第四章_反应时间

二、反应时间的测定—减法反应时
• 实验
A反应——简单反应，呈现一个刺激，被试立即按键作 出反应。A反应时称为基线时间。 B反应——选择反应，有两个或两个以上的刺激和相对 应的反应数。在B反应中，除了基线操作外，还有刺激辨 认和反应选择的心理操作。 C反应——辨别反应，具有两个或两个以上的刺激，但 只对一种刺激要求作出反应。在C反应中，只包含基线操 作和刺激辨别的心理操作，不包含反应选择。
四、反应时间的速度与准确性的权衡（2）
• 自变量是数字出现的 概率，变化范围在0.2 到0.8之间。 • Theios认为，刺激出 现的概率对反应时没 有影响,特别是在不考 虑错误率的情况下。 • 简单反应时总是趋于 一个稳定值。
360 反 应 350 时 （ 毫 340 秒 330 ） 错 误 百 分 数 6 5 4 3 2 1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 刺激呈现概率 错误率 反应时
1、减法反应时
• Donders受天文学家关于人差方程研究和Helmholtz 测定神经传导速度研究的影响，于1868年在其 “关于心理过程的速度”一文中，把心理时间的 测定引入心理学，并提出反应时间的相减法。
其实验逻辑：
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它方面均相同，那 么这两种反应时的差就是为此心理过程所需要的时 间。
五、反应时间作为因变量的优越性（1）
• 有人研究过反应时间和判断次数以及判断 信息之间的关系。 • 其研究方法大致如下：
50mm
40mm~60mm
完全肯定左 边一段长
完全没 有信心
完全肯定右 边一段长
五、反应时间作为因变量的优越性（2）
%L CM 100 +100
%L CM
TM秒 6 5 4
50
第四章 反应时间
反应时技术的运用使得对大脑的研究 ——从黑箱到灰箱
第四章 反应时间
• 反应时间的研究简史 • 反应时间的概念 • 反应时间的测定方法
– 减法反应时 – 加法反应时 – 开窗实验
• • • •
反应时间的速度与准确性的权衡 反应时间作为因变量的优越性 影响反应时间的因素 测量反应时间的注意事项
2、刺激的强度
（1）一般情况是，当刺激的强度很弱时，反应时间较长， 当刺激增至中等或较高强度时，反应时间逐渐缩短。 （2）当刺激的物理强度和刺激时间保持不变，增加刺激的 面积，由于感受器神经兴奋的空间积累作用，会增加刺激 的心理强度。 （3）当刺激的物理强度和刺激面积保持不变，增加刺激作 用于感官的时间，由于感受器神经兴奋的时间积累作用， 也会增加刺激的心理强度。 （4）多个刺激作用于不同的感官，会使不同感官的神经兴 奋产生积累作用，因此复合刺激比单一刺激的反应时间短 。
• 要求被试尽快判定，该句子是否真实地说明了图画并作出 + 是或否的反应。记录反应时间。
（3）Clark & Chase的句子-图画匹配实（1）
• Clark等人设想，当句子出现在图画之前时，这种句子和图画匹配作业 的完成要经过几个加工阶段，并提出度量这些加工持续时间的参数。 • 第一阶段是将句子转换为其深层结构，即以命题来表征句子，而且对 “之下”的加工时间比对“之上”的加工时间要多（参数a），对否 定句的加工需时多于对肯定句子的加工（参数b）。 • 第二阶段是将图画转换为命题，并带有前面句子中所用的介词，即 “之上”或“之下”。 • 第三阶段是将句子和图画两者的命题表征进行比较。若两个表征的第 一个名词相同，则比较所用的时间就会少于不同的（参数c）；若两 个命题都不含有否定，则比较所用的时间将少会少于任一命题含有否 定时的时间（参数d）。 • 第四阶段是作出反应，其所用时间被认为是恒定的（参数t）。 • 这样，在此实验中测得的各种反应时，其中包含的参数不同，就可使 用减法反应时方法，求得各种参数的时间。
（2）Posner的实验——结果
550 反 应 500 时 间 （ 450 毫 秒 400 ） 350 0 0.5 1 1.5 2 时间间隔（秒） 图1 反应时是字母间隔时间的函数()
命名匹配 字形和命名都匹配
（2）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。
一、反应时的概述
• 输在起跑线，输在反应？
一、反应时的概述
• 反应时间（reaction time, RT）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。
一、反应时的概述
• 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。
图 4 反应时和错误率是刺激呈现概率的函数
四、反应时间的速度与准确性的权衡（2）
• 然而，如果把错误率考虑在内，我们就必须对这一实验作 出另一种解释。 • 如果实验要求被试在各种刺激呈现概率条件下，保持高正 确率，那么反应时又会怎样变化呢？根据速度—准确性权 衡，为减小低呈现频率条件下的错误率，必须增加反应时 。帕奇勒（Pachella，1974）在实验中发现，在刺激呈现 概率为0．2的条件下，要降低2%的错误率，反应时必须增 加100毫秒。因此，一旦将错误率考虑进去，刺激呈现概 率不影响反应时的结论必将受到质疑。
2、加法反应时（1）
• 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
2、wk.baidu.com法反应时（2）
探针刺激 的性质 识记项目 的数量 反应 类型 反应类型的 相对频率
• 反应时间测定的方法 • 反应时新法就是用反应时间分析信息加工过程的 方法。主要有三种形式： 减数法 ——由唐德斯奠定基础，又称为唐德斯 反应时ABC或唐德斯三成分说。 加因素法 ——由斯滕伯格于1969年提出。 开窗实验 ——是一种能比较直接地测量每个加 工阶段的时间和比较明显看出这些加工阶段的研 究方法。
（1）反应时ABC（1）
• Donders首先测定3种不同的反应时间：
– A-反应时间：S1→R1
– B-反应时间：S1→R1 S2→R2 – C-反应时间：S1→R1 S2
（1）反应时ABC（2）
A反应时 C反应时 C−A B反应时 C反应时 B−C 基线时间 辨别时间 选择时间
（1）反应时ABC（3）
二、反应时间的研究简史
• 1850年－1969年称为唐德斯反应时ABC时期。其方 法学核心为减数法。★
• 1969年斯滕伯格提出加因素法之后至今为反应时 研究的新时期。★
• 1879年，Wundt及其学生以反应时间为指标进行一 系列实验研究。
• 20世纪50年代中期之后，认知心理学兴起。
三、反应时间的测定方法
一、反应时的概述
（一）反应时间的概念图解
二、反应时间的研究简史
• 对反应时间的研究最早始于天文学。
“人差方程” B-A=1.233秒。反映的是两个观察者之间的个体差异。 • 1850年生理学家Helmholtz运用反应时间来测定神经的传导 速度。
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。
（3）Clark & Chase的句子-图画匹配实（1）
• Clark和Chase（1972）曾设计过一个句子-图画匹配实验， 运用反应时相减法来揭示某些作业的操作要经过几个阶段。 • 在实验中，向被试视觉呈现两种材料，一种是句子，如 “星形在十字之上”；一种是一幅图画，如“*”，实验 中所用的主语有“星形”和“+字”，介词有“之上”和 “之下”，句子的陈述有肯定和否定两类。
• 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。
（2）Posner的实验
• Posner等曾设计过一个实验，运用反应时相减法来证实， 短时记忆的信息除听觉编码之外，是否还存在视觉编码的 问题。 • 他们在实验中安排了两种材料：一种是形同音同的两个字 母如AA；另一种是形状不同但读音相同的两个字母如Aa。 • 并安排了两种呈现方式：一种是同时呈现；另一种是继时 呈现，时间间隔为0.5s、1s和2s。 • 要求被试判定所呈现的两个字母是否相同并按键反应，记 录反应时间。 • 在这两种情况下，正确反应都是“相同”。
2、加法反应时（1）
• 实验逻辑：
前提是人的信息加工过程是系列进行的而不是平行发生的， 即是有一系列有先后顺序的加工阶段组成。其假设为如果两 个因素有交互作用，那么它们是作用于同一个加工阶段；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。
• 加因素法的应用 短时记忆的信息提取
识记项目 的编码
探针刺激 的编码
顺序 比较 反应时间
决策
反应 组织
图 2 短时记忆信息提取的阶段及其影响因素
3、反应时间的“开窗”实验
• 加法和减法反应时间技术难以直接得到某个特定 加工阶段所需要的时间，而需要间接地通过比较 才能得到，并且加工阶段的存在也要通过严密的 推理才能被确认。
3、反应时间的“开窗”实验
0 3 TM 2 60 1
0
-100 40 45 50 55 比较刺激（mm）
图 5 反应时间、信心和判断的关系
六、影响反应时间的因素
• 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。 1、刺激所作用的感觉器官 不同类型的刺激作用于不同的感觉器官，反应时不同。同 一刺激作用于同一感官的不同部位，也会产生不同的反应 时，一般来说，刺激感觉灵敏的部位、离大脑近的部位或 者传导神经较粗的部位，反应时较短。同一感觉器官的同 一部位接受不同的刺激，反应时也不一样。
• 一个复杂的加工过程往往由若干个具体的加工阶 段组成；如果能够直接地测量每个加工阶段所需 要的时间，那我们就可以得到整个过程所需要的 时间。
图 字母转换作业过程示意图
四、反应时间的速度与准确性的权衡（1）
• 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。
3、刺激的复杂程度 刺激的复杂程度涉及两个方面：一是可供选择的刺 激数目，二是刺激之间的相似程度。
可供选择的刺激数目越多，刺激之间越相似，刺激 就越复杂，相应的选择反应时、辨别反应时就越 长。
4、刺激呈现的方式 刺激呈现的方式指刺激呈现的距离、方位、角度等 ，呈现的方式不同，反应的难度就不同，反应时 间也会不同。
四、反应时间的速度与准确性的权衡（1）
• 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（speed-accuracy tradeoff, SAT ）。
四、反应时间的速度与准确性的权衡（2）
• Theios（1975）对刺激呈现的概率和反应时的关 系进行了研究。实验中，呈现的是视觉刺激，每 次出现一个数字，被试的任务相当简单，只需对 某一特定的数字（例如4）作出反应，而对其他数 字则不作反应。实验的自变量是数字出现的概率 （相对频数），概率的变化范围是0．2 ～0．8。 换句话说，特定的数字在一系列刺激呈现中出现 的概率是20%～80%。