北師大實(shí)驗(yàn)心理學(xué)chapter心理物理學(xué)方法

北師大實(shí)驗(yàn)心理學(xué)chapter心理物理學(xué)方法心理物理學(xué)（2）

Psychophysics心理物理學(xué)的先驅(qū)是G.T.Fechner（1801-1887）。Fechner通過對感覺強(qiáng)度與刺激強(qiáng)度之間的數(shù)量關(guān)系的長期研究，發(fā)展出了測量感覺的基本方法。一百多年來，心理物理學(xué)方法不斷發(fā)展，但它的中心問題仍然是物理量和心理量之間的數(shù)量關(guān)系的問題。心理物理學(xué)方法所處理的問題大體上可以分為兩大類感覺閾限的測量；閾上感覺的測量，也就是心理量表的制作。自從本世紀(jì)50年代，W.P.Tanner,Jr.和J.A.Swets把信號檢測論（signaldetectiontheory，SDT）引入心理學(xué)領(lǐng)域以來，又為心理物理學(xué)的研究提供了一個(gè)新的有力工具。實(shí)驗(yàn)心理學(xué)講義2第三章心理物理學(xué)方法一、感覺閾限的測量著名的實(shí)驗(yàn)心理學(xué)史專家EdwinG.Boring（1950）認(rèn)為對內(nèi)部感受（internalimpression）（the‘psycho’ofpsychophysics）與外部世界（the‘physics’ofthepsychophysics）之間關(guān)系的測量方法的引入，是科學(xué)心理學(xué)開始的一個(gè)標(biāo)志。這主要是因?yàn)榭茖W(xué)家使用心理物理學(xué)的方法提出了第一個(gè)心理現(xiàn)象的精確定律（mathematicallaws），盡管這個(gè)定律不一定那么完美。首先，測量感覺是非常困難的，我們不能象測量石頭的重量或光的強(qiáng)度那樣來測量感覺。其次，內(nèi)部判斷與作用于感受器的物理量之間并不是完全一對一的。因此，我們必須把物理刺激及其引起的感覺區(qū)分開。實(shí)驗(yàn)心理學(xué)講義3第三章心理物理學(xué)方法（一）感覺閾限（1）剛剛能引起感覺的最小刺激強(qiáng)度被叫做絕對閾限（absolutethreshold）。按照這種說法，低于絕對閾限的刺激強(qiáng)度我們總是感覺不到的，而高于絕對閾限的刺激強(qiáng)度我們總是能感覺到的。實(shí)驗(yàn)心理學(xué)講義4第三章心理物理學(xué)方法（一）感覺閾限（2）有50%的次數(shù)能引起感覺，50%的次數(shù)不能引起感覺的那一種刺激強(qiáng)度。（操作定義）實(shí)驗(yàn)心理學(xué)講義5第三章心理物理學(xué)方法（一）感覺閾限（3）

表1某些近似的覺察閾限感覺種類覺察閾限值視覺清晰無霧的夜晚30英里處看到的一只燭光聽覺安靜條件下20ft.處表的滴答聲味覺一茶匙糖溶于8L水中嗅覺一滴香水?dāng)U散到三室一套的整個(gè)房間觸覺一只蜜蜂的翅膀從1cm高處落到你的背部

*引自Schiffman（1996），這些閾限值僅作示意用。1ft.=30.48cm實(shí)驗(yàn)心理學(xué)講義6第三章心理物理學(xué)方法（一）感覺閾限（4）差別閾限是有50%的次數(shù)能覺察出差別，50%的次數(shù)不能覺察出差別的刺激強(qiáng)度的差別。差別閾限值也稱最小可覺差（justnoticeabledifference，j.n.d）。實(shí)驗(yàn)心理學(xué)講義7第三章心理物理學(xué)方法（一）感覺閾限（5）1846年E.H.Weber發(fā)表了他關(guān)于重量差別閾限的研究，系統(tǒng)地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)刺激的比例是一個(gè)常數(shù)，通常用△I/I=k表示。在這里，△I代表差別閾限，I代表標(biāo)準(zhǔn)刺激強(qiáng)度，k是小于1的常數(shù)。K也稱作韋伯比例或韋伯分?jǐn)?shù)。不同感覺道的韋伯分?jǐn)?shù)是不同的。后來，F(xiàn)echner把這個(gè)關(guān)于差別閾限的規(guī)律稱為韋伯定律（WeberLaw）。

實(shí)驗(yàn)心理學(xué)講義8第三章心理物理學(xué)方法（一）感覺閾限（6）

表2最優(yōu)條件下各種感覺道的韋伯比例感覺道韋伯比例音高/2000Hz1/333重壓覺/400g1/77視明度/100光子1/62舉重/300g1/52響度/100dB，1000Hz1/11橡膠氣味/200嗅單位1/10皮膚壓覺/5g/mm21/7咸味道/3mol/L（3克分子/公升）1/5實(shí)驗(yàn)心理學(xué)講義9第三章心理物理學(xué)方法（一）感覺閾限（7）韋伯定律的主要貢獻(xiàn)第一，給我們提供了一個(gè)比較辨別能力的指標(biāo)。第二，可對不同感覺道的感受性進(jìn)行比較。實(shí)驗(yàn)心理學(xué)講義10第三章心理物理學(xué)方法（二）測量感覺閾限的方法測量感覺閾限的方法有三種最小變化法恒定刺激法平均差誤法學(xué)習(xí)者應(yīng)特別注意這三種方法的實(shí)驗(yàn)程序和實(shí)驗(yàn)結(jié)果的統(tǒng)計(jì)處理。實(shí)驗(yàn)心理學(xué)講義11第三章心理物理學(xué)方法1、最小變化法（1）最小變化法的刺激由遞減和遞增的兩個(gè)系列組成，每次呈現(xiàn)刺激后讓被試報(bào)告他是否有感覺。刺激的增減應(yīng)盡可能地小，目的是系統(tǒng)地探求被試由一類反應(yīng)到另一類反應(yīng)的轉(zhuǎn)折點(diǎn)，即在多強(qiáng)刺激時(shí)，由有感覺變?yōu)闊o感覺，或由無感覺變?yōu)橛懈杏X。每個(gè)系列的轉(zhuǎn)折點(diǎn)就是該系列的絕對閾限。實(shí)驗(yàn)心理學(xué)講義12第三章心理物理學(xué)方法1、最小變化法（2）當(dāng)用最小變化法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，被試會(huì)產(chǎn)生習(xí)慣誤差或期望誤差。所謂習(xí)慣誤差就是指被試因習(xí)慣于由原先的刺激所引起的感覺或感覺狀態(tài)，而對新的刺激作了錯(cuò)誤的判斷。期望誤差是指被試因過早期望將要來臨的刺激而導(dǎo)致錯(cuò)誤的判斷。實(shí)驗(yàn)心理學(xué)講義13第三章心理物理學(xué)方法1、最小變化法（3）abba實(shí)際無感覺報(bào)告無感覺報(bào)告有感覺實(shí)際有感覺實(shí)驗(yàn)心理學(xué)講義14第三章心理物理學(xué)方法有50%的次數(shù)能引起感覺，50%的次數(shù)不能引起感覺的那一種刺激強(qiáng)度。反之，就產(chǎn)生正的時(shí)間誤差。+6剛剛能引起感覺的最小刺激強(qiáng)度被叫做絕對閾限（absolutethreshold）。以上3種古典心理物理學(xué)方法各有自己的特點(diǎn)在這里，△I代表差別閾限，I代表標(biāo)準(zhǔn)刺激強(qiáng)度，k是小于1的常數(shù)。+4北師大實(shí)驗(yàn)心理學(xué)chapter心理物理學(xué)方法因此，我們必須把物理刺激及其引起的感覺區(qū)分開。音高/2000HzPropertiesofScales測量感覺閾限的方法有三種閾上感覺的測量，也就是心理量表的制作。如主觀相等點(diǎn)小于標(biāo)準(zhǔn)刺激，就產(chǎn)生負(fù)的時(shí)間誤差。32、恒定刺激法刺激通常都由5——7個(gè)組成，在實(shí)驗(yàn)過程中維持不變，因而這種方法叫做恒定刺激法。刺激的最大強(qiáng)度要大到它被感覺的概率達(dá)到95%左右，刺激的最小強(qiáng)度要小到它被感覺的概率只在5%左右。各個(gè)刺激之間的距離相等，與最小變化法不同的是，恒定刺激法的刺激是隨機(jī)呈現(xiàn)的，每個(gè)刺激呈現(xiàn)的次數(shù)應(yīng)相等。在用恒定刺激法來測量差別閾限時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)刺激和比較刺激是繼時(shí)呈現(xiàn)的，這就可能產(chǎn)生時(shí)間誤差。如主觀相等點(diǎn)小于標(biāo)準(zhǔn)刺激，就產(chǎn)生負(fù)的時(shí)間誤差。反之，就產(chǎn)生正的時(shí)間誤差。實(shí)驗(yàn)心理學(xué)講義15第三章心理物理學(xué)方法3、平均差誤法（1）這個(gè)方法的典型實(shí)驗(yàn)程序是，實(shí)驗(yàn)者規(guī)定以某一刺激為標(biāo)準(zhǔn)刺激，然后要求被試調(diào)節(jié)另一個(gè)比較刺激，使后者在感覺上與標(biāo)準(zhǔn)刺激相等?？陀^上一般不可能使比較刺激與標(biāo)準(zhǔn)刺激完全一樣，于是每一次比較就都會(huì)得到一個(gè)誤差，把多次比較的誤差平均起來就可得到平均誤差。因?yàn)槠骄`差與差別閾限成正比，所以可以用平均誤差來表示差別感受性。實(shí)驗(yàn)心理學(xué)講義16第三章心理物理學(xué)方法3、平均差誤法（2）求平均誤差的方法有兩種把每次調(diào)節(jié)的結(jié)果（或每次的判斷）與標(biāo)準(zhǔn)刺激之差的絕對值平均起來作為差別閾限。把每次調(diào)節(jié)的結(jié)果與主觀相等點(diǎn)之差的絕對值平均起來作為差別閾限。在這里，主觀相等點(diǎn)是相等地帶的中點(diǎn)，它等于各比較刺激的平均值。實(shí)驗(yàn)心理學(xué)講義17第三章心理物理學(xué)方法三種方法的比較以上3種古典心理物理學(xué)方法各有自己的特點(diǎn)最小變化法的實(shí)驗(yàn)程序和計(jì)算過程都具體地說明了感覺閾限的含義，但它會(huì)因其漸增和漸減的刺激系列而產(chǎn)生習(xí)慣誤差與期望誤差。恒定刺激法的實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以應(yīng)用各種數(shù)學(xué)方法加以處理，因而便于與其它測定感受性的方法進(jìn)行比較。在應(yīng)用3類反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)程序時(shí)，被試的態(tài)度會(huì)對差別閾限值有較大影響。平均差誤法的特點(diǎn)是求等值，它的實(shí)驗(yàn)程序容易引起被試的興趣，但對不能連續(xù)變化的刺激則不能用平均差誤法來測其差別閾限。實(shí)驗(yàn)心理學(xué)講義18第三章心理物理學(xué)方法二、信號檢測論信號檢測論（signaldetectiontheory，SDT）是信息論的一個(gè)重要分支。1954年，美國心理學(xué)家W.P.Tanner和J.A.Swets把它應(yīng)用于人的知覺過程，使心理物理學(xué)方法發(fā)展到一個(gè)新的階段。實(shí)驗(yàn)心理學(xué)講義19第三章心理物理學(xué)方法（一）色子游戲（1）假設(shè)一次擲三顆色子：兩顆是正常的，即每個(gè)面有一個(gè)數(shù)字，依次為1到6。第三顆是特殊的，三面寫0，另三面寫3。你的任務(wù)是猜測，特殊色子的哪一面朝上？在猜測之前，告訴你三顆色子朝上的數(shù)目總和。實(shí)驗(yàn)心理學(xué)講義20第三章心理物理學(xué)方法（三）信號檢測論的實(shí)驗(yàn)方法你的任務(wù)是猜測，特殊色子的哪一面朝上？+6視明度/100光子差別閾限是有50%的次數(shù)能覺察出差別，50%的次數(shù)不能覺察出差別的刺激強(qiáng)度的差別。Temperaturein℃,timeofday你的任務(wù)是猜測，特殊色子的哪一面朝上？這個(gè)曲線上各點(diǎn)代表在特定刺激條件下被試所采用的各種反應(yīng)方式，所以叫做接受者操作特點(diǎn)（特征）曲線（receiveroperatingcharacteristiccurve,ROC）。反之，就產(chǎn)生正的時(shí)間誤差。（二）人對信號刺激的覺察（1）物理刺激可由物理量表來測量。+3你的任務(wù)是猜測，特殊色子的哪一面朝上？如主觀相等點(diǎn)小于標(biāo)準(zhǔn)刺激，就產(chǎn)生負(fù)的時(shí)間誤差。心理物理學(xué)方法所處理的問題大體上可以分為兩大類（一）色子游戲（2）8=3+50+81+42+33+24+1出現(xiàn)3的可能性為4種總數(shù)特殊色子（三）正常色子（二）正常色子（二）+6+5+4+3+2出現(xiàn)0的可能性為5種實(shí)驗(yàn)心理學(xué)講義21第三章心理物理學(xué)方法（一）色子游戲（3）033三顆色子數(shù)目總和出現(xiàn)次數(shù)出現(xiàn)次數(shù)出現(xiàn)概率（%）2100320043005411/5=206522/7=297633/9=338544/9=449455/9=5610366/9=6711255/7=7112144/5=8013033/3=10014022/2=10015011/1=100總和3636表3色子數(shù)目總數(shù)與特殊色子出現(xiàn)概率的關(guān)系實(shí)驗(yàn)心理學(xué)講義22第三章心理物理學(xué)方法平均差誤法的特點(diǎn)是求等值，它的實(shí)驗(yàn)程序容易引起被試的興趣，但對不能連續(xù)變化的刺激則不能用平均差誤法來測其差別閾限。音高/2000Hz在這里，△I代表差別閾限，I代表標(biāo)準(zhǔn)刺激強(qiáng)度，k是小于1的常數(shù)。視明度/100光子第二，可對不同感覺道的感受性進(jìn)行比較。這主要是因?yàn)榭茖W(xué)家使用心理物理學(xué)的方法提出了第一個(gè)心理現(xiàn)象的精確定律（mathematicallaws），盡管這個(gè)定律不一定那么完美。1954年，美國心理學(xué)家W.（二）人對信號刺激的覺察（1）Fechner（1801-1887）。剛剛能引起感覺的最小刺激強(qiáng)度被叫做絕對閾限（absolutethreshold）。最小變化法的實(shí)驗(yàn)程序和計(jì)算過程都具體地說明了感覺閾限的含義，但它會(huì)因其漸增和漸減的刺激系列而產(chǎn)生習(xí)慣誤差與期望誤差。Swets把它應(yīng)用于人的知覺過程，使心理物理學(xué)方法發(fā)展到一個(gè)新的階段。隨著標(biāo)準(zhǔn)的變化，其擊中率與虛報(bào)率也在變化；3+2在用恒定刺激法來測量差別閾限時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)刺激和比較刺激是繼時(shí)呈現(xiàn)的，這就可能產(chǎn)生時(shí)間誤差。（一）色子游戲（4）擊中漏報(bào)虛報(bào)正確否定色子游戲的四種情形猜3030特殊色子實(shí)驗(yàn)心理學(xué)講義23第三章心理物理學(xué)方法（一）色子游戲（5）實(shí)驗(yàn)心理學(xué)講義24第三章心理物理學(xué)方法操作特征曲線以虛報(bào)率作為橫坐標(biāo)，擊中率作為縱坐標(biāo)做圖時(shí)，我們就可以形象地看到隨著標(biāo)準(zhǔn)的變化，擊中率與虛報(bào)率也相應(yīng)地發(fā)生變化的情形。這個(gè)曲線上各點(diǎn)代表在特定刺激條件下被試所采用的各種反應(yīng)方式，所以叫做接受者操作特點(diǎn)（特征）曲線（receiveroperatingcharacteristiccurve,ROC）。實(shí)驗(yàn)心理學(xué)講義25第三章心理物理學(xué)方法（二）人對信號刺激的覺察（1）

色子游戲已知色子數(shù)目總和3判斷0信號覺察獲得某種感覺信號判斷噪音實(shí)驗(yàn)心理學(xué)講義26第三章心理物理學(xué)方法（二）人對信號刺激的覺察（2）因此，上面對色子游戲的分析也就完全適用于人對信號的覺察過程。人對信號的覺察也有擊中、虛報(bào)等四種情形；隨著標(biāo)準(zhǔn)的變化，其擊中率與虛報(bào)率也在變化；也同樣可以繪制其操作者特征曲線和分布曲線。實(shí)驗(yàn)心理學(xué)講義27第三章心理物理學(xué)方法（三）信號檢測論的實(shí)驗(yàn)方法有無法?d’評價(jià)法?d’

實(shí)驗(yàn)心理學(xué)講義28第三章心理物理學(xué)方法1、有無法（1）這個(gè)方法要求事先選定SN刺激和N刺激，并規(guī)定SN和N出現(xiàn)的概率，然后以隨機(jī)方式呈現(xiàn)SN或N，要求被試回答，剛才的刺激是SN還是N。根據(jù)被試對呈現(xiàn)刺激的判斷結(jié)果來估計(jì)P(y/SN)和P(y/N)。實(shí)驗(yàn)心理學(xué)講義29第三章心理物理學(xué)方法1、有無法（2）擊中f1漏報(bào)f2虛報(bào)f3正確否定f4反應(yīng)ynSNN刺激P(y/SN)=f1/(f1+f2)P(y/N)=f3/(f3+f4)實(shí)驗(yàn)心理學(xué)講義30第三章心理物理學(xué)方法1、有無法（3）實(shí)驗(yàn)心理學(xué)講義31第三章心理物理學(xué)方法1、有無法（4）當(dāng)被試的反應(yīng)方式或判斷標(biāo)準(zhǔn)發(fā)生變化時(shí)，雖然擊中率和虛報(bào)率也發(fā)生變化，但如果信號和噪音的差別不變，根據(jù)擊中率和虛報(bào)率計(jì)算出來的SN分配和N分配的平均數(shù)的距離并不變化，也就是對于ROC曲線上的各點(diǎn)來說，d’是恒定的，所以ROC曲線又叫做等感受性曲線。純機(jī)遇線實(shí)驗(yàn)心理學(xué)講義32第三章心理物理學(xué)方法2、評價(jià)法確信程度含義相應(yīng)的概率判斷第6等十分肯定有信號出現(xiàn)100%有信號出現(xiàn)第5等肯定有信號出現(xiàn)80%有信號