第四章反应时

1第四章反应时教学目标：1、掌握反应时实验过程中的应该注意的问题2、掌握反应时技术的应用：加数法和减数法3、掌握速度—准确性权衡以及影响反应时的内外因素4、熟悉反应时以及反应时的分类5、了解反应时的历史重点、难点教学重点：影响反应时的内外因素；速度准确性权衡；加数法；减数法教学难点：速度准确性权衡；加数法；减数法教学方法：讲授法辅以举例法教学内容：具体如下第一节反应时概述一、反应时及研究意义（一）概念举例：我们想一想，是不是给被试一个刺激，它立刻就会做出反应。不是的！！从刺激作用于有机体后，要稍等一点时间才能做出反应，比如短跑运动员在听到发令枪响，到做出迈步的动作这段时间，总是有一定的时间间隔的，这个时间间隔就是反应时。对于汽车驾驶员来说，从看到红灯或前方障碍物到做出紧急刹车的动作止，这段时间为反应时间。反应时是指刺激作用于有机体后到明显的反应开始时所需要的时间，即刺激与反应之间（S-R）的时间间隔。反应时又称反应潜伏期。因此，我们很容易理解“反应时”，这一词实际上是词不达意的，因为它并不是指反应的延续时间，只是由于习惯而沿用至今。反应时依赖于许多因素，如刺激的种类、强度及个体的因素（练习程度、适应水平、定势、动机和情绪）等。实验证明，一般成人经过反复练习，对光刺激的反应时为180毫秒,对声刺激为140毫秒，对触觉刺激为140毫秒；选择性的反应时要比简单的反应时长些。（二）反应时间的构成我们在普通心理学中已经学过，一个反射活动包括以下几个方面：感受器、传入神经、神经中枢、传出神经、效应器。从这个反射活动也可以看出，刺激进入有机体后，并不会立刻就有反应，而是有一个发动的过程。一般地，因此把反应时间由三个时间段构成：第一时段：刺激使感受器产生兴奋，其冲动传递到感觉神经元的时间；第二时段：神经冲动经感觉神经传至大脑皮质的感觉中枢和运动中枢，从中枢经运动神经到效应器的时间；第三时段：效应器接受冲动开始效应活动的时间，（三）研究意义研究反应时的意义是广泛的。在现代心理学研究中，常把反应时作为一种2十分必要的指标来分析人的知觉、注意、学习、记忆、思维、动机和个性等各种心理活动。反应时在实际应用中也较广泛，它是某些职业选择的重要指标之一，对确定汽车司机、飞行员、宇航员及运动员等的心理生理的素质具有重要的意义。二、反应时研究历史（见教材P27）反应时的实验已有100多年的历史，很多著名的心理学家都曾用反应时研究：1、最早，1850年黑姆霍兹（H.V.Helmholtz）等关于青蛙运动神经传到速度的测定开始了反应时的研究。他发现刺激大脑近的皮肤，反应时要短，刺激身体的各个部位反应时变动很大。2、天文学关于“人差方程式”的研究很早就开始了。他们在天文观察中发现个人观察星体时间有差异，研究各个观察者之间的差异核算公式叫“人差方程式”。其中，希施（A.Hirsch）在1861~1865年间利用新发明的希普计时器测量视、听于触觉的“生理时间”得到简单反应时的时值，直到今天仍相当准确。3、其它生理学的研究。如1868年，唐得斯（F.C.Donders）研究分离反应时要比简单反应时长100毫秒；1873年，厄克斯奈（S.Exner）指出准备定势在反应时测量中的作用并首先提出“反应时间”这个名词。4、冯特等心理学家们的研究1879年以后，冯特及其学生们将反应时问题作为心理学研究课题，进行了广泛的研究，此外，皮艾朗（H.PIERON。法国巴黎大学，比纳的学生）等也做了大量研究，他们都为反应时的研究技术做出了贡献，并出现了一些理论及应用。20世纪初，随着行为注意兴起，人对心理内部过程不再感兴趣，反应时研究进入低潮，直到本世纪40年代，对信息论和工程心理学的研究，使反应时的研究开始复兴。现在经常把反应时研究的历史划分为二个阶段：从1850年至1969年这一时期内，反应时的研究一般称作唐得斯A、B、C或称减法反应时时期。1969年以后，由于认知心理学实验研究中普遍使用反应时作为指标，使反应时的研究进入新的阶段，被称作加法反应时时期。三、反应时的分类（一）简单反应时:S——R是指给被试以单一刺激，只要求被试做单一反应，这时刺激与反应之间的时间间隔就叫反应时，又叫A反应时。举例：如以对光简单反应时间的测量为例，在一弱光照明的室内，被试端坐在桌前，面对一个屏幕，注视屏幕上的一个孔（通过这个孔可以呈现灯光）。事先呈现灯光给被试看看，让他熟悉这个刺激。桌上放一电键，指示被试当他听到预备信号时即将手指放在电键上，当灯光一呈现就立即按下电键。屏幕后是主试操纵仪器的地方，使用计时器来测量刺激到反应的时间。最初测得的反应时间可能长达0.5秒，多次测定之后很快会降至0.2～0.25秒，再后可能会降至0.2秒以下，但无论如何练习不能减至0.15秒以下。在经过一定练习之后，对听的简单反应可能到0.12秒，触觉则可能更短些。这是经过大脑的随意运动反应的潜伏期。有些非条件反射，特别是膝跳反射和眨眼反射却特别快，其潜伏期约为0.04秒。总之，简单反应的时间是比较短的。（二）选择反应时（B反应时）:S1——R1S2——R2S3——R33给被试呈现两种或两种以上的刺激，让被试作出相应的反应，即每个刺激都有相应的反应。被试不知道将出现的刺激是什么，将要做的是什么，他必须根据呈现的刺激去决定作出什么反应。此时测得的反应时，其中包含简单反应时间、辨别刺激的时间和选择的时间举例：如安排红和绿两种不同的色光刺激，有两个反应键放在被试面前，规定其用左右手指各放在一个键上，并用右手反应红光，用左手反应绿光，这是选择反应测量的典型示例。显然，在这一选择时间里包括了被试的辨别和选择活动所花费的时间，他必须在作出反应之前对不同刺激有所辨别，并作出不同反应的选择。一般说来，选择反应时间总比简单反应要长，就是由于选择性反应的中枢活动比较复杂，需要进行一定的思维活动，作出选择，执行正确的反应动作。生活中的动作大多属于这一类反应。最初级的选择反应只是在两种可能性中选择一种反应，对于视觉刺激物的反应时间就在0.25秒以上。反应的选择余地愈大，反应速度就愈缓慢。（三）辨别反应时（C反应时）S1——RS2——×S3——×给被试呈现两个或以上刺激，只要求被试对某一刺激作反应，而对其他刺激不做反应。因此C反应只有刺激的辨别，还没有反应的选择。所测得的反应时间，其中包括简单反应时和辨别反应时。举例：例1：刺激是红绿二种灯光，要求被试看见红灯反应，看见绿灯不反应，这时测得的红灯的反应时就是辨别反应时。例2：在饭店吃早餐，在别人叫你的号码之前，你不必作出任何反应。分析：执行一个C反应需要一些什么认知操作呢？正如在B反应中一样，你必须确认这个号码是不是你的；但是一旦这一过程结束，你就不必对反应加以选择，因为只有一个反应是合适的。因此C反应是在基线操作中加入刺激确认，但不包含反应选择。三种反应的模式如下表：类型简单反应成分刺激辨别成分反应选择成分A反应√××B反应√√√C反应√√×三种反应的时间长短不一，简单反应时最短，分辨反应稍长些，选择反应最长。如下图2所示：A反应时基线时间辨别时间辨别时间=C-AC反应时选择时间选择时间=B-CB反应时图2三种反应时的长短比较由上图我们可以计算出三种心理成分的时间（心理操作成分计算）：基本成分=tA刺激辨别成分=tC﹣tA反应选择成分=tB﹣tC4四、反应时实验的要求1、避免提前反应以及其它错误反应。因为被试有反应得越快越好的倾向，在简单反应时测定中又知道刺激是什么，反应是什么。因此，当刺激刚刚施与，就已提早反应了。如果每次“准备”的信号总是在刺激之前以固定不变的时间间隔出现，那么，被试就更容易出现这类提前反应或尚未成熟的反应（即反应不是由刺激引起）。防止提早反应的方法有两种：一是插入“检查实验”。一般20次中加上一次检查实验的，次数不能太多，否则会改变反应时的类型。只发出预备信号，而无刺激呈现，如果这时被试也有反应，说明被试要求特征很明显，这20次结果就全部作废不用。二是预备和呈现刺激的每个时间间隔在每次实验时有些变化，但如果要比较不同的被试结果，这些变化对不同的人最好保持一致。2、每一种刺激有一种相应的反应。即反应的数目要与分辨更替的数目一样。如对两种颜色灯光的刺激，要有两个反应方式，即红光用右手反应，白光用左手反应，或对红光反应，对白光不反应。如果不管白光、红光都用右手（或左手）反应，尽管指导语是要求被试看清白光、红光后再反应，实际却很难区分有无反应。因为反应只有一种，被试又预先知道，这就很容易变成简单反应时实验了。3、刺激与反应键选定了合适的计时器，实验者就要设计使刺激、计时、反应同时开闭的电路装置，必须做到刺激呈现与计时器的开动要同步，计时器的停止要与反应的开始同步，这才能保证时间测量的正确。对反应键的要求一是要安全，二是要用释放式，即被试式抬起而不是下按电键来反应，这样可以减少按键时克服弹力及经过一段距离所花费的时间，减少反应时测量误差。刺激器和刺激键应该适应所要刺激的感官，除了所要给的刺激外，不要发出其它额外的刺激（最好是无声的）。如果做不到这点，就要把操作部分与被试反应部分用隔音室隔开。在视、听、触感觉上刺激可以较容易的做到刺激单一，而在温、痛、冷、嗅等方面则较困难，甚至几乎是不可能的，测定这类反应时，要特别注意设计刺激的呈现方式。五、反应时间的速度与准确率权衡反应时实验中有二个基本因变量（或依变项）（dependentvariable），即速度（speed）和准确性（accuracy）。反应时实验中的一个突出问题就是权衡反应速度和反应准确性的相互关系。人们都有这样的常识，当一个人很快去完成某件事时，他会比慢慢地做某件事犯更多的错误。反之，如果某人很正确地做某件事时，速度上就会变慢。心理学家称这种关系为速度-准确性权衡（speed－accuracytradeoff）。反应速度与准确率权衡现象表现为：实际实验中，被试有时会以牺牲准确率为代价去换取反应速度，有时则会以牺牲反应速度为代价去换取反应准确率，亦即被试能根据不同的实验要求或在不同的实验条件下，建立一个权衡反应速度与反应准确率的标准来指导他的反应。这是反应时实验中因变量上一个十分重要的问题。费茨（Fitts，1996）首先证明了，人类被试可以平衡速度—准确性这一操作特性，他给一组被试以不同的指导语，控制被试速度与准确性决策水平。速度组的指导语是反应快有奖，准确组的指导语是反应正确有奖，控制组的指导语是中性的。实验结果发现，速度组反应时最短，但错误最多；准确组反应时最长，而错误最少；控制组的两项指标则居于上两组之间。结果图示如下：51.0--极端强调准确0.9-正常指导语-0.8--中等强调速度0.7--0.6-极端强调速度-复杂任务变为简单任务０.５快慢图3速度—准确性操作特征曲线第二节影响反应时的因素反应时间可因若干因素的影响而有变异，这是因为，反应时间作为反应变量，它要随着刺激变量和机体变量的不同而有变化。影响反应时间的因素有许多，我们主要可从刺激变量和机体变量二大因素进行分析。一、刺激变量在刺激变量中，对反应时间影响比较大的因素有：刺激的不同类型、刺激强度、复杂程度及刺激呈现的方式等。（一）刺激的不同类型不同类型的刺激通过特定的感觉通道作用于不同感官，它们的反应时间是不同的。这里也可以理解为刺激的不同通道影响反应时。在同一感觉道里，刺激的部位不同，反应时间也有差异。如刺激感觉灵敏的部位、离大脑较近的地方，反应自然就比较快。另外，神经纤维粗细也影响着传导速度和感觉性质。由于传导痛觉的神经纤维细弱，传导速度也比较慢的原因，痛觉反应时间很慢。（二）刺激的强度刺激的物理强度大小影响到反应时的长短。一般地，对弱刺激（阈限以上）的反应时间较长，刺激增加到中等强度与极强时（尚未引起另一种感觉，基本还是感受器适应的范围之内），反应时就变短。这里刺激强度含义很广，既包括一般意义上的物理强度，也包括其他类似的因素，如视刺激的光强、空间面积、时间久暂及两个以上刺激的累积等。下表1是对不同强度的1000HZ的纯音的反应时间。6表1对不同强