第四章 心理物理法

第四章心理物理法第一頁，共七十四頁，2022年，8月28日一、心理物理學(xué)的含義（一）心理物理學(xué)是一門精密的關(guān)于身體和心理之間函數(shù)依附關(guān)系的理論。（二）心理物理法，是指用來研究心理量與物理量之間對(duì)應(yīng)關(guān)系的研究方法。心理物理法所處理的問題主要分為兩大類：一類是感覺閾限的測(cè)量，另一類是閾上感覺的測(cè)量，也就是心理量表的制作。

應(yīng)用價(jià)值：如光學(xué)物理學(xué)中對(duì)光譜輻射和視覺的相對(duì)可見度的測(cè)量（光能量——可見度），照明工程中，采光標(biāo)準(zhǔn)的制定（照度——情緒），電聲學(xué)研究中聽覺刺激強(qiáng)度單位的標(biāo)定（強(qiáng)度——響度），色度學(xué)中色度標(biāo)度，即色度最小可覺梯度的建立（顏色刺激——色覺），食品工業(yè)中品嘗師的培養(yǎng)（食品——味覺），航空領(lǐng)域不同信號(hào)的閃光頻率可覺差的測(cè)量（閃光頻率差異——心理可覺差）在日常生活中很多問題也需要用心理物理學(xué)的方法解決。如對(duì)限制食鹽攝入的病人的食品中，含鹽量的配制；課桌桌面照度的設(shè)定等。第二頁，共七十四頁，2022年，8月28日二、感覺閾限的測(cè)量（一）閾限及其操作定義閾限可以分為兩類：絕對(duì)閾限和差別閾限絕對(duì)閾限是指剛剛能引起感覺的刺激量；差別閾限是指剛剛能引起差別感覺的刺激間的最小差別。然而根據(jù)上述兩個(gè)定義，我們無法對(duì)它們進(jìn)行測(cè)量。為了便于測(cè)量，必須給抽象的定義下操作定義。絕對(duì)閾限的操作定義：有50%的實(shí)驗(yàn)次數(shù)能引起積極反應(yīng)的刺激值。差別閾限的操作定義：有50%的實(shí)驗(yàn)次數(shù)能引起差別感覺的那個(gè)刺激強(qiáng)度差。第三頁，共七十四頁，2022年，8月28日（二）閾限測(cè)定實(shí)驗(yàn)的基本要求1.選好刺激系列和反應(yīng)系列。刺激系列是指一系列強(qiáng)度不同的同類刺激。刺激系列的范圍要包括被試總是無法感覺到刺激和被試一直能感覺到的刺激。2.要盡量簡(jiǎn)化被試對(duì)刺激所作的反應(yīng)。常用的反應(yīng)有：“有、無”；“大于，小于，等于”；“兩倍，一半”等。3.測(cè)定的次數(shù)要多。由于閾限值不是一個(gè)突然的分界點(diǎn)，而是一個(gè)逐漸的過度區(qū)，因此需要多次反復(fù)測(cè)量。一般都需要上百次。第四頁，共七十四頁，2022年，8月28日（三）測(cè)定閾限的三種傳統(tǒng)方法費(fèi)希納提出的測(cè)量閾限的三種傳統(tǒng)方法：最小變化法、恒定刺激法和平均誤差法。最小變化法又叫極限法、系列探查法、最小可覺差法。是一種將刺激按遞增或遞減系列的方式，以間隔相等的小步階梯變化，尋求從一類反應(yīng)到另一類反應(yīng)的瞬時(shí)轉(zhuǎn)換點(diǎn)或閾限的位置的方法。這是測(cè)量閾限的傳統(tǒng)方法。第五頁，共七十四頁，2022年，8月28日1、用最小變化法測(cè)定絕對(duì)閾限（1）自變量（注意：域限測(cè)定中的實(shí)驗(yàn)和前述實(shí)驗(yàn)不同）自變量為刺激系列和呈現(xiàn)方式。刺激系列包括15-20個(gè)具體的刺激值，即檢查點(diǎn)。呈現(xiàn)方式包括漸增系列和漸減系列，為了控制順序效應(yīng)，二者以ABBA的順序交替呈現(xiàn)。漸增系列從閾下刺激開始，漸減系列從閾上刺激開始。兩種系列的實(shí)驗(yàn)次數(shù)分別至少需要50次。（2）反應(yīng)變量被試的內(nèi)省報(bào)告，具體反應(yīng)為“有”和“無”，主試分別用“+”和“-”記錄被試的反應(yīng)。遞增系列在第一次報(bào)告“有”時(shí)停止，遞減系列在第一次報(bào)告“無”時(shí)停止。第六頁，共七十四頁，2022年，8月28日（3）閾限的確定

在一個(gè)刺激系列中，被試報(bào)告“有”和“無”時(shí)，相應(yīng)的兩個(gè)刺激強(qiáng)度的中點(diǎn)，就是這個(gè)系列的閾限值。在每個(gè)系列的閾限值的基礎(chǔ)上，計(jì)算出遞增系列與遞減系列的兩個(gè)平均值，這兩個(gè)平均值的平均數(shù)就是一種感覺的絕對(duì)閾限值。（4）誤差及控制最小變化法實(shí)驗(yàn)中包含兩對(duì)四種誤差，具體內(nèi)容見下表。誤差的類型誤差的含義判斷方法控制方法期望誤差遞增系列提前報(bào)告有用t檢驗(yàn)比較兩個(gè)序列切實(shí)掌握實(shí)驗(yàn)遞減系列提前報(bào)告無的平均閾限值，若差異顯著，標(biāo)準(zhǔn)；采用 則存在這兩種誤差，若ABBA法；對(duì)習(xí)慣誤差遞增系列堅(jiān)持報(bào)告無M增<M減，則存在期望誤差，兩個(gè)系列的起遞減系列堅(jiān)持報(bào)告有若M增>M減，則存在習(xí)慣誤差點(diǎn)做隨機(jī)變化練習(xí)誤差經(jīng)重復(fù)產(chǎn)生學(xué)習(xí)效果用t檢驗(yàn)比較前后兩部分結(jié)果，同上導(dǎo)致反應(yīng)敏感性提高若差異顯著，說明存在這兩種疲勞誤差因疲倦?yún)挓┣榫w導(dǎo)致誤差，若M前>M后，則存在練習(xí)反應(yīng)變慢敏感性降低誤差，若M前<M后，則存在疲勞誤差第七頁，共七十四頁，2022年，8月28日2、用最小變化法測(cè)差別閾限（1）自變量（實(shí)驗(yàn)刺激）每次試驗(yàn)都包含兩個(gè)刺激：標(biāo)準(zhǔn)刺激和比較刺激；比較刺激也有漸增系列和漸減系列；標(biāo)準(zhǔn)刺激與比較刺激可以同時(shí)呈現(xiàn)也可以繼時(shí)呈現(xiàn)。（2）反應(yīng)變量有關(guān)差別感覺的內(nèi)省報(bào)告。有三種反應(yīng)結(jié)果：比較刺激>標(biāo)準(zhǔn)刺激，記錄為“+”；比較刺激<標(biāo)準(zhǔn)刺激，記錄為“-”；比較刺激=標(biāo)準(zhǔn)刺激，記錄為“=”。第八頁，共七十四頁，2022年，8月28日（3）差別感覺的確定差別上限（Lu）的確定：漸增系列中從第一次（最后一次）非“正”到“正”的之間的中點(diǎn)，和漸減系列中從最后一次“正”到非“正”之間的中點(diǎn)。？P96、100

差別下限（Ll）的確定：漸增系列中從最后一次“負(fù)”到第一次非“負(fù)”之間的中點(diǎn)；和漸減系列中從第一次非“負(fù)”到“負(fù)”之間的中點(diǎn)。不肯定間距（Iu）的計(jì)算：上限與下限之間的距離，Iu=Lu-Ll

主觀相等點(diǎn)（PSE）的確定：就是不肯定間距的中點(diǎn)。PSE與標(biāo)準(zhǔn)刺激之間的差別為常誤（CE）。差別閾限（DL）的計(jì)算：不肯定間距的一半或上差別閾限（Lu-St）與下差別閾限（St-Ll）之和的一半，就是差別閾限。DL=（Lu-Ll）/2。（4）誤差及控制

主要有四種誤差：期望誤差、習(xí)慣誤差、時(shí)間誤差、空間誤差。時(shí)間誤差，在相繼呈現(xiàn)的實(shí)驗(yàn)中存在；空間誤差，在同時(shí)呈現(xiàn)的實(shí)驗(yàn)中存在。可采用ABBA對(duì)相繼呈現(xiàn)中的前后順序和同時(shí)呈現(xiàn)中的左右順序進(jìn)行控制第九頁，共七十四頁，2022年，8月28日恒定刺激法1、恒定刺激法的基本程序又叫正誤法或次數(shù)法，是一種通過對(duì)數(shù)目有限的刺激進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)，根據(jù)被試反應(yīng)的次數(shù)分布求解閾限的方法。是心理物理學(xué)中最準(zhǔn)確、應(yīng)用最廣的方法。該法的具體做法為：

（1）通過預(yù)備實(shí)驗(yàn)，選取5-7個(gè)刺激。所選的最大刺激強(qiáng)度應(yīng)是每次呈現(xiàn)均有不低于95%的可能性被覺察到；所選的最小刺激強(qiáng)度應(yīng)是每次呈現(xiàn)均只有不超過5%的可能性被覺察到。在實(shí)驗(yàn)過程中，這些刺激值保持固定不變。（2）安排好向被試隨機(jī)呈現(xiàn)刺激的順序。通過這種隨機(jī)呈現(xiàn)方式，能有效地控制期望誤差和習(xí)慣誤差。（3）向被試多次呈現(xiàn)刺激，每個(gè)刺激呈現(xiàn)的次數(shù)不少于10次，一般為50-200次。在同一個(gè)實(shí)驗(yàn)中，各刺激呈現(xiàn)的次數(shù)要相等。（4）記錄被試對(duì)每個(gè)刺激每次呈現(xiàn)的反應(yīng)結(jié)果（“有、無”或“大、小”），計(jì)算出每個(gè)刺激引起積極特定反應(yīng)的次數(shù)和百分比。最后，根據(jù)次數(shù)分布圖求出閾限值。第十頁，共七十四頁，2022年，8月28日2、用恒定刺激法測(cè)定絕對(duì)閾限（1）自變量：刺激強(qiáng)度，由從感覺到和不被感覺到這一中間地帶選出的5-7個(gè)等距的刺激組成。（2）反應(yīng)變量：被試的口頭報(bào)告，“有”或“無”，主試分別記錄為“+”和“-”。（3）絕對(duì)閾限的確定：采用直線內(nèi)插法求解。具體做法為：以刺激強(qiáng)度為橫坐標(biāo)，以正確判斷百分率為縱坐標(biāo)，畫出次數(shù)分布曲線；再?gòu)目v軸的50%處畫出與橫軸的平行線與曲線交于一點(diǎn)，該點(diǎn)的橫坐標(biāo)值就是所求的閾限值。（4）應(yīng)用舉例：以兩點(diǎn)閾的測(cè)定為例，采用的固定刺激有5個(gè)，分別為8、9、10、11、12毫米。每個(gè)刺激呈現(xiàn)200次，被試共接受1000次試驗(yàn)。主試根據(jù)被試反應(yīng)可記錄到如下的數(shù)據(jù)：刺激強(qiáng)度89101112

報(bào)告次數(shù)（有感覺）21058132186

報(bào)告百分?jǐn)?shù)1%5%29%66%93%第十一頁，共七十四頁，2022年，8月28日3、用恒定刺激法測(cè)差別閾限自變量：包含標(biāo)準(zhǔn)刺激與比較刺激兩類刺激。兩類刺激應(yīng)滿足如下要求：（1）標(biāo)準(zhǔn)刺激是能被感覺到的某一個(gè)刺激強(qiáng)度，每次都要呈現(xiàn)；（2）比較刺激是在標(biāo)準(zhǔn)刺激上下一段距離內(nèi)5-7個(gè)刺激點(diǎn)，實(shí)驗(yàn)過程中隨機(jī)呈現(xiàn)；（3）每個(gè)比較刺激要至少與標(biāo)準(zhǔn)刺激比較100次。（4）用ABBA法控制兩類刺激前后呈現(xiàn)順序不同導(dǎo)致的誤差，如50次標(biāo)準(zhǔn)刺激在前，另50次比較刺激在前。因變量：被試的口頭報(bào)告。有兩種報(bào)告方式：三類反應(yīng)和二類反應(yīng)。三類反應(yīng)包括“大于”、“小于”和“等于”。二類反應(yīng)只包括“大于”和“小于”。兩種方式各有利弊。前者受心理偏向的影響；后者不夠準(zhǔn)確。差別閾限的計(jì)算：只介紹三類反應(yīng)實(shí)驗(yàn)的計(jì)算方法。具體求法為：（1）用直線內(nèi)插法根據(jù)“大于”反應(yīng)曲線，求出50%被判斷為“大于”的刺激值，該值就是差別上限Lu；（2）用直線內(nèi)插法根據(jù)“小于”反應(yīng)曲線，求出50%被判斷為“小于”的刺激值，該值就是差別下限Ll；（3）根據(jù)上限和下限，求出差別閾限D(zhuǎn)L，DL=（Lu-Ll）/2。第十二頁，共七十四頁，2022年，8月28日平均差誤法1、含義又叫調(diào)整法、再造法和均等法。其基本方法為：呈現(xiàn)一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)刺激，令被試再造、復(fù)制或調(diào)節(jié)一個(gè)比較刺激，使它與標(biāo)準(zhǔn)刺激相等。被判斷為與標(biāo)準(zhǔn)刺激相等的比較刺激值的變化范圍就是不肯定間距。根據(jù)不肯定間距與主觀相等點(diǎn)，就可以求出閾限。2、用平均差誤法測(cè)定絕對(duì)閾限（1）自變量：以“零”為標(biāo)準(zhǔn)刺激，調(diào)節(jié)比較刺激的大小。（2）反應(yīng)變量：被判斷為與標(biāo)準(zhǔn)刺激相等的比較刺激值，即被試剛剛調(diào)到感覺不到時(shí)的比較刺激值。（3）絕對(duì)閾限的確定：各次測(cè)定數(shù)值的平均數(shù)即為絕對(duì)閾限。第十三頁，共七十四頁，2022年，8月28日3、用平均差誤法測(cè)定差別閾限自變量：呈現(xiàn)一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)刺激，要求被試調(diào)節(jié)比較刺激的大小，使其與標(biāo)準(zhǔn)刺激相等。比較刺激是一連續(xù)變量。反應(yīng)變量：被判斷為與標(biāo)準(zhǔn)刺激相等的比較刺激值。差別閾限的確定：該法所測(cè)定的差別閾限值只是估計(jì)值，而且不符合閾限的操作定義。具體求法為：（1）把每次的調(diào)整結(jié)果（X）與主觀相等點(diǎn)（PSE或M）的差的絕對(duì)值加以平均，將所求的平均數(shù)作為差別閾限的估計(jì)值。AEM=∑|X-PSE|/N。（2）把每次的調(diào)整結(jié)果（X）與標(biāo)準(zhǔn)刺激（St）的差的絕對(duì)值加以平均，將所求的平均數(shù)作為差別閾限的估計(jì)值。AESt=∑|X-St|/N。第十四頁，共七十四頁，2022年，8月28日誤差及控制在平均差誤法實(shí)驗(yàn)中，主要可能存在三種誤差：動(dòng)作誤差、時(shí)間誤差和空間誤差。動(dòng)作誤差，是指因被試所采用的動(dòng)作方式不同而產(chǎn)生的誤差。如由小到大調(diào)節(jié)與由大到小調(diào)節(jié)所使用的動(dòng)作不同。時(shí)間誤差，是指在標(biāo)準(zhǔn)刺激與比較刺激相繼呈現(xiàn)的實(shí)驗(yàn)中，因標(biāo)準(zhǔn)刺激相對(duì)比較刺激在前與在后的不同而產(chǎn)生的誤差。空間誤差，是指在標(biāo)準(zhǔn)刺激與比較刺激同時(shí)呈現(xiàn)的實(shí)驗(yàn)中，因標(biāo)準(zhǔn)刺激相對(duì)比較刺激在空間位置上的不同而產(chǎn)生的誤差。如在左與在右的不同。誤差控制的方法：（1）多層次的ABBA法；（2）動(dòng)作規(guī)范化。

多層次ABBA法的控制形式比較刺激系列呈現(xiàn)順序遞增遞減遞減遞增標(biāo)準(zhǔn)刺激呈現(xiàn)位置左右右左右左左右相繼呈現(xiàn)的先后順序前后后前前后后前第十五頁，共七十四頁，2022年，8月28日三種傳統(tǒng)的心理物理法的比較

優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)最①符合兩種閾限的操作定義①易產(chǎn)生期望誤差和習(xí)慣誤差小②可以系統(tǒng)探察感覺轉(zhuǎn)折點(diǎn)②實(shí)驗(yàn)的效率低，有效數(shù)據(jù)少變③刺激系列可等距變化③對(duì)于有后作用的刺激和容易適應(yīng)

化④可用于多種感覺閾限的測(cè)定的感覺，不宜使用法

恒

①刺激數(shù)目少，省時(shí)，效率高①三類反應(yīng)實(shí)驗(yàn)易受態(tài)度影響定②適用于不易隨意改變刺激②二類反應(yīng)實(shí)驗(yàn)將不確定感覺刺強(qiáng)度的實(shí)驗(yàn)界定為“+”或“-”，結(jié)果準(zhǔn)確性差激③刺激隨機(jī)呈現(xiàn)，有效控制了法期望誤差與習(xí)慣誤差平

均①可以激發(fā)被試參與實(shí)驗(yàn)的興趣①易產(chǎn)生動(dòng)作、時(shí)間、空間誤差差減小疲勞誤差，提高實(shí)驗(yàn)效度②測(cè)定結(jié)果為估計(jì)值，精確性差誤②實(shí)驗(yàn)效率高，能較快得到結(jié)果③不適用于非連續(xù)變化刺激法第十六頁，共七十四頁，2022年，8月28日三、閾上感覺的測(cè)量（一）順序量表的建立含義與特點(diǎn)主要方法操作舉例第十七頁，共七十四頁，2022年，8月28日（二）等距量表的建立含義與特點(diǎn)主要方法操作舉例（三）比例量表的建立含義與特點(diǎn)主要方法操作舉例第十八頁，共七十四頁，2022年，8月28日一、韋伯定律1.韋伯定律的含義

1846年，韋伯系統(tǒng)闡明了差別閾限和標(biāo)準(zhǔn)刺激之間的關(guān)系。他指出差別閾限和標(biāo)準(zhǔn)刺激成正比，并且差別閾限和標(biāo)準(zhǔn)刺激的比例是個(gè)常數(shù)?？捎萌缦鹿奖硎荆害/I=k

。ΔI表示差別閾限，I表示標(biāo)準(zhǔn)刺激強(qiáng)度，k是小于1的常數(shù)，也叫做韋伯分?jǐn)?shù)，可以表示一種感覺差別感受性的強(qiáng)弱。

2.適用條件只適用于中等強(qiáng)度的刺激。當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)刺激接近絕對(duì)閾限時(shí)，韋伯分?jǐn)?shù)有較大的增加。第十九頁，共七十四頁，2022年，8月28日3.韋伯定律的意義（1）是有關(guān)心理量與物理量之間函數(shù)關(guān)系的第一個(gè)定律，具有深遠(yuǎn)的影響。（2）提供了一個(gè)比較辨別能力的重要指標(biāo)，使個(gè)體之間及感覺道之間感受性的比較成為可能。常見感覺的韋伯分?jǐn)?shù)如下：音高：1/333；重壓覺：1/77；舉重1/52；響度：1/11；咸味：1/5。（3）在社會(huì)科學(xué)中有深刻引申意義。如在生活滿意度，消費(fèi)心理，個(gè)人追求與欲望方面都蘊(yùn)涵著韋伯定律的道理。第二十頁，共七十四頁，2022年，8月28日二、對(duì)數(shù)定律（費(fèi)希納定律，或Fechner定律）

1．理論前提：對(duì)數(shù)定律是在韋伯定律的基礎(chǔ)上提出的。針對(duì)差別閾限，最小可覺差（jna），費(fèi)希納提出了兩個(gè)前提假設(shè)：（1）韋伯定律是有效的；（2）所有的jna在主觀上相等。在此基礎(chǔ)上得出如下推論：刺激強(qiáng)度按固定比例增加時(shí)，感覺強(qiáng)度按相等的量增加。

2．研究方法：以最小可覺差為測(cè)量單位，通過差別閾限法制作等距量表，在一系列實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，提出了對(duì)數(shù)定律。

3．公式：S=clogI，S代表感覺量，I代表刺激量，c是常數(shù)。第二十一頁，共七十四頁，2022年，8月28日

4．含義：心理量是刺激量的對(duì)數(shù)函數(shù)，也就是當(dāng)刺激強(qiáng)度以幾何級(jí)數(shù)增加時(shí)，感覺的強(qiáng)度以算術(shù)級(jí)數(shù)增加。

5．批評(píng)：（1）W.James指出，每個(gè)感覺都是完整的，不能分析成部分，如猩紅≠粉色+許多粉色；（2）作為其理論基礎(chǔ)的韋伯定律不普遍適用；*（3）有人對(duì)最小感覺差的主觀感受量是否相等提出質(zhì)疑；*（4）Stevens指出，其制作量表的間接法不可取。因?yàn)橥ㄟ^把離中趨勢(shì)或辨別的離差轉(zhuǎn)換成測(cè)量的單位，制作一個(gè)和心理量成比例的量表是不可能的。第二十二頁，共七十四頁，2022年，8月28日三、冪定律（史蒂文斯定律，或Stevens定律）

1．理論前提：史蒂文斯指出，如果兩個(gè)刺激表現(xiàn)出一定的比值，則在數(shù)值估計(jì)實(shí)驗(yàn)中，被試分配給它們的數(shù)字也會(huì)有一個(gè)恒定的比值。即如果兩個(gè)刺激的比值不變，由它們引起的感覺比值也不變。（感覺的直接測(cè)量）

2．測(cè)量方法：數(shù)量估計(jì)法和數(shù)量生產(chǎn)法第二十三頁，共七十四頁，2022年，8月28日

3．公式：S=bIa，S代表心理量，I代表物理量，a、b為常數(shù)。

4．含義：心理量是物理量的冪函數(shù)，即心理量和物理量都按幾何級(jí)數(shù)增長(zhǎng)。當(dāng)a＞1時(shí)，呈正加速曲線；當(dāng)a＜1時(shí)，呈負(fù)加速曲線；當(dāng)a=1時(shí)，是直線。

第二十四頁，共七十四頁，2022年，8月28日四、對(duì)數(shù)定律與冪定律的關(guān)系1．Togerson認(rèn)為，心理量與物理量的關(guān)系遵循哪個(gè)定律，不能在實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上解決，而是一個(gè)在實(shí)驗(yàn)中進(jìn)行選擇的問題。他發(fā)現(xiàn)，被試依比例判斷還是依等差判斷由主試的指導(dǎo)語決定。以比例判斷則符合冪函數(shù)，以等差判斷則產(chǎn)生對(duì)數(shù)函數(shù)。

2．Ekman在假定對(duì)數(shù)定律是普遍正確的前提下，指出冪定律可能是對(duì)數(shù)定律的一個(gè)特例。第二十五頁，共七十四頁，2022年，8月28日第三節(jié)感覺的直接測(cè)量

一、感覺的直接測(cè)量法

(一)數(shù)量估計(jì)法：要求被是參照某個(gè)刺激所對(duì)應(yīng)的數(shù)值，直接由數(shù)字估計(jì)有其他強(qiáng)度刺激產(chǎn)生的感覺量值。史蒂文斯定律的產(chǎn)生。

數(shù)量估計(jì)法的形式：1）賦予標(biāo)準(zhǔn)值估計(jì)法；2）隨機(jī)呈現(xiàn)刺激估計(jì)法

（二）數(shù)量生產(chǎn)：是數(shù)量估計(jì)法的反向程序。給被是一個(gè)用數(shù)字表示的感覺量值，要求他們調(diào)整刺激產(chǎn)生相應(yīng)的感覺量。作用：可以回歸效應(yīng)造成的系統(tǒng)誤差。第二十六頁，共七十四頁，2022年，8月28日感覺的直接測(cè)量技術(shù)，以及由此歸納出的冪定律，被認(rèn)為是現(xiàn)代心理物理學(xué)的標(biāo)志。二、感覺直接測(cè)量的情境效應(yīng)

1、實(shí)驗(yàn)中其他刺激的影響：與其他刺激的比較影響數(shù)量估計(jì)值。原因：被試的反應(yīng)偏差；或被試的感覺量本身。

2、刺激序列效應(yīng)：在同一實(shí)驗(yàn)階段內(nèi)，被是對(duì)某一刺激導(dǎo)致感覺的數(shù)量估計(jì)，往往受到在此之前所進(jìn)行的其他估計(jì)的影響。

3、刺激全距影響第二十七頁，共七十四頁，2022年，8月28日三、直接數(shù)量估計(jì)法的應(yīng)用

1、情緒研究中的應(yīng)用生活事件量表(1967):利用直接數(shù)量估計(jì)法，要求被試評(píng)定43種生活事件的影響強(qiáng)度，以及從事件中恢復(fù)所需時(shí)間長(zhǎng)短；

2、社會(huì)輿論的測(cè)定通過直接數(shù)量估計(jì)法，社會(huì)輿論問題能夠和實(shí)驗(yàn)室中的純音響度一樣，被量化描述并形成理論上等壁的量表。第二十八頁，共七十四頁，2022年，8月28日第四節(jié)信號(hào)檢測(cè)論問題：運(yùn)用傳統(tǒng)心理物理法測(cè)定閾限時(shí)，非感覺的因素對(duì)閾限的影響很大，如最小變化法中的期望和習(xí)慣誤差；恒定刺激法測(cè)差別閾限時(shí)的自信心、態(tài)度——如何把反應(yīng)傾向從閾限測(cè)定中分離出來？檢測(cè)器對(duì)光電傳感器輸出信號(hào)的判斷：噪音，信號(hào)，反應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)，虛報(bào)，漏報(bào)；擊中概率會(huì)隨反應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)而變化，但電子偵察系統(tǒng)的辨別能力不變。第二十九頁，共七十四頁，2022年，8月28日

一、信號(hào)檢測(cè)論概述（一）由來

最早用于通訊工程，如雷達(dá)、聲納等電子偵察系統(tǒng)中。通過該技術(shù)，可以借助數(shù)學(xué)的形式描述偵察員在某一時(shí)間將摻有噪音的信號(hào)從背景中辨別出來的情況。該法后來又在多種領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，包括：地震學(xué)、天文學(xué)、生物物理學(xué)、氣象學(xué)、心理學(xué)等。

第三十頁，共七十四頁，2022年，8月28日信號(hào)檢測(cè)論最早于1954年由密西根大學(xué)的特納和斯韋茨（Tanner&Swets）用于心理學(xué)研究。其理由是：人的感知系統(tǒng)可以看作一個(gè)信息處理系統(tǒng)；可以把感覺刺激看作是信號(hào)，把刺激中的隨機(jī)物理變化或感知處理信息中的隨機(jī)變化看作是噪音。因此，人對(duì)刺激的辨別問題可等效于一個(gè)在噪音中檢測(cè)信號(hào)的問題。（二）含義：

在心理學(xué)中，信號(hào)檢測(cè)論是一種既能測(cè)量被試的反應(yīng)傾向，又能測(cè)量被試的辨別能力的現(xiàn)代心理物理法。信號(hào)檢測(cè)的實(shí)質(zhì)是有意識(shí)地利用信號(hào)和噪音的統(tǒng)計(jì)特性盡可能地抑制噪音，從而提取信號(hào)。第三十一頁，共七十四頁，2022年，8月28日（三）優(yōu)點(diǎn)：由于信號(hào)檢測(cè)論能把感受性或心理辨別力的測(cè)量和被試的動(dòng)機(jī)、態(tài)度等主觀因素引起的反應(yīng)偏向區(qū)分開，它能解決很多傳統(tǒng)心理學(xué)方法不能解決的問題。第三十二頁，共七十四頁，2022年，8月28日例如：1、精神分裂癥患者大小恒常性的研究在排除反應(yīng)偏向后，比正常人低得多；2、指導(dǎo)語對(duì)感覺閾限影響的實(shí)質(zhì)的研究（Clark）研究發(fā)現(xiàn)，閾限的變化由判斷標(biāo)準(zhǔn)的變化造成。對(duì)于特定被試的診斷有重要意義。第三十三頁，共七十四頁，2022年，8月28日精神分裂癥患者16名；32Hz信號(hào)，42Hz噪音；1600次；指導(dǎo)語1：“見到閃光就報(bào)告”

——促進(jìn)性指導(dǎo)語指導(dǎo)語2：“確實(shí)有把握見到閃光再報(bào)告”

——抑制性指導(dǎo)語恒定刺激法結(jié)果：促進(jìn)條件36Hz；抑制條件33.3Hz信號(hào)檢測(cè)論結(jié)果：辨別能力相同，判斷標(biāo)準(zhǔn)不同促進(jìn)條件d’1.2β1.3抑制條件d’1.2β2.1第三十四頁，共七十四頁，2022年，8月28日（四）適用條件：

1.一般用于信號(hào)引起的感覺和干擾信號(hào)檢測(cè)的噪音所引起的感覺不易分清的研究;

2.主觀傾向?qū)?shí)驗(yàn)結(jié)果影響較強(qiáng)的研究中。第三十五頁，共七十四頁，2022年，8月28日二、信號(hào)檢測(cè)論的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)

（一）信號(hào)檢測(cè)論的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)是統(tǒng)計(jì)決策理論其基本原則是根據(jù)某一觀察到的事件，從兩個(gè)可供選擇的假說中選定一個(gè)。而要做這樣的選擇，事先必須有一個(gè)選擇的標(biāo)準(zhǔn)。這種標(biāo)準(zhǔn)就是通過統(tǒng)計(jì)概率來確定的。

第三十六頁，共七十四頁，2022年，8月28日（二）色子游戲假設(shè)有三個(gè)色子，其中兩個(gè)是正常的，六面分別是1、2、3、4、5、6。第三個(gè)色子則不同，其中三個(gè)面是“3”，另三個(gè)面是“0”。三個(gè)色子拋完一次后，只告訴三個(gè)色子的總點(diǎn)數(shù)，要求根據(jù)總點(diǎn)數(shù)的數(shù)值判斷第三個(gè)色子出現(xiàn)的是“3”還是“0”。猜對(duì)給予獎(jiǎng)勵(lì)，猜錯(cuò)則予以懲罰。第三十七頁，共七十四頁，2022年，8月28日總點(diǎn)數(shù)T23456789101112131415

“0”的次數(shù)12345654321000

“3”的次數(shù)00012345654321

“0”的概率f(0)1001001008071675644332920000

“3”的概率f(3)0002029334456677180100100100

從上表可以看出當(dāng)總點(diǎn)數(shù)T<“9”時(shí)，出現(xiàn)“0”的概率大于出現(xiàn)“3”的概率，即f(0)/f(3)>1；當(dāng)總點(diǎn)數(shù)T≥

“9”時(shí)，出現(xiàn)“3”的概率大于出現(xiàn)“0”的概率，即f(0)/f(3)<1?？梢?，兩種概率的比例可以作為制定策略的根據(jù)，這個(gè)比例叫做似然比。（最優(yōu)決策原則最優(yōu)決策標(biāo)準(zhǔn)）

信號(hào)檢測(cè)論就是通過信號(hào)和噪音的兩個(gè)概率分布來求被試的反應(yīng)偏向和辨別能力的。第三十八頁，共七十四頁，2022年，8月28日68.26%的數(shù)據(jù)位于M-SD和M+SD之間。95%的數(shù)據(jù)位于M-1.96SD和M+1.96SD之間。99%的數(shù)據(jù)位于M-2.58SD和M+2.58SD之間。第三十九頁，共七十四頁，2022年，8月28日N分布和SN分布的橫軸和縱軸分別代表什么？

——橫軸代表由刺激（N或N+SN）強(qiáng)度引發(fā)的感覺印象的強(qiáng)度；縱軸代表感覺印象的頻率，即特定感覺印象出現(xiàn)的次數(shù)。第四十頁，共七十四頁，2022年，8月28日三、信號(hào)檢測(cè)實(shí)驗(yàn)的術(shù)語1.信號(hào)：呈現(xiàn)在噪音背景上的刺激（SN）。2.噪音：一切對(duì)信號(hào)起干擾作用的因素都可當(dāng)作“噪音”（N）。3.先定（先驗(yàn)）概率：是指在呈現(xiàn)刺激前，主試事先告訴被試的SN和N各自出現(xiàn)的概率。

SN擊中漏報(bào)

N虛報(bào)正確否定反應(yīng)刺激yn兩擇一判決矩陣第四十一頁，共七十四頁，2022年，8月28日4.對(duì)有無信號(hào)出現(xiàn)判定的四種結(jié)果：

信號(hào)是否出現(xiàn)被試報(bào)告情況判定概率及表示方法擊中有（SN）有（y）擊中條件概率，P（y/SN）虛報(bào)無（N）有（y）虛報(bào)條件概率，P（y/N）漏報(bào)有（SN）無（n）漏報(bào)條件概率，P（n/SN）正確否定無（N）無（n）正確否定條件概率，P（n/N）第四十二頁，共七十四頁，2022年，8月28日四、信號(hào)檢測(cè)論的兩個(gè)獨(dú)立指標(biāo)（一）反應(yīng)偏向

似然比（β）

1.似然比的含義：是指信號(hào)加噪音引起的特定感覺的條件概率與噪音引起的條件概率的比值。具體表示為在特定的刺激值（XC）上，信號(hào)分布的縱軸與噪音分布的縱軸之比。公式為：β=縱軸擊中/縱軸虛報(bào)=O擊中/O虛報(bào)

2.似然比的影響因素：（1）先定概率的影響；（2）獎(jiǎng)懲辦法或支付矩陣的影響。支付矩陣是指在一定的信號(hào)和噪音出現(xiàn)的先定概率條件下，對(duì)被試判斷結(jié)果的獎(jiǎng)懲辦法。

β值和先定概率P（SN）、P（N）以及支付矩陣的關(guān)系可用如下公式表示：β=P（N）VnN+（VyN）P（SN）VyS+（VnS）×（VnN：正確否定的獎(jiǎng)勵(lì)數(shù)；VyN：虛報(bào)的懲罰數(shù)；VyS：擊中的獎(jiǎng)勵(lì)數(shù)；VnS：漏報(bào)的懲罰數(shù)）第四十三頁，共七十四頁，2022年，8月28日3.似然比的意義：

β越大，被試的判斷越謹(jǐn)慎，判定標(biāo)準(zhǔn)越高，即在沒有足夠信息時(shí)，不輕易以“有信號(hào)”作出反應(yīng)；β越小，被試把反應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)放寬，判定標(biāo)準(zhǔn)低，只要有一點(diǎn)信息就以“有信號(hào)”作出反應(yīng)；β接近或等于1表示判定標(biāo)準(zhǔn)適中，不松也不嚴(yán)。4.似然比的算法：利用POZ轉(zhuǎn)換表，根據(jù)P擊中和P虛報(bào)的值，在轉(zhuǎn)換表中查出各自對(duì)應(yīng)的O值，然后代入上述公式，即可求出β值。

重點(diǎn)：要特別注意正態(tài)分布表的查法，尤其是P與O、Z的對(duì)應(yīng)關(guān)系。有專用于信號(hào)檢測(cè)論的POZ表，轉(zhuǎn)換較方便。第四十四頁，共七十四頁，2022年，8月28日

SN+1-1N-1+1反應(yīng)刺激yn支付矩陣

SN+20-20N-1+1反應(yīng)刺激yn

SN+1-1N-30+30反應(yīng)刺激yn第四十五頁，共七十四頁，2022年，8月28日?qǐng)?bào)告標(biāo)準(zhǔn)C1.報(bào)告標(biāo)準(zhǔn)C的含義：在數(shù)學(xué)上，反應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)的另一種表示方法是感受經(jīng)驗(yàn)的強(qiáng)度，用符號(hào)C表示。2.計(jì)算

C=(I2-I1)/d’*Z1+I1計(jì)算舉例（教材p）3.報(bào)告標(biāo)準(zhǔn)C的意義（1）可以判斷被試的判斷標(biāo)準(zhǔn)的嚴(yán)格程度；（2）根據(jù)C質(zhì)的變化，可以分析被試的心理因素。第四十六頁，共七十四頁，2022年，8月28日(二)辨別力指標(biāo)（d’）1.辨別力的含義：是用來衡量被試辨別力大小的一個(gè)參數(shù)，d’表現(xiàn)為噪音分布fN（X）與信號(hào)分布fSN(X)之間的分離程度。兩者的分離程度越大，辨別力越高；分離程度越小，辨別力越低。用公式表示為：

d’=(MSN-MN)/N

=ZSN–ZN=Z擊中

–Z虛報(bào)第四十七頁，共七十四頁，2022年，8月28日d’值越大，辨別力越強(qiáng)，

d’值越小，辨別力越弱。2.辨別力的算法：根據(jù)實(shí)驗(yàn)獲得的擊中條件概率P（y/SN）和虛報(bào)條件概率P（y/N），利用POZ轉(zhuǎn)換表求出兩種概率所對(duì)應(yīng)的Z擊中和Z虛報(bào)，代入上述公式即可求得d’值。第四十八頁，共七十四頁，2022年，8月28日3.d’

的計(jì)算舉例：（1）假設(shè)擊中概率為93%，虛報(bào)概率為7%。通過查POZ轉(zhuǎn)換表可知，Z擊中和Z虛報(bào)分別為1.476和-1.476；代入公式d’=Z擊中–

Z虛報(bào)=1.476-（-1.476）=3說明了什么？第四十九頁，共七十四頁，2022年，8月28日（2）假設(shè)擊中概率為84%，虛報(bào)概率為16%。通過查POZ轉(zhuǎn)換表可知，Z擊中和Z虛報(bào)分別為0.994和-0.994；代入公式

d’=Z擊中–

Z虛報(bào)=0.994-（-0.994）=2第五十頁，共七十四頁，2022年，8月28日（3）假設(shè)擊中概率為70%，虛報(bào)概率為30%。通過查POZ轉(zhuǎn)換表可知，Z擊中和Z虛報(bào)分別為0.524和-0.524；代入公式

d’=Z擊中–

Z虛報(bào)=0.524-（-0.524）=1說明了什么？第五十一頁，共七十四頁，2022年，8月28日五、接受者操作特征曲線（ROC曲線）（一）含義：接受者操作特征曲線（receiveroperatingcharacteristiccurve），簡(jiǎn)稱ROC曲線，是指在特定刺激條件下，以被試在不同判斷標(biāo)準(zhǔn)下所得的虛報(bào)概率P（y/N）為橫坐標(biāo)，以擊中概率P（y/SN）為縱坐標(biāo)，畫得的各點(diǎn)的連線。第五十二頁，共七十四頁，2022年，8月28日（二）舉例與圖示實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：讓被試在白噪音的的背景上檢測(cè)一個(gè)純音信號(hào)。為了改變被試的判斷標(biāo)準(zhǔn)，使用了五種先驗(yàn)概率，分別為0.1、0.3、0.5、0.7、0.9。每個(gè)先驗(yàn)概率測(cè)試400次。實(shí)驗(yàn)結(jié)果：

P（SN）0.100.300.500.700.90P（y/N）0.100.220.410.610.65P（y/SN）0.300.500.700.780.88ZN1.280.770.23-0.02-0.39ZSN0.520.00-0.53-0.77-1.17d’0.760.770.760.750.78β1.981.340.890.740.54第五十三頁，共七十四頁，2022年，8月28日有關(guān)正態(tài)分布表查法的補(bǔ)充：如果P>0.5，則查P-0.5所對(duì)應(yīng)的O值和Z值；如果P<0.5，則查0.5-P所對(duì)應(yīng)的O、Z值；正負(fù)要結(jié)合SN和N的分布圖判斷。第五十四頁，共七十四頁，2022年，8月28日

P（SN）0.100.300.500.700.90P（y/N）0.100.220.410.610.65P（y/SN）0.300.500.700.780.88d’0.760.770.760.750.78β1.981.340.890.740.54圖示：00.200.400.600.801.0P（y/N）1.00.80.60.40.2P（y/SN）五種先驗(yàn)概率下的ROC曲線

第五十五頁，共七十四頁，2022年，8月28日（三）ROC曲線的特性：1、對(duì)于一條特定的ROC曲線來說，d’是恒定的，所以也叫等感受性曲線。2、對(duì)角線代表辨別力等于0的一條線，也叫純機(jī)遇線。3、ROC曲線離純機(jī)遇線越遠(yuǎn)，表明被試的辨別力越強(qiáng)。4、辨別力不同的被試的ROC曲線也不同。

5、β值得改變獨(dú)立于d’的變化。第五十六頁，共七十四頁，2022年，8月28日（四）方差齊性假設(shè)檢驗(yàn)方差齊性：

d’的計(jì)算有意義的前提是，噪音分布和信號(hào)分布的離散程度是相同的，即方差齊性。檢驗(yàn)方差齊性的方法：將ROC曲線坐標(biāo)轉(zhuǎn)換成Z分?jǐn)?shù)形成的直線與純機(jī)遇線比較，平行，則是齊性的，不平行，則不齊。這樣d’的計(jì)算就沒有意義。第五十七頁，共七十四頁，2022年，8月28日六、信號(hào)檢測(cè)的實(shí)驗(yàn)方法（一）有無法1.基本程序：主試向被試呈現(xiàn)刺激，然后讓被試判斷剛才呈現(xiàn)的刺激中有無信號(hào)。2.實(shí)驗(yàn)要求：主試要事先規(guī)定各輪實(shí)驗(yàn)中信號(hào)和噪音呈現(xiàn)的比例，即先定概率。并把先定概率、判斷結(jié)果的獎(jiǎng)懲辦法、以及對(duì)被試的指導(dǎo)語、要求都在實(shí)驗(yàn)前告訴被試。第五十八頁，共七十四頁，2022年，8月28日3.數(shù)據(jù)處理：記錄被試在各種先定概率下的擊中次數(shù)，虛報(bào)次數(shù)，漏報(bào)次數(shù)和正確否定次數(shù)，然后算出擊中條件概率P（y/SN）和虛報(bào)條件概率P（y/N）。再利用POZ轉(zhuǎn)換表，根據(jù)有關(guān)公式求出各種先定概率下的判斷標(biāo)準(zhǔn)β和辨別力指標(biāo)d’。第五十九頁，共七十四頁，2022年，8月28日4.應(yīng)用舉例：實(shí)驗(yàn)任務(wù)為讓被試在白噪音的背景上檢測(cè)一個(gè)樂音信號(hào)。主試使用五種先定概率：分別為0.1、0.3、0.5、0.7、0.9。每個(gè)先驗(yàn)概率測(cè)試400次。若P（SN）=0.1，則SN呈現(xiàn)400×0.1=40次，N呈現(xiàn)400×0.9=360次。反應(yīng)情況可記錄如下：

SN1228N36324反應(yīng)刺激ynP(y/SN)=12/40=0.30;P(y/N)=36/360=0.10第六十頁，共七十四頁，2022年，8月28日（二）評(píng)價(jià)法1.主要特征：（1）刺激呈現(xiàn)方式與有無法一樣，但要求被試反應(yīng)的方式不同，它要求被試對(duì)有無信號(hào)的判斷按所規(guī)定的等級(jí)作出評(píng)價(jià)。如對(duì)信號(hào)有無的評(píng)價(jià)可分為6個(gè)等級(jí)，即確信程度十分肯定有可能有可能肯定十分肯定肯定有沒有沒有沒有等級(jí)654321

概率判斷100%80%60%40%20%0判斷標(biāo)準(zhǔn)C1C2C3C4C5第六十一頁，共七十四頁，2022年，8月28日（2）評(píng)價(jià)法中的不同的等級(jí)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)相當(dāng)于有無法中不同的先驗(yàn)概率。如果分6個(gè)等級(jí)，則有5個(gè)判斷標(biāo)準(zhǔn)。而且對(duì)P（y/SN）和P（y/N）應(yīng)以累積概率表示。判斷標(biāo)準(zhǔn)C5C4C3C2C1P(y/SN)0.290.550.720.830.93P(y/N)0.040.130.240.400.67第六十二頁，共七十四頁，2022年，8月28日2.評(píng)價(jià)法與有無法的區(qū)別：（1）有無法實(shí)驗(yàn)中，被試每次只用一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行判斷，而評(píng)價(jià)法每次同時(shí)采用多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。（2）評(píng)價(jià)法可保留更多的信息，而且省時(shí)經(jīng)濟(jì)，可在一輪實(shí)驗(yàn)中獲得有無法多輪實(shí)驗(yàn)才能得到的結(jié)果，效率較高。第六十三頁，共七十四頁，2022年，8月28日3.評(píng)價(jià)法舉例：在一個(gè)信號(hào)檢測(cè)實(shí)驗(yàn)中，SN和N各呈現(xiàn)150次，即先定概率恒定在0.50。要求被試對(duì)信號(hào)出現(xiàn)有多大把握分五個(gè)等級(jí)進(jìn)行評(píng)價(jià)。“5”代表最有把握，“1”代表最沒有把握?！?”、“3”、“2”處在“5”和“1”之間。第六十四頁，共七十四頁，2022年，8月28日七、信號(hào)檢測(cè)論在心理學(xué)研究中的應(yīng)用（一）信號(hào)檢測(cè)論在心理物理法中的作用主要用于被試感覺辨別能力的測(cè)量。舉例:

實(shí)驗(yàn)?zāi)康模褐亓勘鎰e能力的測(cè)量實(shí)驗(yàn)刺激：通過預(yù)備實(shí)驗(yàn)選取兩個(gè)刺激，選擇其中一個(gè)作為信號(hào)刺激，另一個(gè)為噪音刺激。實(shí)驗(yàn)過程：以有無法為例，確定3-5個(gè)先定概率，規(guī)定每種概率的實(shí)驗(yàn)次數(shù)和呈現(xiàn)順序，并按規(guī)定實(shí)施實(shí)驗(yàn)。記錄反應(yīng)結(jié)果。實(shí)驗(yàn)結(jié)果：根據(jù)各種先驗(yàn)概率下的

P（y/SN）和P（y/N），求出d’和β。第六十五頁，共七十四頁，2022年，8月28日（二）信號(hào)檢測(cè)論在再認(rèn)研究中的應(yīng)用1.SDT可用于再認(rèn)研究的原因：再認(rèn)任務(wù)中被試所面臨的問題實(shí)際上把當(dāng)前的刺激與記憶痕跡進(jìn)行比較，檢測(cè)當(dāng)前刺激是否是曾經(jīng)學(xué)過的詞，用“是”或“不是”做反應(yīng)。而這種實(shí)驗(yàn)任務(wù)是典型的信號(hào)檢測(cè)問題。2.SDT用于再認(rèn)研究的優(yōu)點(diǎn)：（1）傳統(tǒng)再認(rèn)測(cè)驗(yàn)法的實(shí)驗(yàn)結(jié)果可能受到各種主觀因素或反應(yīng)偏向的影響，而SDT可分離出這些因素的影響；（2）SDT的再認(rèn)研究中，錯(cuò)