视觉ABC反应时的测量与研究

视觉ABC反应时的测量与研究
摘要
本实验主要通过对视觉简单反应时、视觉选择反应时、视觉辨别反应时的测定，学习掌握三种测量方法，了解视觉选择反应时与视觉简单反应时的区别，了解选择反应时在信息加工过程研究中的应用，学会分析个体在信息加工中的辨别加工过程。

被试为华东师范大学心理与认知科学学院心理学专业2年级学生6人。

实验结果表明：三种反应时存在性别差异，且男生反应时小于女生，同时三种反应时满足减数法原理，简单反应时时间最短，辨别反应时其次，选择反应时所需时间最长，三种反应时之间可通过两者相减得到选择和辨别所需时间，实验前的学习至关重要，缺少学习过程测量结果差距较大，简单反应时结果平均为206.0 ms，与前人测量出在150~225ms范围一致，同时发现“生物墙”现象，即无论如何练习也超不过150ms，选择反应时结果平均为445.8ms，验证了速度—准确性权衡的问题，辨别反应时结果平均为313.0ms，个体间差异体现在适应性上。

关键词简单反应时选择反应时辨别反应时减数法
1.引言
反应时在历史上的研究开端是在天文学上，由贝塞尔提出观察者之间存在个体差异，进而提出人差方程，赫尔姆霍茨在1850年实施了第一个反应时实验，测定了人的精神传导速度约为60米每秒，根据神经传导速度可以推出神经传导所占据的时间是很短的，而整个反应时却比较长，且变动很大。

将反应时引入心理学是唐德斯，唐德斯提出了ABC反应时，在这一时期使用的主要方法是减数法。

反应时测量的发展体现在使用工具上，由于反应时的测量需要高度准确性和精确性所以对仪器要求较高，一种有效测量反应的仪器包括三个部分：刺激呈现装置，反应装置和计时装置，在本实验中采取的刺激呈现装置是可编程的电子呈现装置，与前人相比在排除干扰和同步方面做得比较好，而反应装置本实验采用的是按压式并增设自锁继电装置，减少被试的疲劳又能避免主试产生混乱，在计时装置方面，最初的高精度计时器是利用物理学原理的简单装置，此后的发展经历了复杂机械装置，电子计时装置，一直到今天和本实验中用到的以计算机为核心的高精度装置，使用计算机计时可以实现反应结果的同步采集与记录，这是传统反应时测量设备所无法实现的。

对于反应时任务的复杂程度进行操纵可以获得三种不同的反应时：简单反应时，辨别反应时和选择反应时。

并且它们之间相减可以获得辨别和选择加工所需的时间，这是唐德斯减数法的精髓，也是反应时的研究意义所在。

反应时新法主要有三种形式：减数法、加因素法、和开窗实验，本实验采用的是减数法。

反应时新法在认知心理学研究中大放异彩，成为心理学家剖析心理“黑箱”的得力工具。

借助精巧的实验设计，反应时这一简单实验指标就能帮助研究者推断复杂的心理加工过程，所以反应时的研究在今天也是具有十分重要的意义的。

本实验的实验目的就是掌握视觉简单反应时，视觉选择反应时及视觉辨别反应时的测量方法，了解视觉选择反应时与视觉简单反应时的区别，了解选择反应时在信息加工过程研究中的应用，学会分析个体在信息加工中的辨别加工过程，了解生物墙的相关知识，并在实验中验证人类生物墙的存在。

测定ABC反应时的时间后，验证其是否满足减数法原理，即用C反应的反应时减去A反映的反应时，得到辨别时间，而用B反应时减去C反应时，得到选择时间，比较三者
时间。

本实验还将对速度—准确性权衡问题进行研究，研究被试在速度和准确性之间的权衡。

本实验还研究默克尔的关于选择数目与反应时的关系，是否满足RT=lgN。

本实验还将对影响反应时的其他因素诸如刺激强度，准备等待是否会对反应时起作用进行研究。

本实验还将对性别是否在反应时上有显著差异进行研究。

实验假设：1三种反应时满足减数法原理，即简单反应时<辨别反应时<选择反应时。

可由辨别反应时—简单反应时=辨别所需时间，选择反应时—辨别反应时=选择所需时间。

2反应时在性别上具有差异，男生反应时较短，个体间也存在差异。

3人类存在生物墙现象，视觉简单反应时不可能降至0.15秒以下。

4在速度与准确性之间存在关系，即速度越快，错误越多。

5选择数目与反应时的关系，满足RT=lgN。

6准备等待和练习有助于提高反应速度。

7红色所需反应时最短。

2方法
2.1被试被试为华东师范大学心理与认知科学学院心理系专业二年级学生6人，3男3女。

2.2 实验材料和仪器仪器：计算机及PsyTech心理实验系统。

材料：直径为100像素4种颜色（红黄绿蓝）圆。

2.3 程序
(1)登录并打开PsyTech心理实验软件主界面，选中实验列表中的“视觉简单反应时”后两个实验分别选中“视觉选择反应时”和“视觉辨别反应时”。

单击呈现实验简介。

点击“进入实验”到“操作向导”窗口。

实验者可进行参数设置，本实验采用的是默认参数，然后点击“开始试验”按钮进入指导语界面。

先进行练习，注意本实验一定要进行练习，因为需要让被试熟悉实验过程，并且练习之后的实验结果更接近于真实水平。

练习后点击“正式试验”按钮开始。

(2)指导语如下：
这是一个简单反应时实验，请用2号反应盒，端坐在屏幕前，手指放在红色键上（注意不要下压），眼睛注视屏幕。

当出现“预备”时你要准备反应，一旦出现颜色圆立即按反应键，要求反应既快且准。

程序自动记录抢按和按错次数，每10次为一组，抢按则本组重做，两组之间可稍事休息。

(3)实验开始，每次呈现刺激前屏幕出现“预备”，时间为2秒。

为保障数据的有效性，防止被试抢按，预备时间设置为正负0.2秒随机化，即预备时间在1.8—2.2秒之间随机分布。

若出现抢按，则程序显示警告信息，本组实验重新做。

被试每次做出按键反应后，自动进入下一次试验，直至做完设定的次数。

视觉选择反应时要求被试根据屏幕出现的不同颜色，按对应的颜色键，要求反应既快又准，实验开始每次每次呈现刺激前屏幕出现“预备”，然后随机呈现四种颜色圆（各种颜色呈现次数相等）。

被试根据呈现做出相应的选择反应时。

视觉辨别反应时要求被试优势手放在反应盒上，眼睛注视屏幕。

当出现“预备”时你要准备反应。

当出现有效刺激颜色圆时你就反应，按对应颜色键，要求反应既快且准，实验开始被试只需对事先设定的颜色即有效刺激作出反应，若出现抢按或选择错误则程序自动记录次数，且按错的反应时不参与统计平均反应
时。

被试每次做出按键反应后，自动进入下一次试验，直至做完设定的次数。

(4)实验结束，数据自动保存。

实验者可直接查看结果，也可换被试继续试验，结果可在界面“数据”菜单中查看。

3结果
1视觉简单反应时的平均结果为206.0ms，视觉选择反应时的平均结果为445.8ms，视觉辨别反应时的平均结果为313.0ms，所以实验结果满足减数法原理，即简单反应时<辨别反应时<选择反应时。

得出辨别所需时间为97.0ms，选择所需时间为132.8ms。

2对性别进行差异进行显著性检验，使用SPSS对其进行检验
ANOVA视觉简单反应时
ANOVA视觉选择反应时
ANOVA视觉辨别反应时
显著性差异，而视觉辨别反应时中P小于0.05，所以有显著性差异。

综上可下结论视觉简单反应时和视觉选择反应时在性别上无显著性差异，视觉辨别反应时在性别上有显著性差异。

使用SPSS对个体间进行差异性检验
观察发现在简单反应时和选择反应时上个体差异比较明显，而在辨别反应时上则没有显著性差异。

3人类存在生物墙现象，所有被试简单反应时结果均未少于150ms
4.
可以看出所用时间越短，错误数会增加。

5验证RT=lgN,RT为反应时，本实验选择辨别反应时验证，RT=313.0ms，N=2，lg2=0.301(s)=301ms,所以选择数目与反应时的关系，满足RT=lgN。

6由实验数据可知，没练习过进行简单反应时测试为233ms,练习过后为193ms,可以说明准备等待和练习有助于提高反应速度。

7视觉辨别反应时中红色265 < 蓝279<绿360<黄色367，所以红色反应时最短。

4.分析与讨论
1.本实验开始测量了视觉简单反应时，验证了生物墙在人类身上的体现，同时研究了不同被时间是否存在个体差异，他们的差异主要体现在适应性上的差距，影响简单反应时的因素主要有刺激强度，准备等待和练习，由于视网膜的工作方式是累积性的，所以并不是在接受光刺激的同时，感光细胞便能引起神经节细胞的兴奋，感光细胞的兴奋达到一定程度时，才会引起兴奋。

所以不同颜色的光引起的反应时不同，因为感光细胞对不同颜色的光敏感程度不同。

2.对简单反应时的变量控制我们主要采用练习和随机等待时间进行控制，本实验被试均采用优势手进行试验，可以推断优势手所用时间势必比非优势手要短，在简单反应时上个体间差异较明显，性别间差异不明显，在简单反应时上本实验的不足是没对不同颜色反应时进行测量，在实验手法上较先进，测量简单反应时的意义主要是为了可以由减数法得出大脑思考所用时间。

3视觉选择反应时与简单反应时多了辨别和选择的过程，所以反应时间要比简单反应时长，选择反应时所依赖的练习程度较轻，被试即使经过大量的练习，效果也不显著，本实验中被试也是采用优势手，推断和上面相同，我们通过选择反应时与辨别反应时之差得出了选择过程大脑所需时间，这在心理学上有着重要的意义，因为这个加工过程我们看不到，属于“黑箱子”，所以通过减数法可以得出中间过程所用时间，选择反应时在个体间差异较大，而在性别间却无显著性差异，通过对选择反应时的研究，可以得出速度与准确性之间的关系，我们存在速度权衡，即减少错误次数，就得相应的增加反应所需时间，说明想要准确，大脑思维所需加工时间就越长。

4视觉辨别反应时与简单反应时相比多了辨别过程，所以反应所需时间也要增加，错误次数同时也满足上面结论，视觉辨别反应时在性别上存在显著性差异，而在个体上却差异不明显。

是否使用优势手会对实验结果会产生较大影响，如果采取的不是优势手，反应时间会加强。

本实验还利用辨别反应时数据验证了RT=lgN公式，满足这个公式。

我们通过辨别反应时与简单反应时之差得出辨别所需时间。

我们通过对不同颜色视觉辨别反应时所需时间的比较，得出红色辨别
反应时最短。

5本实验通过减数法计算出了辨别过程和选择过程所需要的时间，得出了三者之间的关系。

6本实验还存在不足，比如我们没有做到弱光照明，因为光亮会对实验造成影响，我们需要在弱光下对刺激进行分辨。

实验时注意力不够完全集中，而且做完整个实验被试较疲劳，影响实验结果。

本实验没在每个实验上对颜色变量加以测量。

5.实验结论
掌握了ABC三种反应时的测量方法，验证了减数法原理，得出简单反应时与选择反应时个体差异较明显，而辨别反应时在性别差异上比较显著，通过计算得出了选择过程和辨别过程所需时间。

参考文献
1.郭秀艳．实验心理学．北京：人民教育出版社，2004
2.杨治良，王新法．心理实验操作手册．上海：华东师范大学出版社，2010
3.赵春爱，周鹏，许以诚．上海女子花舰队三线运动员选择反应时的训练、
测定与分析．体育科研，2007,28(6)：68—71
附录
视觉简单反应时
实验时间：2010-10-14 10:27:49
用户信息
用户名：10090330136 姓名：刘毅中班级：1
被试信息
编号：0 姓名：刘毅中性别：男年龄：21 备注：
实验结果
总平均反应时(毫秒)：193 抢按次数：1
实验总耗时(秒)：100
实验参数
实验材料：红圆实验总次数：20
预备时间(秒)：2 随机化：是
实验材料显示时间(秒)：1 间隔时间(秒)：2
详细数据
序号反应时(毫秒)
1 204
2 240
3 254
4 205
5 170
6 189
7 166
8 218
9 205
10 161
11 153
12 178
13 171
14 203
15 224
16 223
17 161
18 161
19 186
20 179
视觉辨别反应时
实验时间：2010-10-14 10:48:35
用户信息
用户名：10090330136 姓名：刘毅中班级：1
被试信息
编号：0 姓名：刘毅中性别：男年龄：21 备注：
实验结果
总平均反应时(毫秒)：279 抢按次数：0
实验总耗时(秒)：106 错误次数：0
实验参数
有效刺激颜色：蓝圆实验总次数：20
预备时间(秒)：1 随机化：是
刺激呈现时间(秒)：2 间隔时间(秒)：2
详细数据
序号颜色反应时(毫秒)
1 蓝圆254
2 绿圆超时
3 黄圆超时
4 红圆超时
5 绿圆超时
6 黄圆超时
7 红圆超时
8 蓝圆242
9 绿圆超时
10 黄圆超时
11 红圆超时
12 蓝圆297
13 绿圆超时
14 红圆超时
15 蓝圆259
16 黄圆超时
17 黄圆超时
18 红圆超时
19 蓝圆343
20 绿圆超时
视觉选择反应时
实验时间：2010-10-14 10:35:02
用户信息
用户名：10090330136 姓名：刘毅中班级：1
被试信息
编号：0 姓名：刘毅中性别：男年龄：21 备注：
实验结果
总平均反应时(毫秒)：391 抢按次数：0
实验总耗时(秒)：164 错误次数：1
红色平均反应时(毫秒)：356 黄色平均反应时(毫秒)：370 绿色平均反应时(毫秒)：429 蓝色平均反应时(毫秒)：406
实验参数
实验总次数：40
预备时间(秒)：1 随机化：是
实验材料显示时间(秒)：2 间隔时间(秒)：2
详细数据
序号颜色反应时(毫秒)
1 绿圆427
2 黄圆281
3 红圆293
4 蓝圆456
5 绿圆458
6 黄圆263
7 红圆401
8 蓝圆259
9 蓝圆528
10 绿圆461
11 黄圆错误
12 红圆279
13 蓝圆412
14 绿圆418
15 黄圆274
16 红圆278
17 红圆537
18 蓝圆525
19 绿圆389
20 黄圆277
21 红圆347
22 蓝圆267
23 绿圆578
24 黄圆275
25 黄圆509
26 红圆441
27 蓝圆400
28 绿圆369
29 绿圆376
30 黄圆503
31 红圆273
32 蓝圆324
33 绿圆481
34 蓝圆395
35 黄圆468
36 红圆286
37 蓝圆502
38 绿圆341
39 黄圆487
40 红圆434。