反应时方法

反应时方法第一节反应时的概述一、反应时的概念反应时（reactiontime简称RT），是指刺激施于有机体之后到明显反应开始所需要的时间。反应的潜伏期反应并不能在给予刺激的同时就发生，刺激的呈现引起一种过程的开始，此过程在机体内部进行是潜伏的，直至此过程到达肌肉这一效应器时，才产生一种外显的，对环境的反应。因而反应时间也被称为反应的潜伏期（LatentPeriod）。潜伏期包含的阶段具体来讲，反应的潜伏期包含五个阶段的时间：1．感觉器官接受刺激，产生神经冲动；2．神经冲动经外周感觉神经元传入大脑神经中枢系统；3．大脑中枢对信号进行加工和处理，发出信号；4．信号从大脑中枢神经系统传出，经由外周运动神经元传至效应器；5．效应器做出反应。其中大脑加工所费的时间最多。二、反应时的研究历史一、反应时研究的开端—在天文学上的研究历史1796年英国格林尼治天文台台长解雇助手；1823年天文学家Bessel在此基础上提出人差方程式；二、反应时在心理学中的研究历史1850年生理学家Helmholtz测定了神经的传导速度，粗略估计人的神经传导速度为每秒60米。他测量出了在当时被认为是无法测量的东西，破除了心理的神秘性，从而确立了神经过程密切相关的心理过程的可研究性。1868年荷兰生理学家Donders提出了减法反应时方法。这种方法最初被用来测定某种心理过程所需的时间。1879年，冯特指出Donders的方法对心理学实验研究是一个很有希望的途径，并且他和学生一起对反应时方法进行研究。参见《实验心理学史》E.G.波林商务印书馆20世纪50年代中期，认知心理学兴起，对反应时方法备加推崇，成为一种重要的研究方法和手段。1988年，Meyer等人对反应的速度和正确率权衡的问题提出分解技术（SDA）。第二节反应时的测量一、测量反应时的仪器一种有效测量反应时的仪器包括三个部分：刺激呈现装置、反应装置和计时装置。这三部分装置都会影响到实验结果的精度，反应时测量技术的发展，也总是围绕着对这三部分的改良。（一）刺激呈现装置与反应装置心理学家希望，刺激呈现装置可以在发出信号的同时激活计时装置，且刺激呈现装置本身不得对被试的反应造成任何额外干扰。（二）计时装置理想的、高精度的计时器二、测量反应时的注意事项三、影响反应时的因素刺激强度刺激的时间和空间特性所刺激的感觉器官被试的机体状态机体适应水平被试的准备状态额外动机年龄练习个体差异第二节反应时研究的基本问题一简单反应时和选择反应时（荷兰生理学家唐德斯）（一）简单反应时简单反应时是指给被试呈现单一的刺激，同时要求他们只作单一的反应，这时刺激—反应之间的时间间隔就是反应时。这种反应中特定的刺激与特定的反应时的联系十分明确。1听觉简单反应时2视觉简单反应时总之，简单反应时比较短，并且简单反应时具有通道差异性。（二）选择反应时概念：是根据不同的刺激物，在各种可能性中选择一种符合要求的反应，并执行该反应所需要的时间。研究：唐德斯选择反应简单反应辨别反应二、速度—准确性权衡（speed-accuracytrade-off）(一)速度—准确性权衡的例证泰奥斯（theios）的实验奈特（knight）和坎特威茨(kantowitz)的实验（二）速度—准确性权衡与实验信度东克尔的盒子问题亚当森的实验在进行反应时实验时，必须考虑两个因变量—速度和准确性；当只选择一个因变量指标时，应对为何不使用另一因变量的原因有所交待。在反应时实验中，经常会碰到这样一个问题，就是被试如果追求速度，那么反应时就会快一些，而正确率就相应低一些；而如果被试在充分准备的条件下反应，那么反应时会慢一些，但正确率却会很高。被试可以在不同实验条件或要求下采取相应的标准来知道他的反应。这就是所谓的速度和正确率的权衡（speed-accuracytrade-off简称SAT）现象。但是在一般的认知实验中，数据的收集只限于正确的反应，而将错误的反应排除在外。这是因为只有正确反应的时间，才反映符合要求的实验操作的真实进程，错误反应的时间反映的是错误的操作进程。所以实验前一般要求被试在正确的基础上尽快反应。速度和正确率的权衡范式（SAT）反应信号法的实验过程（滴定实验程序）在这种实验程序中，先给予刺激，然后在刺激出现后的不同时间点上，给出一个短暂的信号（一般为声音信号），一旦这个信号出现，被试要立即对测验的刺激做出反应。在这种程序中，声音信号的延迟时间就成为主试控制的变量。通过变化信号出现的不同时间，可以得到不同时间间隔下的反应时和准确率的数据。以反应时作为横坐标，以反应正确率为纵坐标，就得到一条速度与准确率的权衡曲线。在这条曲线上，可以找到各种反应时下的反应正确率（d’）。第三节反应时方法在心理学中的应用荷兰生理学家Donders受天文学家人差方程式研究及Helmholtz测定神经的传导速度研究的影响，于1868年发表的《关于心理过程的速度》一文中，提出了测定心理过程时间的方法，即减法反应时方法。一、减法反应时方法A、B和C三类反应时：A反应时：一个反应对应于一个刺激，当一个刺激呈现时，就立即对它做出反应，这种反应时称为简单反应时。B反应时：多个反应，各自对应于事先所规定的那个刺激进行反应。此时所得到的反应时间包括简单反应时间、辨别刺激的时间和选择的时间。C反应时：一个反应，仅对应于多个刺激中那个事先规定好的那个刺激反应，而对其他刺激不反应。所得的时间包括简单反应时和辨别反应时。如果用C-A，那么所的反应时就是单独辨别过程所需的反应时；如果用B–C，那么所得的反应时就是单独选择所需要的反应时。于是通过对特定不同任务反应时的比较（相减），就可得到某一特定心理过程所需的反应时间。（实验：简单、辨别和选择反应时的测定仪器：心理实验平台和PES系统）减法反应时方法最初被用来测定某一心理过程所需的时间，但反过来看，因为心理过程总是需要花费时间的，所以也可以从某两个反应时的差别，推断某一个心理过程的存在。而20世纪中期兴起来的认知心理学正是这样来应用减法反应时方法的，它在认知心理学中的位置非常重要。现在谈论减法反应时方法一般都是从这个角度出发的。减法反应时方法的逻辑安排两种任务，只有一个因素不同，其它方面都一样。如果两种任务的反应时有差别，那么就说明存在与该因素对应的心理过程；否则就不存在。实验：Posner（1967，1970）的字母匹配实验（仪器设备：PES系统）38040042044046048050052054000.51字母间隔时间反应时AaAA实例：注视“＋”注视＋之下单词复述单词说出单词（名词）之相应的动词例3：表象旋转实验二、相加因素法1969年，Sternberg在减法反应时方法的基础上发展出相加因素法。这种方法假定，完成一个作业的时间是一系列信息加工阶段的所需时间的总和。如果两个因素的效应是相互制约的，即一个因素的效应会影响到另一个因素的效应，那么这两个因素只作用于同一个信息加工的阶段。如果两个因素的效应是分别独立的或相加的，那么这两个因素就各自作用于某一特定的信息加工阶段。短时记忆信息提取的加工过程实验基本程序：给被试视觉呈现一系列数字（识记项目），如5、8、7、3这些数字一个一个相继呈现，每个数字呈现的时间为1.2秒。全部数字呈现完毕以后，过2秒，再呈现一个数字（测试项目）并同时开始计时，被试要判定该测试数字是否刚才识记过的。如果测试数字是8，那么就做出是反应，如果是4，就做出否反应。要求被试在保证正确的基础上尽快的反应，从测试项目呈现到被试作出反应之间的时间就是反应时。全部实验中，测试项目一半是识记项目里的，一半不是；即一半为“是”反应，一半为“否”反应。在全部“是”反应的测试中，测试项目均匀的分布在识记项目系列的不同位置上。在这个实验中，实验者操纵的唯一自变量是识记项目的数量，称为记忆集（Memoryset）。因变量就是被试对测试项目判断的反应时。预期假设Sternberg认为，从短时记忆里提取信息并再认的过程，是一个将测试项目与当前记忆集中的项目来进行比较的过程，从而判定测试项目是否与记忆集中的某个项目匹配，再作出是或否的反应。提取短时记忆中信息的可能过程：并行加工和系列加工（或搜索）从头至尾的加工和自动停止的加工所谓从头至尾的系列扫描是指将测试项目与记忆集中的所有项目都比较一次，然后才判定它是否包含在记忆集中。自我停止的扫描则是在记忆集中检查出匹配的项目之后就不再进一步扫描下去。可以预测，如果是头至尾的扫描，那么“是”反应的反应时将和“否”反应相同；因为两者都要对记忆集的所有项目都扫描到。但如果是自我停止的扫描，那么，对于一个特定的记忆集而言，“是”反应的平均反应时将会为“否”反应的一半。因为测试项目均匀的分布在记忆集的每个位置上，自我停止的扫描有时需要比较的次数少，有时需要比较的次数多，平均起来需要比较（N+1）/2次。而“否”反应则需比较N次（N为记忆集的大小）。因此，在这种情况下，“是”反应的斜率将为“否”反应的1/2。平行加工和系列加工（1）如果测试项目与记忆集中的全部项目同时进行比较，那么被试的反应时将不会随着识记项目的数量或记忆集的大小而发生变化。他称这种同时比较为平行扫描（ParallelScanning），或者平行搜索（ParallelSearch）或者平行加工（ParallelProcessing）。（2）如果测试项目与记忆集中的项目一个一个相继进行比较，那么被试的反应时应该随着记忆集的增大而增大。他称这种相继比较为系列扫描（SerialScanning），或者系列搜索（SerialSearch）或者系列加工（SerialProcessing）。实验结果表明：短时记忆信息的提取是从头至尾的系列扫描RT=38N+397Sternberg通过一系列的实验，发现了影响短时记忆信息提取（反应时）的4个独立因素，因而他确定了与这几个因素相对应的4个信息加工阶段。假定：测试项目编码阶段，需要时间为ems顺序比较阶段，每次比较需要时间cms，那么比较N次就需要时间cNms作出决定和反应阶段，需要时间dms这样短时记忆再认所需的时间为RT=e+cN+d根据上面的实验结果可以得出，c=38，e+d=397也就是说每比较一次需时38ms。相加因素法的逻辑也受到一些心理学家的怀疑。减法反应时方法和相加因素法都不是直接的测量某一特定加工阶段所需的时间，而都是一种间接的推断，如比较两种作业的反应时或分析某些因素对反应时的影响。Clark和Chase（1972）句子-图画匹配实验（仪器设备：心理实验平台）负启动实验表象旋转实验第四节反应时研究的新进展两种方法的兴起：20世纪80年代，内隐学习领域出现了一种名为序列反应时的研究方法；10年后，刚刚萌发的内隐社会认知领域也出现了一种基于反应时范式的研究方法—内隐联想测验。一序列反应时序列反应时（SRT,serialreactiontime）以反应时作为反应指标，以序列规则下的操作成绩和随机序列下的操作成绩之差来表示内隐学习的学习量。1987年，由尼森（Nissen）和比勒姆（Bullemer）提出。（一）序列反应时的基本程序和原理序列反应时的研究范式以反应时为指标，整个实验过程十分类似一个选择反应时实验。该范式的特点在于整个实验中刺激的呈现序列是有规律的。序列反应时任务试图将反应时实验的逻辑应用于无意识心理过程的研究。序列反应时对内隐学习的揭示符合减数法的基本逻辑：反应时的差异对应着心理过程的差异。被试不知道在反应任务中，刺激是按某个固定但不明显的模式依次呈现的。(如4-2-3-1-3-2-4-3-2-1)主试会在多次重复该固定位置序列的情况下（通常是8-12个组段）插入一个随机的位置序列之后再恢复固定的位置序列。结果发现，在多次重复该固定位置序列的情况下，被试的反应时会逐渐下降，此时插入随机位置序列，被试的反应时就会突然增加。被试对随机位置序列的反应时显著长于对固定位置序列的反应时，但被试却不能对这些固定位置序列进行有意识的再认，这说明发生了内隐序列学习。（二）矩阵扫描（matrix