第三章心理物理法

第三章心理物理法實驗心理學講義1*第1頁，課件共124頁，創(chuàng)作于2023年2月PrintPage感覺閾限的測量感覺閾限感覺閾限測量的方法最小變化法恒定刺激法平均差誤法信號檢測論信號檢測論的由來信號檢測論的統(tǒng)計學原理信號檢測論的二個獨立指標接受者操作特征曲線心理量表順序量表等距量表比例量表實驗心理學講義2*第2頁，課件共124頁，創(chuàng)作于2023年2月心理物理學（1）

Psychophysics1860年《心理物理學綱要》出版——心理物理學的誕生。定義：就是研究心理量和物理量之間的關系的科學。物理量是指對身體各感官的刺激；心理量是指各種感覺或主觀印象。實驗心理學講義3*第3頁，課件共124頁，創(chuàng)作于2023年2月心理物理學（2）

Psychophysics心理物理學的先驅是G.T.Fechner（1801-1887）。一百多年來，心理物理學方法不斷發(fā)展，但它的中心問題仍然是物理量和心理量之間的數(shù)量關系的問題。心理物理學方法所處理的問題大體上可以分為兩大類感覺閾限的測量；閾上感覺的測量，也就是心理量表的制作。自從本世紀50年代，W.P.Tanner,Jr.和J.A.Swets把信號檢測論（signaldetectiontheory，SDT）引入心理學領域以來，又為心理物理學的研究提供了一個新的有力工具。實驗心理學講義4*第4頁，課件共124頁，創(chuàng)作于2023年2月一、感覺閾限的測量（一）、感覺閾限1.絕對閾限（absolutethreshold）基本定義：剛剛能引起感覺的最小刺激強度。操作定義：50％的次數(shù)能引起感覺；50%的次數(shù)不能引起感覺的那個刺激強度。2.差別閾限（differencethreshold）基本定義：剛剛能引起差別感覺的刺激差。(標準刺激vs.比較刺激）操作定義：在50％的實驗次數(shù)中引起差別感覺的那個刺激強度的差別。實驗心理學講義5*第5頁，課件共124頁，創(chuàng)作于2023年2月實驗心理學講義6*第6頁，課件共124頁，創(chuàng)作于2023年2月

表1某些近似的覺察閾限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水中嗅覺一滴香水擴散到三室一套的整個房間觸覺一只蜜蜂的翅膀從1cm高處落到你的背部

*引自Schiffman（1996），這些閾限值僅作示意用。1ft.=30.48cm實驗心理學講義7*第7頁，課件共124頁，創(chuàng)作于2023年2月

1846年E.H.Weber發(fā)表了他關于重量差別閾限的研究，系統(tǒng)地闡明了差別閾限和標準刺激之間的關系。他指出差別閾限和標準刺激成正比，并且差別閾限和標準刺激的比例是一個常數(shù)，通常用△I/I=k

表示。在這里，△I代表差別閾限，I代表標準刺激強度，k是小于1的常數(shù)。K也稱作韋伯比例或韋伯分數(shù)。不同感覺道的韋伯分數(shù)是不同的。后來，F(xiàn)echner把這個關于差別閾限的規(guī)律稱為韋伯定律（WeberLaw）。實驗心理學講義8*第8頁，課件共124頁，創(chuàng)作于2023年2月

表2最優(yōu)條件下各種感覺道的韋伯比例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實驗心理學講義9*第9頁，課件共124頁，創(chuàng)作于2023年2月（二）感覺閾限的測量方法測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應特別注意這三種方法的實驗程序和實驗結果的統(tǒng)計處理。實驗心理學講義10*第10頁，課件共124頁，創(chuàng)作于2023年2月1、最小變化法最小變化法的刺激由遞減和遞增的兩個系列組成，每次呈現(xiàn)刺激后讓被試報告他是否有感覺。刺激的增減應盡可能地小，目的是系統(tǒng)地探求被試由一類反應到另一類反應的轉折點，即在多強刺激時，由有感覺變?yōu)闊o感覺，或由無感覺變?yōu)橛懈杏X。每個系列的轉折點就是該系列的絕對閾限。實驗心理學講義11*第11頁，課件共124頁，創(chuàng)作于2023年2月最小變化法（1）

絕對閾限的確定自變量的確定刺激按↑和↓系列進行?！汀鳒y50次（一般情況）。刺激由實驗者操縱。實驗心理學講義12*第12頁，課件共124頁，創(chuàng)作于2023年2月反應變量的測量

被試感覺報告記錄有刺激有有/+無刺激無無/－不確定懷疑？以被試口頭報告為準。報告方式在↑系列中，直到被試報告從“無”轉為“有”或“懷疑”，結束該系列。在↓系列中，相反。實驗心理學講義13*第13頁，課件共124頁，創(chuàng)作于2023年2月絕對閾限的確定第一步，求每一系列的閾限

中點（＋和－/+和?/－和？）第二步，求本實驗的閾限

1.將所有各系列的閾限求平均數(shù)。2.先求出↑和↓兩系列的各自平均數(shù)，然后求兩系列的平均數(shù)。3.將每相鄰的↑和↓的一組求平均數(shù)，然后再求各組的平均數(shù)。實驗心理學講義14*第14頁，課件共124頁，創(chuàng)作于2023年2月實驗心理學講義15*第15頁，課件共124頁，創(chuàng)作于2023年2月誤差及其控制（1）習慣誤差和期望誤差的控制習慣誤差：在↑系列中，堅持報告“無”（閾值偏高）；在↓序列中，堅持報告“有”（閾值偏低）。期望誤差：在↑系列中，提前報告“有”（閾值偏低）；在↓序列中，提前報告“無”（閾值偏高）。檢測方法：

↑=↓，則無兩種誤差；

↑>↓，則有習慣誤差；

↑<↓，則有期望誤差?？刂品椒ǎ骸汀齼上盗薪惶娉霈F(xiàn)。實驗心理學講義16*第16頁，課件共124頁，創(chuàng)作于2023年2月最小變化法——差別閾限的確定第一步，求各列上限、下限-↓系列上限：第一次從“＋”轉為非正的改變，該二點的中值。下限：最后一次從非負到“－”的改變，該二點的中值。

-↑系列下限：第一次從“－”轉為非負的改變，該二點的中值。上限：最后一次從非正到“＋”的改變，該二點的中值。實驗心理學講義17*第17頁，課件共124頁，創(chuàng)作于2023年2月第二步，求不肯定間距（internalofuncertainty，IU）、主觀相等點（pointofsubjectiveequality，PSE）

IU=上限－下限PSE=（上限+下限）/2第三步，求差別閾限、常誤差別閾限＝IU/2＝（上限－下限）/2常誤（CE）＝PSE－標準刺激強度（St）

實驗心理學講義18*第18頁，課件共124頁，創(chuàng)作于2023年2月階梯法是最小變化法的一種變式它把增加和減少刺激強度的程序連續(xù)進行。當被試報告感覺不到開始呈現(xiàn)的刺激時，主試就按一定梯級來增加刺激強度；當增加到被試感覺到了時，又按一定梯級來減少刺激強度。各轉折點的平均數(shù)就是所求的閾限值。實驗心理學講義19*第19頁，課件共124頁，創(chuàng)作于2023年2月2、恒定刺激法刺激通常都由5——7個組成，在實驗過程中維持不變，因而這種方法叫做恒定刺激法。刺激的最大強度要大到它被感覺的概率達到95%左右，刺激的最小強度要小到它被感覺的概率只在5%左右。各個刺激之間的距離相等，與最小變化法不同的是，恒定刺激法的刺激是隨機呈現(xiàn)的，每個刺激呈現(xiàn)的次數(shù)應相等。實驗心理學講義20*第20頁，課件共124頁，創(chuàng)作于2023年2月絕對閾限的計算方法：1、直線內(nèi)插法2、平均Z分數(shù)法3、最小二乘法實驗心理學講義21*第21頁，課件共124頁，創(chuàng)作于2023年2月恒定刺激法測量差別閾限（1）標準刺激與比較刺激組成一對刺激。每對刺激按隨機方式呈現(xiàn)，要求被試將比較刺激和標準刺激進行比較，只允許作兩類回答：“重”或“輕”。每個刺激都和標準刺激比較100次。標準和比較刺激相繼呈現(xiàn)，其中50次標準刺激在前，50次標準刺激在后。實驗心理學講義22*第22頁，課件共124頁，創(chuàng)作于2023年2月75%的差別閾限上限——75%次感覺重于標準刺激的比較刺激下限——25%次感覺重于標準刺激的比較刺激(75%次感覺輕于標準刺激的比較刺激)差別閾限＝IU/2＝（上限－下限）/2實驗心理學講義23*第23頁，課件共124頁，創(chuàng)作于2023年2月恒定刺激法測量差別閾限（2）允許被試做3種回答，即比較刺激與標準刺激進行比較時，被試可以回答“重”、“輕”和“相等”被試的態(tài)度影響相等地帶的大小：如果被試十分自信，說相等的次數(shù)就會很小，結果相等地帶也就很小，導致差別閾限也??；反之，差別閾限較大。實驗心理學講義24*第24頁，課件共124頁，創(chuàng)作于2023年2月在用恒定刺激法來測量差別閾限時，標準刺激和比較刺激是繼時呈現(xiàn)的，這就可能產(chǎn)生時間誤差。如主觀相等點小于標準刺激，就產(chǎn)生負的時間誤差。反之，就產(chǎn)生正的時間誤差。實驗心理學講義25*第25頁，課件共124頁，創(chuàng)作于2023年2月3、平均差誤法（1）這個方法的典型實驗程序是，實驗者規(guī)定以某一刺激為標準刺激，然后要求被試調(diào)節(jié)另一個比較刺激，使后者在感覺上與標準刺激相等。客觀上一般不可能使比較刺激與標準刺激完全一樣，于是每一次比較就都會得到一個誤差，把多次比較的誤差平均起來就可得到平均誤差。因為平均誤差與差別閾限成正比，所以可以用平均誤差來表示差別感受性。實驗心理學講義26*第26頁，課件共124頁，創(chuàng)作于2023年2月3、平均差誤法（2）求平均誤差的方法有兩種把每次調(diào)節(jié)的結果（或每次的判斷）與標準刺激之差的絕對值平均起來作為差別閾限。把每次調(diào)節(jié)的結果與主觀相等點之差的絕對值平均起來作為差別閾限。在這里，主觀相等點是相等地帶的中點，它等于各比較刺激的平均值。實驗心理學講義27*第27頁，課件共124頁，創(chuàng)作于2023年2月小結：三種心理物理法的比較最小變化法優(yōu)點：1符合兩種閾限的操作定義

2可以系統(tǒng)探察感覺轉折點

3刺激系列可等距變化

4可用于多種感覺閾限的測定缺點：1易產(chǎn)生期望誤差和習慣誤差

2實驗的效率低，有效數(shù)據(jù)少

3對于有后作用的刺激和容易適應的感覺，不宜使用實驗心理學講義28*第28頁，課件共124頁，創(chuàng)作于2023年2月恒定刺激法優(yōu)點：1刺激數(shù)目少，省時，效率高2適用于不易隨意改變刺激強度的實驗3刺激隨機呈現(xiàn)，有效控制了期望誤差與習慣誤差缺點：1三類反應實驗易受態(tài)度影響2二類反應實驗將不確定感覺界定為“+”或“-”，結果準確性差實驗心理學講義29*第29頁，課件共124頁，創(chuàng)作于2023年2月平均差誤法優(yōu)點1可以激發(fā)被試參與實驗的興趣減小疲勞誤差，提高實驗效度2實驗效率高，能較快得到結果缺點1易產(chǎn)生動作、時間、空間誤差2測定結果為估計值，精確性差3不適用于非連續(xù)變化刺激實驗心理學講義30*第30頁，課件共124頁，創(chuàng)作于2023年2月二、信號檢測論的原理（一）信號檢測論的由來（二）信號檢測論的統(tǒng)計學原理（三）信號檢測論的二個獨立指標（四）接受者操作特征曲線實驗心理學講義31*第31頁，課件共124頁，創(chuàng)作于2023年2月（一）信號檢測論的由來1、電子偵察系統(tǒng)中的信號檢測問題電子偵察系統(tǒng)中的關鍵問題是信息的傳輸和處理。首先將待傳輸?shù)臄?shù)據(jù)、資料等各類信息變換為電信號，再借助發(fā)射天線輻射到空間，經(jīng)過電磁波傳播，抵達接收天線，接收系統(tǒng)。將接收到的信號加以處理后還原，為所需要的信息，送入接收系統(tǒng)終端或使用者，從而完成信息傳輸任務。實驗心理學講義32*第32頁，課件共124頁，創(chuàng)作于2023年2月但是在傳輸過程中不可避免地會遇到：①外界干擾和內(nèi)部干擾；②電磁波傳播過程中無線電信號畸變；③設備技術的不完善等因素的影響。信號中混入了很多噪音，使信息傳輸?shù)目煽啃越档停@是信息傳輸過程中的不利因素。如何同這種不利的外界和內(nèi)部的隨機因素作斗爭，使對噪音背景上的信號分辨率達到最好，提高信息傳輸?shù)目煽啃?，這就是信號檢測論所要解決的問題。實驗心理學講義33*第33頁，課件共124頁，創(chuàng)作于2023年2月信號檢測論的有關背景知識

實驗心理學講義34*第34頁，課件共124頁，創(chuàng)作于2023年2月一、傳統(tǒng)閾限概念人對于強度太弱的信號是不能夠感覺到的，只有強度到某種程度以上才能感覺出來。那么從感覺不出來到感覺得出來似乎有一個門檻，信號強度過了這個門檻就能感覺出來，沒有達到門檻就感覺不出來。這個門檻也就是所謂的閾限。而且這個門檻是一個相對固定的點，長期以來人們一直是這樣理解閾限的概念的。但其中的具體過程是怎樣的呢？實驗心理學講義35*第35頁，課件共124頁，創(chuàng)作于2023年2月人是如何接受刺激并做出反應的？1．接受刺激的過程外界刺激作用于人的感受器，如眼睛，耳朵等。然后感受器發(fā)出神經(jīng)沖動沿傳入神經(jīng)到感覺中樞。實驗心理學講義36*第36頁，課件共124頁，創(chuàng)作于2023年2月2．中樞進行分析判斷的過程神經(jīng)沖動到達感覺中樞后，如果神經(jīng)沖動的信號強度高于某個內(nèi)在的門檻，那么中樞判斷為有信號；如果神經(jīng)沖動的信號強度低于這個門檻，那么就判斷為沒有信號。中樞根據(jù)分析的結果再發(fā)出神經(jīng)指令到效應器進行反應。實驗心理學講義37*第37頁，課件共124頁，創(chuàng)作于2023年2月3．做出反應的過程效應器如手，言語器官等接到中樞指令后做出具體的反應，如報告“有”或“無”。實驗心理學講義38*第38頁，課件共124頁，創(chuàng)作于2023年2月人多次接受同一物理刺激所產(chǎn)生的神經(jīng)沖動的信號強度是呈正態(tài)分布的。對于同一刺激，由于各方面因素的影響，人所產(chǎn)生的神經(jīng)信號的強度并不是一成不變的，而是呈正態(tài)分布，即大多數(shù)情況是相對居中的某種信號強度，很少的情況下產(chǎn)生極強或極弱的信號。如圖實驗心理學講義39*第39頁，課件共124頁，創(chuàng)作于2023年2月所以對于一個特定的物理刺激而言，它所產(chǎn)生的信號強度理論上都有可能超過門檻或閾限，只不過概率不同而已。物理刺激的強度越高，那么信號超過門檻的概率就越大。如果100%的次數(shù)都感覺不到，那么這個刺激就在閾限或門檻以下，而100%的次數(shù)都感覺得到的刺激肯定就在閾限以上了。一般我們就取它們的中點作為閾限的值，即50%次數(shù)感覺得到，50%次數(shù)感覺不到的那個刺激點。這也就是閾限的操作性定義。實驗心理學講義40*第40頁，課件共124頁，創(chuàng)作于2023年2月實驗心理學講義41*第41頁，課件共124頁，創(chuàng)作于2023年2月傳統(tǒng)閾限概念存在的問題傳統(tǒng)閾限理論認為人的感覺上的門檻或閾限應該是一個相對固定的點，這個點的高低一般只受人的生理構造本身的特性的影響，而不受某些主觀因素，比如態(tài)度，動機等影響。傳統(tǒng)閾限理論在這一點上是正確的。也就是說人的感受性或敏感性是一種相對不變穩(wěn)定的能力。實驗心理學講義42*第42頁，課件共124頁，創(chuàng)作于2023年2月但是實際上用傳統(tǒng)的方法測定人的感覺閾限的時候，發(fā)現(xiàn)閾限的值隨著某些主觀因素的改變而改變。人的主觀態(tài)度，動機等因素影響人的閾限值。同一個人如果謹慎一點，那么得到的閾限值就高一些，如果冒進一點那么閾限值就低一些。用這種變化的閾限值來反應人的相對穩(wěn)定的感受能力或敏感性是顯然有問題的。這種閾限值實際包含了人的感受性成分和判斷標準兩個成分在內(nèi)，是上述兩者共同影響的結果。實驗心理學講義43*第43頁，課件共124頁，創(chuàng)作于2023年2月二、信號檢測論的提出雷達是如何檢測飛機信號的存在的？雷達的構成：傳感器：接收空中的物體反射回來的電磁波，產(chǎn)生某種強度的電信號；檢測分析器：用來分析該刺激產(chǎn)生的信號到底是飛機還是鳥類等其它飛行物體。實驗心理學講義44*第44頁，課件共124頁，創(chuàng)作于2023年2月工作原理：現(xiàn)在雷達屏幕上出現(xiàn)了一個亮點，那么這個亮點究竟是一架戰(zhàn)斗機還是一只老鷹或類似的鳥呢？雷達捕捉到了這一刺激，然后對應產(chǎn)生一個某種強度的電信號。但是該強度的電信號是飛機還是鳥呢？這就必須要作出分析判斷。是鳥就可以不管它，是戰(zhàn)斗機就要打下來或采取其它措施。此時鳥就成為飛機的干擾物，稱為噪音，將飛機稱為信號。實驗心理學講義45*第45頁，課件共124頁，創(chuàng)作于2023年2月雷達分析判斷的過程是，如果電信號強度超過某一標準，那么就判斷是飛機（信號），如果低于某一標準，就判斷為鳥（噪音）。但這樣就會產(chǎn)生一些問題。實驗心理學講義46*第46頁，課件共124頁，創(chuàng)作于2023年2月因為各種因素（氣候，地理等），鳥所產(chǎn)生的電信號有時候會比較強烈，這樣它就有可能超過雷達的判斷標準，雷達就會判斷為是飛機，這就是所謂的虛報。此時地面人員就會采取措施，如攻擊。某些情況下，氣候惡劣，飛機所產(chǎn)生的信號就比較弱，那么就有可能低于雷達的判斷標準，雷達會做出不是飛機（信號）的判斷。這就是所謂的漏報。如果本來是飛機而且產(chǎn)生的信號超過標準，那么雷達會判斷為飛機（信號），這就是擊中。如果本來是鳥而且產(chǎn)生的信號低于標準，那么雷達會判斷為鳥（噪音），這就是正確否定。實驗心理學講義47*第47頁，課件共124頁，創(chuàng)作于2023年2月（二）信號檢測論的統(tǒng)計學原理心理學上的信號檢測實驗一般是在信號和背景不易分清的條件下進行的。對信號檢測起干擾作用的背景叫噪音，這“噪音”不僅是指純音信號出現(xiàn)時其他的噪音而言的；在視覺實驗中，伴隨著亮點信號出現(xiàn)時的照度均勻的背景也叫做“噪音”?？傊瑢π盘柶鹬蓴_作用的因素都可當作“噪音”。一般的心理物理的辨別實驗，其中包含著刺激A和刺激B。在這種情況下，可將其中一個刺激作為噪音，另一個作為信號。實驗心理學講義48*第48頁，課件共124頁，創(chuàng)作于2023年2月主試呈現(xiàn)的刺激，有時只呈現(xiàn)“噪音”刺激（以N表示）；有時在信號刺激加噪音刺激同時呈現(xiàn)（以SN表示），讓被試對信號刺激做出反應。在呈現(xiàn)刺激前，主試要先告訴被試者N和SN各自出現(xiàn)的概率。這個概率稱為先定概率（或先驗概率）。同時對被試者說明判定結果的獎懲辦法。因為先定概率和獎懲辦法都將影響被試者的判定標準，每次實驗呈現(xiàn)的是N還是SN是隨機安排的。主試在呈現(xiàn)刺激之前（約2秒前）要先給被試者一個預備信號。實驗心理學講義49*第49頁，課件共124頁，創(chuàng)作于2023年2月被試者對有無信號出現(xiàn)的判定在信號檢測實驗中，被試者對有無信號出現(xiàn)的判定，可以有四種結果：1.擊中2.虛報3.漏報4.正確否定實驗心理學講義50*第50頁，課件共124頁，創(chuàng)作于2023年2月1.擊中當信號出現(xiàn)時（SN），被試報告為“有”，這稱為擊中，以Y/SN表示。我們把這個判定的概率稱為擊中的條件概率，以P（H）或P（Y/SN）表示。2.虛報當只有噪音出現(xiàn)時（N），被試報告“有”，這稱為虛報（或誤報），以Y/N表示。我們把這個判定的概率稱為虛報條件概率，以P（FA）或P（Y/N）表示。實驗心理學講義51*第51頁，課件共124頁，創(chuàng)作于2023年2月3.漏報當有信號出現(xiàn)時，被試報告為“無”，這稱為漏報（或失察）（miss），以n/SN表示。把這種判定概率稱為漏報條件概率，以P（M）或P（n/SN）表示。4.正確否定當無信號而只有噪音出現(xiàn)時，被試報告為“無”，這稱為正確否定（correctrejection），以n/N表示。我們把這個判定的條件概率稱為正確否定的條件概率，以P（CR）或P（n/N）來表示。實驗心理學講義52*第52頁，課件共124頁，創(chuàng)作于2023年2月實驗心理學講義53*第53頁，課件共124頁，創(chuàng)作于2023年2月所以一個辨別力高的雷達要盡量的能夠區(qū)分信號和噪音，這樣必須使它對噪音的反應分布和信號的反應分布在圖上盡量的遠一些。實驗心理學講義54*第54頁，課件共124頁，創(chuàng)作于2023年2月三、信號檢測論用于人的感知覺過程雷達等檢測系統(tǒng)的工作原理與人的感知覺判斷過程相似。無論是絕對閾限的測量還是差別閾限的測量，都可以看作是人對信號進行檢測的過程，即對信號與噪音進行區(qū)分的過程。實驗心理學講義55*第55頁，課件共124頁，創(chuàng)作于2023年2月實驗心理學講義56*第56頁，課件共124頁，創(chuàng)作于2023年2月實驗心理學講義57*第57頁，課件共124頁，創(chuàng)作于2023年2月一般來說，人的分辨能力在短時間內(nèi)不會發(fā)生變化，是恒定的；但人的判斷標準卻隨時可以發(fā)生變化。影響判斷標準發(fā)生變化的原因主要有：信號出現(xiàn)的先驗概率、對被試回答的獎懲辦法等。實驗心理學講義58*第58頁，課件共124頁，創(chuàng)作于2023年2月比如當信號出現(xiàn)的概率低時，被試不輕易的回答說有信號，被試的判斷標準比較高；當信號出現(xiàn)的概率高時，被試傾向多報告有信號，表明被試的判斷標準比較低。被試的判斷標準是由于被試不同的預期產(chǎn)生的。而被試在這個過程中的辨別力不變。對被試回答的獎懲辦法也影響被試的判斷標準。如果鼓勵被試回答有信號，而對報告無信號進行懲罰，那么被試的標準就會較高。而如果鼓勵被試報告無信號，那么被試的標準就會較低實驗心理學講義59*第59頁，課件共124頁，創(chuàng)作于2023年2月反應有信號（y）無信號（n）有信號(SN)擊中(y/S)漏報(n/S)無信號(N)虛驚(y/N)正確否定(n/N)表二擇一判斷矩陣刺激實驗心理學講義60*第60頁，課件共124頁，創(chuàng)作于2023年2月反應有信號（y）無信號（n）有信號（SN）Vy/S-Vn/S無信號（N）-Vy/NVn/N表支付矩陣刺激實驗心理學講義61*第61頁，課件共124頁，創(chuàng)作于2023年2月圖概率密度函數(shù)實驗心理學講義62*第62頁，課件共124頁，創(chuàng)作于2023年2月1－ααβ1－β實驗心理學講義63*第63頁，課件共124頁，創(chuàng)作于2023年2月（三）信號檢測論的二個獨立指標信號檢測論者認為閾限不是一個純凈的感知能力的指標，它受利害得失、動機、態(tài)度、意志等因素的影響。而且，一般糾偏和校正猜測機遇的公式都不能對被試者的真實感知能力作正確的估計。因為被試者在報告他對某個刺激或信號的感受時，總是受到動機等因素的影響，考慮其得失利害，采用某種策略，做出某一抉擇，使被試者自己的報告符合他最大的利益。實驗心理學講義64*第64頁，課件共124頁，創(chuàng)作于2023年2月根據(jù)信號檢測論把刺激的判斷看成對信號的偵察和做出抉擇的過程。這樣，在同一過程中就出現(xiàn)了兩個獨立指標：一個是感覺辨別力指標（d‘），表示感知能力，又稱為感覺敏感性；另一個是反應偏向，可用似然比值(β)，有時也用報告標準（C）來表示，它包括利益得失、動機、態(tài)度等因素。實驗心理學講義65*第65頁，課件共124頁，創(chuàng)作于2023年2月1、反應偏向反應偏向可由二種方法計算：一種是似然比值另一種是報告標準。實驗心理學講義66*第66頁，課件共124頁，創(chuàng)作于2023年2月似然比值——β

信號檢測論中用以表示反應偏向的指標之一是似然比值β，意指信號加噪音引起的特定感覺的條件概率與噪音引起的條件概率的比值，其數(shù)學定義為給定Xc水平上信號分布的縱軸與噪音分布的縱軸之比，即：式中“O”代表縱軸。從中可以看到，β因先定概率不同和判定結果的獎懲辦法不同而不同。

實驗心理學講義67*第67頁，課件共124頁，創(chuàng)作于2023年2月報告標準——C

信號檢測論中用以表示反應偏向的另一個指標是報告標準，又稱判斷標準（或判定標準）。在數(shù)學上，反應標準的另一種表示方法是感受經(jīng)驗強度，用符號C表示。C是橫軸上的判定標準位置。在數(shù)學上，C的單位要轉換成刺激強度單位，它的計算公式是：

實驗心理學講義68*第68頁，課件共124頁，創(chuàng)作于2023年2月2、辨別力指數(shù)（d′）d′＝ZSN－ZNZSN——擊中率的Z分數(shù)ZN——虛報率的Z分數(shù)實驗心理學講義69*第69頁，課件共124頁，創(chuàng)作于2023年2月實驗心理學講義70*第70頁，課件共124頁，創(chuàng)作于2023年2月（四）接受者操作特征曲線

接受者操作特征曲線，簡稱ROC曲線，在心理學上又稱為感受性曲線，這就是說，曲線上各點反映著相同的感受性，它們都是對同一信號刺激的反應，不過是在幾種不同的判定標準下所得的結果就是了。接受者操作特征曲線以虛驚概率為橫軸，擊中概率為縱軸所組成的坐標圖和被試者在特定刺激條件下由于采用不同的判斷標準得出的不同結果畫出的曲線。實驗心理學講義71*第71頁，課件共124頁，創(chuàng)作于2023年2月接受者操作特征曲線

（receiveroperatingcharacteristiccurve,ROC曲線）別名：等感受性曲線含義：當辨別力（感受性）恒定，判斷標準變化時，將每次判斷結果的虛報率和擊中率分別作為橫、縱坐標后，所繪制出來的曲線。實驗心理學講義72*第72頁，課件共124頁，創(chuàng)作于2023年2月圖不同辨別力指數(shù)下的ROC曲線

實驗心理學講義73*第73頁，課件共124頁，創(chuàng)作于2023年2月在上述一組ROC曲線中，對角線的直線表示被試的辨別力為0，對信號和噪音完全不能分辨，而越遠離對角線，表示被試對信號越有辨別力。而在同一條曲線中，越靠近右上角的點判斷標準就越低。實驗心理學講義74*第74頁，課件共124頁，創(chuàng)作于2023年2月實驗心理學講義75*第75頁，課件共124頁，創(chuàng)作于2023年2月關于色子游戲實驗心理學講義76*第76頁，課件共124頁，創(chuàng)作于2023年2月三、信號檢測論實驗方法1．有無法

（實驗：信號檢測論—有無法實驗）基本過程：這個方法要求事先選定SN刺激和N刺激，并規(guī)定SN和N出現(xiàn)的概率，然后以隨機方式呈現(xiàn)SN和N，要求被試回答，剛才的刺激是SN還是N。根據(jù)對被試回答的結果計算P（y/SN）和P（y/N），由此計算d’和β。還可以通過改變信號出現(xiàn)的先驗概率以及對被試回答的獎懲辦法，影響被試的判斷標準，繪制出ROC曲線。實驗心理學講義77*第77頁，課件共124頁，創(chuàng)作于2023年2月2．評價法

（實驗：信號檢測論—評價法實驗）在有無法實驗中，當定下判斷標準后，凡等于或大于標準的感覺都說是信號引起的。但在標準之上或標準之下，刺激引起的感覺強度是不一樣的，我們反應的肯定程度也是不一樣的。實驗心理學講義78*第78頁，課件共124頁，創(chuàng)作于2023年2月實驗心理學講義79*第79頁，課件共124頁，創(chuàng)作于2023年2月如圖所示，x2代表的感覺強度大于x1，被試判斷為信號的把握更大，或者說更為肯定。x3比x4判斷為噪音的把握更大。但在有無法實驗中，這些信息都被忽略掉了。x1和x2都報告為有信號，x3和x4都報告為噪音。為了得到反應肯定程度的信息，我們可以讓被試先回答有無信號，然后說明對回答的確信程度，這就是所謂的評價法實驗。那么在這種實驗中，被試就會應用到多個判斷標準。實驗心理學講義80*第80頁，課件共124頁，創(chuàng)作于2023年2月實驗心理學講義81*第81頁，課件共124頁，創(chuàng)作于2023年2月實驗心理學講義82*第82頁，課件共124頁，創(chuàng)作于2023年2月圖中C1、C2、C3、C4和C5是感覺連續(xù)體上從左至右的5個標準。1、2、3、4、5和6代表確信程度即評價等級。當x2感覺出現(xiàn)時，由于它在C5標準之上，被試就用第6等級來反應；當x1感覺出現(xiàn)時，由于它在C4標準之上，C5標準之下，所以被試用第5等級來反應。其余類推。這樣，強度不同的感覺就分屬于不同的評價等級，反應的把握程度就可以表示出來了。實驗心理學講義83*第83頁，課件共124頁，創(chuàng)作于2023年2月實例：某評價法實驗中，SN和N各呈現(xiàn)600次，結果如下：實驗心理學講義84*第84頁，課件共124頁，創(chuàng)作于2023年2月各標準下的擊中率和虛報率注意：低標準下的擊中率和虛報率都是前面概率的累加。

實驗心理學講義85*第85頁，課件共124頁，創(chuàng)作于2023年2月實驗心理學講義86*第86頁，課件共124頁，創(chuàng)作于2023年2月如果以虛報率的Z分數(shù)為橫坐標，以擊中率的Z分數(shù)為縱坐標，那么畫出的ROC曲線就是一條直線，這條直線與機遇線的距離就是d’的值。雙常態(tài)坐標上的ROC曲線實驗心理學講義87*第87頁，課件共124頁，創(chuàng)作于2023年2月實驗心理學講義88*第88頁，課件共124頁，創(chuàng)作于2023年2月

心理（感覺）量表的編制實驗心理學講義89*第89頁，課件共124頁，創(chuàng)作于2023年2月一、有關背景知識物理刺激量可以用物理量表（PhysicalScales）來測量,如長度用尺子來測，質(zhì)量用天平來測。心理量的大小卻不能用物理量表，只能用心理量表（PsychologicalScales）來測。一般量表可以分成三類：順序量表，等距量表和比例量表。實驗心理學講義90*第90頁，課件共124頁，創(chuàng)作于2023年2月

順序量表只能依照某種規(guī)則給所測量的特征排一個數(shù)量上的順序，它沒有相等單位，也沒有絕對的零點。例如1500米賽跑的名次，最先到的是第一名，其次是第二名，然后是第三名等等。實驗心理學講義91*第91頁，課件共124頁，創(chuàng)作于2023年2月

等距量表有相等的單位，能夠給所測量的特征賦予不同的數(shù)值，表示它們之間的差別，但是沒有絕對的零點。所以數(shù)據(jù)之間只能加減運算以求其差距，而不能乘除運算，求其比例。比如溫度計。實驗心理學講義92*第92頁，課件共124頁，創(chuàng)作于2023年2月比例量表是最高級的一種量表，既有相等的單位，又有絕對的零點。因而可以做任何算術運算。比如尺子，天平等等。

下面我們將會談到一些制作心理量表的具體方法。所謂的心理量表，在這里主要指的是閾上感覺的測量問題。即心理量變化和物理量的變化是如何對應的。實驗心理學講義93*第93頁，課件共124頁，創(chuàng)作于2023年2月二、等距量表的制作一般用感覺等距法和差別閾限法來制作等距量表。實驗心理學講義94*第94頁，課件共124頁，創(chuàng)作于2023年2月（一）感覺等距法感覺等距法（equalsensedistancemethod）是一種直接的方法，它是通過把感覺分成主觀上相等的距離來制作。它要求被試將某種感覺上的一段心理量分成主觀上相等的兩個或兩個以上的等份。實驗心理學講義95*第95頁，課件共124頁，創(chuàng)作于2023年2月二分法（Bisection）

R1和R5是兩個的不同響度的聲音，R5>R1。被試調(diào)整聲音刺激的強度，首先找出R3，使其響度正好在R1和R5之間。再找出R4，使其響度在R3和R5之間，再找出R2，使其響度正好在R1和R3之間。這樣利用三次二分法，把R1和R5之間在響度上分成4分。這樣就得到了按等距變化的一系列聲音刺激強度。把這一系列的刺激強度作為橫坐標，把等響單位作為縱坐標畫出一條曲線，這就是響度的等距量表。實驗心理學講義96*第96頁，課件共124頁，創(chuàng)作于2023年2月（二）差別閾限法差別閾限法是制作等距量表的一種間接辦法，通過在不同強度的基礎上測量最小可覺差來實現(xiàn)。具體的說，用任何一種古典的心理物理法測出感覺的絕對閾限，并以此為起點，產(chǎn)生第一個最小可覺差的刺激強度，再以此為基礎，測量第二個最小可覺差的強度，依次類推。得到很多個最小可覺差的刺激強度。以這些刺激強度為橫坐標，以絕對閾限上的最小可覺差為縱坐標，畫出的心理物理關系圖就是一個等距量表。實驗者可以依此找出產(chǎn)生某一感覺水平所需要的刺激值。實驗心理學講義97*第97頁，課件共124頁，創(chuàng)作于2023年2月（三）韋伯定律和費希納對數(shù)定律

ΔI/I=K

剛剛感覺到差別的刺激的增量與標準刺激的比值是一個常數(shù)。這就是通常所說的韋伯定律。常數(shù)K稱為韋伯分數(shù)。ΔI也就是差別閾限。這種物理刺激上的差別造成了主觀感覺上的最小可覺差（justnoticeabledifference，簡稱j.n.d）。前者是物理差別，后者是心理感覺上的差別。實驗心理學講義98*第98頁，課件共124頁，創(chuàng)作于2023年2月費希納在韋伯定律的基礎上，提出了物理刺激和心理感覺關系的對數(shù)定律。他以最小可覺差為心理量的單位，假定不同強度水平刺激的j.n.d主觀感覺上都是相等的。經(jīng)過一系列的數(shù)學推導，發(fā)現(xiàn)了最小可覺差的數(shù)目與物理刺激強度的關系是一種對數(shù)關系。也就是說j.n.d以算術級數(shù)增長時，物理刺激要以幾何級數(shù)增長。實驗心理學講義99*第99頁，課件共124頁，創(chuàng)作于2023年2月第1個j.n.d所對應的刺激強度：I1=I0+I0*W=I0（1+W）1第2個j.n.d所對應的刺激強度：I2=I1+I1*W=I0（1+W）2第3個j.n.d所對應的刺激強度：I3=I0（1+W）3……第s個j.n.d所對應的刺激強度：IS=I0（1+W）S

那么

S=KlogI+bS表示主觀上感覺的大小，以j.n.d為單位。I表示物理刺激的強度，I0表示刺激的絕對閾限，W表示韋伯分數(shù)。實驗心理學講義100*第100頁，課件共124頁，創(chuàng)作于2023年2月實驗心理學講義101*第101頁，課件共124頁，創(chuàng)作于2023年2月實驗心理學講義102*第102頁，課件共124頁，創(chuàng)作于2023年2月三、比例量表的制作比例量表具有真正意義上的零點。若一項測量結果在比例量表上是0，那么我們可以說某個事物并不具有被測量的屬性或特征。由于它具有絕對零點，且量表上的單位相等。因而可以對數(shù)據(jù)進行加減乘除等算術運算。實驗心理學講義103*第103頁，課件共124頁，創(chuàng)作于2023年2月（一）分段法分段法（fractionationmethod）是制作感覺比例量表的的一種直接方法。這種方法通過把一個感覺量加倍或減半或取其它任何比例來建立心理量表的。具體做法是，呈現(xiàn)一個固定的閾上刺激作為標準，讓被試調(diào)整比較刺激，使它所引起的感覺為標準刺激的一定比例，例如2倍，3倍，1/2，1/3等。實驗心理學講義104*第104頁，課件共124頁，創(chuàng)作于2023年2月制作宋（sone）量表。1936年，Stevens確定一個在絕對閾限以上40db的1000HZ的聲音為1宋。當一個47分貝的聲音被判斷為是它的2倍時，那么就可以確定47分貝的聲音響度為2宋，依次類推。而30分貝的聲音被判斷為是它的1/2時，30分貝聲音的響度就是0.5宋。結果作出來的量表不符合費希臘的對數(shù)定律。實驗心理學講義105*第105頁，課件共124頁，創(chuàng)作于2023年2月（二）數(shù)量估計法數(shù)量估計法（methodofmagnitudeestimation）是制作比例量表的一種直接方法。具體步驟是主試先呈現(xiàn)一個標準刺激，并賦予標準刺激一個主觀值，比如10；然后讓被試以這個主觀值為標準，把其他不同強度的比較刺激和它比較，用數(shù)字給出相應的主觀值。然后計算出每組被試對每個刺激量估計的幾何平均數(shù)或中數(shù)。以刺激值為橫坐標，感覺值為縱坐標，即可做成比例量表。

S.Stevens1975數(shù)量估計法實驗（P111）

實驗心理學講義106*第106頁，課件共124頁，創(chuàng)作于2023年2月（三）斯蒂文森的冪定律費希納定律有兩個前提，假定韋伯比例在強弱不同水平上都是固定的；在所有刺激強度水平上JND都是相等的，即主觀剛剛感覺到的差別在不同刺激水平上都是一樣的。韋伯比例在中等強度上是恒定的，而人也經(jīng)常接受中等強度的刺激，但在低或高強度下，韋伯比例發(fā)生變化。另外，有人認為，不同刺激強度上的JND也不一定相等。因而不能用JND來做單位。20JND的聲音應該比10JND的聲音響一倍，但實際上前者比后者要響的多。實驗心理學講義107*第107頁，課件共124頁，創(chuàng)作于2023年2月在這些批評的背景上，S.Stevens提出了制作心理量表的一種直接方法-數(shù)量估計法，并在此基礎上于1957年提出了物理量和心理量之間關系的新定律-冪定律。冪定律認為心理量是物理量的冪函數(shù)。實驗心理學講義108*第108頁，課件共124頁，創(chuàng)作于2023年2月S=bIa

S表示心理感覺量，I是物理刺激，a是指數(shù)，是一個常數(shù)。LogS=logb+alogI

如果心理量和物理量都取對數(shù)的話，那么兩者是直線函數(shù)關系。實驗心理學講義109*第109頁，課件共124頁，創(chuàng)作于2023年2月實驗心理學講義110*第110頁，課件共124頁，創(chuàng)作于2023年2月在上述公