第四章 心理物理法

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1、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

2、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（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 绝对阈限是指刚刚能引起感觉的刺激量； 差别阈限是指刚刚能引起差别感觉的刺激间的最小差别。 然

3、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。 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

4、。,（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

5、实验次数分别至少需要50次。（2）反应变量被试的内省报告，具体反应为“有”和“无”，主试分别用“+”和“-”记录被试的反应。递增系列在第一次报告“有”时停止，递减系列在第一次报告“无”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

6、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“+”；比较刺激标准刺激，记录为“-”；比较刺激=标准刺激，记录为“=”。,（3）差别感觉的确定差别上限（Lu）的确定：渐增系列中从第一次（最后一次）非“正”到“正”的之间的中点，和渐减系列中从最后一次“正”到非“正”之间

7、的中点。？P96、100 差别下限（Ll）的确定：渐增系列中从最后一次“负”到第一次非“负”之间的中点；和渐减系列中从第一次非“负”到“负”之间的中点。 不肯定间距（Iu）的计算：上限与下限之间的距离， Iu= Lu- Ll 主观相等点（PSE）的确定：就是不肯定间距的中点。PSE与标准刺激之间的差别为常误（CE）。 差别阈限（DL）的计算：不肯定间距的一半或上差别阈限（Lu-St）与下差别阈限（St-Ll）之和的一半，就是差别阈限。DL=（Lu- Ll）/2。（4）误差及控制 主要有四种误差：期望误差、习惯误差、时间误差、空间误差。时间误差，在相继呈现的实验中存在；空间误差，在同时呈现的实验

8、中存在。可采用ABBA对相继呈现中的前后顺序和同时呈现中的左右顺序进行控制,恒定刺激法,1、恒定刺激法的基本程序 又叫正误法或次数法，是一种通过对数目有限的刺激进行多次实验，根据被试反应的次数分布求解阈限的方法。是心理物理学中最准确、应用最广的方法。该法的具体做法为： （1）通过预备实验，选取5-7个刺激。所选的最大刺激强度应是每次呈现均有不低于95%的可能性被觉察到；所选的最小刺激强度应是每次呈现均只有不超过5%的可能性被觉察到。在实验过程中，这些刺激值保持固定不变。 （2）安排好向被试随机呈现刺激的顺序。通过这种随机呈现方式，能有效地控制期望误差和习惯误差。 （3）向被试多次呈现刺激，每个

9、刺激呈现的次数不少于10次，一般为50-200次。在同一个实验中，各刺激呈现的次数要相等。 （4）记录被试对每个刺激每次呈现的反应结果（“有、无”或“大、小”），计算出每个刺激引起积极特定反应的次数和百分比。最后，根据次数分布图求出阈限值。,2、用恒定刺激法测定绝对阈限,（1）自变量：刺激强度，由从感觉到和不被感觉到这一中间地带选出的5-7个等距的刺激组成。（2）反应变量：被试的口头报告，“有”或“无”，主试分别记录为“+”和“-”。（3）绝对阈限的确定：采用直线内插法求解。具体做法为：以刺激强度为横坐标，以正确判断百分率为纵坐标，画出次数分布曲线；再从纵轴的50%处画出与横轴的平行线与曲线交

10、于一点，该点的横坐标值就是所求的阈限值。（4）应用举例：以两点阈的测定为例，采用的固定刺激有5个，分别为8、9、10、11、12毫米。每个刺激呈现200次，被试共接受1000次试验。主试根据被试反应可记录到如下的数据： 刺 激 强 度 8 9 10 11 12 报告次数（有感觉） 2 10 58 132 186 报告百分数 1% 5% 29% 66% 93%,3、用恒定刺激法测差别阈限,自变量：包含标准刺激与比较刺激两类刺激。两类刺激应满足如下要求：（1）标准刺激是能被感觉到的某一个刺激强度，每次都要呈现；（2）比较刺激是在标准刺激上下一段距离内5-7个刺激点，实验过程中随机呈现；（3）每个比

11、较刺激要至少与标准刺激比较100次。（4）用ABBA法控制两类刺激前后呈现顺序不同导致的误差，如50次标准刺激在前，另50次比较刺激在前。因变量：被试的口头报告。有两种报告方式：三类反应和二类反应。三类反应包括“大于”、“小于”和“等于”。二类反应只包括“大于”和“小于”。两种方式各有利弊。前者受心理偏向的影响；后者不够准确。差别阈限的计算：只介绍三类反应实验的计算方法。具体求法为：（1）用直线内插法根据“大于”反应曲线，求出50%被判断为“大于”的刺激值，该值就是差别上限Lu；（2）用直线内插法根据“小于”反应曲线，求出50%被判断为“小于”的刺激值，该值就是差别下限Ll；（3）根据上限和下

12、限，求出差别阈限DL， DL= （Lu- Ll）/2。,平均差误法,1、含义又叫调整法、再造法和均等法。其基本方法为：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。被判断为与标准刺激相等的比较刺激值的变化范围就是不肯定间距。根据不肯定间距与主观相等点，就可以求出阈限。2、用平均差误法测定绝对阈限（1）自变量： 以“零”为标准刺激，调节比较刺激的大小。（2）反应变量：被判断为与标准刺激相等的比较刺激值，即被试刚刚调到感觉不到时的比较刺激值。（3）绝对阈限的确定：各次测定数值的平均数即为绝对阈限。,3、用平均差误法测定差别阈限 自变量：呈现一个标准刺激，要求被试调节比较

13、刺激的大小，使其与标准刺激相等。比较刺激是一连续变量。 反应变量：被判断为与标准刺激相等的比较刺激值。 差别阈限的确定：该法所测定的差别阈限值只是估计值，而且不符合阈限的操作定义。具体求法为：（1）把每次的调整结果（X）与主观相等点（PSE或M）的差的绝对值加以平均，将所求的平均数作为差别阈限的估计值。AEM=|X-PSE| / N。（2）把每次的调整结果（X）与标准刺激（St）的差的绝对值加以平均，将所求的平均数作为差别阈限的估计值。 AESt=|X -St| / N。,误差及控制,在平均差误法实验中，主要可能存在三种误差：动作误差、时间误差和空间误差。动作误差，是指因被试所采用的动作方式不

14、同而产生的误差。如由小到大调节与由大到小调节所使用的动作不同。时间误差，是指在标准刺激与比较刺激相继呈现的实验中，因标准刺激相对比较刺激在前与在后的不同而产生的误差。空间误差，是指在标准刺激与比较刺激同时呈现的实验中，因标准刺激相对比较刺激在空间位置上的不同而产生的误差。如在左与在右的不同。误差控制的方法：（1）多层次的ABBA法；（2）动作规范化。,多层次ABBA法的控制形式比较刺激系列呈现顺序 递增 递减 递减 递增标准刺激呈现位置 左右 右左 右左 左右相继呈现的先后顺序 前后 后前 前后 后前,三种传统的心理物理法的比较,优点 缺点最 符合两种阈限的操作定义 易产生期望误差和习惯误差小 可以系统探察感觉转折点 实验的效率低，有效数据少变 刺激系列可等距变化 对于有后作用的刺激和容易适应 化 可用于多种感觉阈限的测定 的感觉，不宜使用法 恒 刺激数目少，省时，效率高 三类反应实验易受态度影响定 适用于不易随意改变刺激 二类反应实验将不确定感觉刺 强度的实验 界定为“+”或“-”，结果准确性差激 刺激随机呈现，有效控制了法 期望误差与习惯误差平 均 可以激发被试参与实验的兴趣 易产生动作、时间、空间误差差 减小疲劳误差，提高实验效度 测定结果为估计值，精确性差误 实验效率高，能较快得到结果 不适用于非连续变化刺激法,