第4章　反應(yīng)時間

4.1　復(fù)習(xí)筆記

一、反應(yīng)時間的概述

（一）反應(yīng)時間的概念

1．內(nèi)涵

反應(yīng)時間又稱為反應(yīng)的潛伏期，是指從刺激的呈現(xiàn)到有機體做出明顯反應(yīng)所需要的時間。

2．外延

包含：（1）刺激使感受器產(chǎn)生興奮，其沖動傳遞到感覺神經(jīng)元的時間；（2）神經(jīng)沖動經(jīng)感覺神經(jīng)傳至大腦皮質(zhì)的感覺中樞和運動中樞，中樞加工，并從那里經(jīng)運動神經(jīng)到效應(yīng)器的時間；（3）效應(yīng)器接受沖動后開始效應(yīng)活動的時間。

（二）反應(yīng)時間的研究簡史

1．天文學(xué)的貢獻(xiàn)

對反應(yīng)時間的研究最早始于天文學(xué)。19世紀(jì)初，德國天文學(xué)家Bessel等人通過觀測得出了“人差方程”，即B（天文學(xué)家1的反應(yīng)時間）－A（天文學(xué)家2的反映時間）≈1.22s，來表示Bessel的觀測數(shù)據(jù)和另一位天文學(xué)家的觀測數(shù)據(jù)之間的差。

2．生理學(xué)的研究

（1）Hehnhohz的研究

l850年生理學(xué)家Hehnhohz運用反應(yīng)時間來測定蛙神經(jīng)的傳導(dǎo)速度。后來，他用一弱電擊刺激人的皮膚，讓被試一旦覺得電擊就用手反應(yīng)，記錄這些反應(yīng)時的差異。他從中可粗略估計人的神經(jīng)傳導(dǎo)速度約為60m·s-1。

（2）Donders的研究

1868年，荷蘭生理學(xué)家Donders發(fā)明了分離反應(yīng)時間的實驗。Donders借助反應(yīng)時間的相減得到選擇反應(yīng)時間、辨別反應(yīng)時間，即減法反應(yīng)時。

3．心理學(xué)的研究

（1）Wundt及其學(xué)生的研究

Wundt及其學(xué)生，特別是Cattell，對反應(yīng)時間進(jìn)行了一系列的實驗研究。

（2）認(rèn)知心理學(xué)

20世紀(jì)50年代中期之后，認(rèn)知心理學(xué)利用反應(yīng)時間這一客觀指標(biāo)對加工過程進(jìn)行研究，以揭示信息加工過程和各個階段。

①相減法

減法反應(yīng)時在具體應(yīng)用中假定，兩種作業(yè)中的一種作業(yè)包含另一種作業(yè)所沒有的某個特定心理過程，而在其它方面均相同，這樣就可判定這兩個作業(yè)的反應(yīng)時間之差就是完成那個特定心理過程所需的時間。

②相加法

Sternberg發(fā)展了反應(yīng)時間的相加因素法。這種方法假定，完成一個作業(yè)所需的時間是一系列信息加工階段分別所需時間的總和，如果兩個因素的效應(yīng)是相互制約的，那么這兩個因素只作用于同一個信息加工階段；如果兩個因素的效應(yīng)是分別獨立的，那么這兩個因素各自作用于某一特定的加工階段。

③開窗實驗法

Hamilton等（1977）、Hockey等（1981）發(fā)展了“開窗”實驗。即能直接地測量每個加工階段的時間，從而能明顯地看出這些加工階段。

（3）速度與準(zhǔn)確率權(quán)衡現(xiàn)象

速度與準(zhǔn)確率權(quán)衡現(xiàn)象是指在反應(yīng)時實驗中，被試往往會以犧牲反應(yīng)正確率為代價而換取反應(yīng)的速度，有時則會為了達(dá)到高的反應(yīng)正確率而犧牲反應(yīng)的速度。被試在反應(yīng)時實驗中可運用不同的速度-準(zhǔn)確率權(quán)衡標(biāo)準(zhǔn)來指導(dǎo)自己的反應(yīng)。

（4）內(nèi)隱聯(lián)想測驗

當(dāng)呈現(xiàn)的詞語與被試態(tài)度相一致時，反應(yīng)速度快，反應(yīng)時間短；反之，反應(yīng)速度慢，反應(yīng)時間長。

二、反應(yīng)時間的測定方法

（一）減數(shù)法

1．三種反應(yīng)時間

Donders首先測定三種不同的反應(yīng)時間：

（1）A反應(yīng)時。一個反應(yīng)僅對應(yīng)于一個刺激，當(dāng)一個刺激呈現(xiàn)時，就立即對其做出反應(yīng)，這種反應(yīng)時間也稱為簡單反應(yīng)時。

（2）B反應(yīng)時。多個反應(yīng)，各自對應(yīng)于事先所規(guī)定的那個刺激進(jìn)行反應(yīng)，此時測得的反應(yīng)時間包含簡單反應(yīng)時、辨別反應(yīng)時和選擇反應(yīng)時。

（3）C反應(yīng)時。一個反應(yīng)，僅對應(yīng)于多個刺激中的那個事先規(guī)定的刺激進(jìn)行反應(yīng)。而對其它刺激則呈現(xiàn)不反應(yīng)。所測得的反應(yīng)時間包括簡單反應(yīng)時和辨別反應(yīng)時。

2．減數(shù)法在認(rèn)知心理學(xué)中的應(yīng)用

在認(rèn)知心理學(xué)中，研究者們有時運用減數(shù)法來判定某個信息加工階段的存在，如Posner等的研究；有時也用此法來判定一系列連續(xù)加工階段的存在，如Cooper和Shepard（1973）的研究。

（1）Posner的研究

Posner等人運用反應(yīng)時減數(shù)法來證實，短時記憶的信息除聽覺編碼之外，還存在視覺編碼。

①實驗程序

a．在實驗中安排了兩種材料：一種是形同音同的兩個字母如AA；另一種是形異音同的兩個字母如Aa。

b．字母有兩種呈現(xiàn)方式：同時呈現(xiàn)和繼時呈現(xiàn)，其中還設(shè)置有幾個間隔時間。

c．要求被試判定所呈現(xiàn)的兩個字母是否相同，記錄反應(yīng)時間。在這兩種情況下，正確反應(yīng)都是“相同”。

②實驗結(jié)果

a．同時呈現(xiàn)時，形同音同的兩個字母的反應(yīng)時小于形異音同的兩個字母的反應(yīng)時。

b．繼時呈現(xiàn)時，隨著兩個字母的間隔時間增加，形同音同的字母對的反應(yīng)時急劇增加；而形異音同的字母對的反應(yīng)時卻變化不大。并且兩者的反應(yīng)時的差別逐漸縮小。當(dāng)兩個字母呈現(xiàn)的間隔時間為2s時，其差別很小。

③結(jié)果解釋

a．在同時呈現(xiàn)條件下，形同音同的字母對的判定反應(yīng)時較小，因為此字母對可直接按其視覺特征來判定。這表明，形同音同的字母對的匹配是在視覺編碼的基礎(chǔ)上進(jìn)行的；形異音同字母對則需從視覺編碼過渡到聽覺編碼，所以其用時較多。

b．在繼時呈現(xiàn)條件下，隨著兩個字母呈現(xiàn)的間隔時間增大，形同音同的字母對的視覺編碼效應(yīng)逐漸變?nèi)酰犛X編碼的作用增大，所以其反應(yīng)時也隨之增加，并與依賴于聽覺編碼的形異音同的字母對的反應(yīng)時的差別逐漸減小。

④結(jié)論

Posner等運用反應(yīng)時的減數(shù)法證實了某些短時記憶信息可以存在視覺編碼和聽覺編碼兩個階段。

（2）Cooper和Shepard的研究

Cooper和Shepard用減數(shù)法的實驗證實了心理旋轉(zhuǎn)的存在。心理旋轉(zhuǎn)是指單憑心理運作的方式，將所知覺的客體進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，從而獲得正確知覺經(jīng)驗的心理過程。

①實驗程序

a．實驗采用非對稱性字母“R”為實驗材料，根據(jù)“正”“反”以及不同的傾斜角度（0°、60°、120°、180°、210°、300°）構(gòu)成12種情況。

b．要求被試只需報告字母R的正反情況，而忽略其傾斜程度

c．實驗一共分為5種條件：第一，五進(jìn)一步信息；第二，僅提示正或反；第三，僅提示傾斜度；第四，分別提示正、反和傾斜度；第五，同時提示正、反和傾斜度

②實驗結(jié)果

字母傾斜度越大，反應(yīng)時間越長。

③結(jié)果解釋

字母的傾斜度越大，心理旋轉(zhuǎn)，將其轉(zhuǎn)回到正常的“R”，所需要的時間就越長，即反應(yīng)時間越長。

④結(jié)論

Cooper和Shepard用減數(shù)法的實驗證實了心理旋轉(zhuǎn)的存在。如果存在兩個任務(wù)，它們之間除了需要心理旋轉(zhuǎn)的角度不同以外無差異，那么兩者反應(yīng)時相減即為完成心理旋轉(zhuǎn)兩者角度只差所需要的時間。

3．減數(shù)法的不足

減數(shù)法簡單地認(rèn)為信息加工是多個加工階段孤立完成的，但實際上，一般并不能保證復(fù)雜的信息加工過程中，某些加工階段不會相互影響，因此使用減數(shù)法做研究時，應(yīng)考慮實際情況，做出具體分析。

（二）加因素法

1．加因素法基本原理

Sternberg提出加因素法，這種方法規(guī)定完成一個認(rèn)為所需要的時間是一系列信息加工階段各自需要時間的總和，如果能夠分離出影響某種任務(wù)的一些因素，并單獨進(jìn)行操作，就能觀察到這些因素對完成任務(wù)的影響。其基本原理是如果兩個不同的實驗因素，彼此獨立地影響任務(wù)的完成，那么它們的效應(yīng)可以疊加，其影響的是兩個不同的加工階段；反之不可以疊加，那么它們影響的是同一個加工階段。

2．短時記憶信息提取的階段及其影響因素

Sternberg通過加因素法確定了對短時記憶信息提取過程有獨立作用的4個因素，并且這4個因素分別對4個獨立的加工階段起作用。可將短時記憶的信息提取過程用框圖來表示（圖4-1）。

圖4-1  短時記憶信息提取的階段及其影響因素

3．信息加工過程的時間

（1）根據(jù)Sternberg的反應(yīng)時相加因素法的原理，完成一項作業(yè)所需的時間是一系列信息加工階段分別所需時間的總和，則整個信息加工過程的時間應(yīng)為：

設(shè)a＝e＋C，則：

（2）其中，e為探針刺激編碼階段的時間，N為識記項目的數(shù)量，b為每個項目比較的耗時，C為決策階段和反應(yīng)組織階段共需的時間。

（三）“開窗”實驗

典型的“開窗”實驗是Hockey等（1981）設(shè)計的字母轉(zhuǎn)換實驗。主試向被試呈現(xiàn)1-4個字母或字母串，在字母串之后標(biāo)有一數(shù)字。這一數(shù)字表明把該數(shù)字之前的字母或字母串中的每個字母都按英文字母表中的位置轉(zhuǎn)換到該數(shù)字所指的位置上的字母。以“KENC＋4”為例。

1．實驗程序

最先呈現(xiàn)“4個字母＋4”。然后，被試按一下鍵，就可看到第一個字母“K”，當(dāng)看到“K”之后，被試就做出聲轉(zhuǎn)換，即說出L-M-N-O，然后再按鍵，第二個字母“E”呈現(xiàn)，再做出聲轉(zhuǎn)換，如此下去，直到4個字母全部呈現(xiàn)完畢并作出回答。

2．結(jié)果分析

根據(jù)該實驗的反應(yīng)時數(shù)據(jù)，可以得出完成字母轉(zhuǎn)換作業(yè)的3個加工階段：

（1）編碼階段，即從被試按鍵看到一個字母到開始出聲轉(zhuǎn)換所用的時間。

（2）轉(zhuǎn)換階段，即轉(zhuǎn)換所用的時間。

（3）貯存階段，即從前一個字母轉(zhuǎn)換結(jié)束到按鍵看下一個字母的時間。

3．評價

反應(yīng)時間的相減法和相加因素法都不是直接測出某一特定加工階段所需的時間，而是間接地通過作業(yè)之間的比較而得出的，并且相應(yīng)的加工階段還要通過嚴(yán)密的推理才能被發(fā)現(xiàn)。“開窗”實驗通過對字母轉(zhuǎn)換作業(yè)的分析，可把每一種認(rèn)知加工成分所經(jīng)歷的時間都比較直接地估計出來。

（四）內(nèi)隱聯(lián)想測驗

內(nèi)隱聯(lián)想測驗是由Greenwald等人提出來的，是以反應(yīng)時為指標(biāo)，通過測量被試對目標(biāo)概念與屬性詞所形成的聯(lián)系緊密度，以數(shù)量化的形式表示個體對于特定目標(biāo)概念的態(tài)度或觀念。

1．實驗程序

（1）呈現(xiàn)一系列不同的目標(biāo)概念要求被試進(jìn)行快速分類，并對分類結(jié)果做出反饋，且記錄對目標(biāo)概念分類簡單反應(yīng)時；

（2）呈現(xiàn)一系列不同類別的屬性詞要求被試進(jìn)行快速分類，對分類結(jié)果的反饋和記錄簡單反應(yīng)時的方式與步驟一相同；

（3）聯(lián)合任務(wù)一，要求被試對目標(biāo)概念與屬性詞的聯(lián)合做出。由于目標(biāo)概念與屬性詞之間有兩中可能關(guān)系，即相容的和不相容的，所以通常在內(nèi)隱聯(lián)想測驗中會設(shè)置兩個聯(lián)合任務(wù)——相容聯(lián)合任務(wù)和不相容聯(lián)合任務(wù)。其中相容是指二者的聯(lián)系與被試內(nèi)隱的態(tài)度相一致，反之則不相容；

（4）對聯(lián)合任務(wù)一進(jìn)行正式測試；

（5）為了配合聯(lián)合任務(wù)二的實施，交換左右鍵反應(yīng)的內(nèi)容；

（6）聯(lián)合任務(wù)二，和聯(lián)合任務(wù)一的反應(yīng)內(nèi)容整合相反；

（7）對聯(lián)合任務(wù)而進(jìn)行正式測試。

2．經(jīng)典研究

Greenwald等人的花-昆蟲內(nèi)隱聯(lián)想實驗

3．研究結(jié)果

兩種聯(lián)合任務(wù)的反應(yīng)時間有顯著差異，即內(nèi)隱聯(lián)想測驗效應(yīng)顯著——被試對“花＋積極詞”的聯(lián)合反應(yīng)明顯快于“蟲＋積極詞”的聯(lián)合，這表明“花＋積極詞”的聯(lián)合與被試的內(nèi)隱態(tài)度更一致，即被試對花的態(tài)度更為正向。

（五）反應(yīng)時間的數(shù)據(jù)分析

1．集中趨勢的方法

最為常見的反應(yīng)時間分析方法就是分析數(shù)據(jù)的集中趨勢（平均數(shù)）和離散程度（標(biāo)準(zhǔn)差），比較不同條件間的平均差異可采用方差分析的方法。不足有：采用方差分析可能需要方差齊性檢驗，并進(jìn)行優(yōu)化；僅考察平均數(shù)，可能會造成某些結(jié)果被忽略。

2．整體分布的方法

常采用指數(shù)分布、正態(tài)分布等來分析數(shù)據(jù)。不足有：將每個數(shù)據(jù)都納入結(jié)果之中，難以排除聯(lián)系效應(yīng)，疲勞效應(yīng)等。

三、影響反應(yīng)時間的因素

（一）刺激因素

1．刺激強度

（1）一般當(dāng)刺激強度較弱時，反應(yīng)時間較長，隨刺激強度增加，反應(yīng)時間會逐漸縮短。

（2）當(dāng)刺激強度增加到一定程度時，反應(yīng)時間的縮短速度減小甚至停留在某一水平上。

2．刺激的時間特性以及空間特性

（1）當(dāng)物理刺激的強度本身保持不變，而增加作用于感官的時間，這樣便會增加刺激的心理強度。

（2）如果物理刺激強度保持不變，刺激的時間也保持不變，僅增加刺激的面積時，也會增加刺激的心理強度。

3．感覺通道

（1）不同的感覺器官的反應(yīng)時間不同，而且同一感覺器官受到不同刺激物，其反應(yīng)時間也不同，甚至同一刺激作用于同一感覺器官的不同部位，其反應(yīng)時間也不同。

（2）當(dāng)利用復(fù)合刺激同時作用于不同的感覺道時，其反應(yīng)時間也不同。

4．刺激類型

單一刺激比復(fù)合刺激反應(yīng)時間長

（二）被試

1．適應(yīng)水平

機體對刺激的適應(yīng)水平不同，反應(yīng)時間也不同。

2．準(zhǔn)備狀態(tài)

從預(yù)備信號的發(fā)出到刺激的呈現(xiàn)這一時距稱為預(yù)備時間。

（1）如果預(yù)備時間太短，被試就會來不及作好反應(yīng)的準(zhǔn)備；

（2）如果預(yù)備時間太長，被試的準(zhǔn)備狀態(tài)則會越過最佳狀態(tài)而趨向衰退。

3．額外動機

（1）在罰的條件下，被試反應(yīng)的額外動機最強，其反應(yīng)時最短；

（2）在賞的條件下，被試的反應(yīng)時次之；

（3）在不賞不罰的條件下，反應(yīng)時間最長。

4．年齡

（1）25歲以前，人的反應(yīng)時間逐漸變快；

（2）進(jìn)至成人階段，其反應(yīng)時間的變化很少；

（3）60歲之后，反應(yīng)時間開始變慢。

5．練習(xí)

（1）一般練習(xí)越多，反應(yīng)時間越短，最后達(dá)到反應(yīng)時間不可再減少的最小限度。

（2）反應(yīng)越復(fù)雜，經(jīng)練習(xí)，反應(yīng)時間變化幅度越大；簡單反應(yīng)，反應(yīng)時間的變化幅度則較小。

6．個體差異

被試變量中主要的是個人在反應(yīng)時間上的差異。同一個被試，在同一條件下，其每時每刻的反應(yīng)時間也會因其心理和生理方面的某些變化而不同。

（三）速度與準(zhǔn)確率權(quán)衡

在完成任務(wù)的過程中，有的被試會犧牲準(zhǔn)確率來提高速度，有的被試會犧牲反應(yīng)速度來提高準(zhǔn)確率，也就是說被試會主觀權(quán)衡反應(yīng)速度與準(zhǔn)確率的標(biāo)準(zhǔn)來完成實驗，這就是反應(yīng)速度與準(zhǔn)確率的權(quán)衡現(xiàn)象。

（四）實驗設(shè)備的時間精度

當(dāng)下，研究者可以使用計算機進(jìn)行實驗研究，計算機測量反應(yīng)時，其準(zhǔn)確性依賴于以下兩點：

1．操作系統(tǒng)

當(dāng)下流行的操作系統(tǒng)均能很好的滿足心理學(xué)實驗的要求，但在測量反應(yīng)時的實驗中，即便是幾十毫秒的誤差，也會影響實驗結(jié)果，這就要求研究者盡量做到控制誤差在合理范圍內(nèi)。

2．外接設(shè)備

外接設(shè)備包括鼠標(biāo)、鍵盤、按鍵器等，每一次按鍵，所帶來的時間上的誤差，都會影響實驗結(jié)果，條件允許的情況下，需使用時間精確度高的鍵盤和鼠標(biāo)。