT 表示反應時間(reaction time)。「yes/no」表示受試者作答之選擇，如果受 試者認為答案是「是」則按滑鼠左鍵，如果認為答案是「否」則按右鍵。ms 為時間單位：毫秒。
1. 一個十字符號出現在黑色的背景螢幕中央 500 毫秒（圖 3-1-3 的 1）。十字 符號消失後，電腦螢幕持續呈現黑色背景畫面500 毫秒。
2. 標準圖出現在電腦螢幕上 3000 毫秒（圖 3-1-3 的 2）。標準圖消失後，電腦 螢幕持續再度呈現黑色背景畫面500 毫秒。（記錄標的圖出現的時間點）
3. 標的圖出現在電腦螢幕上直到受試者作答後才消失（圖 3-1-3 的 3）。若受
時間之該筆資料）
7. 將同類圖形之旋轉角度「左 90 度」及「右 90 度」之平均反應時間相加除 以二，以得到角度差異90 度之平均反應時間。
每一個受試者的資料在進行資料處理後，平均反應時間進行相依樣本變異數 統計分析，執行2（整體性：一個線條或三個線條）x 2（複雜度：兩個方塊或五 個方塊）x 3（角度差異：0 度、90 度或 180 度）三因子變異數分析，以及 2（整 體性：一個線條或三個線條）x 2（複雜度：兩個方塊或五個方塊）x 2（角度差 異：90 度或 180 度）變異數分析。
實驗二
不同判斷要求下圖形刺激材料的複雜度與整體性的影響
實驗說明
過去在心像旋轉作業上所觀察到的的反應時間與旋轉角度之間的線性關 係，有可能是因為在作業中採用的判斷要求不同，因此受試者不需要轉換部分部 件即可作答，本實驗改變作業中的要求，請受試者判斷依序出現的兩張圖形是否 為相同的圖，讓受試者必須做更精確的轉換與判斷。
受試者
12 名 18~35 歲國立陽明大學以及國立台灣師範大學之大學部或研究所男生，
均具有矯正後的視力正常（實驗二與實驗一之受試者並無重疊）。其中一位受試 者因正確率不到70%，故該受試者資料整筆刪除。實驗中進行資料分析的人數為 11 人。
實驗材料
本實驗之圖形材料種類同實驗一。另外製作「No 嘗試」的圖形（相對於「Yes 反應」的「相同圖」，這裡簡稱「不同圖」）。所有「不同圖」與原圖只有一個方 塊位置不同的差異（圖3-2-1）。
圖3-2-1：實驗二之實驗刺激材料的相同圖與不同圖的圖形範例
實驗設備
同實驗一。
實驗設計
同實驗一，本實驗設計為依據整體性（參考軸數目變化：兩種）、複雜度（方 塊數目變化：兩種）與旋轉角度（0 度、左 90 度、180 度、右 90 度：四種），共 計有16 種情境。每一種情境各有 32 個嘗試，其中 Yes 嘗試與 No 嘗試各半。
實驗中不同的圖形在每個嘗試中隨機呈現，每一個受試者要完成512 個嘗 試，每128 個嘗試作答後受試者可以休息約 5~10 分鐘，休息時間長短由受試者 自行決定。
實驗指導語要求受試者在每一次嘗試中，對依序出現的兩張圖形做判斷，判 斷前後出現的兩張圖是否相同的圖形。
本實驗與實驗一不同的地方，只在於第二張圖的「No 嘗試」圖形不同。實 驗一的「No 嘗試」圖形為「標準圖的鏡像圖」，而實驗二的「No 嘗試」圖形與標 準圖有一個方塊位置不同。因此相對於「Yes 嘗試」的圖的相同圖，在此稱為「不
同圖」。
實驗程序
實驗程序類同於實驗一，唯一不同的地方在於，第二張圖（圖3-2-2 中 的3）與第一張圖是相同圖或不同圖（實驗一中的第二張圖是相同圖或鏡像 圖）。
圖3-2-2 實驗二之實驗程序
圖中RT 表示反應時間(reaction time)。「yes/no」表示受試者作答之選擇，如果受 試者認為答案是「是」則按滑鼠左鍵，如果認為答案是「否」則按右鍵。ms 為時間單位：毫秒。
實驗進行時，螢幕正中央距離受試者眼睛約60cm（受試者可自行調控桌椅 的遠近）。受試者以右手做反應，若受試者認為第二張圖（標的圖）與第一張圖
（標準圖）為相同圖，則按滑鼠左鍵，若為不同圖，則按右鍵。
2. 記錄標準圖之圖形代號，以及標準圖出現的時間點：1000（毫秒）
實驗三
視力均正常（其中1 位受試者曾參與實驗一之實驗，但時間間隔已超過半年）。
受試者費200 元。15 名參加實驗的受試者中有一位因正確率太低，故整筆資料刪 除。因此本實驗最後進行資料分析之人數為14 人。
實驗材料
取實驗一中所使用的「一個參考軸且五個方塊」的16 種圖形，作為本實驗 之實驗刺激圖形。未避免受試者重複看到太多次相同的圖形，另外製作16 種的 同為「一個參考軸且五個方塊」的圖形以增加圖形的種類。總共有32 種圖形。
實驗設備
同實驗一。
實驗設計
為探討不同的方向線索在心像旋轉作業中的影響。本實驗採用了兩種方向線 索，一個是過去研究常使用的箭頭符號作為線索，另一個則是以本實驗刺激材料 特有的參考軸作為方向線索。並使用區組設計(block design)，在實驗中以箭頭為線 索的嘗試與以參考軸為線索的嘗試分屬兩個不同的區組。受試者必須完成兩種區 組的實驗。受試者先進行哪一個區組，則隨機分配。
本實驗設計依據不同的方向線索、判斷標準與標的圖的角度差異，共計有8 種情境。每一種情境各有 64 個嘗試(trials)，其中 Yes 反應與 No 反應嘗試各半。
每一個受試者在實驗中的兩個區組中分別完成256 個嘗試,，共 512 個嘗試。本實 驗不同的圖形刺激材料在每個嘗試中隨機呈現。
實驗指導語皆告知受試者記憶第一張圖形，當方向線索出現時，該方向線索 表示隨後出現的第二張圖的方向，請受試者盡快地想像第一張圖形在此方向線索 表示的方向的樣子。受試者儘快想像完成後按鍵，此時電腦螢幕立刻出現第二張 圖，受試者儘快判斷第二張圖是否與第一張圖相同，並再次按鍵反應，若相同，
則按滑鼠左鍵，若不同，則按滑鼠右鍵。因此實驗中，受試者要回答的問題同實 驗一與實驗二，依然是「判斷第二張圖與第一張圖是否相同？」。
實驗程序
實驗進行時，螢幕正中央距離受試者眼睛約60cm，受試者可自行調整座位。
實驗過程中，螢幕的背景皆為黑色，實驗中每個嘗試(trial)皆先呈現一個十字 符號100 毫秒，告知受試者實驗圖形即將出現，十字符號消失後，黑色背景持續 100 毫秒，接著呈現第一張圖形，第一張圖圖形在螢幕呈現 3000 毫秒後圖形消失
（受試者必須在這段期間內記憶這張圖形），圖形消失後間隔50 毫秒呈現方向線 索，方向線索持續呈現直到受試者按鍵反應（以左手按鍵盤的空白鍵）。當受試 者認為自己已經想出第一張圖在方向線索所表示的方向下的樣子時按空白鍵，按 鍵後螢幕將立刻呈現第二張圖（標的圖），同時受試者要儘快判斷該圖是不是與 他所想像的樣子相同，若相同，則按左鍵，若不同則按右鍵。
每一次嘗試中若受試者未在3 秒內做出第二次按鍵反應，第二張圖即消失，
並開始下一個嘗試。圖3-3-1 及 3-3-2 分別為兩種方向線索情境的區組實驗程序。
圖3-3-1 實驗三之實驗程序（以箭頭作為方向線索）
RT1 表示第一個反應時間；RT2 表示第二個反應時間。space 表示當受試者在 心像旋轉好第一個圖形時，按鍵盤空白鍵(space)。yes/no 表示受試者作答時，
如果認為答案是「是」則按滑鼠左鍵，如果認為答案是「否」則按右鍵。ms 為時間單位：毫秒。
實驗中每一個嘗試的圖形出現程序以下分點敘述：
1. 十字符號出現在螢幕上持續 100 毫秒後消失（圖 3-3-1 及圖 3-3-2 的 1）。十 字消失後螢幕呈現黑色的背景100 毫秒。
2. 標準圖出現在螢幕上持續呈現 3000 毫秒後消失（圖 3-3-1 及圖 3-3-2 的 2）。 圖消失後螢幕呈現黑色背景50 毫秒。（記錄標準圖出現的時間點）
3. 方向線索出現在螢幕上直到受試者按鍵才消失（圖 3-3-1 及圖 3-3-2 的 3）。
（記錄方線線索出現的時間點）
4. 記錄受試者第一個反應的按鍵類型與時間點。
5. 標的圖出現在螢幕上持續至受試者按鍵後消失（圖 3-3-1 及圖 3-3-2 的 4）。