心理物理学

劳的影响，要求最小变化法的递增和递减系列按照 ABBA 法安排，交替进行。 具体做法是：如以”↑”代表递增，以”↓”代表递减，并以四次为一轮，就可以按 照”↓↑↑↓”或”↑↓↓↑”排列。这样，即使整个实验过程中存在练习效应或疲劳效应， 也会平均作用在递增或递减系列上，不至于产生额外的干扰。 最小变化法测定差别阈限的注意要点和测量绝对阈限时的基本相同： 递增递 减系列要保持数量一致，以抵消习惯误差和期望误差；每一系列的起始位置要随 机变化，以防止被试形成预测；递增递减系列交替排列，以平衡练习误差和疲劳 误差。有所不同的是：由于测定差别阈限时有了标准刺激的存在，那么标准刺激 和比较刺激每次呈现的相对关系（时间先后关系或空间位置关系）也可能构成干 扰因素。为了控制标准刺激出现位置和时机的影响，通常采用的办法是多层次 ABBA 控制法。多层次 ABBA 法的基本思想和简单的 ABBA 法是完全一致的， 表 5-3 列举了多层次 ABBA 法的具体控制形式。
1．基本的实验过程 在测定绝对阈限时，刺激系列分为递增和递减两种。递增系列的起点安排在 被试基本觉察不到的物理刺激强度范围内，随机选择；递减系列的起点安排在被 试基本觉察到的物理刺激强度范围内，随机选择。在实验时，每个刺激系列都从 起点处沿递增或递减方向， 依次呈现给被试， 要求被试报告表示是否感觉到刺激， 若被试感觉”说不准”，则要求其进行猜测。主试以”有”“无”或”＋”“一”记录被试 的反应。对于递增系列，到被试第一次报告”有”，便停止实验；对于递减系列， 到被试第一次报告”无”， 停止。 表 5-1 是用最小变化法测定绝对阈限的实验记录， 可以看到递增系列和递减系列交替呈现，起点随机选择，直至被试反应发生变化 为止。
间距的中点是主观相等点。 在理源自上主观相等点 （或主观等点） （point of subjective equality，简称PSE）应与标准刺激（S）相等，但实际上两者有一定的差距，这 个差距称为常误（constant error，简称CE） 。 （5）取不肯定间距的一半或者取上 差别阈（Dlu=Lu-St）和下差别阈（DLl=St-Ll）之和的一半为差别阈限。以上阐述 可用公式表示为：
M上限=.412
M下限=.350
DL=.031
PSE=.381
（采自赫葆源、张厚粲和陈舒永，1983）
差别阈限的计算比绝对阈限来得复杂。先要求得一系列的数据，包括： （1） 在递减系列中最后一次”＋”到非”+”（即”＝”或”－”或”？”）之间的中点为差别阈 第一次非”－”到”－”之间的中点为差别阈限的下限， 用Ll表 限的上限， 用Lu表示； 示。 （2）在递增系列中最后依次”－”到非”－”之间的中点为Ll；第一次非”＋”到” ＋”之间的中点为Lu。 （3）在上限与下限之间的距离为不肯定间距Iu。 （4）不肯定
第一节
传统心理物理学
在《心理物理学纲要》一书中，费希纳把心理物理学定义为一门精密的关于 身体和心理之间函数依附关系的理论。可以说，心理物理学的目标就是最终用精
确的数学函数的形式来描述外部的物理刺激与由此而发生的感觉和知觉之间的 定量关系。要实现这一目标，心理学家必须要先做两个准备工作： （1）感觉阈限 的测量； （2）阈上感觉的量化。
表 5-2 以极限法测定时间差别阈限的记录 次 数 .56 .52 .48 .44 .40 .36 .32 .28 .24 .20 上限 下限 + = － － － － － .4 2 .3 8 .4 2 .3 8 .4 2 .3 8 .4 2 .3 4 .3 8 .3 0 .4 2 .3 4 .3 8 .3 4 .4 2 .3 4 .4 2 .3 8 .38 .303 .4 2 .3 8 .3 8 .3 4 .4 6 .3 4 .4 2 .3 4 .4 2 .3 8 + + + = － 变异刺激 ----持续时间（秒） 1 ↓ 2 ↑ 3 ↓ + + + + = － － － = = － + = = － － + + = + = － － － + + + = = － + + = － + = = － － + + + = － + = － － 4 ↑ 5 ↓ 6 ↑ 7 ↓ 8 ↑ 9 ↓ 10 ↑ 11 ↓ 12 ↑ 13 ↓ + + + = = = － + = = － + + + = － + = = － － － － .4 2 .3 4 14 ↑ 15 ↓ 16 ↑ 增减系列
（一）最小变化法
最小变化法（minimal-change method）又称极限法 （limit method） 、序列探 索法 （method of serial exploration） 、 最小可觉差法 （或最小差异法） （method of least difference）等，是测量阈限的直接方法。它的特点是：将刺激按递增或递减系列 的方式，以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。
DLu = Lu − S t DLl = S t − Ll
PSE =
Lu + Ll 2
CE = S t − PSE
DL =
( Lu − S t ) + ( S t − Ll ) DLu + DLl Lu − Ll = = 2 2 2
2．误差控制 最小变化法测定绝对阈限产生的误差主要有四种：习惯误差和期望误差、练 习误差和疲劳误差。 习惯误差是指由于被试在长序列中有继续作同一种判断的倾 向所引起的误差。如在下降序列中继续说”有”或”是”，在上升序列中继续说”无” 或”否”。 由于习惯误差的存在，递增系列中，阈值就会偏高，而在递减系列中， 阈值就会偏低。而期望误差则是指由于被试在长的序列中给予相反判断（期望转 折点的尽快到来）的倾向所导致的误差。由于期望误差的存在，递增系列中，阈 值就会偏低，而在递减系列中，阈值就会偏高。为了让习惯误差和期望误差尽可 能相互抵消，最小变化法的递增和递减序列要做到数量一致。 练习误差是由于实验的多次重复，被试逐渐熟悉了实验情景，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。与此 相反，由于实验多次重复，随着实验进程而发展的疲倦或厌烦情绪的影响，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，称之为疲劳误差。随着 时间的进展，练习可能使阈限降低，而疲劳可能使阈限升高。为了平衡练习和疲
表 5-3 ABBA 法的控制形式 比较刺激系列呈现顺序 标准刺激呈现位置 相继呈现的先后顺序 ↑ 左右 前后 ↓ 右左 后前 ↓ 右左 前后 ↑ 左右 后前
（二）恒定刺激法
恒定刺激法（或固定刺激法） （ method of constant stimulus ）又叫正误法 （true-false method） 、次数法（frequency method） ，它是心理物理学中最准确、 应用最广的方法。 1．具体作法 具体作法如下： （1）主试从预备实验中选出少数刺激，一般是 5 到 7 个，这 几个刺激值在整个测定过程中是固定不变的； （2）选定的每种刺激要向被试呈现 多次，一般每种刺激呈现 50 到 200 次； （3）刺激呈现的次序事先经随机安排， 不让被试知道。用以测量绝对阈限时，则无需标准值；如用以确定差别阈限或等 值时，则需包括一个标准值。 （4）此法在统计结果时必须求出各个刺激变量引起 某种反应（有、无或大、小）的次数。特别要注意的是，此法在实验之前需要选 定刺激。所选定的刺激最大强度应为每次呈现几乎都能为被试感觉到的强度，它
表 5-1 以极限法测定音高绝对阈限的记录
次 数 1 ↓ + + + + + + + + + － + － － － － － + + + + + + + － + － － － － + + + + + + + － － － － + － － － － － － 125 125 115 125 125 105 115 125 115 135 + + + + + + － + － － － － 2 ↑ 3 ↓ 4 ↑ 5 ↓ 6 ↑ 7 ↓ 8 ↑ 9 ↓ + + + + + + + + + + － － + － － － － － + － － － － － － 105 125 115 105 115 105 125 105 + + + + + + + － + － － － － － + + + + + + + + + － + － － － － － + + + + + + － + － － － － － － + + + + + + + + － + － － － － － － － 115 115 10 ↑ 11 ↓ 12 ↑ 13 ↓ 14 ↑ 15 ↓ 16 ↑ 17 ↓ 18 ↑ 19 ↓ 20 ↑ + + + + + + + + + + － 增减系列 21 20 19 18 17 16 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 阈 限 值 总平均值 M=11.7 刺激值 ----乐音 ·频率（赫）
531710当然从顺序量表改造而来的等距量表毕竟受到正态分布假设的限制一般在心理物理学研究中直接建立等距量表的方法有感觉等距法和差别阈限法两要制作一个等距量表最直接的方法是采用感觉等距法equalsensedistancemethod它是通过将一个感觉分成主观上相等距离来制作
第五章
心理物理学
量化和精确性是科学主义对心理学提出的严格考验。 被喻为科学的各种自然 科学都是可以量化的，诸如物理学、化学和生物学，量化是心理学挤身自然科学 领域最大的绊脚石，传统的思辨式心理学对此一筹莫展，因此，科学心理学的建 立有待新生力量的注入。 1860 年，费希纳的巨著《心理物理学纲要》轰动了整个心理学界，因为这 不仅标志着一门新兴学科----心理物理学的诞生，同时也使当时的心理学工作者 看到了心理学科学化道路的曙光。通过运用各种数学方法和测量技术，心理物理 学正在逐步揭示心理现象和物理现象之间对应的数量关系， 这种对应关系的量化 使得心理学家第一次有能力像物理学家测量物体属性那样， 精确量化人的心理事 件。而一门学科的量化程度则代表了它的科学水平的高低，因此，就像著名的实 验心理学家波林在 1950 年做出的评论那样：内部印象（心理物理学中的心理） 与外部世界（心理物理学中的物理）之间相互关系的测量技术的引入，标志了科 学心理学的诞生。 自费希纳之后，越来越多的研究者参与到心理物理学研究领域中来，心理物 理学的内涵和外延在不断地扩充。20 世纪中叶，史蒂文斯定律和信号检测论的 同时诞生，标志着心理物理学的发展进入了崭新的阶段。后人为了区别，习惯上 将后者称为现代心理物理学， 而将以费希纳为代表的心理物理学称之为传统心理 物理学。由此，本章一、二节将侧重点置于传统心理物理学，而三、四节则进一 步探讨现代心理物理学。
一、感觉阈限的测量
感觉阈限（sensory threshold） ，又称阈限，是传统心理物理学的核心概念。 阈限可以分为两种：一为绝对阈限（absolute threshold） ，通常简写为 RL（德语 Reiz Limen） ，指刚好能够引起心理感受的刺激大小；二为差别阈限（difference threshold） ，通常简写为 DL（德语 Differenz Limen） ，指刚好能引起差异感受的 刺激变化量。然而，虽然理论上阈限是心理感受”全或无”的突变点，但事实上这 样的阈限定义并不能在阈限的实际测量中起到作用。实际研究告诉我们，对于某 一特定强度的刺激， 被试有时会报告”无感觉”， 有时报告”有感觉”， 有时则报告” 有一点感觉”。所以，面对阈限的概念，实验者必须借助操作定义（operational definition） 。由于个体所有时刻的感受性在分布上基本符合正态分布，因此根据 统计学原理， 可以把那个可以刚刚引起感觉的最小刺激强度以其算术平均数来表 示，而这个平均数恰好为有 50％的实验次数报告为”有感觉”的刺激强度，由此， 可以把阈限的操作定义设定为：有 50％的实验次数能引起反应的刺激值；同理， 把差别阈限定义为有 50％的实验次数能引起差别感觉的两个刺激强度之差。 正是基于上述操作定义，费希纳设计了三种测量感觉阈限的方法----最小变 化法、恒定刺激法和平均差误法。这些方法后来被统称为传统心理物理法。下面 将逐一介绍。
σ=0.87
δM=0.20
（采自赫葆源、张厚粲和陈舒永，1983）
绝对阈限计算分为两步： （1）计算每个刺激系列的阈限，被试者反应转折点
处所对应的两个刺激强度的中点就是这个系列的阈限， 表 5-1 每列的下方都有列 出； （2）求出所有系列阈限的均值，便是最后求得的绝对阈限值。 和绝对阈限的测定不同，用最小变化法测定差别阈限时，每次要呈现两个刺 激，让被试比较，一个是强度大小不变的标准刺激，另一个是强度按递增或递减 顺序排列的比较刺激。标准刺激在每次比较时都出现，比较刺激按递增或递减系 列与标准刺激匹配呈现， 直到被试的反应发生转折。 将被试的报告分为三类反应， （1）比较刺激大于标准刺激，记为”＋”； （2）比较刺激等于标准刺激时，记为” ＝ ”； （3）比较刺激小于标准刺激，记为”－”。当被试在比较时表示怀疑，可记 作”？”。表 5-2 是最小变化法测定时间差别阈限的实验记录。