（基础心理学专业论文）序列表征的研究.pdf

华东师范大学硕士学位论文序列表征的研究 论文摘要 日常生活中，类似言语、运动、乐器演奏等活动都以序列的形式连续发生 在此过程中，人们能够流畅地完成各类任务都基于序列学习。序列反应时任务 ( s r t ) 正是在模拟现实生活的基础上发展起来，用于探讨任务进行过程中被试 如何掌握序列规则的一种范式。而序列反应时任务中发生获得序列表征到底是什 么，这一问题对于揭示序列学习的本质有重要意义。本文针对序列表针这一问题， 力图揭示反应的附加效果在序列表征中的参与。研究中在序列反应时任务的反应 之后附加任务无关的视觉刺激作为反应的效果，附加效果和反应之间一一对应且 具有空间兼容性。 除了s r t 范式中惯常的设计所采用的行为指标和外显测验外，在实验l 中 还添加了针对附加效果序列的外显测验；在实验2 中除了针对附加效果的外显测 验之外，又增加了附加效果序列上的替换项目，以没出现过的效果替换原来效果 序列上的效果，通过在该项目上反应时直接揭示效果序列表征的存在。除此之外， 在两个实验上还将通过有附加效果的实验组和无附加效果的控制组之间对比来 揭示附加效果对序列学习效应的促进，即促使序列学习发生加快增加序列学习的 量。 研究发现：l 、在附加效果序列上确实获得了一定的外显知识，而效果序列 上的外显知识不受刺激序列难度变化的影响。2 、效果替换项目上反应时的上升 说明对效果序列学习。但是效果替换和刺激替换的影响不一样，刺激替换影响当 前项目上的反应时，效果替换影响跟随项目上的反应时，由此推断刺激是被预期 的对象，而效果是预期的基础。3 、附加效果并不能促进刺激序列和外显回忆上 的外显知识的获得。在附加效果可以加剧学习过程中反应时下降的趋势，但是因 为这种促进不是基于序列学习，而不能提高序列学习量。在实验中揭示出来的结 果比较符合k e e l e 等人提出的序列表征的双系统理论。 关键词：序列反应时任务序列学习序列表征任务无关附加效果 华东师范大学硕士学位论文序列表征的研究 a b s t r a c t i no u r e v e r y d a yl i f e ，e v e n t sh a p p e n e d 鹤s e q u e n c e sa l lt h et i m e p e o p l ec o u l de x e c u t e a l lt h et a s k sf l u e n t l yw i t h o u tk n o w i n gt h er u l e su n d e r n e a t h s r t ( s e f i a lr e a c t i o n t u n e ) t a s k , a so n eo ft h em o s ti m p o r t a n tp a r a d i g m su s e di ns e q u e n c el e a r n i n g ， h e l p c du st oe x a m i n et h ep r o c e s so fe v e n ts e q u e n c e u n t i ln o w , w eh a v ef o u n dt h a t p e o p l ec o u l da c h i e v et h er u l e s t h a t g e n e r a t e a l lt h es e q u e n c e s ，a l t h o u g hw h a t s e q u e n c er e p r e s e n t a t i o ni sb a s e dw a ss t i l las e c r e t i no u re x p e r i m e n t s , w eu s e d s p e c i a lc o m p a t i b l ev i s u a lo b j e c t 勰i r r e l e v a n tr e s p o n s ee f f e c t , w i t ht h ei n t e n t i o nt o m a k ec l e a rh o wr e s p o n s ee f f e c ts e q u e n c ec o n t r i b u t e dt os e q u e n c er e p r e s e n t a t i o n i n t h es t u d y , p o s t e x p e f i m e n t a li n t e r v i e wh e l p 懈t oe v a l u a t ee x p l i c i tk n o w l e d g ea b o u t i r r e l e v a n tr e s p o n s ee f f e c ts e q u e n c e ，a n dt h ei n c r e a s i n go f r e a c t i o nt i m ea tt h et r i a l so f d e v i a n ti r r e l e v a n tr e s p o n s ee f f e c tw o u l di m p l yr e p r e s e n t a t i o na b o u te f f e c ts e q u e n c e r e s u l t st u r n e do u tt h a t , 1 、d u r i n gp o s t e x p e r i m e n t a lt e s t s ，w ef o u n d , s u b j e c t sc a n 坨p o f tk n o w l e d g ea b o u t i r r e l a t i o nr e s p o n s ee f f e c ts e q u e n c e 2 、t h ed e v i a n c ee f f e c to ni r r e l e v a n tr e s p o n s ee f f e c tr e v e a l st h er e p r e s e n t a t i o no ft h i s s e q u e n c 2 $ , b u tr e a c t i o nt i m ei n c r e a s ea tt h e 仃i a lf o l l o w i n gd e v i a n tr e s p o n s ee f f e c t 3 、i r r e l a v a n tr e s p o n s ee f f e c tc a n ti m p r o v es e q u e n c el e a r n i n g l 【e yw o r d s ：s e r i a lr 删i o nt i m et a s k , s e q u e n c el e a r n i n g , s e q u e n c er e p r c s 印曲l n o n i r r e l e v a n tr e s p o n s ee f f e c t s 学位论文独创性声明 本人所呈交的学位论文是我在导师的指导下进行的研究工作及取得的研 究成果据我所知，除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含其他个人已 经发表或撰写过的研究成果对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已 在文中作了明确说明并表示谢意 作者签名： 籀夔酝魄进f 学位论文授权使用声明 本人完全了解华东师范大学有关保留、使用学位论文的规定，学校有权保 留学位论文并向国家主管部门或其指定机构送交论文的电子版和纸质版。有权 将学位论文用于非赢利目的的少量复制并允许论文进入学校图书馆被查阅。有 权将学位论文的内容编入有关数据库进行检索有权将学位论文的标题和摘要 汇编出版。保密的学位论文在解密后适用本规定 学位论文作者签名：缸事递猫旷 导师签名： 日期：3 审a 。 e t l i i i ： 却亏氍 华东师范大学硕士学位论文 序列表征的研究 第一部分研究背景和问题提出 序列学习的研究涉及现实生活中的很多方面。生活中有很多序列行为的例 子，流畅的言语、音乐、运动等，许多种活动都可视为序列行为，流畅地完成这 些行为都涉及按照一系列顺序进行动作。序列学习研究的历史可以追溯到 i _ a s h l e y ，l a s h l e y 提出的关于“序列规则的问题”( t h ep r o b l e mo fs e r i a lo r d e r ) ( i _ a s h l e y ，1 9 5 1 ) ，这一问题吸引了大批研究者的注意，以求探索序列行为的认 知机能。n i s s e n 和b u l l e m e r ( 1 9 8 7 ) 将序列反应时( s e r i a lr e a c t i o nt i m e ，s r t ) 任务引入到序列学习的研究领域中后，序列反应时范式成为序列学习中的主流范 式，为序列学习的研究提供了大量的实验证据。 1 序列反应时任务及序列表征概述 序列反应时范式一般采用选择反应时任务的形式进行，例如在典型的序列反 应时任务中，主试用四个反应键来分别代表四个不同的空间位置，要求被试对出 现在四个不同空间位置上的刺激进行按键选择反应。被试对某个刺激的反应执行 完毕，在一定的反应刺激间隔( r e s p o n s e - t o s t i m u l u si n t e r v a l ) 延迟后，再呈现 下一个刺激的呈现。这些连续呈现的刺激的空间位置所组成的序列符合长度固定 的序列规则，刺激在四个空间位置上按此序列重复呈现。但是被试一般只被告知 根据反应和刺激间的映射关系尽量又迅速又准确地进行按键反应，而不被告知序 列规则。序列反应时任务的典型结果是，随着练习的进行，被试对符合序列规则 呈现的刺激的反应时逐渐下降，而将刺激的呈现顺序随机化之后，被试的反应时 出现明显的上升。这个结果说明被试的反应依赖于序列规则，被试习得了某种潜 在的序列规则。 序列反应时任务范式有两个特点。第一，在序列反应时任务中一般采用在空 间分布上具有兼容性。的刺激与反应，例如，如果刺激出现在水平排列的从左至 右的四个位置上，那么通常反应键也是水平地从左到右排列。除非实验有特殊需 要，否则一般刺激出现在哪个空间位置上，就按那个与之对应的反应键反应。这 种映射关系对被试完成选择反应时任务具有明显的提示作用，在刺激和反应具有 空间兼容性的条件下进行反应比较容易。相比于缺乏兼容性刺激反应映射关系 的实验条件( 例如，采用同一位置的不同符号作为刺激而将反应键进行空间排列， 或者刺激与反应没有空间对应关系) ，显然在具有兼容性刺激- 反应映射关系的条 。兼容性是指刺激和反应在特征上某一维度上分享共同的特征，刺激从而自动启动 ( p r i m i n g ) 反应 华东师范大学硕士学位论文 序列表征的研究 件中被试的反应速度更快。第二，由于上面提到的第一种特点，在序列反应的任 务中被试只需要很少的认知资源就能完成选择反应任务，而且实验中给于被试思 考序列规则的时间极少，因而导致注意资源从序列规则的探索发现上分散出去。 这是序列反应时任务的第二个特点。 在n i s s e n 和b u l l e m e r 将序列反应时范式引入序列学习的研究领域后，利用 序列反应反应时范式研究序列学习的各种精巧实验设计层出不穷，成为序列学习 领域中极具创造力的范式，推动了序列学习研究的发展。序列反应时任务受到重 视有以下几个原因。 首先，正像在开篇的段落里提到的，将信息序列化或将动作序列化是人类的 基本能力。在日常生活中，人类使用了大量的信息序列和动作序列。在言语中， 人类能将音素序列化成为音节，将音节序列化为语汇，将词汇序列化为句子；在 使用计算机打字时，我们按照顺序敲击一个个按键，拼出我们想要的字、词、句 子；在演奏乐器时，不仅涉及到对乐谱音符序列的辨认，而且涉及到的动作序列 的完成；大部分体育活动也涉及到一个个动作序列的完成。 其次，序列反应时任务还是研究技能获得的一个简单易行的途径。序列反应 的任务采用的研究器材和实验操作都相对十分简单，而且序列学习效应在短期内 就可以出现。反应时和正确率都可以作为该任务中较完备的客观评价指标。所以 序列反应时任务可以应用于各种人群，从神经系统疾病病患到幼儿，甚至于可以 应用于动物研究。 最后，序列反应时也是内隐学习的重要范式。在序列反应时任务中，被试一 般并未被告知实验材料中存在序列规则，但是被试却在行为指标上反映出对序列 规则的依赖。而且在完成序列反应时任务之后的再认或回忆任务中，被试成绩往 往较差，而且也不能外显地报告实验材料中的序列规则，这时说明被试对序列规 则缺乏外显的认知。可见序列反应时任务提供了一种复杂的内隐学习形式，因此 它也是研究内隐学习的一种行之有效的方法。 随着序列反应时范式的发展，研究者越来越多地关注序列学习中的诸多理论 问题。其中，关于序列学习中何种成分得到表征这一问题受到了研究者的观注。 文本将围绕序列表征问题展开论述。 序列学习研究中的一个基本问题是序列学习中到底学会了什么。也就说序列 表征的本质是什么，序列学习基于何种表征成份发生的。这个问题并不易于回答。 在上文介绍的经典序列反应时任务中，当四个刺激( 空间位置) 与四个反应一一 2 华东师范大学硕士学位论文序列表征的研究 对应时，不但刺激材料本身具有序列规则，与刺激对应的按键反应动作也具有相 应的序列规则。而且实验中除了刺激和反应之外，常见的还有另一类事件。当反 应发生时，刺激的消失这一事件，或者完成反应时的一些动觉反馈( 例如手指上 的触觉) 就成为实验中的另一类事件一反应效果，因为这些事件都是因为反应 才发生的或者说是跟随着反应发生的。因此反应效果也构成了一种规则序列。这 样一来，在序列反应时任务中，至少存在着三种规则序列，到底是哪一种序列规 则得到了加工、形成了表征，成为导致反应时下降的表征成份? 实际上，当s r t 范式诞生之后不久，这一问题就受到了研究者们的重视，很多研究者对这一问题 进行了深入探讨，而时至今日关于这个问题尚无定论。尽管分歧仍在，但这一问 题的重要性却不容置疑。何种表征成分得到了学习，对揭示序列学习的本质有重 要意义。因为不同对象的表征( 知觉到的刺激或反应) 所涉及的加工系统不一样， 依赖的神经基础也有所不同，不同的事件序列上项目之间构成联结的机制可能也 是不同的。 作为序列反应时任务中较为明显的两类序列刺激序列和反应序列 首先成为序列表征成份之争的焦点。有些研究者认为刺激序列构成了序列学习的 表征，而有些研究者则认为反应序列构成了序列学习的表征。除了这两种主流观 点外，另外一些研究者也提出了刺激一反应表征、反应一刺激表征、刺激一反应表 征同时发生、效果序列表征等观点。下面则对各种观点一一备述其详。 2 序列表征的主要观点 2 1 知觉学习( 基于刺激的学习) 在序列表征成份的研究中，早期较为受重视的是由刺激构成的规则序列，这 可能是因为在序列反应时任务中，刺激是要求被试主动施加注意的对象。所以刺 激事件比反应以及反应效果更加突出，是更容易被被试注意到的事件。所以它也 首先进入了研究者的视野。 当被试习得的是刺激序列的规则表征时，这种学习被称为基于刺激的学习 ( s t i m u l u s - b a s c dl e a r n i n g ) ，也称为知觉学习( p e r c e p t u a ll e a r n i n g ) 。这两种名称 所指的本质大同小异，都是指对刺激序列规则的学习，简称为s s 学习，即依赖 前后刺激联结的学习。 c o h e n 等人( 1 9 9 0 ) 为知觉学习提供了最早的实验证据：在实验中，被试先 采用三个手指进行练习完成规则的序列任务，然后迁移到通过一个手指和手臂的 运动来完成序列反应，迁移阶段刺激的序列规则保持不变，结果发现，当反应采 3 华东师范大学硕士学位论文 序列表征的研究 用的效应器( e f f e c t o r ) 效应器是指反射弧上的运动端器官发生改变时， 原来习得的序列知识仍然可在不同的效应器上得到迁移，即被试在习得了刺激规 则。更进一步地，k e e l e 等人( 1 9 9 5 ) 在研究中采取了从手指按键到言语报告的 迁移测验方法，尽管如此，迁移后的学习效应仍然高于随机水平。虽然随着反应 方式的改变，被试的学习效应逐渐减低，但是可以肯定的是，序列知识可脱离反 应进行迁移，即存在着知觉学习。 h o w a r d 、m a t t e r 和h o w a r d ( 1 9 9 2 ) 年的研究也是较早的支持知觉学习的证 据之一。在实验中，他们要求一组被试通过反应完成序列反应时任务，另一组被 试只是观察刺激的呈现而不用进行任何反应。在测验阶段，两组被试则都要进行 反应。结果发现，仅是观察刺激的被试在反应时上表现出来的学习量与在练习阶 段作反应的被试没有差别。 m a y r ( 1 9 9 6 ) 的研究常被视为支持知觉学习的有力证据：在实验中，刺激 出现在四个空间位置中的其中一个上：刺激分别是黑色方块、黑色圆形，白色方 块，白色圆形，被试分别按四个对应的键对四个刺激进行反应( 黑色方块、黑色 圆形，白色方块，白色圆形) ，刺激位置序列和刺激对象( o b j e c t ) 序列的长度不 一致，因此，在实验中这两个序列是完全相互独立的两个序列，两者之间没有相 关。这样可以分别独立的将两个序列随机化，分别考察对空间位置的知觉学习和 根据刺激对象( o b j e c t ) 发生的学习对此条件下的序列学习的贡献。实验证明， 不仅刺激对象( o b j e c t ) 序列随机化时反应上升，而且当空间位置序列随机化时， 反应时也上升。这说明在空间位置维度上了发生了序列学习，而这一维度不涉及 反应，因此可以认为发生的是知觉学习。当然在m a y r 的研究中同时也有基于反 应的学习发生，而且当刺激对象序列和刺激位置序列同时变化时，反应时反弹的 幅度最大，s h i n 和i v r y 将m a y r 揭示出来的这种现象称为多序列促进 ( m u l t i p l e - s e q u e n c eb e n e f i t ) 。但是r u s s l e r 、m u a t e 和r o s l e r ( 2 0 0 2 ) 的研究未能 复制出这一结果。为此，d e r o o s t 和s o e t e n s ( 2 0 0 3 ) 对此条件下知觉学习发生的 条件进行了更深入的探讨，d e r o o s t 和s o e t e n s 仍用m a y r 所采用的技术，刺激从 颜色和空间位置这两个维度上分别构成两个独立的序列，以颜色作为被试作反应 的对象。该研究证实，对于较复杂、难度比较高的序列，当在两组被试上分别只 存在当知觉规则序列( 空间位置序列) 或反应规则序列的时候，只有动作学习 ( m o t o rl e a r n i n g ) 发生，而不存在知觉学习。只有在简单的固定序列上，不依 赖反应序列的空间维度上的知觉学习才可以独立地发生( 只在空间位置上存在序 列规则，颜色维度上的变化是随机的) 。研究说明在这种条件下知觉学习的发生 是有条件的：首先，存在动作序列( m o t o rs e q u e n c e ) 时，会易化知觉学习的发 生；其次，序列的难度与复杂程度会影响到知觉学习的发生，在简单的序列上可 4 华东师范大学硕士学位论文序列表征的研究 以发生学习，而在复杂程度较大的序列上知觉学习则很难发生 在另一些研究中( r e m i n a r d ，2 0 0 3 ；d e r o o s t ，s o e t e n s ，2 0 0 6 ) 也采用了类 似m a y r 的实验技术，都揭示了知觉学习的存在，而且也揭示出了知觉学习发生 的一些约束条件。下面就来介绍这两个研究。 r e m i h a r d ( 2 0 0 3 ) 创造了一种序列反应时任务的变异范式。在他的研究中， 6 个水平排列的空间位置上呈现两个刺激由字母x 和o 组成的字母对x o 和o x ，反应也有两种，分别对应字母对x o 和o x 在六个位置上都呈现字母 对x o 或o x ，呈现之后4 0 0 m s 在六个位置其中一个位置的字母对下以下划线做 以标记。被试对标记的字母对作反应，根据字母对是x o 还是o x 按所对应的键 反应。每次同时出现的6 个字母对完全是随机的，所以对应的反应也是随机的。 但是标记出现的位置是符合特定规则的。此实验设计与m a y r 的不同之处，在于 m a y r 的研究中不仅是考察了知觉学习的发生，同时也考察了动作的发生以及这 两种学习之间的整合。而在r e m i l l a r d 的研究中考察的是一种纯净的知觉学习成 份( p u r e p c t c e p t u a l b a s e ds e q u e n c e l e a r n i n g ) ，在知觉学习发生的过程是不依赖其 它的序列成份即动作学习而发生的。r e m i l l a r d 的实验结果也确实揭示出在一级 概率序列上( f i r s t - o r d e rp r o b a b i l i t y ) 上存在着对空间位置序列的知觉学习，但是 在二级概率序列上( s e c o n d - o r d e r p r o b a b i l i t y ) 上则没有出现知觉学习。这样一个 结果与d e r o o s t 和s o e t e n s ( 2 0 0 3 ) 年所获得到的结果基本上是一致的，说明知觉 学习的发生受到序列难度的限制。 r e m i l l a r d 的实验在程序上与传统s r t 范式存在较大的区别：在s r t 中，出 现刺激，被试进行反应，而后呈现下一个刺激。而r e m i h a r d 在实验中先呈刺激， 延迟4 0 0 m s 再标记目标刺激，被试对它进行反应后再呈现下一组刺激，再标记 目标刺激。而d e r o o s t 和s o e t e n s ( 2 0 0 6 ) 则将r e m i l l a r d 的研究进行了深化，尽 量缩小了r e m i n a r d 的实验与传统s r t 范式之间的差距。他们在实验中仍然采用 了r e m i l l a r d 的主要实验程序，而对呈现刺激对的位置数目还有采用的刺激进行 了变化。结果揭示：使用颜色对代替字母对仍能引发知觉学习；减少呈现刺激对 位置也没有影响知觉学习的发生；而当用单个刺激( 颜色：红v s 绿) 代替刺激 对( 颜色对：绿红v s 红绿) 时，却没有知觉学习发生；当刺激对不是提前出现 空间位置上之后再对目标刺激对加以标记，而是像传统s r t 范式中一样突然呈 现刺激对时，被试也不会发生知觉学习在d e r o o s t t 和s o e t e n s 的研究中，他们 尝试将呈现位置从六个降为四个，将刺激对改变为单个刺激，将提前呈现改变成 突然呈现。然而结果表明r e m i l l a r d 所发现的知觉学习不同于传统s r t 范式下的 学习，d e r o o s r 等人认为，该学习的发生主要依赖于刺激对中( x o 或绿红颜色 对) 包含的空间信息。而且需要刺激提前呈现在空间位置上以做好反应的准备。 5 华东师范大学硕士学位论文序列表征的研究 最近的研究也提供了知觉学习的证据。c l e g g ( 2 0 0 5 ) 在研究中用两个反应 对应四个空间刺激，除了插入随机序列组段来考察序列学习效应外，还在规则序 列上对符合规则的空间刺激进行替换，在部分实验条件中替换成与相同反应对应 的另一个刺激，或者替换成与不同反应对应的刺激。结果证明在规则序列上替换 掉原刺激之后，反应时确实出现了上升；更加重要的是，替换刺激而不改变反应 序列的条件也引发了反应时的上升。前者揭示出了对反应序列的掌握，而后者则 揭示出了对刺激序列的学习，代表了知觉学习的发生。n a t t k e r a p e r 和p d n z ( 1 9 9 7 ) 也曾进行了类似的实验，但是在他们的实验中并没有揭示出知觉学习的存在。 通过对以上支持知觉学习的证据的叙述，我们可以发现，很多研究( m a y r ， 1 9 9 6 ；d e r o o s t 和s o e t e n s ，2 0 0 3 ：s h i n 和i v r y ，2 0 0 2 ：c l e g g ，2 0 0 5 ) 虽然被视 作支持知觉学习存在的证据，但同时在这些研究中也显示出反应学习( 动作学习) 的参与，甚至显示出反应学习更稳定更不易破坏的性质。相反，知觉学习则受到 一些条件的限制，例如序列复杂程度，甚至在反应学习不参与的情况下 ( r e m i l l a r d ，2 0 0 3 ；d e r o o s t 和s o o t e n s ，2 0 0 6 ) ，也显示出知觉学习受到众多条 件的限制。 在以上介绍的实验研究中，观察学习和多序列( m u l t i p l es e q u e n c e ) 设计是 在知觉学习的研究中比较有特色的两类实验技术。在采用观察学习的实验中，在 学习阶段一般只让被试观察刺激的呈现，而不对刺激进行反应，而在测验阶段， 如果对规则序列反应时快于随机序列，则认为发生知觉学习。在多序列设计中， 在刺激的不同维度上( 如颜色和呈现位置) 分别构成独立的规则序列，但是被试 只是根据其中一个维度进行反应。如果当两个维度上序列分别随机化以及同时随 机化时，反应时都上升，而同时随机化时反应时上升最大，这种现象就称为多序 列促进( m u l t i p l es e q u e n c eb e n e f i t ，s h i n & i v r y2 0 0 2 ) 。 随着大量支持反应学习的证据的出现，支持知觉学习的研究者也显示出妥协 的倾向。后期的一系列研究都没有质疑反应学习在序列学习尤其是在内隐序列学 习的主导地位，而是着重于证实知觉学习是否可以在序列反应时任务中发生，以 及知觉学习发生的条件是什么( 受到什么条件的限制) 。至于对知觉学习是否是 传统s r t 任务中参与的成分的探讨则越来越少。 2 2 基于反应的学习( r e s p o n s e - b a s e dl e a r n i n g ) 基于反应的学习，也被称为动作学习( m o t o rl e a m i n g ) ，有的研究中也简略 的称之为r - r 学习，是指序列学习基于相邻反应之间的联结而发生。 在序列任务中，刺激事件( 即刺激的反复呈现和消失) 是较突出的、较容易 受到注意的一类事件，而相比较而言，对刺激进行反应的动作则较不容易收到注 意，但与只包含刺激的反复呈现和消失的刺激事件相比，反应事件更为复杂。当 6 华东师范大学硕士学位论文序列表征的研究 刺激出现后，被试按要求按相应的反应键作反应，在完成反应的过程中，手指的 运动成为一类事件；而反应键被按则视为另一类事件，有的研究者认为此类事件 被视为手指运动的一个结果，甚至其它细微的可视作动作的反馈或者效果的事件 也被研究者从反应中独立出来，作为另一类事件一效果事件( 例如，在按键上 受到压力) 。可见，在反应事件中存在着至少三类相伴随的事件序列，效应器序 列( 手指运动序列) 、反应空间位置序列( 反应按键序列) ，反应效果序列。被试可 能基于手指依次运动的序列发生序列学习，被试也可能基于反应键依次被按的序 列发生序列学习，被试还可能将反应所得到的效果依次联结起来发生序列学习。 有研究者对这些反应事件下包含的各种序列成份进行了区分( b i s c h o f f - c - r e t h e ， g o e d e r t ，w i l l i n g h a l n 和g r a f l o n ，2 0 0 4 ) ，将基于反应的学习进一步区分为基于目 的( g o a lb a s e d ) 的序列学习和基于运动( m o v e m e n t - b a s e d ) 的学习。基于目的学 习中作业成绩的提高来源于动作的结果，而基于动作的学习中成绩的提高基于具 体的效应器或者动作。到底反应学习是不是序列学习所基于的表征成份，而反应 学习中又是哪一成份到了表征? 要回答这个问题，首先要证实反应学习是不是对 效应器的简单依赖。 2 2 1 效应器在序列学习中的参与 前面介绍的c o h e n 等人和k e e l e 等人的研究，被视为支持知觉学习的证据。 但是更严格来说，这两个研究不能完全排除反应学习的存在而支持纯粹知觉学 习，因为这两个研究中都是从一种效应器迁移到另一种效应器( c o h e n 等人的研 究中从三个手指的运动迁移到手腕的动作，k e e l e 等人从用手指作反应迁移到声 音作反应) ，但都发生了序列学习的迁移，所以说明序列学习不依赖于练习时采 用的效应器，序列学习效应不是因为某一效应器上多次练习而使对效应器的控制 易化。近期对效应器到底如何参与到序列学习中探索也一直没有停止。g r a f l o n 等人( g r a f l o n ，h 配c l t i i i e ，s , i r v y ，2 0 0 2 ) 再次证明序列学习不仅仅是对效应器的简 单依赖。g r a f l o n 等人被试用于左手( 非优势手) 进行练习，然后在迁移阶段， 用左、右手分别在随机序列、原序列上镜像( m i r r o r ) 序列国上进行迁移。结果在 左、右手原序列和镜像序列上都表现出了迁移都要属于随机序列上的反应时，原 序列上的反应时又要短于镜像序列上的反应时，最重要的是在左、右手上对原序 列的反应时没有差别，这上点说明发生的学习是不依赖效应器的。但是镜像序列 是发生的部分迁移也暗示了对反应序列中其他序列成分的学习。 序列学习虽然不是简单的依赖效应器发生的多次练习。但是将效应器的进行 8 镜像序列是指原序列按身体中的中心线作轴对称形成的新序列。例如，“左手中指右手母 指右手小指”经过镜像之后是“左手中指左手食指左手小指”，而反应位置序列不变的情 况下迁移，则是左手无名指- 左手小指- 2 e 手食指。 7 华东师范大学硕士学位论文 序列表征的研究 反应的时候，确实包含了序列规则的信息。效应器的信息，到底如何参与到序列 学习的发生中去的呢? 这个问题仍然吸引了研究者。 p a r k 和s h e a ( 2 0 0 5 ) 的研究为这个问题打开了一个突破口他们的研究采 用了s r t 范式的主要实验程序，但是在实验中，被试不是以手指按键进行反应， 而是通过前臂与肘关节根据刺激的指示将一个杠杆移动至一个特殊的角度上。实 验中共有四种刺激和对应的四个不同的杠杆角度。这样根据固定的刺激规则序列 移动杠杆，前臂与肘部就完成了一个完整的固定重复的手臂曲、伸动作。在实验 中，两组被试分别在练习l 天和练习4 天之后进行用练习过的手臂进行保持测验 而用另一手臂进行迁移测试( 每天进行相同数量的练习) ，结果练习一天之后迁 移和保持成绩没有差异，而练习4 天之后保持成绩则在比迁移成绩好。p a r k 和 s h e a 认为这种现象说明了经过大量的练习之后，有关效应器动作的信息已经参 与到了序列学习中，所以通过原反应效应器进行的保持测验的成绩要比通过其它 效应器进行迁移测验的成绩要好，因为前者掌握的效应器信息序列参与进行反 应，后者不能依赖此种信息。p a r k 和s h e a 认为有关效应器的信息只有经过大量 练习之后才能参与到序列学来习中。 虽然p a r k 和s h e a 的研究与传统s r t 范式存在差异，但是他们提出这一观点 却给了研究者有益的提示。v e r w e y 和a e 鹳( 2 0 0 5 ) 让被试用一只手练习，而 用另一只手进行迁移，在测验阶段练习手和迁移手分别要在原序列、镜像序列以 及新序列上进行反应。在大量练习之后，出现了效应器依赖学习 ( e f f e c t e r - d e p e n d e n t ) ，在练习手上对原序列的反应要好于迁移手对原序列的反 应。这点说明了学习依赖于效应器。另外，迁移手对原序列的反应要比新序列的 反应好，而在迁移手以及练习手上在镜像序列上的反应都要好于新序列，并且没 有区别，揭示了非效应器依赖学习( e f f e c t o r - i n d e p e n d e n t ) 。 d e r o o s t 、z u w $ 和s o e t e n s 让被试对一级概率序列和二级概率序列进行大 量练习，结果在两种复杂程度不同的序列上都揭示出了效应器依赖学习。被试用 一只手练习，而用另一只手进行迁移；在迁移的时候，保持反应位置( r e s p o n s e l o c a 黼) 序列不变，或者对镜像序列进行迁移，结果在这两种条件下都发生了 迁移，只有当迁移到既不符合原反应位置序列也不符合镜像序列的序列时，迁移 效应才完全消失。d e r o o s t 等人据此认为在序列学习中即包含对效应器的依赖也 包含对反应位置序列成份的表征，两者是并重的。因为他们认为当从一只手迁移 到另一只手时，由于两只手的手指是对于身体中线轴是对称的，所以在镜像序列 上发生的迁移是练习手各手指依次运动构成的序列迁移到了另一只手的手指手 上，而在迁移手上对反应位置序列的迁移( 即原序列) 从练习手上迁移到迁移手 上的各手指作反应的空间位置与练习时是一样的。 8 华东师范大学硕士学位论文 序列表征的研究 2 2 2 非效应器依赖的反应序列学习 虽然可以证明效应器构成的规则序列也参与到序列表征中，但是仅仅依靠效 应器学习或者说基于动作的学习( m o v e m e n t - b a s e ds e q u e n c el e a r n i n g ) 还不能够 解释在前面所引用的材料中，在练习早期即显现出来的比知觉学习更稳定更强大 的序列学习成份以下的一系列研究深入地揭示出了反应学习的本质。 n a t t k e m p e r 和p r i n z ( 1 9 9 7 ) 的研究可以视作最早的基于反应的学习的证据， 这一研究在前面的论述中曾做过介绍。n a t t k e m p e r 采用了8 个刺激( 字母) 与4 个反应，每两个刺激对应一个反应。而在实验中，规则序列中用与同一个反应相 对应的刺激替代刺激序列中的原刺激或是用与不同反应相对应的刺激替换刺激 序列中的原刺激。前者破坏了刺激序列而不破坏反应序列，后者则同时破坏刺激 序列和反应序列。实验的主要结果证明在替换原刺激时，只有同时破坏刺激序列 和反应序列时才有反应时上升，而只破坏刺激序列时则没有反应时上升。这一结 果说明被试是掌握了反应序列，根据反应序列进行预期。 w l t i n g h a m ( 1 9 9 9 ) 提出内隐序列学习不是纯粹的知觉学习。他不仅证明被 试获得了刺激序列知识，可以在不同的刺激( 从数字刺激序列迁移到空间刺激序 列) 、相同规则序列上进行迁移；还采用一种很巧妙的技术，验证了反应学习比 知觉学习更稳定更牢固。w i l l i n g h a m ( 1 9 9 9 ) 在实验3 的练习阶段上让被试采用 一种非兼容方式进行反应，刺激在四个水平排列的空间位置上出现，刺激出现发 后，被试在求按比该位置靠右一个的反应键反应，例如刺激分别出现在左起第l 、 第2 、第3 、第4 位置上，则被试则按左起第2 反应键、第3 反应键、第4 反应 键、第1 反应键分别作反应。在迁移阶段，被试则返回到兼容的反应方式上来， 刺激出现在那个位置上就按那个与空间位置对应的键进行反应，通过这种设计可 以在迁移阶段可以分别保持刺激序列不变或者保持反应序列不变。结果在反应序 列不变的情况下，才能发生迁移，而在刺激序列不变的情况则没有迁移效应。这 种现象说明反应学习是比知觉学习更强大的效应。在此实验的基础下， w i l l i n g h a m ( 2 0 0 0 ) 又采用了类似的技术对反应学习中的反应位置序列和效应器 运动序列进行了区分，将两种成份进一步划分出来。w i l l i n g h a m ( 2 0 0 0 ) 在练习 阶段让被试通不过非兼容性方式进行反应，所谓非兼容是指被试将双手交叉放置 在按四个空间水平排列的反应键上。从左至右，手指依次是右手食指，左手中指， 左手中指，以这样的手指顺序对从左到右的空间位置作反应，在迁移阶段，则两 手则按正常的方式放置，从左到右，手指依次是左手中指，左手食指，右手食指， 右手中指，按此顺序分别对从左到右的空间位置作反应。在迁移阶段，可以保持 效应器运动的序列不变，也可以保持按键序列不变。结果证明只有当按键序列保 持不变的时候，序列学习才可以发生迁移。这种现象说明反应的学习中占主导的 9 华东师范大学硕士学位论文序列表征的研究 是对按键序列的学习，而不是效应器依赖学习。2 0 0 4 年，w i n i n g h a m 再次证实 了空间位置( 反应位置) 序列上发生的强大的学习效应。在研究中w i l l i n g h a m 不仅使反应键的空间位置构成规则序列，而且使四个反应键的完成形式也不同 ( 例如按键、开关、拉杆等) ，这样反应键的类型也构成的一个规则序列，然后 可以保持反应类型序列不变或者保持反应空间的位置序列不变，以分别考察在这 两种序列上发生的学习。结果证实不论是在外显学习还是在内隐学习的被试，都 掌握了反应位置序列，只有发生内隐学习的被试，才能掌握反应类型序列。 事实上，随着研究的推进，越来越多的研究者开始倾向于反应学习。r u s s e l e r 、 h e n n i g h a n s e n 和r o s i e r ( 2 0 0 0 ) 用不同类型的刺激，重复并拓展n a t t k e m p e r 和 p r i n z 研究结果，反应学习再一次表现出了更稳定更强有力的效应。h o f f i n a n n 、 m a r t i n 、s z h i l l i n g 等人( 2 0 0 3 ) 也为反应学习提供了支持证据。 2 2 - 3 反应效果在序列学习中的作用 研究者开始探讨反应效果在序列学习中的作用，标志着对序列任务中序列表 征成份探索的深入。研究者开始对序列任务中较不明显的事件序列进行考察，以 探查其在序列表征中的参与情况。下面将要介绍的三个观点探讨的都是关于反应 效果在序列学习中的重要作用，但是三种看法差异却相当大。 在h o f f m a n n 等人的一系列研究中( 2 0 0 1 、2 0 0 3 ) ，研究者在标准序列反应时 任务的反应之后附加了“反应无关”的声音效果。所谓“反应无关”，是指在反 应之后呈现的作为反应效果的声音刺激，它既不需要额外的反应也不强调要对它 进行特别的注意。这一系列实验的结果，证明了当附加的反应无关效果声音满足 一定条件的时候，会促进序列学习的发生，无论是采用一级结构序列( r f i - s to r d e r s e q u e n c e ) ，还是采用二级结构序列( s e c o n do r d e rs e q u e n c e ) ，相比于无反应效果 时，随着练习次数的增加，反应时下降地要更迅速也更多。而且在随机序列上， 反应时反弹也较大，揭示出更强大的序列学习效应。h o f f m a n n 等人认为这一系 列实验结果为揭示反应效果在序列学习中的重要作用提供了证据。h o f f m a n n 等 人认为在序列反应时任务中，被试可以不依赖刺激信号而掌握按键序列。在标准 序列反应时任务中，按键总会使被试经验到其动作的反馈，例如按压特定键时感 到特定手指上的压力，而且按键时还能感受到动觉信息的反馈。甚至这些十分微 弱而不明显的反应效果，也能构成反应效果联结，使得对反应的控制从刺激信 号转移到反应效果上来。h o f f m a n n 等人的实验在序列反应时任务的反应之后附 加了反应无关声音效果，这种附加的反应无关声音效果可以视作对序列反应时任 务中那些原有的反应效果的加强。反应效果的加强应该也会使得反应效果对反应 执行的控制的加强，从而使基于反应效果序列的序列学习效应加强。如果在序列 学习的表征中反应效果也参与其中的话，那么反应效果的加强也会促进序列学习 1 0 华东师范大学硕士学位论文序列表征的研究 效应。h o f f i n a n n 等人以此逻辑来证明存在基于效果的学习 z i e s s l e r 在其1 9 9 8 年的研究中提出了反应刺激学习( r - s 学习) 和反应效 果学习( r e 学习) 的观点，他在实验中采用的是结合了序列反应时和搜索任务 的方法一z i e s s l e r 称之为序列搜索反应时任务( s e r i a ls e a r c ha n dr e a c t i o nt a s k ， s s r t ) 。研究证明被试可以掌握反应与下一个目标出现位置之间的关系：被试被 要求从呈现的字母矩阵中搜索某些字母，有8 个字母作为搜索目标，每次呈现的 矩阵中包含其中一个。搜索到字母之后，被试根据不同的字母进行不同的反应。 作为搜索目标的8 个字母，分别作四种不同的反应( 两个刺激对应一种反应) 。 字母不能决定下一个字母是什么，也不能决定下一个字母出现在那个位置上。而 反应则可以决定下一个字母在空间矩阵上出现的位置。当改变反应与下一个刺激 出现位置之间的对应关系，反应时出现了上升。z i e s s l e r 据此事实提出了反应- 刺 激学习和反应效果学习的观点，并试图将这种观点应用于对序列反应时任务中 序列学习效应的解释。但是s r r t 和s r t 是有很明显的区别的，最突出的一点 就是在s 1 l r t 中不存在序列结构：刺激对象不是按序列规则呈现的，反应也不满 足序列规则，与反应对应的下一个刺激的呈现位置也不符合任何序列规则。其中 的规则只在于反应和下一个刺激呈现位置之间的关系，因此只能说被试在序列任 务中掌握了规则，而不能说发生了序列学习。 在接下来的研究中，z i e s s l e r ( 2 0 0 1 ) 向我们提供了更接近序列反应时任务 的证据。在实验中，z i e s s l c r 采用8 个刺激和4 个反应，