實(shí)驗(yàn)心理學(xué)講義心理物理學(xué)

實(shí)驗(yàn)心理學(xué)講義心理物理學(xué)1第一頁，共五十九頁，2022年，8月28日章節(jié)內(nèi)容第一節(jié)傳統(tǒng)心理物理學(xué)

第二節(jié) 心理物理函數(shù)

第三節(jié)感覺的直接測量

第四節(jié)信號檢測論2第二頁，共五十九頁，2022年，8月28日第一節(jié)傳統(tǒng)心理物理學(xué)一、感覺閾限的測量二、閾上感覺的測量3第三頁，共五十九頁，2022年，8月28日重要概念絕對閾限：是指剛剛能引起感覺的最小刺激強(qiáng)度。操作定義：有50%的次數(shù)能感覺到，50%不能感覺到的刺激強(qiáng)度。差別閾限：50%能察覺到差別，50%不能察覺到差別的刺激強(qiáng)度4第四頁，共五十九頁，2022年，8月28日感覺閾限的測量方法（一）最小變化法（二）恒定刺激法（三）平均誤差法5第五頁，共五十九頁，2022年，8月28日（一）最小變化法

特點(diǎn)：將刺激按遞增或遞減系列的方式，以間隔相等的小步變化，尋求從一種反應(yīng)到另一種反應(yīng)的瞬時轉(zhuǎn)換點(diǎn)或閾限的位置。屬于閾限測量的直接方法

6第六頁，共五十九頁，2022年，8月28日1、絕對閾限的測定測絕對閾限：刺激由遞增和遞減兩列組成，每次刺激后讓被試報(bào)告是有感覺（+），沒有感覺（-），還是不能確定（？），用這種方法已找到從有感覺到無感覺（無感覺到有感覺的轉(zhuǎn)折點(diǎn)），多次重復(fù)實(shí)驗(yàn)得到的轉(zhuǎn)折點(diǎn)的算術(shù)平均數(shù)作為絕對閾限。7第七頁，共五十九頁，2022年，8月28日2、差別閾限的測定測量差別閾限：在每次試驗(yàn)中比較兩個刺激（標(biāo)準(zhǔn)刺激、比較刺激），被試有3類反應(yīng)（+、=、-）。差別閾限=1/2不肯定間距（從“—“到”=“的轉(zhuǎn)折點(diǎn)與從”=“到”+“的轉(zhuǎn)折點(diǎn)之間的距離）。8第八頁，共五十九頁，2022年，8月28日可能出現(xiàn)的誤差：習(xí)慣誤差、期望誤差。評價：能很好地表達(dá)感覺閾限的概念。但是，閾限下知覺的存在表明這種看法是不正確的。因而目前被淘汰。而常使用QUEST法測量感覺。9第九頁，共五十九頁，2022年，8月28日（二）恒定刺激法

實(shí)驗(yàn)要求：刺激通常由5~7個組成；刺激的最大強(qiáng)度大到有95%的概率能被感覺到，最小小到只有5%能被感覺到；個刺激之間距離相等；刺激隨機(jī)呈現(xiàn)。10第十頁，共五十九頁，2022年，8月28日1、絕對閾限的測定（1）變量的確定自變量：刺激系列（遞增或遞減）反應(yīng)變量：被試內(nèi)省的口頭報(bào)告（2）閾限計(jì)算的常用方法作圖法——通過直接作圖得到閾值

直線內(nèi)插法——利用等比關(guān)系來求解11第十一頁，共五十九頁，2022年，8月28日恒定刺激法測定兩點(diǎn)閾(AL)刺激（毫米）89101112報(bào)告“兩點(diǎn)”的次數(shù)21058132186報(bào)告“兩點(diǎn)”的比例1%5%29%66%93%12第十二頁，共五十九頁，2022年，8月28日2、差別閾限的測定測量差別閾限：確定標(biāo)準(zhǔn)刺激與比較刺激。標(biāo)準(zhǔn)刺激與每對比較刺激成對出現(xiàn)，要求被試比較并回答：“重“或”輕“。每個刺激都和標(biāo)準(zhǔn)刺激比較n次。標(biāo)準(zhǔn)刺激與比較刺激相繼呈現(xiàn)，其中n/2次標(biāo)準(zhǔn)刺激在前，n/2次標(biāo)準(zhǔn)刺激在后。差別閾限的計(jì)算——計(jì)算出“上差別閾限”、“下差別閾限”；差別閾限=（上+下）/213第十三頁，共五十九頁，2022年，8月28日恒定刺激法測定重量差別閾限

比較刺激（克）比較的結(jié)果（次數(shù)的%）①“+”②“=”③“－”④“+”+“=”18554919190121870301951525604020030422872205553510902107018128821585969414第十四頁，共五十九頁，2022年，8月28日（三）平均差誤法

1.實(shí)驗(yàn)程序

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)解另一比較刺激，使后者在感覺上與標(biāo)準(zhǔn)刺激相等。15第十五頁，共五十九頁，2022年，8月28日（三）平均差誤法2.閾限計(jì)算（1）絕對閾限被試每次調(diào)節(jié)結(jié)果的算術(shù)平均數(shù)（2）差別閾限（屬于估計(jì)值）A.把每次的調(diào)整結(jié)果（X）與主觀相等點(diǎn)（用M或PSE表示）的差的絕對值加以平均；B.把每次調(diào)整結(jié)果（X）與標(biāo)準(zhǔn)刺激（St）的差的絕對值加以平均3.誤差控制動作誤差——與被試操縱儀器的方式有關(guān)時間誤差——與刺激呈現(xiàn)方式有關(guān)16第十六頁，共五十九頁，2022年，8月28日（三）平均差誤法

評價：優(yōu)點(diǎn)——讓被試自己動手調(diào)解，使其保持了高水平的積極性；缺點(diǎn)——被試自己調(diào)解，嚴(yán)格意義上說，實(shí)驗(yàn)條件不太恒定；若刺激是由間隔的話，測得的差別閾限則缺乏精確性。17第十七頁，共五十九頁，2022年，8月28日二、閾上感覺的測量

閾上感覺的測量是構(gòu)建心理量表的過程心理量表的分類

（1）從是否等距和有無絕對零點(diǎn)來分，有順序量表、等距量表和比例量表。

（2）從測量手段和方法來分，有直接量表和間接量表。

18第十八頁，共五十九頁，2022年，8月28日（一）順序量表的建立

（1）特點(diǎn)：不等距、無絕對零點(diǎn)（2）構(gòu)建方法：1、等級排列法：把許多刺激同時呈現(xiàn)——讓許多被試評定——把許多被試對同一個刺激的評定等級加以平均再排。2、對偶比較法：把所要比較的刺激配對——呈現(xiàn)——被試按某一特性選擇較好的一個——依其各自明顯于其他刺激的百分比的大小排序。19第十九頁，共五十九頁，2022年，8月28日（二）等距量表的建立

(1)特點(diǎn)：有單位，無絕對零點(diǎn)。（2）構(gòu)建方法：1、感覺等距法——二分法（呈現(xiàn)AB，在其間選擇C，是AC=BC）；平均誤差法（同時分出幾個等級）2、差別閾限法：先測出絕對閾限（以此為起點(diǎn)）——以絕對閾限為標(biāo)準(zhǔn)刺激a，確定第一個差別閾限b——以a+b為基礎(chǔ)，測量第二個差別閾限。20第二十頁，共五十九頁，2022年，8月28日（三）比例量表的建立

（1）特點(diǎn)：有真正零點(diǎn)、等距單位（2）構(gòu)建方法：1、分段法：通過呈現(xiàn)一個固定的閾上刺激作為標(biāo)準(zhǔn)——調(diào)整比較刺激，是引起的感覺為標(biāo)準(zhǔn)刺激的一定比例（2倍、3倍等）——再換另一個標(biāo)準(zhǔn)刺激，重復(fù)上述動作。2、數(shù)量估計(jì)法：先呈現(xiàn)一個標(biāo)準(zhǔn)刺激（給標(biāo)準(zhǔn)刺激一個主觀值）——以這個主觀值為標(biāo)準(zhǔn)，將其它比較刺激的主觀強(qiáng)度用數(shù)據(jù)表示——計(jì)算每組被試對每個比較刺激量估計(jì)的幾何平均數(shù)或中數(shù)。

21第二十一頁，共五十九頁，2022年，8月28日第二節(jié)心理物理函數(shù)一、韋伯定律二、費(fèi)希納定律三、史蒂文斯定律22第二十二頁，共五十九頁，2022年，8月28日第二節(jié)心理物理函數(shù)

心理物理函數(shù)（psychophysicsfunction）是描述對刺激的心理感受和刺激的物理屬性之間關(guān)系的函數(shù)。23第二十三頁，共五十九頁，2022年，8月28日一、韋伯定律

韋伯公式韋伯分?jǐn)?shù)（C）=ΔΦ/Φ其中ΔΦ和Φ分別代表差別閾限的大小和刺激的強(qiáng)度水平，C代表韋伯分?jǐn)?shù)。對于任何同一類的刺激，產(chǎn)生一個最小可覺差所需增加的刺激量，總是等于當(dāng)前刺激量與一個固定分?jǐn)?shù)的乘積，這個固定分?jǐn)?shù)被稱作韋伯分?jǐn)?shù)。

24第二十四頁，共五十九頁，2022年，8月28日韋伯定律的重要作用之一：它使比較不同感覺道及不同條件下的感受性成為可能。（即Z分?jǐn)?shù)）

25第二十五頁，共五十九頁，2022年，8月28日（二）韋伯定律的修正（課外閱讀）數(shù)學(xué)形式

ΔΦ/(Φ+a)=C或者ΔΦ=C(Φ+a)

（a是一個數(shù)值很小的常數(shù)）

實(shí)驗(yàn)研究表明：只要a的取值合適，韋伯定律的這一修正公式對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)往往擬合得十分良好，在所有刺激強(qiáng)度水平上都能對實(shí)驗(yàn)結(jié)果做出預(yù)測。參數(shù)a代表了當(dāng)刺激強(qiáng)度Φ為零時，感覺系統(tǒng)的背景噪音強(qiáng)度。

26第二十六頁，共五十九頁，2022年，8月28日二、費(fèi)希納定律

（一）費(fèi)希納定律的推導(dǎo)在韋伯工作的基礎(chǔ)上，費(fèi)希納提出了對數(shù)定律（Fechner’slaw），認(rèn)為心理量和物理量之間呈對數(shù)關(guān)系，心理量的增長慢于物理量的增長。對數(shù)定律的數(shù)學(xué)形式

ψ=KlgΦ

（其中ψ是心理感覺的量值，Φ是物理刺激高出絕對閾限以上的單位數(shù)量，K是固定的系數(shù)）

27第二十七頁，共五十九頁，2022年，8月28日（二）費(fèi)希納定律的改進(jìn)（課外閱讀）

艾克曼（Ekman）定律

Δψ＝bψΔψ是在感覺量ψ水平的最小可覺差的主觀大小，它隨感覺量成比例增長。當(dāng)感覺量ψ隨刺激強(qiáng)度Φ的增長而增長時，韋伯定律意味著最小可覺差的物理大小增長，而艾克瑪定律意味著最小可覺差的主觀大小增長。

28第二十八頁，共五十九頁，2022年，8月28日（三）費(fèi)希納定律的成立條件

兩個假設(shè)（1）建立心理量表所用的差別閾限法是合理的；（2）用韋伯定律的推導(dǎo)代替大量差別閾限法實(shí)驗(yàn)，來確定每個最小可覺差是合理的。兩個條件（1）假定韋伯定律對所有類型和強(qiáng)度的刺激都是正確的；（2）假定所有最小可覺差在心理上都是相等的。

29第二十九頁，共五十九頁，2022年，8月28日三、史蒂文斯定律

（一）對最小可覺差的重新理解（了解）

1941年，史蒂文斯等在響度和音高的辨別實(shí)驗(yàn)中，推論其基本神經(jīng)過程是按全或無定律進(jìn)行的。由此，他們提出了神經(jīng)量子理論。30第三十頁，共五十九頁，2022年，8月28日（二）冪定律的提出

冪定律的公式S＝bIa

其中：S是感覺量；b是由量表單位決定的常數(shù)；a是感覺道和刺激強(qiáng)度決定的冪指數(shù)。31第三十一頁，共五十九頁，2022年，8月28日（三）冪定律的發(fā)展（課后閱讀）

修正的冪函數(shù)

S=b(I-I0)a

（I0—常量，或AL）等感覺匹配法——跨感覺道的匹配技術(shù)

冪定律在對數(shù)定律的基礎(chǔ)上前進(jìn)了一大步，但是，冪定律的有效性有賴于被試正確使用數(shù)字去標(biāo)示其真正的感覺量。

32第三十二頁，共五十九頁，2022年，8月28日第三節(jié)感覺的直接測量一、感覺的直接測量法二、感覺直接測量的情境效應(yīng)三、直接數(shù)量估計(jì)法的應(yīng)用33第三十三頁，共五十九頁，2022年，8月28日一、感覺的直接測量法直接測量感覺就意味著對心理感受直接按其強(qiáng)度賦予數(shù)值，而不必通過如最小可覺差的個數(shù)等中介變量或有無刺激出現(xiàn)等中介反應(yīng)。感覺直接測量法主要有數(shù)量估計(jì)、數(shù)量生產(chǎn)和絕對數(shù)量估計(jì)。

34第三十四頁，共五十九頁，2022年，8月28日感覺直接測量方法（一）數(shù)量估計(jì)法：在數(shù)量估計(jì)中，要求被試參照某個刺激所對應(yīng)的數(shù)值，直接用數(shù)字估計(jì)由其他強(qiáng)度刺激產(chǎn)生的感覺量值。（二）數(shù)量生產(chǎn)：這是數(shù)量估計(jì)法的反向程序，也是直接測量感覺的一種方法。在數(shù)量生產(chǎn)中，給被試一個用數(shù)字表示的感覺量值，要求他們調(diào)整刺激產(chǎn)生相應(yīng)的感覺量。

35第三十五頁，共五十九頁，2022年，8月28日二、感覺直接測量的情境效應(yīng)

（一）實(shí)驗(yàn)中其他刺激的影響被試對刺激的數(shù)量估計(jì)受到刺激呈現(xiàn)情景（如：呈現(xiàn)的順序關(guān)系以及刺激的全距等）的強(qiáng)烈影響。這種影響被統(tǒng)稱為情景效應(yīng)

36第三十六頁，共五十九頁，2022年，8月28日

刺激序列效應(yīng)：此效應(yīng)發(fā)生在同一個實(shí)驗(yàn)階段之內(nèi)，其作用方向與情景效應(yīng)正好相反。被試對某一刺激產(chǎn)生感覺的數(shù)量估計(jì)，往往會受到在此之前所進(jìn)行的其他估計(jì)的影響。刺激全距的影響

：一般來說，直接數(shù)量估計(jì)法得到的心理物理函數(shù)的斜率，會隨著實(shí)驗(yàn)中采用的刺激強(qiáng)度全距的減小而提高。37第三十七頁，共五十九頁，2022年，8月28日三、直接數(shù)量估計(jì)法的應(yīng)用（課后閱讀）

（一）情緒研究中的應(yīng)用

福郎肯浩塞等（Frankenhaeuser等，1967）的研究證明，被試的情緒體驗(yàn)估計(jì)值和一些生理指標(biāo)間存在高相關(guān)。

直接數(shù)量估計(jì)法還被應(yīng)用到恐懼癥（phobia）的心理治療中。

荷姆斯（Holmes,T.H.）和雷賀（Rahe,R.H.）的“生活事件量表”——其數(shù)值范圍從11到100，值越高說明生活事件的影響強(qiáng)度越大。

38第三十八頁，共五十九頁，2022年，8月28日（二）社會輿論的測定（閱讀）

當(dāng)代社會的輿論測定所依據(jù)的原理仍舊是心理物理學(xué)的基本準(zhǔn)則。通過直接數(shù)量估計(jì)法，所有這些社會輿論問題都能夠和實(shí)驗(yàn)室中的純音響度一樣，被量化描述并形成理論上等比的量表。

塞林和沃爾夫?qū)⊿ellin和Wolfgang，1964）對犯罪行為的輿論研究表明，從數(shù)量估計(jì)結(jié)果看，不同職業(yè)被試間顯示出驚人的一致性，即對于各種罪行的惡劣程度存在著普遍一致的公眾輿論觀念。

39第三十九頁，共五十九頁，2022年，8月28日第四節(jié)信號檢測論一、信號檢測論引入的緣由二、信號檢測論的基本思想三、信號檢測論的兩種獨(dú)立指標(biāo)四、接受者操作特性曲線五、認(rèn)知研究中的應(yīng)用40第四十頁，共五十九頁，2022年，8月28日一、信號檢測論引入的緣由（了解）對刺激偵測到的概率P（y）,不僅僅受到物理刺激強(qiáng)度的影響。各種非感覺因素會干擾實(shí)驗(yàn)報(bào)告。41第四十一頁，共五十九頁，2022年，8月28日二、信號檢測論的基本思想

（一）信號和噪音這是信號檢測論中兩個最基本的概念信號——刺激噪音——背景主試在實(shí)驗(yàn)中有時只呈現(xiàn)“噪音”刺激，有時則信號和噪音刺激同時呈現(xiàn)，讓被試對此予以判斷并反應(yīng)：是否有信號出現(xiàn)？

42第四十二頁，共五十九頁，2022年，8月28日（一）信號和噪音信號伴隨噪音，和單獨(dú)出現(xiàn)噪音這兩種情況下，分別可以在心理感受量值上形成兩個分布：信號加噪音（SN）分布和噪音（N）分布，前者也常常簡稱為信號分布。由于信號總是疊加在噪音背景之上，因此總體上信號分布總是比噪音分布的心理感受更強(qiáng)些。

43第四十三頁，共五十九頁，2022年，8月28日三種不同強(qiáng)度下SN與N的理論分布44第四十四頁，共五十九頁，2022年，8月28日（二）決策標(biāo)準(zhǔn)由于觀察者（被試）的每一次感覺過程都會產(chǎn)生一定的感覺量值x，這個x必定落在噪音分布和信號分布所覆蓋的范圍內(nèi)。對于上述區(qū)間內(nèi)任意一個x，其來自N分布或SN分布的可能性，可用其在兩個分布中對應(yīng)的縱線高度（O）來衡量，x對應(yīng)的兩個分布上的縱線高度之比被稱作似然比（likelihoodratio，記為l(x)）。

45第四十五頁，共五十九頁，2022年，8月28日感覺量值的位置46第四十六頁，共五十九頁，2022年，8月28日似然比在感覺強(qiáng)度上的函數(shù)47第四十七頁，共五十九頁，2022年，8月28日（二）決策標(biāo)準(zhǔn)信號檢測論假設(shè)，觀察者選擇某一個似然比的值作為產(chǎn)生“信號”、“噪音”兩種判斷反應(yīng)的分界點(diǎn)，或稱決策標(biāo)準(zhǔn)（β）。觀察者的決策規(guī)則是比較當(dāng)前觀察得到的x所對應(yīng)的似然比l(x)，與觀察者自定的決策標(biāo)準(zhǔn)β的大小。如果l(x)大于等于β，觀察者就選擇進(jìn)行“信號”反應(yīng)；如果l(x)小于β，觀察者就選擇進(jìn)行“噪音”反應(yīng)。決策標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)定受到各種非感覺因素的影響，包括信號出現(xiàn)的先定概率，以及利益得失的權(quán)衡等。

48第四十八頁，共五十九頁，2022年，8月28日三、信號檢測論的兩種獨(dú)立指標(biāo)

信號檢測論分離了兩種指標(biāo)：

（1）辨別力指標(biāo)d’，是觀察者對刺激的感受性的度量；

（2）判斷標(biāo)準(zhǔn)，是觀察者反應(yīng)偏向的度量，常用似然比標(biāo)準(zhǔn)β或報(bào)告標(biāo)準(zhǔn)C來進(jìn)行衡量。

49第四十九頁，共五十九頁，2022年，8月28日擊中率和虛報(bào)率的計(jì)算擊中（f1）漏報(bào)（f2）虛報(bào)（f3）正確否定（f4）SNN是否擊中率P（y/SN)=f1/(f1+f2)虛報(bào)率P(y/N)=f3/(f3+f4)50第五十頁，共五十九頁，2022年，8月28日（一）反應(yīng)偏向

1．似然比β

似然比β的數(shù)學(xué)定義為：區(qū)分“信號”與“噪音”反應(yīng)的心理感受水平Xc所對應(yīng)的信號分布縱軸與噪音分布縱軸之比。

在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，隨著被試掌握的判別標(biāo)準(zhǔn)Xc的變化，不但β值發(fā)生改變，其反應(yīng)的概率也會變化。當(dāng)Xc右移時，被試的反應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)變得嚴(yán)格，其擊中率和虛報(bào)率均下降，而漏報(bào)率和正確拒斥率均上升，β值上升；當(dāng)Xc左移，β值變低時，擊中率和虛報(bào)率都會上升，而漏報(bào)率和正確拒斥率則下降。

51第五十一頁，共五十九頁，2022年，8月28日擊中概率、虛驚概率和反應(yīng)判定標(biāo)準(zhǔn)間的關(guān)系

52第五十二頁，共五十九頁，2022年，8月28日（一）反應(yīng)偏向2．報(bào)告標(biāo)準(zhǔn)C

在數(shù)學(xué)上，反應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)的另一種表示方法是感受經(jīng)驗(yàn)強(qiáng)度，用符號C表示，其單位要轉(zhuǎn)換成刺激強(qiáng)度單位。注：I2——為高強(qiáng)度刺激

I1——為低強(qiáng)度刺激

Z1——為低強(qiáng)度刺激時的正確拒斥概率的Z值53第五十三頁，共五十九頁，2022年，8月28日（二）辨別力指標(biāo)

敏感性可以表現(xiàn)為內(nèi)部噪音分布fN(X)與信號加噪音分布fSN(X)之間的分離程度。兩者的分離程度越大，敏感性越高；分離程度越小，敏感性越低。

內(nèi)部噪音分布fN(X)與信號分布fSN(X)的分離程度既受信號的物理性質(zhì)影響，也受被試者（測驗(yàn)者）特性的影響。因此，fN(X)與fSN(X)