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认知心理学是研究人类心智活动的科学。为了深入理解认知过程，研究者们发展出了三大核心研究方法：实验法通过控制变量揭示因果关系，神经科学方法观察大脑活动，计算机模拟构建认知模型。这些方法相互补充，共同构成了认知心理学的研究工具箱。
反应时测量是认知心理学最经典的实验方法。研究者向被试呈现刺激，测量从刺激出现到被试做出反应的时间间隔。这个时间反映了大脑进行认知加工所需的时间。通过比较不同条件下的反应时差异，我们可以推断认知过程的复杂程度和加工机制。
双耳分听范式是研究选择性注意的经典实验方法。实验中，被试的左右耳同时接收不同的听觉信息，比如左耳听到消息A，右耳听到消息B。研究者要求被试只注意其中一个耳朵的信息，并复述出来。这个实验揭示了人类注意力的选择性特征，证明我们能够有意识地过滤无关信息。
功能性磁共振成像是现代认知神经科学的重要工具。当大脑某个区域活跃时，该区域的血流量会增加，血氧水平发生变化。fMRI通过检测这些血氧水平的变化，可以精确定位大脑中参与特定认知任务的区域。这种方法让我们能够观察活体大脑的工作过程，为理解认知功能的神经基础提供了直接证据。
现在让我们设计一个实验来验证一心不可二用的假设。我们的自变量是任务数量，分为单任务条件和双任务条件。因变量是反应时间。在单任务条件下，被试只需要进行数字识别；在双任务条件下，被试需要同时进行数字识别和颜色判断。我们预期双任务条件下的反应时间会显著长于单任务条件，从而验证注意资源的有限性。