心理学实验笔记 3.docx
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心理学实验笔记3
杨治良实验心理学笔记第3章
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圣才学习网 发布日期：
2010-05-0611:
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第三章反应时间
天文、生理和心理学家对反应时间的研究都曾有过贡献。
18世纪末至19世纪初，天文学家已注意到不同观察者观测星体运行的时间存在着个体间
的差异。
当时天文学界盛行布雷德利（FrancisHerbertBrad-ley，1846～1924）的“眼耳”法观测星体通过望远镜铜线位置的时间……………….1823年贝塞尔与另一位天文学家阿格兰德共同观察七颗星，B是贝塞尔的反应时间，A是阿格兰德的反应时间，二人反应时间的差别如下：
B-A=1.233（秒）
这个等式即著名的人差方程式（或个人方程式）（personalequation），它反映着两个观察者之间的个体差异。
第一节反应时间的性质
一、反应时间研究的简史
1反应时间（或反应时）（reactiontime，简称RT），它是一个专门的术语，不是指执行反应的时间，而是指刺激施于有机体之后到明显反应开始所需要的时间。
2反应时间是指从刺激作用发生到引起机体外部反应开始动作之间的时距，它包含以下几个时段（phase）：
第一时段，刺激使感受器产生了兴奋，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，从那里经运动神经到效应器官的时间；
第三时段，效应器官接受冲动后开始效应活动的时间，
3早期天文学家曾对反应时间有不少讨论和研究，但作为反应时间的实验，一般地说，是1850年由著名生理学家赫尔姆霍兹（Her-mannVonHelmholtz，1821～1894）发明的。
赫姆霍兹是实验心理学的奠基人之一。
他成功地测定了蛙的运动神经的传导速度（约为26米/秒）。
其后，他又测定了人的神经的传导速度约为60米/秒。
这与后来穆乃奇（Munnich，1915）测定的每秒66～69米颇为接近。
根据神经传导的大致速度，他认为神经传导所占据的时间是很短的，而整个反应时间却比较长且变动很大。
4在1865～1868年间，荷兰生理学家唐德斯（FranciscusCorneliSDonders，1818～1889）第一次企图研究心理因素如何影响一切简单的与复杂的反应。
他的作法就是把上述心理过程交织在刺激和反应中间，从而考察其结果，并比较简单与复杂的反应。
唐德斯认为一个复杂反应只是在一个简单的反应上加一些别的动作，这些动作所需时间可用反应的全部时间减去简单反应所需时间来求得。
这个时间差就是上述心理过程所需要的时间。
5奥地利生理学家埃克斯纳（Exner，1873）指出被试者在反应时间实验中定势（或心向）（set）的重要性。
6反应时间直接作为心理学研究的课题开始于冯特（WilhelmWundt，1832～1920）。
1879年，冯特在莱比锡大学首创了心理实验室。
冯特的学生卡特尔（JamesMcKeenCattell，1860～1944）作了许多关于反应时间的实验。
他认为被试者在做简单反应测验时，其注意力完全集中于那个将出现的刺激和那个将动作的手指。
当刺激来到时，眼睛→大脑→手指之间的神经通路早已准备好了，反应的时间就快。
在辨别和选择反应的实验中，需要有更多的神经通路接通的准备，这时被试的心理状况比较复杂，会产生焦虑、怀疑等复杂的心理状态，
所以反应时间就会延长。
]
7自1850年赫尔姆霍兹的研究至1969年长达一百多年的时间称之唐德斯反应时ABC时期。
这是反应时研究的第一阶段，这一阶段的方法学的核心是减数法（见本章第四节）。
1969年心理学家斯顿伯格（Sternberg，1969）提出了加因素法（见本章第四节）之后，反应时研究便进入第二阶段，开始了反应时间研究的新时期。
二、简单反应时间和选择反应时间
简单反应时间（simplereactiontime）是给予被试者以单一的刺激，要求他作同样的反应。
被试的任务很简单，他预先已知道将有什么样的刺激出现并需要作出什么样的反应。
选择反应时间（choicereactiontime）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。
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。
三、反应时间实验的要求
研究者必须把握下列两个要点：
1. 对被试反应的要求
首先从被试反应要求上看，应避免出现过早反应或其他错误的反应。
因此，测定反应时间的标准程序就是
每次呈现刺激前要略为改换一下这个时距的长度，以避免被试对“恒定时间”这一额外变量作出了错误的反应。
防止出现“假反应”的有效措施是在实验中插入侦察试验（detectiontest），即给预备信号之后并不呈现刺激。
例如实验安排20次反应时间测定为一组，主试便可在这20个刺激中插一或两个“空白刺激”，如果被试对此仍作出反应，那就向他宣布这20次实验的结果全部无效，被试需按规定要求重做一组实验。
至于选择反应时间就不必插入这个“侦察试验”，因为被试倘若出现“抢步”的话，他就作出错误的反应，主试可据仪器反馈信号立即发现问题予以警告。
2. 选择反应数目需要与辨别的刺激数目相等
即每一种反应必须是针对同它相应的预定刺激而作出的。
四、反应时间的因变量
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）。
反应时间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：
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）。
在进行反应时间实验时，应考虑速度和准确性两个指标，当然，有时可以同时选择二个指标，有时可以选择其中一个指标。
但是在只选择其中一个指标时，应对另一个指标有所交代，说明其可以忽略不计的原因。
第二节测量反应时的仪器和方法
任何一种有效的测量反应时间的仪器都包括三个部分：
刺激呈现装置，反应装置和记时装置。
这三部分装置都会影响到实验结果的精度。
一般说来，比较理想的记时器要能够达到精确和自动记录两项要求。
下面我们简单介绍几种有关测定反应时间的器材和仪器。
一、刺激与反应键
二、自由落体直尺计时器皮耶隆（Piéron，1928）
三、单摆微差计时器恺泽（Kaiser，1859）桑福德（Sanford，1889）加以改进，
四、时间描记器时间描记器（chronographic）又称记纹鼓（kymographdrum）
五、机械钟表计时器早期使用的钟表式计时器有希普计时器和邓拉普计时器。
六、电子计时器
第三节影响反应时间的因素
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、反应时间受刺激变量影响
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、强度、复杂程度及刺激呈现的方式等。
（一）因刺激的不同类型而异
不同类型的刺激通过特定的通道作用于各个感官，它们的反应时间是不同的。
如果从赫希（Hirsch，1862）较为成功的研究算起，学者对光、声、触等不同刺激的反应时间研究已积累了大量资料，可约略综合如表3-6。
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
表3-6不同感觉道的反应时间（被试为有训练的成人）
感觉道反应时间（毫秒）触觉117～182听觉120～182视觉150～225冷觉150～230温觉180～240嗅觉210～300味觉308～1082痛觉400～1000（采自赫葆源、张厚粲、陈舒永等，1983）
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）因刺激的强度不同而异
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。
受刺激强度影响一般的情况是，当刺激强度很弱时，反应时间就长，而当刺激增至中等或较高强度时，反应时间便缩短了。
（三）因刺激的复杂程度而异
刺激的复杂程度可以从两个方面来分析：
（1）刺激选择数目越多，愈复杂；
（2）刺激相似程度越低，则愈复杂。
显然，刺激越复杂，反应时间必然越长。
（四）因刺激呈现方式不同而异
在反应时间研究中，刺激呈现方式也归属于刺激变量，刺激的呈现方式不同，反应的难度也不同。
二、反应时间受机体变量影响
反应时间是以机体的内部状态为中介而对外界刺激作出反映的。
影响反应时间的机体变量为数众多，主要有：
机体适应水平、准备状态、练习次数、动机、年龄因素和个别差异、酒精和药物作用等。
（一）适应水平
适应（adaptation）在此处意指在刺激物的持续作用下，感受器发生的变化。
感受器的适应水平对反应时间有着明显的影响。
（二）准备状态
准备状态（readiness）是指机体对于某种行为作出的准备情况。
被试者在主试者发出“预备”口令到刺激呈现这段预备时间内的准备状态也是影响反应时间的因素之—。
在这时距内，被试者处于积极准备状态，力求尽快对刺激作出反应。
如果预备时间太短，被试者可能来不及准备；如果太长，被试者的准备状态又可能出现衰退而延误反应。
许多研究说明，尽管存在个体差异，但最有利的预备时间大约是1.5秒。
（三）练习次数
练习（exercise）是一个控制变量，即一个潜在的自变量。
练习与反应时间的关系相当密切。
在一定范围内’练习次数越多（上百次），反应会越快，反应时间减少的趋势是逼近一个极限而稳定下来。
（四）动机
动机（motive）是由于人的某种需要所引起的有意识或无意识的行为指向。
反应时间实验中被试者易受某种额外动机的影响。
（五）年龄因素和个体差异
人的心理发展变化存在着很大的个体差异，不同的人的发展速度，达到最高水平以及开始衰退的年龄都有所不同，年龄差异是指心理功能随年龄变化的总趋势。
一般认为，自发育阶段至25岁前（青少年阶段），反应时间随年龄增长而减少，起初减得快，以后较慢
不仅不同被试者之间反应时间有差异，同一被试的反应时间也是有起伏的。
（六）酒精及药物的作用
目前，刺激中枢神经的心理杀伤性药剂，大致分三类，即镇静剂、兴奋剂和致幻剂。
第四节用反应时间分析信息加工的方法
反应时间测量有两个用途：
（1）作为成就的指标，因为你对一件工作越精通，你就完成得越快；
（2）也可作为借以产生一种行为结果的内部过程复杂性的指标，因为内部过程越复杂，它所消耗的时间便越长。
应用反应时间分析人类信息加工过程的两种基本方法是减数法和加因素法。
一、减数法
（一）什么叫减数法
一些有影响力的实验心理学教科书，把心理学上反应时间的研究划分为两个时期：
第一时期称减数法时期，它是由唐德斯（FranciscusCornelisDonders，1818～1889）奠定基础的。
又称唐德斯反应时ABC（DondersABCofreactiontime）或唐德斯三成分说（Dodersthreecomponents）。
第二个时期称加因素法时期，它是由斯顿伯格（Sternberg，1969）奠定基础的。
减数法（subtractivemethod）乃是一种用减数方法将反应时间分解成各个成分，然后来分析信息加工过程的方法。
它是由唐得斯首先提出的，故又称唐德斯减数法（Donderssubtractivemethod）。
唐德斯最初应用这种实验来测量包含在复杂反应中的辨别、选择等心理过程所需要的时间。
在这种实验里，通常需要安排两种不同的反应时作业，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，此特定心理过程即为所要测量的心理过程，而二者在其余方面均相同，这两种反应时的差即为此过程所需的时间。
唐德斯的减数法把反应分为三类，即A、B、C三种反应：
第一类反应称A反应（A-reaction），又称简单反应（simplereaction）。
A反应一般只有一个刺激和一个反应，例如被试者对—个灯亮，作一个按键的反应。
唐德斯称这种反应为基线时间（baselinetime），一方面它是最简单的反应，另一方面它又是更复杂反应的成分或基本因素。
第二类反应称为B反应（B-reaction），又称选择反应（choicereaction）。
它是复杂反应中的一种，在这类反应中，有二个或二个以上的刺激和相应于刺激的反应数。
也就是说，每一个刺激都有它相应的反应。
第三类反应称为C反应（C-reaction），又称辨别反应（indentificationreaction）。
它是另一种形式的复杂反应
C反应和B反应有相同点：
具有二个或二个以上的刺激。
C反应和B反应也有区别之处：
C反应中只有一个刺激是要求有反应的，而其余刺激是不要求作出反应的，即不要求做任何事。
那么是不是C反应不需要心理操作呢？
不是的。
B反应既有刺激的辨别，还有反应的选择。
而C反应仅有刺激的辨别，但没有反应的选择。
我们就可对A、B、C三种反应进行时间上的排队：
B类反应时间最长，C类次之，A类最短。
和减数法原理相同，唐德斯明确提出了反应时间的成分说。
即：
反应时包括了三个成分——基线时间（baselinetime），辨别时间（indentificationtime）和选择时间（selec-tiontime）。
举例来说，当被试者觉察一个灯光刺激后立即用右手按键作出反应，这样就测到一个简单的视觉反应时（RT1）。
如果实验安排红绿两个色光刺激，并要求被试者看到红光后立即用右手按键来反应，而看到绿光时则不作出反应，这样测到的复杂反应时（RT2）要长于前面的简单反应时。
这两种反应时作业的区别仅仅在于后者需要将红绿两个色光刺激区分开来，所以这两种反应之差就是辨别过程所需的时间，即RT2-RT1=辨别过程时间。
减数法反应时实验的名称也由此而来。
同理，如果实验仍安排红绿两个色光刺激，但要求被试者在看到光刺激时，不但要作出辨别，而且还要对反应作出选择。
将这样测得的反应时（RT3）减去含有辨别过程的反应时（RT2），就得到选择过程所需的时间，即RT3-RT2=选择过程时间。
（二）减数法的典型实验
下面我们介绍减数法的三个典型实验。
1.证明心理移转存在的实验库柏和谢波德（Cooper&Shepard，1973）
心理移转（或心理旋转）（mentalrotation）指单凭心理运作（不靠实际操作），将所知觉之对象予以移转，从而获得正确知觉经验的心理历程。
库柏等取非对称性的字母或数字（J、G、2、5、7等）为实验材料，根据“正”、“反”以及不同的倾斜度，构成12种情况（见图3-19）。
从图上可见，由于R字母在垂直或水平方向均是不对称的，所以正、反也是不相同的。
在这个实验里，被试的任务是不管倾斜度如何，只要判明正或反，并作出反应。
实验根据：
有没有提示？
单项提示还是双项提示？
先后提示还是同时提示？
由这三个变量而分成五种实验条件（见图3-20）。
具体地说，这五种实验条件是：
（1）完全没有提示，即测验前2秒钟后呈现空白信号，持续2秒钟；
（2）提示正或反，即测验前2秒钟呈现正或反的提示信号，持续2秒钟；
（3）提示倾斜度，即测验前2秒钟用箭头提示倾斜度数，也是持续2秒钟；
（4）分别提示正、反和倾斜度，即用两个信号分别提示正、反和倾斜度，而倾斜度的提示时间是可变化的，共有距测验100毫秒、400毫秒、700毫秒和10O0毫秒等四种情况；
（5）同时提示正、反和倾斜度，即在测验前用二个信号同时提示正、反和倾斜度，都持续2秒钟。
从图（见书）上可见，这条曲线呈倒“V”形，以中间180°相对称。
由此就可推论，在0°～180°这段范围内，心理移转的方向是顺时针的；在180°～360°这段范围内，心理移转的方向是逆时针的。
从这个实验中，通过反应时减数法则，说明心理移转的存在。
也就是说，在我们每人的头脑里，有事物的映象。
人们都相信自己有心理的眼睛（mind’seye）。
3. 句子-图画匹配实验克拉克和蔡斯（Clark&Chase，1972）我国王甦撰文，将此实验推崇为减数法的范例。
1在这种实验里，给被试看一个句子，紧接着再看一幅图画，如“星形在十字之上，”，要求被试尽快地判定，此句子是否真实地说明了图画，作出是或否的反应，记录反应时。
实验用的介词有“之上”和“之下”，主语有“星形”和“十字”。
句子的陈述有肯定的（在）和否定的（不在），共有8个不同的句子。
1克拉克和蔡斯设想，当句子出现在图画之前时，这种句子和图画匹配任务的完成要经过几个加工阶段，并提出了度量某些加工持续时间的参数。
照他们的看法：
第一个阶段是将句子转换为其深层结构，而且对“之下”的加工要长于对“之上”的加工（参数a），对否定句的加工要长于对肯定句的加工（参数b）；
第二个阶段是将图画转换为命题，并常有前面句子中所应用的介词（“之上”或“之下”）；
第三个阶段是将句子和图画两者的命题表征进行比较，如果两个表征的第一个名词相同，则比较所需的时间比不同时为少（参数c），如果两个命题都不含有否定，则比较所需的时间比任一命题含有否定时为少（参数d）；
最后的阶段为作出反应，其所需的时间被认为是恒定的（参数t）。
1这样，对句子和图画匹配的任务来说，减法反应时实验就在于将依赖所呈现的句子和图画的诸反应时加以比较。
例如，如果“星形在十字之下”这个句子真实地说明了图画，那它就有参数a和t0；如果“星形在十字之上”，这个句子真实地说明了图画，那它只有参数t0；这两反应时之差就是反应参数a的持续时间。
但参数b和d只出现在否定句中，所以是无法分别测量的。
克拉克和蔡斯用这种办法计算一个实验的结果，得到如下的结果：
参数a为93毫秒，参数b和d为685毫秒，参数c为187毫秒，参数t0为1763毫秒。
克拉克和蔡斯的上述实验得到肯定的评价。
4. 证明某些短时记忆信息可以有视觉编码和听觉编码两个连续阶段的实验
！
20世纪60年代以来，根据记忆实验中对错误回忆的分析，通常认为人的短时记忆信息（如字母）是以听觉形式来编码的。
但是70年代初波斯纳等人（Posneretal.，1990）的实验却表明，这种信息可以有视觉编码。
他们所依据的就是减数法反应时实验的结果。
！
实验是这样进行的：
给被试并排呈现两个字母，这两个字母可以同时给被试者看，或者中间插进短暂的时间间隔，要被试者指出这一对字母是否相同并按键作出反应，记下反应时。
所用的字母对有两种：
一种是两个字母的读音和书写方法都一样，即为同一字母（AA）；另一种是两个字母的读音相同而写法不同（Aa）。
在这两种情况下，正确的反应均为“相同”。
在两个字母相继呈现时，其间隔为0.5秒和1秒，或1秒和2秒等。
！
他们得到的结果见图3-22。
可以看出，在两个字母同时呈现时，AA对的反应时小于Aa对；随着两个字母的时间间隔增加，AA对的反应时急剧增加，但Aa对的反应时则没有发生大的变化。
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，这个差别就很小，在图上看到二条曲线趋于靠拢。
！
针对这有趣的结果，波斯纳等认为，既然AA对与Aa对的区别只在于前者的两个字母有一样的写法，而后者没有，那么，当两个字母同时呈现给被试，Aa对的反应时大于AA对是由于AA对字母可以直接按写法来比较，但Aa对却不能按写法而必须按读音来比较。
这意味着AA对匹配是在视觉编码的基础上进行的，而Aa对匹配只能在听觉编码的基础上进行。
必须从视觉编码过渡到听觉编码，因此需时也较多。
Aa对与AA对的反应时之差反映内部编码过程的差别。
可以说，先出现视觉编码，它保持一个短暂的瞬间，然后出现听觉编码。
这样，即使是AA对，随着两个字母之间插入时间间隔及其增大，视觉编码的效应逐渐消失，听觉编码的作用增大，其反应时间也逐渐增大，从而缩小与Aa对的反应时的差别。
AA对的同时呈现和继时呈现的反应时之差也反映信息编码的这种特点。
以上介绍的“心理移转”实验、“句子-图画匹配”实验、和“视觉和听觉编码两个连续阶段”实验，乃是减数法及反应时间的典型实验范例。
减数法的反应时间实验的逻辑是安排两种反应作业，其中一个作业包含
另一个作业所没有的一个处理（加工）阶段，并在其他方面均相同，从这两个反应时间之差来判定此加工阶段。
这种实验在原则上是合理的，在实践上是可行的。
认知心理学也正是应用减数法反应时间实验提供的数据来推论其背后的信息加工过程的。
减数法也有其弱点：
使用这种方法要求实验者对实验任务引起的刺激与反应之间的一系列心理过程有精确的认识，并且要求两个相减的任务中共有的心理过程要严格匹配，这一般是很难的。
这些弱点大大限制了减数法的广泛使用。
二、加因素法
（一）什么叫加因素法
在20世纪，斯顿伯格（Sternberg，1969）发展了唐德斯的减数法反应时间，提出了加法法则，称之为加因素法（additivefactorsmethod）。
这种实验并不是对减数法反应时间的否定，而是减数法的发展和延伸。
加因素法反应时间实验认为完成一个作业所需的时间是一系列信息加工阶段分别需要的时间的总和，如果发现可以影响完成作业所需时间的一些因素，那么单独地或成对地应用这些因素进行实验，就可以观察到完成作业时间的变化。
加因素法反应时间实验的逻辑是：
如果两个因素的效应是互相制约的，即一个因素的效应可以改变另一因素的效应，那么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，即可以相加，那么这两个因素各自作用于不同的加工阶段。
这样，通过单变量和多变量的实验，从完成作业的时间变化来确定这一信息加工过程的各个阶段。
因此，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（模式如图3-23，图中g1、g2为g因素的两个水平，f1、f2为f因素的两个水平）。
这样称两个因素的影响效应是相加的。
加因素法的基本手段是探索有相加效应的因素，以区分不同的加工阶段。
（二）加因素法的典型实验斯顿伯格的“短时记忆信息提取任务”
！
斯顿伯格在《反应时间实验揭示的心理过程》一文（1969）中，系统地阐述了加因素法反应时间实验和用此方法所作的短时记忆信息提取实验。
！
在他的实验里，先给被试看1～6个数字（识记项目），然后看一个数字（测试项目）并同时开始计时，要求被试判定此测试数字是否是刚才识记过的，按键作出是或否的反应，计时也随即停止。
这样就可以确定被试者能否提取以及所需要的时间（反应时间）。
！
通过一系列的实验，斯顿伯格从反应时的变化上确定了对提取过程有独立作用的四个因素，即测试项目的质量（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）和每个反应类型的相对频率。
因此，他认为短时记忆信息提取过程包含相应的四个独立的加工阶段，即刺激编码阶段、顺序比较阶段、二择一的决策阶段和反应组织阶段（先前曾将最后的两个阶段合并
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