考研实验心理学知识点(3)

考研实验心理学知识点（3）

第三章 心理物理学方法

先驱者：费希纳 1860《心理物理学纲要》

心理物理学：一门研究心身之间或心物之间的函数关系的精密科学。 一、感觉阈限的测量 (一)感觉阈限

1、绝对阈限的定义

(1)刚刚能引起感觉的最小刺激量。

(2)有50%的次数能引起感觉，50%的次数不能引起感觉的一种刺激强度。 2、差别阈限的定义

(1)刚刚能引起感觉的最小差别，也叫最小可觉差。

(2)有50%的次数能觉察出，50%的次数不能觉察出的刺激强度的差别。 3、测定阈限的实验特点

(1)选择好刺激系列和反应系列(物理量为横坐标，心理量为纵坐标) (2)要尽量简化被试对刺激所做的反应(判断有无，辨别相同还是相异) (3)测定的次数要多些(不是分界点而是过渡区，100次以上) (二)测量感觉阈限的方法 最小变化法

(1)用最小变化法测定绝对阈限

特点：将刺激按递增或递减系列的方式，及间隔相等的小步变化，寻求从一种反应到另一种反应的瞬时转换点或阈限的位置。 ①自变量：刺激系列

要按递增和递减系列交替呈现，起点要大于或小于阈限;一般选10到20个强度水平;递增和递减序列要分别测定50次左右(共100次左右);避免被试形成定势，每次呈现刺激的起点应该随机变化。

②因变量：被试的口头报告

当刺激呈现之后，感觉有就报告“有”，感觉无就报告“无”，主试记录“+”“-”;递增时直到第一次报告“有”，这一系列停止，递减同理;说不准可以猜，但不可以放弃，也可以记录“?” ③阈限的确定：

阈限是统计值，被试报告“有”和“无”这两个刺激的中点，就是这一刺激系列的阈限。 具体计算：可以将所有各系列的阈限求平均数;可以先分别求出渐增系列和渐减系列的平均数再求出两系列的平均数;也可以将每相邻的渐增系列和渐减系列的阈限为一组求平均数，然后再求各组的平均数。 ④误差及控制 习惯误差：指被试因习惯于原先的刺激所引起的感觉或状态，而对新的刺激做了错误的判断。

期望误差，是指被试因过早期望要来临的刺激而导致的错误判断。 分析时对递增与递减系列进行差异显著性检验。控制方法是交替应用递增和递减系列的刺激，而且二者的次数相等。

练习误差：是由于实验的多次重复，被试逐渐熟悉了实验情境，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。

疲劳误差：由于实验多次重复，随着实验进程而发展的疲劳或厌烦情绪的影响，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。

分析时对前一半与后一半进行差异显著性检验。控制方法是以ABBA顺序呈现递增和递减序列，其次数要相等，在整个序列中在前和在后的机会也要相等， (2)用最小变化法测定差别阈限 ①自变量：两个刺激

标准刺激(固定的强度，大小不变)，每次比较都出现。 比较刺激，按递增或递减系列，匹配呈现。

②因变量：口头报告，一般用三类反应， “+”“-” “=” ③差别阈限的确定：

A、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(Lu);第一次非“-”到“-”之间的中点为差别阈限的下限(Ll)。

B、在递增系列中的最后一次“-”到非“-”之间的中点为差别阈限的下限(Ll);第一次非“+”到“+”之间的中点为差别阈限的上限(Lu)。 C、上限与下限之间叫不肯定间距IU。

D、不肯定间距的中点叫主观相等点(PSE)，理论上PSE应与标准刺激(St)相等，但实际有差距，叫常误(CE)。 E、取不肯定间距的一半或取上差别阈(DLu=Lu-St)和下差别阈(DLl=St-Ll)之和的一半为差别阈限。

上差别阈 DLu=Lu-St 下差别阈 DLl=St-Ll

主观相等点PSE=IU/2=(Lu-Ll)/2 常误 CE=St-PSE

差别阈限 DL=[DLu+DLl]/2 =[(Lu-St)+(St-Ll)]/2 =[Lu-Ll]/2 ④误差及控制

除了习惯误差和期望误差，还要控制因标准刺激和比较刺激同时呈现所造成的误差，用多层次的ABBA法。 (3)阶梯法

阶梯法是最小变化法的一种变式，它和最小变化法不同的地方，就在于它把增加和减少刺激程序连续进行。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，又按照一定的梯级来减少刺激强度。实验按这样的顺序继续下去，直到达到一个先定的标准或先定的实验次数时求出各转折点的平均数就是所求的阈限值。

恒定刺激法

又叫正误法，次数法，它是心理物理学中最准确、应用最广的一种方法，可用于测定绝对阈限、差别阈限和等值，还可以用于确定其他多种心理值。

此法的特点是：根据出现的次数来确定阈限，即以次数的整个分布求阈限。 具体做法：

主试从预备实验中选出少数刺激，一般是5～7个，这几个刺激在整个测定过程中不变。 选定的每种刺激要向被试呈现多次，一般每种刺激呈现50～200次。呈现刺激的次序事

先经过随机安排，不让被试知道。

在统计结果时必须求出各个刺激变量引起的某种反应(有或无，大或小)的次数。 特别注意：

在实验之前需要选定刺激。

最大强度：每次呈现被感觉到的可能性不低于95%。 最小强度：每次呈现被感觉到的可能性不高于5%。

各个刺激之间的距离相等，每种刺激强度呈现不得少于50次. (1)用恒定刺激法测绝对阈限

①自变量：5～7个等距刺激强度

②因变量：口头报告。有“+”，无“-”，根据被试对不同刺激所报告有无的次数来求出百分数，以此来计算阈限。

③绝对阈限的计算：直线内插法、平均Z分数法、最小二乘法。 例如：测定两点阈的实验 (2)用恒定刺激法测差别阈限

①自变量：将比较刺激与标准刺激加以比较。

标准刺激是能被感觉到的某一刺激强度;比较刺激一般从完全没有被感觉出差别到完全感觉出差别的范围内选定5～7个刺激强度作为比较刺激。

比较要随机呈现，每个比较刺激与标准刺激至少要比较100次。 ②因变量：口头报告

较早的方法：三类反应“+”“=”“-” 后来改进：二类反应“+”“-”

三类反应和二类反应各有利弊，实验时可以根据情况情况选定其中的一种。 ③差别阈限的计算 三类反应：

上限为50%次重于标准刺激的比较刺激 下限为50%次轻于标准刺激的比较刺激 二类反应：取75%的差别阈限。 ④误差及控制

标准刺激和比较刺激继时呈现，可能产生时间误差。正的时间误差：主观相等点大于标准刺激。负的时间误差：主观相等点小于标准刺激。

控制方法是标准刺激与比较刺激相继出现的前后顺序交替改变，但次数相同。 平均差误法

又称调整法，再造法，均等法，其特点是呈现一个标准刺激，令被试再造、复制或调节一个比较刺激，使它与标准刺相等，比较刺激也可由实验者调节，由被试判断。

程序：实验者规定以某一刺激为标准刺激，然后要求被试调节另一比较刺激，使后者在感觉上与标准刺激相等。客观上一般不可能使比较刺激与标准刺激完全一样，于是每一次比较都会得到一个误差。把多次比较的误差平均起来就可得到平均误差。 (1)用平均差误法测定绝对阈限

①自变量：让被试调节一个比较刺激与一个标准刺激相等，标准刺激假设为零。 ②因变量：被试每次调整比较刺激与标准刺激相等那个数值。

③绝对阈限的确定：让被试每次调到刚刚感觉不到(即与零标准刺激等值)，然后把各次测定数值加以平均即为绝对阈限。 (2)用平均差误法测定差别阈限

①自变量：呈现一个标准刺激，让被试调整一个比较刺激。比较刺激是一种连续的量，

在被试认为接近时，可反复调整，直到其认为满意为止。

②因变量：被试每次调整的数值，即其认为与标准刺激相等的数值。 ③差别阈限的计算：

因为平均误差与差别阈限成正比，所以可用平均误差来表示差别感受性，方法有两种： 把每次调节的结果(或每次的判断)与标准刺激之差的绝对值平均起来作为差别阈限 AESt=∑\\X-St\\/N

把每次调节的结果与主观相等点之差的绝对值平均起来做差别阈限。 AEM=∑\\X-PSE\\/N

④误差及控制(视觉长度辨别)

空间误差：标准刺激在左边和右边的次数应各占一半。

动作误差：被试从长与和短于标准刺激处开始调节的次数也各占一半。 二、阈上感觉的测量 (一)心理物理函数 心理物理函数：是描述对刺激的心理感受和刺激的物理属性关系的函数。它可以描述某种感觉如何随着刺激量的变化而变化。 韦伯定律

(1)韦伯分数：对于任何同一类刺激，产生一个最小可觉差所需增加的刺激量，总是等于当前刺激量与一个固定分数的乘积，这个固定分数被称做韦伯分数。

(2)韦伯定律：刺激强度水平与差别阈限的大小之间存在固定的数学关系。 △I/I=W(△I：差别阈限的大小I：刺激强度的水平W：韦伯分数) (3)局限及贡献：局限：在刺激强度很弱的条件下会失效。 作用：使比较不同感觉道及不同条件下的感受性成为可能。 费希纳定律

(1)费希纳定律的推导

确定某种感觉的绝对阈限，然后运用韦伯定律得到绝对阈限上每一个最小可觉差对应的物理量。

S：任何刺激值

S0：绝对阈限或假定为零的特殊刺激值 K：从S到SO之间的JND数目 RK：SK引起的心理量 W：韦伯比例

RK=㏒S0﹢K㏒(1﹢W) (2)费希纳定律的成立条件

①假定韦伯定律对所有类型和强度的刺激都是正确的 ②假定所有最小可觉差在心理上都是相等的。 史蒂文斯定律 (1)幂定律的提出

1957年，刺激强度和感觉量之间的关系为：

S=bIa {S：感觉量 I：刺激强度 b：由量表单位决定的常数 a：感觉道和刺激强度决定的幂指数} (2)局限

幂定律的有效性依赖于被试正确使用数字去标示其真正的感觉量。

有批评认为被试给出的数字可能更多地反映他的数字习惯而不是他的感觉。因此史蒂文斯1959年，采用跨感觉通道的匹配技术(不同感觉道的交叉匹配法)：被试紧握手压力计，

用握力大小来匹配电流、白噪音、震动等。

等感觉匹配法：在不同的刺激水平上获得跨通道感觉的匹配，产生等感觉函数的曲线，它可以表示出一感觉通道的刺激值与造成相等感觉判断的另一感觉通道刺激的关系。 (二)感觉的直接测量

感觉的间接测量：是指借助于某一中介变量或中介反应来测量感觉。(刺激的有无、刺激的等值、最小可觉差的个数)

感觉的直接测量：对心理感受直接按其强度赋值。 感觉的直接测量法主要有：数量估计和数量生产。 (1)数量估计

理查森和罗丝(1930)

史蒂文斯：以大量的研究结果为基础，史蒂文斯(1957，1975)提出史蒂文斯定律：幂函数应该代替费希纳的对数公式作为物理规则。

史蒂文斯(1957，1958)阐述了数量估计法的两种形式：

1、给被试呈现一个标准刺激，并告诉他们这一刺激对应的感觉是某个确定值，在随后的实验中，被试要根据标准刺激的数值，给其他的刺激产生的感觉赋值。

2、没有标准刺激初始赋值，所有刺激都随机呈现给被试，他们要对第一个呈现的刺激随意指定一个数值来代表它所产生的感觉量，并据此对接下来的所有刺激一一赋值。 实验数据处理使用几何平均数：

1、几何平均数能避免少数被试在赋值时采用极大或极小的数字的影响。

2、如果心理物理函数的幂函数关系正确的话，那么几何平均数能保留在算术平均过程中损失的心理物理函数特征。 (2)数量生产

给被试一个用数字表示的感觉量值，要求他们调整刺激产生相应的感觉量。 数量生产法配合对同一感觉的数量估计法测量，可以作为抵消任一种方法固有的系统误差的方式。

Stevens1962响度实验 (3)心理物理判断的相对性 ①实验中的其他刺激的影响

被试对刺激的数量估计受到刺激呈现情境的强烈影响：同一个刺激和其他较弱的刺激一起出现在实验中，往往会被估计为更大的数值;而若与一个较强的刺激一起呈现，往往会被估计为较小的数值。

一种观点：情境效应源于被试的反映偏差。无论刺激强度范围如何移动，被试总是用相同的一组数字来进行感觉量值估计，这样效度无法保证。 另一种观点：情境效应影响的是被试的感觉量本身。在低强度范围里的刺激之所以被赋予更高的数值，是因为他们听上去更响一些，这不会影响效度。 ②刺激序列效应

被试对某一刺激导致感觉的数量估计，往往受到在此之前所进行的其他估计的影响。 情境效应是实验中对特定刺激的感觉相对于其他刺激产生感觉的对比增强效果，序列效应则表明感觉估计会受到此前呈现刺激的同化作用。 ③刺激全距的影响

数量估计法得到的心理物理函数的斜率，会随着实验中采用的刺激强度全距的减小而提高。(例如20-80与35-65)

这是因为被试在实验中总是倾向采用同样的反应数值全距，而不管实验中所呈现刺激的全距大小。

(4)直接数量估计法的应用 ①情绪研究中的应用 弗兰肯豪泽(1967)：被试的情绪体验估计值和一些生理指标之间存在高相关(比如对紧张的数量估计和肾上腺素的水平有正相关)。

霍姆斯拉扼(1967)：43种生活事件的影响强度，以及从这些生活事件中恢复过来所需要的时间长短——生活事件量表。(比如闯红灯11，丧失配偶100) ②社会舆论的测定

塞林沃尔夫冈(犯罪行为舆论)：为期三年，38名少年法庭法官，286名警官，245名学生，对21种犯罪行为的严重程度进行数量估计。 结果：不同职业被试间显出惊人的一致性，由此可以认为这一调查基本说明了对于各种罪行的恶劣程度存在普遍一致的公众舆论观念。 (三)心理物理量表

测量感觉阈限的目的在于为心理物理函数标定起点，真正确定心理物理函数的走势还需要对阈上感觉进行测量，而对于阈上感觉的量化可以通过心理物理量表来表示。 比例量表

比例量表既有真正的零点，也有等距单位。

关键：如何将零感觉和量表的零点相对应，以获得绝对零点。 1、分段法

呈现一个固定的阈上刺激作为标准。让被试调整比较刺激，使它引起的感觉为标准刺激的一定比例，如2倍、3倍、1/2倍、1/3倍等。 每个实验只选定同一个比例进行比较，同一个标准刺激比较若干次后，再换另外几个标准刺激进行比较。

当把所有的标准刺激都比较完后，便可用与各标准刺激在感觉上成一定比例的相应的物理量值制成一个感觉比例量表。

Stevens Davis的听觉响度量表(1936) ①半分法，给被试一个响度的音作为标准刺激，让他调节另一个音直到他感觉到比标准刺激的音低一半，用这个方法以不同的强度音作为标准刺激，让被试调节另一个音直到他感觉到比标准刺激的音低一半。 ②确定响度的单位(sone)

③1sone等于一个在绝对阈限以上40分贝的1000赫兹的音的强度。47分贝的响度是2sone，55分贝的响度为4sone。 2、数量估计法

主试呈现一个标准刺激，如一个重量，并赋予标准刺激一个主观值，例如为10。让被试以这个主观值为标准，将其他比较刺激的主观强度用数据表示。

计算出每个比较刺激估计的几何平均数或中数。以刺激值为横坐标，感觉值为纵坐标，即可制成感觉比例量表。

Baker Dudek的实验(1957)

①标准刺激：假定长度单位1。变异刺激：其他10种比标准刺激长的刺激.用幻灯片呈现，时间为30秒。

②每对刺激随机呈现20次，即要求被试回答20次。

③空间误差：10次标准刺激在变异刺激之上，10次标准刺激在变异刺激之下。 等距量表

等距量表要求一个固定的测量单位，单位之间是等距的关系，但没有绝对零点。 (假定顺序量表的通过率符合正态分布，顺序量表可以通过PZO转换，转换为等距量表。)

1、感觉等距法

是最直接的方法，通过将一个感觉分成主观上相等的距离来制作等距量表。 (1)二分法

呈现两个刺激：A和C，要求观察者选择第三个刺激B，使得A和B之间的距离等于B和C之间的距离。 A-B=B-C

八等分灰色光度心理物理量表 (2)平均差误法

例：四等分量表，200～6500Hz，音高 ①同时解决方案

A B C D E ②渐进解决方案二分程序

1 A C E 2 A B C E 3 C D E 2、差别阈限法

用任何一种传统心理物理法测出感觉的绝对阈限。

以此为量表的起点，以绝对阈限为标准刺激，确定第一个差别阈限。 以绝对阈限加上第一个差别阈限的刺激强度为基准，再测量第二个差别阈限，并以此类推。

尽管每一个最小可觉差在物理上是不相等的，但是由于它们在心理感受上具有等距性，因而能够用来建立等距量表。 顺序量表

顺序量表既不等距，也无绝对零点，它只要求将事物按某一标准排出一个顺序。 要求：让数字的大小能够对应事物属性的等级，而不需要关心量表的单位是否一致。 1、等级排列法

把许多刺激同时呈现，让许多被试按照一定的标准，把这些刺激排成一个顺序. 把许多人对同一刺激评定的等级加以平均，这样，就能求出每一个刺激的各自平均等级. 把各刺激按平均等级排出顺序就是一列顺序量表。

例如：某广告公司要对10张广告的优劣做评比，请来了17位评判者，评判的方式是让被试将10张广告排成从美到丑的一个序列，通过众多被试的比较，就可以求出全体被试对同一广告评判等级的平均值，这个值就是广告的平均等级。各广告按平均等级排出的顺序就是一个顺序量表。 2、对偶比较法

把所有要比较的刺激配成对。

一对一对地呈现，让被试依据刺激的某一特性进行比较，并作出判断：这种特性在两个刺激中的哪一个上表现的更为突出。

依它们各自明显于其他刺激的百分比大小排列成序。 n：刺激的总数 配对个数：n(n-1)/2

如果有五种样品A、B、C、D、E， 则可配成5(5-1)/2=10对， 三、信号检测论

信号检测论是现代心理物理学最重要的内容之一.

它的出现彻底改变了以往人们对阈限的理解，将个体客观的感受性和主观动机或判断标准等加以区分，从而解决了传统心理物理学所无法解决的问题。 (一)传统心理物理学的不足

50%能察觉到的刺激就是绝对阈限，用P(y)来表示报告“有”的概率，即P(y)=50%的刺激强度就是绝对感觉阈限。

刺激出现的概率P(S)=1，刺激出现并报告“有”，刺激出现并报告“无”。假如实验中可能出现刺激也可能不出现刺激的话，被试反映就变成了几种? 现代心理物理实验：P(S)≠1 刺激出现并报告“有”——击中 刺激出现并报告“无”——漏报 刺激没有出现并报告“有”——虚报 刺激没有出现并报告“无”——正确否定 P(y)=击中率+虚报率

P(y)是否受到P(S)的影响? 1971年，格西德的实验

测定指尖震动刺激的绝对阈限。

刺激：施加在被试指尖上的60赫兹震动，刺激强度通过变化震动间隔来调节，设定两种P(S)值：0.3和0.7。

结果：P(y)和物理刺激强度之间的关系明显受到了不同P(S)取值的影响，进而也影响了50%感觉阈限的大小，当P(S)=0.7时，阈限为1微米，P(S)=0.3时，阈限为1.5微米。 (二)色子游戏 (三)信号检测论 1、信号和噪音：

信号：就是刺激 S

噪音：信号所伴随的背景 N(对信号起着干扰作用的因素都可以当作噪音) 2、信号分布和噪音分布 信号伴随噪音，和单独出现噪音这两种情况下，分别可以在心理感受量值上形成两个分布：

信号加噪音分布(信号分布)SN 噪音分布 N 3、信号检测论的两种独立指标 (一)反应偏向或判断标准β

数学定义：区分信号与噪音反应的心理感受水平(反应标准)所对应的信号分布纵轴与噪音分布纵轴之比。 O(SN)

β=————— O(N)

标准右移：反应标准变得严格，击中率和虚报率下降，漏报率和正确否定率上升，β值上升。

标准左移：反应标准变得宽松，击中率和虚报率上升，漏报率和正确否定率下降，β值降低。

P(击中)=0.28 P(虚报)=0.06，通过查PZO转换表，求得O击中的纵轴值为0.3368，O虚报的纵轴值为0.1192，则 O(SN) 0.3368

β=—————=——---——≈3 O(N) 0.1192

P(击中)=0.70 P(虚报)=0.30，通过查PZO转换表，求得O击中的纵轴值为0.3478，O虚报的纵轴值为0.3478，则 O(SN) 0.3478

β=—————=————≈1 O(N) 0.3478

P(击中)=0.94P(虚报)=0.72，通过查PZO转换表，求得O击中的纵轴值为0.1192，O虚报的纵轴值为0.3368，则 O(SN) 0.1192

β=—————=————≈1/3 O(N) 0.3369

β的含义：β值被认为是反应阈限，但β不再是对被试感觉状态的绝对分界，而是被试主观决策反应的判断标准。

影响判断标准变化的原因主要有：信号出现的概率和对被试回答的奖惩办法。 (二)辨别力指标

辨别力指标d′：噪音分布与信号分布之间的距离。 d′=ZSN–ZN=Z击中-Z虚报

d′越大，表示敏感性越高，d′越小，表示敏感性越低。 设β=1，则d′可能出现三类情况：

(1)非常敏感：d′=Z击中-Z虚报=1.476-(-1.476)=3 (2)中等敏感：d′=Z击中-Z虚报=0.994-(-0.994)=2 (3)不敏感：d′=Z击中-Z虚报=0.524-(-0.524)=1

影响被试辨别力的变化的因素有：被试的感受性和信号强度。 4、接受者操作特性曲线

接受者操作特性曲线，简称ROC曲线，又称为感受性曲线：以虚报率为横轴、以击中率为纵轴所组成的坐标图，和被试在特定刺激条件下由于采用不同的判断标准得出的不同结果画出的曲线。

ROC曲线的属性：

(1)β值的改变独立与d′的变化。

(2)ROC曲线的曲率反应敏感性指标d′。对角线代表P(y/SN)=P(y/N)。曲线离对角线越远，表示辨别力越强，d′值就越大。 5、信号检测论的应用

(1)抑郁症和老年痴呆患者的记忆力衰退。 (2)在社会认知方面的研究：攻击行为。

阈限理论和信号检测论都反映了感觉过程的某些方面，将两者整和之后，就可得到更全面的图景：感觉系统对刺激的有效分辨从某一强度开始，这一强度就是阈限;同时对于阈限以上强度的刺激，感觉报告将取决于感觉强度与某一主观决策相比较的结果。 关于凯程：

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