实验心理学几个经典实验

绪论心理实验中的各种变量

一、实验背景

心理实验和其他学科的实验一样，都是在控制的条件下观察某种现象产生和变化的规律。心理实验所要观察的是心理活动的规律，由于一个人的心理活动不可能被他人直接观察到，只有从他的行为表现和言语反应间接地了解，因此，心理实验往往是通过改变外界条件、记录被试的反应来探讨心理活动的规律。

做心理实验之前，必须明确实验目的，也就是要明确它要解决一个什么问题。例如，对时间的估计是否受时间长短的影响，或者说时间知觉与被估计时距的关系。根据这个问题就可以确定这个实验的各种变量。

自变量，又叫刺激变量，它是由实验者在实验中按研究问题的需要有意识地加以操纵和改变的变量，一般自变量的变化应为连续或非连续的变化，且具有两个或两个以上的水平，变量的不同水平称为实验处理，即主试操纵的、对被试的反应可能有一定影响的刺激条件的变化。

因变量，又叫反应变量。它是主试要观察的指标，是被试心理特征变化的反应或表现，它是随着自变量或其他因素的变化而变化（在实验中通常假设因变量随自变量的变化而变化），可用一定的数量指标来表示，如反应时、皮肤电位等。

额外变量，又叫控制变量，它是与实验目的无关、但又对被试的反应有一定影响的变量。

总之，一个好的实验设计既要有定义良好的自变量和因变量，同时也要对额外变量进行严格有效的控制，以排除额外变量对研究变量产生消极的影响，保证实验结果的科学性和可靠性，使实验结果具有较高的解释率。

二、实验目的

1．通过测定有无反馈对画线准确性的影响，确定实验中的自变量、因变量和控制变量。

2．学习和掌握如何对自变量、因变量下操作定义，并进行严格和有效地控制。

3．掌握如何有效控制额外变量，避免额外变量对实验结果造成的随机误差和系统误差。

三、实验方法

（一）被试

以大学生为被试，4人一组，其中2名被试知道每次练习画线的结果（有反馈），2名被试不知道每次练习画线的结果（无反馈）。

（二）实验材料

1．一张10cm×10cm的白卡片，上面画有一条2cm长的直线，将画有直线的白色卡片放入镜框内，直线与水平面平行、居于镜框中间，作为实验的标准刺激。

2．镜框一个，短尺一把（最小单位为毫米），用于测量被试所画直线的尺寸长短。

3．两支笔，用于画线和记录实验结果。

4．每个被试3张卡片，编号分别为A l、A2、A3，分别作为被试练习前(前测)、练习(实验处理：“有”或“无”反馈)和练习后(后测)测试被试画线的结果。

（三）实验设计与程序

本实验采用单因素、两水平(“有反馈”与“无反馈”)的实验设计。被试分组与实验处理的安排如下表：

实验处理与被试分组表

实验处理前测练习后测

有反馈画20次练习80次画20次

无反馈画20次练习80次画20次

小组4个有反馈(A F)和无反馈(A N)被试的实验顺序：为A F—A N—A F—A N。

1．让被试1(有反馈)坐在桌边，将画有2cm直线的卡片装入镜框，放在被试的正前方，距离被试30厘米，镜框后放置编号为A1的白纸，使镜框挡住被试的视线，不让他看到自己所画的线和画线的手，然后对被试说以下指导语：“请你用你平时写字的手拿好笔，眼睛看着镜框内的黑色平行线段，用笔在白纸上画横线，要求按照你看到的线的长短画，使自己画的线与镜框内的线段一样长。画线的时候，你不能看自己画线的手和正在画的线。总共画20次，先从左边画起，你可以左右移动画线的

手，但不要移动胳臂、头部和变换身体坐的姿势。”

被试明白上述指导语后，开始进行实验，前测实验完毕，准备进行练习实验。

2．主试换一张编号为A2的纸，对反馈组被试说如下指导语：

“现在请你用同样的方法画线，当你每画完一条线时，我就把你画的结果是多长告诉你，要求你注意自己画线时的感觉，记住这种感觉，并与反馈的结果进行对比。如果这次画长了，下次你就要画短一些，如果这次画短了，下次就要画长一些。总之，要求你尽量把线段画得准确一些。这样总共画80次，我相信你会越画越准的。”

被试每画完一条线，主试尽快量好，并立刻告诉被试画线的结果，如“长了”就报告“长了”，如“短了”就报告“短了”，如果正好为2cm，就报告“相等”，直到画完80条线段，结束练习实验。

如果是非反馈组，对被试说如下指导语：

“现在请你用同样的方法画线，当每次画完一条线时，要求你注意自己画线时的感觉，记住这种感觉，按照一致的画线标准尽量画出与标准线段长度相等的线段。如果自己感觉这次画长了，下次你就要画短一些，如果感觉这次画短了，下次就要画长一些。总之，要求你尽量把线段画得准确一些。这样总共画80次，我相信你会越画越准的。”

3．主试再换一张编有A3的白纸，并对反馈组被试说如下指导语：

“现在请你再画20条线段，我这次不告诉你画的结果了，请你要尽量画得准些。”

如果是非反馈组，对被试说如下指导语：

“现在请你再画20条线段，按照一致的标准尽量画出与标准线段长度相等的线段。”

4．换被试2(无反馈)，用A l、A2、A3三张白纸，按照上述的方法和无反馈组的指导语(练习时每次画线的结果不反馈给被试)进行实验，其他实验过程与被试1相同。

5．按照小组四个被试的实验顺序继续进行实验。

6．主试记录实验过程中被试的反应，测量和整理实验结果。

（四）实验过程应注意的问题

1．物理条件：桌面上除实验材料和纸笔外，不要摆设其他物品，且严格按照实验的要求摆放。

2．主试方面：主试严格按照实验要求和实验过程进行实验，不能对被试有任何超出实验要求的暗示。

3．被试方面：被试态度要认真、手臂姿势符合实验要求，头部和身体姿势保持不变，画线姿势符合实验要求，与标准刺激的距离保持恒定。

4．实验过程控制方面：主试严格按照实验过程进行实验，被试按照实验要求进行操作。

四、结果分析

1．测量记录纸A1上每条线的长度，并记下与标准线段2cm的误差，然后计算20次误差绝对值的平均值X A1。

2．用同样的方法测量计算其他被试A2、A3的结果，并计算误差绝对值的平均值X A2，X A3画直方图比较有反馈和无反馈被试的练习效果。

3．比较有反馈和无反馈被试画线的练习过程；以20次为单位，分别计算有反馈和无反馈被试在练习时画线长度的平均值，每个被试有4个平均值，并画两条练习曲线。

4．根据本实验的结果，说明有反馈和无反馈对画线准确性是否有影响。五、问题与讨论

1．本实验的自变量是什么?它有哪几个水平?

2．本实验的因变量是什么?画线的准确性应如何数量化？

3．本实验控制了哪些变量?

4．如果要用两个画线能力相同的被试，应如何挑选被试?试从全班的结果中，找出回答此问题的根据。

5．你认为本实验中还有什么与画线有关的因素没有被有效地控制?

六、参考文献

[1]孟庆茂，常建华．实验心理学．北京：北京师范大学出版社，1999．

[2]杨治良．实验心理学．杭州：浙江教育出版社，1997．

[3]朱滢．实验心理学．北京：北京大学出版社，2000．

[4]杨博民．心理实验纲要．北京：北京大学出版社，1989．

[5]舒华．心理与教育研究中的多因素实验设计．北京：北京师范大学出版社，1994．

[6] Kantowitz.B.H.等著，杨治良等译．实验心理学．上海：华东师范大学出

版社，2001．

[7] Anne Myers．Experimental Psychology．Cole Publishing Company，1986．

[8] Levine，G．＆Parkinson，S．．Experimental Method In Psychology，

Lawrence Erlbaum Associates Inc．，1994．

[9]David W．Martin．Doing Psychology Experiment，Cole Publishing

Company，1996

实验8 注意的集中能力的测定

一、实验背景

注意的集中，指的是注意能较长时间集中于一定的对象而没有松弛或分散的现象。注意的集中与对象的数量、性质，与主体的心理倾向性、健康状况等有关。

二、实验目的

测定视觉-动作学习和注意力集中能力，并探讨注意力集中能力的影响因素，以利于培养注意力集中和增强抵抗外界干扰的能力。

三、实验方法

（一）被试

全体同学，4人一组

（二）实验仪器

注意力集中能力测定仪EP701C

图8-1 注意力集中能力测定仪（华东师大科教仪器厂生产）

（三）实验设计与程序

1.硬件联接：将L形光笔插头插入主机反面“光笔输入插座”处；如需干扰，则将耳机插头插入主机的“耳机输出”处；最后插上电源插头。

2.打开电源开关，仪器自动进入上电复位状态（也可在任意时刻按红色“复位”键进行复位）。仪器面板上的转速显示“50”，定时“0030”，在靶时间显示“0000.00”，并且转速显示在不停闪烁。

3.仪器进入转速设置及定时设置，此时仪器转速显示开始闪烁，此时按定时定速键组的按钮，选择转盘速度，在每个键的左上方分别标有“10、20、30―――90”选择相应的键，以决定转盘速度，完成后，转速显示停止闪烁。

4.仪器定时显示开始闪烁，按定时定速键组的按钮，选择定时时间，在每个键的右下方分别标有“1、2、3～0”，按动相应的按钮，输入定时时间数值即可，如分别输入“2”，“7”，“3”，即完成定时273秒。

5.调节干扰噪声音量旋钮，可改变干扰强度。

转速、定时、有无噪音可交叉组合成多种实验条件，由主试控制，按照随机顺序进行每一组实验。对被试保密。

6.被试按主试的要求将L形光笔头放在实验图形板的轨迹上的某一处（由主试确定）。

7.主试宣读指导语：“请你集中注意力，拿着光笔跟踪图形板下运动的白色接收靶运转”，喊“预备”口令，按“开始”键，被试即可以进行测试。仪器“嘀嘀”二声，以示开始正式测试。当定时结速后，仪器再次发出“嘀嘀”二声，以示结束。

8.主试将仪器调试好，将转速设置在50转/分，定时设置在30秒，请被试坐在仪器前，以优势手执L形光笔，练习一次。

9.当完成一次测试后，转速及定时时间显示闪烁。改变设置，按“复位”键进行复位，再重复步骤4。

10.记录人记录每一次测试结果，失败次数、总在靶时间。

11.每次测试后，被试休息1分钟。

四、结果分析

表8-1 注意集中能力测定的原始记录表

实验条件失败次数

总在靶时间（秒）1

2

……

五、问题与讨论

1．注意集中性的个别差异表现在哪些方面？

2．注意集中性受哪些因素的影响？

六、参考文献

[1] 黄希庭，俞文钊．心理学实验指导．北京：人民教育出版社，1987：215~216．

实验16 简单反应时

一、实验背景

从刺激呈现到反应开始之间的时间间隔叫反应时，或反应的潜伏期。简单反应时是指一个刺激出现，要求被试从感知刺激到作出反应的所持续的时间间隔，简单反应时也叫A反应时或基线反应时。

影响反应时间的因素可有许多，其中主要的因素有以下几个方面。

（一）反应时间与刺激的关系

刺激的不同类型、强度、数量及刺激呈现的方式等因素对反应时间都有影响。

1、反应时间因受刺激的感觉器官不同而异

不同类型的刺激通过特定的通道作用于各个感官，它们的反应时间是不同

的。赫希（A.Hirsch,1862）的研究算起，学者对光、声、触等不同刺激的反应时间研究已积累了大量资料：听觉和触觉的反应比较快，是由于声音传入耳中或压力加到皮肤上几乎可以立时到达相应的感受器。视觉的反应较慢，乃是锥体和棒体光化学过程要花一定的时间。温、冷、嗅、味和痛觉的反应要慢些。

在同一感觉道里，刺激的部位不同，反应时间是有差别的。以视觉为例，受光的网膜部位离中央窝的水平距离越远，其反应时间就越长，而鼻侧部分比颞侧反应要快些。触觉的反应时间明显随着受刺激的部位不同而有异，刺激靠近头部或感受性强的皮肤表面反应就比较快。

2、反应时间因刺激的强度不同而异

“强度”一词在这里是广义的，既是指物理强度，也包括其它类似的因素，如视觉刺激的光强、空间面积、时间久暂及两个以上刺激的累积等。一般的情况是，当刺激强度很弱时，反应时间就长，而当刺激增至中等或较高强度时，反应时间便缩短了。绰绰里（R·Chocholle，1945）用1000赫强度不等的纯音作反应时间测定，研究结果发现，反应时间随刺激强度的增加而减少，强度每增加一个对数单位，反应时间便有一定的缩减，但减小量却越来越小而达到一个极限。

刺激的面积与时距对反应时间的影响可代替刺激物理强度的效果。弗罗贝格（S.Froeberg,1907）的实验可说明问题。刺激为放在阅读距离处的一方块白纸上所反射的日光，以后逐渐加大它的面积或加长它的呈现时间（刺激的面积和时间的效果也是有限制的），反应时间并不因之增加而再减小。有实验发现，把纯音刺激加长至100毫秒或以上时，反应时间却略有增加。同类刺激的联合比其中任一单独的刺激引起的反应要快。波芬培格（A.poffenberger,1912）曾用一种光同时刺激双眼，其反应时间比刺激单眼的要短。

3、反应时间因刺激的中止及其强度的减弱量而异

反应时间随刺激强度的增加而缩短，上述实验已作出证明。那么刺激的中止及其强度的减小对反应影响如何？武卓（H．Woodrow,1915）用不同强度的声或光做刺激，比较刺激的开始与中止的反应时间发现，刺激的中止和开始两者的反应时间没有显著差异，在个别情况下，前者还显得短些。斯坦因曼（A.Steinman,1944）的实验是用一块1寸直径的透光磨砂玻璃作为刺激，被试在2尺距离处一看到玻璃亮度的增加或减少就尽快反应。六名有训练的被试的平均

结果是，当亮度从4.5尺烛光增加到5.5尺烛光时，反应时间是205毫秒，若刺激的变化相反，即从5.5尺烛光减小到4.5尺烛光时，反应时间只有188毫秒，而变化量越大，反应就越快。全部实验结果发现被试对刺激量减弱的反应总是比对刺激按同一数量的增强要少些。

4、反应时间因刺激的动静特点不同而异

运动物体的反应时间这一为早期天文学家研究的课题又引起现代心理学家的兴趣。切彼舍娃（B.Чебыщева，1958）等人的实验资料表明，对运动着的物体达到某一指定点的反应时间短于对该物体处于“静止”状态下的反应时间，两者之差值在10—150毫秒之间。研究还表明，预先观察刺激的时间（注视点的领先）的多少、视野的大小（边缘视野的利用）及物体运动速度的快慢等因素对运动物体反应时间都有不同的影响。运动物体的这种分化的机理是什么？波诺马列夫（M.Пономарев,1958）曾以中枢过程的特点作出解释。但这方面的研究还不够。

5、选择反应时间因刺激的数目和差别的不同而异

上述的实验都是以测量被试对某一单独刺激作出简单反应为基本内容的。实际生活中，人们常需接触多种刺激，并要对其中每一刺激作出不同的反应。对选择反应时间的研究有助于了解在一定复杂条件下被试操作活动的某些特点。

研究者早就发现选择反应时间与供选择的刺激数目成正比。1885年墨克尔（J．Merkel）的一个早期实验对此初步作出说明。

现代的学者按信息论原理，提出选择反应时间对刺激的信息量有着依存关系，李曼（R．Hyman,1958）作的实验证实了这一假设。实验采用了改变刺激信息的三种不同方法：（1）改变等概率的刺激数目；（2）改变刺激的出现概率；（3）改变刺激出现的条件概率。结果都表明选择反应时间和刺激的信息量存在线形的依存关系。

辨别两个很相似的刺激比辨别两个不很相似的刺激的反应时间要长，亨蒙（V.Henmon,1906）等有不少实验取得了类同的结果。

（二）反应时间与机体状态的关系

影响反应时间的机体变量为数众多，研究者曾提出下列主要因素。

1、适应水平

感受器的适应水平对反应时间有明显的影响。霍夫兰得（C.Hovland，1936）的实验中，当双眼对不同的照明适应后，测量了对250尺烛光的反应时间。刺激是一直径为20毫米的白色圆快，观察距离为30厘米，五名被试的平均成绩（每人每种条件下测试100次）列于表16-1。

表16-1不同光适应水平的反应时间

适应时间（尺—烛）200 150 100 50 0

反应时间（毫秒）154 146 144 140 131

这个材料表明，感受器适应水平的变化对反应时间的影响，相当于不同强度光刺激的影响。在反应时间实验中，要考虑到被试的感觉适应问题，对背景刺激也应加以控制。

2、准备状态

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也是影响反应时间的因素之一。在这一时距内，被试处于积极准备状态，力求尽快对刺激作出反应。如果预备时间太短，被试可能来不及准备；如果太长，他的准备状态又可能出现衰退而延误反应。许多研究说明，尽管存在个体差异，但最有利的预备时间大约是1.5秒。

3、练习次数

练习与反应时间的关系密切。在一定范围内，练习次数越多（上百次），反应会越快，反应时间减少的趋势是逼近于一个再难减小的极限值而稳定下来。洛莫夫（В.ломов）的实验可说明问题。

练习因素对反应时间影响的机制是什么？学者提出了一些解释。吉列齐娜（H.терешкцна，1957）格莱依斯金（C.Гепперштеин，1958）认为由于言语—思维的参与，不仅使感觉过程的调节机制得到改造，机体还能有意识地调节自己准确地掌握反应时间。

4、定势作用

早期的学者曾以注意方向、态度倾向等心理状态对反应时间的影响作了研究。朗格（L．lange，1988）首先发现在简单反应时间实验中，如被试的注意倾向于将呈现的刺激时，反应较慢；而注意倾向于他将发出的动作时，反应较快。他称前种反应为“感觉”的，后种为“运动”的，两者相差可达0.1秒。这种感觉的和运动的反应有差异的学说，被当时学者奉为信条，只是测量的差值并不一

致。

与上述的“注意”说相对，鲍徳温（J.Baldwin，1905）等提出“类型”说。他认为人有天生的差异，有的倾向于感觉，有的倾向于运动，或两者都无倾向，而感觉反应与运动反应的差别只是由于练习而造成的。

卡特尔（1892）和安吉尔、穆尔（J．Angell & A.Moore，1896）先后提出另一种“练习和习惯”说。他们发现，被试在实验开始时，由于接受的指示，偶然的暗示和以前的训练不同，就有不同的反应倾向，经过练习后，熟练的被试对感觉的和运动的反应就很少有什么差别了。

5、附加动机

反应时间实验中被试受某种内在的愿望所驱使而作出越快越好的反应，此外，额外的动机对反应也有影响。约翰逊（A．Johanson，1922）的实验能证明之。

6、年龄因素

个体的年龄对反应时间的影响有不少研究得到相似的结果。一般认为，自发育阶段至25岁前（少、青年阶段），反应时间随年龄增长而减少，起初减得快，以后较慢。学前期儿童由于难以控制的肌肉紧张、情绪激动与注意涣散的缘故，反应时间很不稳定，且不易获得较快的反应。7—8岁学龄期儿童反应时间减少趋势比较明显，也开始稳定下来。成人阶段至60岁，反应没有多大变化；60岁以后，反应时间渐渐增多。

7、个别差异

在反应时间实验中，常会遇到个别差异的问题。即使研究者能将上述来自内外的实验变量严加控制，但由于人们的心理特点不同，各人的反应时间是各不相同的，这就表现为在反应时间上的个别差异。不仅不同被试之间反应时间有差异，同一个被试的反应时间也是随时间而有起伏的。

统观以上所述，影响反应时间的诸多因素可来自外界和机体内部各个方面。一般说来，对一些机体变量尤其是被试者“心的变量”实验者是难加控制的，这也许是反应时间研究的一大难题。可是反应时间的探索曾给个别差异测量提供了机会，随着对个别差异研究的深入，必将给反应时间研究的进一步发展创造条件，这是科学发展的常事。

本实验采用的是荷兰心理学家Donders关于反应时的理论，一是通过计算机呈现的视觉和听觉实验材料，测定视觉和听觉简单反应时；二是学习使用EP202型简单反应时测定装置，测定视觉和听觉简单反应时。

二、实验目的

1．通过计算机呈现的视觉和听觉实验材料，学习视觉和听觉简单反应时的测定方法。

2．通过简单反应时的测量，证实一般情况下基线反应时的平均水平。

3．测定简单反应时，比较不同感觉道，不同准备时间对反应时的影响：学习测定反应时的方法，学会使用EP202型简单反应时测定装置。

三、实验方法

（一）被试

全班同学，4人一组，视觉或矫正视觉正常，色觉正常，听觉正常。

（二）实验器材

1．实验仪器有两套：

第一套：计算机、反应键、气导耳机和计算机化简单反应时实验程序(参见ExpPsy2000实验设计系统)。

第二套：EP202型简单反应时测定装置(简单反应时测定器、简单反应键和HMJ型数字计时器)、秒表、节拍器。

2．实验材料：不同颜色的图形和1000Hz、80dB和50dB的纯音。

图16-1 反应时测试仪EP202/203（华东师大科教仪器厂生产）（三）实验设计

实验设计一

主要考虑了不同的视觉通道对简单反应时的影响，结果可以从这两方面进行统计分析。

1．在“实验心理学开放实验系统”中选择“反应时实验”中的“简单反应时实验”，单击鼠标右键，选择“运行”，进入“视觉简单反应时”实验设计主界面。进行实验材料的定义。

2．编辑实验材料：单击“编辑实验材料”菜单，选择“视觉实验材料”菜单，会出现视觉实验材料制作窗体，在窗体上定义视觉实验材料的颜色(本实验为红色、绿色和蓝色)、实验材料大小为50像素，实验次数为每种材料做50次，三种材料总共150次。最后在材料名称处标识实验材料的颜色，便于实验结束查询不同材料的实验结果。

3．正式实验：在“正式实验”菜单中选择“视觉实验材料”，出现如下指导语：

“下面是一个反应速度的实验。请你注意屏幕的中央，实验时开始，屏幕中央将出现一个“X色”的圆，请你看到圆后，立即按小键盘上的“+”键，确定是圆呈现后反应越快越好，但是，不能在圆没有呈现时抢按反应键，否则实验结果无效。这样要做很多次。明白上述指导语后，按‘开始实验’开始实验。”

被试阅读完指导语之后，按“开始实验”按钮，准备进行实验。

4．被试按照实验指导语的要求，对红色圆进行反应，实验结束后记录被试信息。

5．红色实验材料做完后，再分别定义绿色、蓝色的实验材料，实验材料的其他参数同红色材料。定义完毕后，按上述过程进行实验。

6．视觉材料做完后，在“正式实验”中选择听觉实验材料，定义听觉材料的参数，定义完毕，进行听觉实验材料的简单反应时实验，实验次数为50次。

7．一个被试做完后，换其他被试继续实验。

8．实验结束后，主试可以在“帮助”菜单的“结果查询”中查询实验结果，如果实验前有什么问题不清楚可以到“帮助”中查询“实验说明”。

9．结束视觉实验，按照同样的程序进行听觉实验。

注意：被试每做25次休息1分钟。

实验设计二

1、按实验要求和仪器使用况明接好电路，并学会使用仪器：(1)将简单反应键输入电级上的九蕊插头与简单反应时测定器背面的九蕊插座接通；(2)将导线的红、黑两香蕉插头插入数字计明器背面的输入插座，另一端插塞插入反应时测定器背面的插口，使数字计时器和简单反应时测定器接通；(3)计时器正面选择开关拨向S1和光控档上，背面钮子开关向上，根据实验要求选取时间信号选择开关和复位方式。

2、学习测定简单反应时的方法：被试坐在反应时测定器前1米处。右手食指放在反应键盒上，主试发出“预备”口令约1—3秒钟后，拨信号发生开关，在光或声刺激呈现的同时，数字计时器开始记时。当被试感觉到信号(光或声)时立刻按压反应键，计时器停止记时。主试根据计时器的“计数显示”，记录被试的反应时间。被试再揿一下反应键，主试将计时器复位置零。练习实验作5次。

3、测定对视觉和听觉刺激的反应时间：

（1）本实验对声、光信号各做40次，共80次。为了消除系列误差对反应时的影响，刺激呈现的顺序按声——光——光——声的方式安排。

（2）测定视觉反应时，每测完20次，休息2分钟。

（3）在实验过程中，要变化准备时间(从“预备”口令到刺激呈现的距离)，一定要避免过早的反应，为了检查被试是否形成对时间的反射或“抢步”，在每20次测定中插入一次“侦察实验”。即主试发出“预备”口令后不给刺激，如被试有反应，主试要向被试说明那单元的实验全部无效，重做20次。

4、测定不同准备时间的反应时间

（1）准备时间分别为1秒、2秒和4秒，每钟准备时间测40次，共测120次。为了消除系列作用对反应时的影响，三种准备时间呈现的顺序按随机原则安排。（2）主式用节拍器或马表控制准备时间。测定方法同上。

（3）实验结束时，让被试谈实验过程的体验。

四、结果分析

1．计算个人视觉与听觉反应时的平均数和标准差，考验全体被试两种简单反应时是否有显著性差别。

2．根据统计结果，检验不同实验材料的视觉和听觉实验材料简单反应时的差异及其个体差异。

3．实验设计二中，根据实验结果画出反应时与不同感觉道，反应时与不同准备时间关系的图和表。

表16-2 视觉与听觉简单反应时实验记录表(单位：ms)

被试：主试：实验时间：

表16-3 不同准备时间的视觉反应时实验记录表

注：“×”超前反应，重做一次。

五、问题与讨论

1. 比较简单的声、光反应时有何不同？原因是什么？

2. 影响简单的声、光反应时的因素有哪些？说明原因。

3. 不同的被试之间有无差异？

六、参考文献

[1] 张学民，舒华．实验心理学纲要．北京：北京师范大学出版社2004：192~194．

[2] 孟庆茂，常建华．实验心理学．北京：北京师范大学出版社，2002．

实验27 认知方式对表象心理旋转的影响

一、实验背景

表象是类似于知觉的信息表征。表象依托于感觉、知觉的过程，同时又是感觉、知觉过程的延伸。1973年Cooper等人用不同倾斜角度的正的和反的字母来研究表象的旅转，得出旋转偏离正位的度数越大，所需的心理旋转越多，所用时间也就越长。Cooper认为表象的旋转可以按顺时针方向，也可以按逆时针方向，而并非角度越大，所需要的选择时间越多，表象的操作可以根据旋转任务的要求和可能存在的旋转策略，加以选择。

Witkin等人在研究知觉时发现，有些人很难从视野中分离出特定的知觉单元，有些人则比较容易做到这一点。威特金根据研究，提出了关于认知方式的理论，他把认知方式(Cognitive Style)划分为场依存性(Field——Dependent)和场独立性(Ficld—Independent)，具有这两种认知方式的个体是按照两种对立的信息加工方式处理环境信息的。场依存性的个体在知觉环境信息时，通常以环境中外在参照作为知觉的主要参考依据，因此，也容易受到环境刺激的干扰和影响，有时很难将知觉对象与背景刺激信息很好地分离。场独立性的人则倾向于利用内在参照信息，因此，不易受环境刺激信息的影响，独立地对事物作出判断，在没有参照的前提下，也能够对知觉对象进行准确地感知和判断。

一些研究者在通常的心理旋转任务中，引入了一种前置刺激，发现它会对当前刺激的正像、镜像判断发生影响，即产生了线索效应。Robertson等人(1978)对主观参考框架对表象心理旋转的影响进行了研究，他认为，个体在进行判断时，

会将前置刺激作为一个参考框架，并影响其对相继呈现的刺激的判断。他们进一步还提出，在人脑中可能存在着一种可称为主观参考框架或内部参考框架的空间表征系统，通过旋转主观参考框架或表征系统来对知觉对象的空间属性进行判断，采用不同的参考框架或表征系统，其表征性质也各不相同，框架旋转与对象旋转方向相反，而表征旋转则与对象旋转方向相同。Robertson等人提出的主观参考框架与认知方式有着密切的联系，不同认知方式的人在进行表象心理旋转时，在旋转速度上可能会表现出一定的差异，这种差异可能会表现为：场依存性的个体对不同角度的空间物体的旋转的反应时高于场独立性个体对空间物体旋转的反应时。

下面主要介绍一下几个经典的关于表象心理旋转的实验：

1．关于“手柄状立体方块材料”的实验。在这个试验中，用速示器向被试呈现两个都是由10个小方块连接起来组成的手柄形(图27-1)。这些图形的成对应用有3种情况。第一种是相同的两个图形在纸面上相差一定的角度，经过旋转能够重合，称为平面对；第二种是相同的两个图形在垂直于纸面的面上相差一个角度，经过旋转也能够重合，称为立体对；第三种情况是两个图形成正像与镜像的关系，无论如何旋转也不能重合。在平面对和立体对中，都安排了几种不同的转动角度或两个图形的方位差，这是一个重要的实验变量。在实验室随机的将实验材料呈现给被试，让被试以最快的速度进行匹配判断，并记录反应时。试验结果表明，无论是平面对还是立体对，如果两个图形的形状和方位都相同，当其中一个图形转动了一定角度，反应时随方位差度数的增加而增加，两者成正比。当达到180?时，反应达到最大。根据以上的实验结果，Shepard等指出，被试对两个图形作比较时，是在头脑里将一个图形转动到另一个图形的方位上来，然后依据匹配的情况再做出判定。而且从被试的内省报告看出，这种心理旋转的现象的确存在。通过这一实验，Shepard等人确定了心理旋转这一事实，而且第一次实验证明了它具有上述的渐进性和空间性的特点。

2．关于“字符材料”的实验。Cooper

和Shepard 制作了一组由字符组成的实验材

料。字符的内容是大写字母R ，分为正像与

镜像两组，每组中的材料R 在平面上做了旋

转，分为六个角度：0?，60?，120?，180?，

240?，300?，从而得到共12个材料样本（见

图27-2）。实验时，用速示器将某一样本呈

现给被试，被试的任务就是判定该样本是正

的还是反的，而不管其具体的方位如何，按

键做出反应，12个样本随机的各呈现一次。

当样本为垂直的正位时，即旋转的角度为0?即360?，不管是正像的或镜像的，判定所需时间较少，约为0.5s ，而当样本做了不同角度的旋转，反应时随之增加，当样本旋转了180?

时，反应时为最长，随着样本的旋转度数的进一步增大，反应时反而逐渐减少。以180?为界，曲线的两侧是对称的。Cooper 和Shepard 认为，当呈现的样本偏离垂直的正位，即旋转了一定度数，被试就要将该样本的表象转回到正位上来，然后再与长时记忆中的正位的表征作比较。因为正位的样本不需要作旋转，就可以与长时记忆中的表征进行比较，所以判定处于正位上的正反材料所需的时间就少。而对偏离正位的样本做出判定，需要对该样本的表象进行旋转，费时也较多。样本偏离正位的度数愈大，需要做出的心理旋转就愈多，反应时也愈长。该试验的结果说明，人们在进行表象加工时，似乎是存在一种心理旋转的范式。在Cooper 和Shepard 后来的验证实验中，也的确证明了这一心理旋转过程的存在。

图27-1 三维空间素象记录其反应时

图27-2 R表象旋转材料

3．Metzlek的实验

Cooper和Shepard通过实验证明了心理旋转存在，但是有关心理旋转是否是连续的问题却是通过Metzlek(1973)的实验研究来证明的。这个实验的刺激材料和程序与前面提到的手柄状图形实验基本相似，但是其采用的实验方法却和前者不太相同。在呈现材料时，无论是平面对还是立体对，两个图形不是同时呈现的，而是先呈现其中一个(刺激甲)，然后要求被试按照规定的方向（顺时针的或逆时针的）对甲的表象进行旋转，然后经过一定的时间间隔再呈现另一个图形（刺激乙），让被试做出两个图形“相同”或“不同”的判定。实验的关键在于刺激乙在什么时候呈现。Metzler作了如下的安排：使刺激乙的延缓时间等于两个有一定方位差的图形同时呈现所需要的心理旋转时间。根据在以前的实验中得到的被试的平均旋转速度（53?/s）加以计算，如果一对图形的方位差为135?，则需时约2.5s，那么刺激乙的呈现时间应比刺激甲晚2.5s。经过这样安排，假如被试真的进行心理旋转，那么在刺激乙呈现的当时，刺激甲的表象正好转到刺激乙的方位，可以立即进行匹配并做出判定。如果从刺激乙的呈现开始计算反应时，那么反应时必定都很短，而且不随两个图形方位的角度差而变化。由于被试事先并不知道要将刺激甲的表象旋转多少度，所以反应时的相对恒定，证明被试不是从一个角度跳到另一个角度，而是进行了经过许多中间角度的旋转。实验结果证实了上述设想，但是反应时曲线并不是一条平行于横坐标的直线，而是随转动的角度略有

上升。这是因为刺激乙的呈现时间是按照被试的平均反应时来计算的，而事实上