传统心理物理法PPT演示课件

第四章传统心理物理法,第一节心理量与物理量的关系第二节传统心理物理法与感受性的测量第三节传统心理物理法变式与感受性的测量第四节传统心理物理量表,第一节心理量与物理量的关系,一、心理物理学及其发展1、定义就是研究心理量和物理量之间的关系的科学物理量是指对身体各感官的刺激心理量是指各种感觉或主观印象如：亮度（物理量）明度（心理量）强度（物理量）响度（心理量）,2、心理物理学的发展,心理物理学的先驱是G.T.Fechner（1801-1887）。Fechner通过对感觉强度与刺激强度之间的数量关系的长期研究，发展出了测量感觉的基本方法。一百多年来，心理物理学方法不断发展，但它的中心问题仍然是物理量和心理量之间的数量关系的问题。心理物理学方法所处理的问题大体上可以分为两大类感觉阈限的测量；阈上感觉的测量，也就是心理量表的制作。自从本世纪50年代，W.P.Tanner,Jr.和J.A.Swets把信号检测论（signaldetectiontheory，SDT）引入心理学领域以来，又为心理物理学的研究提供了一个新的有力工具。,3、心理物理学研究的变量介绍,因变量1、只有一个刺激的实验：（1）信号存在或不存在（我看到、我没有看到）（2）直接给出刺激属性（重多少克？）2、对两种刺激进行比较的实验：（1）判断大小（刺激A和B谁大？）（2）直接估计结果（A是B的几倍？）自变量：刺激质和量的属性控制变量：观察者的意愿,二、感觉阈限,是指刚刚能感觉到的、引起某种感觉的最小刺激量（）,是指刚刚能感觉到的两个刺激（同一物理量）之间的最小差别的变化值（）,也叫最小可觉差（J.N.D）,1、感觉阈限的操作定义、绝对感觉阈限有50的实验次数能引起积极反应的刺激之值、差别感觉阈限有50的实验次数能引起差别感觉的那个刺激强度之差,感觉阈限的界定,根据实验我们知道，某一特定数值的刺激，在重复作用于感官时，被试有时报告为“无感觉”，有时报告为“有感觉”，有时还报告为“刚刚有一点点感觉”。人的感受性的这种随机性变化，在每一种感觉道中都能发现。这种随机变化往往与以下几个方面有关：、如何测量阈限有关；、被试对任务的注意程度及其态度有关；、被试的感受性暂时出现不稳定的摇摆有关。不过，这种随机变化的感觉，其次数分配基本上呈常态分布。因此，根据统计学，可以把那个可以刚刚引起感觉的最小刺激强度以其算术平均数来表示。而这个平均数恰好有50的实验次数报告为“有感觉”的刺激强度，由此可见，阈限是个统计值。,某些近似的觉察阈限,、测定阈限的实验特点、选择好刺激系列和反应系列刺激系列的范围可在对反应系列的预测基础上作合理的选择，一般情况下，刺激系列的范围要大于反应系列的范围。、要尽量简化被试对刺激所做的反应被试者一般作下列几种反应：、有A、或无A；、A等于B、或A不等于B；、A大于B、或A小于B；、A是B的两倍、或C等于D的一半；、A与B的差和C与D的差相同。、测定的次数要多些阈限的定义明确指出，阈限值不是一个突然的分界点，而是一个逐渐的过渡区，必须反复加以测量。,三、心理量与物理量之间的关系、韦伯定律为了引起差别感觉，刺激的增量与原刺激之间存在着某种比例关系,其中，为标准刺激强度或原刺激量为引起差别感觉的刺激增量，即.为韦伯常数,韦伯分数越小，感觉越敏锐；韦伯分数越大，感觉越不敏锐,适用于中等强度的刺激,贡献第一，给我们提供了一个比较辨别能力的指标。第二，可对不同感觉道的感受性进行比较。,表2最优条件下各种感觉道的韦伯比例,、费希纳的对数定律、基本假定任何感觉量的大小都可用在物理量的阈限上增加的最小可觉差值来计算、公式,其中，代表刺激量代表感觉量为常数,根据公式，感觉量的大小是物理刺激强度的对数函数，即当物理刺激强度按几何级数增加时，感觉强度只按算术级数增加,公式成立的条件、假定韦伯定律对所有类型和强度的刺激都是正确的、假定所有最小可觉差在心理上都的相等的。,、史蒂文斯定律（幂定律）A、基本观点心理量与物理量的关系符合幂定律，即心理量与物理量都是按几何级数增长的。如果将心理量和物理量的测量数据画在双对数坐标上，心理量与物理量呈直线关系。(分段法与数量估计法),图中电击曲线说明电击的感觉强度比产生电击的物理强度增长快得多(n3.5)，明度比光能的增长慢得多。(n0.33)线段的主观长度和线段的物理长度则有同样的增长率(n1)，如果将上图实验结果画在双对数坐标上，则为斜率不同的三条直线。,其中，P为感觉量I指物理刺激强度K是由量表单位决定的常数n是感觉道和刺激强度决定的幂指数,幂函数也不适用于十分靠近阈限的微弱刺激,幂函数的指数值决定着按此公式所画曲线的形状,B、公式,4、心理物理函数符合的规律心理物理函数究竟是符合对数定律还是符合幂定律，从数量估计和分段法实验得到的证据支持斯蒂文斯的幂定律，而制作等距量表的实验结果又支持了费希纳的对数定律。传统心理物理学观点认为，人对物理刺激的判断标准主要受物理强度变化的影响，即心理量直接受物理量影响，不管这种影响的方式是对数形式还是乘幂的形式。近来(50年代以后)信号检测论的观点则采取比较有机的态度，即人在判断感觉的过程中，除了受物理刺激本身的影响外，还受到被试本身的动机、实验者对被试的奖惩、实验的后果等因素的影响。加上这些考虑后，使心理物理学更扩大了它们所处理的范围，并能给结果以更合理的解释。,第二节传统心理物理法与感受性的测量,测量感觉阈限的三种方法最小变化法恒定刺激法平均差误法基本前提：人的感受性受感受器生理功能的限制，因此，在感受环境中的各种物理刺激时，只有刺激达到一定强度才能被感觉到，而低于这个强度则感受不到刺激的存在,应特别注意这三种方法的实验程序和实验结果的统计处理,一、最小变化法（最直接的方法）1、什么是最小变化法将刺激按递增或递减系列的方式，及间隔相等的小步变化，寻求从一种反应到另一种反应的瞬时转换点或阈限的位置每次呈现的刺激变化很小，所以叫作最小变化法。是以呈现一系列强弱不同的刺激来测定阈限的，所以又叫系列探查法。它直接表现出从一类反应到另一类反应的转变，所以又叫极限法。,2、最小变化法测定绝对阈限A、变量a、自变量-刺激系列刺激系列的呈现方式：渐减法按照刺激强度由强到弱的顺序呈现渐增法按照刺激强度由弱到强的顺序呈现要求刺激个数一般应选10到20个强度水平。测定次数为了使测定的阈限准确，并使每一刺激系列的阈限能相对稳定，一般递增和递减刺激系列要分别测定50次左右（共100次左右）刺激应由实验者操纵刺激呈现的起点大于或小于阈限；为了避免被试者形成定势，每次呈现刺激的起点不应固定不变，而应随机变化。,b、因变量（反应变量）-口头报告（有、无）报告的依据是被试的内省，而不是刺激是否呈现当刺激呈现之后，被试感觉到有刺激，就报告“有”，当被试没感觉到有刺激，就报告“无”要求主试的记录要求被试报告后，主试以“有”“无”或“”“-”记录被试的反应，每个系列都需要被试作“有”到“无”、或“无”到“有”这两种报告，亦即，递增时直到第一次报告“有”之后，这一系列才停止；递减时直到第一次报告“无”之后，这一系列才停止，然后再进行下一个系列。指导语（对不确定的明确说明）若被试者在这二类判断中有“说不准”的情况，则可以猜，但不可放弃，主试可记录“？”,B、阈限的确定（统计值）在一个刺激系列中，被试者报告“有”和“无”这两个报告相应的两个刺激强度的中点就是这个系列的阈限。右表是音高的感觉阈限,a、被试报告“有”和“无”这两个刺激的中点，就是这一刺激系列的阈限b、将所有各系列的阈限求平均数c、先分别求出渐增系列和渐减系列的平均数再求出两系列的平均数d、将每相邻的渐增系列和渐减系列的阈限为一组求平均数，然后再求各组的平均数,C、误差及其控制极限法测定绝对阈限产生的误差主要有四种：习惯误差和期望误差、练习误差和疲劳误差。a、习惯误差是由于被试习惯于某种反应方式或反应定势而造成的误差表现：由于习惯误差在递增法序列中，即使刺激强度早已超出阈限，被试仍报告感觉不到，这就会使测得阈值偏高。相反，在递减法序列中，即使刺激强度早已小于阈限，被试仍报告有感觉，这就会使测得的阈值偏低。检验先分别求出渐增系列和渐减系列的平均数，进行两系列的平均数差异比较控制方法同时应用递增和递减系列的刺激，而且二者的次数相等（）,b、期望误差在实验过程中，由于实验本身的刺激呈现的规律使被试产生的对刺激是否达到阈值提前作出反应而产生的误差表现被试在长的序列中给予相反判断的倾向，期望转折点的尽快到来。用递增法测定时，阈值就会偏低；用递减法测定时，阈值就会偏高。检验先分别求出渐增系列和渐减系列的平均数，进行两系列的平均数差异比较控制方法同时应用递增和递减系列的刺激，而且二者的次数相等,习惯误差,期望误差,、练习误差和疲劳误差,练习误差是由于实验的多次重复，被试逐渐熟悉了实验情景，对实验产生了兴趣和学习效果，而导致反应速度加快和准确性逐步提高的一种系统误差。疲劳误差由于实验多次重复，随着实验进程而发展的疲倦或厌烦情绪的影响，而导致被试反应速度减慢和准确性逐步降低的一种系统误差。随着时间的进展，练习可能使阈限降低，而疲劳可能使阈限升高。,检验先分别求出前一半实验的阈限平均数和后一半实验的阈限平均数，进行两平均数的差异比较,控制方法抵消法，即设计,下列表格表明这次阈限测定存在什么误差？,3、最小变化法测量差别感觉阈限A、自变量：两个刺激的差值标准刺激（St）（固定的强度，大小不变），每次比较都出现比较刺激（Co），按递增或递减系列，匹配呈现。B、因变量：口头报告，一般用三类反应，“+”“-”“=”，当被试在比较时表示怀疑，可记作“？”。,C、差别阈限的确定,a、在递减系列中最后一次“+”到非“+”之间的中点为差别阈限的上限（T上限）最后一次非“-”到“-”之间的中点为差别阈限的下限（T下限）b、在递增系列中最后一次“-”到非“-”之间的中点为差别阈限的下限（T下限）最后一次非“+”到“+”之间的中点为差别阈限的上限（T上限）c、上限与下限之间距离叫不肯定间距(IU)d、不肯定间距的中点叫主观相等点（PSE）,理论上PSE应与标准刺激（St）相等，但实际有差距，叫常误（CE）e、取不肯定间距的一半或取上差别阈（T上限-St）和下差别阈（St-T下限）之和的一半为差别阈限DL=（T上限-St+St-T下限）/2=（T上限-T下限）/2,表以极限法测定时间的差别阈限的记录,D、误差及其控制,除了要控制习惯和期望误差外,空间误差因标准刺激和比较刺激同时呈现所造成的误差顺序误差：因先后呈现所造成的误差。控制方法可采用多层次的ABBA法,二、平均差误法又称调整法，再造法，均等法，其特点是呈现一个标准刺激，令被试再造、复制或调节一个比较刺激，使它与标准刺激相等；比较刺激也可由实验者调节，由被试判断。三个特点：P183这个方法是要求被试判断什么时候比较刺激和标准刺激相等。,1、用平均差误法测定绝对阈限A、自变量让被试调节一个比较刺激与一个标准刺激相等，标准刺激假设为零B、因变量（反应变量）被试者每次调整比较刺激与标准刺激相等的那个数值C、计算让被试者每次调到刚刚感觉不到（即与“零”标准刺激等值），然后把各次测定数值加以平均即为绝对阈限。,2、用平均差误法测定差别阈限,A、自变量：呈现一个标准刺激，让被试调整一个比较刺激。比较刺激是一种连续的量，在被试认为接近时，可反复调整，直到其认为满意为止。B、反应变量：被试每次调整的数值，即其认为与标准刺激相等的数值。,C、差别阈限的计算：,把平均误差（averageerror，用符号AE表示）作为差别阈限，与差别阈限的定义并不相符，但因为平均误差和差别阈限成正比，所以也作为测量差别感受性的指标方法有两种：a、把每次的调整结果（X）与主观相等点（用M或PSE表示）的差的绝对值加以平均，作为差别阈限的估计，这个差别阈限的估计值用符号AE表示b、把每次调整结果（X）与标准刺激（St）的差的绝对值加以平均，作为差别阈限的估计，用符号AEst表示：,3、误差及控制、空间误差：是由于刺激呈现的空间位置所引起的实验误差检验方法：对不同空间位置的刺激加工的结果进行统计检验控制方法：标准刺激在左边和右边的次数应各占一半。、动作误差：在平均差误法中，由于刺激是由被试自己控制和调节的刺激强度而产生的误差检验方法：间接方法，通过其它方法和没有进行动作控制的实验结果进行比较控制方法：从长于和短于标准刺激处开始调节的次数也各占一半。,三、恒定刺激法又叫正误法，通常由5-7个刺激组成，这几个刺激在实验过程中保持不变此法的特点是根据出现的次数来确定阈限，即以次数的整个分布求阈限，所以又叫次数法具体作法如下a、主试从预备实验中选出少数刺激，一般是5到7个，这几个刺激值在整个测定过程中是固定不变的；b、选定的每种刺激要向被试呈现多次，一般每种刺激呈现50到200次；c、呈现刺激的次序事先经随机安排，不让被试知道。用以测量绝对阈限，即无需标准值，如用以确定差别阈限或等值，则需包括一个标准值；d、此法在统计结果时必须求出各个刺激变量引起某种反应（有、无或大、小）的次数。特点和注意的问题：P185,1、用恒定刺激法测定绝对阈限,A、自变量：是从略高于感觉到略低于感觉这一范围内选5到7个等距的刺激强度。B、反应变量：口头报告。有“+”，无“-”，根据被试对不同刺激所报告有无的次数来求出百分数，以此来计算阈限。C、绝对阈限的计算a.直线内插法b.平均Z分数法c.最小二乘法,a.直线内插法(简便方法),X听觉绝对阈限感觉到听觉刺激的次数稍小于50%的百分数,与其相应刺激强度为感觉到听觉刺激的次数稍大于50%的百分数,与其相应刺激强度为刚刚感觉到听觉刺激(即绝对阈限值)的百分数,即50%的次数能够感觉到听觉刺激的强度值,b.平均Z分数法,c.最小二乘法(最好的方法),刺激强度和各种比例的分数应该是一条直线,刺激个数,将公式中的用来表示,用来表示,移项得,、用恒定刺激法测定差别阈限,、自变量：将比较刺激与标准刺激加以比较标准刺激是能被感觉到的某一刺激强度比较刺激可在标准刺激上下一段距离内确定，一般从完全没有被感觉出差别到完全感觉出差别的范围内选定57个刺激强度作为比较刺激。比较要随机呈现，每个比较刺激与标准刺激至少要比较100次。、反应变量：口头报告较早的方法：三类反应“+”“=”“-”后来改进：二类反应“+”“-”三类反应和二类反应各有利弊，实验时可以根据情况情况选定其中的一种。,三类反应,即“大于”、“等于”和“小于”，分别记为“+”、“=”和“-”。让被试作三类反应时，因其中有“等于”的反应，若被试较为自信，则作出“等于”的反应就较少；若被试较为谨慎，则作出“等于”的反应就较多。这样会直接影响到差别阈限的大小。这种反应易受到被试的态度的影响。,二类反应,让被试者作“大于”和“小于”两种判断，即使分不清时，也要作出其中的一种判断。,、差别阈限的计算、三类反应的差别阈限的计算,相等地带的上限定为50次大于标准刺激的比较刺激，相等地带的下限定为50次小于标准刺激的比较刺激，有了上限、下限，通过前面提到的几种方法就可以计算差别阈限。,、二类反应的差别阈限的计算,不能以50%引起感觉差别的刺激增量作为差别阈限；以75%感觉大于标准刺激的的比较刺激作为相等地带的上限；以25%感觉小于标准刺激的的比较刺激作为相等地带的下限。,、误差及控制时间误差：由于两个或两个以上的刺激由于呈现的先后顺序的不同而产生的误差，又称为顺序误差检验方法：将控制时间误差的实验结果和没有控制时间误差的实验结果进行统计比较控制方法：与空间误差的控制方法相似,四、测量阈限的三种方法的比较,测量阈限的三种方法各有自己的特点最小变化法的实验程序和计算过程都具体地说明了感觉阈限的含义，但它会因其渐增和渐减的刺激系列而产生习惯误差与期望误差。恒定刺激法的实验结果可以应用各种数学方法加以处理，因而便于与其它测定感受性的方法进行比较。在应用3类反应的实验程序时，被试的态度会对差别阈限值有较大影响。平均差误法的特点是求等值，它的实验程序容易引起被试的兴趣，但对不能连续变化的刺激则不能用平均差误法来测其差别阈限。,差异：、从测定方式上看，极限法、恒定法为直接依据阈限定义的测量方法，而调整法是依据误差而进行的对阈限的间接测量、从效率上分析，极限法中有些数据被浪费，而恒定法中则所有数据皆可利用。调整法、恒定法效率较高。、从误差上分析，极限法会产生期望、习惯误差；调整法会产生动作误差和空间误差；而恒定法的三类判断则不肯定间距会随被试的态度而变化。、从被试角度分析，由于某些感受器的特点，限制了其中一些方法的使用；如味觉就很难用调整法来测量其差别阈限。,第三节传统心理物理法变式与感受性的测量,一、最小变化法的变式阶梯法阶梯法和最小变化法不同的地方，就在于它把增加和减少刺激强度的程序连续进行，当达到先定的标准或实验次数时，求出各转折点的平均数就是所求的阈限值。,、几个主试必须事先规定的问题、实验刺激开始的强度接近阈限值则实验最有效、选定梯级大小原则应该是，在被试改变反应以前，连续的相同反应不宜多于3次。太小则方法的效率降低；太大则不能精确的测定阈限、实验次数理论上越多越准确，但效率低。一个最简单的办法就是预定当刺激强度的变化达到高原以后再做实验多少次。一股说来，实验的总次数达到30次，就可以得到一个相当可靠的结果了。,、优缺点优点：使用刺激少，效率高缺点：被试容易了解呈现方式，实验结果容易受到被试摆布改进：双阶梯法两列刺激交替呈现或Cornsweet随机呈现法（后者类似恒定刺激法）,二、恒定刺激法变式、刺激分组法每轮实验只用两个比较刺激和标准刺激比较。其中一个比较刺激大于标准刺激,另一个小于标准刺激,且两个比较刺激和标准刺激的距离是相等的。每轮实验把一组中的两个比较刺激各与标准刺激比较相同次，两个比较刺激呈现的顺序随机排列、单一刺激法只呈现比较刺激，让被试判断刺激属于哪个强度等级,第四节传统心理物理量表,心理物理量表的分类（有无相等单位和有无绝对零点）,一、顺序量表的制作方法,要求让数字大小能够对应事物属性的等级，而不关心量表的单位是否一致、等级排列法等级排列法是一种制作顺序量表的直接方法。这个方法是把许多刺激同时呈现，让许多被试者按照一定标准，把这些刺激排成一个顺序，然后把许多人对同一刺激评定的等级加以平均，这样，就能求出每一刺激的各自平均等级，最后，把各刺激按平均等级排出的顺序就是一个顺序量表。事例：某广告公司要对10张广告的优劣作评比，请来了17名评判者（即被试者）。评判的方法是让被试者将10张广告排成美到丑的一个顺序。,可以计算对象间的距离C是选择分数，相应的P分数说明广告成功的百分数。通过左列公式，可先后计算出Mc、P、Mc和P值。有了P值，我们就可以从PZO转换表上查出Z值。最后，以最小值作0，消除负值算出Z值，并在Z轴上表示出结果，见图。,2、对偶比较法,对偶比较法是把所有要比较的刺激配成对，然后一对一对地呈现，让被试者对于刺激的某一特性进行比较，并做出判断：这种特性的两个刺激中哪一个更为明显。因为每一刺激都要分别和其他刺激比较，假如以n代表刺激的总数，所以配成对的个数是n（n-1）/2。如共有10个刺激则可配成45对。最后依它们各自更明显于其他刺激的百分比的大小排列成序，即可制成一个顺序量表。,事例：假设有一个工厂要生产一批乒乓球拍，他们想了解一下用户喜欢什么颜色的球拍，以便制定生产计划。设他们准备作的球拍的颜色有5种：红、橙、黄、绿、蓝。,由于反应分配一般都属于常态分配，所以可以把p转换成Z分数。这也就可以得出对各颜色爱好的相对距离，如表24的Z行所示。因为这些距离本来就是相对的，所以为了消除负值,就可以把每个Z分数加上0.31，结果列在表249的Z行中,将Z转化为p，根据p可以制定生产计划,对偶比较法的两类误差及消除,空间误差：如果各对样品同时呈现，则要消除空间误差即样品在空间中不同方位呈现，于判断时产生的误差现象。若第一轮以AB形式呈现，则第二轮中以BA形式呈现即左右颠倒。时间误差：如果是相继呈现，则要注意消除时间误差即相等的二个样品在先后不同时间出现，于判断时产生的误差。若第一轮以先A后B次序相继呈现，则第二轮要按先B后A次序相继呈现。,二、等距量表的制作方法,顺序量表可以通过PZO转换，转换为等距量表。（前提：假定顺序量表的通过率符合正态分布）1、感觉等距法（最直接方法）通过将一个感觉分成主观上相等的距离来制作等距量表。二分法事例：R1和R5是两个不同响度的声音，且R5R1。被试者的任务是：A、找出R3，使其响度正好在R1和R5之间也即R5-R3=R3-R1。B、再找出R4，使其响度正好在R3和R5之间，也即R5-R4=R4-R3。C、再找出R2，使其响度正好在R1和R3之间，也即R3-R2=R2-R1。这样，利用三次二分法把R1和R5之间在响度上分成四分，即R5-R4=R4-R3=R3-R2=R2-R1。这就得到了按等距变化的一系列刺激。把这一系列的刺激作为横座标，把等响单位作为纵座标画出一条曲线，这就是响度的等距量表。,2、差别阈限法（间接方法）,A、步骤：a、用任何一种传统心理物理法测出感觉的绝对阈限.b、以此为量表的起点，以绝对阈限为标准刺激，确定第一个差别阈限.c、以绝对阈限加上第一个差别阈限的刺激强度为基准，