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《实验心理学》

作者:杨治良    文章来源:《实验心理学》    点击数:    更新时间:2006-7-30

平面正确
反应时(秒)
标准差
(秒)
正确率
(%)
1 立交路口直行和右转弯1.81 0.67 87.5
2 单行路只准自行车上下行1.82 0.70 100.0
3 只准两种车通行1.61 0.50 95.0
4 单行路2.20 1.22 92.5
5 快速路1.48 0.44 95.0
6 快速路终点2.15 0.13 90.0
7 让干路车先行1.88 1.02 90.0
8 准试煞车1.75 1.00 97.5
9 解除禁止超车2.38 1.27 82.5
10 解除时速限制1.88 0.94 92.5
11 山旁险路2.07 0.95 97.5
12 落石1.82 0.69 97.5
13 村镇1.75 0.74 100.0
14 学校1.52 0.48 100.0
15 施工1.55 0.34 100.0
(采自詹美莎, 1987)
求被试者在听到主试者预备口令后注视屏幕,当画面出现时迅速从中寻找交
通标志并回头回答其意义,尽量做到又快又准。
实验获得了表3-9 的结果。从表3-9 可以看出,除9 号“解除禁止超车”
标志外,其他标志的再认正确率均超过 85%,9 号标志的再认正确率最低为
82.5%。结果表明各标志平均反应时间差异很显著。其中 9 号标志反应时最
长,为2.38 秒,它除了和4 号(单行路)、6 号(快速路终点)、11 号(山
旁险路)标志的反应时差异不显著外,和其他11 种标志的反应时差异都相当
显著,4 号、6 号、11 号标志反应时也相当长,均超过了2 秒。另外,5 号(快
速路)、14 号(学校)、15 号(施工)、3 号(只准两种车通行)、8 号(准
试煞车)和13 号(村镇)标志的反应时比较短,是在1.48~1.75 秒之间,
它们之间基本上无显著差异。这实验告诉我们,作为刺激材料复杂性的一种
表现——易读性,对反应时间的影响是极为明显的。
(四)因刺激呈现方式不同而异
在反应时间研究中,刺激呈现方式也归属于刺激变量,刺激的呈现方式
不同,反应的难度也不同。这方面的实验研究古今都有不少,这里举一例。
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
应时间进行了测定,获得了表3-10 的实验结果。根据表3-10 的八个不同
表3-10 六种距离、八种方向的视觉运动反应时间( 单位: 毫秒)
信 号 的 方 信号离视 向
野中心的
距离* 上右上右右下下左下左左上 X S
5.73 ° 820.77 832.69 840.73 849.72 717.25 833.91 790.71 842.68 816.06 41.04
10.05 ° 815.82 824.42 791.54 814.07 699.80 790.90 775.34 814.67 790.82 37.73
20.10 ° 827.73 862.90 819.23 810.31 711.54 791.86 798.56 848.45 808.82 43.04
30.15 ° 832.47 892.17 836.20 831.89 707.28 839.88 804.91 861.82 825.83 50.12
40.21 ° 837.87 900.28 879.18 819.57 785.57 808.54 819.77 909.62 845.06 42.69
50.26 ° 905.19 941.32 874.96 832.24 792.68 871.97 909.94 893.23 877.69 43.90
X 839.98 875.63 840.31 826.30 735.71 822.84 816.54 861.75
S 32.91 44.32 33.32 14.60 41.87 31.66 48.08 34.76
*信号离双眼视野中心的距离以角度表示
(采自张铁忠、沙建英, 1987 )
方向的视觉运动反应时间的平均值与标准差画成图3-10。从图上可以看出
反应时间随着信号在视野中的方向不同而有差异,方向“下”反应最快,反
应时最短,其次是方向“左”、“左下”与“右下”,再其次是方向“上”
与“右”,“右上”与“左上”反应最长,反应时间的值最大。各方向反应
时间的方差分析表明,差异非常显著。反应时曲线成草写“V”字形。如果以
垂直与水平线上诸方向的反应时分别与按顺时针相邻方向的反应时进行比
较,除“右”方向外,其他各方向的反应时均比斜方向快,整个曲线有成锯
齿形趋势。
对图 3-10 和表 3-10 作双眼视野相反方向反应时的比较表明:方向
“下”较“上”,“右下”较“左上”,“左下”较“右上”的反应时短,t
检验表明差异均达显著水平;方向“左”与“右”反应的差异不显著。由此
可见,偏离双眼野中心的距离是影响反应时的重要因素。距离不同,反应时
间也有明显的差异,反应时间随偏离视野中心距离的增大而增长。
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
外界刺激作出反映的。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。
(一)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。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3-11。
这个材料表明,感受器适应水平的变化对反应时间的影响,这也相当于
上面讲到的不同强度光刺激的影响。在反应时间实验中,不仅是视觉,而且
听觉和其他感觉,都要考虑到被试者的感觉适应问题。
表3-11 不同光适应水平的反应时间
适应水平(呎·烛) 200 150 100 50 0
反应时间(毫秒) 154 146 144 140 131
(采自 Hovland , 1936 )
(二)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。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,见表 3-12。
表 3 - 12 准备状态和反应时间
间隔(秒) 反应时平均数( M )(毫秒) 标准差( SD )(毫秒)
1 198.92 19.750
1.5 170.75 11.348
2 210.87 18.714
(采自藤田厚, 1982 )
心理学家通过对肌电和脑电图形的分析来解释准备状态与反应时间的关
系。当预备信号发出 200~400 毫秒时,执行反应的肌肉部位开始紧张起来,
这种肌肉紧张不断增强直至预备时间之末而达到峰值;且当预备时间稳定在
一个最适合于作出最快反应时,紧张度最高。此时,在相应脑部的。波被抑
制,在信号发出后1000~1500 毫秒, α波被抑制量为最大,大脑处于高水
平的被激活状态。在这种条件下,被试者就可能作出快速反应。可见,反应
时间有赖于机体准备状态的水平也有其生理基础。
(三)练习次数
在心理实验中,练习(exercise)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。兹以
洛莫夫(Lomov,1965)的实验加以说明。六名被试者对光刺激作顺序运动反
应(对光作一系列简单画图动作),共练习26 天,每天练习10 次共20 分钟。
平均结果见图3-11。由图可见,由于被试者起先不习惯于反应的方式,当
他选定适合自己的操作方法后,练习因素开始起作用了。变异系数的值由大
到小,表明反应时间逐渐减少到一定的水平并且稳定下来,接近极限水平。
关于练习对反应时间影响的机制,不少学者提出了一些解释。吉列齐娜
(Telekina,1957)、格莱斯金(Gerrelstein,1958)认为由于言语—思维
的参与,不仅使感觉过程的调节机制得到改造,机体还能有意识地调节自己
准确地掌握反应时间。
(四)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,结果见
图 3-12。图中激励系列是将每次反应结果告诉被试者,因而被试者得到一
种略微的奖或罚的激励;惩罚系列是当被试者的反应慢于规定时间时,其手
指就受到一次电击,而反应达到这允许时限便不受电击;常态系列是指没有
附加动机的影响。这三种条件是循环使用的,以免产生练习效应。三名有训
练的被试虽然都一直在尽快地作出反应,但在不同水平的奖惩动机影响下,
反应还是有明显的变化。每条曲线都是3600 次单一反应的分布曲线。
(五)年龄因素和个体差异
人的心理发展变化存在着很大的个体差异,不同的人的发展速度,达到
最高水平以及开始衰退的年龄都有所不同,年龄差异是指心理功能随年龄变
化的总趋势。个体的年龄对反应时间的影响曾有不少研究,都得到相似的结
果。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,起初减得快,以后较慢。学前期儿童由于难以控制的肌肉紧张、情
绪激动与注意涣散的缘故,反应时间很不稳定,且不易获得较快的反应。7~
8 岁学龄期儿童反应时间减少趋势比较明显,也开始稳定下来。
进入生理成熟期后,人的感觉-运动和短时记忆功能随着年龄的增长,有
一个逐渐衰退的趋势。进入老年期后,这两个方面的功能可以有较显著的退
化。戈茨达克(Gottsdamker,1968)在对一组年龄为 18~93 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,但反应
时间(RT)的增长量在相近的年龄组中是很缓慢的(小于2 毫秒/10 年)。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。图 3-13 是迈尔斯(Miles,
1942)的听觉简单反应的实验结果。
个体差异(或个别差异)(individual differences)指不同个体之间
在品质和属性上存在的任何差别。无疑在反应时间实验中,常会遇到个别差
异的问题。即使研究者能将上述来自内外的实验变量严加控制,但由于人们
的心理特点不同,各人的反应时间是各不相同的,这就表现为在反应时间上
的个别差异。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。为了测
量各年龄阶段反应时间的离散程度或离中趋势(参见第二章),依据表 3-
13 上
表3-13 147 名成年被试者视听反应时成绩
项 目视反应时听反应时
年龄组平均数( M ) 标准差( SD ) 平均数( M ) 标准差( SD )
青年组( n = 57 人)
20 ~ 39 岁
195.64 29.10 140.27 27.26
中年组( n = 42 人)
40 ~ 59 岁
220.22 29.47 160.32 31.35
老年组( n = 48 人)
60 岁以上
246.29 48.90 82.78 45.10
(采自洪炜、梁宝勇, 1986 )
的数值算出了变异系数(variation coefficient)(注3-2),结果发现,
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-运动反应
速度方面存在着较大的个别差异。
注3-2:
V
SD
M
= ′100%
说明:凡凭借算术均数来表示两个或两个以上标准差的相对差别的统计量
数,就叫做变异系数。式中V 表示变异系数;SD 表示标准差;M 表示平均数。
经过较长的练习,有些人比另一些人进步得快些,这就改变了它们在分
配图上的相对地位,但由于各人的进步幅度不同,总的时间分配仍是对称的
形态,个别差异仍然存在。
不仅不同被试者之间反应时间有差异,同一被试的反应时间也是有起伏
的。主试者难以预测某个被试者在某个特定时刻的反应时间应是多少,这一
变异也受制于他总的心理特点,而不是任何一、两个单独因素所造成的。
应当指出,年龄和个体差异还有交互作用。如有些老年人衰老得快些,
有些人由于注意老年的保健与心身锻炼而延缓其病理性衰老。我国心理学工
作者洪炜等对年龄的个体差异进行了研究, 147 名有文化的健康成人参加了
实验。正式测定前,进行10~20 次练习,直到成绩比较稳定时为止。稍事休
息后,再进行视觉和听觉的反应时间的正式测定。各记录10 次结果。表3-
13 为三组被试者的平均数和标准差。图3-14 为年龄与视听反应时间的关
系。
(六)酒精及药物的作用
影响反应时间的因素可以列出许多,在实际领域一个引人注目的问题是
酒精和药物也能影响反应时间。各类酒中都含有不等量的酒精。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2~3 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。由于酒精对大脑皮层的抑制过程会产生破坏作用,使驾驶员很难
正确估算车速、距离和自己的能力,以致驾驶动作不准确、不适当。据测试,
当血液中的酒精达到0.5~0.7 毫克时,驾驶员不仅选择反应时间增长,而且
错误反应也增加46%。
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。其他诸如安眠药、麻醉药品、止咳药、止痛片,咖啡因、非
那明、利血平等类药品,要遵医嘱,不应随意服用。另外有些工程人员不应
服用抗胺类药品,因为它会使人昏昏欲睡,反应能力下降。因病住院,或在
治疗过程中,最好主动向医生介绍自己的职业,以及近期是否有出车等任务,
以便医生合理用药。还有一种情况,即不能靠喝浓茶、浓咖啡来增加兴奋,
因为这种兴奋是短暂的,随之而来的则是疲劳、困倦。
统观本节所述,影响反应时间的诸多因素可来自外界和机体内部各个方
面。一般说来,对一些肌体变量,实验者是难以控制的,这也许是反应时间
研究的一大难题。可是反应时间的探索曾给个别差异测量提供了机会,随着
个别差异研究的深入,必将给反应时间研究的进一步发展创造条件,在相辅
相成中,得到共同的发展。
第四节 用反应时间分析信息加工的方法
反应时间测量有两个用途:(1)作为成就的指标,因为你对一件工作越
精通,你就完成得越快;(2)也可作为借以产生一种行为结果的内部过程复
杂性的指标,因为内部过程越复杂,它所消耗的时间便越长。过去传统心理
学更多地使用第一种用途,而今现代心理学则更多地使用第二种用途。
二十多年来,随着认知心理学(cognitive psychology)理论的发展,
反应时间的测量受到特别的重视,认知心理学家对反应时间的关注是与信息
加工(或讯息处理)(information processing)理论的基本思想分不开的。
信息加工理论用抽象的方法分析人的心理过程,认为信息在脑内要经过一系
列操作处理,这些操作处理有明确的先后次序,在不同的处理阶段信息处于
不同的状态。心理处理是要时间的,处理信息量的多少,处理阶段的不同,
都会直接反映在处理的反应时间特征上。因此,特定的心理操作能按它所需
要的时间来测量,不同的心理操作按它们在时间分布上的不同而区分开来。
可见,反应时实验受到认知心理学家的重视并不是偶然,而是有着深刻原因
的。认知心理学家强调研究内部心理过程,并将它看作一系列连续阶段的信
息加工过程。要把握这个过程,则需要将输入和输出联系起来进行推论。反
应时实验恰好可以为此提供极为重要的客观材料。应用反应时间分析人类信
息加工过程的两种基本方法是减数法和加因素法。
一、减数法
(一)什么叫减数法
一些有影响力的实验心理学教科书,把心理学上反应时间的研究划分为
两个时期。第一时期称减数法时期,它是由唐德斯(Franciscus Cornelis
Donders,1818~1889)奠定基础的。又称唐德斯反应时ABC(Donders ABC
of reaction time)或唐德斯三成分说(Doders three components)。第
二个时期称加因素法时期,它是由斯顿伯格(Sternberg,1969)奠定基础的。
减数法(subtractive method)乃是一种用减数方法将反应时间分解成各个
成分,然后来分析信息加工过程的方法。它是由唐得斯首先提出的,故又称
唐德斯减数法(Donders subtractive method)。
唐德斯最初应用这种实验来测量包含在复杂反应中的辨别、选择等心理
过程所需要的时间。在这种实验里,通常需要安排两种不同的反应时作业,
其中一种作业包含另一种作业所没有的某个特定的心理过程,此特定心理过
程即为所要测量的心理过程,而二者在其余方面均相同,这两种反应时的差
即为此过程所需的时间。举例来说,当被试者觉察一个灯光刺激后立即用右
手按键作出反应,这样就测到一个简单的视觉反应时(RT1)。如果实验安排
红绿两个色光刺激,并要求被试者看到红光后立即用右手按键来反应,而看
到绿光时则不作出反应,这样测到的复杂反应时(RT2)要长于前面的简单反
应时。这两种反应时作业的区别仅仅在于后者需要将红绿两个色光刺激区分
开来,所以这两种反应之差就是辨别过程所需的时间,即RT2-RT1=辨别过程
时间。减数法反应时实验的名称也由此而来。同理,如果实验仍安排红绿两
个色光刺激,但要求被试者在看到光刺激时,不但要作出辨别,而且还要对
反应作出选择。将这样测得的反应时(RT3)减去含有辨别过程的反应时
(RT2),就得到选择过程所需的时间,即RT3-RT2=选择过程时间。
唐德斯的减数法把反应分为三类,即A、B、C 三种反应:
第一类反应称A 反应(A-reaction),又称简单反应(simple reaction)
(见图3-15)。A 反应一般只有一个刺激和一个反应,例如被试者对—个灯
亮,作一个按键的反应。唐德斯称这种反应为基线时间(baseline time),
一方面它是最简单的反应,另一方面它又是更复杂反应的成分或基本因素。
第二类反应称为B 反应( B-reaction),又称选择反应( choice
reaction)(见图3-16)。它是复杂反应中的一种,在这类反应中,有二
个或二个以上的刺激和相应于刺激的反应数。也就是说,每一个刺激都有它
相应的反应。如在一个实验中,对红光信号灯按A 键,对绿光信号灯按B 键,
对蓝光信号灯按C 键,对白光信号灯按D 键,共四个刺激和四个对应的反应,
在这样的选择反应中,不仅要区别信号,而且还有选择反应。因而在这样的
反应中包括了刺激辨认的心理操作和反应的选择。
第三类反应称为C 反应( C - reaction ) , 又称辨别反应
(indentification reaction)。它是另一种形式的复杂反应(见图3-17)。
C 反应和B 反应有相同点:具有二个或二个以上的刺激。C 反应和B 反应也有
区别之处:C 反应中只有一个刺激是要求有反应的,而其余刺激是不要求作
出反应的,即不要求做任何事。那么是不是C 反应不需要心理操作呢?不是
的。 B 反应既有刺激的辨别,还有反应的选择。而C 反应仅有刺激的辨别,
但没有反应的选择。
通过以上叙述,我们可以分析A、B、C 三种反应的辨别和选择心理操作
所要求的时间。这种分析,称之为唐德斯的减数法。减数法顾名思义,其A、
B、C 三种反应是按减法规律进行的。
根据减数法法则来分析A、B、C 三种反应。C 反应就等于辨别时间加同
类的基线时间(神经传导时间等)。这里的“同类”意指刺激信号上相同。
这样,从C 中减去A,就告诉我们辨别时间有多长。与此相似,从B 中减去C,
就告诉我们选择时间有多长。因为B 包括了辨别、选择和基线等三个时间。
而C 只包括辨别和基线两个时间。它们之间的关系可从图3-18 上看到。
针对三种反应的区别,我们就可对A、B、C 三种反应进行时间上的排队:
B 类反应时间最长,C 类次之,A 类最短。和减数法原理相同,唐德斯明确提
出了反应时间的成分说。即:反应时包括了三个成分——基线时间(baseline
time),辨别时间(indentification time)和选择时间(selec

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