心理物理法

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1、第四章 心理物理法本章主要内容：第一节：传统心理物理法第二节：心理物理函数第三节：信号检测论的原理第一节 传统心理物理法一、感觉阈限的测量1. 最小变化法2. 恒定刺激法3. 平均差误法二、阈上感觉的测量心理量表法引言：什么是心理物理学 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） 著名的实验心理学史专家Edwin G. Boring（1950）认为对内部感受与外部世界之间关系的测量方法的引入，是科学心理学开始的一个标志。 这主要是因为科学家使用心理物理学的方法提出了

2、 第一个心理现象的精确定律，尽管这个定律不一定那么完美。首先，测量感觉是非常困难的，我们不能象测量石头 的重量或光的强度那样来测量感觉。其次，内部判断与作用于感受器的物理量之间并不是 完全一对一的。因此，我们必须把物理刺激及其引起 的感觉区分开。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

3、量，也就是心理量表的制作 自从本世纪50年代，Tanner和Swets等人把信号检测论引 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。一、感觉阈限的测量（一）感觉阈限的界定 刚刚能引起感觉的最小刺激强度叫做绝对阈限（RL）。 刚刚能引起感觉的最小差别量叫做差别阈限（DL）。 按照这样的定义，还不能对这两种阈限进行测定。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：（1）如何测量阈限有关；（2

4、）被试对任务的注意程度及其态度有关；（3）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。 因而，我们把阈限定义为：有50的实验次数能引起积极反应的刺激之值； 同理，把差别阈限定义为：有50的实验次数能引起差别感觉的那个刺激强度之差。 此定义要比普通心理学的定义具体，也便于操作，故称为阈限的操作定义。 操作定义是由物理学家布里奇曼提出的，他主张一个概念应由测定它的程序来下定义。 操作定

5、义的提出受到心理学家的欢迎。在心理学上，对一个心理现象根据测定它们的程序下定义就叫操作定义。 具体说，操作定义就是用可感知、度量的事物、时间、现象和方法对变量或指标作出具体的界定。 感觉觉种类类觉觉察阈阈限值值视视 觉觉 清晰无雾雾的夜晚30英里处处看到的一只烛烛光听 觉觉 安静条件下20ft.处处表的滴答声味 觉觉 一茶匙糖溶于8L水中嗅 觉觉 一滴香水扩扩散到三室一套的整个房间间触 觉觉 一只蜜蜂的翅膀从1cm高处处落到你的背部表1 某些近似的觉察阈限关于差别阈限： 1846年E. H. Weber发表了他关于重量差别阈限的研究，系统地阐明了差别阈限和标准刺激之间的关系。 他指出差别阈限和

6、标准刺激成正比，并且差别阈限和标准刺激的比例是一个常数，通常用 I/I = k 表示。在这里，I代表差别阈限，I代表标准刺激强度，k是小于1的常数。K也称作韦伯比例或韦伯分数。 不同感觉道的韦伯分数是不同的。后来，Fechner把这个关于差别阈限的规律称为韦伯定律（Weber Law）。 感 觉 道韦 伯 比 例音高/2000Hz1/333重压觉压觉 /400g1/77视视明度/100光子1/62举举重/300g1/52响度/100dB，1000Hz1/11橡胶气味/200嗅单单位1/10皮肤压觉压觉 /5g/mm21/7咸味道/3mol/L（3克分子/公升）1/5表2 最优条件下各种感觉道的

7、韦伯比例（二）测定阈限的三种基本方法 我们明确了阈限的操作定义，就能够用心理物理学方法来测定阈限。关于测定阈限的实验，一般具有下列三个明显的特点： 1.选择好刺激系列和反应系列 2.要尽量简化被试对刺激所作的反应 3.测定的次数要多些 测量感觉阈限的方法有三种：最小变化法恒定刺激法平均差误法 学习者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。1、最小变化法什么是最小变化法？用最小变化法测定绝对阈限用最小变化法测定差别阈限最小变化法的变式阶梯法 什么是最小变化法？又叫极限法、最小可觉差法，是测量阈限的直接方法；最小变化法的刺激由递减和递增两个系列组成；每次呈现刺激后让被试报告他是否有感觉

8、；刺激的增减应尽可能地小，目的是系统地探求被试由一类反应到另一类反应的转折点，即在多强刺激时，由有感觉变为无感觉，或由无感觉变为有感觉。每个系列的转折点就是该系列的绝对阈限。返回用最小变化法测定绝对阈限（1）自变量（2）因变量（反应变量）（3）阈限的确定（计算）（4）误差及其控制（1）自变量 用极限法测定绝对阈限，自变量是刺激系列。 刺激系列要按递增或递减系列交替呈现。递增时，刺激要从阈限以下的某个强度开始递减时，刺激系列的起点要大于阈限的某个强度一般应选10到20个强度水平 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）

9、、刺激应由实验者操纵。 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。 （2）因变量（反应变量） 用极限法测定绝对阈限的反应变量时，要求被试以口头报告方式表示。 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”，其依据是被试的内省，而不是刺激是否呈现。 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。 若被试者在这二类判断中有“说不准”的情况

10、，则可以猜，但不可放弃。 （3）阈限的确定（计算） 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。 下表是用最小变化法测音高的感觉阈限。（4）误差及其控制 用极限法求绝对阈限经常会产生一些误差。 在这些误差中，有些是由直接对感觉产生干扰的因素引起的；还有些是非感觉方面的因素引起的，如习惯和期望、练习和疲劳、时间和空间等。 这些因素在测定阈限的过程中经常起作用，以致使测定结果产生一定倾向的误差。这类误差叫做常误（constant error）。 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。 在极限法实验中，由于

11、刺激是按一定的顺序呈现的，被试在长序列中有继续给同一种判断的倾向，如在下降序列中继续说“有”或“是”，在上升序列中继续说“无”或“否”，这种被试习惯于前面几次刺激所引起的感觉叫作习惯误差。 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。 与习惯误差相反的是另一种误差叫期望误差（error of anticipation）。它表现为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。 递增递

12、减系列中的习惯误差abba实际无感觉报告无感觉报告有感觉实际有感觉怎样消除习惯误差和期望误差？ 采用抵消平衡设计（即ABBA设计）：第一次：递增（A）第二次：递减（B）第三次：递减（B）第四次：递增（A）练习误差和疲劳误差 练习误差（error of practice）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。 与此相反，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，称之为疲劳误差（error of fatigue）。 随着时间的进展，练习可能使

13、阈限降低，而疲劳可能使阈限升高。 误差计算 习惯误差和期望误差哪一种倾向更大？分别求上升序列和下降序列的阈值 练习误差和疲劳误差哪一种倾向更大？分别计算出前一半实验中测定的阈限与后一半实验中测定的阈限。返回用最小变化法测定差别阈限 （1）自变量 （2）因变量（反应变量） （3）差别阈限的确定（计算） （4）误差及其控制（1）自变量 用极限法测定差别阈限时，每次要呈现两个刺激，让被试比较，其中一个是标准刺激，即刺激是固定的，其强度大小不变；另一个是比较刺激又称变异刺激，即刺激的强度按由小而大或由大而小顺序排列。 标准刺激和比较刺激可同时呈现，标准刺激在每次比较时都出现，比较刺激按递增或递减系列，

14、以测定绝对阈限的同样方法与标准刺激匹配呈现。 （2）因变量（反应变量） 用极限法测定差别阈限的反应变量要求被试以口头报告方式表示，一般用三类反应，将比较刺激与标准刺激加以比较，当比较刺激大于标准刺激时，主试记录“”；当比较刺激等于标准刺激时，主试记录“=”；当比较刺激小于标准刺激时，主试记录“-”。当被试在比较时表示怀疑，可记作“？” 。（3）差别阈限的确定 确定差别阈限时先要求得一系列的数据，这些数据有：（1）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 ；第一次非“-”到“-” 之间的中点为差别阈限的下限 ；（2）在递增系列中最后依次“-”到非“-” 之间的中点为差别阈限

15、的下限；第一次非“”到“”之间的中点为差别阈限的上限。 （3）在上限与下限之间的距离为不肯定间距。（4）不肯定间距的中点是主观相等点。在理论上主观相等点（或主观等点）应与标准刺激相等，但实际上两者有一定的差距，这个差距称为常误。（5）取不肯定间距的一半或者取上差别阈和下差别阈之和的一半为差别阈限。 （4）误差及其控制 与用极限法求绝对阈限一样，在测定差别阈限时，也必须想方设法控制常误。 除了要控制习惯误差和期望误差外，还要控制因标准刺激和比较刺激同时呈现所造成的误差（空间误差）或者因先后呈现所造成的（顺序误差）。 控制方法可采用多层次的ABBA法。 多层ABBA法返回最小变化法的变式阶梯法 最小变化法是按一定的梯级增加或减少刺激强度来测定阈限的，并且渐增系列和渐减系列是完全分开的。 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。当被试报告感觉不到开始呈现的刺激时，主试就按一定梯级来增加刺激强度；而当增加到被试感觉到了时，又按一定的梯级来减少刺激强度。实验按这样的顺序继续下去，直至达到一个先定的标准或先定的实验次数为止。返回