信號檢測論-評價法

信號檢測論——評價法姓名（上海師范大學應用心理學，上海，201418）摘要本實驗采用信號檢測論中的一個基礎實驗程序——評價法，考察男女兩名不同被試對漢字再認的準確性和判斷標準。實驗發(fā)現(xiàn)：（1）擊中率和虛報率會隨先定概率的提高而增加；（2）被試一的判斷標準β相較于被試二的判斷標準β更為嚴格，不易將測驗項目判斷為目標項目；（3）在同一先定概率下，被試一的辨別力d’要大于被試二，而被試一的判斷標準β要小于被試二。關鍵詞信號檢測論；評價法；ROC曲線；辨別力d’；判定標準β1導言傳統(tǒng)心理物理學創(chuàng)造性的提出“閾限”概念來反映心理量和物理量之間的對應關系，并將閾限定義為能引起心理感受（絕對感受或差別感受）的物理刺激強度。但在實際研究中，非感覺因素對閾限測量的影響往往是難以排除的。信號檢測論挑戰(zhàn)了傳統(tǒng)的閾限定義，以一個“反應閾限”來取代感覺閾限作為被試報告有無刺激的分界點。具體地說，信號檢測論認為對信號的知覺包括感覺和決策兩個過程。被試先根據(jù)所偵測到的信號強度產(chǎn)生相應的心理感受，再將感覺強度與事先確立的判斷標準進行比較，當感覺強度超過上述標準時，才會報告刺激或差異的存在，而該報告標準即“反應閾限”。由于能有效分離個體客觀的感受性與主觀的反應偏向，信號檢測論已經(jīng)成為現(xiàn)代心理物理學總占據(jù)主導地位的理論。信號和噪音是信號檢測論中最基本的兩個概念。在心理學領域，信號檢測論所指的信號可以理解為刺激。而噪音就是信號所伴隨著的背景。信號檢測論假定，噪音總是存在于系統(tǒng)之中，無法消除——無論這個系統(tǒng)是一個收音機，還是人的神經(jīng)系統(tǒng)。信號檢測論有三個基礎的實驗程序：有無法、迫選法和評價法。在評價法中，先定概率或/和獎懲辦法恒定時，根據(jù)確信程度將回答分為n個評價等級，即讓感覺強度劃歸到上述n個等級，從而要求被試同時考慮（n-1）個判斷標準。因此需對每個判斷標準，分別極端感受性和反應傾向的指標。對于最嚴格的判斷標準以下的各個標準所對應的擊中率，都應是該標準以上各等級的擊中率的累積。因為若能根據(jù)某一感覺強度百分之百地確信“SN刺激存在”，在較為寬松的標準（如80%）下一定也能據(jù)此確信“SN刺激存在”。同理，各標準在的虛驚率都應是該標準以上各等級的虛驚率的累積。將擊中概率作為虛驚率的函數(shù)，根據(jù)不同判斷標準對同一信號的反應而得到的曲線，就是接受者操作特征曲線，簡稱ROC曲線。ROC曲線的曲率（即由對角線到曲線中點的距離）約等于辨別力指標d’。ROC曲線上任意一點的切線斜率，即該點的決策標準β。本實驗考察被試的再認能力，在再認實驗中，指標d’用于衡量被試的再認辨別力，d’越大，表示再認能力越高；指標β用于反應標準的評估，β越大，表示判斷標準越嚴格，即被試不輕易將測驗項目判斷為目標項目；β越低，表示判斷標準越寬松，即被試容易將測驗項目判斷為目標項目。對于項目的再認記憶是再認研究的主要課題之一，運用評價法來得出對于項目再認記憶的ROC曲線時，不僅要求被試對呈現(xiàn)的測驗項目進行新（信號）舊（噪音）判斷，還要求被試給出對上述再認判斷的肯定程度。例如，同一種先定概率和獎懲辦法下，若將被試的反應分為5種（肯定看過；可能看過；不能確定；可能沒看過；肯定沒看過），則要求被試確立4種確定程度不同的判斷標準。本實驗中，我們將選擇漢字作為實驗材料，運用評價法（5點評分）來進行新舊再認測驗，繪制項目再認記憶的ROC曲線。目的在于掌握評價法和ROC曲線的繪制方法，并了解如何應用ROC曲線來檢驗再認記憶的模型。2方法2.1被試兩名上師大心理系本科生，一男一女2.2儀器與材料儀器：計算機及PsyTech心理實驗系統(tǒng)軟件材料：信號漢字100個，噪音漢字100個2.3實驗程序登錄并打開PsyTech心理實驗軟件主界面，選中實驗列表中的“信號檢測論（評價法）”。雙擊呈現(xiàn)實驗簡介，點擊“進入實驗”到“操作向導”。實驗者可進行參數(shù)設置：改變刺激呈現(xiàn)時間等參數(shù)或默認參數(shù)。點擊“開始實驗”呈現(xiàn)本實驗指導語。第一次指導語是：“這是一個用評價法進行的信號檢測論實驗。實驗開始后屏幕會逐個呈現(xiàn)一系列漢字，請你認真看并盡量記住這些漢字。當你明白了上述指導語的意思后，就點擊下面的‘正式實驗’按鈕‘開始’?！北辉嚢慈我怄I后，實驗先呈現(xiàn)100個作為信號的漢字，被試只看并記憶，不作其它反應。呈現(xiàn)完畢，點“確定”再次出現(xiàn)指導語。第二次指導語是：“下面屏幕將再次逐個呈現(xiàn)一系列漢字。其中一半是你剛才看過的，一半是沒有看過的。請你對這些呈現(xiàn)的漢字作出判斷，是否你剛才看過的，并用鼠標對你判斷的肯定程度作等級評價。如果100%肯定看過，請點擊“1”；如果覺得可能（75%肯定）看過，請點擊“2”；如果覺得不能確定（50%肯定）看到過，請點擊“3”；如果覺得可能（25%肯定）沒看過，請點擊“4”；如果100%肯定沒有看過，請點擊“5”。當你明白了上述實驗的步驟后，就請點擊下面的“正式實驗”按鈕“開始”?！睂⒘硗?00個作為噪音的漢字與原來呈現(xiàn)過的漢字混合后再次隨機呈現(xiàn)。被試按照實驗指導語要求對每個呈現(xiàn)的漢字作出是“信號”還是“噪音”的判斷，并要求被試按五個等級評價。實驗結束，點擊結束提示語中的確定可直接查看結果，也可以換被試繼續(xù)實驗，以后在主界面“數(shù)據(jù)”菜單中查看。2.4數(shù)據(jù)處理采用了EXCEL2010進行數(shù)據(jù)處理3結果3.1描述性統(tǒng)計結果表1被試一（女）五種評價等級下對刺激的判斷判斷標準肯定看過可能看過不能確定可能沒看過肯定沒看過信號（SN）0.590.080.020.090.22噪音（N）0.090.010.010.040.85被試一對判斷為“肯定看過”的信號漢字的概率為0.59，噪音漢字的概率為0.09；被試一對判斷為“可能看過”的信號漢字的概率為0.08，噪音漢字的概率為0.01；被試一對判斷為“不能確定”的信號漢字的概率為0.02，噪音漢字的概率為0.01；被試一對判斷為“可能沒看過”的信號漢字的概率為0.09，噪音漢字的概率為0.04；被試一對判斷為“肯定沒看過”的信號漢字的概率為0.22，噪音漢字的概率為0.85。表2被試二（男）五種評價等級下對刺激的判斷判斷標準肯定看過可能看過不能確定可能沒看過肯定沒看過信號（SN）0.610.040.080.050.22噪音（N）0.230.020.070.060.62被試二對判斷為“肯定看過”的信號漢字的概率為0.61，噪音漢字的概率為0.23；被試二對判斷為“可能看過”的信號漢字的概率為0.04，噪音漢字的概率為0.02；被試二對判斷為“不能確定”的信號漢字的概率為0.08，噪音漢字的概率為0.07；被試二對判斷為“可能沒看過”的信號漢字的概率為0.05，噪音漢字的概率為0.06；被試二對判斷為“肯定沒看過”的信號漢字的概率為0.22，噪音漢字的概率為0.62。3.2兩名被試在四種判斷標準下的擊中率和虛報率表3被試一（女）四種判斷標準下的擊中率和虛報率判斷標準C1C2C3C4擊中率0.590.670.690.78虛報率0.090.100.110.15被試一在判斷標準C1下的擊中率為0.59，虛報率為0.09；在判斷標準C2下的擊中率為0.67，虛報率為0.10；在判斷標準C3下的擊中率為0.69，虛報率為0.11；在判斷標準C4下的擊中率為0.78，虛報率為0.15。表4被試二（男）四種判斷標準下的擊中率和虛報率判斷標準C1C2C3C4擊中率0.610.650.730.78虛報率0.230.250.320.38被試二在判斷標準C1下的擊中率為0.61，虛報率為0.23；在判斷標準C2下的擊中率為0.65，虛報率為0.25；在判斷標準C3下的擊中率為0.73，虛報率為0.32；在判斷標準C4下的擊中率為0.78，虛報率為0.38。3.3兩名被試的辨別力d’和判定標準β表5被試一（女）四種判斷標準下的辨別力d’和判斷標準β判斷標準C1C2C3C4辨別力d’1.5681.7211.7221.809判斷標準β0.8440.8030.7930.746被試一在判斷標準C1下的辨別力為1.568，判定標準為0.844；在判斷標準C2下的辨別力為1.721，判定標準為0.803；在判斷標準C3下的辨別力為1.722，判定標準為0.793；在判斷標準C4下的辨別力為1.809，判定標準為0.746。表6被試二（男）四種判斷標準下的辨別力d’和判斷標準β判斷標準C1C2C3C4辨別力d’1.0181.0601.0811.078判斷標準β0.8520.8350.8060.793被試二在判斷標準C1下的辨別力為1.018，判定標準為0.852；在判斷標準C2下的辨別力為1.060，判定標準為0.835；在判斷標準C3下的辨別力為1.081，判定標準為0.806；在判斷標準C4下的辨別力為1.078，判定標準為0.793。3.4根據(jù)四對擊中率和虛報率的數(shù)值，兩名被試的ROC曲線圖由圖可看出，被試一（女）的擊中率和虛報率都隨先定概率的增大而增大。由圖可看出，被試二（男）的擊中率和虛報率都隨先定概率的增大而增大。4討論4.1討論如果要比較7歲和10歲兒童對漢字記憶的能力，應如何用評價法進行實驗；由于7歲和10歲的兒童認識的漢字數(shù)量及其有限，所以首先在設置漢字這一環(huán)節(jié)要特別注意，一定要選用他們學過并且記住的漢字，可以以他們的語文書為參考。而且兒童的記憶容量比成人的要小，所以在信號和噪音設置的數(shù)目上要有所減少。實驗的評定等級可以還設為五個等級：肯定看過，可能看過，不能確定，可能沒看過，肯定沒看過。但是實驗的指導語一定要簡單易懂，并且主試要保證讓兒童充分理解實驗過程之后，這樣兒童做出來的實驗結果才有價值。4.2討論評價法與有無法的主要不同之處；有無法實驗需要事先確定SN刺激和N刺激，以及先定概率；然后隨機呈現(xiàn)SN和N，并要求被試報告S刺激出現(xiàn)與否。針對一種先定概率或獎勵辦法，這種方法只要求被試確立一個刺激標準并據(jù)此報告：刺激引起的感覺強度高于判斷標準則報告“有”，刺激引起的感覺強度低于判斷標準則報告“無”。因此有無法會損失大量信息，如被試對上述反應的確信程度等。而在評價法實驗中，既要求被試回答呈現(xiàn)的刺激是否信號，又要求被試說明對于回答的確信程度，因此用評價法進行一輪實驗，就可以獲得有無法多輪試驗才能得到的結果。4.3討論假若本實驗的刺激換成圖片，推測語詞記憶和圖片記憶的結果差異，并討論差異的原因；個人認為，若將實驗刺激換成圖片，預測被試的再認能力會有所提高，原因在于：被試作為中國人，對于漢字的認識熟悉程度很高，且呈現(xiàn)的漢字刺激都是人們日常熟悉的漢字，極易混淆，如“天”與“大”，“土”與“士”的混淆，讓被試不易分辨，哪些刺激是實驗中呈現(xiàn)的刺激，哪些是本身就記住的語詞，所以可能會導致被試在做出“不能確定”的判斷增多；而對于圖片而言，給被試呈現(xiàn)的圖片，對被試來說，都是新刺激，所以當被試看過呈現(xiàn)的圖片后，熟悉感就會提升，將這些圖片放在陌生圖片中時，預測被試可能會很快分辨出是否為剛剛的熟悉圖片，所以，可能在做出“肯定