有反馈与无反馈速度知觉的研究

有反馈与无反馈速度知觉的研究

华东师范大学 应用心理系 范思洁 [1**********]

摘要 本实验研究视觉信息对碰撞时间估计的影响。实验采用遮挡范式，遮挡一段固定的距离，让被试估计该段距离所用的时间。实验分为无反馈和有反馈，被试为华东师范大学心理与认知科学学院8名女生与7名男生，自变量为刺激移动的速度，过程为让被试看速度知觉仪上移动的黄亮点，估计碰撞发生时按下电键。结果表明：移动速度对时间估计的准确性影响显著，速度越大，估计准确性越高；速度知觉在不同个体间不存在着显著差异，在不同性别间也不存在显著的差异；有无反馈对被试的速度知觉产生显著的影响，且无反馈的速度知觉精确性远小于有反馈的速度知觉精确性。 关键词：速度知觉 碰撞时间 遮挡范式

1引言

知觉是一系列组织并解释外界客体和事件产生的感觉信息的加工过程。知觉对象是指被知觉到的东西-知觉加工的现象的或经验的结果。它不是物理的客体或它在感受器中的图像，而是知觉活动的心理产物。知觉与感觉不同，它使得感觉有意义。速度知觉就是反映人对速度的感觉。

实践生活中，速度知觉是工作操作实践和各项体育运动不可缺少的技术指标。司机开车时避免撞到路边的行人、车辆和其它障碍物依靠的就是速度知觉。 一般情况下，司机判断碰撞时间有一定难度，因为他们无法得到障碍物的连续视觉信息，司机在开车时必须得将视觉注意分配到环境的其他方面，转弯时障碍物还会暂时的被隔绝于 司机视野之外。因此司机的时间估计线索只能是障碍物之前的视觉信息。 有关这些视觉信息，目前偏向于知觉的生态学理论（Ｇibson ）。其TC 估计的视觉信息是指可直接由移动物体的光线变化范围获得。Ｇibson 认为自然环境中不同大小和位置的物体受到各种方向的光线照射，同时这些物体又不同地反射出光线，因此人在任何一个位置上观察周围空间时，都有其特定的光线分布，在周围空间的每一个点上的光线分布都含有一定的差别，光线分布的结构和表面质地的密度和物体的视网膜都是按视角规律而变化的，因此人可以直接知觉距离，即知觉系统从流动的系列中抽取不变性。鉴于此，本实验利用遮挡的方法，试图探究挡板之前的视觉信息-快速和慢速-对速度知觉的影响，以比较快速和慢速条件下速度知觉的差异。

本实验分为无反馈和有反馈两种速度知觉实验，与无反馈的速度知觉实验相比，有反馈的速度知觉实验增加了速度误差的反馈信息，实验中每次都将被试的估计结果反馈给被试，呈现于屏幕。这样可以分析有反馈情况下对速度知觉准确性的影响。

2方法

2.1 被试

随机选取华东师范大学心理与认知科学学院8名女生与7名男生，平均年龄为20岁 2.2 材料

仪器：计算机及PsyTech 心理实验系统。 2.3 程序

2.3.1 无反馈的速度知觉实验

（1）登录并打开PsyTech 心理实验主界面，选中实验列表中的“速度知觉（无反馈）”，单击呈现实验简介。点击“进入实验”到 “操作向导”窗口，本实验选择默认参数，直接点击 “开始实验”按钮进入指导语界面。

（2）指导语是：

实验开始后会有一个黄色亮点以一定速度从左边（红线处）开始向右边移动，距离终点前约1/3处亮点被遮挡，你要认真观察它的移动速度，这个亮点移到挡扳时就看不见了，但它仍然按原来速度移动，你估计它到达终点（右边红线）了就按1号反应盒上的任意键，程序自动开始下一次实验。

当你明白了上述实验步骤后就请点击下面的“正式实验”按钮开始。 （3）速度分快慢两种（快120像素/秒，慢60像素/秒）。实验默认为40次，快慢顺序为快10次，慢20次，快10次。速度知觉差别阈限公式是 AE=∑｜x －s ｜/n。公式中 ｜x －s ｜为每次测得的绝对误差，x 为被试估计时间，s 为标准时间，n 为实验次数。

（4）实验结束，被试可直接查看结果 （详细数据中负值表示被试未到终点提前按键；正值表示被试超过终点按键。也可以换被试继续实验，以后在主界面“数据”菜单中查看。 2.3.2 有反馈的速度知觉实验

(1)登录并打开PsyTech 心理实验软件主界面，选中实验列表中的“速度知觉（有反馈）”。单击呈现实验简介。点击“进入实验”到“操作向导”窗口。实验者参数设置, 先设置120像素/秒20次，再设置60像素/秒20次，然后点击“开始实验”按钮进入指导语界面。 （2）指导语是：

实验开始后会有一个黄色亮点以一定速度从左边 （红线处）开始向右边移动，亮点距离终点1/3处被遮挡，你要认真观察它的移动速度，这个亮点移到挡板时就看不见了， 但它仍然按原来速度移动。你估计它到达终点（右边红线）了就按1号反应盒上的任意键，你将看到你判断的时间误差，然后开始下一次实验。

当你明白了上述实验步骤后就请点击下面的“正式实验”按钮开始。

（3）速度知觉差别阈限公式是AE=∑｜x －s ｜/n。公式中｜x －s ｜为每次测得的绝对误差，x 为被试估计时间，s 为标准 时间，n 为实验次数。

（4）实验结束，被试可以直接查看结果，也可以换被试继续实验，以后在主界面 “数据”菜单中查看。

3结果

3.1 速度知觉差别阈限 根据公式

AE=∑｜x －s ｜/n 公式中｜x －s ｜为每次测得的绝对误差，x 为被试估计时间，s 为标准 时间，n 为实验次数。 计算得，8位被试在无反馈速度知觉实验和有反馈速度知觉实验中的速度知觉差别阈限，结果见下表：

表1 15位被试的速度知觉差别阈限表(单位：ms)

被试1 被试2 被试3 被试4 被试5 被试6 被试7 被试8 被试9

无反馈

120像素/秒

333 241 328 190 311 224 352 294 283

60像素/秒

532 2671 641 504 798 542 647 802 820

有反馈 120像素/秒

180 253 344 168 174 186 304 200 166

被试10 被试11 被试12 被试13 被试14 被试15 483 223 614 543 333 386 930 784 552 1670 782 509 178 195 265 162 284 271

3.2快慢两种速度准确性的统计比较

在无反馈实验中，将8位被试的实验数据按刺激移动的速度快慢（快：120像素/秒，慢：60像素/秒）分为两组，对这两组数据作独立样本t 检验，得表2：

由统计得，t=-3.549，方差不齐性，p=0.003

3.3 个体差异的方差分析

在无反馈实验中，对15位被试的实验数据做单因素方差分析，以检查是否存在个体差异

3.4 性别差异的检验

在无反馈实验中，对15位被试的实验数据按性别分为两组，对这两组数据作独立样本t 检验，且得表4、表5：

表5

性别差异的独立样本t 检验结果表 P 值 0.635

T 值 0.270

自由度 28

P 值 0.789

t 检验

F 值 0.230

由上表知，p=0.635>0.05，说明两组数据的方差齐性，又t=0.270,df=28，P=0.789>0.05，说明男女生的速度知觉在0.05水平下不存在显著性别差异

3.5有无反馈对速度知觉精确性影响

将15位被试的刺激移动速度为120像素/秒的实验数据按有无反馈分为两组，对这两组数据作独立样本t 检验，得表6：

表6 有无反馈对速度知觉精确性影响的统计检验

由统计得，t=-3.468,df=28，p=0.002

4讨论

4.1速度对碰撞时间估计的影响

4.1.1由3.2可得快慢两种速度知觉的准确性在0.01水平下存在极其显著的差异，且随着速度的提高，时间估计的准确性会提高。该结论与McLeod ＆Roas 1983年和Ben Sidaway＆

Fairweather 1996年的研究一致，Schiff et a1．1992年在其他范式中也得出一个类似的结论，即速度加快会导致碰撞时间估计增强，并进而推出知觉中光线分布影响Tc 估汁；其他一些研究也支持速度加快会导致精确性增强。而这一研究结果有效地验证了前人吉布森提出的知觉的生态学理论。吉布森认为，自然环境中不同大小和位置的物体受到各种方向的光线照射，同时这些物体又不同地反射出光线，因此人在任何一个位置上观察周围空间时，都有其特定的光线分布，在周围空间的每一个点上的光线分布都含有一定的差别。光线分布的结构或表面质地的密度与物体的视网像都是按照视角规律而变化的，因此人可以直接知觉距离。吉布森还认为，知觉系统从流动的系列中抽取不变性。

4.1.2当物体快速运动时, 被试很可能是充分利用了视觉信息( 视觉边界的收缩信息) 对TTC 进行估计; 而当运动速度较慢时, 视觉信息的作用减弱, 物理信息( 速度、方向) 的作用增强, 被试对TTC 估计的难度增加。

4.2实验中的性别差异

由3.4得出对碰撞时间的估计无性别差异，这与前人的研究结果不符。刘瑞光、黄希庭在1999年的研究中发现男性的判断准确性普遍高于女性。就整体而言，当实际的TTC 不大于10秒时，被试的时间判断呈高估倾向，与男性相比女性趋于高估时距；而当实际TTC 超过10秒后，则呈现低估时距倾向，这时女性比男性更趋于低估时距。TTC 知觉中性别差异归因于两性空间能力的差异、时空信息的经验以及采用的不同判断技术。本实验中没有发现性别差异可能是由于样本为小样本，无法代表普遍情况。

4.3有无反馈对碰撞时间估计的影响

由3.5得出有无反馈对被试的速度知觉精确性存在着极其显著的差异且无反馈的速度知觉精确性远小于有反馈的速度知觉精确性。当被试知道自己的估计时间后，更加努力得想要正确地估计碰撞时间，使被试的注意力等得到一定的提升。使实验中发生了反馈效应。反馈效应是指及时对活动结果进行评价，能强化活动动机，对工作起促进作用。反馈原来是物理学中的一个概念，是指把放大器的输出电路中的一部分能量送回输入电路中，以增强或减弱输入讯号的效应。心理学借用这一概念，以说明学习者对自己学习结果的了解，而这种对结

果的了解又起到了强化作用，促进了学习者更加努力学习，从而提高学习效率。这一心理现象称做" 反馈效应" 。

4.4影响碰撞时间估计的其他因素 4.4.1概念信息

对运动物体碰撞时间的估计是个体知觉能力的一种体现, 它是从对运动物体自身的知觉开始的。按照目前的一般看法, 这种知觉过程就是对刺激的解释, 是将感觉信息组成有意义的对象, 即在已贮存的知识经验的参与下把握刺激的意义, 是现实刺激和已贮存的知识经验相互作用的结果。如此一来, 不同类别的物体势必会导致个体。不同的知觉体验, 继而影响到对物体TTC 的估计。黄 端、 张 侃在08年的研究中证实了这一点: 对两种不同交通工具( 小轿车和三轮车) 图片的TTC 估计存在显著差异。即便是当这两个物体具有相同视觉边界收缩信息和运动速度时, TTC 估计的差异仍然存在, 说明了概念信息的重要作用。

4.4.2匀速运动，加速运动

刘瑞光与黄希庭在1999年的研究得出与物体匀速运动的情况相比, 当物体加速运动时, 被试判断的准确性更高, 判断值的差异较小, 判断更容易些0 由此得知, 尽管物体视觉轮廓的变化率保持不变, 物体边界与目标间的视觉收缩信息对被试的、知觉产生较大的影响, 视觉信息也是重要的时间知觉线索。

4.5研究应用

驾驶一辆机动车是相当复杂的任务，因为速度太快，主要依赖于对可见时间估计的技巧，在这儿提到的实验中，我们试图探讨一些影响预期技巧成功的因素。本研究的发现有着潜在的重要启发。研究者建议司机开车时速度可以更快些，那么其时间估计的能力更强也更准确。但是我们不提倡广泛使用这个策略，因为开车速度快，会减少遇事时的反应和应变时间，虽然估计的准确性提高了，仍然得不偿失。这个策略还会加大碰撞后果的严重性。此外，我们还建议，慢速行驶时，要拿出更多的注意力到降低了的时间估计能力上去。换言之，在上驾驶培训课时要多多强调，慢速驾驶时必须格外地小心。或许今后更多的实际工作是在慢速驾驶时如何避免碰撞这一方面开展。又一个应用上的启示是，刹车距离表的计算。刹车距离的决定依赖于司机对刺激作出反应前车行进的距离以及刹车过程中行进的距离。如果我们发现了司机在慢速行驶时时间估计的能力，那么我们就可以重新确立这些表。最后，我们的发现在工程和军事领域还有更广泛的启示。它们表明，不管在哪儿，时问估计都是重要的，不管是为了躲开碰撞还是中途防止碰撞，物体和观察者间的相对速度较慢会导致较糟糕的时间估计。因此，无论何时只要有可能，并且只要快速不会引起损伤性的后果，那么都应该提高它们的相对速度。

5结论

5.1 刺激运动速度的快（120像素/秒）和慢（60像素/秒）对速度知觉产生显著的影响，且随着速度的提高，时间估计的准确性会提高。

5.2 本实验未发现速度知觉中存在个体差异及性别差异 5.3 有无反馈对被试的速度知觉产生显著的影响，且无反馈的速度知觉精确性远小于有反馈的速度知觉精确性。

6参考文献

1．杨治良．心理实验指导手册．上海：华东师范大学心理系印制，2006，90～92

2．杨博民．心理实验纲要．北京：北京大学出版社，1989，432～433

3. 郭秀艳，贡哗，薛庆国， 袁小芸. 遮挡范式下对碰撞时间的估计. 心理科学，2000，23（1）：34—37.

4. 黄端，张侃. 碰撞时间估计的影响因素研究. 心理科学，2008，31（6）：1284—1286. 5. 刘瑞光，黄希庭. 运动视觉信息中时间知觉线索的实验研究. 心理学报，1999,31(1)：15

7附录

有反馈

无反馈