實驗心理學(xué)之反應(yīng)時間

第三章反應(yīng)時間第一節(jié)反應(yīng)時間的性質(zhì)一、反應(yīng)時間的概念反應(yīng)時間（reactiontime,RT）是心理實驗中使用最早、應(yīng)用最廣的反應(yīng)變量之一。反應(yīng)時間是指從刺激的呈現(xiàn)到反應(yīng)的開始之間的時距。反應(yīng)并不能在給予刺激的同時就發(fā)生。應(yīng)所需的時間，其中大腦加工所消耗的時間最多。二、反應(yīng)時間的研究簡史對反應(yīng)時間的研究最早始于天文學(xué)。1850年生理學(xué)家Helmholtz運用反應(yīng)時間來測定神經(jīng)的傳導(dǎo)速度。1868年，荷蘭生理學(xué)家Donders發(fā)明了分離反應(yīng)時間的實驗。1879年，Wundt及其學(xué)生以反應(yīng)時間為指標(biāo)進行了一系列得實驗研究。2050三、反應(yīng)時的種類－簡單反應(yīng)時與復(fù)雜反應(yīng)時預(yù)先已知道將有什么樣的刺激出現(xiàn)并需要作出什么樣的反應(yīng)。選擇反應(yīng)時間是根據(jù)不同的刺激物，在各種可能性中選擇一種符合要求的反應(yīng)。簡單反應(yīng)時間實驗在一弱光照明的室內(nèi)，被試端坐在桌前，面對一個屏幕，注視屏幕上的一個孔（通過這個孔可以呈現(xiàn)燈光。事先呈現(xiàn)燈光給被試看看，讓他熟悉這個刺激。桌上放一電鍵，指示被試縱儀器的地方，使用計時器來測量刺激到反應(yīng)的時間。選擇反應(yīng)時間實驗安排紅、綠、藍三種不同的色光刺激，有三個反應(yīng)鍵放在被試面前，規(guī)定其用右手的食指、這是選擇反應(yīng)測量的典型示例。四、反應(yīng)時間實驗的要求遵循一定的程序和要求，方能取得預(yù)期的效果。1、對被試反應(yīng)的要求首先從被試反應(yīng)要求上看，應(yīng)避免出現(xiàn)過早反應(yīng)或其他錯誤的反應(yīng)。防止出現(xiàn)“假反應(yīng)”的有效措施是在實驗中插入偵察試驗detectiontest之后并不呈現(xiàn)刺激。2、選擇反應(yīng)數(shù)目選擇反應(yīng)的數(shù)目需要與辨別的刺激數(shù)目相等，即有幾種反應(yīng)就要有幾種刺激。1885年，默克爾RT=㏒N20世紀(jì)50年代，戈熱繪制了目前公認的選擇數(shù)目與反應(yīng)時的關(guān)系曲線圖。五、反應(yīng)時間的實際應(yīng)用（一）相關(guān)研究（二）應(yīng)用研究1、應(yīng)用于心理現(xiàn)象領(lǐng)域：彭瑞祥的研究。2、應(yīng)用于實際領(lǐng)域汽車駕駛員飲酒對反應(yīng)時的影響：本次試驗87名駕駛員飲酒后簡單反應(yīng)時和判斷反應(yīng)時均較飲酒前減慢,差異有非常顯著意義(P<0.01)比飲酒前增加了70.4%,有的是判斷錯誤,有的是視覺-運動不協(xié)調(diào),判斷正確而反應(yīng)錯誤,斷左腳而實際是右腳做出反應(yīng)或手腳一起反應(yīng)。聾啞兒童視覺反應(yīng)時對比研究：大量研究表明,反應(yīng)時與人的智商明顯相關(guān)。人們普遍認為聽覺缺失可能造成視覺功能的發(fā)展。并且從測試結(jié)果可以看出,聾啞兒童視覺簡單反應(yīng)時和視覺復(fù)雜反應(yīng)時中的各項測試指標(biāo)均慢于正常兒童,且2組間有顯著性差異(P<0101)。國外優(yōu)秀男子百米起跑反應(yīng)時與成績的研究：反應(yīng)時和男子100米成績有著中度相關(guān),反應(yīng)時短,會促進100米成績的提高;在水平接近的高水平選手中,反應(yīng)時對成績的差異沒有顯著10010秒以內(nèi)時,反應(yīng)時是決定比賽勝負的主要因素之一100距較大時,反應(yīng)時對成績的影響不明顯。100米成績好,100100米專項速度快慢的重要因素但不是唯一因素。第二節(jié)測量反應(yīng)時間的儀器和方法一、刺激與反應(yīng)健二、自由落體直尺計時器三、單擺微差計時器單擺振動定律四、時間描計器記紋鼓五、機械鐘表計時器希普計時器和鄧?yán)沼嫊r器。六、電子計時器七、特殊攝影八、計算機的應(yīng)用第三節(jié)影響反應(yīng)時間的因素一、反應(yīng)時間受刺激變量影響刺激呈現(xiàn)的方式等。（一）因刺激的不同類型而異（二）因刺激的強度不同而異（三）因刺激的復(fù)雜程度而異1、刺激選擇數(shù)目越多，愈復(fù)雜；2、刺激相似程度越低，則愈復(fù)雜。顯然，刺激越復(fù)雜，反應(yīng)時間必然越長。謝波得和梅策勒（Shepard&Metzler，1973）要求：報告兩個圖形是否相同條件：兩維旋轉(zhuǎn)：圖形相同，角度不同（上—下）三維旋轉(zhuǎn)：圖形不同，角度不同（上—下，左—右）圖形相似，實際不同結(jié)果：反應(yīng)時隨著心理旋轉(zhuǎn)角度的增大而增大，刺激復(fù)雜程度影響反應(yīng)時。（四）因刺激呈現(xiàn)方式不同而異我國心理學(xué)家（張鐵忠和沙建英，1987）對雙眼視野不同位置的視覺運動反應(yīng)時間進行了測定，獲得了表3-10的實驗結(jié)果。二、反應(yīng)時間受機體變量影響（一）適應(yīng)水平適應(yīng)（adaptation）在此處意指在刺激物的持續(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)時間有著明顯的影響?；舾ヌm（Hovland，1936）的實驗中，當(dāng)雙眼對不同的照明適應(yīng)后，測量了對254公尺燭光的反應(yīng)時間。刺激是一直徑為20毫米吋）250離為30厘米（12吋，五名被試者的平均成績（每人每種條件各測試100次）列于表3－。這個材料表明，感受器適應(yīng)水平的變化對反應(yīng)時間的影響。（二）準(zhǔn)備狀態(tài)準(zhǔn)備狀態(tài)（readiness）是指機體對于某種行為作出的準(zhǔn)備情況。1.511.5和21.5秒時，運動員從聽鳴槍到手離地的反應(yīng)時間最短。（三）練習(xí)次數(shù)在心理實驗中，練習(xí)（exercise）是一個控制變量，即一個潛在的自變量。練習(xí)與反應(yīng)時間的關(guān)系相當(dāng)密切。在一定范圍內(nèi)，練習(xí)次數(shù)越多（上百次少的趨勢是逼近一個極限而穩(wěn)定下來。（四）動機動機（motive）是由于人的某種需要所引起的有意識或無意識的行為指向。反應(yīng)時間實驗中被試者易受某種額外動機的影響。約翰遜（Johnson，1922）的實驗發(fā)現(xiàn)主試者所設(shè)計的一些附加動機能使聽覺反應(yīng)加快。（五）年齡因素和個體差異25（青少年階段得快，以后較慢。戈茨達克（Gottsdamker，1968）在對一組年齡為18～93歲的成人被試者的研究中注意到，隨著年齡的增長，感覺-運動反應(yīng)時間逐漸延長。此外，還有人發(fā)現(xiàn)在25歲以后到60歲的一段時間內(nèi)，反應(yīng)時間的增長極為緩慢，但60歲以后反應(yīng)時間開始有了較大增加。個體差異（或個別差異）指不同個體之間在品質(zhì)和屬性上存在的任何差別。菲薩爾（Fessard，1926）曾對1000名男性成人被試者作聽覺簡單反應(yīng)時間的測定，結(jié)組，說明老年組在感覺-運動反應(yīng)速度方面存在著較大的個別差異。（六）酒精與藥物的作用大大下降。如果是酗酒，其反應(yīng)時間將延長2～3倍，甚至更長，往往緊急情況已到眼前，還未發(fā)現(xiàn)或采取任何措施便已肇事。例如車速每小時40公里，未飲酒的駕駛員對道路復(fù)雜情況作出反應(yīng)只需0.61.80.67公尺增加1.821142741公尺。如傷風(fēng)感冒服用過量解熱鎮(zhèn)痛劑，會使人的注意力、精力、反應(yīng)能力下降。第四節(jié)用反應(yīng)時間分析信息加工的方法一、減數(shù)法Donders受天文學(xué)家關(guān)于人差方程研究和Helmholtz測定神經(jīng)傳導(dǎo)速度研究的影響，于1868年在其“關(guān)于心理過程的速度”一文中，把心理時間的測定引入心理學(xué)，并提出反應(yīng)時間的相減法。Donders首先測定3種不同的反應(yīng)時間：反應(yīng)時間：S1→R1反應(yīng)時間：S1→R1S2→R2C-反應(yīng)時間：S1→R1S2反應(yīng)時間的相減法最初是被用來測定某一心理過程所需的時間的。但是，反過來看，也可以從兩種反應(yīng)時的差數(shù)來判定某個心理過程的存在。認知心理學(xué)正是這樣來應(yīng)用反應(yīng)時間相減法的。減法反應(yīng)時間的實驗當(dāng)時受到內(nèi)省心理學(xué)家的攻擊。當(dāng)一個訓(xùn)練有素的內(nèi)省者進行DondersC反應(yīng)加上其他的什么東西，B反應(yīng)也不像是C反應(yīng)加上別的什么，而是覺得三種反應(yīng)均不相同。減法法則的典型實驗：1、心理旋轉(zhuǎn)實驗Cooper&Shepard1973年所做的一個實驗。12五種具體的實驗條件：完全沒有提示提示正反提示傾斜度分別提示正反和傾斜度同時提示正反和傾斜度任務(wù)：不管傾斜度如何，只要判明R結(jié)果:字母傾斜程度越大，反應(yīng)時越長從0o到60o心理旋轉(zhuǎn)所需時間=RT60o-RT0o從60o到120o心理旋轉(zhuǎn)所需時間=RT120o-RT60o2、句子－圖形匹配實驗Clark＆Chase，1972所作。方法：給被試看一個句子，緊接著再看一幅圖畫，如：要求被試盡快地判定，此句子是否真實地說明了圖畫，作出是或否的反應(yīng)，記錄反應(yīng)時。星形在十字之上，實驗條件：變量1—介詞（之上、之下）變量2—主語（星形、十字）變量3—陳述方式（肯定、否定）實驗假設(shè)：工（參數(shù)，對否定句的加工要長于對肯定句的加工（參數(shù)b；命題是對思維對象進行斷定的思維形式。則比較所需的時間比不同時為少（參數(shù)c，如果兩個命題都不含有否定，則比較所需的時間比任一命題含有否定時為少（參數(shù)d；最后的階段為作出反應(yīng)，其所需的時間被認為是恒定的（參數(shù)tt b+d ct a b+d 3、Posner的實驗Posner外，是否還存在視覺編碼的問題。他們在實驗中安排了兩種材料：讀音和書寫方法都一樣（AA）讀音相同而寫法不同（Aa）并安排了兩種呈現(xiàn)方式：一種是同時呈現(xiàn)；另一種是繼時呈現(xiàn)，時間間隔為0.5s、1s和2s。要求被試判定所呈現(xiàn)的兩個字母是否相同并按鍵反應(yīng)，記錄反應(yīng)時間。在這兩種情況下，正確反應(yīng)都是“相同”。解釋：1、當(dāng)兩個字母同時呈現(xiàn)給被試時，Aa對的反應(yīng)時大于AA對。2、AA對的同時呈現(xiàn)的反應(yīng)時小于繼時呈現(xiàn)的反應(yīng)時，繼時呈現(xiàn)的反應(yīng)時與Aa對趨同，而Aa對的反應(yīng)時受同時或繼時呈現(xiàn)的影響很小。二、加數(shù)法（一）什么是加數(shù)法？在20世紀(jì)，Sternberg（1969）additivefactorsmethod加因素法反應(yīng)時間實驗認為完成一個作業(yè)所需的時間是一系列信息加工階段分別需要的些因素進行實驗，就可以觀察到完成作業(yè)時間的變化。加因素法反應(yīng)時間實驗的邏輯么這兩個因素各自作用于不同的加工階段。階段。工階段的存在。因素的影響效應(yīng)是相加的。加因素法的基本手段是探索有相加效應(yīng)的因素，以區(qū)分不同的加工階段。（二）加數(shù)法的典型實驗Sternberg運用反應(yīng)時相加因素法研究短時記憶信息提取的階段：方法：先給被試看1～6個數(shù)字（識記項目，然后看一個數(shù)字（測試項目）。通過一系列的實驗，Sternberg即測試項目的質(zhì)量（優(yōu)質(zhì)的或低劣的、識記項目的數(shù)量、反應(yīng)類型（肯定的或否定的）和每個反應(yīng)類型的相對頻率。因此，他認為短時記憶信息提取過程包含相應(yīng)的四個獨立的加工階段，即刺激編碼階段、（段。具體實驗步驟：第一步，改變檢驗刺激probe）的質(zhì)量（即改變嘆針刺激的性質(zhì)，發(fā)現(xiàn)對一個殘缺、模相似，表明系列比較階段之前存在一個獨立的編碼階段。列比較階段的存在。YNN反應(yīng)時長于YNY反應(yīng)難。第四步，改變某一種類反應(yīng)或N）Sternberg在完成了上述實驗后提出，加因素反應(yīng)時有二個特點：（1）實驗者可以通過操作變更階段的持續(xù)時間，完成這項工作的自變量就稱之為因素，當(dāng)然，因素可以不只是一個；（2）在這些因素中又可分為二類：一類為影響反應(yīng)時間的附加因素，亦為非交互作用的為交互作用的因素。因此，Sternberg工階段是怎樣相關(guān)的。為其應(yīng)用會有很多限制。更為直接的問題是關(guān)于加因素法反應(yīng)時實驗的邏輯，即能否應(yīng)用可相加和相互制約的效應(yīng)來確認信息加工的階段。Pachella（1974）指出，兩個因素也許能以相加的方式對同一個加工階段起作用，也許能對不同的加工階段起作用并且相互發(fā)生影響。還有人指出，加因素法反應(yīng)時實驗本身并不能指明一些加工階段的順序，在這個方面，它極大地依賴于一定的理論模型。三、開窗實驗（一）什么是開窗實驗前面談到的減數(shù)法和加因素法反應(yīng)時實驗難以直接得到某個特定加工階段所需的時間，窗”實驗，它是反應(yīng)時實驗的一種新形式。Hamilton（1977）和Hockey（1981）的字母轉(zhuǎn)換實驗：方法：給被試呈現(xiàn)4F+3KEN＋”等，當(dāng)呈現(xiàn)“F＋3”時，要求被試說出英文字母表中F后面第三個位置的字母即“IF＋3”即將F轉(zhuǎn)換為I，而“KEN＋”的正確回答是“OIR”實驗的具體過程：四個字母一個一個地繼時呈現(xiàn)，由被試者按鍵自行控制，被試者第一次按鍵就可以看見第一個字母K，同時開始計時，接著被試者按照要求作出聲轉(zhuǎn)換，說出LMNO，然后再按鍵看第二個字母E，再作轉(zhuǎn)換。如此循環(huán)直至四個字母全部呈現(xiàn)并作出回答，計時也隨之停止。出聲轉(zhuǎn)換的開始和結(jié)束均在時間記錄中標(biāo)出來。根據(jù)這種實驗的反應(yīng)時數(shù)據(jù)，可以明顯地看出完成字母轉(zhuǎn)換作業(yè)的三個加工階段：母進行編碼并在記憶中找到此字母在字母表中的位置；被試按規(guī)定進行轉(zhuǎn)換所用的時間即為轉(zhuǎn)換階段；記憶中，有時還須將前面的轉(zhuǎn)換結(jié)果加以復(fù)述和歸并。四、速度－準(zhǔn)確性權(quán)衡范式然而，反應(yīng)時實驗中除了反應(yīng)速度之外還有反應(yīng)準(zhǔn)確率問題。speed-accuracytrade-off,ST。在SAT實驗中，通過控制被試作出反應(yīng)的時間長短來作為實驗自變量，測定在各種實驗條件下的反應(yīng)準(zhǔn)確率。舉例：用反應(yīng)信號法進行再認實驗（如聲音要求被試覺察到這一信號后就迅速對刺激作出反應(yīng)，不一定要求準(zhǔn)確，允許被試猜測。I表示截距R表示準(zhǔn)確率（）隨反應(yīng)時間（R）的變化而變化的速率A表示準(zhǔn)確率的漸進值在理論上，反應(yīng)準(zhǔn)確率d’是上述三個參數(shù)的指數(shù)函數(shù)關(guān)系，具體經(jīng)驗方程為d′＝A[1-e-R(T-1)I反應(yīng)時間的速度-準(zhǔn)確率分解技術(shù)傳統(tǒng)反應(yīng)時實驗是在所有的加工過程已經(jīng)完成之后的，速度與準(zhǔn)確率的單個結(jié)果；速度與準(zhǔn)確率權(quán)衡范式能測得在刺激呈現(xiàn)后關(guān)于速度與準(zhǔn)確率的多個結(jié)果，特別是對加息加工是連續(xù)性質(zhì)的還是離散性質(zhì)的。因此，Meyer等（1987、1988）的速度與準(zhǔn)確率分離技術(shù)（SAD技術(shù)。這種技術(shù)息積累情況，并以此來推測信息加工特點。SAD技術(shù)由兩部分組