速度快慢和有无反馈对速度知觉的影响_知觉与速度及解析
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速度快慢和有无反馈对速度知觉的影响
摘要研究了遮挡范式下物体运动快慢，有反馈和无反馈对速度知觉的精确性的影响。被试为华东师范大学本科生一名。本研究分为两个实验。实验1给被试呈现一个从左向右运动速度分为快慢两种的黄色光点，要求被试在估计光点到的遮挡板处显示的终点时按键，速度快慢顺序为快10次、慢20次、快10次，反应后无反馈。实验2有速度分别为60px/s、120px/s、240px/s的黄色光点从左向右运动，同样要求被试在光点到达估计终点时做出按键反应，反应后得到反馈。结果发现：1.光点运动速度越快，速度知觉的差别阈限越小，速度估计的精确性越高。2.不论光点运动速度快慢，有反馈时速度知觉的差别阈限比无反馈时小，对速度估计的准确性更高。
关键词速度知觉 真动知觉 遮挡范式引言
速度知觉也称真动知觉，是人对以一定速度和轨迹发生连续位移的物体运动的知觉。物体位置变换的速度必须在一定范围内才会引起运动知觉，速度太快或太慢都不能引起运动知觉。
速度估计不同于简单反应时的测定，它要求被试者对一个预定目标作出反应时，需要掌握动作提前量的控制，否则会出现超前反应或延迟反应。速度估计是运行人员必须具备的心
[1]理素质之一，它的重要性已经在运动员、机动汽车驾驶员、起重机械作业人员等行业得到了证实。如果运行人员缺乏速度判断能力，那么运动安全的可靠性就难以保证。在海员的选拔中，也会对速度知觉进行测评从而为海员心理特征的研究和海员岗位的心理选拔和心理训[2]练工作提供依据。
Ｇibson提出的知觉生态学理论认为，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。在郭秀艳等的文章《遮挡范式下对碰撞时间的估计》中曾经提到，如果碰撞时间Tc直接由光线分布决定，那么速度的提高会导致估计准确性的提高，距离则没有影响。如果Tc由认知计算得来，那么距离的降低会导致估计的准确性提高，速度的影响则不会显著。[3]实验结果支持了直接知觉理论。
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。
实验假设：（1）物体快速运动时时间估计准确性较高，慢速运动时准确性较低。（2）有反馈时时间估计的准确性比无反馈时高。方法
2.1 被试
华东师范大学心理与认知科学学院本科生一名，女，19岁。2.2 仪器
仪器：计算机及PsyTech心理实验系统
2.3 实验步骤
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）了就按反应盒上的任意键，程序自动开始下一次实验。
（3）黄色光点从左向右匀速运动，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，被试做出判断后按键。
（4）实验结束，保存实验数据。
（5）计算速度知觉差别阈限。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。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，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。
（3）本次实验结束后，保存数据。
（4）回到主界面，然后再“操作导向”窗口进行参数设置，将光点移动速度分别改为60像素/秒、240像素/秒，再按上述步骤做两轮实验，结束后也保存数据。
（5）计算各速度下速度知觉差别阈限。结果
3.1 无反馈和有反馈时速度知觉的差别阈限随实验次数的变化
1a 无反馈1b有反馈
图1无反馈时的速度知觉的差别阈限随试验次数的变化
如图1a所示，在无反馈的条件下，无论光点运动速度快慢，速度知觉的差别阈限都随实验次数的增加而增大。而图1b中显示，在有反馈的条件下，速度知觉的差别阈限随实验次数的增加而波动，但没有增大或减小的趋势。
3.2 无反馈条件下快速（120px/s）与慢速（60px/s）的速度知觉的差别阈限的差异
表1无反馈条件下快速与慢速的差别阈限比较（单位：ms）光点速度 差别阈限 标准差（SD）t 1803.76 1914.30
Sig.快速（120px/s）1807.95 慢速（60px/s）4568.00
-4.693 0.000*** 注：P***
如表1所示，无反馈条件下，光点运动速度为快速（120px/s）时速度知觉差别阈限是1807.95ms,慢速（60px/s）时速度知觉的差别阈限是4568.00ms，P
表2慢速估计前后快速差别阈限的差异（单位：ms）
快速估计所处位置 差别阈限 标准差（SD）t 慢速估计前 慢速估计后
260.40 3355.50
165.07 1232.60
Sig.-7.870 0.000*** 注：P***
3.4 有反馈和无反馈对速度知觉的差别阈限的影响
表3有无反馈时速度知觉差别阈限的比较（单位：ms）物体运动速度 快速（120px/s）
慢速（60px/s）有无反馈 有反馈 无反馈 有反馈 无反馈
差别阈限 292.95 1807.95 648.00 4568.00
标准差（SD）t 187.46 1803．76 502.70 1914.30
-3.736-8.857
Sig.0.001** 0.000*** 注：P***
如表3所示，无论是快速还是慢速组中，p
3.5物体运动速度对速度知觉精确性的影响
表4有反馈条件下3种速度下的知觉精确性（单位：ms）
运动速度 60px/s 120px/s 240px/s 差别阈限 628.03 244.88 140.18
SD 528.53 184.42 112.51
120px/s
Sig.240px/s 0.000*** 240px/s 0.163 120px/s 0.163
0.000*** 60px/s 0.000*** 60px/s 0.000***
总体Sig.0.000*** 注：P***
表4显示，光点运动速度60px/s与120px/s比较、60px/s与240px/s比较，P0.05，不存在差异。3种速度下的速度差别阈限p=0.000
3.6 速度知觉的差别阈限随光点运动速度的变化趋势
图2 差别阈限随物体运动速度的变化
如图2，随着光点运动速度的加快，速度知觉的差别阈限减小，速度估计的精确性提高。讨论
4.1 光点速度对速度知觉差别阈限的影响 无论是有反馈还是无反馈条件下，快慢两种速度知觉的准确性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。而这一研究结果有效地验证了前人Ｇibson提出的知觉的生态学理论，即人可以直接知觉距离。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)对光点运动到指定位置的时间进行估计;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,被试对光点运动到指定位置的时间估计的难度增加。
4.2 有无反馈对速度估计的影响
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。一方面，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。另一方面，当被试知道自己估计时间太长，就会缩短从看到光点到按键的时间，反之，就会增加时间，如果没有反馈，即使被试注意力十分集中，也会难于调整自己的按键时间。这就是所谓的反馈效应。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。反馈效应在学习中普遍存在，适时的反馈结果可以提高我们的学习和工作效率。4.3 有无反馈条件下速度知觉的准确性随实验次数的变化
如图1中的两图可以看出，有反馈时速度知觉的差别阈限在均值附近波动，而无反馈时，速度知觉的差别阈限随实验次数的增加而增大。这说明，反馈对于被试更精确地估计速度是有明显的帮助的。所以无论是驾驶员的培训还是运动员的训练，在练习过程中都应给以适当的反馈，以提高速度知觉的准确性。
4.4 速度知觉的差别阈限随光点运动速度的增加而减少
图2显示，速度估计的精确程度随光点运动速度的增加而提高。因此，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，但是反应时间所对应的车的滑行长度会增加，而且这个策略还会加大碰撞后果的严重性。不过，我们可以建议司机即使在慢速行驶时，也要把注意力放在对时间的估计上。另外，对速度知觉的研究也可以用在对足球，击剑，滑冰等多种运动项目中。在对军事人员的培养上，此类研究也有非常重要的作用。
4.5速度知觉的“延迟”效果
慢速速度估计对紧随其后的快速估计有极其显著的影响，在慢速估计后，快速估计的精确性有极其显著的降低。因此，该实验中只用了一次ABBA设计，即快10次、慢20次、快10次来平衡由于时间因素对实验结果造成的误差是不足的。应该再添加一次BAAB实验来抵消由于速度知觉的“延迟”效果给速度估计带来的误差。4.6
本实验的不足之处
本实验由于在终点前的那一段被遮挡的长度是有限的。如果在有反馈的实验中，被试发现每次都估计较短一点的时间按下按键，那么，差别阈限会更小，因为快一点按下按键总会比慢些按下按键得到的差别阈限小（前一段被遮挡的长度是有限的，即使一看不见光点就开始按键也极有可能比按正常的估计时间按键的差别阈限小），如果被试采用这种策略按键，就很有可能让实验结果失真。我们可以用简单视觉反应时计算出被试一看到光点被遮挡就按键所需的时间，如果发现某个被试的按键时间都为负值，且与标准时间的代数和与简单视觉反应时的时间相近，我们就可以在分析数据时，把这样的被试的数据删掉。但这一方法只能排除极少数采用这种策略的被试，更好的避免地板效应的方法还有待研究者探讨。结论
5.1 光点运动速度越快，速度知觉的差别阈限越小，速度估计的精确性越高。
5.2 不论光点运动速度快慢，有反馈时速度知觉的差别阈限比无反馈时小，对速度估计的准确性更高。
参考文献
[1]李小华,何存道,张楚翘等.卡车驾驶员速度估计研究.心理科学,1997,20:525-529.[2]朱国峰,何存道.海员驾驶员身心素质侧评指标的建构.心理科学,200l,24:657-659.[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]杨治良,王新法编著.心理实验指导手册.上海:华东师范大学出版社,2010年1月:46-52.
