反應時間級的學習課件第1頁/共61頁反應時間的概念反應時間的含義反應時間的時段反應時間的種類第2頁/共61頁反應時間的含義反應時間（reactiontime,RT）是指從刺激的呈現到反應的開始之間的時距。反應并不能在給予刺激的同時就發生。刺激的呈現引起一種過程的開始，此過程在機體內部的進行是潛伏的，直至此過程到達肌肉這一效應器時，才產生一種外顯的、對環境的效應為止。因而，反應時間往往也被稱為“反應的潛伏期”。第3頁/共61頁反應時間的時段在反應的潛伏期中包含著感覺器官、大腦加工、神經傳入傳出所需的時間以及肌肉效應器反應所需的時間，其中大腦加工所消耗的時間最多。包含以下時段：刺激使感受器產生了興奮，其沖動傳遞到感覺神經元的時間神經沖動經感覺神經傳至大腦皮質的感覺中樞和運動中樞（大腦加工），從那里經運動神經到效應器官的時間效應器官接受沖動后開始效應活動的時間第4頁/共61頁反應時間的種類以刺激與反應的不同數目進行分類：簡單反應時(simplereactiontime)選擇反應時(choicereactiontime)第5頁/共61頁簡單反應時(simplereactiontime)給予被試以單一的刺激，要求他作同樣的反應。（燈光——按鍵）被試的任務很簡單，他預先已知道將有什么樣的刺激出現并需要作出什么樣的反應。總的來說，簡單反應時是比較短的。燈光——0.2秒聲音——0.12秒膝跳反射、眨眼反射——0.04秒第6頁/共61頁根據不同的刺激物，在各種可能性中選擇一種符合要求的反應。紅光——A鍵綠光——B鍵在這一選擇時間里包括了被試的辨別和選擇活動所花費的時間，他必須在作出反應之前對不同刺激有所辨別，并作出不同反應的選擇。一般來說，選擇反應時總比簡單反應時要長。選擇反應時(choicereactiontime)第7頁/共61頁反應時間的研究簡史（自學）反應時間是心理實驗中使用最早、應用最廣的反應變量之一。對反應時間的研究最早始于天文學。“人差方程”——不同觀測者所得數據的差異。1850年生理學家Helmholtz運用反應時間來測定神經的傳導速度。1868年，荷蘭生理學家Donders發明了分離反應時間的實驗。1879年，Wundt及其學生以反應時間為指標進行了一系列得實驗研究。20世紀50年代中期之后，認知心理學興起。（反應時間相加因素法、開窗實驗、速度－準確率分解技術）第8頁/共61頁

一些有影響力的實驗心理學教科書，把心理學上反應時間的研究劃分為兩個時期。第一時期：減數法時期它是由唐德斯(Donders)奠定基礎的。又稱唐德斯反應時ABC(DondersABCofreactiontime)或唐德斯三成分說(Dondersthreecomponents)。第二個時期：加因素法時期，它是由斯騰伯格(Sternberg)奠定基礎的。反應時間的研究簡史第9頁/共61頁反應時間的測定方法相減法或減數法(subtractivemethod)加因素法或相加因素法(additivefactorsmethod)開窗實驗(openwindow)第10頁/共61頁相減法或減數法(subtractivemethod)是一種用減數方法將反應時間分解成各個成分，然后來分析信息加工過程的方法。在這種實驗里，通常需要安排兩種不同的反應時作業，其中一種作業包括另一種作業所沒有的某個特定的心理過程，此特定心理過程即為所要測量的心理過程，而兩者在其余方面均相同，這兩種反應時的差即為此過程所需的時間。第11頁/共61頁作業1：A反應（RT1）燈光刺激——右手按鍵作業2：C反應（RT2）紅——右手按鍵綠——不作反應作業3：D反應（RT3）紅——右手按鍵綠——左手按鍵

作業2與作業1區別僅僅在于作業2需要將紅綠兩個色光刺激區分開來，所以這兩種反應只差就是辨別過程所需要的時間。

RT2-RT1=辨別過程時間作業3不但需要作出辨別，而且還要對反應作出選擇。

RT3-RT2=選擇過程時間第12頁/共61頁Donders首先測定3種不同的反應時間：A-反應時間：S1→R1

（簡單反應時間）B-反應時間：S1→R1S2→R2

（包含簡單反應時間、辨別反應時間、選擇反應時間）C-反應時間：S1→R1S2→不反應（包含簡單反應時間和辨別反應時間）第13頁/共61頁A反應時C反應時C?AB反應時C反應時B?C基線時間(baselinetime)（簡單反應時間）辨別反應時間(indentificationtime)選擇反應時間(selectiontime)Ｃ反應=辨別時間+同類基線時間同類——刺激信號上相同第14頁/共61頁相減法的實驗研究

Cooper和Shepard的心理旋轉實驗：見《普通心理學》書籍Posner的有關短時記憶的實驗（p91）Clark和Chase的句子－圖畫匹配實驗第15頁/共61頁Posner的實驗（p132，133）Posner等曾設計過一個實驗，運用反應時相減法來證實，短時記憶的信息除聽覺編碼之外，是否還存在視覺編碼的問題。他們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；另一種是形狀不同但讀音相同的兩個字母如Aa。并安排了兩種呈現方式：一種是同時呈現；另一種是繼時呈現，時間間隔為0.5s、1s和2s。要求被試判定所呈現的兩個字母是否相同并按鍵反應，記錄反應時間。在這兩種情況下，正確反應都是“相同”。自變量：材料——AA，Aa

呈現方式的時間間隔——0，0.5，1，2秒第16頁/共61頁Posner的實驗——結果同時呈現時，反應時差距大隨著間隔時間增加，對兩種材料的反應時變化速度不一樣第17頁/共61頁Posner的實驗——解釋和結論如何解釋？結論：

應用減法反應時間的方法，證明了某些短時記憶的信息加工，可有視覺和聽覺編碼兩個連續階段。第18頁/共61頁相減法的應用

反應時間的相減法最初是被用來測定某一心理過程所需的時間的。但是，反過來看，也可以從兩種反應時的差數來判定某個心理過程的存在。認知心理學正是這樣來應用反應時間相減法的。第19頁/共61頁相減法的缺點

使用這種方法要求實驗者對實驗任務引起的刺激與反應之間的一系列心理過程有精確的認識，并且要求兩個相減的任務中共有的心理過程要嚴格匹配，這一般是很難的。這些弱點大大限制了減數法的廣泛使用。第20頁/共61頁反應時間的相加因素法這種方法假定：完成一個作業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是相互制約的，即一個因素的效應可影響另一因素的效應，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是分別獨立的，即可相加，那么這兩個因素各自作用于某一特定的加工階段。第21頁/共61頁相加因素法實驗的邏輯如果兩個因素的效應是相互制約的，即一個因素的效應可以改變另一個因素的效應，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是分別獨立的，即可以相加，那么這兩個因素各自作用于不同的加工階段。這樣，通過單變量和多變量的實驗，從完成作業的時間變化來確定這一信息加工過程的各個階段。因此，重要的不是區分出每個階段的加工時間，而是辨別認知加工的順序，并證實不同加工階段的存在。相加因素法的基本手段是探索有相加效應的因素，以區分不同的加工階段。第22頁/共61頁獨立因素相加效應的圖解反應時g1g2f1f2第23頁/共61頁加因素法的典型實驗Sternberg運用反應時相加因素法研究短時記憶信息提取的階段：方法：先給被試看1—6個數字（識記項目），然后看一個數字（測試項目）并同時開始計時，要求被試判定此測試數字是否是剛才識記過的，按鍵作出是或否的反應，計時也隨即停止。第24頁/共61頁1—6個數字（識記項目）不超過短時記憶的容量數字無規律，被試難以進行組織如3，7，1，8，0，41，0，3，7，4第25頁/共61頁在這一實驗中，主試可以改變的因素：識記項目的數量（記憶集大小）探針刺激的質量（清晰和不清晰）反應的類型（肯定的或否定的）反應類型的相對頻率在Y反應中，探針刺激是識記項目的哪一項識記項目的類型（數字、字母、漢字等）加因素法的典型實驗第26頁/共61頁清晰度和項目數對反應時的影響400600550500450反應時（毫秒）完整、清晰殘缺、模糊n=1n=2n=4刺激質量第27頁/共61頁項目數對反應時的影響400600550500450反應時（毫秒）123456記憶表中項目的數量第28頁/共61頁反應種類和項目數對反應時的影響400600550500450反應時（毫秒）Y反應N反應n=1n=2n=4反應種類第29頁/共61頁頻率和反應種類對反應時的影響頻率400600550500450反應時（毫秒）0.250.750.50N反應Y反應第30頁/共61頁Sternberg在進行一系列的實驗研究的基礎上，確定了對短時記憶信息提取過程有獨立作用的4個因素：識記項目的數量（記憶集大小）探針刺激的質量（清晰和不清晰）反應的類型（肯定的或否定的）反應類型的相對頻率并且在實驗研究的基礎上確定了上述4個因素分別對4個獨立的加工階段起作用。加因素法的典型實驗第31頁/共61頁識記項目的編碼探針刺激的編碼順序比較決策反應組織反應時間探針刺激的性質識記項目的數量反應類型反應類型的相對頻率短時記憶信息提取的階段及其影響因素第32頁/共61頁加因素法的缺點它的基本前提是人的信息加工是系列加工而不是平行加工（其應用受到很多限制）更為直接的問題是關于加因素法反應時實驗的邏輯，即能否應用可相加和相互制約的效應來確認信息加工的階段。加因素法反應時實驗本身并不能指明一些加工階段的順序，在這個方面，它極大地依賴于一定的理論模型。第33頁/共61頁反應時間的“開窗”實驗反應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時間，而是間接地通過作業之間的比較而得出的，并且相應的加工階段還要通過嚴密的推理才能被發現。Hamilton等（1977）、Hockey等（1981）發展了一種新的實驗技術，這就是“開窗”實驗。這種方法能直接測量出每個加工階段的時間，而且也能比較明顯地看出這些加工階段（就好象打開窗戶一覽無遺了）。第34頁/共61頁開窗實驗——字母轉換實驗方法：

給被試呈現1～4個英文字母并在字母后面標上一個數字，如“F+3”、“KENC＋4”等，當呈現“F＋3”時，要求被試說出英文字母表中F后面第三個位置的字母即“I”。換句話說，“F＋3”即將F轉換為I，而“KENC＋4”的正確回答是“OIRG”，但這四個轉換結果要一起說出來。在實驗中字母相繼呈現，被試通過按鍵（計時也就開始了）控制速度凡刺激字母在一個以上時，要求將轉換結果一起說出來，只作出一次反應。

Hamilton&Hockey第35頁/共61頁“KENC＋4”實驗的具體過程

四個字母一個一個地繼時呈現，由被試者按鍵自行控制，被試者第一次按鍵就可以看見第一個字母K，同時開始計時，接著被試者按照要求作出聲轉換，說出LMNO，然后再按鍵看第二個字母E，再作轉換。如此循環直至四個字母全部呈現并作出回答，計時也隨之停止。出聲轉換的開始和結束均在時間記錄中標出來。

第36頁/共61頁

根據這種實驗的反應時數據，可以明顯地看出完成字母轉換作業的三個加工階段：從被試者按鍵看到一個字母到開始出聲轉換的時間為編碼階段，被試對所看到的字母進行編碼并在記憶中找到此字母在字母表中的位置；被試按規定進行轉換所用的時間即為轉換階段；從出聲轉換結束到按鍵看下一個字母的時間為貯存階段，被試將轉換的結果貯存到記憶中，有時還須將前面的轉換結果加以復述和歸并。

第37頁/共61頁第38頁/共61頁開窗實驗的評價不難看到，這種“開窗”實驗的優點是引人注目的，但也存在著一些問題。例如，可能在后一個加工階段出現對前一個階段的復查，貯存階段有時還包含對前面字母的轉換結果的提取和整合，并且它難以與反應組織分開來。第39頁/共61頁反應時間的速度與準確性的權衡研究者們為了研究人類信息加工的特性，常常把反應時間作為指標。其考慮的邏輯是，心理加工過程的復雜性和反應時間的長短之間有一種對應關系，即對一個復雜刺激的加工所需時間較長；而對一個簡單刺激的加工時間則要短一些。然而，反應時實驗中除了反應速度之外還有反應準確率問題。研究者們注意到，被試有時會以犧牲準確率為代價去換取反應速度，有時則會以犧牲反應速度為代價去換取反應準確率，亦即被試能根據不同的實驗要求或在不同的實驗條件下，建立一個反應速度與反應準確率的標準來指導他的反應。這就是反應速度與準確率的權衡（speed-accuracytrade-off,SAT）。第40頁/共61頁一般而言，被試可以在充分準備的情況下反應，也可以在準備不充分的情況下反應。在充分準備情況下，因其能提取全部與刺激有關的信息而作出反應，此時，準確率總是很高，速度卻慢些。在準備不充分情況下，即沒有足夠時間或不允許被試去提取全部與刺激有關的信息的條件下，被試還可利用在加工階段的初期所積累的部分信息去反應，也可利用某種不同于上述完全加工的信息加工方式（如猜測加工）去反應。而對這種不完全的信息加工過程的研究，可以獲得信息加工的最初階段的加工特性。第41頁/共61頁速度與準確率權衡范式（SAT范式）在SAT實驗中，可以通過控制被試作出反應的時間長短來作為實驗自變量，測定在各種時間條件下反應準確率。（限時任務）反應時和準確率之間的權衡關系在加工早期是很顯著的。當接近或達到A值之后，隨反應時的延長，準確率變化很小。（p96）第42頁/共61頁在進行反應時間實驗時，應考慮速度和準確性兩個指標。當然，有時可以同時選擇兩個指標，有時可以選擇其中一個指標。但是在只選擇其中一個指標時，應對另一個指標有所交代，說明其可以忽略不計的原因。這是反應時實驗中一種重要技術。第43頁/共61頁影響反應時間的因素反應時間受刺激變量的影響★

在刺激變量中，對反應時間影響比較大的因素有：刺激的不同類型、強度、復雜程度及刺激呈現的方式等。反應時間受機體變量影響★影響反應時間的機體變量為數眾多，主要有：機體適應水平、準備狀態、練習次數、動機、年齡因素和個別差異、酒精和藥物作用等。第44頁/共61頁反應時間因刺激的不同類型

（所刺激的感覺器官）而異

不同類型的刺激通過特定的通道作用于各個感官，它們的反應時間是不同的；同一感覺器官受到不同的刺激物，其反應時間也不相同；同一感覺道里，刺激的部位不同，反應時間也有差異。

見p101，102，表4.5、表4.6、表4.7第45頁/共61頁因刺激的強度不同而異這里所指的刺激強度除了刺激物理強度外，還包括與物理刺激有關的心理強度（時間積累作用、空間積累作用）。一般而言，當刺激強度較弱時，反應時間較長；并且隨著刺激強度增加，反應時間會逐漸縮短。這種反應時間的縮短，最初，隨刺激強度增加，縮短得快些；而當刺激強度增加到一定程度時，反應時間的縮短速度減小甚至停留在某一水平上，好象反應時間漸近一個極限。見p99，100，表4.2、圖4-5第46頁/共61頁因刺激的復雜程度而異刺激的復雜程度可以從兩個方面來分析：刺激選擇數目越多，愈復雜；刺激相似程度越高，則愈復雜。

刺激越復雜，反應時間必然越長。一些標志性的圖標——易讀性第47頁/共61頁環島行駛直行向左轉彎第48頁/共61頁施工右側饒行注意非機動車慢行第49頁/共61頁注意危險緊急電話鳴喇叭注意信號燈第50頁/共61頁適應水平適應（adaptation）在此處意指在刺激物的持續作用下，感受器發生的變化。如明適應、暗適應等感受器的適應水平對反應時間有著明顯的影響。p102，表4.8第51頁/共61頁準備狀態準備狀態（readiness）是指機體對于某種行為作出的準備情況。從預備信號的發出到刺激的呈現這一時距稱為預備時間。最有利的預備時間大約是1.5—2秒。p103，表4.9第52頁/共61頁練習次數

在一定范圍內，練習次數越多（上百次），反應會越快，反應時間減少的趨勢是逼近一個極限而穩定下來。反應越復雜，經練習，反應時間變化幅度越大；簡單反應，反應時間的變化幅度則較小。第53頁/共61頁額外動機

反應時間實驗中被試者易受某種額外動機的影響。p103,圖4-6第54頁/共61頁年齡一般認為，自發育階段至25歲前（青少年階段），反應時間隨年齡增長而減少，起初減得快，以后較慢。此外，還有人發現在25歲以后到60歲的一段時間內，反應時間的增長極為緩慢，但60歲以后反應時間開始有了較大增加。p103，圖4-7第55頁/共61頁個體差異

菲薩爾（Fessard，1926）曾對1000名男性成人被試者作聽覺簡單反應時間的測定，結果發現反應時間的均數分配大致上呈常態。但是老年組的變異系數較顯著地高于青年和中年組，說明老年組在感覺-運動反應速度方面存在著較大的個別差異。

第56頁/共61頁酒精及藥物的作用

酒精在腦神經系統達到一定濃度時，中樞神經系統逐漸遲鈍，對周圍情況變化的反應速度大大下降。如果是酗酒，其反應時間