第03章 心理物理学方法(1)

• 被试报告后，主试以“有”“无”或 “＋”“-”记录被试的反应，每个系列都需要 被试作“有”到“无”、或“无”到“有”这 两种报告，亦即，递增时直到第一次报告“有” 之后，这一系列才停止；递减时直到第一次报 告“无”之后，这一系列才停止，然后再进行 下一个系列。 • 若被试者在这二类判断中有“说不准”的情况， 则可以猜，但不可放弃。
感觉阈限的界定
• 刚刚能引起感觉的最小刺激强度被叫做绝对阈 限。 • 刚刚能引起感觉的最小差别叫做差别阈限。 • 按照这样的定义，还不能对这两种阈限进行测 定。根据实验我们知道，某一特定数值的刺激， 在重复作用于感官时，被试有时报告为“无感 觉”，有时报告为“有感觉”，有时还报告为 “刚刚有一点点感觉”。
– 亮度（物理量）——明度（心理量） – 强度（物理量）——响度（心理量）
心理物理学的发展
• 心理物理学的先驱是G. T. Fechner（1801-1887）。 • Fechner通过对感觉强度与刺激强度之间的数量关系的 长期研究，发展出了测量感觉的基本方法。 • 一百多年来，心理物理学方法不断发展，但它的中心 问题仍然是物理量和心理量之间的数量关系的问题。 • 心理物理学方法所处理的问题大体上可以分为两大类
• 极限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。
• 在极限法实验中，由于刺激是按一定的顺序呈现的， 被试在长序列中有继续给同一种判断的倾向，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”，这种被试习惯于前面几次 刺激所引起的感觉叫作习惯误差。 • 由于习惯误差在递增法序列中，即使刺激强度早已 超出阈限，被试仍报告感觉不到，这就会使测得阈 值偏高 。 • 相反，在递减法序列中，即使刺激强度早已小于阈 限，被试仍报告有感觉，这就会使测得的阈值偏低。
（2）因变量（反应变量）
• 用极限法测定差别阈限的反应变量要求 被试以口头报告方式表示，一般用三类 反应，将比较刺激与标准刺激加以比较， 当比较刺激大于标准刺激时，主试记录 “＋”；当比较刺激等于标准刺激时， 主试记录“=”；当比较刺激小于标准刺 激时，主试记录“-”。当被试在比较时 表示怀疑，可记作“？” 。
表2 最优条件下各种感觉道的韦伯比例
感 觉 道 韦伯比例
音高/2000Hz
重压觉/400g 视明度/100光子 举重/300g 响度/100dB，1000Hz 橡胶气味/200嗅单位 皮肤压觉/5g/mm2 咸味道/3mol/L（3克分子/公升）
1/333
1/77 1/62 1/52 1/11 1/10 1/7 1/5
b
a
怎样消除习惯误差和期望误差？
• 采用抵消平衡设计（即ABBA设计）： 第一次：递增（A） 第二次：递减（B） 第三次：递减（B） 第四次：递增（A）
练习误差和疲劳误差
• 练习误差（error of practice）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（error of fatigue）。 • 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。
• 此定义要比普通心理学的定义具体，也便于操 作，故称为阈限的操作定义。 • 操作定义是由物理学家布里奇曼提出的，他主 张一个概念应由测定它的程序来下定义。 • 操作定义的提出受到心理学家的欢迎。在心理 学上，对一个心理现象根据它们的程序下定义 就叫操作定义。 • 具体说，操作定义就是用可感知、度量的事物、 时间、现象和方法对变量或指标作出具体的界 定。
用最小变化法测定绝对阈限
• • • • （1）自变量 （2）因变量（反应变量） （3）阈限的确定（计算） （4）误差及其控制
（1）自变量
• 用极限法测定绝对阈限，自变量是刺激 系列。 • 刺激系列要按递增或递减系列交替呈现。
–递增时，刺激要从阈限以下的某个强度开始； –递减时，刺激系列的起点要大于阈限的某个 强度； –一般应选10到20个强度水平。
表1 某些近似的觉察阈限
感觉种类
视 觉 听 觉 味 觉 嗅 觉 触 觉
觉察阈限值
清晰无雾的夜晚30英里处看到的一只烛光 安静条件下20ft.处表的滴答声 一茶匙糖溶于8L水中 一滴香水扩散到三室一套的整个房间 一只蜜蜂的翅膀从1cm高处落到你的背部
关于差别阈限
• 1846年E. H. Weber发表了他关于重量差别阈限的研究， 系统地阐明了差别阈限和标准刺激之间的关系。 • 他指出差别阈限和标准刺激成正比，并且差别阈限和 标准刺激的比例是一个常数，通常用 △I/I = k 表示。在 这里，△I代表差别阈限，I代表标准刺激强度，k是小 于1的常数。K也称作韦伯比例或韦伯分数。 • 不同感觉道的韦伯分数是不同的。后来，Fechner把这 个 关于差别阈限的规律称为韦伯定律（Weber Law）。
误差计算
• 习惯误差和期望误差哪一种倾向更大？ –分别求上升序列和下降序列的阈值
• 练习误差和疲劳误差哪一种倾向更大？
–分别计算出前一半实验中测定的阈限与后一半实验 中测定的阈限，。
用最小变化法测定差别阈限
• • • • （1）自变量 （2）因变量（反应变量） （3）差别阈限的确定（计算） （4）误差及其控制
• （3）在上限与下限之间的距离为不肯定 间距。 • （4）不肯定间距的中点是主观相等点。 在理论上主观相等点（或主观等点）应 与标准刺激相等，但实际上两者有一定 的差距，这个差距称为常误。 • （5）取不肯定间距的一半或者取上差别 阈和下差别阈之和的一半为差别阈限。
பைடு நூலகம்4）误差及其控制
• 与用极限法求绝对阈限一样，在测定差 别阈限时，也必须想方设法控制常误。 • 除了要控制习惯和期望误差外，还要控 制因标准刺激和比较刺激同时呈现所造 成的误差（空间误差）或者因先后呈现 所造成的（顺序误差）。 • 控制方法可采用多层次的ABBA法。
（3）差别阈限的确定
• 确定差别阈限时先要求得一系列的数据，这些 数据有： • （1）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 ；第一次非“-” 到“-” 之间的中点为差别阈限的下限 ； • （2）在递增系列中最后依次“-”到非“-” 之 间的中点为差别阈限的下限；第一次非“＋” 到“＋”之间的中点为差别阈限的上限。
– 感觉阈限的测量； – 阈上感觉的测量，也就是心理量表的制作。
• 自从本世纪50年代，W. P. Tanner, Jr.和J. A. Swets把信号 检测论（signal detection theory，SDT）引入心理学领域 以来，又为心理物理学的研究提供了一个新的有力工 具。
心理物理学研究的变量介绍
（1）自变量
• 用极限法测定差别阈限时，每次要呈现两个刺 激，让被试比较，其中一个是标准刺激，即刺 激是固定的，其强度大小不变；另一个是比较 刺激又称变异刺激，即刺激的强度按由小而大 或由大而小顺序排列。 • 标准刺激和比较刺激可同时呈现，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，以测定绝对阈限的同样方法与标准刺激匹 配呈现。
• 与习惯误差相反的是另一种误差叫期望 误差（error of anticipation）。它表 现为被试在长的序列中给予相反判断的 倾向，期望转折点的尽快到来。用递增 法测定时，阈值就会偏低；用递减法测 定时，阈值就会偏高。
递增递减系列中的习惯误差
实际无感觉 a b 报告有感觉 实际有感觉
报告无感觉
• 人的感受性的这种随机性变化，在每一 种感觉道中都能发现。这种随机变化往 往与以下几个方面有关：
–（1）如何测量阈限有关； –（2）被试对任务的注意程度及其态度有关； –（3）被试的感受性暂时出现不稳定的摇摆 有关。不过，这种随机变化的感觉，其次数 分配基本上呈常态分布。
• 因此，根据统计学，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。 而这个平均数恰好有50％的实验次数报告为 “有感觉”的刺激强度，由此可见，阈限是个 统计值。 • 因而，我们把阈限定义为：有50％的实验次数 能引起积极反应的刺激之值；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 那个刺激强度之差。
测量感觉阈限的三种方法
• 测量感觉阈限的方法有三种：
–最小变化法 –恒定刺激法 –平均差误法
• 学习者应特别注意这三种方法的实验程 序和实验结果的统计处理。
1、最小变化法
什么是最小变化法？ 用最小变化法测定绝对阈限 用最小变化法测定差别阈限
什么是最小变化法？

又叫极限法、最小可觉差法，是测量阈限的直 接方法； 最小变化法的刺激由递减和递增的两个系列组 成； 每次呈现刺激后让被试报告他是否有感觉； 刺激的增减应尽可能地小，目的是系统地探求 被试由一类反应到另一类反应的转折点，即在 多强刺激时，由有感觉变为无感觉，或由无感 觉变为有感觉。每个系列的转折点就是该系列 的绝对阈限。
韦伯定律的主要贡献
• 第一，给我们提供了一个比较辨别能力 的指标。 • 第二，可对不同感觉道的感受性进行比 较。
二、测定阈限的三种基本方法
• 我们明确了阈限的操作定义，就能够用 心理物理学方法来测定阈限。关于测定 阈限的实验，一般具有下列三个明显的 特点： 1.选择好刺激系列和反应系列 2.要尽量简化被试对刺激所作的反应 3.测定的次数要多些
• 因变量 1、只有一个刺激的实验： （1）信号存在或不存在（我看到、我没有看到） （2）直接给出刺激属性（重多少克？） 2、对两种刺激进行比较的实验： （1）判断大小（刺激A和B谁大？） （2）直接估计结果（A是B的几倍？） • 自变量：刺激质和量的属性 • 控制变量：观察者的意愿
一、阈限的性质
• 为了使测定的阈限准确，并使每一刺激 系列的阈限能相对稳定，一般递增和递 减刺激系列要分别测定50次左右（共100 次左右）、刺激应由实验者操纵。 • 为了避免被试者形成定势，每次呈现刺 激的起点不应固定不变，而应随机变化。
（2）因变量（反应变量）
• 用极限法测定绝对阈限的反应变量时， 要求被试以口头报告方式表示。 • 当刺激呈现之后，被试感觉到有刺激， 就报告“有”，当被试没感觉到有刺激， 就报告“无”，其依据是被试的内省， 而不是刺激是否呈现。
• 著名的实验心理学史专家Edwin G. Boring（1950）认为 对内部感受与外部世界之间关系的测量方法的引入， 是科学心理学开始的一个标志。 • 这主要是因为科学家使用心理物理学的方法提出了第 一个心理现象的精确定律，尽管这个定律不一定那么 完美。 – 首先，测量感觉是非常困难的，我们不能象测量石 头的重量或光的强度那样来测量感觉。 – 其次，内部判断与作用于感受器的物理量之间并不 是完全一对一的。因此，我们必须把物理刺激及其 引起的感觉区分开。
第03章 传统心理物理法
本章主要内容：
一、阈限的性质 二、测定阈限的三种基本方法 • 最小变化法 • 恒定刺激法 • 平均差误法 三、心理量表法 四、阈限概念和理论的发展 五、信号检测论的原理
引言：什么是心理物理学
• 定义：就是研究心理量和物理量之间的 关系的科学。 • 物理量是指对身体各感官的刺激；心理 量是指各种感觉或主观印象。如：
（3）阈限的确定（计算）
• 在一个刺激系列中，被试者报告“有” 和“无”这两个报告相应的两个刺激强 度的中点就是这个系列的阈限。 • 下表是用最小变化法测音高的感觉阈限。
（4）误差及其控制
• 用极限法求绝对阈限经常会产生一些误差。 • 在这些误差中，有些是由直接对感觉产生干扰 的因素引起的；还有些是非感觉方面的因素引 起的，如习惯和期望、练习和疲劳、时间和空 间等等。 • 这些因素在测定阈限的过程中经常起作用，以 致使测定结果产生一定倾向的误差。这类误差 叫做常误（constant error）。