实验心理学经典精第五章——反应时ppt课件

.,第五章反应时,.,第一节反应时概述第二节反应时研究的基本问题第三节反应时新法第四节反应时研究的新进展,.,第一节反应时概述,一、反应时的概念反应时是从刺激的呈现到反应的开始之间的时距，也被称为“反应的潜伏期”，不是指反应的延续时间。,.,.,第一时段刺激使感受器产生兴奋，神经冲动传递到感觉神经元的时间；第二时段神经冲动沿传入神经传至神经中枢（感觉和运动中枢），然后从那里经传出神经到达效应器的时间；第三时段效应器接受冲动开始效应活动的时间,.,反应时是一种反应变量，它可以作为内部心理过程复杂程度的指标。内部心理过程越复杂，反应时间就越长。反应时研究在心理学研究中占有重要地位。,.,二、反应时研究的历史1、1796年，格林威治天文台的“公案”与贝塞尔的“人差方程式”BA=1.233s（B为Bessel的反应时，A为另一天文学家的反应时）,.,2、1850年，赫尔姆霍兹及其同事巧妙地测定神经传导的速度；3、1868年,生理学家唐德斯关于A、B、C三种反应时间的测定；（相减法）4、1879年，冯特及其学生将反应时间作为心理学课题来研究；5、1969年，Sternberg提出了反应的相加法（加数法、加因素法），开始了反应时研究的新阶段。,.,三、反应时测量的发展（一）刺激呈现与反应装置（二）计时装置1、简单机械计时器2、复杂机械计时器3、电子计时器,.,补充,计算机控制实验中可能存在的问题使用计算机进行反应时间的实验，会受到来自于计算机本身配置及运行状态的影响，比如计算机CPU的速度、内存的大小、显示器的速度和大小、键盘响应速度等影响,所以在精确的信息加工实验研究中要对上述参数有清楚了解,并保证对不同被试和在不同实验条件下的均衡。,.,四、实验中注意的问题1、对被试反应的要求不能出现提前反应。防止提前反应的方法：加入“侦查刺激”；变化预备信号和刺激呈现的时间间隔,.,2、对反应数目的要求反应的数目要与刺激的数目一样，即有几种刺激，就要有几种反应3、对反应时装置的要求,.,第二节反应时研究的基本问题,一、简单反应时和选择反应时（一）简单反应时给被试单一刺激，同时要求他们做出单一的反应，这时刺激和反应之间的时间间隔就是反应时。,.,1、听觉简单反应时,.,2、视觉简单反应时,.,.,（二）选择反应时1、选择反应时的概念有两种或以上的刺激，每种刺激都有相应的反应方式2、选择反应时的研究,.,唐德斯的研究,（1）简单反应时A反应时：SR（2）选择反应时B反应时：S1R1S2R2（3）辨别反应时C反应时：S1RS2,.,.,选择数目与反应时的关系研究,默克尔（Merkel,1885）提出RT=lgN（RT为反应时，N为辨别刺激的数目）戈热(Gauge)绘制了公认的“选择数目与反应时的关系曲线图”,.,.,.,二、速度与准确性权衡,研究者为了研究人类信息加工特性，常把反应时作为指标。其考虑的逻辑是：心理加工过程的复杂性和反应时的长短有一种对应关系，即对复杂刺激的加工所需时间较长；而对简单刺激的加工时间则要短一些。反应时实验中除反应速度外还有反应准确率问题。被试有时会以牺牲准确率为代价换取反应速度，有时则会以牺牲反应速度为代价换取反应准确率，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-accuracytrade-off）,.,（一）速度与准确性权衡的例证Theios关于刺激呈现概率与反应时关系的研究,.,奈特和坎特威茨的研究,.,（二）速度准确性权衡与实验信度,.,三、影响反应时的因素（一）刺激变量1、刺激强度,.,2、刺激的复杂程度,.,3、刺激的时间特性和空间特性（1）刺激的时间当刺激的物理强度不变时，增加刺激作用于感官的时间，也可以造成刺激的累积效应，即时间累积效应，刺激引起的心理强度也随之增加，反应时缩短。光刺激的久暂与反应时间的关系,.,（2）刺激的面积刺激强度不变，刺激的时间也不变，仅增加刺激的面积，由于感受器神经兴奋的空间积累的组偶用，也会增加刺激的心理强度，从而影响反应时。方形视觉刺激的面积与反应时间的关系,4、刺激的感觉器官不同的感觉器官，反应时间也不同,.,同一感觉器官受到不同的刺激物，其反应时间也不同，甚至同一刺激作用于同一感觉器官的不同部位，其反应时也不同。,.,当利用复合刺激同时作用于不同的感觉道时，其反应时间也不同,.,（二）机体变量1、适应水平,.,2、额外动机,.,3、被试的准备状态,.,4、被试年龄25岁前，反应时间逐渐变快；成人阶段，反应时间变化很少，60岁后，反应时开始缓慢下来。,.,5、练习一般地，练习越多，反应时越短，其变化是逐渐的，最后达到反应时不可再减少的最小限度。6、个体差异,.,总结,影响反应时的因素1、刺激变量：刺激强度、刺激的复杂程度、刺激的空间和时间特性、刺激的感觉器官2、机体变量：适应水平、额外动机、准备状态、年龄、练习、个体差异,.,第三节反应时新法,一、减数法（一）减数法的原理1、A、B、C反应时2、满足条件（1）实验者对刺激和反应之间的一系列心理过程有精确的认识（2）相减的两种反应时作业中有严格的相同或匹配部分。,.,.,（二）减数法的应用1、证明心理旋转存在的实验2、证明短时记忆视觉编码的实验3、句子图形匹配实验,.,心理旋转实验,心理旋转指单凭心理运作（不靠实际操作），将所知觉之对象予以旋转，从而获得正确知觉经验的心理历程。即：当一个知觉对象不是以符合知觉经验的角度呈现时，人们可能是通过内部心理过程把这个对象旋转到符合知觉经验的角度加以辨认。那么怎么证明心理旋转是否存在呢？70年代初，库柏（Cooper）和谢波德（1973）用减数法反应时实验证明了心理旋转的存在。,.,假设有两个任务，它们之间除了被知觉对象需要心理旋转的角度不同外，别无差异，那么两者的反应时之差应当就是心理旋转完成两者间角度差所需的时间。进一步推论：如果发现以上任务的反应时确有差异，而且这种差异和两任务间角度差呈现正比关系，就可以证明心理旋转的确存在。,.,注：图中210应为240,.,.,短时记忆视觉编码实验,字母对：AA、Aa不同间隔时间（0s、0.5s、1s、2s）被试的反应是认为AA或Aa相同就按键，记录其反应时。,.,.,结果描述（1）两个字母同时呈现时，AA对的反应时小于Aa对；（2）随着字母呈现时间间隔的增加，AA对的反应时急剧增加，但Aa对的反应时没有多大变化。并且AA对和Aa对的反应时差也逐渐缩小，当时间间隔达到2秒时，这个差别就很小了，即两条曲线趋于靠拢。,.,研究者按照减数法反应时的逻辑对实验结果作了解释：（1）当两个字母同时呈现给被试时，Aa对的反应时大于AA对。根据减数法的逻辑，这个反应时之差反映了对Aa对的加工过程中包含了对AA对的加工所没有的过程；反过来说，AA对包含的加工过程少于Aa对。Aa对和AA对的反应时之差反映了内部编码过程的差别。,.,（2）如何解释二者反应时差逐渐减少的现象？AA对同时呈现的反应时小于继时呈现的反应时，继时呈现的反应时与Aa对趋同，而Aa对的反应时受同时或继时呈现的影响很小。这说明，随着时间的延长，AA对的加工过程与Aa对趋于一致。根据这个结果可以推测，短时记忆时，先发生的是视觉编码，它保持一个短暂的瞬间后，才发生听觉编码。这样，即使是AA对，随着两个字母插入时间间隔的逐渐增大，视觉编码的效应逐渐消失，听觉编码的作用逐渐增强，其反应时也逐渐增大，从而缩小了与Aa对反应时的差异。,.,二、加因素法（加数法）（一）基本原理斯腾伯格认为，人的信息加工过程是系列进行的而不是平行发生的。人的信息加工过程是由一系列有先后顺序的加工阶段组成的。因此，在加数法反应时间的实验中，研究者通常认定，完成一个作业所需的时间是这一系列信息加工阶段分别需要的时间总和。,.,实验逻辑：如果两个因素的效应是相互制约的，那么这两个因素只作用于同一个信息加工阶段；如果两个因素效应分别独立，即可以相加，那么这两个因素各自作用于不同的加工阶段。也就是说，加数法假设：如果两个因素有交互作用，则它们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，则作用于不同的加工阶段。,.,.,（二）加因素法实验举例斯滕伯格的短时记忆信息提取实验先给被试看16个数字（识记项目），然后看一个数字（测试项目）并同时开始计时，要求被试判定此测试数字是否是刚才识记过的，按键作出是或否的反应，计时也随即停止。这样就可以确定被试能否提取以及所需要的时间（反应时间）。,.,通过一系列的实验，斯顿伯格从反应时的变化上确定了对提取过程有独立作用的四个因素，即测试项目的质量（探针刺激的质量）、识记项目的数量（记忆集的大小）、反应类型（肯定的或否定的）、反应类型的相对频率。,.,短时记忆信息提取,.,实例分析步骤：第一步：改变测试刺激（探针刺激）的质量，发现对一个残缺、模糊的刺激编码比对一个完整、清晰的刺激花的时间更长，且该因素对不同大小记忆表的影响相似。,.,第二步改变记忆表中项目的数量，得出记忆表大小与反应时间之间的线性关系,.,第三步分别计算Y与N反应，发现对不同大小的记忆表，都是N反应时长于Y反应时,.,第四步改变某一种类反应（Y或N）的出现频率，发现对两类反应产生同样的影响，提高任一类反应的出现频率，都会使这类反应的组织更为容易，从而使反应时下降。,.,（三）开窗实验开窗实验能够比较直接地测量每个加工阶段的时间，并且能比较明显地看出这些加工阶段，就好像打开窗户一样，一览无余，故称之为“开窗实验”，是反应时实验的一种新形式。优点在于能够比较直接地测量每个加工阶段的时间以及这些加工阶段是什么。,.,字母转换实验,呈现14个英文字母并在字母后标上一个数字，如“F+3”、“KENC4”等，呈现“F3”时，要求被试说出英文字母表中F后面第三个位置的字母即“I”。呈现“KENC4”时，要求被试说出的正确回答是“OIRG”。但这四个转换结果要一起说出来，凡刺激字母在一个以上时，都应如此，只作出一次反应。,.,.,第四节反应时研究的新进展,一、序列反应时（serialreactiontime）20世纪80年代末到90年代初，内隐学习研究中出现了新的研究范式-序列学习范式，用以研究人们对序列规则的无意识获得。序列反应时（serialreactiontime，SRT）任务正是序列学习范式中的经典任务之一,它以反应时作为反应指标，以序列规则下的操作成绩和随机序列下的操作成绩之差来表示内隐学习的学习量。,.,（一）序列反应时的基本程序和原理尼森和比勒姆1987年提出。处于不同空间位置的视觉刺激分别对应不同的反应键，每次呈现一个视觉刺激，被试按相应键尽快予以反应，该刺激随即消失，短暂的时间间隔后出现下一个视觉刺激。而SRT的特点在于，整个实验中刺激的呈现序列是有规律的。例如，屏幕上从左到右的四个位置依次被设定为位置1、2、3、4，每个位置都对应着一个按键。视觉刺激是一个星状图形，并按固定的位置序列（4-2-3-1-3-2-4-3-2-1）呈现。在实验前，告知被试将要进行的是反应时测试，他们不知道刺激是按某个固定模式依次呈现的。结果发现，反应时还是会随着固定序列的重复而逐渐下降。,.,如何解释这种结果？（1）练习效应：比较固定序列和随机序列的反应时（2）外显学习：生成任务（3）内隐学习,.,生成任务（generatetask），即刺激位置仍按固定序列顺序呈现，但被试要根据屏幕上出现的刺激位置，预测下一个刺激出现的位置。这个任务的指标是准确度，它反映了被试的外显序列知识。如果反应时任务的反应时差异与生成任务的准确度相关很低，说明发生的是内隐学习。,.,序列反应时任务将反应时实验的逻辑应用于无意识心理过程的研究，具有积极意义。然而标准SRT实验的内隐性还是受到了质疑。有研究者认为标准SRT中的序列规则对被试太过简单，很容易被意识到。由此，他们尝试着通过对实验材料进行一系列的革新来排除序列反应时任务中的外显成分，以使反应时成为衡量内隐学习这个心理过程的更纯净的指标。,.,（二）序列反应时的变式1、对实验材料的改变通过对序列反应时实验材料的操纵，可以有效调节规则的难易程度，防止规则外显化，增加规则被内隐习得的可能性。,.,缪森和斯奎尔（1993）的研究,研究者设计了一组新的实验材料，由七个打印颜色和本身含义不一致的色词（紫、绿、黄、橙、蓝、白、红）组成，要求被试对色词的打印颜色进行反应，色词与打印颜色间存在一一对应关系，如色词“红”一定是蓝色的，色词“黄”一定是白色的。采用正常成人和遗忘症患者两组被试。结果发现：两组被试表现及其相似，在“词色”对应规则不变的前六组实验中，反应时逐渐下降；当对应规则发生变化时，反应时又迅速上升，这说明被试能否习得规则。该实验的规则比标准序列反应时实验的规则难度大，且采用了健忘症患者被试，在论证规则学习的内隐性方面更有说服力。,.,2、调整实验程序以提高反应时数据的说服力，也是改良序列反应时实验的另一途径。其中，对被试的区分是操纵实验程序的主要方法。,.,威林厄姆等（1989）通过面试将被试分为察觉组和无察觉组。在面试中，察觉组的被试声称自己意识到规则存在，并且可以回忆出规则序列的大部分，而无察觉组被试声称自己没意识到规则的存在，并且最多能回忆出序列结构中的前三个项目。结果发现，虽然随着练习次数的增加，两组被试的反应时相对于随机水平都显著下降，但他们之间仍存在很大差别，察觉组被试反应时下降了200毫秒，而无察觉组反应时下降了100毫秒，察觉组被试明显地比无察觉组被试好。这说明外显加工系统帮助觉察组被试更有效地完成任务，他们的外显只是可能在序列学习中起到一定作用。这样，实验中，进行内隐学习研究时，可以更多选用那些无觉察的被试。,.,威林厄姆、格里利和巴多纳（1993）的实验也对被试做了类似的区分，实验中一共有45个被试，其中9个认为序列反应时任务中项目是随机出现的，没有规则（相当于无察觉组），11个被试认为下一个项目几乎不能从前面项目进行推断，其余的被试或多或少认为项目可以进行推断（相当于察觉组）。结果发现，随着练习次数增加，所有被试的反应速度都显著提高，这说明序列学习不依赖于外显知识。,.,二、内隐联想测验（ImplicitAssociationTest，IAT）（一）内隐联想测验的基本程序和原理由格林沃尔德（Greenwald）在1998年提出的。内隐联想测验是以反应时为指标，通过一种计算机化的分类任务来测量两类词（概念词与属性词）之间的自动化联系的紧密程度，继尔对个体的内隐态度等内隐认知进行测量的。,.,.,1、基本程序IAT的基本实验程序分为7步：（1）呈现概念词（conceptwords）的样例，要求被试尽快地进行辨别归类，由系统记录反应时，在花虫IAT中，概念词为”花”或”虫”，样例为某种花或虫的图象；（2）对属性词（attributivewords）样例进行归类反应，在上例中，属性词为褒义词或贬义词，褒义词的样例如漂亮、芬芳等，贬义词样例如恶心、讨厌等；（3）联合任务1，要求被试对概念词与属性词的联合作出反应，由于概念词和属性词之间有两种可能的关系：相容的（compatible）和不相容的，通常在IAT实验中设置两个联合任务-相容联合任务和不相容联合任务。所谓相容，即是指二者的联系与被试内隐的态度一致，如相对于虫，被试对花的态度更为积极，那么花和褒义词的关系为相容，虫和褒义词的关系为不相容。不过，在实施IAT之前，无法知道哪个联合是相容的，所以在这里仅称为联合任务1和联合任务2，对上例来说，在联合任务1中，要求被试在花的图象和褒义词共同出现时，按左键，虫的图象和贬义词共同出现时，按右键；,.,（4）对联合任务1进行测试；（5）为了配合联合任务2的实施，交换左右键反应的内容，再次要求被试对概念词样例进行反应；（6）联合任务2，和联合任务1的反应内容正好相反；（7）对联合任务2进行测试。,.,具体数据处理步骤,（1）只选取两个测试阶段的数据；（2）删除联合任务测试中的前两次试验，即第四步和第七步周第一、二次试验数据；（3）将短于300毫秒的反应时记为300毫秒，长于3000毫秒的反应时记为3000毫秒，不对错误试验的反应时进行任何处理，也不删除极端数据；（4）将反应时进行自然对数转换；（5）求两个测试阶段反应时的均值；（6）相容和不相容联合测试反应时是均值相减即为所求得内隐联想测验效应。,.,2、基本原理为何相容和不相容任务的反应时之差可以作为IAT效应呢？依据唐德斯减数法的原理，反应时的不同阶段对应着不同的加工过程，反应时越长，心理加工过程越复杂。在社会认知研究中，由于所呈现的刺激多具有复杂的社会意义，其必然引起被试心理的复杂反应，这些刺激可能与内在需要或内隐态度相一致，也可能与之相矛盾，刺激所暗含的社会意义不同，被试的加工过程的复杂程度就会不同，从而反应时的长短也会不同。相容任务中，概念词和属性词的关系与被试的内隐态度一致或二者联系较紧密，此时辨别任务更多依赖自动化加工，相对容易，因而反应速度快，反应时短；不相容任务中，概念词和属性词的关系与被试的内隐态度不一致或二者缺乏紧密联系，这往往会导致被试的认知冲突，此时辨别任务更多依赖复杂的意识加工，相对较难，因而反应速度慢，反应时长。所以，两种联合任务的反应时之差可以作为概念词和属性词的关系与被试的内隐态度相对一致性的指标，即上述的IAT效应,.,(二）评价：反应时差异如何才算反映态度？格林沃德和诺塞克（Greenwald和Nosek，2003）对传统的IAT数据处理法进行了分析，发现它未考虑到速度准确性权衡（speed-accuracytradeoffs）、反应极值（extremeresponsevalue）和老年人的反应迟缓（age-relatedslowing）等因素。基于此，提出了衡量IAT数据处理法好坏的标准,.,（1）内隐测验和外显测验的相关：由于IAT和外显测验的共同元素是概念间的联系强度，所以内隐和外显测试间的高相关表示IAT结构效度高；（2）IAT效应和简单反应时间的相关：IAT效应所表示的态度则应与反应速度无关，所以IAT效应与简单反应时间的相关应尽可能低；（3）内部一致性（4）对所测量的对象的敏感性：格林沃德等（1998）的研究以效应大小D值（D=均值差/标准差）作为敏感度的指标，D值越大，表明测量工具越敏感；（5）抵制两个联合任务呈现先后顺序影响的能力：相容任务在前时，IAT效应较大，反之，IAT效应较小，这可能是由于练习效应所形