信息加工速度的发展模式，本文主要内容关键词为：速度论文,模式论文,加工论文,信息论文，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、问题
近十年来，Kail等人对信息加工速度的发展特点和机制进行了许多研究，研究表明[1-4]，儿童与青少年的信息加工速度是以指数函数的比例在整体下降，儿童与青少年的信息加工速度比成人慢的原因是中枢资源有限。也就是说，随着儿童的成熟、资源的丰富，其差异就缩小了，而且，这种变化是量的变化，而不是质的变化。最近，Kail等人的研究发现[1,4]，用指数函数、 双曲线函数和线性函数来描述信息加工速度的发展变化趋势中，指数函数描述最好，线性函数描述最差，双曲线函数中等。他们认为，如果不同年龄的被试对不同任务的加工表现出整体趋势，且这种趋势可以用指数函数来描述，即衰减参数C 比例基本相同，那么，加工资源有限可以解释年龄变化趋势。他们的许多研究证实了这一假设。然而，他们是把复杂任务和简单任务作为一个整体来研究的，没有把复杂任务分成加工阶段来探索其速度变化的年龄差异机制，这样就会丢掉许多信息，难以真正揭示年龄差异的根源。在我们的研究中发现[5]，指数函数从总体上来描述图形匹配任务较差， 这说明不能完全用资源有限加以解释，为此，本研究试图进一步探索信息加工速度的发展模式，以及发展中的内在变化机制。
二、方法
1.被试 从普通中小学中选取7岁、9岁、11岁、13岁、15岁、17岁和19岁的被试140名，每个年龄段学生各20名，男女各半， 平均年龄分别为：6.88、8.75、10.24、12.63、14.66、16.79、19.15岁； 标准差分别为：0.33、0.45、0.28、0.47、0.64、0.54、0.63。选取条件：智力正常（通过做瑞文推理获悉），无脑疾病和其它异常现象。
2.实验仪器
PⅡ266计算机5台。用它们向被试呈现刺激材料， 记录反应时和采集数据。时间记录的精确度为1／1000毫秒。
3.操作任务
本研究中要求被试完成四项操作任务，即简单反应时、图形匹配、选择反应时和字母匹配。任务排列难易间隔，次序同上。每一种任务的条件是随机排列，但不同任务在每一种条件下的时间间隔机会均等。肯定反应用右手按键，否定反应用左手按键，具体实验材料如下：
（1）简单反应时 刺激呈现是一个“□”形， 要求被试对“□”形进行反应。每个“□”形出现的随机时间间隔为1秒、1.5秒、2 秒（以下任务相同）。练习后，被试要完成36次实验，呈现次序随机排列。
（2）选择反应时 刺激呈现是两个带箭头的正方形图形， 一个朝左“
”一个朝右“
”。要求被试对左箭头要用左键反应，对右箭头用右键反应。练习后，被试要完成36次实验，左18次，右18次。呈现次序随机排列。
（3）字母匹配 此任务是根据Posner的实验材料制作的[6,7]。在此任务中，要求被试来辨别5对字母是相同的还是不同的， 任务是五个大写字母和五个小写字母，即：A，a，D，d，E，e，R，r，H，h。 字母组合分四种条件：第一种是字母相同、书写相同，如AA；第二种是字母相同、书写不同，如Aa；第三种是字母不同，书写相同，如AD；第四种是字母不同、书写不同，如Ah。呈现方式是每种条件下同时呈现18次，共72次。每对字母出现的时间间隔为1秒、1.5秒、2秒。 要求被试对一、二种条件作出肯定反应，对第三、四种作出否定反应。
（4）图形匹配 在此任务中，要求被试来辨别5对图形是相同的还是不同的，这5对图形是正方形，圆形，三角形，长方形，梯形， 每对由一大一小组成。其组合条件：第一种是图形相同、大小相同；第二种是图形相同、大小不同；第三种是图形不同，大小不同。呈现方式是每种条件下同时呈现18次，共72次。每对图形出现的时间间隔为1秒、1.5秒、2秒。要求被试对第一、二种条件作出肯定反应， 对第三种作出否定反应。
（5）词图匹配
此任务要求被试判断词语是否正确地表达了图形的意思。其材料是：正方形□，圆形○，这是肯定反应；否定反应为：正方形
，圆形
。当词语和图形同时呈现时，其中词语与图形相匹配，则被试按右键作肯定反应；其中词语与图形不匹配，则被试按左键作否定反应。每一种条件下实验次数18次，共72次；时间间隔为1秒、1.5秒、2秒。 呈现次序随机排列。
4.实验程序
被试坐到计算机前，距计算机屏幕约50厘米，左右手分别放在鼠标上，要求被试注视屏幕中央的星点，如果他们准备好了，请他们按键，计算机就会发出嘟嘟声，延时5秒钟，就开始做第一个任务。 每个任务让被试有五次练习机会，如果被试做错了，主试要加以指导，直至正确为止。然后开始正式实验。简单反应和选择反应任务完成后，分别休息一分钟，图形匹配任务完成后，休息两分钟。
三、结果与分析
1.多重任务加工速度的发展特点
为了从信息加工阶段的角度去分析年龄和不同阶段反应时的关系，本研究在不考虑性别的情况下，对简单反应时、选择反应时、图形匹配、字母匹配和词图匹配任务用SPSS7.5 进行了一般线性模型分析（General Linear Model，以下简称GLM），结果列于表1。
表1 简单反应时、选择反应时与词图匹配平均数和标准差
任务
简单 选择反应时词图匹配
年龄 反应时 左 右1
2
S S S
S
S
7483
242 1030 672 940
561 2062 1398
2291
1592
9440
206 793
401 799
278 1966 1200
2189
1274
11
299
122 599
190 591
229 1629 8421693
805
13
263
100 469
173 467
126 1100 4041324
649
15
246
76
410
98 418
170
934 3111074
480
17
233
90
371
81 351
77753 178827175
19
274
130 473
118 451
117
847 269935280
任务 词图匹配
年龄 3 4
S
S
72307 1711 2795 1803
91779 755 2109 1031
11
1619 823 1886 808
13
1306 798 1484 651
15
1018 435 1095 349
17829 238
888 252
19929 329
970 285
表2 图形匹配与字母匹配的平均数和标准差
任务 图形匹配 字母匹配
水平1 23 1 2
S S
S S S
71292
794 1387 887 1651 1146 1538 1005 2843
2124
91076
663 1127 501 1227 705 1019 549
1272
595
11945
515 987
412 1031 751 1020 646
1371
867
13758
303 802
362 817
425 745
234
872335
15690
231 737
280 766
282 663
177
833270
17574
125 616
162 644
177 543
95680170
19685
210 742
256 769
250 612
119
743206
任务字母匹配
水平 3 4
S
S
72990 2272 3136 2400
91430 899 1612 1332
11
1378 998 1475 1046
13920 329
940 323
15846 337
866 306
17679 145
685 156
19768 214
787 198
表3不同任务反应时的一般线性模型分析
变异来源 简单反应选择反应图形匹配字母匹配
年龄 277.01***
205.55***334.83***
683.94***
条件 1.81 47.88***
119.95***
年龄×条件1.17
7.17***21.54***
注：1）表中数据是变量的F值。2）*P〈0.05,**P〈0.001,***P〈0.0001。
（1）简单反应时
简单反应时经单项方差分析（ONEWAY），年龄差异非常显著（见表3），经LSD效应检验，13～15岁、15～17岁之间差异不显著（P〉.1 ），其余年龄段之间差异非常显著（P〈0.01）， 这说明随着年龄的增加，简单反应时在下降，它是年龄的函数。
（2）选择反应时
选择反应时经7（年龄）×2（条件）的GLM模型分析， 年龄主效应差异非常显著（见表3），经LSD效应检验，13～15岁之间差异未达显著性水平（P〉.1），15～17岁之间差异显著（P〈0.05），其余年龄段之间差异非常显著（P〈0.01），这说明随着年龄的增加， 选择反应速度在下降，它是年龄的函数。
（3）图形匹配
图形匹配任务经7（年龄）×3（条件）的GLM模型分析，年龄、 条件的主效应差异都非常显著， 且条件与年龄之间存在交互作用（见表2）。经LSD效应检验，15～19岁之间差异不显著（P〉.1），其余年龄段之间差异都非常显著（P〈0.001），说明随着年龄的增加，图形匹配的时间在迅速下降；另外三类条件之间差异都非常显著（P〈0.01）， 这说明图形相同、大小相同对的反应比图形相同、大小不同对快，而否定对最慢，反应时是条件的函数。对条件与年龄之间的交互作用分析表明，交互作用来源于9～11岁，即条件一和条件三是随着年龄的增长， 反应时迅速下降，而条件二在9～11岁之间保持平稳的趋势，到11 岁以后才迅速下降，到13岁与条件三一致，之后反应时始终比条件三快，说明不同条件的匹配随年龄的增长，其差异并不是同比率变化的。
（4）字母匹配
在字母匹配任务中，经7（年龄）×4（条件）的GLM模型分析， 年龄和条件的主效应差异都非常显著，年龄和条件之间存在交互作用（见表3）。经LSD效应检验，对年龄主效应进行方差分析表明差异非常显著（F（6,10392）＝786.96，P〈0.01），进行效应检验，除9～11岁年龄之间差异不显著以外，其余年龄段之间差异都非常显著（P〈0.01）， 这说明随着年龄的增加，字母匹配的反应时在不同比率的下降。对条件主效应进行方差分析表明差异非常显著（F（3,10395）＝87.58，P〈0.01），简单效应检验发现，条件1和2、2和3之间差异非常显著（P〈0.01）， 条件3和4之间差异不显著，这说明字母相同书写相同（如AA）对的反应时快于字母相同而书写不同（如Aa）对的反应时，肯定反应快于否定反应，在否定反应中，字母不同书写相同（如AH）对的反应时略快于字母不同书写也不同（如Ad）对的反应。对条件与年龄之间的交互作用进行效应检验发现，每个年龄段差异都显著（F（3,10371）≥2.91，P〈0.05），但不同条件的匹配随年龄的增长，其差异在缩小。
2.信息加工阶段的发展模式
本研究用减法反应时方法计算了各加工阶段的时间。选择反应时减去简单反应时就是被试的选择过程时间，用t[,0]表示； 图形相同大小相同的图形匹配时间减去选择反应时就是图形匹配过程时间，用c[,1] 表示；图形相同大小不同的图形匹配时间减去图形相同大小相同的图形匹配时间就是空间调整过程时间，用r[,1]表示； 图形不同大小不同的图形匹配时间减去图形相同大小不同的图形匹配时间就是不同图形调整过程时间，用r[,2]表示。
字母相同书写相同的字母匹配时间减去选择反应时就是字母匹配过程时间，用c[,2]表示；字母相同书写不同（如Aa ）的字母匹配时间减去字母相同书写相同（如AA）的字母匹配时间就是相同字母转换过程时间，用t[,1]表示；字母不同书写不同（如Ad ）的字母匹配时间减去字母相同书写不同的字母匹配时间就是不同字母转换过程时间，用t[,2] 表示；词“正方形”与其图匹配的时间减去正方形的图形相同大小相同（如□□）的图形匹配时间就是词的转换过程时间；词的转换时间减去字母转换时间就是两者转换的差异（见表4）。
表4的结果发现，相同图形的空间调整过程时间除7岁年龄段以外，其余年龄段变化较小；不同图形调整过程时间、不同字母转换过程时间和不同字母的转换差异时间到了11岁以后，基本保持不变，而且，图形调整时间和不同字母转换时间基本相同，这说明不同字母的匹配不仅要发生转换，而且要调整，它类似于不同图形匹配的调整。从词的转换时间来看，它比字母的转换时间要长，说明词的转换要比字母转换复杂。
表4 信息加工各阶段时间的平均数
选择时间 图形 字母 图形 不同图 相同字 不同字
年 左右 匹配 匹配 调整 形调整 母转换 母转换
龄
t[,0]
c[,1] c[,2] r[,1] r[,2] t[,1] t[,2]
7
547 457
352
598
952641305
293
9
353 359
277
220
51100 253
340
11 300 292
354
429
42 44 351
104
13 206 204
291
278
44 15 12768
15 164 172
272
245
47 29 17033
17 138 118
223
192
42 28 13715
19 199 177
234
161
47 27 13144
词 词与字母
年 转换 转换差异
龄I
d[,0]
7
770
-535
9
890637
11 684333
13 342216
15 244 74
17 179 42
19 162 31
根据上述结果，本研究以年龄为自变量，各加工任务的反应时为应变量，对其中的反应时间、选择时间和相同字母转换时间建立方程。用C语言编程，采用最小二乘法来建立指数函数方程和线性函数方程， 同时，对方程进行了拟合优度检验，结果列于表5。
表5 各不同加工任务的拟合优度和参数
指数方程 直线方程
t=a+be[-cx] t=ax+b
任务 r[2] abc
r[2]
a b
简单反应 0.91 234 2260 0.31 0.68 -18.8 557
左选择时 0.97 156 4371 0.35 0.72 -27.8 642
右选择时 0.96 119 1694 0.23 0.82 -25.1 572
相同字母转换 0.86 124 24800 0.48 0.48 -64.8 1121
注：在指数方程里，a参数表示加工时间的渐近线水平，c一般表示“衰减”参数，即表示怎样迅速接近渐近线的值，c 值越大表明接近越快，b参数和a参数有联系，它表示截距，当x＝0时，e[-cx]＝1， 则截距就是a+b。在直线方程里，a参数是斜率，b参数是截距。在两方程里，x表示年龄，t表示各加工阶段的反应时。
表5的结果表明，指数函数建立的方程优于直线方程。Kail 等人的研究表明， 指数函数方程描述的关键是比较不同任务条件下反应时的C比率，如果加工时间的年龄差异是由整体机能决定，那么，信息加工不同任务反应时下降的C比率应该是相同的。然而，从表5中可见，信息加工的不同任务反应时的下降比率（即衰减参数C）是不同的， 具体来说，右选择过程时间的C比率最小；左选择过程时间和反应过程时间的C比率中等，也基本相同；字母转换过程时间的C比率最大，这说明， 年龄差异不完全是由整体机能决定，还有经验或加工策略等因素的影响。
四、讨论
根据本研究的结果，我们提出信息加工速度发展的基本模式（见图1），具体说， 被试对图形匹配任务的加工分为四个连续阶段：编码—匹配—选择—反应；对字母匹配和词图匹配任务的加工也分为四个连续阶段：编码—匹配—选择—反应，其中编码包括转换和提取两个环节。本研究表明，相同图形的空间调整过程时间除7岁年龄段以外， 其余年龄段变化较小；不同图形调整过程时间、不同字母转换过程时间到了11岁以后，基本保持不变，而且，图形调整时间和不同字母转换时间基本相同。由此可见，信息加工的不同成分，其加工时间是不同的，比较图形匹配任务和字母匹配任务可知，图形匹配不需要发生转换，直接利用内部空间与外部空间进行匹配，因为反应时最短；图形相同而大小不同的图形，其反应时较长，这是因为个体要在内部空间作适当的调整后，才能作出反应；图形不同大小也不同的图形匹配，时间最长，说明要化较我的时间去调整，才能作出反应（见图1）。 而字母匹配情况不同，如果是字母相同书写相同（如AA），其反应时最短， 它的匹配类似于相同图形的匹配，不需要发生转换；如果是字母相同书写不同，其反应时较长，这是由于字母要发生转换，即字母从视觉特征向命题转换，再通过声音把相同形状的字母提取到内部加工空间，再与外部空间的字母匹配，最后作出选择和反应；而不同字母的匹配时间不仅要转换，而且要调整，类似于不同图形匹配的调整时间。词的转换过程与不同字母转换过程相同，但它比字母转换的时间要长，这是由于词“正方形”比字母“A”更抽象，在通过读音转换时，要花费更多的时间。 从发展的角度来看，词的转换表现出明显的年龄特征，即随着年龄的增长，词的转换时间逐渐减少，13岁到15岁青少年是一个转折点，这说明词的转换速度不是同比率下降的。
图1 字母、图形和词图匹配加工过程模式
本研究可见，不同的加工成分其发展函数不同，指数函数能较好地描述选择时间和反应时间，这说明这两个过程反映了个体机能的成熟过程，但相同字母的转换时间用指数函数描述较差，这种差异是由于被试使用不同的策略造成的，经验影响不大。按照经验说的观点，随着年龄的增长，被试的经验应该越来越丰富，反应时会逐渐下降，而本研究结果表明，转换时间不是这样变化的，所以经验说是不能解释这一现象的。本研究认为，有的被试转换时间长，是由于他们使用了间接转换策略，即通过声音来转换；而有的被试转换时间短，是由于他们使用了直接转换策略，即通过视觉特征来转换，也就是说，被试不通过读音，直接从“a”特征到“A”特征转换，所以转换时间短。这和Sternberg 的元认知观点基本相符[8,9]。
总之，随着年龄的增长，信息加工速度的发展具有相同的阶段和变化模式，但不同的加工内容，其加工阶段的变化是不同的。
五、结论
相同图形的空间调整过程时间除7岁年龄段以外， 其余年龄段变化较小；不同图形调整过程时间、不同字母转换过程时间和不同字母的转换差异时间到了11岁以后，基本保持不变，而且，图形调整时间和不同字母转换时间基本相同；词的转换时间比字母的转换时间要长，且13岁到15岁是一个转折点；指数函数能较好地描述选择和反应过程时间随年龄增长而变化的特性，不能较好地描述字母转换过程时间随年龄增长而变化的特性，直线方程则不能很好地描述不同任务加工时间随年龄增长而变化的特性。