心理物理學方法

心理物理學方法第1頁，共41頁，2023年，2月20日，星期六引言：什么是心理物理學定義：就是研究心理量和物理量之間的關(guān)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。如：亮度（物理量）——明度（心理量）強度（物理量）——響度（心理量）第2頁，共41頁，2023年，2月20日，星期六心理物理學的發(fā)展心理物理學的先驅(qū)是G.T.Fechner（1801-1887）。Fechner通過對感覺強度與刺激強度之間的數(shù)量關(guān)系的長期研究，發(fā)展出了測量感覺的基本方法。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(guān)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。第3頁，共41頁，2023年，2月20日，星期六心理物理學研究的變量介紹因變量

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

2、對兩種刺激進行比較的實驗：（1）判斷大小（刺激A和B誰大？）（2）直接估計結(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)著名的實驗心理學史專家EdwinG.Boring（1950）認為對內(nèi)部感受與外部世界之間關(guān)系的測量方法的引入，是科學心理學開始的一個標志。這主要是因為科學家使用心理物理學的方法提出了第一個心理現(xiàn)象的精確定律，盡管這個定律不一定那么完美。首先，測量感覺是非常困難的，我們不能象測量石頭的重量或光的強度那樣來測量感覺。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度被叫做絕對閾限。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，還不能對這兩種閾限進行測定。根據(jù)實驗我們知道，某一特定數(shù)值的刺激，在重復作用于感官時，被試有時報告為“無感覺”，有時報告為“有感覺”，有時還報告為“剛剛有一點點感覺”。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性變化，在每一種感覺道中都能發(fā)現(xiàn)。這種隨機變化往往與以下幾個方面有關(guān)：（1）如何測量閾限有關(guān)；（2）被試對任務的注意程度及其態(tài)度有關(guān)；（3）被試的感受性暫時出現(xiàn)不穩(wěn)定的搖擺有關(guān)。不過，這種隨機變化的感覺，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)計學，可以把那個可以剛剛引起感覺的最小刺激強度以其算術(shù)平均數(shù)來表示。而這個平均數(shù)恰好有50％的實驗次數(shù)報告為“有感覺”的刺激強度，由此可見，閾限是個統(tǒng)計值。因而，我們把閾限定義為：有50％的實驗次數(shù)能引起積極反應的刺激之值；同理，把差別閾限定義為有50％的實驗次數(shù)能引起差別感覺的那個刺激強度之差。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家布里奇曼提出的，他主張一個概念應由測定它的程序來下定義。操作定義的提出受到心理學家的歡迎。在心理學上，對一個心理現(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、時間、現(xiàn)象和方法對變量或指標作出具體的界定。

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準刺激之間的關(guān)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(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第一，給我們提供了一個比較辨別能力的指標。第二，可對不同感覺道的感受性進行比較。第13頁，共41頁，2023年，2月20日，星期六二、測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方法來測定閾限。關(guān)于測定閾限的實驗，一般具有下列三個明顯的特點：1.選擇好刺激系列和反應系列2.要盡量簡化被試對刺激所作的反應3.測定的次數(shù)要多些第14頁，共41頁，2023年，2月20日，星期六測量感覺閾限的三種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學習者應特別注意這三種方法的實驗程序和實驗結(jié)果的統(tǒng)計處理。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？用最小變化法測定絕對閾限用最小變化法測定差別閾限第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(zhuǎn)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(zhuǎn)折點就是該系列的絕對閾限。第17頁，共41頁，2023年，2月20日，星期六用最小變化法測定絕對閾限（1）自變量（2）因變量（反應變量）（3）閾限的確定（計算）（4）誤差及其控制第18頁，共41頁，2023年，2月20日，星期六（1）自變量用極限法測定絕對閾限，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，刺激要從閾限以下的某個強度開始；遞減時，刺激系列的起點要大于閾限的某個強度；一般應選10到20個強度水平。第19頁，共41頁，2023年，2月20日，星期六為了使測定的閾限準確，并使每一刺激系列的閾限能相對穩(wěn)定，一般遞增和遞減刺激系列要分別測定50次左右（共100次左右）、刺激應由實驗者操縱。為了避免被試者形成定勢，每次呈現(xiàn)刺激的起點不應固定不變，而應隨機變化。第20頁，共41頁，2023年，2月20日，星期六（2）因變量（反應變量）用極限法測定絕對閾限的反應變量時，要求被試以口頭報告方式表示。當刺激呈現(xiàn)之后，被試感覺到有刺激，就報告“有”，當被試沒感覺到有刺激，就報告“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，星期六被試報告后，主試以“有”“無”或“＋”“-”記錄被試的反應，每個系列都需要被試作“有”到“無”、或“無”到“有”這兩種報告，亦即，遞增時直到第一次報告“有”之后，這一系列才停止；遞減時直到第一次報告“無”之后，這一系列才停止，然后再進行下一個系列。若被試者在這二類判斷中有“說不準”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（計算）在一個刺激系列中，被試者報告“有”和“無”這兩個報告相應的兩個刺激強度的中點就是這個系列的閾限。下表是用最小變化法測音高的感覺閾限。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閾限經(jīng)常會產(chǎn)生一些誤差。在這些誤差中，有些是由直接對感覺產(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，如習慣和期望、練習和疲勞、時間和空間等等。這些因素在測定閾限的過程中經(jīng)常起作用，以致使測定結(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，星期六極限法測定絕對閾限產(chǎn)生的誤差主要有四種：習慣誤差和期望誤差、練習誤差和疲勞誤差。第26頁，共41頁，2023年，2月20日，星期六在極限法實驗中，由于刺激是按一定的順序呈現(xiàn)的，被試在長序列中有繼續(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”，這種被試習慣于前面幾次刺激所引起的感覺叫作習慣誤差。由于習慣誤差在遞增法序列中，即使刺激強度早已超出閾限，被試仍報告感覺不到，這就會使測得閾值偏高。相反，在遞減法序列中，即使刺激強度早已小于閾限，被試仍報告有感覺，這就會使測得的閾值偏低。

第27頁，共41頁，2023年，2月20日，星期六與習慣誤差相反的是另一種誤差叫期望誤差（errorofanticipation）。它表現(xiàn)為被試在長的序列中給予相反判斷的傾向，期望轉(zhuǎn)折點的盡快到來。用遞增法測定時，閾值就會偏低；用遞減法測定時，閾值就會偏高。第28頁，共41頁，2023年，2月20日，星期六遞增遞減系列中的習慣誤差abba實際無感覺報告無感覺報告有感覺實際有感覺第29頁，共41頁，2023年，2月20日，星期六怎樣消除習慣誤差和期望誤差？采用抵消平衡設計（即ABBA設計）：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，星期六練習誤差和疲勞誤差練習誤差（errorofpractice）是由于實驗的多次重復，被試逐漸熟悉了實驗情景，對實驗產(chǎn)生了興趣和學習效果，而導致反應速度加快和準確性逐步提高的一種系統(tǒng)誤差。與此相反，由于實驗多次重復，隨著實驗進程而發(fā)展的疲倦或厭煩情緒的影響，而導致被試反應速度減慢和準確性逐步降低的一種系統(tǒng)誤差，稱之為疲勞誤差（erroroffatigue）。隨著時間的進展，練習可能使閾限降低，而疲勞可能使閾限升高。第31頁，共41頁，2023年，2月20日，星期六誤差計算習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誤差和疲勞誤差哪一種傾向更大？分別計算出前一半實驗中測定的閾限與后一半實驗中測定的閾限，。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定差別閾限（1）自變量（2）因變量（反應變量）（3）差別閾限的確定（計算）（4）誤差及其控制第34頁，共41頁，2023年，2月20日，星期六（1）自變量用極限法測定差別閾限時，每次要呈現(xiàn)兩個刺激，讓被試比較，其中一個是標準刺激，即刺激是固定的，其強度大小不變；另一個是比較刺激又稱變異刺激，即刺激的強度按由小而大或由大而小順序排列。標準刺激和比較刺激可同時呈現(xiàn)，標準刺激在每次比較時都出現(xiàn)，比較刺激按遞增或遞減系列，以測定絕對閾限的同樣方法與標準刺激匹配呈現(xiàn)。第35頁，共41頁，2023年，2月20日，星期六（2）因變量（反應變量）用極限法測定差別閾限的反應變量要求被試以口頭報告方式表示，一般用三類反應，將比較刺激與標準刺激加以比較，當比較刺激大于標準刺激時，主試記錄“＋”；當比較刺激等于標準刺激時，主試記錄“=”；當比較刺激小于標準刺激時，主試記錄“-”。當被試在比較時表示懷疑，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“+”之間的中點為差別閾限的上限；第一次非“-”到“-”之間的中點為差別閾限的下限；（2）在遞增系列中最后依次“-”到非“-”之間的中點為差別閾限的下限；第一次非“＋”到“＋”之間的中點為差別閾