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두 개의 형태가 취하고 있는 방위(orientation)가 다르면 이 둘이 같은 것인지를 결정하기가 훨씬 어려워진다. 두 개의 형태가 동일한 것인지를 결정하기 위한 한 가지 방법은 한 형태를 정신적으로 회전시켜 다른 형태와 동일한 방위를 취하도록 해보는 것이다. 이는 두 개의 형태가 같은 방위를 취하면 두 형태가 동일한지를 결정하기가 더 쉬워지기 때문이다.
mental rotations이란, 시각심상의 심적 조작의 한 형태로 내적 이미지를 평면적 또는 입체적으로 회전시키는 조작을 말한다. Shepard와 Metzlar는 ‘회전 각도’를 변하게 하여 그린 2개의 블록 그림이 동일한가 아니면 서로 거울상인가를 비교·판단하게 하는 실험을 하였다. 그 결과, 판단을 필요로 하는 시간이 회전 각도에 비례하여 증대하는 것을 발견하고 심적 이미지는 물리적 자극에 비슷한 성질을 갖고 그것이 일정한 속도로 조작되는 것을 주장하였다.
Introduction
본 연구의 역사적 배경은 다음과 같다. 1960년대 초기에 심리학에서는 인지적 혁명이 시작되었다. 행동주의자들이 50년대에 관찰 가능한 반응들을 연구했던 것처럼, 이 혁명은 정신적 과정을 심리학자들이 조사하기 시작하면서 일어났다. 인지 혁명의 개척자 중 하나인 Roger Shepard는 3차원 이미지를 공간 속에서 돌리는 꿈을 꾸었다. 이 일은 그가 심리학에서 가장 중요한 발견 중 하나인 mental rotations에 대해 연구하게 된 계기가 되었다.
mental rotations이란, 시각심상의 심적 조작의 한 형태로 내적 이미지를 평면적 또는 입체적으로 회전시키는 조작을 말한다. 본 연구의 가설은 첫째, 자극의 회전 각도가 커질수록 반응시간은 늘어나고, 정답률은 떨어질 것이다. 둘째, 평면 자극보다 입체 자극일 경우 응답시간이 길고, 정답률이 낮을 것이다 이다. 이러한 가설을 검증하기 위해 이 실험은 mental rotations을 증명한다. 이 효과는 비교되는 도형의 회전 각도가 증가함에 따라, 같다-다르다 판단에 걸리는 시간이 증가할 때에 일어난다. 즉 이번 실험에서는 두 쌍의 자극을 제시한다. 자극들은 같은 모양일 때도 있으며, 다른 모양일 때도 있다. 자극의 종류는 크게 두 가지다. 2D, 3D 이 두 개의 자극은 연속적으로 실험참가자에게 제시된다. 그리고 자극은 0°, 30°, 60°, 90°, 120°, 150° 그리고 180° 로 회전하여 제시된다. 그 이유는 각 회전 각도에 따라 mental rotations 효과의 수준이 어떻게 달라지는가를 증명하기 위해서이다. 실험 프로그램에서 제시되어 있는 5가지 차원에서 입체형 차원 하나와 평면 차원의 자극 2가지를 선택하였다. 그 이유는 알파벳의 두 가지 경우(F, R), 너무나 잘 알고 있는 자극이기 때문에, 지난 경험과 관련지어 판단을 할 것이라 생각했기 때문이다. 그리고 마지막 차원은 각 자극에 따라서 서로 같은 모양일 때, 참가자가 반응한 시간 그리고 응답의 정답률을 확인해보고, 마찬가지로 서로 다른 모양일 경우도 측정하였다.
‘정신적 과정’에 대한 연구가 주는 논의거리는 ‘demand characteristic(연구 참가자들의 특정 결과에 대한 믿음)’과 관련된다. demand characteristic은 정신적 심상연구에서 특히 문제가 되는데, 측정되는 것들 중 많은 부분이 직접적으로 관찰할 수 없는 것들이기 때문이다. 당신은 한 도형을 다른 것과 비교하기 위해 마음속으로 많이 돌리려면, 더 오랜 시간이 걸릴 것이라고 추측할지도 모른다. 이처럼 많은 연구자들은 정신적 이미지들이 실제 물체들과 공통된 많은 특질들을 갖는다고 믿었다. Shepard와 Moyer 등의 연구자들은 더 많이 회전하면 정렬에 더 많은 시간이 걸리는 외적 물리학 특질에 따라 물체들이 움직이는 것과 같이, 이미지들도 내적 정신물리학의 특질에 따라 움직인다는 것을 이론화하였다. 즉, 이미지들은 내적인 정신물리학에 따라 행동한다. 한편, 다른 연구자들은 심상 연구에 있어서 실험 예상의 영향과 demand characteristic의 정도를 감소시키는 방법에 초점을 맞췄다. 왜냐하면 한 사람이 특정 결과를 기대하고 실험을 수행하거나, 자기 만족적 예언에 따라 결과를 낸다면 오류가 일어날 수 있기 때문이다. 이러한 방법으로 연구자들이 정말로는 지지되기를 바라지 않는 가설을 지지받고 싶어한다고 데이터 수집자들이나 연구 참가자들이 믿도록 ‘속임수’를 사용할 수 있다.
mental rotations에서 해결되지 않은 문제들은 다음과 같다. Kosslyn은 ‘독일 세퍼드의 귀 모양은 어떻게 생겼는가?’라는 질문에 대답하기 위해서는 반드시 개라는 고유한 이미지를 포함하는 analog code(데이터나 물리량을 연속적인 변화로 표시하는 것)와 접속해야만 한다고 믿었다. 대조적으로, Pylyshyn과 같은 다른 이론에서는 정신적 재현은 정신적 이미지를 포함하는 진술코드(propositional code)에 저장되어 있다고 보았다. 진술들은 언어적 재현과 같은 추상적인 것이다. 우리가 정신적 이미지를 경험할 때에 그것들은 정보의 주요 형태가 아니라 오히려 부차적인 효과에 불과하다는 사실이 진술 코드 가설을 지지한다. 다른 인지심리학의 중요한 주제들처럼, 자극들이 처리되는 방법에 대한 토의는 아직 진행 중이다.
Method & Procedure
Method
참가자는 20대 중, 초반의 고려대학교 남녀학생 20명(남자 명, 여자 명)이 무선표집으로 선택되었다. 실험은 소음을 최소화하기 위해 조용한 고려대학교 신법관 휴게실에서 2005년 5월 16일부터 5월 28일까지 이루어졌다. 실험도구는 CP3인지 지각 프로그램으로 실험을 하였고 엑셀파일로 실험결과를 저장하였다. 분석도구로는 Spss 10.0을 사용하였다.
실험설계는 2x7x2 within-subject 실험자내 설계를 했다. 각 참가자들은 2차원과 3차원형태에 관련된 두 파트의 실험에 참가한다. 독립변인과 종속변인, 그리고 통제변인을 살펴보면 다음과 같다. 독립변인의 첫 번째로, 자극의 종류(입체형, 평면형)가 있다. 실험 프로그램에 제시되어 있는 5가지 차원에서 입체형 차원(3D) 하나와 평면 차원(2D)의 자극 2가지를 선택하였다. 3번째, 4번째의 알파벳의 자극은 너무나 잘 알고 있는 자극이기 때문에 경험과 관련지어 판단을 할 것이라고 생각했기 때문이다. 입체형과 평면형의 두 개의 자극은 입체형 자극의 실험이 먼저 이루어지고, 평면형 자극의 실험이 그 이후에 이루어진다. 두 번째 독립변인은 자극의 각도 이다. 자극은 0°, 30°, 60°, 90°, 120°, 150° 그리고 180°의 7가지 각도로 회전하여 제시된다. 그 이유는 회전각도에 따라 mental rotation 효과의 수준이 어떻게 달라지는가를 증명하기 위해서이다. 세 번째 독립변인은 자극모양의 동일여부이다. 두 쌍의 자극이 제시되는데, 한 쌍의 자극은 하나를 회전시키면 다른 하나와 동일하게 되는 것이며 다른 한 쌍의 자극은 거울에 비추었을 때 좌우가 대칭되는 상을 취하므로, 회전시켜도 두 형태가 동일하게 되지 않는 것이다.
즉, 2x7x2 within-subject 실험자 내 설계가 의미하는 바는
< 책 >
심리학연구방법, David G. Elmes, Barry H. Kantowitz ＆ Henry L. Roediger Ⅲ, 남종호 역, 시그마프레스, 2001
인지심리학, 이정모외, 학지사, 2004
How the Mind Works, Steven Pinker, W. W. Norton & Company, 1997
< 인터넷 포털사이트 >
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