第4章　反應(yīng)時(shí)間

4.1　復(fù)習(xí)筆記

一、反應(yīng)時(shí)間的概述

（一）反應(yīng)時(shí)間的概念

1．內(nèi)涵

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

2．外延

包含：（1）刺激使感受器產(chǎn)生興奮，其沖動(dòng)傳遞到感覺(jué)神經(jīng)元的時(shí)間；（2）神經(jīng)沖動(dòng)經(jīng)感覺(jué)神經(jīng)傳至大腦皮質(zhì)的感覺(jué)中樞和運(yùn)動(dòng)中樞，中樞加工，并從那里經(jīng)運(yùn)動(dòng)神經(jīng)到效應(yīng)器的時(shí)間；（3）效應(yīng)器接受沖動(dòng)后開(kāi)始效應(yīng)活動(dòng)的時(shí)間。

（二）反應(yīng)時(shí)間的研究簡(jiǎn)史

1．天文學(xué)的貢獻(xiàn)

對(duì)反應(yīng)時(shí)間的研究最早始于天文學(xué)。19世紀(jì)初，德國(guó)天文學(xué)家Bessel等人通過(guò)觀測(cè)得出了“人差方程”，即B（天文學(xué)家1的反應(yīng)時(shí)間）－A（天文學(xué)家2的反映時(shí)間）≈1.22s，來(lái)表示Bessel的觀測(cè)數(shù)據(jù)和另一位天文學(xué)家的觀測(cè)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(yùn)用反應(yīng)時(shí)間來(lái)測(cè)定蛙神經(jīng)的傳導(dǎo)速度。后來(lái)，他用一弱電擊刺激人的皮膚，讓被試一旦覺(jué)得電擊就用手反應(yīng)，記錄這些反應(yīng)時(shí)的差異。他從中可粗略估計(jì)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(shí)間的實(shí)驗(yàn)。Donders借助反應(yīng)時(shí)間的相減得到選擇反應(yīng)時(shí)間、辨別反應(yīng)時(shí)間，即減法反應(yīng)時(shí)。

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(duì)反應(yīng)時(shí)間進(jìn)行了一系列的實(shí)驗(yàn)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(shí)間這一客觀指標(biāo)對(duì)加工過(guò)程進(jìn)行研究，以揭示信息加工過(guò)程和各個(gè)階段。

①相減法

減法反應(yīng)時(shí)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(méi)有的某個(gè)特定心理過(guò)程，而在其它方面均相同，這樣就可判定這兩個(gè)作業(yè)的反應(yīng)時(shí)間之差就是完成那個(gè)特定心理過(guò)程所需的時(shí)間。

②相加法

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

③開(kāi)窗實(shí)驗(yàn)法

Hamilton等（1977）、Hockey等（1981）發(fā)展了“開(kāi)窗”實(shí)驗(yàn)。即能直接地測(cè)量每個(gè)加工階段的時(shí)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(shí)實(shí)驗(yàn)中，被試往往會(huì)以犧牲反應(yīng)正確率為代價(jià)而換取反應(yīng)的速度，有時(shí)則會(huì)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(shí)實(shí)驗(yàn)中可運(yùn)用不同的速度-準(zhǔn)確率權(quán)衡標(biāo)準(zhǔn)來(lái)指導(dǎo)自己的反應(yīng)。

（4）內(nèi)隱聯(lián)想測(cè)驗(yàn)

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

二、反應(yīng)時(shí)間的測(cè)定方法

（一）減數(shù)法

1．三種反應(yīng)時(shí)間

Donders首先測(cè)定三種不同的反應(yīng)時(shí)間：

（1）A反應(yīng)時(shí)。一個(gè)反應(yīng)僅對(duì)應(yīng)于一個(gè)刺激，當(dāng)一個(gè)刺激呈現(xiàn)時(shí)，就立即對(duì)其做出反應(yīng)，這種反應(yīng)時(shí)間也稱為簡(jiǎn)單反應(yīng)時(shí)。

（2）B反應(yīng)時(shí)。多個(gè)反應(yīng)，各自對(duì)應(yīng)于事先所規(guī)定的那個(gè)刺激進(jìn)行反應(yīng)，此時(shí)測(cè)得的反應(yīng)時(shí)間包含簡(jiǎn)單反應(yīng)時(shí)、辨別反應(yīng)時(shí)和選擇反應(yīng)時(shí)。

（3）C反應(yīng)時(shí)。一個(gè)反應(yīng)，僅對(duì)應(yīng)于多個(gè)刺激中的那個(gè)事先規(guī)定的刺激進(jìn)行反應(yīng)。而對(duì)其它刺激則呈現(xiàn)不反應(yīng)。所測(cè)得的反應(yīng)時(shí)間包括簡(jiǎn)單反應(yīng)時(shí)和辨別反應(yīng)時(shí)。

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(shí)運(yùn)用減數(shù)法來(lái)判定某個(gè)信息加工階段的存在，如Posner等的研究；有時(shí)也用此法來(lái)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(yùn)用反應(yīng)時(shí)減數(shù)法來(lái)證實(shí)，短時(shí)記憶的信息除聽(tīng)覺(jué)編碼之外，還存在視覺(jué)編碼。

①實(shí)驗(yàn)程序

a．在實(shí)驗(yàn)中安排了兩種材料：一種是形同音同的兩個(gè)字母如AA；另一種是形異音同的兩個(gè)字母如Aa。

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

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

②實(shí)驗(yàn)結(jié)果

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

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

③結(jié)果解釋

a．在同時(shí)呈現(xiàn)條件下，形同音同的字母對(duì)的判定反應(yīng)時(shí)較小，因?yàn)榇俗帜笇?duì)可直接按其視覺(jué)特征來(lái)判定。這表明，形同音同的字母對(duì)的匹配是在視覺(jué)編碼的基礎(chǔ)上進(jìn)行的；形異音同字母對(duì)則需從視覺(jué)編碼過(guò)渡到聽(tīng)覺(jué)編碼，所以其用時(shí)較多。

b．在繼時(shí)呈現(xiàn)條件下，隨著兩個(gè)字母呈現(xiàn)的間隔時(shí)間增大，形同音同的字母對(duì)的視覺(jué)編碼效應(yīng)逐漸變?nèi)酰?tīng)覺(jué)編碼的作用增大，所以其反應(yīng)時(shí)也隨之增加，并與依賴于聽(tīng)覺(jué)編碼的形異音同的字母對(duì)的反應(yīng)時(shí)的差別逐漸減小。

④結(jié)論

Posner等運(yùn)用反應(yīng)時(shí)的減數(shù)法證實(shí)了某些短時(shí)記憶信息可以存在視覺(jué)編碼和聽(tīng)覺(jué)編碼兩個(gè)階段。

（2）Cooper和Shepard的研究

Cooper和Shepard用減數(shù)法的實(shí)驗(yàn)證實(shí)了心理旋轉(zhuǎn)的存在。心理旋轉(zhuǎn)是指單憑心理運(yùn)作的方式，將所知覺(jué)的客體進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，從而獲得正確知覺(jué)經(jīng)驗(yàn)的心理過(guò)程。

①實(shí)驗(yàn)程序

a．實(shí)驗(yàn)采用非對(duì)稱性字母“R”為實(shí)驗(yàn)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(bào)告字母R的正反情況，而忽略其傾斜程度

c．實(shí)驗(yàn)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(shí)提示正、反和傾斜度

②實(shí)驗(yàn)結(jié)果

字母傾斜度越大，反應(yīng)時(shí)間越長(zhǎng)。

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(shí)間就越長(zhǎng)，即反應(yīng)時(shí)間越長(zhǎng)。

④結(jié)論

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

3．減數(shù)法的不足

減數(shù)法簡(jiǎn)單地認(rèn)為信息加工是多個(gè)加工階段孤立完成的，但實(shí)際上，一般并不能保證復(fù)雜的信息加工過(guò)程中，某些加工階段不會(huì)相互影響，因此使用減數(shù)法做研究時(shí)，應(yīng)考慮實(shí)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(gè)認(rèn)為所需要的時(shí)間是一系列信息加工階段各自需要時(shí)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(dú)進(jìn)行操作，就能觀察到這些因素對(duì)完成任務(wù)的影響。其基本原理是如果兩個(gè)不同的實(shí)驗(yàn)因素，彼此獨(dú)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(gè)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(gè)加工階段。

2．短時(shí)記憶信息提取的階段及其影響因素

Sternberg通過(guò)加因素法確定了對(duì)短時(shí)記憶信息提取過(guò)程有獨(dú)立作用的4個(gè)因素，并且這4個(gè)因素分別對(duì)4個(gè)獨(dú)立的加工階段起作用。可將短時(shí)記憶的信息提取過(guò)程用框圖來(lái)表示（圖4-1）。

圖4-1  短時(shí)記憶信息提取的階段及其影響因素

3．信息加工過(guò)程的時(shí)間

（1）根據(jù)Sternberg的反應(yīng)時(shí)相加因素法的原理，完成一項(xiàng)作業(yè)所需的時(shí)間是一系列信息加工階段分別所需時(shí)間的總和，則整個(gè)信息加工過(guò)程的時(shí)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(shí)間，N為識(shí)記項(xiàng)目的數(shù)量，b為每個(gè)項(xiàng)目比較的耗時(shí)，C為決策階段和反應(yīng)組織階段共需的時(shí)間。

（三）“開(kāi)窗”實(shí)驗(yàn)

典型的“開(kāi)窗”實(shí)驗(yàn)是Hockey等（1981）設(shè)計(jì)的字母轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn)。主試向被試呈現(xiàn)1-4個(gè)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(gè)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(shí)驗(yàn)程序

最先呈現(xiàn)“4個(gè)字母＋4”。然后，被試按一下鍵，就可看到第一個(gè)字母“K”，當(dāng)看到“K”之后，被試就做出聲轉(zhuǎn)換，即說(shuō)出L-M-N-O，然后再按鍵，第二個(gè)字母“E”呈現(xiàn)，再做出聲轉(zhuǎn)換，如此下去，直到4個(gè)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(shí)驗(yàn)的反應(yīng)時(shí)數(shù)據(jù)，可以得出完成字母轉(zhuǎn)換作業(yè)的3個(gè)加工階段：

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

（2）轉(zhuǎn)換階段，即轉(zhuǎn)換所用的時(shí)間。

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

3．評(píng)價(jià)

反應(yīng)時(shí)間的相減法和相加因素法都不是直接測(cè)出某一特定加工階段所需的時(shí)間，而是間接地通過(guò)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(guò)嚴(yán)密的推理才能被發(fā)現(xiàn)。“開(kāi)窗”實(shí)驗(yàn)通過(guò)對(duì)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(shí)間都比較直接地估計(jì)出來(lái)。

（四）內(nèi)隱聯(lián)想測(cè)驗(yàn)

內(nèi)隱聯(lián)想測(cè)驗(yàn)是由Greenwald等人提出來(lái)的，是以反應(yīng)時(shí)為指標(biāo)，通過(guò)測(cè)量被試對(duì)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(gè)體對(duì)于特定目標(biāo)概念的態(tài)度或觀念。

1．實(shí)驗(yàn)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(duì)分類結(jié)果做出反饋，且記錄對(duì)目標(biāo)概念分類簡(jiǎn)單反應(yīng)時(shí)；

（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(duì)分類結(jié)果的反饋和記錄簡(jiǎn)單反應(yīng)時(shí)的方式與步驟一相同；

（3）聯(lián)合任務(wù)一，要求被試對(duì)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(cè)驗(yàn)中會(huì)設(shè)置兩個(gè)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(duì)聯(lián)合任務(wù)一進(jìn)行正式測(cè)試；

（5）為了配合聯(lián)合任務(wù)二的實(shí)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(duì)聯(lián)合任務(wù)而進(jìn)行正式測(cè)試。

2．經(jīng)典研究

Greenwald等人的花-昆蟲內(nèi)隱聯(lián)想實(shí)驗(yàn)

3．研究結(jié)果

兩種聯(lián)合任務(wù)的反應(yīng)時(shí)間有顯著差異，即內(nèi)隱聯(lián)想測(cè)驗(yàn)效應(yīng)顯著——被試對(duì)“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(duì)花的態(tài)度更為正向。

（五）反應(yīng)時(shí)間的數(shù)據(jù)分析

1．集中趨勢(shì)的方法

最為常見(jiàn)的反應(yīng)時(shí)間分析方法就是分析數(shù)據(jù)的集中趨勢(shì)（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(yàn)，并進(jìn)行優(yōu)化；僅考察平均數(shù)，可能會(huì)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(lái)分析數(shù)據(jù)。不足有：將每個(gè)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(shí)間的因素

（一）刺激因素

1．刺激強(qiáng)度

（1）一般當(dāng)刺激強(qiáng)度較弱時(shí)，反應(yīng)時(shí)間較長(zhǎng)，隨刺激強(qiáng)度增加，反應(yīng)時(shí)間會(huì)逐漸縮短。

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

2．刺激的時(shí)間特性以及空間特性

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

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

3．感覺(jué)通道

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

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

4．刺激類型

單一刺激比復(fù)合刺激反應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)

（二）被試

1．適應(yīng)水平

機(jī)體對(duì)刺激的適應(yīng)水平不同，反應(yīng)時(shí)間也不同。

2．準(zhǔn)備狀態(tài)

從預(yù)備信號(hào)的發(fā)出到刺激的呈現(xiàn)這一時(shí)距稱為預(yù)備時(shí)間。

（1）如果預(yù)備時(shí)間太短，被試就會(huì)來(lái)不及作好反應(yīng)的準(zhǔn)備；

（2）如果預(yù)備時(shí)間太長(zhǎng)，被試的準(zhǔn)備狀態(tài)則會(huì)越過(guò)最佳狀態(tài)而趨向衰退。

3．額外動(dòng)機(jī)

（1）在罰的條件下，被試反應(yīng)的額外動(dòng)機(jī)最強(qiáng)，其反應(yīng)時(shí)最短；

（2）在賞的條件下，被試的反應(yīng)時(shí)次之；

（3）在不賞不罰的條件下，反應(yīng)時(shí)間最長(zhǎng)。

4．年齡

（1）25歲以前，人的反應(yīng)時(shí)間逐漸變快；

（2）進(jìn)至成人階段，其反應(yīng)時(shí)間的變化很少；

（3）60歲之后，反應(yīng)時(shí)間開(kāi)始變慢。

5．練習(xí)

（1）一般練習(xí)越多，反應(yīng)時(shí)間越短，最后達(dá)到反應(yīng)時(shí)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(shí)間變化幅度越大；簡(jiǎn)單反應(yīng)，反應(yīng)時(shí)間的變化幅度則較小。

6．個(gè)體差異

被試變量中主要的是個(gè)人在反應(yīng)時(shí)間上的差異。同一個(gè)被試，在同一條件下，其每時(shí)每刻的反應(yīng)時(shí)間也會(huì)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(guò)程中，有的被試會(huì)犧牲準(zhǔn)確率來(lái)提高速度，有的被試會(huì)犧牲反應(yīng)速度來(lái)提高準(zhǔn)確率，也就是說(shuō)被試會(huì)主觀權(quán)衡反應(yīng)速度與準(zhǔn)確率的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)完成實(shí)驗(yàn)，這就是反應(yīng)速度與準(zhǔn)確率的權(quán)衡現(xiàn)象。

（四）實(shí)驗(yàn)設(shè)備的時(shí)間精度

當(dāng)下，研究者可以使用計(jì)算機(jī)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究，計(jì)算機(jī)測(cè)量反應(yīng)時(shí)，其準(zhǔn)確性依賴于以下兩點(diǎn)：

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(shí)驗(yàn)的要求，但在測(cè)量反應(yīng)時(shí)的實(shí)驗(yàn)中，即便是幾十毫秒的誤差，也會(huì)影響實(shí)驗(yàn)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(lái)的時(shí)間上的誤差，都會(huì)影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果，條件允許的情況下，需使用時(shí)間精確度高的鍵盤和鼠標(biāo)。