2025年大學(xué)認知科學(xué)與技術(shù)專業(yè)題庫——認知科學(xué)與技術(shù)增強現(xiàn)實考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每小題2分，共20分。下列每小題備選答案中，只有一個是符合題意的，請將正確選項的代表字母填在題后的括號內(nèi)。錯選、多選或未選均不得分。）1.下列哪一項不屬于增強現(xiàn)實（AR）技術(shù)的典型特征？A.融合虛擬世界與真實世界B.實時交互性C.完全沉浸感D.空間感知與定位2.在認知科學(xué)領(lǐng)域，AR技術(shù)主要利用或影響人類的哪種能力？A.運動協(xié)調(diào)能力B.聽覺辨別能力C.注意力分配能力D.視力矯正能力3.增強現(xiàn)實系統(tǒng)中的“追蹤定位”技術(shù)，其主要目的是什么？A.生成逼真的虛擬物體B.管理用戶數(shù)據(jù)C.確定虛擬物體在真實世界中的空間位置和姿態(tài)D.解碼用戶的聲音指令4.根據(jù)認知負荷理論，AR技術(shù)在何種情況下可能有效減輕用戶的認知負荷？A.當信息呈現(xiàn)過于密集時B.當用戶需要同時處理大量不相關(guān)數(shù)據(jù)時C.當信息以情境化、按需呈現(xiàn)的方式展示時D.當用戶需要長時間專注記憶抽象概念時5.在AR教育應(yīng)用中，利用虛擬模型進行解剖學(xué)教學(xué)，主要利用了認知科學(xué)中的什么原理？A.理論驅(qū)動原則B.動作技能形成規(guī)律C.情景認知與可視化原則D.社會學(xué)習效應(yīng)6.“空間認知”在AR導(dǎo)航應(yīng)用中扮演著怎樣的角色？A.僅用于識別路徑上的障礙物B.幫助用戶在真實環(huán)境中定位虛擬導(dǎo)航信息C.僅用于規(guī)劃最優(yōu)路線算法D.控制虛擬箭頭的移動速度7.AR技術(shù)應(yīng)用于手術(shù)導(dǎo)航時，主要輔助醫(yī)生完成哪項認知任務(wù)？A.感知肌肉的柔軟度B.理解復(fù)雜的解剖結(jié)構(gòu)關(guān)系C.快速計算藥物劑量D.判斷患者情緒狀態(tài)8.哪種AR顯示技術(shù)更側(cè)重于將虛擬信息疊加在用戶視野的特定區(qū)域，而非完全覆蓋？A.眼鏡式顯示器（Head-MountedDisplay,HMD）B.手持設(shè)備顯示器C.眼鏡投影式顯示器（如光場顯示）D.被動式投影顯示9.認知心理學(xué)研究表明，AR的沉浸感可能會影響用戶的“情景依賴性”記憶，以下哪種情況體現(xiàn)最明顯？A.用戶通過AR設(shè)備學(xué)習抽象公式B.用戶在AR環(huán)境中記憶特定地點的物體布局C.用戶通過AR觀看電影D.用戶使用AR進行外語單詞記憶10.AR技術(shù)可能帶來的認知風險之一是“注意力分散”，以下哪種行為最容易引發(fā)此風險？A.使用AR眼鏡查看導(dǎo)航箭頭B.在嘈雜環(huán)境中使用AR進行復(fù)雜信息閱讀C.使用AR進行簡單的工具使用指引D.長時間佩戴AR設(shè)備進行重復(fù)性操作二、名詞解釋（每小題3分，共15分。請為下列名詞提供簡潔、準確的定義。）1.混合現(xiàn)實（MixedReality,MR）2.情景感知（SituationalAwareness）3.計算機視覺（ComputerVision）4.注意力分配（AttentionalAllocation）在AR環(huán)境下的特殊性5.認知負荷（CognitiveLoad）三、簡答題（每小題5分，共20分。請簡要回答下列問題。）1.簡述增強現(xiàn)實系統(tǒng)與傳統(tǒng)虛擬現(xiàn)實（VR）系統(tǒng)在認知體驗上的主要區(qū)別。2.描述AR技術(shù)可能對人類的空間記憶產(chǎn)生哪些積極影響。3.簡要說明AR系統(tǒng)設(shè)計中需要考慮的至少三個關(guān)鍵認知因素。4.解釋什么是“數(shù)字孿生”（DigitalTwin）在AR認知應(yīng)用中的含義及其價值。四、論述題（每小題10分，共30分。請圍繞下列主題進行深入分析和闡述。）1.結(jié)合認知心理學(xué)理論，詳細論述AR技術(shù)如何能夠有效地輔助人類的學(xué)習與知識獲取過程。2.分析AR技術(shù)在醫(yī)療健康領(lǐng)域應(yīng)用的潛力，并探討其中可能存在的認知風險及相應(yīng)的緩解策略。3.探討增強現(xiàn)實作為認知研究工具的可能性，例如，它可以如何幫助我們理解注意力、感知或其他認知過程，并舉例說明。---試卷答案一、選擇題1.C2.C3.C4.C5.C6.B7.B8.C9.B10.B二、名詞解釋1.混合現(xiàn)實（MixedReality,MR）：指的是真實世界和虛擬世界實時、直接地融合在一起，并且物理對象和數(shù)字對象能夠在同一空間中互動的一種技術(shù)。它比增強現(xiàn)實（AR）擁有更高的保真度，允許用戶與虛擬物體進行更自然的交互。2.情景感知（SituationalAwareness）：指操作員對與任務(wù)相關(guān)環(huán)境狀態(tài)的理解，包括對其中人的行為、事件發(fā)生的原因以及未來可能發(fā)生事件的可預(yù)測性的認識。在AR中，技術(shù)旨在增強用戶對包含虛擬信息的物理環(huán)境的整體理解。3.計算機視覺（ComputerVision）：是一個涉及讓計算機能夠“看到”和解釋視覺世界（圖像和視頻）的領(lǐng)域。在AR中，計算機視覺技術(shù)用于識別、追蹤真實世界中的物體、場景和特征，為虛擬信息的精確疊加提供基礎(chǔ)。4.注意力分配（AttentionalAllocation）在AR環(huán)境下的特殊性：指在AR環(huán)境中，用戶的注意力需要在真實世界信息和疊加的虛擬信息之間進行動態(tài)分配和切換。其特殊性在于虛擬信息的引入可能吸引注意力資源，影響對真實環(huán)境的感知，但也可能通過相關(guān)信息提示來優(yōu)化注意力的投向，關(guān)鍵在于信息呈現(xiàn)方式和用戶任務(wù)需求的匹配。5.認知負荷（CognitiveLoad）：指執(zhí)行一項任務(wù)時，個體工作記憶系統(tǒng)所承受的負荷量。在AR設(shè)計中，需要考慮如何通過優(yōu)化信息呈現(xiàn)方式（如減少無關(guān)負荷、促進內(nèi)在負荷，適當增加相關(guān)負荷）來減輕用戶的認知負荷，避免信息過載影響任務(wù)表現(xiàn)。三、簡答題1.簡述增強現(xiàn)實系統(tǒng)與傳統(tǒng)虛擬現(xiàn)實（VR）系統(tǒng)在認知體驗上的主要區(qū)別。區(qū)別主要體現(xiàn)在：VR系統(tǒng)完全沉浸用戶在計算機生成的虛擬世界中，隔絕了現(xiàn)實環(huán)境，主要激發(fā)虛擬環(huán)境帶來的認知體驗；而AR系統(tǒng)則是在用戶持續(xù)感知現(xiàn)實世界的基礎(chǔ)上，將虛擬信息疊加或融合到真實視域中，認知體驗發(fā)生在真實與虛擬的交織互動中。VR更側(cè)重于替代現(xiàn)實，AR更側(cè)重于增強現(xiàn)實。此外，VR通常需要頭戴設(shè)備完全隔離感官，而AR可以更自然地利用現(xiàn)有感官與環(huán)境交互。2.描述AR技術(shù)可能對人類的空間記憶產(chǎn)生哪些積極影響。AR技術(shù)通過在真實環(huán)境中疊加空間參考信息，能夠顯著增強用戶對物體空間位置、布局關(guān)系的理解和記憶。例如，AR可以在物理設(shè)備上顯示操作指引或狀態(tài)信息，幫助用戶記住工具的正確擺放位置和使用順序；在導(dǎo)航中，AR可以直接在用戶視野中標注路徑和興趣點，比單純記憶地圖更直觀；在建筑或工程領(lǐng)域，AR可以在現(xiàn)有結(jié)構(gòu)上顯示設(shè)計模型，幫助記憶和理解空間結(jié)構(gòu)關(guān)系。這種情境化的信息呈現(xiàn)方式，將抽象的空間信息與真實環(huán)境錨定，提高了空間記憶的準確性、持久性和提取效率。3.簡要說明AR系統(tǒng)設(shè)計中需要考慮的至少三個關(guān)鍵認知因素。1.注意引導(dǎo)與干擾控制：如何有效地將用戶的注意力引導(dǎo)至重要的AR信息上，同時避免無關(guān)或過載信息干擾用戶的真實環(huán)境感知和核心任務(wù)執(zhí)行。2.情境感知與信息融合：如何使虛擬信息的呈現(xiàn)方式（如位置、形式、內(nèi)容）與用戶所處的真實情境、任務(wù)需求和認知習慣相匹配，實現(xiàn)自然、無縫的信息融合。3.認知負荷管理：如何通過優(yōu)化交互設(shè)計、信息呈現(xiàn)策略（如分步展示、關(guān)鍵信息突出），在提供必要輔助的同時，不過度增加用戶的認知負擔，確保用戶能夠高效、舒適地使用系統(tǒng)。4.解釋什么是“數(shù)字孿生”（DigitalTwin）在AR認知應(yīng)用中的含義及其價值。在AR認知應(yīng)用中，“數(shù)字孿生”指的是創(chuàng)建物理實體、過程或系統(tǒng)的動態(tài)虛擬鏡像。這個鏡像不僅包含幾何外觀，還包含行為、狀態(tài)、性能等實時或近實時的數(shù)據(jù)。在AR環(huán)境中，數(shù)字孿生可以作為用戶交互和理解的媒介：用戶可以通過AR設(shè)備查看、操作或監(jiān)控與其物理對應(yīng)物的孿生體，獲得關(guān)于物理實體的增強信息。其價值在于，它將復(fù)雜的物理世界簡化為可在AR中直觀感知和交互的虛擬模型，使得對物理對象的診斷、預(yù)測、維護和操作變得更加直觀、高效，并可能通過虛實交互提供新的認知洞察。四、論述題1.結(jié)合認知心理學(xué)理論，詳細論述AR技術(shù)如何能夠有效地輔助人類的學(xué)習與知識獲取過程。AR技術(shù)通過將抽象信息具象化、情境化和交互化，有效契合了認知心理學(xué)關(guān)于學(xué)習的核心原則。首先，認知負荷理論指導(dǎo)AR設(shè)計應(yīng)優(yōu)化信息呈現(xiàn)，通過在真實操作環(huán)境中疊加虛擬指導(dǎo)、標簽或模擬操作，降低外在負荷，將用戶認知資源集中于核心學(xué)習任務(wù)（內(nèi)在負荷），同時通過提供必要的示范或反饋來促進相關(guān)負荷。其次，雙重編碼理論表明，信息同時以視覺和語言/空間形式編碼能增強記憶。AR將概念（如解剖結(jié)構(gòu)、機械原理）的視覺模型與文字解釋、動態(tài)演示等疊加在用戶實際觀察或操作的物體上，實現(xiàn)多模態(tài)信息呈現(xiàn)，加深理解與記憶。再者，情景認知理論強調(diào)學(xué)習發(fā)生在具體情境中。AR將學(xué)習內(nèi)容嵌入到模擬或真實的、類似實際應(yīng)用的環(huán)境里，讓學(xué)習者在與環(huán)境的互動中、通過解決實際問題的過程來學(xué)習知識，提高知識的遷移能力和應(yīng)用能力。此外，沉浸式學(xué)習和發(fā)現(xiàn)式學(xué)習的體驗AR也能提供高度仿真的環(huán)境，讓學(xué)習者安全地實踐技能、探索復(fù)雜系統(tǒng)，通過“做中學(xué)”鞏固知識。AR的實時反饋和交互性也符合行為主義和建構(gòu)主義的學(xué)習觀點，有助于及時糾正錯誤、構(gòu)建知識體系。2.分析AR技術(shù)在醫(yī)療健康領(lǐng)域應(yīng)用的潛力，并探討其中可能存在的認知風險及相應(yīng)的緩解策略。AR在醫(yī)療健康領(lǐng)域的潛力巨大。例如，在手術(shù)導(dǎo)航中，AR可以將術(shù)前CT/MRI影像與患者實時解剖結(jié)構(gòu)疊加，為醫(yī)生提供精確的導(dǎo)航信息，提升手術(shù)精度和安全性；在醫(yī)學(xué)教育中，AR可以創(chuàng)建交互式人體解剖模型，讓醫(yī)學(xué)生直觀學(xué)習復(fù)雜結(jié)構(gòu)，進行虛擬手術(shù)演練，提高學(xué)習效率和技能掌握；在康復(fù)治療中，AR可以為患者提供游戲化的康復(fù)訓(xùn)練，增加趣味性，并通過追蹤運動數(shù)據(jù)提供反饋；在遠程醫(yī)療中，AR可以輔助醫(yī)生進行遠程會診，甚至指導(dǎo)偏遠地區(qū)的醫(yī)護人員進行操作。然而，AR應(yīng)用也伴隨認知風險：1）注意力分散：虛擬信息可能吸引醫(yī)生注意力，忽略真實組織或患者反應(yīng)。緩解策略包括設(shè)計易于忽略或關(guān)閉非關(guān)鍵信息的功能、優(yōu)化AR信息呈現(xiàn)層級、強制執(zhí)行視線周期檢查等。2）認知過載：同時處理大量AR疊加信息和手術(shù)操作可能導(dǎo)致認知超載。緩解策略是分階段呈現(xiàn)關(guān)鍵信息、提供語音交互等非視覺輸入方式、限制AR信息密度。3）過度依賴與技能退化：長期依賴AR輔助可能導(dǎo)致醫(yī)生對非輔助情況下的操作技能生疏。緩解策略是結(jié)合非AR訓(xùn)練、設(shè)定AR輔助的適用邊界、鼓勵在安全條件下逐步減少依賴。4）信息準確性依賴：AR系統(tǒng)的準確性直接影響醫(yī)療結(jié)果。緩解策略是確保系統(tǒng)校準準確、數(shù)據(jù)來源可靠、建立錯誤處理流程、加強用戶培訓(xùn)與監(jiān)督。5）隱私與安全：在醫(yī)療環(huán)境中使用AR可能涉及患者隱私和數(shù)據(jù)安全風險。緩解策略是采用加密傳輸、權(quán)限管理、數(shù)據(jù)脫敏技術(shù)，并遵守相關(guān)法規(guī)。3.探討增強現(xiàn)實作為認知研究工具的可能性，例如，它可以如何幫助我們理解注意力、感知或其他認知過程，并舉例說明。AR為認知研究提供了強大的新工具，因為它能夠精確、動態(tài)地控制真實世界與虛擬信息的交互，從而在自然情境中操縱變量，觀察被試的感知和認知過程。在注意力研究中，AR可以在用戶進行真實任務(wù)（如在房間內(nèi)行走）時，有控制地向其視野中引入虛擬干擾物或目標物，研究者可以精確測量用戶對目標物的反應(yīng)時間、對干擾物的忽略程度、眼動軌跡等，以研究注意力的選擇、切換機制以及個體差異。例如，研究注意力的空間分配，可以在真實房間地板上放置虛擬點，觀察用戶行走時視線停留和步點分布。在感知研究中，AR可以創(chuàng)建真實物體與虛擬物體的融合或沖突情境，研究知覺組織、深度感知、大小恒常性等。例如，研究“視覺攻擊性”（VisualAg