实验心理学第四章 反应时间

第四章反应时间第一节反应时间概述（理解）第二节反应时间的测定方法（掌握）第三节影响反应时的因素（掌握）第四节最新研究实例第一节反应时间概述（理解）一、反应时间的概念反应时间（或反应时）（简称RT）：刺激施于有机体之后到明显反应开始所需要的时间。也被称为反应的潜伏期。二、反应时间的研究简史1、Bessel的人差方程。B—A=1.22s（B:贝塞尔的反应时间；A:阿格兰德的反应时间）人差方程式反映了观察者之间的个体差异。2、Helmholtz测定蛙的运动神经传导速度。——历史上第一个反应时实验。3、Donders的分离反应时间的实验4、Wundt和Cattell5、认知心理学的进一步研究6、速度－准确率分离技术（SAD）三、反应时间的应用1、在工业生产中，要能提高工作效率，节省人力，就需要研究操作动作分析的科学工作方法。2、在交通运输行业中，反应时间对于交通驾驶员来说是非常重要的，过慢或有时过快的反应，都可能导致事故的发生。实验表明，汽车驾驶员需要快煞车时，平均要花500毫秒，其中约有一半的时间是属于反应时间本身，另一半是将脚从加速器移到煞车踏板的活动消耗了。如果司机的反应延长了0.1秒，车速仅为30公里/时，汽车还是要往前多行近1米。3、自动化设备的设计需要反应时间研究提供必要的参数和要求。4、在体育运动上第二节反应时间的测定方法一、反应时间的相减法（Donders反应时ABC）1、实验逻辑指一种用减数方法将总的反应时间分解成各个成分，然后分析不同成分信息加工过程的方法。即安排两种反应时作业，其中一种作业包含另一种作业所没有的某个特定的心理过程，且除此过程之外二者在其他方面均相同，从这两个作业之差判断与此相应的加工阶段。2、实验原理（1）、A—反应时间（A-reactiontime）一个反应对应于一个刺激，刺激出现立即对其作出反应。（2）、B－反应时间（B-reactiontime）多个反应，各自对应于事先所规定的的那个刺激进行反应，此时测得的反应时间，其中包括简单反应时间、辨别刺激的时间和选择反应的时间。B-反应时间=简单反应时＋辨别刺激的时间＋刺激反应刺激反应选择反应的时间＋（3）、C－反应时间（C－reactiontime）又称辨别反应一个反应，仅对应于多个刺激中的那个事先规定的刺激进行反应，而对其他其他刺激则呈现不反应。C-反应时间=简单反应时间＋辨别反应时间刺激反应Donders相减法图解3、相减法的实验举例（1）Posner等的短时记忆视觉编码实验实验目的：Posner等人试图探讨短时记忆的信息除听觉编码之外，是否还存在视觉编码。实验材料两种呈现方式：同时呈现形同音同的两个字母AA形状不同但读音相同的两个字母Aa继时呈现（0.5s、1s、2s）要求被试判定所呈现的两个字母是否相同并用按键反应。记录反应时间。AAAaAAAa实验结果：①同时呈现时，AA的反应时小于Aa的反应时。②相继呈现时，随着两个字母的间隔时间增加，AA对的反应时急剧增加，而Aa对的反应时却变化不大。并且AA对和Aa对的反应时的差也逐渐缩小，当时间间隔达到2秒时，这个差别就已经很小了。结果解释p133结论某些短时记忆信息可以存在视觉编码和听觉编码两个阶段（2）句子-图画匹配实验Clark和Chase(1972):句子-图画匹配实验，运用反应时相减法来揭示某些作业的操作要经过几个阶段。两种材料：一幅图画，如﹡一个句子，如星形在十字之上。所用主语有星形和＋字，介词有之上和之下，句子陈述有肯定和否定两类。＋要求被试尽快判定，该句子是否真实地说明了图画并作出是或否的反应。记录反应时间。Clark等人设想，当句子出现在图画之前时，这种句子和图画匹配作业的完成要经过四个加工阶段，并提出度量这些加工持续时间的参数。1、阶段1：将句子转换为其深层结构。2、阶段2：将图画转换为命题。3、阶段3：将句子和图画两者的命题表征进行比较。4、阶段4：作出反应，其所用时间被认为是恒定的（t）。这样，在此实验中测得的各种反应时，其中包含的参数不同，就可使用减法反应时方法，求得各种参数的时间。1.所谓反应时间就是指一个人完成某种反应动作所用的时间。（）2.在选择反应时的测定中，对不同刺激应使用不同的反应键。（）考研试题3.有人想测量不同颜色的选择反应时，他研制了一种仪器，该仪器并排呈现红、绿、蓝三种颜色灯，反应时都是一个键，且用优势手食指反应。请问该实验设计有无不合理之处？如有，请指出。二、反应时间的相加因素法1、相加因素法的实验逻辑如果两个因素的效应是相互制约的，即一个因素的效应可以改变另一个因素的效应，换句话说，这两个因素之间存在着交互作用，那么，我们可以认为这两个因素只作用于同一个信息加工阶段。如果两个因素的效应是分别独立的，即两个因素的作用过程具有一种随机独立性；换句话说，它们的作用具有可加性，那么，我们就可以判断这两个因素各自作用于不同的加工阶段。重要的不是区分出每个阶段的加工时间，而是辨别认知加工的顺序，并证实不同加工阶段的存在。加因素法假定，当两个实验因素影响两个不同的阶段时，它们将对总反应时间产生独立的效应，即不管一个因素的水平变化如何，另一个因素对反应时间的影响是恒定的。这样称两个因素的影响效应是相加的。1、相加因素法的实验逻辑独立因素相加效应的图解2、加因素法的典型实验（1）实验方法：先给被试看1－6个数字（识记项目），然后再呈现一个数字（测试项目）请被试判定其是否为刚才识记过的，同时开始计时，要求被试按键作出是或否的反应，计时也随即停止。测试项目的质量（优质的或低劣的）识记项目的数量反应类型（肯定的或否定的）每个反应类型的相对频率（2）四个因素：12341（3）与4个因素相对应的4个独立加工阶段第一阶段，改变测试刺激的质量，发现对一个残缺、模糊的刺激进行编码比对一个完整、清晰的刺激所花的时间更长，而且该因素对不同大小记忆表的影响相似，即记忆表的大小仅改变Y截距，而不改变直线的斜率，表明系列比较阶段之前存在一个独立的编码阶段。清晰度和项目数对反应时的影响第二阶段，改变记忆表中项目的数量，得出记忆表大小与反应时间之间的线性关系，证实了系列比较阶段的存在。项目数对反应时的影响第三阶段，分别计算Y反应（肯定反应）与N反应（否定反应），发现对不同大小的记忆表，都是N反应时长于Y反应时，表明了两种决定阶段的存在，即在系列比较之后，有一个被试选择反应种类的阶段，而且产生N反应比产生Y反应难。反应种类和项目数对反应时的影响第四阶段，改变某一种类反应（Y或N）的出现频率，发现对两类反应产生同样的影响。即提高任一类反应的出现频率，都会使这类反应的组织更为容易，从而使反应时下降。频率和反应种类对反应时的影响结论：根据Sternberg的反应时相加因素法的原理，即完成一项作业所需的时间是一系列信息加工阶段分别所需时间的总和，则整个信息加工过程的时间应为，即：RT=e＋Nb＋C,设a=e＋CRT=a＋Nb识记项目的编码探针刺激的编码顺序比较决策反应组织反应时间探针刺激的性质识记项目的数量反应类型反应类型的相对频率RTeNbCRT=e+Nb+C短时记忆的信息提取过程如下图所示：弱点：它的基本前提是人的信息加工是系列加工，这一点受到很大心理学家的质疑。加因素法反应时实验本身并不能指明一些加工阶段的顺序，在这个方面，它极大地依赖于一定的理论模型。3、评价（三）开窗实验经典实验：汉米尔顿（Hamilton，1977）和霍克基（Hockey，1981）字母转换实验1、实验逻辑一个复杂的加工过程往往由若干个具体的加工阶段组成；如果能够直接地测量每个加工阶段所需要的时间，那我们就可以得到整个过程所需要的时间。实验最大特点——直接性2、实验程序相继呈现4个字母，字母由被试自行控制，一个一个的继时出现。被试首次按键就可以看见第一个字母，计时也同时开始，并要求作出声转换，之后再按键看第二个字母，再作转换，如此直到字母全部呈现并作出总的回答，停止计时，出声转换的开始和结束时间都有记录。字母转换实验：所呈现的刺激：1-4个字母或字母串+数字要求被试把每个字母按英文字母表中的位置转换到该数字所指的位置上的字母，如：KENC+4OIRGKENC+4按键K按键E按键N按键COIRG反应3、实验结果：三个加工阶段：“开窗”实验：字母转换作业的3个阶段4、评价优点：通过对字母转换作业的分析，可把每一种认知加工成分所经历的时间都比较直接地估计出来，因而它比相减法和相加因素法具有更明显的优点。不足：也存在一些问题。如，可能在后一个加工阶段出现对前一个阶段的复查，储存阶段有时还包含对前面字母的转换结果的提取和整合，并且它难以与反应组织分开来。四，反应时间的速度与准确率权衡现象及其分解技术1、速度与准确率权衡现象（speed-accuracytradeoff，SAT）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。速度与准确率权衡范式（SAT范式）在SAT实验中，可以通过控制被试作出反应的时间长短来作为实验自变量，测定在各种时间条件的反应准确率。然后以反应时间作为横坐标，以反应准确率为纵坐标，可得到一条速度与准确率权衡曲线。可以找到各种反应时下的反应正确率（d’）。2、反应时的速度与准确率分离技术（SADTechnique）（1）速度与准确率分离技术可以把反应过程中猜测过程的准确率和反应时分别分别加以描述，从而了解认知过程中的信息积累情况，并以此来推测信息加工的特点。（2）SAD组成①滴定的反应时程序（TRT程序）是一种混合程序，是SAD技术的一个具体获得反应时分布或反应准确率的方法，包括：A.普通试验：在这一试验中要求被试在保证准确率的前提下尽快反应，有预备信号；B.信号试验：在这一试验中，刺激呈现后的不同时间间隔内出现一个信号，要求被试觉察到该信号就迅速地对刺激作出反应，不一定要求准确，允许被试猜测正式实验中，这两类试验随机混合进行。具体做法：p142②平行精细的猜测模型（PSG模型）针对TRT程序而提出的一个定量分析的理论框架，它假定有两个平行加工过程A.正常加工过程包含在普通试验和信号试验之中，当测验刺激呈现，被试能在“全部”信息达到很高的阈值时，识别出测验刺激并作出相应反应。这一加工过程终止。B、猜测加工过程始于反应信号刚呈现之时，一旦信号被觉察，被试必须立即决定对测验刺激应作出什么反应，并立即执行这种反应。这两个加工过程相互竞争。若猜测加工过程先于正常加工过程完成，则所观察到的反应时间和准确率就是由猜测加工过程的持续时间和输出来决定的，反之，则由正常加工过程来决定。首先，估计猜测加工过程的反应时间；其次，估计猜测加工过程的准确率。第三节影响反应时的因素一、反应时间与刺激强度有关1、刺激强度（I）：指物理刺激的能量大小与与之相关的心理强度一、反应时间与刺激强度有关实验1自变量：纯音强度因变量：反应时间2.刺激强度与反应时间的关系：总结：刺激物理强度；与物理刺激有关的心理强度刺激强度较弱，反应时间较长；刺激强度强，反应时间短。二、反应时间与刺激的时间特性以及空间特性有关1、当物理刺激的强度本身保持不变，而增加作用于感官的时间，即造成时间的累积作用，这样便会增加刺激的心理强度。实验2自变量：光刺激的持续时间因变量：反应时间2、如果物理刺激强度保持不变，刺激的时间也保持不变，仅增加刺激的面积时，由于感受器神经兴奋的空间累计的作用，也会增加刺激的心理强度。二、反应时间与刺激的时间特性以及空间特性有关实验3自变量：光刺激的面积因变量：反应时间三、反应时间与所刺激的感觉器官有关实验4自变量：感觉器官的种类因变量：反应时间实验5自变量：刺激的不同种类因变量：反应时间三、反应时间与所刺激的感觉器官有关1.总结：不同的感觉器官的反应时间不同；同一感觉器官受到不同的刺激物，其反应时间也不相同，甚至同一刺激作用于同一感觉器官的不同部位，其反应时间也不同。2.听觉反应时短于视觉的反应时的可能原因