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视觉反应时测试02609102谈适-1-一、背景在许多情况下，系统呈现一个刺激，要求操作者根据刺激的信息内容作出相应反应。一般将外界刺激出现到操作者根据刺激信息完成反应之间的时间间隔称为反应时。反应时是人因工程学在研究和应用中经常使用的一种重要的心理特征指标。人的信息处理过程，大部分活动是在体内潜伏进行的，难以对信息接受、加工和传递各个阶段精确地进行实验测定。因此，在实践中往往利用反应时指标来近似说明人对信息处理过程的效率及影响因素。利用反应时可以分析人的感知觉、注意、识别、学习、唤醒水平、动作反应、定向运动、信号刺激量等，在此基础上，实现提高作业效率、监视水平和集中注意力等目的，合理制定作业标准，改进人机界面，改善作业条件和环境等。二、实验目的通过刺激概率、数奇偶不同排列、“刺激对”异同及时间间隔、信息量和数差大小排列五个小实验，加深对反应时概念的具体认知，比较不同颜色对反应时的影响，比较简单反应时与选择反应时的差异，寻找影响反应时、选择反应时的因素。为今后人机界面的改进打下基础。三、实验场所机械楼5楼，人因工程实验室。四、实验仪器BD-Ⅱ-511型视觉反应时测试仪（VisualReactionTimeTester）。由单片机及有关控制电路、主试面板、被试面板等部分组成。可进行五大类十七组的反应时实验，包括经典反应时实验，也包括认知心理学的反应时实验。用于自动测量视觉的选择反应时，以及检测被试者的判别速度和准确性。五、实验内容1、刺激概率对反应时的影响红、绿、黄三种色光分别作为刺激，每次试验选用一种色光刺激，仪器根据设定的组别，自动确定该组实验中“红”、“绿”、“黄”三种色光应出现的次数。按“红”、“绿”、“黄”三种色光出现次数的不同比例（概率）共分四组实验，即“概率1（组别为1）”、“概率2（组别为2）”、“概率3（组别为3）”、“概率4（组别为4）”。回答可选用任一反应手键。每组实验完后，将自动反复显示本组实验中红、绿、黄三种色光的各自平均简单反应时及实验次数。2、数奇偶不同排列特征对反应时的影响根据数排列特征不同分成三组实验（“横和奇、偶”：数横向整齐排列——组别1；“竖和奇、偶”：数竖向整齐排列——组别2；“随机奇偶”：数随机排列——组别3）。实验用红色光刺激，被试判别显示点之和是奇数还是偶数，用反应手键回答。如左右刺激点数和为奇数，按“左”键；为偶数，按“右”键。回答正确，显示器自动显示每一次正确判断的反应时间；回答错误，蜂鸣声响提示，自动记录错误次数。实验结束，仪器自动显示正确回答的平均选择反应时及错误回答次数。视觉反应时测试02609102谈适-2-3、数差大小排列特征对反应时的影响根据数排列特征不同分三组实验（“横差大小”：数横向整齐排列——组别1；“竖差大小”：数竖向整齐排列——组别2；“随机大小”：数随机排列——级别3）。实验用红色光刺激，被试判别显示点左边显示点多还是右边多，用反应手键回答。如左边刺激点多，按“左”键；右边多，按“右”键。回答正确，显示器自动显示每一次正确判断的反应时间；回答错误，蜂鸣声响提示，自动记录错误次数。实验结束，仪器自动显示正确回答的平均选择反应时，及错误回答次数。4、信息量对反应时的影响根据刺激信息方式分三组实验。信息量1：在显示屏中间随机显示红或绿“大”正方形。——组别1。实验要求被试只对“红大正方形”反应，而对“绿大正方形”不反应。信息量2：在显示屏中间随机显示红或绿“大”正方形以及红或绿“小”正方形。——组别2。实验要求被试对“红大正方形或绿小正方形”反应，而对“绿大正方形或红小正方形”不反应。信息量3：在显示屏左右两边随机显示红或绿“大”正方形以及红或绿“小”正方形。——组别3。实验要求被试进行反应的是“左侧呈现红色大正方形，右侧呈现红色小正方形”或者“左侧呈现绿色小正方形，右侧呈现绿色大正方形”，而对于“左侧呈现红色小正方形，右侧呈现红色大正方形”或者“左侧呈现绿色大正方形，右侧呈现绿色小正方形”不反应。实验测定的是辨别反应时，刺激呈现后作为辨别反应的称之正刺激，不作反应的称之负刺激。实验用红、绿色光刺激，被试判别刺激是“正刺激”还是“负刺激”，如果是正刺激，回答可选用左右任一反应手键。出现负刺激不回答，两秒钟后会自行消失。回答正确，显示器自动显示每一次正确判断的反应时间。回答错误，蜂鸣声响提示，自动记录错误次数。实验结束，仪器自动显示正确回答的平均辨别反应时间及错误回答次数。5、“刺激对”异同及时间间隔对反应时的影响本实验采用4对字母刺激“AA”、“Aa”、“AB”、“Ab”，根据每对两个字母呈现时间的不同分为四组实验：时距1：两字母同时呈现——组别1；时距2：两字母呈现时间间隔为0.5秒，第一个字母呈现2秒后消失，隔0.5秒呈现第二个字母——组别2；时距3：两字母呈现时间间隔为1秒，第一个字母呈现2秒后消失，隔1秒呈现第二个字母——组别3；时距4：两字母呈现时间间隔为2秒，第一个字母呈现2秒后消失，隔2秒呈现第二个字母——组别4；实验用红色光刺激，刺激在显示屏左、右两侧呈现。被试依呈现内容，用反应手键回答。呈现“AA”、“Aa”，按“左”键；呈现“AB”、“Ab”，按“右”键。回答正确，显示器自动显示每一次正确判断的反应时间；回答错误，蜂鸣声响提示，自动记录错误次数。实验结束，仪器自动显示正确回答的平均选择反应时间及错误回答次数。视觉反应时测试02609102谈适-3-六、实验数据处理及分析表1-刺激概率对反应时的影响（简单反应）出现次数反应时/s出现次数反应时/s出现次数反应时/s组别10.225190.241150.222160.20850组别20.21940.21240.195220.225组别30.229220.21940.24440.273组别40.22340.255220.21540.236平均0.2240.231750.2190.2355绿色测量次数30组别序号总平均反应时/s红色黄色表2-不同测试项目对出错率及反应时的影响（选择反应）测试项目组别序列出错次数平均反应时/s数奇偶不同排列160.995221.124331.426数差大小排列100.549200.485310.502信息量100.286210.483300.681刺激对异同及时间间隔110.649210.572310.533410.619注：表中所有反应时数据均为测试20次所得的平均值由表1中的反应时数据可以绘制“不同颜色刺激对反应时的影响图”，如下：不同颜色的反应时比较00.050.10.150.20.250.31234组别反应时/s红色黄色绿色视觉反应时测试02609102谈适-4-刺激概率对反应时的影响属于简单反应时试验。从上图中可以清晰地看到，不管以何种概率测试，三种颜色的简单反应时大致都处在0.2s~0.25s的范围内，但是仔细比较会发现绿色刺激的反应时波动最大，并且多数情况下其反应时要大于红色和黄色刺激，即反应速度较慢。由表1的平均值可见，绿色的反应时约为0.2355s，要大于0.2317s和0.219s可以推想，人对冷色调的反应速度要慢于对暖色调的反应速度。由表1还可知，反应时的长短与刺激信号出现的频率也有关系。从组别3和4中可以很清晰的看到，出现概率最高的红色与黄色的反应时最短，这可能与习惯适应性有关。当某种颜色出现的频率特别高时，对其的敏感度会上升，反应速度加快，即反应时与刺激强度有关。组别2虽然不满足这一想法，但这一组数据是差别最小的，再结合人对冷色调的反应速度慢于暖色调的推论，实验结果应当是合理的。实验中，组别1的测试次数为50次，之所以更改为30次是因为发现随着试验次数的增加，注意力的集中性会下降，人眼产生疲劳，反应时增大，无法得到最真实的简单反应时。分析表2数据：将“数奇偶”及“数差大小”比较可知，随着要求作出选择的数据变复杂，对其的反应时会相应增大，同时出错率会变高。在只要求判断数量多少的时候（数差大小），反应时在0.5s左右，几乎不会出错。但如果要具体判断到个位数（数奇偶），由于数据量增加，反应时大致超过1s，甚至是接近1.5s；出错率要高出2~3倍。该结论在“信息量”的试验中体现的更加明显，随着判断条件的复杂化，所需的反应时由0.286s升至了0.681s,增加了近1.4倍。此外，当数据到达一定的复杂程度时，有序排列（横向或竖向）所需的反应时要小于无序排列（随即分布）所需的反应时，但这一点在简单数据上体现的不明显。分析“刺激对”实验的4组测量数据可知，刺激出现的时间间隔对反应时有影响。当间隔时间小于1s时，随着刺激间隔时间的增加反应速度变快，但之后时间间隔增大反应速度反而变慢。这是因为人对信息处理的能力有一个界限，界限之下，间隔时间增加识别时间变短；界限之上，间隔时间增加识别时间变长。综上所述【关于简单反应时】1．人对红、黄、绿三种颜色的简单反应时大致都处在0.2s~0.25s的范围内；2．人对冷色调的反应速度要慢于对暖色调的反应速度；3．反应时与刺激强度有关——出现频率较高的刺激，对其的敏感度会上升，反应速度加快，即反应时较短；4．反应时与作业时间长短有关，随着试验次数的增加，注意力的集中性会下降；5．第一次接触到刺激时因不适应或心理方面的原因，反应会稍慢。【关于选择反应时】1．随着要求作出选择的数据变复杂，即数据量增大，对其的反应时会相应增大，同时出错率会变高；2．数据有序排列所需的反应时要小于无序排列所需的反应时，但这一点在简单数据即数据量较少的状况上体现的不明显；3．刺激出现的时间间隔对反应时有影响，因为人对信息处理的能力有一个界限，在界限之下，信息间隔时间增加识别时间变短；界限之上，间隔时间增加识别时间变长；4．信息出现的频率会影响反应时，频率高的反应时较短，频率低的反应时反而较长；视觉反应时测试02609102谈适-5-5．反应时与作业时间长短有关，随着试验次数的增加，注意力的集中性会下降。6．第一次接触到刺激时因不适应或心理方面的原因，反应会稍慢。七、其它我认为，反应时的真实值应略小于实验的测量值，因为误差分析基本都是使反应时增大。本实验的实验误差，究其影响可能来自以下几个方面：1.实验与实验间间隔较短，被试者易产生疲劳，导致反应时延长；2.实验时受到背景光源的影响（窗外阳光，室内照明等），降低了刺激的光亮的强度，使反应时变长；3.实验中可以很清晰地感受到，左手按键反应比右手慢（甚至会有键盘未按下再按一次的状况发生），当然更是远慢于大脑的反应速度，从某种意义上讲，它使反应时变长。