郭秀艳《实验心理学》05章 心理物理法

1、第五章 心理物理法,感觉阈限的测量 阈上感觉的测量 心理物理函数 信号检测论,感觉阈限的测量,费希纳 ：心理物理学的目标就是最终用精确的数学函数的形式来描述外部的物理刺激与由此而发生的感觉和知觉之间的定量关系。要实现这一目标，心理学家必须要先做两个准备工作： （1）感觉阈限的测量 （2）阈上感觉的量化,回忆： 1 . 什么叫感觉阈限？阈限可以分为几种？它们的定义和操作定义分别是什么？ 2 . 费希纳提出的三种测量感觉阈限的方法是什么？ 最小变化法 极限法 （limit method） 1.特点：将刺激按递增或递减系列的方式，以间隔相等的小步变，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

2、。 2. 基本的实验过程 （1）测定绝对阈限 刺激：刺激系列分为递增和递减两种。在实验时，每个刺激系列都从起点处沿递增或递减方向，依次呈现给被试。 反应：被试报告表示是否感觉到刺激，若被试感觉“说不准”，则要求其进行猜测。主试以“有”“无”或“”“一”记录被试的反应。,对于递增系列，到被试第一次报告“有”，便停止验；对于递减系列，到被试第一次报告“无”，停止。 计算： a.计算每个刺激系列的阈限，被试反应转折点处所对应的两个刺激强度的中点就是这个系列的阈限。 b.求出所有系列阈限的均值，便是最后求得的绝对阈限值。 （2）测定差别阈限 刺激：标准刺激 （强度不变） 比较刺激 （强度按递增或递减顺

3、序排列) 反应：a 比较刺激大于标准刺激，记为“” b 比较刺激等于标准刺激，记为“” c 比较刺激小于标准刺激，记为“” d 当被试在比较时表示怀疑，可记作“?” 计算： 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Lu；第一次非“”到“”之间的中点为差别阈限的下限Ll。,Lu,b 在递增系列中最后依次“”到非“”之间的中点为Ll； 第一次非“”到“”之间的中点为Lu c 在上限与下限之间的距离为不肯定间距Iu d 不肯定间距的中点是主观相等点 ,在理论上主观相等点 （point of subjective equality，PSE）应与标准刺激（S） 相等，但实际上两

4、者有一定的差距，这个差距称为常误 （constant error，CE） e取不肯定间距的一半或者取上差别阈（Dlu=Lu-St） 和下差别阈（DLl=St-Ll）之和的一半为差别阈限。,3误差控制 (1)测定绝对阈限 a 习惯误差是指由于被试在长序列中有继续作同一种判断的倾向所引起的误差。 b 期望误差则是指由于被试在长的序列中给予相反判断（期望转折点的尽快到来）的倾向所导致的误差。 想想a.b 对阈限会产生什么样的影响？ 怎么办？递增和递减序列要做到数量一致 c 练习误差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

5、。 d 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 。 想想c.d对阈限会产生什么样的影响？ 怎么办？ ABBA 法,(2)测定差别阈限 与测定绝对阈限时的情况基本相同，不同的是：由于测定差别阈限时有了标准刺激的存在，那么标准刺激和比较刺激每次呈现的相对关系（时间先后关系或空间位置）也可能构成干扰因素。 为了控制标准刺激出现位置和时机的影响，通常采 用的办法是多层次ABBA控制法。如下图：,（二）恒定刺激法（method of constant stimulus） 又叫正误法（true-false method） 1

6、.要点 （1）主试从预备实验中选出5到7个刺激，刺激值在整个测定过程中是固定不变的。 （2）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。 （3）刺激呈现的次序事先经随机安排，不让被试知道。用以测量绝对阈限时，则无需标准值； 如用以确定差别阈限或等值时，则需包括一个标准值。 （4）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。 注意所选定的刺激最大强度应为：它被感觉到的可能性应不低于 95。所选刺激的最小强度应为：它被感觉到的可能性应不高于 5。 选定呈现刺激的范围之后，再在这个范围内取距离相等的刺激。,2. 绝对阈限的计算直线内插法 画出曲线后再

7、从纵轴的50处画出与横轴平行的直线，与曲线相交于点a，从点a向横轴画垂线，垂线与横轴相交处就是两点阈。,3. 差别阈限的计算直线内插法,（三）平均差误法（method of average error） 又称调整法（method of adjustment） 1实验程序 （1）基本程序：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。 （2）特点：平均差误法要求被试亲自参与，更能调动被 试的实验积极性。 （3）说明：用平均差误法测定绝对阈限时，没有标准刺 激存在；但是我们可以假设，此时的标准刺激为零，即让 试者每次将比较刺激与“零”相比较。 2阈限计算 （1）把每次

8、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AEM表示：,（2）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.误差控制 （1）动作误差：因被试所采用的方式不同而 产生误差。 （2）时间误差：由于标准刺激和比较刺激相 继呈现而产生的。 （3）方法：多层次ABBA法 或使比较刺激从小到大，从大到小两方面来进行调整，以便控制动作误差,阈上感觉的测量由心理物理量表来完成,回忆：心理量表有哪几种？划分它们的标准是什么？ （一）顺序量表（ordinal scale）的建立

9、 1.定义：顺序量表既不等距，也无绝对零点，它只要求将事物按某一标准排出一个次序。建立顺序量表的要求就是让数字的大小能够对应事物属性的等级，而不需要关心量表的单位是否一致。 2.等级排列 （1）定义：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。 （2）注意 a 由于最终的顺序排列取决于所有被试的平均等级，因而要求被试的抽样能够代表实验试图研究的人群总体。例如广告评定者的性别、年龄、文化程度等都可能影响最终的评定结果。 b 由于每一个被试只进行一次排序，所以等级排列法对被试的利用率不高，且难以排除被试在唯一一次排序中的各种随机误

10、差。,3. 对偶比较法 （1）定义：把所有要比较的刺激配成对，然后一对一对地呈现，让被试者依据刺激的某一特性进行比较，并做出判断：这种特性在两个刺激中的哪一个上表现得更为突出。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，那么配成对的个数是n（n1）2。然后依它们各自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。 （2）注意 a 用这种方法得到的顺序量表，还仅仅是针对一个被试的心理物理量表，尚不能直接推广到更大的人群。 b 这一量表模型要求对偶比较是可传递的，如果刺激A优先于刺激B，而且刺激B优先于刺激C，那么刺激A优先于刺激C。然而，有些情况下这种传递性难以保证，

11、这时就不能采用对偶比较法。,（二）等距量表的建立 1.定义： 和 顺序量表有何不同？ 2.方法： （1）PZO转化法。 （2）感觉等距法 通过将一个感觉分成主观上相等距离来制作 。同时：二分法、平均差误法; 渐进 （3）差别阈限法 a 用任何一种传统心理物理法测出感觉的绝对阈限，并以此为量表的起点； b 以绝对阈限为标准刺激，确定第一个差别阈限； c 再以绝对阈限加上第一个差别阈限的刺激强度为基准，再测量第二个差别阈限每一个差别阈限都称为一个“最小可觉差”（just noticeable difference），代表了在当前刺激强度下最细微的（刚刚可以觉察）主观感受变化 d 差别阈限法认为，每

12、一个最小可觉差在心理上都是相等的，因此可以用最小可觉差作为心理物理量表的等距单位。 e 于是，我们可以刺激强度为横坐标，以绝对阈限以上的最小可觉差数为纵坐标，画出的心理物理关系图就是等距量表。,（三）比例量表的建立 1.定义： 和 顺序、等距量表有何不同？ 2.方法： （1）分段法 通过把一个感觉量加倍或减半或取任何其他比例来建立心理量表的。具体作法是呈现一个固定的阈上刺激作为标准，让被试者调整比较刺激，使它所引起的感觉为标准刺激的一定比例，例如，2倍、3倍、1/2倍、或1/3倍等等。 每个实验只选定同一个比例进行比较，同一个标准刺激比较若干次后，再换另外几个标准刺激进行比较当把所有的标准刺激

13、都比较完之后，便可用与各标准在感觉上成一定比例的相应的物理量值制成一个感觉比例量表。 （2）数量估计法 主试者先呈现一个标准刺激，例如，一个重量，并赋予标准刺激一个主观值，例如为 10，然后让被试者以这个主观值为标准，将其他比较刺激的主观强度用数据表示。然后计算出每组被试对每个比较刺激量估计的几何平均数或中数，再以刺激值为横坐标，感觉值为纵坐标，即可制成感觉比例量表。,心理物理函数,韦伯定律/=C 费希纳定律=Klg对数关系 史蒂文斯定律SbIa 对最小可觉差的重新理解神经量子理论,信号检测论,是现代心理物理学最重要的内容之一，它的出现彻底改变了以往人们对阈限的理解，将个体客观的感受性和主观的

14、动机、反应偏好等加以区分，从而解决了传统心理物理学所无法解决的问题。 1954年，美国心理学家W. P. Tanner和J. A. Swets把信号检测论应用于人的知觉过程，使心理物理学方法发到一个新的阶段。,一、信号检测论的基本思想 （一）信号和噪音 1. 信号：刺激（stimuli） 2. 噪音：信号所伴随的背景 3. 信号分布 （SN） ：信号加噪音分布 4. 噪音分布（N） ：噪音分布 （二）决策标准 1. 似然比（likelihood ratio），被记为l(x)。 2. 决策标准（）：观察者选择某一个似然比的值作为产生“信号”、“噪音”两种判断反应的分界点，或称决策标准（）。决策标准的设定受到各种非感觉因素的影响，包括信号出现的先定概率，以及利益得失的权衡等。,三、信号检测论的两种独立指标 （一）反应偏向 1似然比 （1）定义：区分“信号”与“噪音”反应的心理感受水平Xc所对应的信号分布纵轴与噪音分布纵轴之比。 2.报告标准C I2：为高强度刺激 I1：为低强度刺激 Z1：为低强度刺激时的正确拒斥概率的Z值 （二）辨别力指标 辨别力d： fN(X)与fSN(X)之间的距离,三、接受者操作特性曲线 接受者操作特性曲线，又称为感受性曲线。Why? （一）ROC曲线的绘制 接