不同颜色灯光刺激下选择反应时的测定及分析比较
陈 晓
（南京师范大学强化培养部 ，南京 210046）
摘要：笔者运用有关仪器，测出了南师大教育科学学院应用心理学专业04（1）班的选择反应时，经过分析认为，我校教科院04（1）班的学生对于不同颜色灯光刺激的反应时间是有显著差别的。从而验证了过去实验得到的结果。
关键词：不同色光；视觉选择反应时
1 引言
1.1 有关反应时的概念
反应时（反应时间）是指从刺激到反应之间的时距。反应时间是一个很敏锐的反应变量指标，因而可以作为测量反应速度快慢及反应前后心理活动过程。在实践中还可以作为职业选拔指标。
反应时最早由天文学家发现，后由生理学家和心理学家加以研究和发展。1873年奥地利生物学家Exner首先提出“反应时间”这个概念。以后Wundt（冯特）把反应时间引用到他的心理实验室里，此后使反应时间直接成为心理学的研究课题。
反应时分为简单反应时和复杂反应时两种。简单反应时是指给被试呈现单一的刺激，只要求做单一的反应，并且两者是固定不变的，这时刺激与反应之间的时距就是简单反应时；选择反应时指的是可能呈现的刺激不止一个，对每个刺激都要求被试做一个不同的反应，但哪一次出现哪个刺激事先是不知道的。被试既要辨别当前出现的是哪个刺激，又要根据出现的刺激选择事先规定的反应。这种反应时更能体现人的智力和能力。在选择反应时中，选择数越多，则选择反应时越长，选择任务愈复杂，则反应时也愈长。本实验报告主要涉及的是有关选择反应时的研究。
1.2 研究目的
笔者借助我校S2楼的心理学仪器，在心理实验室完成了本实验。目的是测定和分析教科院04（1）班的学生的选择反应时，得出有关结论，从而验证前人实验所得的结果，以供教育和教学参考。
2 研究方法
2.1 研究被试
将教科院04（1）班的44名学生随机分为4个组，1~4组人数分别为11、12、10、11人，每组随机抽取一名被试，随机选两人分别担任主试和记录，依次轮流进行实验。全体被试身体健康、情绪正常，无严重视觉疾病。
2.2 仪器设备与材料
JGW-B1型心理学实验台中的计时计数器，反应时单元，手键一个。
2.3 研究设计类型
本实验研究采用的是随机区组设计的实验方法，一个被试作为一个区组，不同的被试（区组）均需接受全部3个实验处理，即对红、绿、黄三种色光的不同刺激做出选择反应。每人接受3种实验处理的顺序不同及其它干扰因素所产生的误差，可以用计算分离误差项的方法加以平衡。但是对于每种实验处理而言，它在不同的区组中重复的次数应该是相同的。
2.4 实验操作程序与主要步骤
2.4.1 预备实验
⑴接通仪器电源，主试按预先列出的程序操作信号呈现开关（即依次按下复位键、光反应按钮、选择反应按钮），仪器随机发出“红”、“黄”、“绿”三种不同光刺激。
⑵被试以手指作按键状，当感觉到某种色光时，立即按压相应的反应键（即被试对三种不同的刺激相应做出三种不同的反应）。计时器记下时间，练习实验可做4－5次。数据稳定后可开始正式实验。
2.4.2 正式实验
⑴被试要连续测量3个单元，即三种色光刺激各呈现18次，随机排列。仪器会自动记下每次试验被试的反应时，并在一个被试完成实验后将其反应时结果打印出来。全部结果出来后，再将不同色光刺激得到的反应时在记录表（见附录）上分类填写好。
⑵主试呈现刺激与被试反应方式同预备实验。如果反应错了，计时器不计时间，主试根据反馈信号灯提供的信息，安排被试重做一次。
⑶每做完18次即一个单元的测试，被试自行休息约1分钟。一被试测完54次后，换另一被试进行实验。
2.5 实验指导语
请坐好。我喊“准备”之后请你把手指放在手键上，在你面前的白色屏幕上出现一种有颜色的光之后，就请按下手键上和它颜色相同的按键，请尽可能快地做出反应；如果屏幕上没有出现任何信号，请不要做出反应。实验结束时，我会给你提示。
3 结果与分析
表1 对三种色光的选择反应时的平均数及标准差
顺序 红光 绿光 黄光
平均数 437.30 478.05 475.50
标准差 56.45 64.58 73.09
从平均数来看，红光的反应时是最短的。且红光的标准差在三个之中也是最小。为了进一步验证，进行了推断性统计。
表2 对三种色光的选择反应时数据方差分析表
变异来源 平方和 自由度 均方 F值
处理 45857.2 2 22928.6 9.32**
组间 334460.0 43 7778.1 3.16**
误差 211650.1 86 2461.0
总计 591967.30 131
**表示p<0.01 （F0.01(2,86)=4.88 F0.01(43,82)=1.84）
由于该实验采取的是组内设计，用随机区组的方差分析进行检验。方差分析的结果是红、绿、黄三种色光的反应时间差异在0.01水平上是显著的。也就是说，各种色光刺激引起个体的反应时间是有显著差异的。
4 讨论
4.1 通过本次视觉反应时实验，同学们基本了解了视觉选择反应时的测定方法，试验仪器的使用、测验结果的整理和统计方法的计算。实验的结果验证了前人实验所得结果，基本完成了实验任务，达到了实验目的。
4.2 影响因素
⑴反应时间与刺激的强度、大小、久暂有关。刺激的性质对反应时间有直接影响。一般来说，当刺激强度很弱时，反应时间较长，刺激强度增至中等或高强度时，反应时间可大为缩短。另外，尤其在视觉刺激反应中，随着刺激面积的增大或刺激呈现时间的增加，反应时间也会逐渐减少。
⑵选择反应时间与刺激物的数量和差异程度有关。在进行选择反应时间测量时，由于不同的刺激所要求的反应也不同，所以刺激物的数量越多，例如由3种色光刺激增加到5种或6种，则被试花在判断和选择上的的反应时间将更长；刺激间差异的程度越小，例如各种光刺激的颜色越接近，被试对刺激进行辨别的难度也越大，反应时间就越长。
⑶反应时间与个体的诸因素有关。除了上面所说的那些因素外，反应时间当然还会受被试本身的各种因素的影响。
首先，被试机体的适应水平是影响反应时间的一个重要因素，机体适应水平的变化对简单反应时间的影响相当于刺激强度的影响。所以，在视、听反应时间的实验中，需要考虑到被试的感觉适应问题，要对刺激和背景的对比因素加以控制，必要时应设置隔光、隔音设备。
其次，被试在主试发出“预备”口令到刺激呈现这段预备时间内的准备状态对实验结果的影响相当大。在一时距内，被试处于积极准备状态，力求尽快对刺激做出反应。如果预备时间太短，则被试没有时间做准备，如果太长，他的准备又可能衰退了。许多研究结果说明，最有利的预备时间大约是1.5秒。
第三，反应时间与练习的次数关系非常密切。一般说来，练习次数越多（达到数百次），反应速度越快。被试的反应时间随着练习次数的增加逐渐缩短，渐渐逼近于一个极限值，达到最高速度并稳定下来。
第四，一个人反应速度的快慢还要取决于他的动机水平。通常动机水平过低或过高都不利于一个人快捷地做出反应。很低的动机水平往往使个体达不到应有的紧张水平，肌肉松弛，注意力涣散。太高的动机水平则使个体过于紧张，肌肉僵硬，动作不灵活。一般来说，中等强度的动机水平最有利于个体尽快地做出反应。
此外，反应者的年龄、神经类型、测量时的竞技状态等等都会在很大程度上影响其反应速度。
4.3 改进建议
4.3.1 预备到刺激出现的间隔不能太长。这种因素在理论上的影响前面已经论及了，同时笔者在作为被试参加实验时，虽然没有经过精确测量，但也明显感觉到我校S2实验楼心理实验室的仪器在“预备”到刺激出现的间隔有些过长，尤其在“预备”发出后，人会立刻进入一种紧张的积极准备状态，但是刺激在一定时间没有出现的话，人的精神状态又会因为高度紧张而陷入疲劳，导致在刺激正式出现时不能及时做出反应，从而影响了反应时成绩。
此外，间隔过长也容易导致被试的心理预期，提前作出判断，而不是在刺激真正出现后才做出选择反应，这样测验得到的结果就不是被试真正的选择反应时间。例如笔者在参加实验时，有一次得到的反应时间是11毫秒，这显然是一个正常反应时间范围之外的成绩，原因是笔者在“预备”之后即高度紧张，在心理上对即将要出现的刺激进行了主观猜测，且提前作出了恰巧正确的选择。这种现象在复杂反应时实验中具有很大的偶然性，但在简单反应时测试中却很可能出现，因为在刺激单一的情况下，被试提前作出判断的正确率更高。因此，这一因素应当在实验中加以改进。
4.3.2 给出的光刺激不能太弱太小，颜色不能太接近。前面提到反应时间与刺激的强度、大小和差异程度都有关系。笔者在参加实验时，感觉到仪器给出的光刺激强弱程度适中，但如果刺激显示屏能更大一点，可能更有利于反应时成绩的提高；在颜色方面，可能同为暖色调的原因，笔者感觉到黄光和红光刺激有些接近，尤其在黄光刺激出现时，笔者很容易立即产生要按红键的反应。因此笔者建议三种刺激的颜色因该尽量差异大一点好，可以选用红、绿、白三种色光，而将显示屏做成黑颜色，这样可能更有利于实验。
4.3.3 实验室条件要尽量配合实验。如果学校条件允许，S2楼的实验室条件应进一步改善，例如笔者在周二下午参加实验，当天天气非常闷热，实验时窗外也不停有噪声传来，干扰实验。因此建议实验室尽量采用封闭性和偏僻性较好的房间，如果可以，应将每台仪器都配有一个隔间，这样可以避免其他小组说话、走动的干扰。
4.3.4 手键的位置安排需要改进。笔者在进行试验时，感觉到手键的按钮位置设计不是特别合理。例如笔者得到的反应时成绩分别是：红360ms、绿380ms、黄501ms。从结果来看，黄光反应时明显长于红光和绿光，原因是黄键在手键的中间部位，红、绿两键分别在左右两端。一般被试参加实验时，左右手握住手键，左右拇指正好放在红、绿键的上方。但是当黄光刺激出现时，手指必须要移动一定的距离才能按下按钮，一定程度上影响了反应时间，或者说红、黄、绿三键所处的位置是不大公平的。
此外，目前的手键位置安排还容易造成心理转换机制的介入。比如被试为了更方便快捷地作出反应，一开始会以左中右的位置的代码来标记红黄绿三个键，即当红光出现时，被试的心理转换机制启动：红光-在左边-用左手-按下左边的键，这样无形中增加了反应时间；被试在初次实验时，感觉到左右不便于辨别，因而将手键竖握，按上中下标记三键，但仍然不便于反应。
但是笔者目前还没有想到一个最合理的设计方案，曾经考虑过将三键的位置摆成三角形状，但也有其弊端。关于这个问题，笔者将进一步思考钻研。
5 结论
通过不同颜色灯光刺激下选择反应时的测定和分析比较，得出红、绿、黄三色光的选择反应时差异显著。得到的结论与前人研究一致。
参考文献
1． 邓铸. 应用实验心理学（内部试用教材），44~47
2． 管筱凤. 反应时研究. 华夏心理网，http://www.psychcn.com/result/library_moban.
3． 杨志良. 心理物理学. 甘肃人民出版社，1988
4． 朱柯蓓. 电大学生反应时的测定及分析. 曲靖师专学报，1997，16（6）：56~59
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