不同先定概率下重量的鑒別-信號檢測論應(yīng)用實踐

1、不同先定概率下重量的鑒別信號檢測論應(yīng)用實踐【摘 要】本實驗用不同重量刺激作為“信號”和“噪聲”，隨機(jī)呈現(xiàn)。根據(jù)被試的擊中率和虛報率計算辨別力d和判定標(biāo)準(zhǔn)并繪制出操作者特性曲線（ROC曲線）。通過該實驗我們能測定和比較不同先定概率下被試的辨別力和判定標(biāo)準(zhǔn)，學(xué)習(xí)信號檢測論有無法。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，被試決策標(biāo)準(zhǔn)在不同的先定概率下并未產(chǎn)生較大的變化，這與實驗假設(shè)不一致，實驗結(jié)果有可能受到被試的情緒和個性特質(zhì)等的影響?！娟P(guān)鍵詞】先定概率 信號檢測論 ROC曲線 有無法1 引言1.1 問題的提出 傳統(tǒng)的心理物理法研究感受性的大小，往往會受到被試反應(yīng)的主觀因素干擾，本實驗使用信號檢測論的有無法探討被試在不同的先定概

2、率下其判斷標(biāo)準(zhǔn)的變化情況。通過對重量鑒別實驗的掌握，進(jìn)而學(xué)習(xí)信號檢測論的有無法。1.2 理論背景 信號檢測論（Signal Detection Theory，SDT）是現(xiàn)代心理物理學(xué)最重要的內(nèi)容之一。它是信息論的一個分支，其研究對象是信號傳輸系統(tǒng)中信號的接收部分。它最早用于通訊工程中，即借助于數(shù)學(xué)的形式描述“接收者”在噪聲背景中信號的接收問題。在閾限問題上，傳統(tǒng)的心理物理法無法把感受性的測量和被試的動機(jī)態(tài)度等主觀因素所造成的偏好區(qū)分開，因此發(fā)展到后期，幾乎所有矛盾都指向閾限概念的不可靠性，這為信號檢測論被引入心理學(xué)奠定了基礎(chǔ)，因為它能解決這一傳統(tǒng)心理物理學(xué)所無法解決的問題。1954年密西根大學(xué)

3、的W.P.Tanner和J.A.Swets等人首先將SDT引進(jìn)心理學(xué)領(lǐng)域，應(yīng)用于感知覺研究。目前，SDT作為一種新的心理物理學(xué)方法正廣泛地應(yīng)用于心理學(xué)研究的各個領(lǐng)域，現(xiàn)已擴(kuò)展到記憶、思維、個性研究等領(lǐng)域。我國實驗心理學(xué)家楊治良先生對信號檢測論在心理學(xué)中的應(yīng)用作出了高度評價，稱其為“現(xiàn)代心理物理學(xué)方法”。信號檢測論引入了決策標(biāo)準(zhǔn)（），即反應(yīng)偏向的指標(biāo)，使得傳統(tǒng)心理物理法中無法檢測到的被試的主觀偏向性得以上升到數(shù)據(jù)分析的實證層面上。并進(jìn)而，驗證了非感覺因素等對于被試判斷的影響。決策標(biāo)準(zhǔn)的給我們提供了很多信息，由于是獨(dú)立于感覺之外的，因而，對于決策標(biāo)準(zhǔn)的研究，也就帶來對于人類在某些情形下的判斷、感覺

4、傾向進(jìn)行的相應(yīng)的探討與研究。在結(jié)果中，較高，則較易做出肯定判斷；反之，則較易做出否定判斷。決策標(biāo)準(zhǔn)存在著個體差異，但是，都會受到一些因素的影響。其中，先定概率就是一個重要的因素。先定概率指在刺激呈現(xiàn)過程中，信號與噪音的相對比例關(guān)系。影響著被試在反映時的判斷，若信號的先定概率較高，那么，當(dāng)被試發(fā)現(xiàn)這一概率之后，就會在難以做出明確判斷時，產(chǎn)生了一定的反應(yīng)傾向性，進(jìn)而，導(dǎo)致了感受性在結(jié)果中的差異，與真實的判斷水平的偏離。接受者操作特性曲線（ROC曲線），是以虛驚概率為橫軸、擊中概率為縱軸所組成的坐標(biāo)圖，和被試在特定刺激條件下由于采用不同的判斷標(biāo)準(zhǔn)得出的不同結(jié)果畫出的曲線。 本實驗主要想通過重量的鑒別

5、，探討不同先定概率下的判斷標(biāo)準(zhǔn)，并預(yù)期會得到被試在不同先定概率下存在差異的決策標(biāo)準(zhǔn)。2 方法2.1 被試 華東師范大學(xué)心理系本科生2.2 材料 EPT512重量鑒別器，其中100克，88克，92克，96克各一個。2.3 儀器 EPT713迷宮（作為擋板），華東師大科教儀器廠生產(chǎn)。2.4 程序2.4.1 主試把96克，92克，88克分別讓被試比較10次，選出一個在10次比較中7或8次覺得比100克輕的作為信號刺激，100克作為噪音。2.4.2 主試按下列三種不同的SN和N出現(xiàn)的先定概率安排實驗順序：P(SN)=20、P(N)=80,P(SN)=50、P(N)=50,P(SN)=80、P(N)=2

6、0。每種先定概率做100次（分兩輪）。2.4.3 指導(dǎo)語是：實驗開始時請你閉上眼睛，優(yōu)勢手手心向上。每次實驗我會放一個小盒子在你手上。請你根據(jù)盒子重量的感覺告訴我是信號還是噪音。每50次實驗前我會多次在你手上試放，并告訴你哪個是信號哪個是噪音，你要記住它們的區(qū)別。同時我還會告訴你下面這50次實驗中信號出現(xiàn)的概率。實驗要做很多遍，你要認(rèn)真判斷。2.4.4 每50次實驗開始前，主試都要讓被試熟悉信號（SN）和噪音（N）的區(qū)別，同時告訴被試這50次中信號出現(xiàn)的概率。接著實驗開始，主試給被試重量刺激。舉例：記錄表中第一大列0.50概率。第一次主試呈現(xiàn)信號刺激，被試回答“信號”，則主試記錄“+”，第二次

7、呈現(xiàn)信號，被試回答“噪音”則記錄“”，第三次呈現(xiàn)噪音，回答“噪音”則記錄“”，第四次呈現(xiàn)噪音，回答“信號”，則記錄“+”。總之，主試按隨機(jī)原則呈現(xiàn)信號和噪音，只要信號的呈現(xiàn)次數(shù)滿足先定概率既可以（本例0.50，25次，而在0.20概率中，呈現(xiàn)信號10次），每做完50次，休息3分鐘，然后告訴被試下面要做實驗的先定概率及讓被試再次熟悉信號和噪音的區(qū)別。之后重復(fù)上述方法測試，直至做完300次為止。兩次呈現(xiàn)刺激時間間隔應(yīng)大于3秒。2.4.5 被試閉眼用優(yōu)勢手接受刺激，被試提舉重量時，提的高低快慢要前后一致，并根據(jù)自己的判斷報告“信號”或“噪音”。3 結(jié)果與分析3.1 根據(jù)被試對信號和刺激的報告情況，統(tǒng)

8、計在不同先定概率下其擊中、漏報、虛驚和正確拒斥的次數(shù)如表1表1 不同先定概率下被試對信號和刺激的實驗反應(yīng)記錄先定概率先定概率刺激反應(yīng) 反應(yīng) Y N0.20.50.8SN 7 13N 25 55SN 24 26N 19 31SN 59 21N 16 43.2 以虛驚率為橫軸，擊中概率為縱軸，得到ROC曲線如圖1。圖1 ROC曲線3.3 根據(jù)表1的結(jié)果計算出不同先定概率下的擊中概率、虛驚概率，并把各對P（Y/SN）和P（Y/N）相對應(yīng)的Z值和O值通過PZO轉(zhuǎn)換表查出來，并計算d和，整理出結(jié)果如表2。表2 不同先定概率下y/SN和y/N的P、O、Z、d/和先定概率項目y/SNy/Nd0.2PZO 0

9、.650.3850.37050.16-0.9940.24340.111.060.5P0.80.260.301.05Z0.841-0.643O 0.28010.32450.8PZO 0.881.1750.20010.3-0.5240.34780.231.184 討論4.1 對于d的分析信號檢測論有兩個重要的獨(dú)立指標(biāo)，即辨別力d和決策標(biāo)準(zhǔn)。其中辨別力d是觀察者對刺激的感受性的度量。辨別力也叫做敏感性，可以表現(xiàn)為內(nèi)部噪音分布fN(X)與信號分布fSN(X)之間的分離程度。兩者分離程度越大，即d越大，敏感性越高；分離程度越小，即d越小，敏感性越低。信號檢測論指標(biāo)d比較穩(wěn)定，不受實驗條件不同的影響。在實

10、驗之前，被試都是被告知了先定概率的，因此會根據(jù)先定概率的增加，而調(diào)整自己的報告方式。即在被試不確定的情況下，當(dāng)先定概率增大時，更傾向于報告有信號出現(xiàn)。因此在導(dǎo)致?lián)糁懈怕试黾拥耐瑫r，虛驚概率也有所增加。由表2，隨著先定概率的增加，辨別力發(fā)生了改變。理論上，辨別力不會受到實驗條件的影響，一般只受到刺激種類，刺激強(qiáng)度和個體差異的影響。在本實驗中，分析其變化的原因，可能是因為本實驗分為了兩個階段進(jìn)行。由于時間的限制，每次只能做一部分，于是分為了兩次，可能導(dǎo)致不同先定概率下對信號辨別的敏感性變化的一個重要原因。4.2 對值的分析判斷標(biāo)準(zhǔn)是觀察者反應(yīng)偏向的度量，它會受到各種非感覺因素的影響，包括被試的動機(jī)

11、、態(tài)度、利害得失等心理因素，以及信號出現(xiàn)的先定概率等。在利益得失的權(quán)衡上保持不變的情況下，隨著先定概率的增加，當(dāng)被試不確定信號是否出現(xiàn)時，會更傾向于報告有信號的出現(xiàn)，表現(xiàn)出決策標(biāo)準(zhǔn)的降低。對于本實驗的結(jié)果，隨著先定概率的增加而逐漸降低這一現(xiàn)象是符合信號檢測論規(guī)律的。當(dāng)值大于1時，決策標(biāo)準(zhǔn)被認(rèn)為是比較嚴(yán)格的，當(dāng)?shù)扔?時，則比較適中，而當(dāng)值小于1時，被試的決策標(biāo)準(zhǔn)被認(rèn)為是比較寬松的。所以，從本實驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)，被試在先定概率為0.2和0.5時，決策標(biāo)準(zhǔn)=1.06和1.05，說明在這兩種情形下，被試對于信號的檢測是不嚴(yán)不松的，此時被試的回答比較隨機(jī)；當(dāng)先定概率為0.8的時候，如果被試不確定信號是否出現(xiàn)，

12、會傾向于報告沒有信號，標(biāo)準(zhǔn)有所提高，但還是比較低。對于本實驗的值的分析，我們可以發(fā)現(xiàn)此被試的判斷標(biāo)準(zhǔn)基本沒有發(fā)生很顯著的變化，所以它會受到各種非感覺因素的影響較少，即可以說明被試收到先定概率的影響不顯著。4.3 對ROC曲線的分析 在ROC曲線中，對角線被叫做偶然事件對角線。在這條對角線上，被試的辨別力為幾乎為0，對于信號和刺激的辨別幾乎都是以猜測的形式進(jìn)行的。與標(biāo)準(zhǔn)的ROC曲線相比，本實驗得到的曲線有很明顯的不同。分析其原因，先定概率的個數(shù)是一個因素。本實驗只設(shè)定了3種先定概率，因此畫出的曲線只是一小段，分布比較窄，因此與標(biāo)準(zhǔn)的曲線是有一定差距的。另外，每一個人都有自己的ROC曲線，被試的動

13、機(jī)、態(tài)度、利害得失等心理因素都不同，所以每個人的判斷標(biāo)準(zhǔn)和辨別力都是不同的。因而，與標(biāo)準(zhǔn)曲線比較，本實驗的結(jié)果也間接說明了個體差異的存在。4.4 不同被試的ROC曲線與標(biāo)準(zhǔn)的ROC曲線均有略微區(qū)別，在實驗過后我們有被試進(jìn)行討論。發(fā)現(xiàn)這與被試的性格，生活作息均有聯(lián)系。比如被試普遍偏高的，其平時對自己的要求就很嚴(yán)格，是對他人也很嚴(yán)格，并且做事情很認(rèn)真。4.5 額外變量的分析以及造成結(jié)果與假設(shè)截然相反的可能解釋實驗中需要注意的是，選擇信號和正式試驗的過程中，都只能使用一只手進(jìn)行，因為兩只手對于重量的感受性是存在一定差異的。如向兩只手放上同樣重量的物體，被試也可能會報告說左手中的物體更重或者右手的重物

14、重，這個是因人而異的。本實驗遵循了這一原則，但是，使用一只手也會出現(xiàn)一個問題，實驗持續(xù)時間比較長，被試的手會感到酸痛，此時她對于信號和噪音的判斷是會受到影響的。被試可能會因為肌肉酸痛而使得敏感度降低。另外，在對信號和刺激進(jìn)行辨別的過程中，被試會通過上下移動來增強(qiáng)感受性，移動的過程中，由于地球引力的存在，會使得信號和噪音刺激都表現(xiàn)出超重和失重的現(xiàn)象，影響被試的判斷。再則，一般來說，信號強(qiáng)度都比噪音強(qiáng)度大，而本實驗所選的信號強(qiáng)度低于噪音強(qiáng)度，這可能是影響實驗結(jié)果的又一額外因素。在對被試進(jìn)行測試后詢問時發(fā)現(xiàn)，盡管被試明確了解在測試時先定概率變化，但是在進(jìn)行判斷時依然是根據(jù)自己的重量感覺進(jìn)行判斷，即被

15、試在先定概率為0.2與0.8時同樣是以先定概率為0.5時的判斷標(biāo)準(zhǔn)為自己的決策標(biāo)準(zhǔn)。因而，這使得被試沒有產(chǎn)生明顯的對于信號或噪音的判斷傾向性。進(jìn)一步的詢問發(fā)現(xiàn)，被試報告實驗過程中，自己進(jìn)行的判斷基本都是基于感覺的，幾乎很少有難以分清而需要猜測的時刻，因而，也使得被試在實驗過程中，排除了較多遇到難以辨別的情況，而依據(jù)先定概率作出判斷的可能。然而，結(jié)合d可以發(fā)現(xiàn)一個有趣的現(xiàn)象。盡管被試，報告其判斷是依據(jù)感覺進(jìn)行的，但是，根據(jù)其d的顯著的變化可以發(fā)現(xiàn)，被試的刺激與信號鑒別力存在著明顯的差異。甚至在先定概率為0.8時，被試的鑒別力出現(xiàn)了負(fù)值，即被試錯誤的再認(rèn)了兩種刺激而產(chǎn)生了報告的明顯錯誤。這足以表明，被試的主觀感受未必是與其反應(yīng)相一致的。亦即傳統(tǒng)心里物理法難以解決的感覺閾限測量時，不可避免的主觀傾向性因素?？傊?，額外變量的干擾、被試的主觀判斷標(biāo)準(zhǔn)以及刺激選取的隨機(jī)性等，使得此實驗結(jié)果語假設(shè)不一致。5 結(jié)論隨著先定概率的增加，被試的辨別力d逐漸增加，判斷標(biāo)準(zhǔn)逐漸下降。在該實驗中，被試的辨別力卻沒有顯著改變。參考文獻(xiàn)1 郭秀艷.實驗心理學(xué).上海：人民教育出版社，2004.276-2952 歐陽文珍.實驗心理學(xué).1998.111-1153 楊治良、王新法.心理實驗指導(dǎo)手冊.上海