视觉对搜索目标的辨别和选择反应时间的实验研究，本文主要内容关键词为：实验研究论文,视觉论文,目标论文,时间论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
一、实验目的
20世纪中期以后，许多心理学的研究者相继采用搜索实验来对正常人的视觉注意进行了大量的探讨研究，如Gordon.I.E(1968)进行的“不同视觉搜索目标的相互影响”的实验，Melntyre,C.,For.R.,& Neale,J.(1970)进行的“在视觉信息传导中，多余类似的噪音对短时视觉能力发挥的影响”的实验研究等，这些研究旨在揭示人类视觉信息的加工方式。而我国心理学界对于视觉心理学的研究相对薄弱，尤其是对视觉信息加工的研究。本实验研究，就是要研究在特定文化背景下的中国人对视觉信息接受的加工方式。即研究人对于视觉信息搜索目标的辨别时间和选择反应时间，从而探讨人类视觉对信息的加工方式，以便于回答以下几个问题：
（一）视觉对于信息接受的辨别反应时间和选择反应时间是否受其噪音背景的影响？
（二）被试对CM材料和VM材料的信息接受有何差异？
（三）视觉对接受的信息其加工方式如何，即是平行加工还是系列加工？
（四）对于视觉信息的背景即干扰物数量的多少是以什么样方式影响视觉信息搜索目标的辨别反应时间和选择反应时间？
二、实验方法
（一）实验材料
光电速视仪09-IC，选择反应时测定器EP203，EP203选择反应键，数字计时器EP203，ST-Ⅱ型照度计，CM材料（在视觉信息刺激物中，目标字符和干扰字符为同类的）卡片12张，VM材料（在视觉信息刺激物中，目标字符和干扰字符为异类的）卡片12张。
（二）实验步骤
1.用ABBA法给被试一种光的刺激以便于测出被试的简单反应时。(RT[,1]=185..8ms)
2.辨别反应时(IT[,x])的测定
给被试分别呈现CM材料卡和VM材料卡，每呈现一幅画面，就让被试尽快回答其中是否含有预先告诉他所要搜寻的目标字符。测量指标是反应时和错误率。
在每种材料中，有三种刺激画面，其中分别含有0、3、5个干扰字符。为检验呈现时间的影响，两种材料都在200ms和400ms下各作一次，这样一共有四种实验条件：
A[,1] CM材料 呈现时间为200ms；A[,2] CM材料 呈现时间为400ms；B[,1] VM材料 呈现时间为200ms；B[,2] VM材料 呈现时间为400ms
在每种材料中，按所含干扰字符分为三类。每类4幅，共计12幅，目标与干扰物随机地排列在一个面积为300cm[2,]的卡片上，不出现搜索目标时由其它字母或数字代替，同时绘制不含搜索目标的卡片24张，这样CM和VM材料卡片共计24张。在CM材料中，目标字符是“B”，干扰字符是字母（从A、D、E、F、P、Q、X、G、T、Y、W、M、N等字母中任选）。在VM材料中，目标字符是“3”，干扰字符是字母（从A、H、R、E、F、P、Q、X、C、Y中任选）。在同一幅刺激画面中，不能有相同的字符，每种材料的辨别反应时间是按搜索目标随机排列呈现而测定的，含搜索目标图片与不含搜索目标图片随机排列呈现给被试的。测出辨别反应时间IT=RT[,2]-RT[,1]。
3.选择反应时CT的测定
把CM材料卡和VM材料卡混合在一起，用速视仪随机呈现给被试，当出现字母搜索目标时，让一半被试用左手食指作按键反应，当出现数字搜索目标时，用右手食指作按键反应；另一半被试则正好相反。
选择反应时为：CT[,1]=RT[,3]-RT[',2]；CT[,2]=RT[,4]-RT['',2]。
（三）被试的选择
选择教育系一、二、三年级大学生男15名，女14名。
三、结果与分析
（一）通过预先测试被试的平均简单反应时为RT[,1]=185.8ms。
（二）将29名被试在四种条件下所测得的反应结果从三个方面进行统计分析，分别表示如下：
1.关于选择加工方式：
表一，四种实验条件下的平均正确辨别反应时比较
表二，四种实验条例上的平均正确选择反应时比较
将表一所列数据，以干扰字符为横坐标，以被试平均正确的辨别时间为纵坐标，分别将被试在材料一和材料二中的结果表示在图1中。
图一表示测试材料在200ms和40ms呈现时间下，被试对材料一的平均辨别反应时间。由图一可以得出，当目标字符和干扰字符是同类时，随着刺激画面中干扰字符数目的增加，被试对在有干扰条件下目标字符的辨别反应时间几乎呈线性增加(P＜0.01)。当目标字符与干扰字符是不同类时，随着刺激画面中干扰字符数目的增加，被试在有干扰条件下对目标字符的辨别反应时间几乎也是呈线性增加的。(P＜0.01)
将表二所测得的实验数据，以干扰字符为横坐标，以被试的平均正确选择反应时为纵坐标，将实验结果画在图二中。
图二表示在200ms和400ms两种测试时间下被试对材料一和材料二目标的选择反应时间。从图中可以看出，随着刺激画面中干扰字符的增加其选择反应时间也几乎呈线性增加。(P＜0.05)
2.两种不同实验材料的比较
将被试在四种实验条件下总平均正确辨别反应时和错误次数以及总平均正确选择反应时和错误次数分别列入表三和表四中。
表三，被试在四种条件下的辨别反应时差异
呈现时间材料一(CM)材料二(VM)差值
IT WRIT WRIT WR
200ms291.5 20.34%264.39 12.4%27.11 7.94%
400ms242.3 10.8% 233.44 3.8% 18.86 7%
差值 49.2
9.5% 50.95
8.6%
（注：IT表示辨别反应时间，WR表示错误率）
表四，被试在四种条件下的选择反应时差异
呈现时间材料一(CM)材料二(VM)差值
CT WRCT WRCT WR
200ms257.86 27.4%184.5
16.9%73.36 10.5%
400ms184.34 11.3%136.77 5.4% 47.6 5.9%
差值 73.52
16.1%47.811.5%
（注：CT表示选择反应时间）
从表三中可以看出测试卡的呈现时间为200ms时，被试对CM材料中目标的辨别比VM材料中目标的辨别多27.11ms(P＜0.05)，错误次数多7.94%(P＜0.05)。所以在200ms实验条件下，被试对CM材料和VM材料的辨别反应时和错误率都存在差异。而在400ms测试条件下，被试对CM材料中目标辨别反应时比VM材料中目标辨别反应时平均多0.86ms，错误次数多7%，但在此种实验条件下被试对两种材料的辨别反应时间之间以及错误率间都无显著差异。
从表四中可以看出，当测试时间为200ms时，被试对CM材料的目标选择反应时比对VM材料的目标选择反应时平均多73.36ms(P＜0.01)，错误率多10.5%(P＜0.01)。在测式时间为400ms时，被试对CM材料的目标选择反应时比VM材料的目标选择反应时平均多47.6ms(P＜0.05)，错误率多5.9%(P＞0.05)。由此可知，在200ms测试条件下，被试对CM材料和VM材料的目标选择反应时之间以及两者之间的错误率都存在显著差异。而在400ms测试条件下，对两种材料的选择反应时之间存在差异，而错误率则无差异。
3.两种不同测试时间的比较
根据表三和表四所列出的结果，可知在200ms和400ms两种测试条件下，被试对CM材料的辨别和选择反应时以及在错误率上都存在差异或显著差异。对VM材料在辨别和选择时间上存在差异，而错误率则无显著差异。
4.回归分析
在一定的范围之内，我们可以把被试的辨别反应时和选择反应时看作是刺激画面中干扰字符的线性递增函数，通过回归分析，可以找出它们函数的最佳表达式：
设IT为被试的辨别反应时，x为刺激画面中所含的干扰字符数，根据表一的实验结果分析求出四种实验条件下的回归方程如下：
A[,1]条件下 IT=21x+234， A[,2]条例上 IT=25x+167， B[,1]条件下 IT=16x+238， B[,2]条件下 IT=25x+134。
A[,1]条件与B[,1]条件存在较大相关γ=0.79；A[,2]与B[,2]存在较大相关，γ=0.63。
通过表二可以求出四种实验条件下选择反应时的回归方程表达式。其结果如下：
A[,1]条件下 CT=18x+223， A[,2]条件下 CT=32x+78， B[,1]条件下 CT=21x+70， B[,2]条件下 CT=25x+83。
由以上八个方程式可以看出，每增加一个干扰字符，被试的辨别反应时和选择反应时相应增加22ms和24ms。但是由于操作不当导致选择反应时A[,1]条件下回归方程为常数过大。
四、讨论
如果被试对CM材料和VM材料都采用的是自动觉察过程，那么被试的辨别反应时和选择反应时都应不随刺激图片中干扰字符的数量增加而增加。即被试对目标的搜索不是平行加工的。而实验的结果说明被试对CM材料和VM材料的辨别反应时和选择反应时是随干扰字符数目的增加而延长的，即被试对刺激物的目标搜索是采用系列加工过程。这种系列加工受能力的限制，这可以从辨别反应时和选择反应时上看出，被试对CM材料的辨别时间要长于对VM材料的辨别时间34ms，对CM材料的选择反应时间长于对VM材料的选择反应时间约为58ms。对CM材料的目标辨别和选择反应的错误率都高于VM材料。也就是说对VM材料被试只需对刺激字符的总体特征作比较，而对CM材料则需要对刺激字符的多层次的特征进行加工比较，而这比较加工过程就需要较长的时间，相应的辨别和选择反应时就长。
关于呈现时间的影响，可以看出在两种呈现时间下，被试对两种材料的辨别反应时没有显著差异，错误率也不存在差异。而选择反应时和错误率则存在差异。从实验结果可以看出测试卡片呈现时间越长，错误率则相应减少，这说明呈现时间长能增强目标觉察的准确性，但对选择加工过程影响不大。
通过本实验，我们可以看出被试采用的是一种系列搜索的加工过程。这个加工过程可以被看作是一个系列的比较过程，即将记忆中的目标与所呈现的字符一个一个地加以比较，一但发现某一字符的特征与目标字符的特征相匹配，就作出有目标的反应，比较过程所用的时间由需要比较的次数来决定的，比较次数越多其作出辨别和选择反应的时间就越长。从现象上看，刺激画面中所含的干扰字符越多被试的反应时间就越长。由此可以认为在一定范围内，辨别反应时和选择反应时是干扰字符数的线性函数。通过回归分析已找出了这些函数的表达式。A[,1]与A[,2]以及B[,1]与B[,2]回归方式中，它们之间回归系数差异不大，但常数差异较大，这似乎说明在两种材料中辨明加工速度基本相同。被试对材料一的辨别时间长不是由于比较加工速度慢，而是由于在前注意阶段对信息进行编码所需时间较长；因为在材料二中，前注意阶段只需对字符的总体特征进行编码即可，甚至只需一个简单的分类特征（是字母还是数字）就足以使被试做出辨别。而在材料一中，目标与干扰字符为同一类的，这就需要对形状等多层次的复杂特征进行编码，因而需要时间较长，虽然这种前注意阶段编码加工是并行的，与干扰字符数无关，但它是以一个基数的形式影响总的加工时间。由此可以推论：在这种视觉搜索任务中，整个加工过程是分两步进行的，先是根据搜索任务需要对所输入字符作不同程度的编码加工，然后辨别机制再对编码的信息作进一步系列比较加工，从而对目标加以辨别并作出反应。
对选择反应时来说，CM材料和VM材料之间的回归系数和常数都有差异，这就说明选择加工速度在两种材料中是不同的。在前注意阶段对CM材料的特征觉察相对要慢于VM材料，所以对CM材料的选择时间要慢些。因为在材料二的觉知中，前注意阶段只需对字符的总体特征进行编码即可，甚至只需要一个简单的分类特征就足以使被试做出选择。而在材料一中，目标与字符是同一类的，这就需要对形状、笔划等多层次的复杂特征进行编码，因而需要时间较长，这种前注意阶段编码加工也是并行的，且与干扰字符数量有关，同时也以一个基数的形式影响总的选择加工时间。由此也可以推论，在这种视觉选择搜索任务中，整个加工过程也是分两步进行的，先是根据不同选择搜索任务的要求，同时对所输入字符作不同程度的编码加工，然后，选择机制再对已编码的信息作进一步系列比较筛选加工，从而对两种材料作出二择一的反应。
五、结论
（一）通过实验证明了人类视觉对于信息接受的辨别反应时和选择反应时是受其噪音背景的影响。
（二）补充试对CM材料的辨别和选择的觉察操作比VM材料差。这是由于对CM材料需要更加精细的多层次的特征分析，因而有待于心理学界的进一步深入细致研究。
（三）在没有经过较长时间训练的被试中，对要求的搜索任务的完成都倾向于采用系列比较加工方式。
（四）以干扰物数量为自变量，辨别反应时和选择反应时为因变量，则因变量随自变量增加而呈线性递增关系。