中國象棋經(jīng)驗(yàn)棋手與新手的知覺差異：來自眼動的證據(jù)*

王福興 侯秀娟 段朝輝 劉華山 李 卉

(1華中師范大學(xué)心理學(xué)院,武漢 430079) (2天津師范大學(xué)心理與行為研究院,天津 300074)

1 前言

專長(expertise)是指專家擁有不同于常人(或新手)且專屬于某領(lǐng)域的特殊能力,專長需要經(jīng)過大量的、有目的訓(xùn)練而獲得(Ericsson,2006;Ericsson &Charness,1994;Ericsson,Krampe,&Tesch-R?mer,1993)。專長的一個表現(xiàn)就是具備專長的專家可以對熟悉領(lǐng)域的刺激材料輕輕一瞥(約 1～5 s)就可以記住或再認(rèn)看過的內(nèi)容(Chase &Simon,1973b;Connors,Burns,&Campitelli,2011;Ferrari,Didierjean,&Marmèche,2008;Gobet &Simon,1996b),大量的研究發(fā)現(xiàn),專家的這種專長優(yōu)勢往往局限于其熟悉的領(lǐng)域,超出其特定領(lǐng)域知識也就表現(xiàn)得與新手無異(Bilali?,McLeod,&Gobet,2009;Chase &Simon,1973b;Gobet &Simon,1996a;Simon &Chase,1973)。雖然“專長具有領(lǐng)域特異性”的觀點(diǎn)得到了許多研究者的證實(shí)和認(rèn)可,但圍繞著“專長是否具有遷移性”的問題,另一些研究者也同樣得出了肯定的答案(Gegenfurtner,Lehtinen,&S?lj?,2011;Gegenfurtner&Sepp?nen,2013)。持后一種觀點(diǎn)的研究者認(rèn)為,專家所擁有的專長優(yōu)勢并不是絕對具有領(lǐng)域特異性(domain-specific)或背景約定性(context-bound)的,相反,他們在某一領(lǐng)域的優(yōu)勢也能夠遷移到其他領(lǐng)域,即出現(xiàn)跨領(lǐng)域(cross-domain)的優(yōu)勢,這種現(xiàn)象被稱為專長的遷移效應(yīng)(transfer effects) (Besson,Chobert,&Marie,2011;Bidelman,Gandour,&Krishnan,2011;Hutka,Bidelman,&Moreno,2015;Lima &Castro,2011;Rosalie &Müller,2014)

專家-新手的專長研究范式對于揭示專長發(fā)展的機(jī)制,以及經(jīng)驗(yàn)對人的認(rèn)知加工影響提供了很好的途徑(Bilali?,Langner,Erb,&Grodd,2010;Bukach,Gauthier,&Tarr,2006;Ericsson &Williams,2007)。縱觀現(xiàn)有研究,在國際象棋(Chase &Simon,1973b;Gobet &Simon,1996a)、體育運(yùn)動(Travassos et al.,2013)、汽車駕駛(Crundall,Chapman,France,Underwood,&Phelps,2005;Scialfa et al.,2011)、醫(yī)學(xué)(Koh,Park,Wickens,Ong,&Chia,2011;Reingold &Sheridan,2011)和教學(xué)(Sabers,Cushing,&Berliner,1991;連榕,2004)等領(lǐng)域都發(fā)現(xiàn)了專家的優(yōu)勢效應(yīng)。

專長的研究最早起源于國際象棋的研究。de Groot 1946年的研究(間接引自：Bilali?,McLeod,&Gobet,2008;Connors et al.,2011;原文：de Groot,1946)發(fā)現(xiàn)國際象棋大師的搜索效率和對棋盤的回憶都要優(yōu)于專家水平的棋手。隨后,Chase和 Simon(1973b)從心理學(xué)視角系統(tǒng)研究了國際象棋專家的優(yōu)勢表現(xiàn)及其機(jī)制。例如：Chase和Simon (1973a,1973b)發(fā)現(xiàn)國際象棋大師對真實(shí)棋局的回憶遠(yuǎn)高于新手;而當(dāng)棋子是隨機(jī)擺放在棋盤上,專家與新手則沒有差異。隨后的幾十年,研究者使用不同的任務(wù)和范式,采用不同的實(shí)驗(yàn)技術(shù)得出了相似的結(jié)論,即專家在棋盤復(fù)盤率、對棋子回憶正確率和視覺搜索效率上都比新手有優(yōu)勢(Bilali? et al.,2008;Reingold &Sheridan,2011)。甚至,Connors等(2011)在70年后又重復(fù)了de Groot的研究,發(fā)現(xiàn)雖然象棋大師的經(jīng)驗(yàn)優(yōu)勢效應(yīng)隨著時(shí)間有所提高,但是仍要優(yōu)于新手和中段棋手。國際象棋的專長研究為了解人類專長技能的發(fā)展以及人工智能做出了重要貢獻(xiàn)(Ericsson &Charness,1994;Reingold &Charness,2005)。

研究者對于國際象棋大師或?qū)＜业慕?jīng)驗(yàn)優(yōu)勢效應(yīng)也從理論的視角給出了解釋。其中有代表性理論為組塊理論(chunking theory)、模板理論(template theory)和長時(shí)工作記憶理論(long-term working memory,LTWM) (Gobet,1998;Guida,Gobet,Tardieu,&Nicolas,2012)。首先,組塊理論主張,專家經(jīng)過刻意練習(xí)和大量實(shí)踐在大腦中存儲了大量的組塊(棋子間典型、獨(dú)特的組合或棋盤結(jié)構(gòu)),這些組塊以節(jié)點(diǎn)的形式聯(lián)結(jié)且存貯在長時(shí)記憶中,不受短時(shí)工作記憶容量的限制(Chase &Simon,1973b;Gobet &Clarkson,2004)。當(dāng)專家需要再認(rèn)或加工熟悉棋盤時(shí),這些存儲在長時(shí)記憶中的組塊就會發(fā)揮作用,可以為專家提供策略支持,讓專家在棋盤再認(rèn)、復(fù)盤和知覺搜索上表現(xiàn)出優(yōu)勢(Chase &Simon,1973b;Gobet,2005;Gobet et al.,2001;Gobet &Simon,1998)。其次,模板理論是在組塊理論基礎(chǔ)上發(fā)展而來,且包含了組塊理論的一些概念和內(nèi)容,能夠解釋更高水平的大師或?qū)＜覍ο笃宓挠洃浐图庸?yōu)勢(Gobet&Simon,1996b,1998)。模板是大師或?qū)＜揖哂械奶囟ㄖR結(jié)構(gòu),是包含了一些語義信息(比如：計(jì)劃、策略)的組塊或一些組塊的集合。模板不僅僅是低水平組塊信息的集合,同時(shí)包含了一些棋子移動、走法等圖式性內(nèi)容(Gobet,1998;Gobet &Simon,1996b)。第三,長時(shí)工作記憶理論認(rèn)為專家的記憶能力存在一種基于長時(shí)記憶的編碼系統(tǒng)和檢索機(jī)制,他們不受短時(shí)記憶容量影響,而是與專家廣泛的知識結(jié)構(gòu)和豐富的經(jīng)驗(yàn)相聯(lián)系,所以專家的記憶能力是卓越的(Ericsson &Kintsch,1995)。LTWM可以很好地解釋專家為什么在熟練領(lǐng)域的認(rèn)知活動中能很好地應(yīng)對干擾信息而做出正確判斷。

國際象棋專長的早期研究者對于專家的優(yōu)勢表現(xiàn)推測可能來自其長期刻意練習(xí)而導(dǎo)致的知覺加工優(yōu)勢(perceptual advantage),直到眼動技術(shù)介入才為這種推測提供了直接的證據(jù)(Charness &Tuffiash,2008;Connors et al.,2011;Reingold &Charness,2005)。早期的研究更多基于口頭報(bào)告或出聲思維(verbal reports/protocol analysis)的研究方式,眼動技術(shù)的發(fā)展為了解專家優(yōu)勢背后的視覺搜索和認(rèn)知加工機(jī)制提供了便利(Rayner,1998;Reingold&Charness,2005)。Charness和Reingold等人采用眼動技術(shù)對國際象棋專家和新手的視覺搜索進(jìn)行了對比,結(jié)果發(fā)現(xiàn)專家在觀看棋盤時(shí)眼跳幅度更大,說明其知覺廣度更大;專家不需要精確地注視棋子,僅注視棋子周邊或棋子間的區(qū)域即可以獲取信息,說明專家可以利用副中央凹加工;專家的注視點(diǎn)更多落入與任務(wù)有關(guān)(task relevant)的區(qū)域或注視任務(wù)有關(guān)的棋子,而新手更多注視任務(wù)無關(guān)的(task-irrelevant)區(qū)域,說明專家可以根據(jù)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行選擇性注意(Charness,Reingold,Pomplun,&Stampe,2001;Reingold &Charness,2005;Reingold,Charness,Pomplun,&Stampe,2001)。近期,Bilali?等人(2010)采用更加嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶?shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)仍然發(fā)現(xiàn)了相同的結(jié)論,即專家具有更大的知覺廣度和利用經(jīng)驗(yàn)引導(dǎo)注意任務(wù)相關(guān)的區(qū)域。

基于Chase和Simon假設(shè),專家只需要一瞥就能提取、再認(rèn)或回憶棋盤信息(Chase &Simon,1973b,p.64)。對于專家的視覺搜索優(yōu)勢效應(yīng),Reingold和Sheridan (2011)認(rèn)為專家對領(lǐng)域特定的信息加工具有“更強(qiáng)的知覺編碼能力”(superior perceptual encoding)和內(nèi)隱的領(lǐng)域特定知識(tacit or implicit domain related knowledge)。首先,對于更強(qiáng)知覺編碼推測的直接證據(jù)來自象棋專家具有更大的知覺廣度,即能夠利用副中央凹提取和加工信息。比如：研究確實(shí)發(fā)現(xiàn)國際象棋專家更多關(guān)注棋子間而不是在棋子上,根據(jù)組塊理論和模板理論,專家更多把棋子看作一組而不是單個棋子(Bilali? et al.,2010;Charness et al.,2001;Reingold &Charness,2005;Reingold,Charness,Pomplun,et al.,2001)。其次,內(nèi)隱的領(lǐng)域特定知識推測認(rèn)為,國際象棋專家優(yōu)勢更多來自于能夠自動化、平行提取棋子或棋子間關(guān)系表征,從而形成一個有意義的組塊,而新手則更多采用序列加工(Reingold &Charness,2005;Reingold,Charness,Schultetus,&Stampe,2001)。此外,也有研究者提出了信息縮減假說 (information-reduction hypothesis)和圖像知覺的整體性模型(holistic model of image perception)。信息縮減假說認(rèn)為專家的視覺搜索優(yōu)勢是習(xí)得的選擇性信息加工能力,即專長會讓專家在視覺信息加工時(shí)忽視任務(wù)無關(guān)的信息,而有意識地加工任務(wù)相關(guān)的信息;體現(xiàn)在眼動上即專家會對任務(wù)相關(guān)的信息注視次數(shù)更多、時(shí)間更長(Haider &Frensch,1999)。整體性模型關(guān)注經(jīng)驗(yàn)導(dǎo)致的視覺廣度,即專家采取從整體到局部加工方式,會在信息加工的初期把呈現(xiàn)的視覺刺激當(dāng)作一個整體來看待,所以專家的提取信息視覺廣度更大且可以利用副中央凹加工。體現(xiàn)在眼動上表現(xiàn)出更大的眼跳幅度和對任務(wù)相關(guān)區(qū)域的首次注視時(shí)間更短(Kundel,Nodine,Conant,&Weinstein,2007)。對專長眼動研究的元分析結(jié)果支持了這兩個理論觀點(diǎn)(Gegenfurtner et al.,2011)。

如果國際象棋存在專長效應(yīng),專長優(yōu)勢表現(xiàn)出的更強(qiáng)的知覺編碼能力和搜索優(yōu)勢是否也會在中國象棋中被發(fā)現(xiàn)呢？這是本研究關(guān)注的重點(diǎn)問題之一。中國象棋具有比較鮮明的中國文化特色,與國際象棋在布局和規(guī)則上存在很多類似之處,比如：都有32枚棋子,棋盤采用博弈雙方對稱的布局等。但也存在一些不同之處,比如：中國象棋棋盤由9道直線和10道橫線交叉組成,中間以“楚河漢界”相隔,棋子在兩條線的交叉點(diǎn)上活動;而國際象棋由8×8的黑白相間的格子組成,棋子在格子內(nèi)活動;此外,在和棋、自然限招的規(guī)則上存在一些差異(劉適蘭,2003)。檢索現(xiàn)有研究發(fā)現(xiàn),從心理學(xué)視角探討中國象棋專長效應(yīng)以及專家的知覺編碼優(yōu)勢的研究仍然較少。所以,了解中國象棋棋手的專長發(fā)展過程以及不同經(jīng)驗(yàn)棋手對棋盤的記憶與棋盤信息知覺編碼機(jī)制,對于中國象棋專家棋手的培養(yǎng)、訓(xùn)練都具有潛在的意義。同時(shí),也能擴(kuò)展現(xiàn)有國際象棋研究的結(jié)論,為專長的視覺加工提供更加直接的數(shù)據(jù)和實(shí)證支持。

檢索現(xiàn)有的研究發(fā)現(xiàn),采用專長范式和眼動技術(shù)探討專家—新手的視覺搜索差異的研究涉及國際象棋(Bilali? et al.,2010;Charness et al.,2001;Reingold &Charness,2005)、醫(yī)學(xué)訓(xùn)練(Bertram,Helle,Kaakinen,&Svedstr?m,2013;Reingold &Sheridan,2011)、體育運(yùn)動(Raab &Johnson,2007;張學(xué)民,廖彥罡,&葛春林,2008)、多媒體學(xué)習(xí)(Hegarty,Canham,&Fabrikant,2010;Jarodzka,Scheiter,Gerjets,&van Gog,2010)和課堂教學(xué)(王福興,蘆詠莉,段朝輝,周宗奎,2013;王福興,申繼亮,田宏杰,周宗奎,2010)等領(lǐng)域。這足以看出,眼動技術(shù)在專長研究中已經(jīng)屬于一項(xiàng)成熟且常用的心理學(xué)研究技術(shù)。這就為本研究采用眼動技術(shù)探討中國象棋經(jīng)驗(yàn)棋手和新手的知覺編碼優(yōu)勢提供了研究范式和技術(shù)保障。

基于以上論述,本研究采用3個實(shí)驗(yàn)探討了中國象棋的經(jīng)驗(yàn)棋手和新手在棋局復(fù)盤和視覺搜索上的差異,揭示中國象棋專長的經(jīng)驗(yàn)優(yōu)勢效應(yīng)。實(shí)驗(yàn) 1采用了國際象棋研究的經(jīng)典任務(wù)(棋局復(fù)盤),呈現(xiàn)真實(shí)棋局和隨機(jī)棋局,檢驗(yàn)中國象棋的經(jīng)驗(yàn)棋手是否存在與國際象棋類似的經(jīng)驗(yàn)優(yōu)勢效應(yīng)和更強(qiáng)的知覺編碼能力;同時(shí),進(jìn)一步檢驗(yàn)信息縮減假說和圖像知覺的整體性模型。實(shí)驗(yàn)2和實(shí)驗(yàn)3在實(shí)驗(yàn)1基礎(chǔ)上,進(jìn)一步采用移動窗口范式和閃爍范式探討象棋專長是否會影響棋手利用副中央凹提取信息和基于視覺編碼的快速覺察能力。研究預(yù)期假設(shè)認(rèn)為,經(jīng)驗(yàn)棋手在真實(shí)棋局中復(fù)盤率更高,觀看棋盤的注視廣度更大;經(jīng)驗(yàn)棋手可以更好地利用副中央凹提取和加工信息;當(dāng)覺察快速呈現(xiàn)的棋盤時(shí),經(jīng)驗(yàn)棋手的覺察能力更好。

2 總方法

2.1 被試

在被試選擇上,由于中國象棋積分和排名沒有完全量化和公開化,且本研究被試都為大學(xué)生,所以沒有使用專家一詞。根據(jù)Simon和Chase的觀點(diǎn)(1973),國際象棋棋手如果有超過10000小時(shí)的經(jīng)驗(yàn)或10年實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)就可以達(dá)到專家層次。為了嚴(yán)謹(jǐn)表述,參照已有研究稱謂,本研究使用了經(jīng)驗(yàn)棋手(experienced players)來指代實(shí)驗(yàn)中的專業(yè)棋手(Ferrari et al.,2008)。經(jīng)驗(yàn)棋手通過湖北省大學(xué)生象棋協(xié)會招募,所有經(jīng)驗(yàn)棋手均曾為省大學(xué)生象棋錦標(biāo)賽前 7名,經(jīng)驗(yàn)棋手共10人(男10人,經(jīng)驗(yàn)棋手共招募12人,其中2人完成材料評定,由于材料熟悉性問題未參與正式實(shí)驗(yàn)),平均年齡21.1歲(

SD

=2.2);中國象棋從業(yè)經(jīng)驗(yàn)平均年限為13.5年(

SD

=1.7)。經(jīng)驗(yàn)棋手的從業(yè)經(jīng)驗(yàn)符合以往研究中特定領(lǐng)域的專家應(yīng)具有不低于10年從業(yè)經(jīng)驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)(Ericsson,2006;Ericsson et al.,1993;Simon &Chase,1973)。新手15人(女6人)來自在校大學(xué)生,均為中國象棋愛好者,懂得中國象棋基本規(guī)則,但實(shí)戰(zhàn)經(jīng)驗(yàn)較少,且在參與實(shí)驗(yàn)前一周下象棋時(shí)間小于2小時(shí)。所有被試視力或矯正視力正常,實(shí)驗(yàn)前采用色盲檢查圖譜檢查(俞自萍,曹愈,曹凱.色盲檢查圖(第五版).北京：人民衛(wèi)生出版社,1996年版),均無色盲、色弱。所有被試給予一定費(fèi)用作為其參加實(shí)驗(yàn)報(bào)酬。每個實(shí)驗(yàn)都有10名經(jīng)驗(yàn)棋手,15名新手,共25人。經(jīng)驗(yàn)棋手參加了所有3個實(shí)驗(yàn),每個實(shí)驗(yàn)間隙休息20min;15名新手被試參加了實(shí)驗(yàn)1和實(shí)驗(yàn)3,平均年齡24.5歲(

SD

=1.7),兩個實(shí)驗(yàn)間隙同樣休息20min。實(shí)驗(yàn)2的15名新手被試(女6人)為重新招募,平均年齡23.2歲(

SD

=1.3)。

2.2 實(shí)驗(yàn)儀器及眼動指標(biāo)

3個實(shí)驗(yàn)眼動數(shù)據(jù)均采用 EyeLink 1000 (SR Research,Canada) Desktop眼動儀,采樣率1000 Hz,19英寸顯示器(1024 × 768分辨率),單眼瞳孔-角膜反射記錄,9點(diǎn)校準(zhǔn),采用下巴-前額托架(chin and forehead rest)固定被試眼睛到刺激屏幕距離(60cm)。刺激材料的可視區(qū)域的水平視角33.9度,垂直視角37.3度。

實(shí)驗(yàn) 1整體棋盤的注視,選取了眼跳幅度(Average Saccade Amplitude,指棋盤觀看過程中被試眼跳的平均幅度,幅度越大說明被試注視范圍越廣)、眼跳次數(shù)(Saccade Count,指棋盤觀看過程眼跳發(fā)生的次數(shù))和瞳孔直徑(Average Pupil Size,指在某個單元內(nèi)被試的平均瞳孔直徑大小,瞳孔直徑越大說明越感興趣且進(jìn)入視網(wǎng)膜信息量越大)3個指標(biāo)對比棋手對棋盤的注視。

實(shí)驗(yàn) 1對棋子和棋子間注視,則選取了在興趣區(qū)上的停留時(shí)間(Dwell Time of AOI,指被試的眼睛停留在興趣區(qū)內(nèi)的時(shí)間,時(shí)間越長說明加工越多)、停留時(shí)間比率(Dwell Time Percent of AOI,指被試在興趣區(qū)內(nèi)的停留時(shí)間與注視整個棋盤時(shí)間的比值)、注視次數(shù)(Fixation Count of AOI,指被試在興趣區(qū)內(nèi)超過 100 ms的注視次數(shù))和注視次數(shù)比率(Fixation Count Percent of AOI,指被試在興趣區(qū)內(nèi)的注視次數(shù)占整個棋盤注視次數(shù)的比值)4個指標(biāo)進(jìn)行分析。

實(shí)驗(yàn) 3“經(jīng)驗(yàn)棋手與新手對變化棋子的注視”對比中,為了分析經(jīng)驗(yàn)棋手與新手在覺察棋局有變化時(shí)是否真正注視到了棋子才做出報(bào)告,研究分析了被試在中央凹區(qū)域(注視到變化棋子)以及在副中央凹區(qū)域(注視點(diǎn)落在變化棋子周圍一個棋子大小的區(qū)域)的注視情況。同實(shí)驗(yàn)1類似,把超出1個棋子空間,但 9個棋子(約 3×3)內(nèi)空間界定為副中央凹區(qū)域(9個棋子的可視半徑約40 mm,約3.8度視角)。剔除了報(bào)告不正確的反應(yīng),選用了第幾次呈現(xiàn)時(shí)首次注視到中央凹(比如：被試A在第3次呈現(xiàn)時(shí)注視點(diǎn)第一次落到變化的棋子上,所以被試 A的此項(xiàng)值為3。值越小,說明越早真正注視到了變化的棋子)、首次注視中央凹持續(xù)時(shí)間(即第一次注視到變化棋子的注視持續(xù)時(shí)間)、第幾次呈現(xiàn)時(shí)首次注視到副中央凹(即在第幾次呈現(xiàn)時(shí)出現(xiàn)了第一個落到副中央凹區(qū)域內(nèi)的注視點(diǎn))、首次注視副中央凹持續(xù)時(shí)間(即首次落到副中央凹內(nèi)注視點(diǎn)的持續(xù)時(shí)間)和第幾次正確報(bào)告有變化(即第幾次出聲報(bào)告注意到了棋子有變化)。

所有數(shù)據(jù)正式進(jìn)入統(tǒng)計(jì)分析前,剔除了3個標(biāo)準(zhǔn)差之外的數(shù)據(jù)。

2.3 實(shí)驗(yàn)材料

實(shí)驗(yàn)材料(見圖1～圖3)為中國象棋棋盤圖片,棋盤為棕色實(shí)木顏色,每個棋盤上共 14枚棋子,紅藍(lán)各 7枚(3個實(shí)驗(yàn)的材料都使用了這種棋子數(shù)量設(shè)置)。刺激材料采用PhotoShop制作,原始顯示尺寸為 925(寬)×1024(高)像素(正式實(shí)驗(yàn)中左右兩側(cè)空白區(qū)域采用灰色填充)。所有的實(shí)驗(yàn)材料均由 2名經(jīng)驗(yàn)棋手對其真實(shí)性或難度進(jìn)行了5點(diǎn)評定。

實(shí)驗(yàn)1的材料在5點(diǎn)量表上(1代表存在,5代表不存在)評定所有棋局在真實(shí)對戰(zhàn)場景中是否存在,兩個評分者一致性系數(shù)為

r

=0.99 (Pearson相關(guān),

p

＜0.01)。最后的真實(shí)度值為兩個評分者的平均數(shù)。獨(dú)立樣本 t檢驗(yàn)顯示,評分者對真實(shí)棋局真實(shí)度評定(

M

=5)高于隨機(jī)棋局(

M

=1.1),

t

(12)=55,

p

＜0.001,Cohen’s

d

=29.3(下同)。對棋局的難度進(jìn)行5點(diǎn)(1代表非常難,5代表非常容易)評定,兩個評分者一致性系數(shù)為0.83 (

p

＜0.01),評分者對隨機(jī)棋局的難度評定(

M

=3)高于真實(shí)棋局(

M

=2.5),

t

(12)=2.65,

p

＜0.05,

d

=1.5。實(shí)驗(yàn) 2所有棋局真實(shí)性也經(jīng)過了 5點(diǎn)評定(計(jì)分同實(shí)驗(yàn) 1),兩個評分者一致性系數(shù)為 0.96 (

p

＜0.01)。兩個評分者對實(shí)驗(yàn)2的21幅棋局圖片真實(shí)性評定均值為4.6 (

SD

=1.2)。實(shí)驗(yàn)2對棋局的難度(計(jì)分同實(shí)驗(yàn)1)的評分者一致性為0.80 (

p

＜0.01)。兩個評分者對實(shí)驗(yàn)2棋局難度評定均值為2.3 (

SD

=0.6)。對實(shí)驗(yàn)3需要覺察變化的棋盤進(jìn)行了發(fā)現(xiàn)難度的5點(diǎn)評定(1代表非常難,5代表非常容易),兩個評分者一致性為0.85 (

p

＜0.01)。兩個評分者對14幅棋局評定均值為3.2 (

SD

=0.6)。

3 實(shí)驗(yàn)1

已有的研究表明在國際象棋領(lǐng)域存在專長效應(yīng),專家棋手對棋盤的記憶、知覺編碼都存在明顯的優(yōu)勢(Bilali? et al.,2010;Reingold &Sheridan,2011)。實(shí)驗(yàn)1在復(fù)制中國象棋領(lǐng)域是否也可以發(fā)現(xiàn)類似于國際象棋的專長效應(yīng)基礎(chǔ)上,進(jìn)一步改進(jìn)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)探討基于象棋專長的信息縮減假說、圖像知覺的整體性模型和更強(qiáng)的知覺編碼能力假設(shè)。為了保證結(jié)論生態(tài)效度,材料呈現(xiàn)沒有采用3×3矩陣呈現(xiàn)(Reingold,Charness,Pomplun,et al.,2001),而是使用了完整真實(shí)的棋盤,同時(shí)把記憶任務(wù)與眼動結(jié)合,呈現(xiàn)真實(shí)棋局(領(lǐng)域特定任務(wù))和隨機(jī)棋局(非領(lǐng)域特定任務(wù)) (Chase &Simon,1973b;Gobet &Simon,1996a;Simon &Chase,1973),記錄棋盤記憶過程中的視覺搜索過程以及在不同任務(wù)上的復(fù)盤率。

3.1 方法

3.1.1 實(shí)驗(yàn)材料與設(shè)計(jì)

材料為14幅象棋圖譜,其中7張真實(shí)的中國象棋棋局,均為實(shí)戰(zhàn)殘局;7張隨機(jī)棋局,完全打亂棋子間關(guān)系,隨機(jī)擺放形成(見圖1)。實(shí)驗(yàn)為 2(經(jīng)驗(yàn)：經(jīng)驗(yàn)棋手、新手)×2(棋局類型：真實(shí)、隨機(jī))的混合實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì),其中棋局類型為被試內(nèi)變量。

圖1 實(shí)驗(yàn)1材料示意圖

3.1.2 程序

實(shí)驗(yàn)開始前首先向被試呈現(xiàn)指導(dǎo)語,被試明白后進(jìn)行眼睛校準(zhǔn),然后進(jìn)行一個練習(xí)實(shí)驗(yàn),練習(xí)實(shí)驗(yàn)結(jié)束后進(jìn)入正式實(shí)驗(yàn)。正式實(shí)驗(yàn)中每幅棋盤的呈現(xiàn)時(shí)間為5 s (參照：Chase &Simon,1973b;Ferrari et al.,2008),之后刺激圖片消失。然后,被試在與刺激圖片相似的真實(shí)棋盤上復(fù)盤。要求盡可能快的復(fù)盤,且盡量保持棋子的種類和顏色與原有棋局圖片一致。復(fù)盤結(jié)束后,由主試操作進(jìn)行下一個棋局觀看。實(shí)驗(yàn)中真實(shí)棋盤和隨機(jī)棋盤隨機(jī)呈現(xiàn)。

3.2 結(jié)果

3.2.1 正確復(fù)盤數(shù)

表1 經(jīng)驗(yàn)棋手和新手的正確復(fù)盤數(shù)及眼動數(shù)據(jù)

3.2.2 整個棋盤的注視

在眼跳次數(shù)上,棋盤類型的主效應(yīng)不顯著,

F

(1,23)=2.54,

p

＞0.05,經(jīng)驗(yàn)的主效應(yīng)不顯著,

F

＜1,

p

＞0.05,二者的交互作用也不顯著,

F

＜1,

p

＞0.05。

3.2.3 棋子和棋子間的注視

為對比經(jīng)驗(yàn)棋手和新手是否會在加工棋子和棋子間區(qū)域上有差別,即經(jīng)驗(yàn)棋手是否會利用副中央凹提取更多信息和擁有更大的知覺廣度(Bilali? et al.,2010;Charness et al.,2001;Reingold &Charness,2005;Reingold,Charness,Pomplun,et al.,2001;Reingold&Sheridan,2011),研究對棋盤劃分了興趣區(qū)(見圖1)。由于棋盤是由棋子以及棋子以外的區(qū)域組成,所以興趣區(qū)數(shù)據(jù)是根據(jù)注視位置在棋子上和棋子間作為劃分標(biāo)準(zhǔn)劃定了兩個興趣區(qū)：棋子和棋子間。所有棋子興趣區(qū)以外的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)為棋子間注視(見表2)。

表2 經(jīng)驗(yàn)棋手與新手在興趣區(qū)內(nèi)的眼動數(shù)據(jù)

3.3 討論

棋局的復(fù)盤結(jié)果顯示,中國象棋經(jīng)驗(yàn)棋手表現(xiàn)確實(shí)好于新手,這個結(jié)果與預(yù)期結(jié)果一致,也與國際象棋研究結(jié)論一致,即經(jīng)驗(yàn)選手或?qū)＜覍ζ灞P記憶效果好于新手(Chase &Simon,1973b;Connors et al.,2011;Ferrari et al.,2008;Gobet &Simon,1996b)。此外,研究還發(fā)現(xiàn)不僅在真實(shí)棋局上經(jīng)驗(yàn)棋手好于新手,在隨機(jī)棋局上經(jīng)驗(yàn)棋手的正確復(fù)盤數(shù)也要高于新手。Gobet和Simon (1996a)的研究也曾發(fā)現(xiàn)專家在隨機(jī)棋局回憶上要好于新手。他們認(rèn)為即便是在隨機(jī)棋局中,專家也可以利用其存儲的大量組塊、更多地使用策略來記憶隨機(jī)棋局。關(guān)于專長遷移效應(yīng)的研究也發(fā)現(xiàn),專家的優(yōu)勢也會存在超出其特定領(lǐng)域的優(yōu)勢,即可以遷移到相關(guān)的領(lǐng)域中(Gegenfurtner &Sepp?nen,2013;Marie,Delogu,Lampis,Belardinelli,&Besson,2011;Rosalie &Müller,2014)。從這個角度而言,經(jīng)驗(yàn)棋手的對真實(shí)棋局的記憶優(yōu)勢也遷移到了隨機(jī)棋局的記憶。

對棋盤的注視發(fā)現(xiàn),經(jīng)驗(yàn)棋手對整個棋盤的眼跳幅度要大于新手,而且在真實(shí)棋局下的眼跳幅度大于隨機(jī)棋局,而新手則沒有這種差異。這個結(jié)果說明中國象棋專長使經(jīng)驗(yàn)棋手具有更大的知覺廣度,這個結(jié)果也與國際象棋研究一致(Charness et al.,2001;Reingold,Charness,Pomplun,et al.,2001)。此外,研究還發(fā)現(xiàn)經(jīng)驗(yàn)棋手在記憶棋盤時(shí)的瞳孔直徑大于新手,這在以往國際象棋研究中沒有被提及。瞳孔直徑放大反應(yīng)了視覺任務(wù)認(rèn)知要求增加和心理加工活動增大,說明被試需要通過放大瞳孔獲取更多視覺信息(Goldinger &Papesh,2012;Laeng,Sirois,&Gredeb?ck,2012;閆國利,白學(xué)軍,2012,pp.54-62)。此外,信息的重要性程度會影響瞳孔大小,當(dāng)被試加工認(rèn)為重要的信息時(shí)會出現(xiàn)瞳孔放大的現(xiàn)象(Ariel&Castel,2014)?；诖?研究推測經(jīng)驗(yàn)棋手會自動調(diào)節(jié)瞳孔大小以獲取更多有用且重要的信息。

棋子和棋子間注視對比發(fā)現(xiàn)趨勢一致的結(jié)果,即經(jīng)驗(yàn)棋手更多注視棋子間,而新手更多注視棋子,這與國際象棋的研究結(jié)論也一致。比如：Reingold等人研究發(fā)現(xiàn),國際象棋專家要比新手對棋子注視更少,而對棋子間注視更多(Reingold &Charness,2005;Reingold,Charness,Pomplun,et al.,2001;Reingold &Sheridan,2011)。類似地,Charness等人(2001)的研究也發(fā)現(xiàn)專家要比中段棋手更多注視棋子間區(qū)域而不是棋子本身。研究者也認(rèn)為,對棋子間注視說明專家在編碼信息時(shí)使用了組塊,而不是編碼單個棋子信息,因?yàn)榻M塊涉及的是棋子間邏輯關(guān)系,而不是單個棋子相加(Reingold &Charness,2005)。此結(jié)論說明具備象棋專長的專家是在對棋盤的結(jié)構(gòu)進(jìn)行編碼和加工,而不是獨(dú)立的棋子,也支持了國際象棋專長的模板理論(Gobet &Simon,1996b)。

4 實(shí)驗(yàn)2

實(shí)驗(yàn)1發(fā)現(xiàn),經(jīng)驗(yàn)棋手的復(fù)盤正確更高、眼跳幅度更廣、對棋子間注視更多,說明具有更廣的知覺范圍,也為驗(yàn)證象棋專長的知覺編碼優(yōu)勢提供了有力的證據(jù)。實(shí)驗(yàn)2利用移動窗口范式直接驗(yàn)證經(jīng)驗(yàn)棋手是否能利用副中央凹加工,進(jìn)一步驗(yàn)證象棋專長的更強(qiáng)知覺編碼假設(shè)和圖像知覺的整體性模型。移動窗口范式被廣泛應(yīng)用于閱讀、場景知覺和視覺搜索研究中(McConkie &Rayner,1975;Rayner,1998,2009;閆國利,王麗紅,巫金根,白學(xué)軍,2011),縱觀已有研究,雖然Reingold等人在其國際象棋研究中使用過移動窗口范式,但僅僅是作為一種呈現(xiàn)技術(shù),既沒有報(bào)告使用的窗口有多大,也沒有控制不同大小的窗口(Reingold &Charness,2005;Reingold,Charness,Pomplun,et al.,2001)。所以,以往國際象棋的研究結(jié)果對專家使用副中央凹加工主要是來自間接推測,而沒有直接操縱副中央凹視野(Charness et al.,2001;Reingold &Charness,2005;Reingold,Charness,Pomplun,et al.,2001)。實(shí)驗(yàn)2假設(shè)認(rèn)為：經(jīng)驗(yàn)棋手利用副中央凹(16個和4個棋子區(qū)域大小窗口)對棋盤進(jìn)行加工時(shí)要優(yōu)于新手。

4.1 方法

4.1.1 實(shí)驗(yàn)材料與設(shè)計(jì)

材料為21幅中國象棋真實(shí)圖譜(每個窗口條件下各7幅),均為真實(shí)棋局。實(shí)驗(yàn)為2(經(jīng)驗(yàn)：經(jīng)驗(yàn)棋手、新手) × 3(窗口：1個棋子大小、4個棋子大小、16個棋子大小)的混合設(shè)計(jì),其中窗口大小為被試內(nèi)變量(見圖2)。根據(jù)視網(wǎng)膜構(gòu)造,中央凹(foveal region)是視敏度最高的區(qū)域,約 1～2度視角;副中央凹(parafoveal region)在一定程度上加工信息但效率不高,約2～5度視角;邊緣視覺區(qū)(peripheral region)幾乎看不到信息(大于5度視角),不能進(jìn)行信息加工(中央凹和副中央凹視野參見：Rayner,1998,p.374;2009,p.1459)。實(shí)驗(yàn)中眼睛距屏幕的距離為60cm,1個棋子的可視區(qū)域半徑為14 mm,視角約1.3度,在中央凹視野區(qū)內(nèi);4個棋子(約2×2大小)可視半徑為30 mm,視角約2.9度,在副中央凹視野區(qū)內(nèi);16個棋子(約4×4大小)可視半徑為53 mm,視角約5.1度,接近邊緣視野區(qū)。實(shí)驗(yàn) 2沒有使用前人研究中斑點(diǎn)屏蔽(具體見：Reingold &Charness,2005;Reingold,Charness,Pomplun,et al.,2001),而是使用了經(jīng)典的窗口掩蔽范式的灰屏來掩蔽窗口外信息。因?yàn)轭A(yù)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),僅使用黑點(diǎn)掩蔽棋子信息而呈現(xiàn)棋盤信息會存在干擾和預(yù)視,影響被試觀看。所以實(shí)驗(yàn)2完全屏蔽了窗口外信息。

圖2 實(shí)驗(yàn)2中1個棋子窗口大小、4個大小和16個棋子大小材料示意圖

4.1.2 程序

實(shí)驗(yàn)之前先告知被試,接下來會呈現(xiàn)一些中國象棋圖譜,只有當(dāng)眼睛注視棋譜時(shí)窗口區(qū)域才是可見的,需要移動眼睛才能看到棋譜的全貌。每幅圖片呈現(xiàn)時(shí)間為12 s,圖片消失后需要把該幅圖片中的棋子位置在現(xiàn)實(shí)棋盤上復(fù)制出來,復(fù)盤完成后按任意鍵進(jìn)入下一張圖片。正式實(shí)驗(yàn)前有一個練習(xí)實(shí)驗(yàn)幫助被試熟悉實(shí)驗(yàn)程序。

4.2 結(jié)果

4.2.1 正確復(fù)盤數(shù)

表3 不同視野范圍條件下經(jīng)驗(yàn)棋手和新手的復(fù)盤數(shù)及眼動

4.2.2 中央凹和副中央凹條件下的棋盤注視

4.3 討論

正確復(fù)盤數(shù)顯示,經(jīng)驗(yàn)棋手在副中央凹視野下(16和4個棋子窗口,5度和3度視角的副中央凹視野)復(fù)盤率要高于中央凹視野(1個棋子窗口),而新手在兩種視野條件下沒有表現(xiàn)出差異。這個結(jié)果與預(yù)期假設(shè)相符合,說明經(jīng)驗(yàn)棋手可以利用副中央凹提取和加工棋盤信息。在 Charness等人(2001)和 Reingold,Charness和Pomplun等人(2001)兩項(xiàng)國際象棋知覺廣度的研究中,雖然發(fā)現(xiàn)專家棋手更多關(guān)注棋子間,以及更大的眼跳幅度。但是,卻沒有利用移動窗口大小控制副中央凹呈現(xiàn)直接驗(yàn)證專家是否在副中央凹視野下具有更好記憶和視覺加工優(yōu)勢。不同于以往研究的更大眼跳幅度和棋子間注視的推測(Charness et al.,2001;Reingold &Charness,2005;Reingold,Charness,Pomplun,et al.,2001),實(shí)驗(yàn)2直接控制了視野可視區(qū)域的大小來控制副中央凹呈現(xiàn),從而給國際象棋和其他研究中關(guān)于專家可以利用副中央凹視野加工信息提供了最直接的證據(jù)(Bilali? et al.,2010;Gegenfurtner et al.,2011)。此外,在閱讀中也有研究發(fā)現(xiàn),高技能或有經(jīng)驗(yàn)讀者能夠更好地利用副中央凹進(jìn)行預(yù)視(Chace,Rayner,&Well,2005;閆國利等,2011)。

移動窗口技術(shù)控制了被試可見的視野范圍,結(jié)果發(fā)現(xiàn)在副中央凹加工的情況下(16窗口大小),經(jīng)驗(yàn)棋手的眼跳幅度更大;且經(jīng)驗(yàn)棋手的眼跳幅度隨著窗口由中央凹視野增加到副中央凹以至邊緣視野也依次增加。這說明當(dāng)窗口增大到接近邊緣視野的5度視角時(shí),經(jīng)驗(yàn)棋手可以利用副中央凹的優(yōu)勢提取信息。類似地,專長的視覺加工研究發(fā)現(xiàn)專家可以有效利用副中央凹加工而具有更大的眼跳幅度(Gegenfurtner et al.,2011),但在平均注視時(shí)間和注視次數(shù)上卻沒有發(fā)現(xiàn)相同趨勢的差異。以往研究中,也有發(fā)現(xiàn)注視時(shí)間不敏感,經(jīng)驗(yàn)棋手與新手差異不顯著現(xiàn)象(Charness et al.,2001)。實(shí)驗(yàn)2對移動窗口的直接操作,也為專長研究如何操縱和使用移動窗口技術(shù)探討自然場景下知覺廣度提供了很好的借鑒。

5 實(shí)驗(yàn)3

實(shí)驗(yàn)1和2發(fā)現(xiàn)經(jīng)驗(yàn)棋手確實(shí)比新手具有更好的棋盤記憶和副中央凹加工優(yōu)勢,證實(shí)了象棋專長的知覺編碼優(yōu)勢。實(shí)驗(yàn) 3進(jìn)一步使用變化盲視(change blindness)的閃爍范式了解經(jīng)驗(yàn)棋手的視覺搜索優(yōu)勢,即經(jīng)驗(yàn)棋手是否能夠更快的變化覺察,以及在報(bào)告變化前利用副中央凹和中央凹提取信息。閃爍范式要求被試判斷前后兩個快速變化的棋盤是否有棋子變化,如果有變化,需要指出是哪個棋子有變化(Rensink,O'Regan,&Clark,1997;Simons &Rensink,2005)。雖然閃爍范式在先前研究中也被使用過,但是更多報(bào)告行為判斷結(jié)果差異,而沒有報(bào)告棋手是否真正注視到了變化的棋子(Ferrari et al.,2008)。對于閃爍范式而言,對變化棋子的注視分析更能體現(xiàn)象棋專家的知覺編碼優(yōu)勢,但是以往研究中并未對此進(jìn)行分析(Reingold,Charness,Pomplun,et al.,2001)。實(shí)驗(yàn) 3計(jì)劃在被試報(bào)告有變化情況下,分析在發(fā)現(xiàn)變化前是否利用中央凹和副中央凹注視到了變化的棋子。這個改進(jìn)的實(shí)驗(yàn)范式將會為專長視覺加工的知覺編碼優(yōu)勢提供更加直接的證據(jù)。研究假設(shè)認(rèn)為,經(jīng)驗(yàn)棋手會更早地知覺到變化有無;當(dāng)有變化時(shí),經(jīng)驗(yàn)棋手在做出判斷前就已經(jīng)通過中央凹和副中央凹注意到了變化的棋子。

此外,對于以往國際象棋研究設(shè)計(jì)的一些不足(Reingold,Charness,Pomplun,et al.,2001),實(shí)驗(yàn)3進(jìn)行了改進(jìn)：①使用了真實(shí)、全景的棋盤以及真實(shí)棋子,而不是3×3矩陣材料(僅棋盤一部分),以提高研究生態(tài)效度;②使用具有一定象棋經(jīng)驗(yàn)的被試作為新手(見 2.1),而不是完全沒有經(jīng)驗(yàn)的新手,這樣更具有代表性(Ericsson &Charness,1994;Ericsson et al.,1993)。預(yù)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),對于完全不懂象棋的新手被試而言,基于閃爍范式的棋盤覺察難度過大,對揭示專長視覺編碼優(yōu)勢意義不大。

5.1 方法

5.1.1 實(shí)驗(yàn)材料與設(shè)計(jì)

材料為7對有變化真實(shí)棋局圖片,為真實(shí)對弈時(shí)走 20步以后形成的棋局,兩幅棋盤只有一個位置上的棋子發(fā)生了變化,其它部分完全一致;7對無變化棋局圖片(見圖3)。實(shí)驗(yàn)為 2(經(jīng)驗(yàn)：經(jīng)驗(yàn)棋手、新手) × 2(變化：有、無)的混合實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì),其中變化有無為被試內(nèi)變量。

5.1.2 程序

首先,告知被試接下來將會看到一組連續(xù)間隔呈現(xiàn)的兩幅棋盤圖片,這兩幅間隔呈現(xiàn)的棋盤可能是完全一樣,也可能不一樣;需要盡可能快地辨別兩幅間隔棋譜是否一樣,如果沒有發(fā)生變化,則口頭報(bào)告“無”;如果有變化,在報(bào)告“有”的基礎(chǔ)上需要準(zhǔn)確報(bào)告是哪個棋子發(fā)生了什么變化。正式實(shí)驗(yàn)中第一張棋譜呈現(xiàn)1000 ms,然后出現(xiàn)100 ms的灰屏掩蔽,接著呈現(xiàn)第二張棋譜1000 ms,然后是100 ms的灰屏掩蔽,然后再呈現(xiàn)第一張棋譜 1000 ms,100 ms灰屏后再呈現(xiàn)第二張棋譜1000 ms,依次類推(見圖3或Ferrari et al.,2008,p.1269;Rensink et al.,1997)。每對圖片重復(fù)呈現(xiàn)次數(shù)設(shè)定為 15次?？偣灿?4對棋局需要覺察。

圖3 實(shí)驗(yàn)3流程

5.2 結(jié)果

5.2.1 覺察有無變化的反應(yīng)時(shí)

表4 經(jīng)驗(yàn)棋手和新手的反應(yīng)時(shí)及注視到變化的差異

5.2.2 覺察變化的次數(shù)差異

圖4 經(jīng)驗(yàn)棋手與新手在第2至15次時(shí)報(bào)告有無變化的次數(shù)

5.2.3 經(jīng)驗(yàn)棋手與新手對變化棋子的注視

在第幾次呈現(xiàn)時(shí)首次注視到中央凹(棋子)上差異顯著,

t

(23)=3.12,

p

＜0.05,

d

=1.33,經(jīng)驗(yàn)棋手以更少的呈現(xiàn)次數(shù)就可以首次注視到棋子;首次注視中央凹持續(xù)時(shí)間差異不顯著,

t

(23)=-0.10,

p

＞0.05;第幾次呈現(xiàn)時(shí)首次注視到副中央凹的差異顯著,

t

(23)=2.45,

p

＜0.05,

d

=1.04,經(jīng)驗(yàn)棋手以更少的呈現(xiàn)次數(shù)就可以首次注視到副中央凹;首次注視副中央凹持續(xù)時(shí)間差異不顯著,

t

(23)=-0.29,

p

＞0.05。在第幾次正確報(bào)告有變化上邊緣顯著,

t

(23)=1.97,

p

=0.06,

d

=0.84,相對于新手(

M

=6.8),經(jīng)驗(yàn)棋手(

M

=4.9)更早地報(bào)告且發(fā)現(xiàn)了差異有無。

5.3 討論

與預(yù)期假設(shè)一致,在棋盤場景的變化覺察上,經(jīng)驗(yàn)棋手的覺察時(shí)間快于新手,在覺察正確率上也高于新手。這個結(jié)果也與已有研究結(jié)論一致(Reingold,Charness,Pomplun,et al.,2001),國際象棋專家在覺察變化反應(yīng)時(shí)上優(yōu)于新手。此外,經(jīng)驗(yàn)棋手在刺激循環(huán)呈現(xiàn)早期(第3、4次呈現(xiàn))即發(fā)現(xiàn)了變化有無;而新手在后期才發(fā)現(xiàn)變化有無(第14次)。這說明經(jīng)驗(yàn)棋手能夠更早地覺察到變化有無,與預(yù)期假設(shè)一致。

對變化棋子的覺察注視分析發(fā)現(xiàn),無論是對變化棋子注視還是變化棋子周邊的區(qū)域(副中央凹)注視,經(jīng)驗(yàn)棋手都是更早地注視到了變化棋子,這說明具備象棋專長的經(jīng)驗(yàn)棋手對任務(wù)相關(guān)棋子的知覺編碼要優(yōu)于新手。Charness等人(2001)對國際象棋研究發(fā)現(xiàn),當(dāng)要求對棋盤進(jìn)行判斷和走棋時(shí),專家要比中段棋手更多注視與任務(wù)有關(guān)的棋子。Bilali?等人(2010)研究也發(fā)現(xiàn)國際象棋專家能快速注意任務(wù)相關(guān)的區(qū)域,而新手更多注視任務(wù)無關(guān)的區(qū)域。這種專家對任務(wù)相關(guān)區(qū)域注視多于任務(wù)無關(guān)區(qū)域的知覺加工差異在動態(tài)刺激加工與歸類(Jarodzka et al.,2010)、基于圖片學(xué)習(xí)的推理(Hegarty et al.,2010)、手術(shù)助理護(hù)士(Koh et al.,2011)和機(jī)場安檢的X光片判斷(Liu &Gale,2011)中均有被證實(shí)。

棋子注視和主觀報(bào)告的對比發(fā)現(xiàn),經(jīng)驗(yàn)棋手確實(shí)是先看到了變化的棋子,然后才做出口頭報(bào)告,而且經(jīng)驗(yàn)棋手無論是更早看到棋子變化還是更早口頭報(bào)告都要早于新手。對棋子周邊區(qū)域分析也發(fā)現(xiàn)相同趨勢結(jié)果,說明經(jīng)驗(yàn)棋手可以利用副中央凹來提取和加工棋盤信息。

6 總討論

通過3個實(shí)驗(yàn)可以發(fā)現(xiàn)中國象棋也存在明顯的專長效應(yīng)和專家知覺編碼優(yōu)勢,同時(shí),實(shí)驗(yàn)的結(jié)果支持了專長視覺加工的信息縮減假說(information-reduction hypothesis)、圖像知覺的整體性模型(holistic model of image perception)和更強(qiáng)的知覺編碼能力假設(shè)(superior perceptual encoding)。相對于新手,經(jīng)驗(yàn)棋手僅僅對棋盤一瞥也能很好地復(fù)盤看過的棋局,經(jīng)驗(yàn)棋手的這種記憶優(yōu)勢可能來自于其更強(qiáng)的視覺編碼能力,即更大的知覺廣度和更加高效的視覺信息搜索策略。經(jīng)驗(yàn)棋手在加工棋盤時(shí)更多注視棋子間而不是棋子,說明其更多基于經(jīng)驗(yàn)來編碼棋盤的結(jié)構(gòu)而不是單個棋子。另外,經(jīng)驗(yàn)棋手也能更快覺察變化的棋子,表現(xiàn)出更好的知覺覺察能力和視覺搜索技能。利用眼動技術(shù)解釋象棋(國際象棋和中國象棋)知覺加工進(jìn)程的特點(diǎn),為專家基于經(jīng)驗(yàn)加工特定領(lǐng)域知識的知覺編碼優(yōu)勢提供了強(qiáng)有力的證據(jù)(Reingold &Sheridan,2011)。

3個實(shí)驗(yàn)的眼動數(shù)據(jù)一致表明,相對于新手,經(jīng)驗(yàn)棋手可以利用副中央凹加工棋盤信息。實(shí)驗(yàn)1結(jié)果顯示,經(jīng)驗(yàn)棋手提取棋盤信息時(shí)主要加工棋盤的結(jié)構(gòu)(棋子間注視)而不是單個棋子的識記。這些結(jié)果都證實(shí)了Reingold和Sheridan (2011)提出的專家對領(lǐng)域特定的信息加工具有更強(qiáng)的知覺編碼能力假設(shè)和整體性模型假設(shè)(Gegenfurtner et al.,2011;Kundel et al.,2007)?；谥袊笃鍖ｉL而言,長期的刻意練習(xí)和經(jīng)驗(yàn)積累使得這些經(jīng)驗(yàn)棋手具有更大的知覺廣度,會本能放大瞳孔以獲取更多有用的信息,且利用副中央凹來加工信息。經(jīng)驗(yàn)棋手也會采取整體感知的加工方式,會把需要記憶的棋盤當(dāng)作一個整體來看待。此外,實(shí)驗(yàn) 3還發(fā)現(xiàn),當(dāng)面對需要視覺搜索的覺察任務(wù)時(shí),經(jīng)驗(yàn)棋手對任務(wù)相關(guān)棋子注視要早于新手,而且在副中央凹加工上也表現(xiàn)出優(yōu)勢。這些結(jié)論支持了專長經(jīng)驗(yàn)影響視覺加工的信息縮減假設(shè)(Gegenfurtner et al.,2011;Haider &Frensch,1999)。即經(jīng)驗(yàn)棋手面在領(lǐng)域特定的視覺信息加工時(shí)會忽視任務(wù)無關(guān)的信息,而有意識地加工任務(wù)相關(guān)的信息。

從對棋盤記憶來看,實(shí)驗(yàn)1和實(shí)驗(yàn)2中經(jīng)驗(yàn)棋手均表現(xiàn)出了很好的記憶及復(fù)盤能力。從理論觀點(diǎn)解釋,經(jīng)驗(yàn)棋手的優(yōu)勢來自于其存儲的大量中國象棋有關(guān)的組塊和模板。基于組塊理論,經(jīng)驗(yàn)棋手存儲的這些組塊在其再認(rèn)或回憶棋盤布局時(shí)發(fā)揮作用,可以為其提供加工策略或者記憶線索,使其在棋盤復(fù)盤和知覺搜索上表現(xiàn)出優(yōu)勢(Chase &Simon,1973b;Gobet,1998,2005;Gobet &Simon,1998)。比如：國際象棋研究認(rèn)為,專家的優(yōu)異表現(xiàn)是其使用了長時(shí)記憶中存儲的組塊,能夠在短暫的視覺加工中更好地分配注意和進(jìn)行視覺搜索(Ferrari et al.,2008;Gegenfurtner et al.,2011;Reingold &Sheridan,2011)。其次,按照模板理論觀點(diǎn),中國象棋的經(jīng)驗(yàn)棋手存儲了大量的棋盤結(jié)構(gòu)和棋子間關(guān)系的圖式或模板,所以在面對實(shí)驗(yàn) 1中棋盤記憶任務(wù)時(shí),經(jīng)驗(yàn)棋手才更多關(guān)注棋子間結(jié)構(gòu)關(guān)系和棋盤結(jié)構(gòu),而不是單個棋子的死記硬背。雖然LTWM理論也可以用來解釋很多領(lǐng)域?qū)ｉL效應(yīng)及專家的記憶優(yōu)勢,但是對于專長的視覺搜索優(yōu)勢解釋卻略顯不足(Gobet,1998)。

由于專長研究的特殊性,研究也存在一些不足,希望未來研究注意。第一,專家的識別和鑒別存在困難,造成一部分研究被試量偏少(Reingold &Charness,2005)。本研究中由于受到評估篩選限制,所選的經(jīng)驗(yàn)棋手并沒有達(dá)到國際象棋研究中大師級別,僅僅算是一般意義上的專家。第二,棋盤呈現(xiàn)時(shí)間長短是否會影響到知覺加工的表現(xiàn)。一般研究都選擇 1～5秒左右時(shí)長,而 Reingold和 Charness(2005)報(bào)告的一批未發(fā)表數(shù)據(jù)顯示,當(dāng)分析呈現(xiàn)時(shí)間前5秒和后5秒時(shí)(前10秒數(shù)據(jù)切分),經(jīng)驗(yàn)棋手的前后 5秒注視次數(shù)和注視持續(xù)時(shí)間存在顯著差異,而低經(jīng)驗(yàn)的中段棋手卻沒有差異。研究者推測前專家在前5秒更多是視覺編碼和提取,后5秒可能已經(jīng)進(jìn)入到問題解決階段。第三,結(jié)合其他技術(shù)和方法深入探討專長的發(fā)展機(jī)制。例如,有研究者采用fMRI技術(shù)對比了國際象棋和中國象棋專家-新手的腦激活差異,結(jié)果發(fā)現(xiàn)專家在額葉、顳葉腦區(qū)有更高的激活(Bilali? et al.,2010;梁東梅等,2010)。第四,除了專長的領(lǐng)域特定性,未來研究也要關(guān)注專長的遷移效應(yīng)。

7 結(jié)論

綜上,本研究通過3個實(shí)驗(yàn)得出以下結(jié)論：第一,中國象棋經(jīng)驗(yàn)棋手在棋盤復(fù)盤上正確率更高,具有更好的棋盤記憶;第二,經(jīng)驗(yàn)棋手在棋盤記憶任務(wù)中更多注視棋子間而不是棋子本身,說明經(jīng)驗(yàn)棋手可以提取棋子間結(jié)構(gòu)關(guān)系;第三,經(jīng)驗(yàn)棋手在棋盤視覺搜索中可以利用副中央凹加工信息,具有更大的知覺廣度;第四,經(jīng)驗(yàn)棋手可以更快、更準(zhǔn)確的覺察棋盤上變化的棋子,且對變化棋子注視更早,體現(xiàn)了專長的知覺編碼優(yōu)勢效應(yīng)。3個實(shí)驗(yàn)結(jié)果均說明中國象棋也存在和國際象棋類似的專長優(yōu)勢效應(yīng),眼動和行為數(shù)據(jù)支持了專長視覺加工的信息縮減假說、圖像知覺的整體性模型和更強(qiáng)的知覺編碼能力假設(shè)。研究結(jié)果對中國象棋運(yùn)動員訓(xùn)練,中國象棋專家的認(rèn)知機(jī)制具有一定理論意義。

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