第三章反應(yīng)時(shí)

1、第三章 反應(yīng)時(shí)第一節(jié) 反應(yīng)時(shí)的性質(zhì)一、反應(yīng)時(shí)研究的開端在天文學(xué)上的研究歷史 英國格林威治天文臺(tái)長馬斯基林（1796）多次發(fā)現(xiàn)助手尼布克比自己的觀察時(shí)間慢約0.5秒。 德國天文學(xué)家貝塞爾（B）和阿格蘭德（A共同觀察七顆星，發(fā)現(xiàn)兩人反應(yīng)時(shí)的差別使恒定的： 人差方程：BA1.233（秒）二、反應(yīng)時(shí)在心理學(xué)中的研究歷史 赫爾姆霍茨（1850）進(jìn)行了歷史上第一個(gè)反應(yīng)時(shí)實(shí)驗(yàn)成功測定了蛙的運(yùn)動(dòng)神經(jīng)的傳導(dǎo)速度（約26米/秒），后又測定了人的神經(jīng)傳導(dǎo)速度約為60米/秒。 荷蘭生理學(xué)家唐德斯（18651868）提出可以利用反應(yīng)時(shí)來測量各種心理活動(dòng)所需的時(shí)間。用復(fù)雜反應(yīng)所需時(shí)間減去簡單反應(yīng)所需時(shí)間可以獲得某些心理過

2、程所需的時(shí)間。后人稱之為唐德斯反應(yīng)時(shí)ABC。 馮特（1879）將反應(yīng)時(shí)直接作為心理學(xué)研究課題進(jìn)行研究，對簡單反應(yīng)時(shí)和復(fù)雜反應(yīng)時(shí)進(jìn)行了一系列測定，如注意、知覺、聯(lián)想和選擇過程等的反應(yīng)時(shí)測量。 卡特爾提出在簡單反應(yīng)時(shí)測驗(yàn)時(shí)，眼睛大腦手指之間的神經(jīng)通路早已準(zhǔn)備好，因而反應(yīng)快；在選擇反應(yīng)時(shí)測驗(yàn)時(shí)，需要又更多的神經(jīng)通路作準(zhǔn)備。 屈爾佩發(fā)展出內(nèi)省的方法研究簡單反應(yīng)時(shí)和復(fù)雜反應(yīng)時(shí)，其學(xué)生證明了準(zhǔn)備定勢對反應(yīng)時(shí)的影響。 皮耶隆對反應(yīng)時(shí)研究也作出了貢獻(xiàn)。 1、反應(yīng)時(shí)研究的第一階段： 唐德斯反應(yīng)時(shí)ABC時(shí)期（減數(shù)法） 從赫爾姆霍茲(蛙的運(yùn)動(dòng)神經(jīng)的傳導(dǎo)速度)的研究到1969年，其中以唐德斯為主要代表人物。 2、反應(yīng)

3、時(shí)研究的第二階段： 1969年斯騰伯格（Sternberg）提出加因素法。 三、反應(yīng)時(shí)研究的基本問題（一）反應(yīng)時(shí)概念反應(yīng)時(shí)是指刺激施于有機(jī)體之后到明顯反應(yīng)開始所需要的時(shí)間（Reaction Time ，簡稱RT）。 包括幾個(gè)時(shí)段：第一時(shí)段：刺激使感受器產(chǎn)生了興奮，其沖動(dòng)傳遞到感覺神經(jīng)元的時(shí)間； 第二時(shí)段：神經(jīng)沖動(dòng)經(jīng)感覺神經(jīng)傳至大腦皮質(zhì)的感覺中樞和運(yùn)動(dòng)中樞，從那里經(jīng)運(yùn)動(dòng)神經(jīng)到效應(yīng)器官的時(shí)間； 第三時(shí)段：效應(yīng)器官接受沖動(dòng)后開始效應(yīng)活動(dòng)的時(shí)間。 （二）簡單反應(yīng)時(shí)和選擇反應(yīng)時(shí)1、簡單反應(yīng)時(shí) 給予被試者單一的刺激，要求他作出同樣的反應(yīng)。在這種實(shí)驗(yàn)中，被試的任務(wù)非常簡單，他預(yù)先知道將有什么樣的刺激出現(xiàn)，并

4、需要作出什么樣的反應(yīng)。視覺：0.15秒 聽覺：0.12秒 膝眺反射：0.04秒2、選擇反應(yīng)時(shí) 根據(jù)不同的刺激物，在各種可能的情況中選擇一種符合要求的反應(yīng)。默克爾（1885）提出：RTlg N?？耍?952）提出：RTa lg（n1）（三）反應(yīng)時(shí)實(shí)驗(yàn)的要求1、對被試反應(yīng)的要求 避免出現(xiàn)過早反應(yīng)或其他錯(cuò)誤反應(yīng)。2、選擇反應(yīng)數(shù)目需要與辨別的刺激數(shù)目相等 每一種反應(yīng)必須是針對與其相應(yīng)的預(yù)定刺激而作出的。（四）速度-準(zhǔn)確性權(quán)衡反應(yīng)時(shí)實(shí)驗(yàn)中的一個(gè)突出問題就是反應(yīng)速度和反應(yīng)準(zhǔn)確性間的反向關(guān)系，因此在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)時(shí)必須作出權(quán)衡。1、泰奧斯（1975）關(guān)于刺激呈現(xiàn)的概率和反應(yīng)時(shí)的關(guān)系研究2、奈特與坎特威茨（1974

5、）的研究（五）反應(yīng)時(shí)的實(shí)際應(yīng)用1、相關(guān)研究對某個(gè)人來說其各種反應(yīng)時(shí)變量間的高相關(guān)有很大的一致性。同一手指對光、聲、觸覺的反應(yīng)時(shí)相關(guān)為0.430.85。反應(yīng)時(shí)間、運(yùn)動(dòng)時(shí)間及兩者的總和在右手和右腳之間的相關(guān)系數(shù)為0.72、0.68、0.79。反應(yīng)時(shí)和恢復(fù)時(shí)間（從按下動(dòng)作開始到釋放按鍵的動(dòng)作開始為彭左恢復(fù)時(shí)間）的相關(guān)幾乎為零。反應(yīng)時(shí)不是一個(gè)人連續(xù)工作速度的滿意指標(biāo)。2、應(yīng)用研究（1）應(yīng)用于心理現(xiàn)象的研究（2）應(yīng)用于實(shí)際領(lǐng)域 工業(yè)生產(chǎn)中 交通運(yùn)輸行業(yè) 自動(dòng)化設(shè)備的設(shè)計(jì) 體育運(yùn)動(dòng)（六）反應(yīng)時(shí)的測量1、有效測量反應(yīng)時(shí)的儀器包括三個(gè)部分： 刺激呈現(xiàn)裝置 反應(yīng)裝置 計(jì)時(shí)裝置2、計(jì)時(shí)裝置 簡單機(jī)械計(jì)時(shí)器：自由落

6、體直尺計(jì)時(shí)器、單擺微差計(jì)時(shí)器 復(fù)雜機(jī)械計(jì)時(shí)器：時(shí)間描記器、機(jī)械鐘表計(jì)時(shí)器 電子計(jì)時(shí)器 特殊攝影第二節(jié) 影響反應(yīng)時(shí)的因素 簡單-復(fù)雜反應(yīng)時(shí)的區(qū)別和速度-準(zhǔn)確性權(quán)衡一、刺激變量1、刺激類型不同類型的刺激通過特定的通道作用于各個(gè)感官，它們的反應(yīng)時(shí)是不同的。在同一感覺通道中，刺激的部位不同，反應(yīng)時(shí)也有差異。2、刺激強(qiáng)度刺激強(qiáng)度弱時(shí)，反應(yīng)時(shí)長，當(dāng)刺激強(qiáng)度增至中等或較高強(qiáng)度時(shí)，反應(yīng)時(shí)縮短。但反應(yīng)時(shí)的縮短受到有機(jī)體結(jié)構(gòu)的限制，無法突破“生物墻”。刺激強(qiáng)度既包括一般意義上的物理強(qiáng)度，也包括類似光強(qiáng)、空間面積、持續(xù)時(shí)間和刺激的累積等。3、刺激的復(fù)雜程度 刺激選擇數(shù)目越多越復(fù)雜 刺激的相似程度越低越復(fù)雜 “心理旋

7、轉(zhuǎn)”實(shí)驗(yàn)（謝波德和梅茨勒 Shepard & Metzler， 1973） 我國詹美莎（1987）研究發(fā)現(xiàn)反應(yīng)時(shí)受道路標(biāo)志易讀性（刺激材料復(fù)雜性的一種表現(xiàn)）的影響4、刺激呈現(xiàn)方式 張鐵忠和沙建英（1987）對雙眼視野不同位置的視覺反應(yīng)時(shí)進(jìn)行測定，發(fā)現(xiàn)反應(yīng)時(shí)隨著信號(hào)在視野中的方向不同而有差異。 偏離雙眼視野中心的距離時(shí)影響反應(yīng)時(shí)的重要因素，反應(yīng)時(shí)隨偏離視野中心距離的增大而增大。二、機(jī)體變量1、適應(yīng)水平 適應(yīng)（Adaptation）指在刺激物的持續(xù)作用下感受器發(fā)生的變化。 感受器的適應(yīng)水平對反應(yīng)時(shí)有明顯的影響，相當(dāng)于不同刺激強(qiáng)度的影響。2、準(zhǔn)備狀態(tài) 準(zhǔn)備狀態(tài)（Readiness）指有機(jī)體對

8、某種行為作出的準(zhǔn)備情況。 最有利的預(yù)備時(shí)間為1.5秒。3、練習(xí)次數(shù) 在一定范圍內(nèi)，練習(xí)次數(shù)越多反應(yīng)時(shí)越短，反應(yīng)時(shí)減少地趨勢是接近一個(gè)極限而穩(wěn)定下來。 研究者認(rèn)為練習(xí)過程不僅使感覺過程地調(diào)節(jié)機(jī)制得到改造，機(jī)體還能有意識(shí)地調(diào)節(jié)自己準(zhǔn)確地掌握反應(yīng)時(shí)間。 4、動(dòng)機(jī) 是由于人的某種需要所引起的有意識(shí)或無意識(shí)的行為指向。反應(yīng)時(shí)易受某種額外動(dòng)機(jī)的影響。 約翰遜（1922）發(fā)現(xiàn)附加動(dòng)機(jī)能使聽覺反應(yīng)加快。 激勵(lì)條件將每次反應(yīng)結(jié)果告知被試、使被試得到一種略微的獎(jiǎng)或罰的激勵(lì)。 懲罰條件當(dāng)被試反應(yīng)慢于規(guī)定時(shí)間時(shí)，其手指受到一次電擊，反之則不會(huì)被電擊。 常態(tài)條件沒有附加動(dòng)機(jī)的影響。 常態(tài)條件下反應(yīng)時(shí)最長，激勵(lì)條件下反應(yīng)

9、時(shí)次之、懲罰條件下反應(yīng)時(shí)最短。5、年齡和個(gè)體差異 （1）自發(fā)育階段至25歲前反應(yīng)時(shí)隨年齡增長而減少，開始減得快，后來較慢。25歲60歲間反應(yīng)時(shí)增長極為緩慢，但60歲以后反應(yīng)時(shí)增長較大。 （2）反應(yīng)時(shí)存在個(gè)體差異，均數(shù)分布大致呈常態(tài)（Fessard， 1926）。老年組在感覺運(yùn)動(dòng)反應(yīng)時(shí)方面存在更大的個(gè)別差異。 （3）同一被試在某個(gè)特定時(shí)刻的反應(yīng)時(shí)也是有起伏的。 （4）年齡和個(gè)體差異存在交互作用。6、酒精和藥物作用 如果酗酒、反應(yīng)時(shí)將延長23倍。 鎮(zhèn)靜劑、興奮劑和致幻劑對反應(yīng)時(shí)的影響。第三節(jié) 用反應(yīng)時(shí)分析信息加工的方法反應(yīng)時(shí)測量的兩個(gè)用途 作為成就的指標(biāo) 作為借以產(chǎn)生一種行為結(jié)果的內(nèi)部過程復(fù)雜性的

10、指標(biāo)一、減數(shù)法（一）減數(shù)法的原理 減數(shù)法（Subtractive Method）是一種用減法方法將反應(yīng)時(shí)分解成各個(gè)成分，然后來分析信息加工過程的方法。它由唐德斯首先提出，故又稱為唐德斯減數(shù)法。 減數(shù)法反應(yīng)時(shí)實(shí)驗(yàn)的邏輯如果一種作業(yè)包含另一種作業(yè)所沒有的某個(gè)特定的心理過程，而兩者在其他方面均相同，那么這兩種反應(yīng)時(shí)的差即為此心理過程所需的時(shí)間。 唐德斯減數(shù)法將反應(yīng)分為A反應(yīng)、B反應(yīng)、C反應(yīng)三類。明確提出反應(yīng)時(shí)包括基線時(shí)間、辨別時(shí)間和選擇時(shí)間三個(gè)成分。 A反應(yīng)又稱為簡單反應(yīng)（Simple Reaction），一般只有一個(gè)刺激和一個(gè)反應(yīng)。A反應(yīng)是最簡單的反應(yīng)，也是復(fù)雜反應(yīng)的成分和基本因素。故A反應(yīng)時(shí)也稱

11、為基線時(shí)間（Baseline Time）。 B反應(yīng)又稱為選擇反應(yīng)（Choice Reaction），有兩個(gè)或兩個(gè)以上的刺激和相應(yīng)于刺激的反應(yīng)數(shù)。B反應(yīng)不僅要區(qū)分信號(hào)，還要選擇反應(yīng)，因而除了基線操作外，還包括刺激辨認(rèn)和反應(yīng)選擇的心理操作。 C反應(yīng)又稱為辨別反應(yīng)（Identification Reaction），有兩個(gè)或兩個(gè)以上的刺激，但只有一個(gè)刺激是要求作出反應(yīng)的，而其余刺激不要求作出反應(yīng)。C反應(yīng)在基線操作中增加了刺激辨別的過程，但沒有反應(yīng)的選擇。（二）減數(shù)法的典型實(shí)驗(yàn)1、證明心理旋轉(zhuǎn)存在的實(shí)驗(yàn) 心理旋轉(zhuǎn)（Mental Rotation）指單憑心理運(yùn)作（不靠實(shí)際操作），將所知覺的對象予以旋轉(zhuǎn)，從

12、而獲得正確知覺經(jīng)驗(yàn)的心理歷程。 庫柏和謝波德（Cooper & Shepard, 1973）用減數(shù)法反應(yīng)時(shí)實(shí)驗(yàn)證實(shí)了心理旋轉(zhuǎn)的存在。 實(shí)驗(yàn)條件有5種： 完全沒有提示 提示正或反 提示傾斜度 分別提示正、反和傾斜度 同時(shí)提示正、反和傾斜度2、證明短時(shí)記憶視覺編碼存在的實(shí)驗(yàn) 波斯納等人（Posner et al, 1990）用減數(shù)法反應(yīng)時(shí)實(shí)驗(yàn)證實(shí)了短時(shí)記憶存在視覺編碼。 給被試并排呈現(xiàn)兩個(gè)字母，這兩個(gè)字母可以同時(shí)給被試看，或者中間插入短暫的時(shí)間間隔。要求被試判斷這一對字母是否相同并按鍵作出反應(yīng)。 所用的字母對有兩種：一種是兩個(gè)字母的讀音和寫法相同，即為同一字母（AA）；另一種是兩個(gè)字母的讀

13、音相同而寫法不同（Aa）。 3、句子圖畫匹配實(shí)驗(yàn)（Clark & Chase, 1972） 給被試看一個(gè)句子，緊接著再看一幅圖畫，如“星形在十字之上：*”，要求被試盡快地判定此句子是否真實(shí)地說明了圖畫并作出反應(yīng)。 句子圖畫匹配的加工階段： 第一階段將句子轉(zhuǎn)換為其深層結(jié)構(gòu)，對“之下”的加工要長于對“之上”的加工（參數(shù)a）；對否定句的加工要長于對肯定句的加工（參數(shù)b）。 第二階段將圖畫轉(zhuǎn)換為命題，并常有前面句子中所應(yīng)用的介詞。 第三階段將句子和圖畫兩者的命題表征進(jìn)行比較，如果兩個(gè)表征的第一個(gè)名詞相同則比較所需的時(shí)間比不同時(shí)更少（參數(shù)c）；如果兩個(gè)命題都不含否定，則比較所需時(shí)間比任一命題含否

14、定時(shí)更少（參數(shù)d） 最后階段作出反應(yīng)，其所需的時(shí)間是恒定的（參數(shù)t。）。 參數(shù)a為93毫秒，參數(shù)b和d為685毫秒，參數(shù)c為187毫秒，參數(shù)t。為1763毫秒。小結(jié) 這種方法要求實(shí)驗(yàn)者對實(shí)驗(yàn)任務(wù)引起的刺激與反應(yīng)之間的一系列心理過程有精確的認(rèn)識(shí)，并且要求兩個(gè)相減的任務(wù)中共有的心理過程要嚴(yán)格匹配，因而限制了其應(yīng)用范圍。二、加因素法 （一）加因素法的原理 斯騰伯格（Sternberg, 1969）發(fā)展了唐德斯減數(shù)法反應(yīng)時(shí)，提出加因素法（Additive Factors Method）。 人的信息加工過程是系列進(jìn)行的而不是平行加工的，由一系列有先后順序的加工階段組成。 如果兩個(gè)因素的效應(yīng)是相互制約的，

15、即一個(gè)因素的效應(yīng)可以改變另一個(gè)因素的效應(yīng)，那么這兩個(gè)因素只作用于同一個(gè)信息加工階段。 如果兩個(gè)因素的效應(yīng)是分別獨(dú)立的，即可以相加，那么這兩個(gè)因素各自作用于不同的信息加工階段。（二）加因素法的典型實(shí)驗(yàn)斯騰伯格短時(shí)記憶信息提取實(shí)驗(yàn) 先給被試呈現(xiàn)1-6個(gè)數(shù)字（識(shí)記項(xiàng)目），然后呈現(xiàn)1個(gè)數(shù)字（測試項(xiàng)目）并同時(shí)開始計(jì)時(shí)，要求被試判斷該數(shù)字是否是剛才識(shí)記過的并按鍵（Y或N）作出反應(yīng)。 斯騰伯格發(fā)現(xiàn)對提取過程有獨(dú)立作用的四個(gè)因素：測試項(xiàng)目的質(zhì)量、識(shí)記項(xiàng)目的數(shù)量、反應(yīng)類型、反應(yīng)類型的相對頻率。加因素法反應(yīng)時(shí)實(shí)驗(yàn)：短時(shí)記憶信息提取 加因素法的問題: 加因素法反應(yīng)時(shí)實(shí)驗(yàn)是以信息的系列加工而不是平行加工為前提的，受到

16、很多心理學(xué)家的質(zhì)疑。 能否應(yīng)用可相加和相互制約的效應(yīng)來確認(rèn)信息加工的階段。兩個(gè)因素也許能以相加的方式對同一個(gè)加工階段起作用，也許能對不同的加工階段起作用并發(fā)生相互影響（Pachella, 1974）。 加因素法反應(yīng)時(shí)實(shí)驗(yàn)本身并不能指明一些加工階段的順序，它極大地依賴于一定的理論模型。（三）開窗實(shí)驗(yàn) 能夠比較直接地測量每個(gè)加工階段的時(shí)間，而且也能比較明顯地看出這些加工階段，就好像打開窗戶一覽無余的實(shí)驗(yàn)技術(shù)稱為“開窗”實(shí)驗(yàn)。 字母轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn)（Hamilton, 1977；Hockey, 1981）是開窗實(shí)驗(yàn)的典型。 在實(shí)驗(yàn)中，給被試呈現(xiàn)1個(gè)、2個(gè)、3個(gè)或4個(gè)英文字母，并在字母后面標(biāo)上一個(gè)數(shù)字，要求被

17、試說出在字母表中該字母后面數(shù)字所表示的位置的字母。 字母轉(zhuǎn)換作業(yè)的三個(gè)加工階段： 編碼階段被試按鍵看到一個(gè)字母到開始出聲轉(zhuǎn)換的時(shí)間。 轉(zhuǎn)換階段被試按規(guī)定進(jìn)行轉(zhuǎn)換所用的時(shí)間。 儲(chǔ)存階段從出聲轉(zhuǎn)換結(jié)束到按鍵看下一個(gè)字母的時(shí)間。三、反應(yīng)時(shí)研究的新進(jìn)展（一）序列反應(yīng)時(shí)1、序列反應(yīng)時(shí)的基本程序和原理 序列反應(yīng)時(shí)范式是由尼森和比勒姆（M. J. Nissen & P. Bullemer, 1987）提出，是內(nèi)隱學(xué)習(xí)研究的新范式。（1）實(shí)驗(yàn)過程 處于不同空間位置的視覺刺激分別對應(yīng)不同的反應(yīng)鍵，每次呈現(xiàn)一個(gè)視覺刺激（星狀圖形），被試按相應(yīng)鍵盡快予以反應(yīng)，該刺激隨即消失，短暫的時(shí)間間隔后出現(xiàn)下一個(gè)視覺刺

18、激。 屏幕從左到右的四個(gè)位置依次被設(shè)定為1、2、3、4，每個(gè)位置對應(yīng)著一個(gè)按鍵，視覺刺激按固定的位置序列（4-2-3-1-3-2-4-3-2-1）呈現(xiàn)。 在實(shí)驗(yàn)前，被試只被告知將要進(jìn)行的是反應(yīng)時(shí)測試，不知道任務(wù)中的刺激是按某個(gè)固定但不明顯的模式依次呈現(xiàn)的。 固定序列循環(huán)6-10次構(gòu)成一個(gè)組段。主試會(huì)在多次重復(fù)該固定序列位置的情況下（812個(gè)組段）插入一個(gè)隨機(jī)的位置序列，然后再恢復(fù)固定的位置序列。（2）結(jié)果 盡管被試沒有意識(shí)到序列規(guī)則的存在，其反應(yīng)時(shí)還是會(huì)隨著固定序列的重復(fù)而逐漸下降。 研究者通過比較被試對固定序列和對隨機(jī)序列的反應(yīng)時(shí)，當(dāng)后者的反應(yīng)時(shí)顯著大于前者時(shí)，序列學(xué)習(xí)（內(nèi)隱學(xué)習(xí)）發(fā)生了。

19、反應(yīng)時(shí)任務(wù)結(jié)束后，被試還要接受測量外顯知識(shí)的任務(wù)，通常是生成任務(wù)（Generate Task），即刺激位置仍按固定序列順序呈現(xiàn)，但被試要根據(jù)屏幕上出現(xiàn)的刺激位置預(yù)測下一個(gè)刺激出現(xiàn)的位置。2、序列反應(yīng)時(shí)的變式 繆森和斯奎爾（Musen & Squire, 1993）采用7個(gè)打印顏色和本身含義不一致的色詞（紅、橙、黃、綠、白、藍(lán)、紫）作為實(shí)驗(yàn)材料，要求被試對色詞的顏色作出進(jìn)行判斷反應(yīng)。 斯戴德勒（Stadler, 1992）通過變化序列的統(tǒng)計(jì)結(jié)構(gòu)來操縱序列規(guī)則的難度。采用高、中、低三個(gè)結(jié)構(gòu)化水平的刺激序列，結(jié)構(gòu)化水平越高說明序列內(nèi)的規(guī)律特征越多。 克利爾曼斯和麥克萊蘭（Cleeremans & McClelland, 1991）將序列反應(yīng)時(shí)和人工語法相結(jié)合，從而提高規(guī)則的難度。 威林厄姆等（D. B. Willingham, et al, 1989）通過面試將