短时记忆的视觉编码

1、课 程 实验心理学 心理学（师） 年 级 2010级 实验时间 2011/10/31成 绩 同组人姓名 周杰 冉光娅（西南大学心理学院2010级师范班 重庆400715） 摘要 本实验的目的是重复Posner 等人的实验，掌握减法反应时方法，证实短时记忆的视觉编码。实验方法是将西南大学心理学院58名本科生作为被试，运用PsyKey 心理运用系统，给被试并排呈现两个字母，它们或音同形同，或音同形异，或音异形异，表现为或同时呈现，或有一定间隔，让被试判断这两个字母是否“相同”并按键反应，并记录反应时。实验结果表明，由瞬间记忆转入短时记忆后, 编码的视觉优势已经让位于听觉了，并且时间间隔和字母音形对

2、短时记忆的视觉编码过程的影响及其显著。实验结论为短时记忆的编码有视觉和听觉编码两个连续阶段, 至少在部分时间里, 信息在短时记忆中是以视觉编码的。关键词 减法反应时 短时记忆 视觉编码 听觉编码1. 前言减数法是一种用减法方法将反应时分解成各个成分，然后来分析信息加工过程的方法。减数法的反应时实验逻辑是如果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，那么这两种反应时的差即为此心理过程所需的时间。储存在短时记忆中的信息，传统的观点认为主要是语音听觉编码。这是根据短时记忆中产生的错误与正确信息之间存在着语音听觉上的联系而推测出来的。康拉德在记忆广度实验中观

3、察到，回忆错误与正确反应之间有着语音上的联系。但是这个结论因为以拼音文字的英文字母做实验材料，因而其普遍性受到了质疑。但70年代波斯纳等人利用减法反应时基本范式，在其实验中清楚地表明，某些短时记忆信息可以有视觉编码和听觉编码两个连续的阶段，这是认知心理学史上的一个重大发现。莫雷的实验也表明，汉字的短时记忆以形状编码为主。对于绘画、脸和身体动作以及视觉观察事件所属范畴的短时记忆，倾向于用视觉编码的短时记忆，倾向于视觉编码和语义编码。现在一般认为，短时记忆信息存在感觉代码与语义代码，其中前者包括听觉代码与视觉编码；对于感觉编码的过程而言，视觉编码率先出现并保持一个短暂的瞬间，然后出现听觉编码。本实

4、验基本是在重复波斯纳的实验，但是增加了音异形异的字母对这一自变量水平呈现给被试，同时将间隔时间设定为0ms,50ms 和100ms 。基于以上的实验，本实验通过被试在不同时间间隔条件下对字母的视觉匹配和语音匹配的反应时的差异的比较分析，提出了如下的假设：短时记忆的编码有视觉和听觉编码两个连续阶段。那么若在相同时间间隔条件下，被试对音异形异对的反应时大于对音同形异对的反应时，音同形异对的反应时大于音同形同对的反应时，且随着时间间隔的增大，三种情况下的反应时差异减小，则假设成立；反之，则假设不成立。2. 方法被试西南大学心理学院2010级本科生58名实验仪器和材料计算机， PsyKey心理应用系统

5、，反应设备实验设计本实验采用被试内设计，是一个3*3的多因素实验设计。自变量有两个，分别为两个字母的异同和两个字母呈现的间隔时间。两个字母的异同有三个水平，即音同形同，音同形异和音异形异三个水平。两个字母的间隔时间有0ms 、50ms 、100ms 三个水平。因变量则为被试判断两个字母“异同”的准确率和反应时。 实验程序计算机给被试并排呈现两个字母，或同时呈现，或有一定间隔，让被试判断这两个字母是否“相同”并按键反应，具体要求为若被试认为呈现的两个字母音同而不论形是否相同就按红键，若被试认为呈现的两个字母音异就按绿键，实验过程中记录被试的准确率和反应时。本实验所用字母对是AA （6次）、BB

6、（6次）、Aa （6次）、Bb （6次）、AB （3次）、BA （3次）、Ab （3次）、Ba （3次），共出现36次，有三种呈现间隔：0s （即同时呈现）、50ms 和100ms ，采用如下拉丁方设计，即：第一次36张随机呈现，前12张间隔0ms ，中间12张间隔50ms ，最后12张间隔100ms ；休息30s 后再做36张，间隔时间按50ms 100ms 0ms 的顺序；第三次的36张则采用100ms 0ms 5oms 的顺序。被试阅读指示语，了解反应方法，明白后开始实验。3. 结果3.1 分别计算出被试在各种不同条件下正确判断的正确反应时，可以得出表1和图1如下：表1. 不同时间间隔条

7、件下对不同字母进行判断的平均反应时（ms ）音同形同 音同形异 音异形异 0ms 706.086 745.586 895.190 50ms 521.224 654.534 698.362 100ms 506.103 627.017 680.431 由表1和图1可以看出，在相同的时间间隔条件下，对于音同形同、音同形异、音异形异的字母的判断的反应时也依次增大。并且在时间间隔为50ms 和100ms 时，即随着时间间隔的增大，三种情况下的反应时差异减小了。3.2 对数据用SPSS 进行统计分析，结果如下：表2. 间隔时间与字母类型的反应时的方差分析df 均方 F sig 间隔时间 2 1648401

8、.680 14.458 0.000 字母类型 2 1415912.255 12.419 0.000 间隔时间*字母类型 4 58780.643 0.516 0.724 由表2中关于间隔时间的方差分析得，F=14.458，P<0.01,则间隔时间对被试对字母是否“相同”的判断的反应时具有主效应。由表2中关于字母类型的方差分析得，F=12.419，P<0.01,则字母类型对被试判断的反应时具有主效应。由表2中关于间隔时间和字母类型的方差分析得，F-0.516，P>0.05,则间隔时间和字母类型对被试判断的反应时不存在交互作用。4. 讨论本实验中的自变量有两个，分别为两个字母的异同

9、和两个字母呈现的间隔时间。两个字母的异同有三个水平，即音同形同，音同形异和音异形异三个水平。两个字母的间隔时间有0ms 、50ms 、100ms 三个水平。因变量则为被试判断两个字母“异同”的准确率和反应时。额外变量主要有不同字母类型呈现的顺序，各种字母呈现时间间隔的顺序安排，实验环境，实验时间等。为了平衡字母类型及其呈现的时间间隔带来的影响，实验采用拉丁方设计，第一次的36张按照间隔时间0ms 50ms 100ms 的顺序呈现，第二次的36张按照50ms 100ms 0ms 的顺序，第三次的36张则采用100ms 0ms 5oms 的顺序，每36次随即呈现。实验在机房进行，电脑成为主试，干扰

10、较少，且实验过程中被试每做36次就休息30秒，实验进行时间较短，且在早上进行，尽量减小疲劳效应。本实验中涉及到速度-准确性权衡的问题。在以反应时为因变量指标时，单一考虑速度，或单一考虑准确性，都会极大地损害实验研究的效度。因此，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个的原因有所交待。本实验中选择了速度而没有考虑准确性，是因为实验处理中已经删除了错误反应的反应时，这样也才是合理的。 本实验表明：在相同的时间间隔条件下，对于音同形同、音同形异、音异形异的字母的判断的反应时也依次增大。并且随着时间间隔的增大，三种西南大学心理学院学生实验报告

11、情况下的反应时差异减小了。字母音形的异同以及呈现的时间间隔对短时记 忆的视觉编码过程有着显著的影响。短时记忆的编码有视觉和听觉编码两个连 续阶段,至少在部分时间里,信息在短时记忆中是以视觉编码的。 那么为什么会出现这样的实验结果呢？其一，实验表明在相同时间间隔条 件下，被试对 AB 对(或 BA 对，Ab 对,Ba 对的反应时大于对 Aa 对(或 Bb 对的 反应时，对 Aa 对(或 Bb 对的反应时大于对 AA 对（或 BB 对）的反应时。根据减 数法的逻辑， 两两之间的反应差反映了对每一次两两比较中前一对的加工中包含 了对后一对的加工中所没有的过程；反过来说，后一对包含的加工过程要少于前

12、一对。前一对与后一对的反应时之差反映了内部编码过程的差别。实际上，AB 对和 Aa 对区别在于前者音异形异，后者音同形异，而 Aa 对和 AA 对的区别在于 前者音同形异，后者音同形异。那么，当三两个字母同时呈现给被试时，被试对 AA 对可以直接按写法来比较，对 Aa 对则不能按写法而必须按读音来比较，对 AB 对则必须既有写法的比较又有读音的比较。这就意味着 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，AB 对匹配则在 视觉编码和听觉编码的基础上进行。这样就包含了更加多的加工过程，因而需要 的时间也就更多，反应时更大。 其二，在时间间隔为 50ms

13、和 100ms 时，即随着时间间隔的增大，三种情 况下的反应时差异减小了。由图 1 可以看出，随着时间间隔的增大，音同形同 对字母的反应时受同时呈现还是继时呈现的影响较大，表现为较大的减小量。而 音同形异、音异形异对字母受同时呈现还是继时呈现的影响较小。这说明，随着 时间间隔的增大，音同形同对的加工过程与音同形异、音异形异对趋于一致，从 而缩小了与音同形异对、音异形异对反应时的差别。 第 6 页，共 8 页 西南大学心理学院学生实验报告 然而根据波斯纳等人的研究推测，短时记忆时，先发生的是视觉编码，它保 持一个短暂的瞬间后，才发生了听觉编码。那么，实验结果应该出现的是在同一 类型的字母条件下，

14、随着两个字母之间插入时间间隔的增大，视觉编码效应逐渐 消失，听觉效应逐渐增强，其平均反应时应该呈现增大的趋势。可是我们的实验 结果却显示的是减小的趋势。如何解释这一现象呢？首先来讲，波斯纳的研究中 的间隔时间设为 0、0.5s、1s、2s,而我们设置的则是 0、50ms、100ms,也许正是 因为我们设置的时间间隔太短了，体现的变化很微小，所以才在短暂的时间间隔 的增大下体现出反应时的减小趋势。如果我们将间隔时间选取得大一点，可能就 会是另外的结果。 其次， 最终统计的被试量的问题。 我们选取了所有被试的数据， 但是有可能某些被试的数据本来是不符合实验要求的。 一些错误的数据也有可能 导致结果

15、的改变。再者，被试在做这个实验之前已经知道实验原理，且已经知道 了预期结果，这在一定程度上可能会暗示被试，从而得出不准确的结果。当然， 疲劳效应可能也是一个原因。特别是实验当日，所有被试因为升旗而六点起床， 进行实验时没有集中注意力也是可能的。 减数法反应时实验清楚地确定了， 某些短时记忆信息可以有视觉编码和听觉 编码两个连续的阶段，这是认知心理学上的重大发现。对记忆进行的研究结果可 以运用于教学教育中，找到更好的、更合理记忆方法来提高学生们的学习能力， 减轻他们的负担。例如：在英语学习中，目前仍然采用以背单词为主的方式，在 仔细了解了人的记忆编码后有利于我们改善背单词的效率。但记忆是人抽象的， 高级的思维活动，对它的探索我们还要继续。 5. 结论 短时记忆的编码有视觉和听觉编码两个连续阶段,至少在部分时间里,信息 第 7 页，共 8 页 西南大学心理学院学生实验报告 在短时记忆中是以视觉编码的。 6. 参考文献 1 郭秀艳.实验心理学M.北京:人民教育出版社，2004 2 黄希庭.心理学导论M.北京：人民教育出版社，2007 3 杨 博 民 主 编 . 心 理 实 验 纲 要 M. 北 京 ： 北 京 大 学 出 版 社 ， 1989