空间旋转

心理旋转是空间认知研究中的经典范式,通过比较不同角度呈现的图形是否为同一结构,考察内部空间表征、心理变换和视觉比较过程。

辅助能力
反应速度、思维能力
推荐时长
6 分钟
复测间隔
30 天
适用人群
成人、儿童、老年人、青少年
§01

科学范式与测量依据

Scientific Paradigm
范式编码mental_rotation

范式定位

心理旋转属于 Mental Rotation 经典范式,要求被试对图形做内部旋转操作后判断两图是否为同一图形,是评估视觉空间表征的动态旋转能力的核心工具,对应顶叶的空间处理与运动想象能力。

大脑加工机制

被试感知两个以不同角度呈现的图形,在脑内对其中一个图形进行连续角度的心理旋转;将旋转后的表征与参照图形做逐部位比对;根据比对结果判断两图是否为同一图形的不同视角;系统记录不同角度差下的反应时与正确率。

理论依据与参考来源

本任务基于 Mental Rotation 范式,理论依据涵盖心理旋转速度与角度差线性关系的经典研究发现(由 Shepard 等建立的旋转斜率测量框架)、顶叶在空间旋转中的神经机制研究,以及空间能力的性别差异与训练效应研究方向。

§02

操作步骤

Operation Steps
1
观察目标图形的整体轮廓。
2
在脑中旋转候选图形进行比较。
3
判断两者是否为同一个图形。

系统以旋转与镜像关系判断的正确率作为主要结果,并结合不同角度下的反应变化与镜像/非镜像判断辅助解释;低表现本身不等同于测量无效。

§03

测量与结果解释

Measurement & Interpretation

编制与设计标准

图形旋转角度按固定梯度系统变化(如 0°/60°/120°/180°);同图与镜像图比例各半;刺激呈现时间统一;所有被试看到相同的图形库与角度组合;干扰项严格控制视觉复杂度与旋转对称性;练习阶段让被试充分理解判断规则。

能力映射

主要能力:心理旋转速度与准确性(SPATIAL_CONSTRUCTION 引擎空间操作指标)。辅助能力:视觉空间工作记忆(维持旋转前后的图形表征)、镜像干扰抑制(排除镜像干扰选项)、三维空间想象力(在脑内构建并操作三维结构)。

量化指标

核心指标为 accuracy,表示有效正式试次中的旋转与镜像关系判断正确比例;rotation_angle_slope_ms_per_degree、mirror_accuracy、nonmirror_accuracy 与反应时仅作辅助过程描述。

边界须知

结果只反映本次二维图形旋转与镜像判断中的空间变换表现,不等同于全部空间能力、长期稳定能力或医学诊断。

§04

能力关系

Ability Relations
主要能力域
空间能力主测维度
辅助能力域
反应速度思维能力
推荐时长
6 分钟
复测间隔
30 天
适用人群
成人、儿童、老年人、青少年
§05

效度规则

Validity Rules
规则 Rule触发条件行动
有效题数不足,本次结果不进入正式解释有效试次 < 10标记无效
超时或漏答过多,建议复测超时比例 > 30%建议重测
§06

任务参数

Task Parameters
试次总数
18
正式测评阶段总试次数
练习试次
2
正式开始前的热身试次数
作答窗口
30000 ms
每题最大允许作答时间
§07

计分指标

Scoring Metrics
主要指标
正确率
正确率中位反应时旋转角度反应时斜率