心理物理學(xué)方法

心理物理學(xué)方法第1頁，共41頁，2023年，2月20日，星期六引言：什么是心理物理學(xué)定義：就是研究心理量和物理量之間的關(guān)系的科學(xué)。物理量是指對(duì)身體各感官的刺激；心理量是指各種感覺或主觀印象。如：亮度（物理量）——明度（心理量）強(qiáng)度（物理量）——響度（心理量）第2頁，共41頁，2023年，2月20日，星期六心理物理學(xué)的發(fā)展心理物理學(xué)的先驅(qū)是G.T.Fechner（1801-1887）。Fechner通過對(duì)感覺強(qiáng)度與刺激強(qiáng)度之間的數(shù)量關(guān)系的長(zhǎng)期研究，發(fā)展出了測(cè)量感覺的基本方法。一百多年來，心理物理學(xué)方法不斷發(fā)展，但它的中心問題仍然是物理量和心理量之間的數(shù)量關(guān)系的問題。心理物理學(xué)方法所處理的問題大體上可以分為兩大類感覺閾限的測(cè)量；閾上感覺的測(cè)量，也就是心理量表的制作。自從本世紀(jì)50年代，W.P.Tanner,Jr.和J.A.Swets把信號(hào)檢測(cè)論（signaldetectiontheory，SDT）引入心理學(xué)領(lǐng)域以來，又為心理物理學(xué)的研究提供了一個(gè)新的有力工具。第3頁，共41頁，2023年，2月20日，星期六心理物理學(xué)研究的變量介紹因變量

1、只有一個(gè)刺激的實(shí)驗(yàn)：（1）信號(hào)存在或不存在（我看到、我沒有看到）（2）直接給出刺激屬性（重多少克？）

2、對(duì)兩種刺激進(jìn)行比較的實(shí)驗(yàn)：（1）判斷大?。ù碳和B誰大？）（2）直接估計(jì)結(jié)果（A是B的幾倍？）自變量：刺激質(zhì)和量的屬性控制變量：觀察者的意愿第4頁，共41頁，2023年，2月20日，星期六一、閾限的性質(zhì)著名的實(shí)驗(yàn)心理學(xué)史專家EdwinG.Boring（1950）認(rèn)為對(duì)內(nèi)部感受與外部世界之間關(guān)系的測(cè)量方法的引入，是科學(xué)心理學(xué)開始的一個(gè)標(biāo)志。這主要是因?yàn)榭茖W(xué)家使用心理物理學(xué)的方法提出了第一個(gè)心理現(xiàn)象的精確定律，盡管這個(gè)定律不一定那么完美。首先，測(cè)量感覺是非常困難的，我們不能象測(cè)量石頭的重量或光的強(qiáng)度那樣來測(cè)量感覺。其次，內(nèi)部判斷與作用于感受器的物理量之間并不是完全一對(duì)一的。因此，我們必須把物理刺激及其引起的感覺區(qū)分開。第5頁，共41頁，2023年，2月20日，星期六感覺閾限的界定剛剛能引起感覺的最小刺激強(qiáng)度被叫做絕對(duì)閾限。剛剛能引起感覺的最小差別叫做差別閾限。按照這樣的定義，還不能對(duì)這兩種閾限進(jìn)行測(cè)定。根據(jù)實(shí)驗(yàn)我們知道，某一特定數(shù)值的刺激，在重復(fù)作用于感官時(shí)，被試有時(shí)報(bào)告為“無感覺”，有時(shí)報(bào)告為“有感覺”，有時(shí)還報(bào)告為“剛剛有一點(diǎn)點(diǎn)感覺”。第6頁，共41頁，2023年，2月20日，星期六人的感受性的這種隨機(jī)性變化，在每一種感覺道中都能發(fā)現(xiàn)。這種隨機(jī)變化往往與以下幾個(gè)方面有關(guān)：（1）如何測(cè)量閾限有關(guān)；（2）被試對(duì)任務(wù)的注意程度及其態(tài)度有關(guān)；（3）被試的感受性暫時(shí)出現(xiàn)不穩(wěn)定的搖擺有關(guān)。不過，這種隨機(jī)變化的感覺，其次數(shù)分配基本上呈常態(tài)分布。第7頁，共41頁，2023年，2月20日，星期六因此，根據(jù)統(tǒng)計(jì)學(xué)，可以把那個(gè)可以剛剛引起感覺的最小刺激強(qiáng)度以其算術(shù)平均數(shù)來表示。而這個(gè)平均數(shù)恰好有50％的實(shí)驗(yàn)次數(shù)報(bào)告為“有感覺”的刺激強(qiáng)度，由此可見，閾限是個(gè)統(tǒng)計(jì)值。因而，我們把閾限定義為：有50％的實(shí)驗(yàn)次數(shù)能引起積極反應(yīng)的刺激之值；同理，把差別閾限定義為有50％的實(shí)驗(yàn)次數(shù)能引起差別感覺的那個(gè)刺激強(qiáng)度之差。第8頁，共41頁，2023年，2月20日，星期六此定義要比普通心理學(xué)的定義具體，也便于操作，故稱為閾限的操作定義。操作定義是由物理學(xué)家布里奇曼提出的，他主張一個(gè)概念應(yīng)由測(cè)定它的程序來下定義。操作定義的提出受到心理學(xué)家的歡迎。在心理學(xué)上，對(duì)一個(gè)心理現(xiàn)象根據(jù)它們的程序下定義就叫操作定義。具體說，操作定義就是用可感知、度量的事物、時(shí)間、現(xiàn)象和方法對(duì)變量或指標(biāo)作出具體的界定。

第9頁，共41頁，2023年，2月20日，星期六感覺種類覺察閾限值視覺清晰無霧的夜晚30英里處看到的一只燭光聽覺安靜條件下20ft.處表的滴答聲味覺一茶匙糖溶于8L水中嗅覺一滴香水?dāng)U散到三室一套的整個(gè)房間觸覺一只蜜蜂的翅膀從1cm高處落到你的背部表1某些近似的覺察閾限第10頁，共41頁，2023年，2月20日，星期六關(guān)于差別閾限1846年E.H.Weber發(fā)表了他關(guān)于重量差別閾限的研究，系統(tǒng)地闡明了差別閾限和標(biāo)準(zhǔn)刺激之間的關(guān)系。他指出差別閾限和標(biāo)準(zhǔn)刺激成正比，并且差別閾限和標(biāo)準(zhǔn)刺激的比例是一個(gè)常數(shù)，通常用△I/I=k表示。在這里，△I代表差別閾限，I代表標(biāo)準(zhǔn)刺激強(qiáng)度，k是小于1的常數(shù)。K也稱作韋伯比例或韋伯分?jǐn)?shù)。不同感覺道的韋伯分?jǐn)?shù)是不同的。后來，F(xiàn)echner把這個(gè)關(guān)于差別閾限的規(guī)律稱為韋伯定律（WeberLaw）。

第11頁，共41頁，2023年，2月20日，星期六感覺道韋伯比例音高/2000Hz1/333重壓覺/400g1/77視明度/100光子1/62舉重/300g1/52響度/100dB，1000Hz1/11橡膠氣味/200嗅單位1/10皮膚壓覺/5g/mm21/7咸味道/3mol/L（3克分子/公升）1/5

表2最優(yōu)條件下各種感覺道的韋伯比例第12頁，共41頁，2023年，2月20日，星期六韋伯定律的主要貢獻(xiàn)第一，給我們提供了一個(gè)比較辨別能力的指標(biāo)。第二，可對(duì)不同感覺道的感受性進(jìn)行比較。第13頁，共41頁，2023年，2月20日，星期六二、測(cè)定閾限的三種基本方法我們明確了閾限的操作定義，就能夠用心理物理學(xué)方法來測(cè)定閾限。關(guān)于測(cè)定閾限的實(shí)驗(yàn)，一般具有下列三個(gè)明顯的特點(diǎn)：1.選擇好刺激系列和反應(yīng)系列2.要盡量簡(jiǎn)化被試對(duì)刺激所作的反應(yīng)3.測(cè)定的次數(shù)要多些第14頁，共41頁，2023年，2月20日，星期六測(cè)量感覺閾限的三種方法測(cè)量感覺閾限的方法有三種：最小變化法恒定刺激法平均差誤法學(xué)習(xí)者應(yīng)特別注意這三種方法的實(shí)驗(yàn)程序和實(shí)驗(yàn)結(jié)果的統(tǒng)計(jì)處理。第15頁，共41頁，2023年，2月20日，星期六1、最小變化法什么是最小變化法？用最小變化法測(cè)定絕對(duì)閾限用最小變化法測(cè)定差別閾限第16頁，共41頁，2023年，2月20日，星期六什么是最小變化法？又叫極限法、最小可覺差法，是測(cè)量閾限的直接方法；最小變化法的刺激由遞減和遞增的兩個(gè)系列組成；每次呈現(xiàn)刺激后讓被試報(bào)告他是否有感覺；刺激的增減應(yīng)盡可能地小，目的是系統(tǒng)地探求被試由一類反應(yīng)到另一類反應(yīng)的轉(zhuǎn)折點(diǎn)，即在多強(qiáng)刺激時(shí)，由有感覺變?yōu)闊o感覺，或由無感覺變?yōu)橛懈杏X。每個(gè)系列的轉(zhuǎn)折點(diǎn)就是該系列的絕對(duì)閾限。第17頁，共41頁，2023年，2月20日，星期六用最小變化法測(cè)定絕對(duì)閾限（1）自變量（2）因變量（反應(yīng)變量）（3）閾限的確定（計(jì)算）（4）誤差及其控制第18頁，共41頁，2023年，2月20日，星期六（1）自變量用極限法測(cè)定絕對(duì)閾限，自變量是刺激系列。刺激系列要按遞增或遞減系列交替呈現(xiàn)。遞增時(shí)，刺激要從閾限以下的某個(gè)強(qiáng)度開始；遞減時(shí)，刺激系列的起點(diǎn)要大于閾限的某個(gè)強(qiáng)度；一般應(yīng)選10到20個(gè)強(qiáng)度水平。第19頁，共41頁，2023年，2月20日，星期六為了使測(cè)定的閾限準(zhǔn)確，并使每一刺激系列的閾限能相對(duì)穩(wěn)定，一般遞增和遞減刺激系列要分別測(cè)定50次左右（共100次左右）、刺激應(yīng)由實(shí)驗(yàn)者操縱。為了避免被試者形成定勢(shì)，每次呈現(xiàn)刺激的起點(diǎn)不應(yīng)固定不變，而應(yīng)隨機(jī)變化。第20頁，共41頁，2023年，2月20日，星期六（2）因變量（反應(yīng)變量）用極限法測(cè)定絕對(duì)閾限的反應(yīng)變量時(shí)，要求被試以口頭報(bào)告方式表示。當(dāng)刺激呈現(xiàn)之后，被試感覺到有刺激，就報(bào)告“有”，當(dāng)被試沒感覺到有刺激，就報(bào)告“無”，其依據(jù)是被試的內(nèi)省，而不是刺激是否呈現(xiàn)。第21頁，共41頁，2023年，2月20日，星期六被試報(bào)告后，主試以“有”“無”或“＋”“-”記錄被試的反應(yīng)，每個(gè)系列都需要被試作“有”到“無”、或“無”到“有”這兩種報(bào)告，亦即，遞增時(shí)直到第一次報(bào)告“有”之后，這一系列才停止；遞減時(shí)直到第一次報(bào)告“無”之后，這一系列才停止，然后再進(jìn)行下一個(gè)系列。若被試者在這二類判斷中有“說不準(zhǔn)”的情況，則可以猜，但不可放棄。第22頁，共41頁，2023年，2月20日，星期六（3）閾限的確定（計(jì)算）在一個(gè)刺激系列中，被試者報(bào)告“有”和“無”這兩個(gè)報(bào)告相應(yīng)的兩個(gè)刺激強(qiáng)度的中點(diǎn)就是這個(gè)系列的閾限。下表是用最小變化法測(cè)音高的感覺閾限。第23頁，共41頁，2023年，2月20日，星期六第24頁，共41頁，2023年，2月20日，星期六（4）誤差及其控制用極限法求絕對(duì)閾限經(jīng)常會(huì)產(chǎn)生一些誤差。在這些誤差中，有些是由直接對(duì)感覺產(chǎn)生干擾的因素引起的；還有些是非感覺方面的因素引起的，如習(xí)慣和期望、練習(xí)和疲勞、時(shí)間和空間等等。這些因素在測(cè)定閾限的過程中經(jīng)常起作用，以致使測(cè)定結(jié)果產(chǎn)生一定傾向的誤差。這類誤差叫做常誤（constanterror）。第25頁，共41頁，2023年，2月20日，星期六極限法測(cè)定絕對(duì)閾限產(chǎn)生的誤差主要有四種：習(xí)慣誤差和期望誤差、練習(xí)誤差和疲勞誤差。第26頁，共41頁，2023年，2月20日，星期六在極限法實(shí)驗(yàn)中，由于刺激是按一定的順序呈現(xiàn)的，被試在長(zhǎng)序列中有繼續(xù)給同一種判斷的傾向，如在下降序列中繼續(xù)說“有”或“是”，在上升序列中繼續(xù)說“無”或“否”，這種被試習(xí)慣于前面幾次刺激所引起的感覺叫作習(xí)慣誤差。由于習(xí)慣誤差在遞增法序列中，即使刺激強(qiáng)度早已超出閾限，被試仍報(bào)告感覺不到，這就會(huì)使測(cè)得閾值偏高。相反，在遞減法序列中，即使刺激強(qiáng)度早已小于閾限，被試仍報(bào)告有感覺，這就會(huì)使測(cè)得的閾值偏低。

第27頁，共41頁，2023年，2月20日，星期六與習(xí)慣誤差相反的是另一種誤差叫期望誤差（errorofanticipation）。它表現(xiàn)為被試在長(zhǎng)的序列中給予相反判斷的傾向，期望轉(zhuǎn)折點(diǎn)的盡快到來。用遞增法測(cè)定時(shí)，閾值就會(huì)偏低；用遞減法測(cè)定時(shí)，閾值就會(huì)偏高。第28頁，共41頁，2023年，2月20日，星期六遞增遞減系列中的習(xí)慣誤差abba實(shí)際無感覺報(bào)告無感覺報(bào)告有感覺實(shí)際有感覺第29頁，共41頁，2023年，2月20日，星期六怎樣消除習(xí)慣誤差和期望誤差？采用抵消平衡設(shè)計(jì)（即ABBA設(shè)計(jì)）：第一次：遞增（A）第二次：遞減（B）第三次：遞減（B）第四次：遞增（A）第30頁，共41頁，2023年，2月20日，星期六練習(xí)誤差和疲勞誤差練習(xí)誤差（errorofpractice）是由于實(shí)驗(yàn)的多次重復(fù)，被試逐漸熟悉了實(shí)驗(yàn)情景，對(duì)實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生了興趣和學(xué)習(xí)效果，而導(dǎo)致反應(yīng)速度加快和準(zhǔn)確性逐步提高的一種系統(tǒng)誤差。與此相反，由于實(shí)驗(yàn)多次重復(fù)，隨著實(shí)驗(yàn)進(jìn)程而發(fā)展的疲倦或厭煩情緒的影響，而導(dǎo)致被試反應(yīng)速度減慢和準(zhǔn)確性逐步降低的一種系統(tǒng)誤差，稱之為疲勞誤差（erroroffatigue）。隨著時(shí)間的進(jìn)展，練習(xí)可能使閾限降低，而疲勞可能使閾限升高。第31頁，共41頁，2023年，2月20日，星期六誤差計(jì)算習(xí)慣誤差和期望誤差哪一種傾向更大？分別求上升序列和下降序列的閾值練習(xí)誤差和疲勞誤差哪一種傾向更大？分別計(jì)算出前一半實(shí)驗(yàn)中測(cè)定的閾限與后一半實(shí)驗(yàn)中測(cè)定的閾限，。第32頁，共41頁，2023年，2月20日，星期六第33頁，共41頁，2023年，2月20日，星期六用最小變化法測(cè)定差別閾限（1）自變量（2）因變量（反應(yīng)變量）（3）差別閾限的確定（計(jì)算）（4）誤差及其控制第34頁，共41頁，2023年，2月20日，星期六（1）自變量用極限法測(cè)定差別閾限時(shí)，每次要呈現(xiàn)兩個(gè)刺激，讓被試比較，其中一個(gè)是標(biāo)準(zhǔn)刺激，即刺激是固定的，其強(qiáng)度大小不變；另一個(gè)是比較刺激又稱變異刺激，即刺激的強(qiáng)度按由小而大或由大而小順序排列。標(biāo)準(zhǔn)刺激和比較刺激可同時(shí)呈現(xiàn)，標(biāo)準(zhǔn)刺激在每次比較時(shí)都出現(xiàn)，比較刺激按遞增或遞減系列，以測(cè)定絕對(duì)閾限的同樣方法與標(biāo)準(zhǔn)刺激匹配呈現(xiàn)。第35頁，共41頁，2023年，2月20日，星期六（2）因變量（反應(yīng)變量）用極限法測(cè)定差別閾限的反應(yīng)變量要求被試以口頭報(bào)告方式表示，一般用三類反應(yīng)，將比較刺激與標(biāo)準(zhǔn)刺激加以比較，當(dāng)比較刺激大于標(biāo)準(zhǔn)刺激時(shí)，主試記錄“＋”；當(dāng)比較刺激等于標(biāo)準(zhǔn)刺激時(shí)，主試記錄“=”；當(dāng)比較刺激小于標(biāo)準(zhǔn)刺激時(shí)，主試記錄“-”。當(dāng)被試在比較時(shí)表示懷疑，可記作“？”。第36頁，共41頁，2023年，2月20日，星期六（3）差別閾限的確定確定差別閾限時(shí)先要求得一系列的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)有：（1）在遞減系列中最后一次“＋”到非“+”之間的中點(diǎn)為差別閾限的上限；第一次非“-”到“-”之間的中點(diǎn)為差別閾限的下限；（2）在遞增系列中最后依次“-”到非“-”之間的中點(diǎn)為差別閾限的下限；第一次非“＋”到“＋”之間的中點(diǎn)為差別閾