減法反應(yīng)時實驗分析

1、減法反應(yīng)時實驗分析1引言在認知心理學(xué)中，有些心理學(xué)家Clark和 Chase （1972）所做的句子-圖畫匹配實驗推 崇為減法反應(yīng)時實驗的范例。在這種實驗 里，給被試看一個句子和緊接著的一幅圖 畫，如“星形在十字之上，*+”，要求被試盡 快地判定，該句子是否真實地說明了圖畫， 作出是或否的反應(yīng)，記錄反應(yīng)時。實驗應(yīng)用 的介詞有“之上”和“之下”，主語有星形和十 字，句子的陳述有肯定的和否定的，共有8 個不同的句子。Clark和Chase設(shè)想，當句 子出現(xiàn)在圖畫之前時，這種句子和圖畫匹配 作業(yè)的完成要經(jīng)過幾個加工階段，并提出了 度量一些加工持續(xù)時間的參數(shù)。依照他們的 看法，第一個階段是將句子轉(zhuǎn)換為

2、其深層結(jié) 構(gòu)，即以命題來表征句子，而且對，之下”的 加工要比對“之上”的加工需時較多（參數(shù) a），對否定句的加工需時多于肯定句的加工 （參數(shù)b）；第二個階段是將圖畫轉(zhuǎn)換為命 題，并帶有前句中所應(yīng)用的介詞即“之上”或 “之下”；第三個階段是將句子和圖畫兩者的 命題表征進行比較，如果兩個表征的第一個 名詞相同，則比較所需的時間比不同時為少 （參數(shù)c），如果兩個命題都不含有否定，則 比較所需的時間比任一命題含有否定時為 少（參數(shù)d）；最后的階段為作出反應(yīng)，其所 需的時間被認為是恒定的（參數(shù)t0）。這樣， 對句子和圖畫匹配作業(yè)來說，減法反應(yīng)時實 驗就在于將依賴所呈現(xiàn)的句子和圖畫的諸 反應(yīng)時加以比較。例

3、如，“星形在十字之下” 這個句子真實說明了圖畫，那么它只有參數(shù) a和t0；如果“星形在十字之上”這個句子真 實說明了圖畫，那它就只有參數(shù)t0；這兩個 反應(yīng)時之差就為參數(shù)a的時間。但參數(shù)b和 d只出現(xiàn)在否定句中，所以無法分別測量。在研究快速的住信息加式過程如識別、 短時記憶時，常應(yīng)用這種反應(yīng)時實驗。這個 方法最初是荷蘭生理學(xué)家Donders（1868） 提出的，目的是測量包含在復(fù)雜反應(yīng)中的辨 別、選擇等心理過程反需要的時間。在這種 實驗里，通常需要安排兩種不同的反應(yīng)時作 業(yè)，其中一種作業(yè)包含另一種作業(yè)所沒有的 某個心理過程，即所要測量的過程，這兩種 反應(yīng)時的差即為該過程所需的時間。具體地說，在一

4、個反應(yīng)時實驗中，要求 被試覺察一個燈光刺激并以右手按鍵作出 反應(yīng)，這種就測得一個簡單的視覺反應(yīng)時（RT；）。如果實驗安排紅綠光刺激，并要求 被度看到紅光時以右手按鍵來反應(yīng)；而看到 綠光時不反應(yīng)，這樣測到的復(fù)雜反應(yīng)時（RT2）要長于前面的簡單反應(yīng)時（RT）。 這兩種反應(yīng)時作業(yè)的區(qū)別僅僅在于后者需 要將紅綠兩個色光刺激區(qū)分開來，反以這兩 個反應(yīng)的差就是辨別過程所需要的時間，即 RT2-RT1=g別過程時間。同理，如果實驗 仍安排紅綠兩個色光刺激，但要求被試在看 到紅光時，以右手按鍵來反應(yīng)；而在看到綠 光時，以左手按鍵來反應(yīng)，這時被不僅要對 兩個色光刺激進行激進辨別，而且還要對反 應(yīng)作出選擇，將這樣

5、測到的復(fù)雜反應(yīng)時（RT3）減去含有辨別過程的復(fù)雜反應(yīng)時 （RT2），就可得到選擇過程所需要的時間，即rt3-rt2=選擇過程時間。從上述實驗可以看出，減法反應(yīng)時實驗 起初是用來確定某個心理過程所需要的時 間的，但是反過來看，也可以從兩種反應(yīng)的 差數(shù)來判定某個心理過程的存在。認知心理 學(xué)正是這樣來應(yīng)用減去反應(yīng)時實驗的。在認知心理學(xué)中，減法反應(yīng)時實驗既可 用于研究某一個信息加工階段或操作，也可 用于研究一系列連續(xù)的加工階段。例如，自 60年代以來，一般認為人的自顧不短時記憶 信息如字母是以聽覺形式表征的，即有聽覺 編碼。但是Posner等（1969, 1970）卻表明， 這種信息可以有視覺編碼。P

6、osner等（1969, 1970）用實驗證明了人的短時記憶信息如字 母等不單單是以聽覺形式表征的，還可以有 視覺編碼。在其中一個實驗中，給被試并排 呈現(xiàn)兩個字母，這兩個字母可以同時給被試 看，或者插進短暫的時間間隔，讓被試指出 這兩個字母是否相同并按鍵來反應(yīng)，記下反 應(yīng)時。所用的字母對有兩種，一種是兩個字 母的讀音和書寫都一樣，即為同一個字母（AA）；另一種是兩個字母的讀音相同而書 寫不同（Aa）。在這兩種情況下，正確的反 應(yīng)都為“相同”。兩個字母如果相繼呈現(xiàn)，其 時間間隔為0.5s和1s，或1s和2s等。實驗 結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在兩個字母同時呈現(xiàn)時，AA對 的反應(yīng)時小于Aa對；隨著兩個字母的時間

7、間隔增加，AA對的反應(yīng)時急劇增加，但Aa 對的反應(yīng)時則沒有發(fā)生大的變化，并且對 AA對和Aa對的反應(yīng)時的差別也逐漸縮小， 當兩個字母呈現(xiàn)的時間間隔達到2s，這個差 別就很小了。這意味著AA對的匹配是在視 覺編碼的基礎(chǔ)上進行的，至少部分如此，而 Aa對必須在聽覺編碼的基礎(chǔ)上才能進行匹 配，需要從視覺編碼過渡到聽覺編碼，因此 用時也較多。根據(jù)這些實驗結(jié)果Posner等認 為，某些短時記憶信息可以有視覺編碼和聽 覺編碼兩個連續(xù)階段。減法反應(yīng)時實驗的邏輯是安排兩種反 應(yīng)時作業(yè)，其中一個作業(yè)包含另一個作業(yè)所 沒有的一個因素，而在其他方面均相同，從 這兩個作業(yè)的反應(yīng)時之差來判定與之相應(yīng) 的加式階段。這種實

8、驗在原則上有一定的合 理性，在實踐上是可行的。但用這種實驗來 研究各種具體的心理過程，特別是在復(fù)雜的 過程中，區(qū)分出不同的加工階段，還是存在 一些困難的。需要依照不同課題的特點，進 行精心設(shè)計，以避免或減少一些困難。2方法2.1被試11名浙江大學(xué)心理系大三本科生，年齡 范圍在19-21歲之間。2.2刺激與工具實驗工具包括相應(yīng)數(shù)量的PC計算機及 試驗程序。包括A、a、B、b的不同讀音、外形的字 母的兩兩組合。呈現(xiàn)方式包括同時呈現(xiàn)、繼 時呈現(xiàn)（時間間隔為0.5s）和繼時呈現(xiàn)（時 間間隔為2s）三種，采用拉丁方設(shè)計。2.3實驗設(shè)計本次實驗為被試內(nèi)設(shè)計，也即重復(fù)測量 設(shè)計，自變量1為字母組合A（3個水

9、平， A1=音同字同，A2=音同字異，A3 =音異）； 自變量2為字母呈現(xiàn)間隔時間B （3個水平， 0s，0.5s和2s）；因變量是被試的反應(yīng)時和 被試判斷的正確率。實驗材料采用拉丁方設(shè) 計。2.4實驗程序2.4.1進入系統(tǒng)被試使用已被告知的用戶名和密碼進入 心理實驗系統(tǒng)，輸入簡要個人信息并選擇所 需進行的實驗組的序號（共有3組可選）。2.4.2實驗準備進入系統(tǒng)后，被試閱讀屏幕上顯示的指 導(dǎo)語，并進行隨后的操作練習(xí)。在練習(xí)過程 中，同組字母以時間間隔0.5s繼時呈現(xiàn)，如 果反應(yīng)錯誤，系統(tǒng)會給以提示，以幫助被試 了解正確的操作方法。2.4.3正式實驗練習(xí)結(jié)束后，被試進入正式實驗。正式 實驗包括3

10、大組刺激呈現(xiàn)，每大組包含3個 不同刺激呈現(xiàn)方式的小組，每小組包含不同 的字母組合的所有16個刺激。每小組開始 前，系統(tǒng)會提示本小組的刺激呈現(xiàn)方式；每 大組結(jié)束后，會有60秒的強制休息時間。 被試對音同字同（AA）以及音同字異（Aa）刺 激均應(yīng)判斷為“相同”，并以最快的速度用食 指按下鍵盤上的“J”鍵；對音異的刺激應(yīng)判 斷為“不同”，并以最快的速度用食指按下鍵 盤上的“K”鍵。正式實驗要重復(fù)進行4次，每次實驗組 的選擇要符合拉丁方設(shè)計，本次試驗中4次 正式實驗分別選用1、3、3、1實驗組作為 實驗材料。2.4.4數(shù)據(jù)記錄每位被試的正式試驗結(jié)束后，系統(tǒng)會在 程序根目錄下生成兩個文件，分別為“減法

11、反應(yīng)時原始數(shù)據(jù)”和“減法反應(yīng)時結(jié)果”。所 有被試的實驗結(jié)果經(jīng)過統(tǒng)計處理，剔除錯誤 反應(yīng)、超時反應(yīng)數(shù)據(jù)及超過3g范圍內(nèi)的數(shù) 據(jù)后，得到的數(shù)值結(jié)果填入如下表格：表1反應(yīng)時結(jié)果記錄表（單位：ms）音同字同音同字異音異排列及間隔0s0.5s2s0s0.5s2s0s0.5s2s平均值標準誤標準差3結(jié)果與分析由于本實驗中被試錯誤率較低，因此僅 以反應(yīng)時數(shù)據(jù)作為分析對象。以下結(jié)果為全部11位被試數(shù)據(jù)經(jīng)過統(tǒng)計 處理，剔除錯誤反應(yīng)、超時反應(yīng)及超過3g 范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)后得到。其中，共分析反應(yīng)數(shù) 據(jù)6600個，其中錯誤反應(yīng)數(shù)據(jù)249個，超 時反應(yīng)數(shù)據(jù)3個，因超過3g范圍而被剔除 的數(shù)據(jù)120個，有效數(shù)據(jù)6228個。3

12、.1反應(yīng)時記錄統(tǒng)計結(jié)果由表1可知，各組合情況下被試的平均 反應(yīng)時隨呈現(xiàn)間隔的增大趨勢相近。最大值 均出現(xiàn)在0s，最小是出現(xiàn)在0.5s，間隔時間 為2s的反應(yīng)時居中。同條件下數(shù)值最不穩(wěn) 定的為音同字異組合，波動最小的為音同字 同組合。表2反應(yīng)時結(jié)果記錄表（單位：ms）排列及間隔音同字同音同字異音異0s0.5s2s0s0.5s2s0s0.5s2s平均值524.228451.360499.556664.174541.348559.297641.826531.641556.301標準誤4.35504.20094.78577.14595.05475.59454.01833.70193.5537標準差98

13、.63895.147108.288164.822115.154127.207129.460119.670114.5503.2反應(yīng)時與字母間隔關(guān)系曲線由圖1可知，音同字同、音同字異以及 音異三種刺激類型下反應(yīng)時隨字母呈現(xiàn)時 間間隔的增大的變化趨勢相近，即先急劇下 降，再緩慢上升。在時間間隔在0-0.5s的變 化區(qū)間內(nèi)，三條曲線的變化幅度達 70-120ms，而在0.5-2.0s內(nèi)的變化相對平緩。其中，音同字異及音異兩種刺激類型反 應(yīng)時的變化趨勢更為接近，只是有相對穩(wěn)定 的絕對水平上的差異；而“音同字同”曲線由于在整個區(qū)間范圍內(nèi)絕對水平均明顯其余 其他兩種組合方式，且在0-0.5s的區(qū)間內(nèi)下 降趨

14、勢較小，在0.5-2.0S內(nèi)上升幅度相對較 大。字母間隔時間(s)(SE)J,=回1反應(yīng)時與字母間隔關(guān)系曲線圖4討論4.1音同字同反應(yīng)時與音同字異反應(yīng)時 比較分析由以上描述以及圖1可知，音同字同反 應(yīng)時始終小于音同字異反應(yīng)時，且二者差別 隨字母呈現(xiàn)間隔時間的增大而減小。音同字同反應(yīng)時較小的原因在于對于這 類刺激的判斷完全可以直接按照視覺特征 來比較；而A與a、B與b之間有著一定的 外形差異，因此必須在聽覺編碼的基礎(chǔ)上才 能進行判斷，又因為被試接受的刺激材料是 視覺刺激，由視覺編碼過渡到聽覺編碼需要 一段時間，因此才有了音同字異刺激下較長 的反應(yīng)時。以上分析說明，視覺編碼先出現(xiàn) 后，保持一個短暫

15、的瞬間，然后出現(xiàn)聽覺編 碼。音同字同反應(yīng)時與音同字異的反應(yīng)時的差別隨字母呈現(xiàn)間隔時間的增大而減小，是 因為隨著時間間隔的增大，音同字同刺激產(chǎn) 生的瞬時視覺編碼的效應(yīng)減弱，聽覺編碼的 作用增大，因此與建立在聽覺編碼基礎(chǔ)上的 音同字異反應(yīng)時的差距減小。4.2總體趨勢分析音同字同、音同字異以及音異三種刺激 類型下反應(yīng)時隨字母呈現(xiàn)時間間隔的增大 的變化趨勢相近，即先急劇下降，再緩慢上 升，這種趨勢的產(chǎn)生可能是因為，較之同時 呈現(xiàn)的情況，在0.5s的間隔時間下，被試有 更多的的時間處理接收到的第一個字母的 刺激，進行相應(yīng)的視覺編碼，為第二個字母 的呈現(xiàn)以及作出相應(yīng)的判斷提供思考的間 隙；而在同時呈現(xiàn)的情

16、況下，被試被迫在瞬 間做出反應(yīng)，因此編碼的過程需在計時已經(jīng) 開始的時候進行，反應(yīng)時增加。由于被試事先已知所測試小組的時間間 隔，因此在2s的間隔時間下，被試傾向于 選擇在接收到第一個字母的刺激后主動產(chǎn) 生瞬時記憶以應(yīng)對第二個字母的呈現(xiàn)，其具 體方式與0.5s的間隔時間下較為相似，而相 比之下對于刺激的處理方式上更具主觀性， 且間隔時間長達兩秒，等待過程可能影響注 意力的集中，因此反應(yīng)時較0.5s下有小幅度 增加。5結(jié)論5.1被試對于音同字同刺激的判斷基于 視覺編碼；對于音同字異刺激的判斷基于聽 覺編碼。5.2隨著時間間隔的增大，音同字同刺 激產(chǎn)生的瞬時視覺編碼的效應(yīng)減弱，聽覺編 碼的作用增大。5.3適當?shù)臅r間間隔可以為被試提供對 接收到的第一個字母的刺激進行相應(yīng)的視 覺編碼過程的時間，減少反應(yīng)時。5.4過長的呈現(xiàn)時間間隔會導(dǎo)致被試對 于刺激的處理方式上主觀性增強，同時影響 注意力的集中，引起反應(yīng)時小幅度增加。序系統(tǒng)所提供的實驗材料并不是Posner的 實驗的完全重復(fù)。就筆者個人的理解，在 Posner的實驗中，繼時呈現(xiàn)的兩個字母是不 同時呈現(xiàn)給被試的，即在第