《心理物理法》PPT课件.ppt

第四章 心理物理法 第一节 传统心理物理学 思考: 人脑的加工对象可能包括哪些内容? 可直接感知的信息（有关外界事物 的信息，客体信息）；不可直接感知的信 息（有关事物之间关系的信息，范畴信息 ）。除了“信息”之外，人脑的加工对象 还有“感觉”本身，即是否有感觉，感觉 好还是不好，感觉有强还是弱，不涉及感 觉到“什么”的问题。 一、心理物理学的含义 （一）心理物理学是一门精密的关于身体和心 理之间函数依附关系的理论。 （二）心理物理法，是指用来研究心理量与物 理量之间对应关系的研究方法。 心理物理法所处理的问题主要分为两大类： 一类是感觉阈限的测量，另一类是阈上感觉 的测量，也就是心理量表的制作。 应用价值：如光学物理学中对光谱辐射和视觉的相对可见度的测量 （光能量可见度），照明工程中，采光标准的制定（照度情 绪），电声学研究中听觉刺激强度单位的标定（强度响度），色 度学中色度标度，即色度最小可觉梯度的建立（颜色刺激色觉） ，食品工业中品尝师的培养（食品味觉），航空领域不同信号的 闪光频率可觉差的测量（闪光频率差异心理可觉差） 在日常生活中很多问题也需要用心理物理学的方法解决。如对限制 食盐摄入的病人的食品中，含盐量的配制；课桌桌面照度的设定等。 二、感觉阈限的测量二、感觉阈限的测量 （一）阈限及其操作定义（一）阈限及其操作定义 阈限可以分为两类：绝对阈限和差别阈限阈限可以分为两类：绝对阈限和差别阈限 绝对阈限绝对阈限是指刚刚能引起感觉的刺激量；是指刚刚能引起感觉的刺激量； 差别阈限差别阈限是指刚刚能引起差别感觉的刺激间的最小是指刚刚能引起差别感觉的刺激间的最小 差别。差别。 然而根据上述两个定义，我们无法对它们进行测然而根据上述两个定义，我们无法对它们进行测 量。为了便于测量，必须给抽象的定义下操作定义。量。为了便于测量，必须给抽象的定义下操作定义。 绝对阈限的操作定义：有50%的实验次数能引起积极 反应的刺激值。 差别阈限的操作定义：有50%的实验次数能引起差别 感觉的那个刺激强度差。 （二）阈限测定实验的基本要求 1.选好刺激系列和反应系列。刺激系列是指一 系列强度不同的同类刺激。刺激系列的范围要 包括被试总是无法感觉到刺激和被试一直能感 觉到的刺激。 2.要尽量简化被试对刺激所作的反应。常用的 反应有：“有、无”；“大于，小于，等于” ；“两倍，一半”等。 3.测定的次数要多。由于阈限值不是一个突然 的分界点，而是一个逐渐的过度区，因此需要 多次反复测量。一般都需要上百次。 （三）测定阈限的三种传统方法 费希纳提出的测量阈限的三种传统方法：最 小变化法、恒定刺激法和平均误差法。 最小变化法 又叫极限法、系列探查法、最小可觉差法。是 一种 将刺激按递增或递减系列的方式，以间隔 相等的小步阶梯变化，寻求从一类反应到另一 类反应的瞬时转换点或阈限的位置的方法。这 是测量阈限的传统方法。 1、用最小变化法测定绝对阈限 （1）自变量（注意：域限测定中的实验和前述实 验不同） 自变量为刺激系列和呈现方式。刺激系列包 括15-20个具体的刺激值，即检查点。呈现方式包 括渐增系列和渐减系列，为了控制顺序效应，二 者以ABBA的顺序交替呈现。渐增系列从阈下刺激 开始，渐减系列从阈上刺激开始。两种系列的实 验次数分别至少需要50次。 （2 2）反应变量）反应变量 被试的内省报告，具体反应为被试的内省报告，具体反应为“ “有有” ”和和“ “无无” ”，主试，主试 分别用分别用“+”“+”和和“-”“-”记录被试的反应。递增系列在第记录被试的反应。递增系列在第 一次报告一次报告“ “有有” ”时停止，递减系列在第一次报告时停止，递减系列在第一次报告“ “无无 ” ”时停止。时停止。 （3）阈限的确定 在一个刺激系列中，被试报告“有”和“无”时，相应的 两个刺激强度的中点，就是这个系列的阈限值。在每 个系列的阈限值的基础上，计算出递增系列与递减系 列的两个平均值，这两个平均值的平均数就是一种感 觉的绝对阈限值。 （4）误差及控制 最小变化法实验中包含两对四种误差，具体内容见下表。 误差的类型 误差的含义 判断方法 控制方法 期望误差 递增系列提前报告有 用t检验比较两个序列 切实掌握实 验 递减系列提前报告无 的平均阈限值，若差异显著， 标准；采用 则存在这两种误差，若 ABBA法；对 习惯误差 递增系列坚持报告无 M增M减，则存在习惯误差 点做随机 变化 练习误差 经重复产生学习效果 用t检验比较前后两部分结果， 同上 导致反应敏感性提高 若差异显著，说明存在这两种 疲劳误差 因疲倦厌烦情绪导致 误差，若M前M后，则存在练习 反应变慢敏感性降低 误差，若M前标准刺激，记录为“+”； 比较刺激1f(0) / f(3) 1；当总点当总点 数数T T “9” “9”时，出现时，出现“3”“3”的概率大于出现的概率大于出现“0”“0”的概率，的概率， 即即f(0) / f(3) 0.5，则查P-0.5所对应的O值和 Z值； 如果P0.5，则查0.5-P所对应的O、Z 值； 正负要结合SN和N的分布图判断。 P（SN） 0.10 0.30 0.50 0.70 0.90 P（y/N） 0.10 0.22 0.41 0.61 0.65 P（y/SN） 0.30 0.50 0.70 0.78 0.88 d 0.76 0.77 0.76 0.75 0.78 1.98 1.34 0.89 0.74 0.54 图示 ： 0 0.20 0.40 0.60 0.80 1.0 P（y/N） 1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 P（y/SN） 五种先验概率下的ROC曲线 （三）ROC曲线的特性： 1、对于一条特定的ROC曲线来说，d是 恒定的，所以也叫等感受性曲线。 2、对角线代表辨别力等于0的一条线，也 叫纯机遇线。 3、ROC曲线离纯机遇线越远，表明被试 的辨别力越强。 4、辨别力不同的被试的ROC曲线也不同 。 5、 值得改变独立于d的变化。 （四）方差齐性假设检验 n方差齐性： d的计算有意义的前提是 ，噪音分布和信号分布的离散程度是 相同的，即方差齐性。 n检验方差齐性的方法：将ROC曲线坐 标转换成Z分数形成的直线与纯机遇 线比较，平行，则是齐性的，不平行 ，则不齐。这样d的计算就没有意义 。 六、信号检测的实验方法 （一）有无法 1.基本程序： 主试向被试呈现刺激，然后让被试 判断刚才呈现的刺激中有无信号。 2.实验要求： 主试要事先规定各轮实验中信号和 噪音呈现的比例，即先定概率。 并把先定概率、判断结果的奖惩 办法、以及对被试的指导语、要求 都在实验前告诉被试。 3. 3.数据处理：数据处理： 记录被试在各种先定概率下记录被试在各种先定概率下 的击中次数，虚报次数，的击中次数，虚报次数， 漏报次数和正确否定次数，漏报次数和正确否定次数， 然后算出击中条件概率然后算出击中条件概率 P P（y y/SN/SN）和虚报条件概率和虚报条件概率 P P（y y/N/N）。）。再利用再利用POZPOZ转转 换表，根据有关公式求出换表，根据有关公式求出 各种先定概率下的判断标准各种先定概率下的判断标准 和辨别力指标和辨别力指标dd。 4.应用举例： 实验任务为让被试在白噪音的 背景上检测一个乐音信号。主试 使用五种先定概率：分别为0.1、 0.3、0.5、0.7、0.9。每个先验概率 测试400次。若P（SN）=0.1，则 SN呈现4000.1=40次，N呈现 400 0.9=360次。反应情况可记录如下： SN 12 28 N 36 324 反应 刺激 y n P(y/SN)=12/40=0.30; P(y/N)=36/360=0.10 （二）评价法 1.主要特征： （1）刺激呈现方式与有无法一样， 但要求被试反应的方式不同，它要 求被试对有无信号的判断按所规定 的等级作出评价。 如对信号有无的 评价可分为6个等级，即 确信程度 十分 肯定有 可能有 可能 肯定 十分肯定 肯定有 没有 没有 没有 等级 6 5 4 3 2 1 概率判断 100% 80% 60% 40% 20% 0 判断标准 C1 C2 C3 C4 C5 （2 2）评价法中的不同的等级）评价法中的不同的等级 评定标准相当于有无法中评定标准相当于有无法中 不同的先验概率。如果分不同的先验概率。如果分 6 6个等级，则有个等级，则有5 5个判断标准。个判断标准。 而且对而且对P P（y y/SN/SN）和和P P（y y/N/N） 应以累积概率表示。应以累积概率表示。 判断标准判断标准 C5 C4 C3 C2 C1 C5 C4 C3 C2 C1 P(yP(y/SN) /SN) 0.29 0.55 0.72 0.83 0.930.29 0.55 0.72 0.83 0.93 P(yP(y/N) /N) 0.04 0.13 0.24 0.40 0.67 0.04 0.13 0.24 0.40 0.67 2. 2.评价法与有无法的区别评价法与有无法的区别： （1 1）有无法实验中，被试）有无法实验中，被试 每次只用一个标准进行每次只用一个标准进行 判断，而评价法每次同时判断，而评价法每次同时 采用多个标准。采用多个标准。 （2 2）评价法可保留更多）评价法可保留更多 的信息，而且省时经济，的信息，而且省时经济， 可在一轮实验中获得可在一轮实验中获得 有无法多轮实验才能有无法多轮实验才能 得到的结果，效率较高。得到的结果，效率较高。 3. 3.评价法举例：评价法举例： 在一个信号检测实验中，在一个信号检测实验中， SNSN和和NN各呈现各呈现150150次，即次，即 先定概率恒定在先定概率恒定在0.500.50。要。要 求被试对信号出现有多大求被试对信号出现有多大 把握分五个等级进行评价。把握分五个等级进行评价。 “5”“5”代表最有把握，代表最有把握，“1”“1”代代 表最没有把握。表最没有把握。“4”“4”、“3”“3”、 “2”“2”处在处在“5”“5”和和“1”“1”之间。之间。 七、信号检测论在心理学研究中的应用 （一）信号检测论在心理物理法中的作用 主要用于被试感觉辨别能力的测量。举例: 实验目的：重量辨别能力的测量 实验刺激：通过预备实验选取两个刺激，选择 其中一个作为信号刺激，另一个为噪音刺激。 实验过程：以有无法为例，确定3-5个 先定概率，规定每种概率的实验次数和 呈现顺序，并按规定实施实验。记录反应结果 。 实验结果：根据各种先验概率下的 P（y/SN） 和P（y/N），求出d和。 （二）信号检测论在再认研究中的应用（二）信号检测论在再认研究中的应用 1. 1.SDTSDT可用于再认研究的原因：再认任务可用于再认研究的原因：再认任务 中被试所面临的问题实际上把当前的刺激中被试所面临的问题实际上把当前的刺激 与记忆痕迹进行比较，检测当前刺激是否与记忆痕迹进行比较，检测当前刺激是否 是曾经学过的词，用是曾经学过的词，用“ “是是” ”或或“ “不是不是” ”做反应。做反应。 而这种实验任务是典型的信号检测问题。而这种实验任务是典型的信号检测问题。 2. 2.SDTSDT用于再认研究的优点：用于再认研究的优点： （1 1）传统再认测验法的实验结果可能受到各种主）传统再认测验法的实验结果可能受到各种主 观因素或反应偏向的影响，而观因素或反应偏向的影响，而SDTSDT可分离出这些可分离出这些 因素的影响；（因素的影响；（2 2）SDTSDT的再认研究中，错误反应的再认研究中，错误反应 包括漏报和虚报，有利于进一步分析错误原因；包括漏报和虚报，有利于进一步分析错误原因； （3 3） 因变量因变量dd比传统的再认法指标正确率和错误比传统的再认法指标正确率和错误 率更灵敏。率更灵敏。 3. 3.研究举例：研究举例： 信号检测论在再认研究中的应用举例 研究题目：识记材料类型对再认效果的影响 研究方法：信号检测论的有无法或评价法（讨 论：具体如何实施？），把学过的词或图形 ，即“旧”的刺激作为信号，把没学过的词或 图形，即“新”的刺激作为噪音。 实验设计：采用单因素完全随机设计。自变量 为识记材料的类型，分三个水平：具体事物 图形，抽象图形，具体事物的名词。 实验材料：包括各种类型的新旧图形各25张。 （如果采用有无法，实验材料可做如何安排 ？） 实验过程：实验过程： 首先呈现指导语。首先呈现指导语。 然后进行练习。然后进行练习。 接着进行正式实验：接着进行正式实验： 以具体图形材料的实验为例，以具体图形材料的实验为例， 先呈现先呈现2525张旧图片，每张张旧图片，每张 持续持续5 5秒钟，两张图片之间间隔秒钟，两张图片之间间隔2 2秒；秒； 呈现完一遍后，把新旧图片混合，呈现完一遍后，把新旧图片混合， 要求被试判断哪些是新的，要求被试判断哪些是新的， 哪些是旧的，记录反应结果。哪些是旧的，记录反应结果。 预期结果：预期结果： 根据记录的反应，计算出根据记录的反应，计算出 三个实验组每个被试的三个实验组每个被试的 P P（y y/SN/SN） 和和P P（y y/N/N）；）； 然后求出三个实验组每个然后求出三个实验组每个 被试的被试的dd和和 ；最后用单最后用单 因素方差分析检验识记材料因素方差分析检验识记材料 类型的主效应是否显著，类型的主效应是否显著， 并用多重检验比较三种类型并用多重检验比较三种类型 识记材料的识记效果的差别。识记材料的识记效果的差别。 （三）信号检测论在内隐记忆研究中的应用 1. 内隐记忆简介 内隐记忆是指在不需要意识或有意回忆的情况下，个 体的经验自动对当前任务产生影响而表现出来的记 忆。 内隐记忆通常通过间接测验来测量，只要测验出学习 效果，就说明有内隐记忆效果。间接测验的条件： （1）学习任务与测试任务之间存在某种关联（语音 、语义、形状）；（2）在测试任务中控制条件使被 试意识不道两种材料之间的关系，并且不是有意采 用学习阶段的某些信息来完成测试。常用的间接测 验有：知觉辨认，词干补笔，残词补全，词汇判断 ，残图命名，词汇联想，偏好判断，变位字问题， 物体决定任务，类别范例生成等。 2. 2.SDTSDT用于内隐记忆研究的原理用于内隐记忆研究的原理 原理：原理： MerikleMerikle和和Reingold(1991)Reingold(1991)认为，如果认为，如果 在内隐记忆实验中，某种间接测量与直接测验在内隐记忆实验中，某种间接测量与直接测验 相比，或与控制条件相比显示了较高的辨别力相比，或与控制条件相比显示了较高的辨别力 ，那么在这种测验中就存在内隐记忆。也就是，那么在这种测验中就存在内隐记忆。也就是 说可通过辨别力的比较证实内隐记忆是否存在说可通过辨别力的比较证实内隐记忆是否存在 。 3. 3.SDTSDT用于内隐记忆研究举例：用于内隐记忆研究举例： （四）信号检测论在心理学其他领域的应用（四）信号检测论在心理学其他领域的应用 1. 1.司法心理学，有关目击证人证词正确性的研究司法心理学，有关目击证人证词正确性的研究 2. 2.工程心理学，有关警戒操作的研究工程心理学，有关警戒操作的研究 3. 3.医学心理学，有关痛阈的研究医学心理学，有关痛阈的研究 信号检测论在内隐记忆研究中的应用举例 研究题目：有关内隐学习规律的研究 实验设计：两因素多水平设计。第一个自变量是“ 有无回忆”，为被试内变量，分成两个系列：A系 列要求被试在记忆字母串后做三次连减“3”的心 算题目，当屏幕上出现“A”时，回忆出整个字符 串，每次回忆后有正确答案进行核对，以保证记 忆效果；B系列也要求被试在记忆字母串后做连 减“3”的心算题目，当屏幕上出现“B”时，要求回 答算术答案。第二个自变量为“信号与噪音的比 例大小”。信号是指