实验心理学课件-第四章-反应时

1、第四章 反应时第四章 反应时第一节 反应时的研究历史 反应时间是心理实验中使用最早、 应用最广的反应变量之一。 反应时间是指从刺激的呈现到反应的开始之间的时距。 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，此过程在机体内部的进 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、对环境的效应为止。因而，反应时间往往也 被称为“反应的潜伏期”。 在反应的潜伏期中包含着感觉器官、大脑加工、神经传入 传出所需的时间以及肌肉效应器反应所需的时间，其中大 脑加工所消耗的时间最多。第一节 反应时的研究历史 反应时间是心理实验中使用最早第一节 反应时的研究历史 反应时研究的

2、开端在天文学上的研究 历史 反应时在心理学中的研究历史第一节 反应时的研究历史 反应时研究的开端在天文学反应时间研究的简史 1796年英国格林尼治天文台公案；Brandly的眼耳法（1820年）、人差方程；1850年Helmholtz运用反应时间来测定神经传导速度；1868年，Donders发明分离反应时间的实验（反应时间的相减法），分离出简单反应时、辨别反应时和选择反应时；1879年及以后，冯特及其学生对反应时间进行了系列研究。其中，Cattell揭示了选择反应时长于简单反应时的原因在反应的准备上不同； 反应时间研究的简史 1796年英国格林尼治天文台公案；第一节 反应时的研究历史 第一阶段

3、（18501969） 唐德斯反应时ABC时间或减数法时期 赫尔姆霍兹（德，1950年）测定蛙的运动神经传 导速度。历史上第一个反应时实验。 唐德斯（荷兰）运用反应时测定心理活动所用的 时间。反应时正是引入心理学领域的实验 冯特（德）及其学生们测定简单反应时 第二阶段（1969） 斯滕伯格加法加因素法第一节 反应时的研究历史 第一阶段（18501969第二节 反应时研究的基本问题 简单反应时和选择反应时 速度准确性权衡 影响反应时的其他因素第二节 反应时研究的基本问题 简单反应时和选择反应时 一、简单反应时和选择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所需的时间选择反

4、应时是根据不同的刺激物，在多种反映方式中选择符合要求的，并执行反应所需要的时间。一、简单反应时和选择反应时简单反应时简单反应时间实验在一弱光照明的室内，被试端坐在桌前，面对一个屏幕，注视屏幕上的一个孔（通过这个孔可以呈现灯光）。事先呈现灯光给被试看看，让他熟悉这个刺激。桌上放一电键，指示被试当他听到预备信号时即将手指放在电键上，当灯光一呈现就立即按下电键。屏幕后是主试操纵仪器的地方，使用计时器来测量刺激到反应的时间。简单反应时间实验在一弱光照明的室内，被试端坐在桌前，面对一个选择反应时间实验安排红和绿两种不同的色光刺激，有两个反应键放在被试面前，规定其用左右手指各放在一个键上，并用右手反应红光

5、，用左手反应绿光，这是选择反应测量的典型示例。显然，在这一选择时间里包括了被试的辨别和选择活动所花费的时间，他必须在作出反应之前对不同刺激有所辨别，并作出不同反应的选择。 选择反应时间实验安排红和绿两种不同的色光刺激，有两个反应键放反应时间实验的要求 进行反应时间实验，除了和其他心理实验一样，都要很严格地控制实验条件，像刺激的强度和刺激持续的时间等等。除此之外，进行反应时间实验研究，要讲求策略思想，应严格遵循一定的程序和要求，方能取得预期的效果。 反应时间实验的要求 进行反应时间实验，除了和其他心理实验一样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。防止出现

6、“假反应”的有效措施是在实验中插入侦察试验（detection test），即给预备信号之后并不呈现刺激。 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2.选择反应数目选择反应的数目需要与辨别的刺激数目相等，即有几种反应就要有几种刺激。2.选择反应数目选择反应的数目需要与辨别的刺激数目相等，即有二、速度准确性权衡研究者们为了研究人类信息加工的特性，常常把反应时间作为指标。其考虑的逻辑是，心理加工过程的复杂性和反应时 间的长短之间有一种对应关系，即对一个复杂刺激的加工所需时间较长；而对一个简单刺激的加工时间则要短一些。然而，反应时实验中除了反应速度之外还有反应准确率问题。研究者们

7、注意到，被试有时会以牺牲准确率为代价去换取反应速度，有时则会以牺牲反应速度为代价去换取反应准确 率，亦即被试能根据不同的实验要求或在不同的实验条件下，建立一个反应速度与反应准确率的标准来指导他的反应。这就是反应速度与准确率的权衡。二、速度准确性权衡研究者们为了研究人类信息加工的特性二、速度准确性权衡什么是速度准确性权衡？ 由于反应速度与反应准确性之间存在着反向的关系，因此被试需要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性的标准来指导其反应。 速度准确性权衡与实验信度 在进行反应时实验时，必须同时考虑速度和准确性两个因素，当只选择其中一个作为因变量指标时，应对另一个

8、指标有所交待，说明其可以忽略不计的原因。二、速度准确性权衡什么是速度准确性权衡？ 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）（dependent variable），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。 人们都有这样的常识，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 。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）（帕彻拉（Pachella，1974）的实验结果表明，为了使错误率降低

9、到2，反应时将增加100毫秒。这说明根据速度-准确性权衡，为了减少错误率，反应时间就会延长。 帕彻拉（Pachella，1974）的实验结果表明，为了使错三、影响反应时的其他因素刺激变量 刺激强度 刺激的复杂程度 机体变量适应水平 动机 个体差异 三、影响反应时的其他因素刺激变量 （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）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1.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。同一感觉道里，刺激的部位不同，反应时间

10、也有差异。 1.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表3-6 不同感觉道的反应时间（被试为有训练的成人） 表3-6 不同感觉道的反应时间（被试为有训练的成人） 2.因刺激的强度不同而异对不同强度的1000赫兹纯音的反应时间 2.因刺激的强度不同而异对不同强度的1000赫兹纯音的反应时3.因刺激的复杂程度而异 （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。 3.因刺激的复杂程度而异 （1）刺激选择数目越多，愈复杂；（四）因刺激呈现方式不同而异我国心理学家（张铁忠和沙建英，1987）对双眼视野不同位置的视觉运动反应时间进行

11、了测定，获得了表3-10的实验结果。（四）因刺激呈现方式不同而异我国心理学家（张铁忠和沙建英，1实验心理学课件_第四章_反应时实验心理学课件_第四章_反应时（二）反应时间受机体变量影响影响反应时间的主要刺激变量如上所述，但外在原因需通过内在条件而起作用，和其他心理现象一样，反应时间也是以机体的内部状态为中介而对外界刺激作出反应的。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。（二）反应时间受机体变量影响影响反应时间的主要刺激变量如上所1.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。

12、感受器的适应水平对反应时间有着明显的影响。 霍弗兰（Hovland，1936）的实验中，当双眼对不同的照明适应后，测量了对254公尺烛光的反应时间。刺激是一直径为 20 毫米（0.8吋）照明为250 支烛光的白色圆块，观察距离为 30厘米（12吋），五名被试者的平均成绩（每人每种条件各测试100次）列于表311。1.适应水平适应（adaptation）在此处意指在刺激物的这个材料表明，感受器适应水平的变化对反应时间的影响 。这个材料表明，感受器适应水平的变化对反应时间的影响 。2.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

13、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。 2.准备状态 准备状态（readiness）是指机体对于某种许多研究说明，尽管存在个体差异，但最有利的预备时间大约是1.5秒。中村在研究蹲踞式起跑时，把从预备口令到鸣枪的时间间隔分别定为1、1.5和 2 秒三种，结果发现间隔时间为1.5秒时，运动员从听鸣枪到手离地的反应时间最短 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1.3.练习次数 在心理实验中，练习（exercise）

14、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。 3.练习次数 在心理实验中，练习（exercise）是一个控4.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。约翰逊（Johnson，1922）的实验发现主试者所设计的一些附加动机能使听觉反应加快。 4.动 机 动机（motive）是由于人的某种需要所引起的5.年龄因素和个体差异 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

15、得快，以后较慢。戈茨达克（Gottsdamker，1968）在对一组年龄为 1893 岁的成人被试者的研究中注意到，随着年龄的增长，感觉-运动反应时间逐渐延长。此外，还有人发现在25岁以后到 60 岁的一段时间内，反应时间的增长极为缓慢，但60 岁以后反应时间开始有了较大增加。 5.年龄因素和个体差异 一般认为，自发育阶段至25岁前（青少个体差异（或个别差异）指不同个体之间在品质和属性上存在的任何差别。菲萨尔（Fessard，1926）曾对1000名男性成人被试者作听觉简单反应时间的测定，结果发现反应时间的均数分配大致上呈常态。但是老年组的变异系数较显著地高于青年和中年组，说明老年组在感觉-运

16、动反应速度方面存在着较大的个别差异。 个体差异（或个别差异）指不同个体之间在品质和属性上存在的任何6.酒精及药物的作用 酒精在脑神经系统达到一定浓度时，中枢神经系统逐渐迟钝，对周围情况变化的反应速度大大下降。如果是酗酒，其反应时间将延长23倍，甚至更长，往往紧急情况已到眼前，还未发现或采取任何措施便已肇事。例如车速每小时40公里，未饮酒的驾驶员对道路复杂情况作出反应只需0.6秒，而饮酒后的驾驶员却要1.8秒。这样，汽车在反应时间内所行驶的距离就从0.6秒的7公尺增加到1.8秒的21公尺，所需的安全距离增加了14公尺，即从27公尺增加到41公尺。 6.酒精及药物的作用 酒精在脑神经系统达到一定浓

17、度时，中枢神目前，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。镇静剂虽能消除情绪紧张、焦躁、恐惧感，但会使驾驶员肌肉活动能力下降，并出现睡意，以致反应迟钝。兴奋剂对中枢神经系统的作用与镇静剂作用相反，它可以消除疲劳，驱逐睡意，改善思维活动力，提高反应速度，但会使各类职业人员思想麻痹，过高估计自己的能力。致幻剂会使人有时产生幻觉。如伤风感冒服用过量解热镇痛剂，会使人的注意力、精力、反应能力下降。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、兴第三节 反应时新法反应时新法在认知心理学的研究中，通过反应时的测量可以推断“黑箱”中的信息加工过程。为了区别古 老的反应

18、时方法，把这种用反应时间分析信息加工过程的方法概括为反应时新法。 减数法唐德斯加因素法斯腾伯格第三节 反应时新法反应时新法一、减数法（一）减数法的原理减数法是一种用减法方法将反应时分解成各个部分，然后来分析信息加工过程的方法。实验逻辑：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。一、减数法（一）减数法的原理三类反应A反应又称简单反应时，是复杂反应的成分或基本因素，基线时间三类反应B反应又称选择反应，包括基线操作、刺激辨认、反应选择三类反应B反应三类反应C反应又称辨别反应，包括基线操作、刺激辨认三类反应C反应

19、三类反应A、B、C反应时的关系A、B、C反应时的关系减数法原理反应时间的相减法最初是被用来测定某一 心理过程所需的时间的。但是，反过来看，也可以从两种反应时的 差数来判定某个心理过程的存在。认知心理学正是这样来应用反应时间相减 法的。减数法原理反应时间的相减法最初是被用来测定某一 心理过减数法的原理减数法的反应时实验的逻辑：安排两种作 业，其中一个作业包含另一个作业所没有的处理 （加工阶段），并在其他方面均形同，然后从这两个反应时值间差判定此加工阶段。证明心理旋转存在的实验Posner证明短时记忆视觉编码的实验减数法的原理减数法的反应时实验的逻辑：（二）减数法的应用 证明心理旋转存在的实验心理

20、旋转指单凭心理运作（不靠实际操作），将所知觉的对象予以旋转，从而获得正确知觉经验的心理历程。 即当一个知觉对象不是以符合知觉经验的角度呈现时，人们可能是通过内部心理过程把这个对象旋转到符合知觉经验的角度加以辨认。（二）减数法的应用 证明心理旋转存在的实验 库柏、谢波德，1973实验材料：非对称性的字母或数字（J、G、R、2、5、7等）根据正反以及不同的倾斜度，构成12种情况任务：不管倾斜度如何，只要判明R字母是正的还是反的，并作出反应。 库柏、谢波德，1973实验材料：实验心理学课件_第四章_反应时 五种实验条件： 五种实验条件： 结果：字母倾斜程度越大，反应时越长结果：字母倾斜程度越大，反应

21、时越长 （二）减数法的应用证明短时记忆视觉编码的实验给被试并排呈现两个字母，这两个字母可以同时给被试看，或者中间插进短暂的时间间隔，然后要被试指出这一对字母是否相同并按键作出反应，记下反应时。所用字母对有两种：读音和书写方法都一样，（AA）读音相同而写法不同（Aa）时间间隔为0.5秒、1秒或2秒 （二）减数法的应用证明短时记忆视觉编码的实验证明短时记忆视觉编码的实验证明短时记忆视觉编码的实验证明短时记忆视觉编码的实验证明短时记忆视觉编码的实验解释：1.当两个字母同时呈现给被试时，Aa对的反应时大于AA对。2.AA对的同时呈现的反应时小于继时呈现的反应时，继时呈现的反应时与Aa对趋同，而Aa对的

22、反应时受同时或继时呈现的影响很小。解释：Posner的实验结论 应用减法反应时间的方法，证明了某些短 时记忆的信息加工，可有视觉和听觉编码 两个连续阶段。Posner的实验结论 不足：实际研究中，研究者往往并不太清楚任务中所包含的认知过程。内省法对减数法提出批评。当一个训练有素的内省者进行 Donders反应时，他们注意到C反应的 感受不像是一个A反应加上其他的什么 东西，B反应也不像是C反应加上别的 什么，而是觉得三种反应均不相同。 不足：实际研究中，研究者往往并不太清楚任务中所包含的认 二、加因素法斯腾伯格 1969不是对减数法的否定，而是减数法的发展和延伸。前提：信息加工是一个系列的过程

23、 二、加因素法斯腾伯格 1969（一）加因素法的原理实验逻辑：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，那么这两个因素只作用于同一 个信息加工阶段；而如果两个因素的效应是分别独立的，即可以相加，那么这两个因素是各自作用于不同的加工阶段的。如果两个因素不存在交互作用，即相互独立，那么它们则作用于不同的加工阶段。目的：证实不同加工阶段的存在，以及辨认它们各自的前后顺序。 （一）加因素法的原理（二）加因素法的原理（二）加因素法的原理（二）加因素法的应用斯腾伯格，短时记忆的信息提取识记项目：16个数字测试项目：一个数字请被试判定其是否为刚才识记过的，同时开始计时，要求

24、被试按键作出是否反应，计时也随即停止。（二）加因素法的应用斯腾伯格，短时记忆的信息提取（二）加因素法的应用短时记忆的信息提取 Sternberg在进行一系列的实验研究的基础 上，确定了对短时记忆信息提取过程有独立作用的四个因素： 识记项目的数量（记忆集大小） 探针刺激的质量（清晰和不清晰） 反应的类型（肯定的或否定的） 反应类型的相对频率（二）加因素法的应用短时记忆的信息提取 提取过程中具有独立作用的四个因素：1、测试项目的质量提取过程中具有独立作用的四个因素：1、测试项目2、识记项目的数量2、识记项3、反应类型3、反应类型4、每个反应的相对频率 4、每个反应实验心理学课件_第四章_反应时（二

25、）加因素法的应用（二）加因素法的应用加因素法实验所侧重的不是区分出每个阶段的加工时间，而是证实不同加工阶段的存在，以及辨认它们各自的前后顺序。 加因素法实验所侧重的不是区分出每个阶段不足：1、有循环论证的倾向2、对实验逻辑有质疑不足：（三）开窗实验减数法和加因素法反应时实验都难以直接得到某个特定的加工阶段所需的时间，并且还要通过严密的推理才能被确认。如果能够比较直接地测量每个加工阶段的时间，而且也能比较明显地看出这些加工阶段，那就好象打开窗户一览无遗了。（三）开窗实验减数法和加因素法反应时实验都难以直接得到（三）开窗实验什么是开窗实验？ 是反应时实验的一种新形式，能够比较直接地测量每个加工阶段

26、的时间，而且也能比较明显地看出这些加工阶段。如同打开窗户一样，对里面的过程一览无遗开窗实验最大特点直接性 开窗实验的经典实验字母转换实验 （三）开窗实验什么是开窗实验？ 汉米尔顿和霍克基字母转换实验刺激：1、2、3、4个英文字母，并在后面标上一个数字。被试的正确回答应该是经转换后的英文字母四个转换结果要一起说出来,如“”转换为“”字母由被试自行控制，一个一个继时呈现 汉米尔顿和霍克基字母转换实验刺激：1、2、3、4个英文 汉米尔顿和霍克基字母转换实验 汉米尔顿和霍克基字母转换实验 不足：可能在后一个阶段出现对前一个阶段的复查储存阶段有时还包括对前面字母的转换结果的提取和整合难以与反应组织分开

27、不足：第四节 反应时研究的新进展第四节 反应时研究的新进展 一、序列反应时 20世纪80年代末到90年代初出现序列学习范式，用以研究人们对序列规则的无意识获得序列反应时的任务：以反应时为反应指标，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。 一、序列反应时 20世纪80年代末到90年代初出现序列（一）序列反应时的基本程序和原理尼森和比勒姆，1987类似选择反应时刺激呈现序列有规律,而被试不知道,610次为一组段组段间插入随机位置序列（一）序列反应时的基本程序和原理尼森和比勒姆，1987结果:反应时随固定序列的重复而下降比较被试对固定序列和随机序列的反应时质疑:序列规

28、则对被试来说过于简单（一）序列反应时的基本程序和原理结果:（一）序列反应时的基本程序和原理 (二)序列反应时的变式1、实验材料的操纵，有效调节规则的难易程度，防止规则外显化，增加规则被内隐习得的可能性 (二)序列反应时的变式1、实验材料的操纵，有效调节规则的缪森和斯奎尔,1993实验材料：七个色词，色词和打印颜色之间存在一一对应的关系被试：正常成人和健忘症患者结果：两组被试的表现极其相似当对应规则发生变化时，反应时增加对应规则不变时，反应时降低缪森和斯奎尔,1993此外：可以通过变化序列的统计结构来操纵高、中、低三个结构化水平的刺激序列，结构化水平越高则说明序列内的规律性特征越多可以将序列反应时任务和其他任务相结合来提高规则的难度如将序列反应时任务和人工语法相结合此外：可以通过变化序列的统计结构来操纵2、对实验程序的调整，主要方法是对被试的区分威林厄姆（D.B.Willingham）等人，1989，通过面试将被试分为觉察组和无觉察组2、对实验程序的调整，主要方法是对被试的区分威林厄姆（D.B 二、内隐联想测验 （社会认知领域的内隐研究）格林沃尔德（Greenwald,1998）内隐联想测验：以反应时