实验心理学4.1.ppt
第四章,心理物理学,2023/7/14,2,本节思考题1什么是心理物理学？2.阈限的操作定义是什么？3.用最小变化法如何测量绝对阈限和差别阈限？4.最小变化法常有的误差有哪些？怎样消除？5.用恒定刺激法如何测量绝对阈限和差别阈限？6.用平均误差法如何测量绝对阈限和差别阈限？7.三种方法各有哪些特点？8.比较三种方法的优缺点？,2023/7/14,3,第四章 心理物理学,一、心理物理学：是一门研究心理现象和物理刺激之间对应关系的学科，即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：光的亮度（物理量）明度（心理量）声的强度（物理量）响度（心理量）,2023/7/14,4,二、心理物理学研究的变量介绍,1.自变量：刺激的质和量的属性2.因变量：口头报告的结果 在只有一个自变量（刺激）的实验中：（1）信号存在或不存在（我看到或没有看到）（2）直接给出刺激属性（重多少克？）在两种刺激进行比较的实验中：（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？）3.控制变量：观察者（被试）的意愿,2023/7/14,5,第一节 感觉阈限的测量,一、阈限及其操作定义一）感觉阈限的性质有学者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。,2023/7/14,6,第一节 感觉阈限的测量,1.刚刚能引起感觉的最小的物理刺激强度叫做绝对感觉阈限。2.刚刚能引起差别感觉的最小物理刺激量叫做差别感觉阈限。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”。,2023/7/14,7,第一节 感觉阈限的测量,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。,2023/7/14,8,第一节 感觉阈限的测量,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。二）阈限的操作定义：我们把绝对感觉阈限定义为：有50的实验次数能引起积极反应的刺激值；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那个刺激强度之差。,2023/7/14,9,第一节 感觉阈限的测量,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,2023/7/14,10,第一节 感觉阈限的测量,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。,2023/7/14,11,第一节 感觉阈限的测量,二、最小变化法又叫极限法、最小可觉差法、序列探索法，是测量阈限的直接方法；最小变化法是将刺激按递增或递减序列的方式，以间隔相等的小步变化，寻求从一种反应到另一种反应的转折点，即阈限的位置。对刺激的要求如下：,2023/7/14,12,第一节 感觉阈限的测量,1.最小变化法的刺激由递减和递增的两个系列组成；2.每次呈现刺激后让被试报告他是否有感觉或者感觉到的结果；两个比较刺激哪一个大哪一个小；3.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，即在什么刺激强度时，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。,2023/7/14,13,第一节 感觉阈限的测量,一）用最小变化法测定绝对阈限1.自变量：刺激系列。刺激系列要按递增和递减系列交替呈现。递增时，刺激要从明显在阈限以下的某个强度开始；递减时，刺激系列的起点要明显大于阈限的某个强度；一般应选10到20个强度水平。,2023/7/14,14,第一节 感觉阈限的测量,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至少各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。,2023/7/14,15,第一节 感觉阈限的测量,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。具体做法：,2023/7/14,16,第一节 感觉阈限的测量,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。若被试在这二类判断中有“说不准”的情况，则可以猜，但不可放弃。,2023/7/14,17,第一节 感觉阈限的测量,3.阈限的确定（计算）在一个刺激系列中，被试报告“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。把每个系列的阈限求出后，再求出各个阈限（所有系列的）的平均数，这就是阈限值。下表是用最小变化法测音高的感觉阈限。,2023/7/14,18,2023/7/14,19,第一节 感觉阈限的测量,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）。,2023/7/14,20,第一节 感觉阈限的测量,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。,2023/7/14,21,第一节 感觉阈限的测量,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。习惯误差的特点：由于习惯误差的作用，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。,2023/7/14,22,第一节 感觉阈限的测量,递增递减系列中的习惯误差,a,b,b,a,实际无感觉（报告有感觉）,报告无感觉,b,a,报告有感觉,实际有感觉（报告无感觉）,2023/7/14,23,第一节 感觉阈限的测量,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。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）,2023/7/14,24,第一节 感觉阈限的测量,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）。,2023/7/14,25,第一节 感觉阈限的测量,随着时间的进展，练习误差可能使阈限降低，而疲劳误差可能使阈限升高。5.误差计算与检验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平均阈限值，如果XX，说明存在习惯误差；如果XX，说明存在期望误差；如果X=X，说明无这类误差。（、=指统计学意义上的含义）,2023/7/14,26,第一节 感觉阈限的测量,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平均阈限与后一半实验中测定的平均阈限，如果X前X后，说明存在练习误差；如果X前X后，说明存在疲劳误差；如果X前=X后，说明无这类误差。（、=指统计学意义上的含义）。,2023/7/14,27,第一节 感觉阈限的测量,二）用最小变化法测定差别阈限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，每次都要呈现，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。,2023/7/14,28,第一节 感觉阈限的测量,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，当被试报告比较刺激大于标准刺激时，主试记录“”；当报告比较刺激等于标准刺激时，主试记录“=”；当报告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、拿不准，可记作“？”。,2023/7/14,29,第一节 感觉阈限的测量,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“”到第一次非“+”之间的中点为差别阈限的上限；最后一次非“-”到第一次“-”之间的中点为差别阈限的下限；（2）在递增系列中最后一次“-”到第一次非“-”之间的中点为差别阈限的下限；最后一次非“”到第一次“”之间的中点为差别阈限的上限。,2023/7/14,30,第一节 感觉阈限的测量,（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。即差别阈限DL=（Lu-Ll）/2,2023/7/14,31,第一节 感觉阈限的测量,+？=？,第一个+最后一个非+,第一个非最后一个,中点,中点,上限,下限,不肯定区间,主观相等点,递增系列数据点示意图,+？=？,中点,下限,2023/7/14,32,第一节 感觉阈限的测量,4.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。,2023/7/14,33,第一节 感觉阈限的测量,多层ABBA法,2023/7/14,34,第一节 感觉阈限的测量,三）最小变化法的变式阶梯法最小变化法是按一定的梯级增加或减少刺激强度来测定阈限的，并且渐增系列和渐减系列是完全分开的。阶梯法和最小变化法不同的地方，就在于它把增加和减少刺激强度的程序连续进行。当被试报告感觉不到开始呈现的刺激时，主试就按一定梯级来增加刺激强度；而当增加到被试感觉到了时，又按一定的梯级来减少刺激强度。实验按这样的顺序继续下去，直至达到一个先定的标准或先定的实验次数为止。,2023/7/14,35,第一节 感觉阈限的测量,四）最小变化法的特点（P86）1.刺激按系列依此呈现，被试作觉察与否（或大小判断）反应；2.系列起始位置随机，各强度水平之间差异要小，以保证精确性；3.递增和递减系列的数量相等，交替呈现，多用ABBA法控制；4.求阈限的方法是对每一系列先分别求阈限，随后以所有系列的阈限平均值作为最终的阈限，它符合“50%觉察”的阈限操作定义。,2023/7/14,36,第一节 感觉阈限的测量,三、恒定刺激法恒定刺激法（或固定刺激法）又叫正误法、次数法，通常由57个刺激组成，这几个刺激在实验过程中保持不变。它是心理物理学中最准确、应用最广的方法，可用于测定绝对阈限、差别阈限和等值，还可用于确定其他很多种心理值。此法的特点是：根据出现次数来定阈限，即以次数的整个分布求阈限。,2023/7/14,37,第一节 感觉阈限的测量,一）恒定刺激法的具体做法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.呈现刺激的次序事先经随机安排，不让被试知道。用以测量绝对阈限，即无需标准值，如用以确定差别阈限或等值，则需包括一个标准值；,2023/7/14,38,第一节 感觉阈限的测量,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，此法在正式实验之前需要通过预备实验来选定刺激。对刺激的要求：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，它被感觉到的可能性应不低于95%。所选刺激的最小强度应为每次呈现几乎都不能感觉到的强度，它被感觉到的可能性应不高于5%。,2023/7/14,39,第一节 感觉阈限的测量,选定呈现刺激范围之后，再在这个范围内取距离相等的57个刺激，每种刺激强度呈现不得少于50次。二）用恒定刺激法测定绝对阈限1.自变量用恒定刺激法测定绝对阈限，是从略高于感觉到略低于感觉这一范围内选5到7个等距的刺激强度。,2023/7/14,40,第一节 感觉阈限的测量,2.因变量（反应变量）用恒定刺激法测定绝对阈限的反应变量要求被试以口头报告方式表示。在实验中每呈现一次刺激后，被试若感觉到了，则报告“有”，主试记录为“+”；被试若感觉不到，则报告“无”，主试就记录为“-”。然后根据被试对不同刺激所报告的“有”或“无”的次数来求出百分数，以此来计算阈限。3.绝对阈限的计算（参见P87-88），其中直线内插法是最简便的确定阈限值的方法。,2023/7/14,41,第一节 感觉阈限的测量,2023/7/14,42,第一节 感觉阈限的测量,三）用恒定刺激法测定差别阈限1.自变量（1）用恒定刺激法测定差别阈限，是让被试将比较刺激与标准刺激加以比较；（2）标准刺激是能被感觉到的某一刺激强度；（3）比较刺激可在标准刺激上下一段距离内确定，一般从完全没被感觉出差别到完全感觉出差别的范围内选定5到7个刺激强度作为比较刺激。（4）比较刺激要随机呈现，每个比较刺激与标准刺激至少要比100次。,2023/7/14,43,第一节 感觉阈限的测量,2.因变量（反应变量）用恒定刺激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：（1）三类反应：即“大于”、“等于”和“小于”，分别记为“+”、“=”和“-”。让被试作三类反应时，因其中有“等于”的反应，若被试较为自信，则作出“等于”的反应就较少；若被试较为谨慎，则作出“等于”的反应就较多。这样会直接影响到差别阈限的大小。,2023/7/14,44,第一节 感觉阈限的测量,由于让被试做三类反应时，易受到被试的态度的影响，所以有人建议用两类反应。（2）二类反应让被试作“大于”和“小于”两种判断，即使分不清时，也要作出其中的一种判断。,2023/7/14,45,第一节 感觉阈限的测量,3.差别阈限的计算（1）三类反应的差别阈限的计算上限定为50次重于标准刺激的比较刺激，下限定为50次轻于标准刺激的比较刺激，有了上限、下限，通过直线内插法就可以计算出差别阈限。（见P89）,2023/7/14,46,第一节 感觉阈限的测量,3.差别阈限的计算（2）二类反应的差别阈限的计算不能以50%引起感觉差别的刺激增量作为差别阈限；以75%感觉重于标准刺激的的比较刺激作为相等地带的上限；以25%感觉重于标准刺激的的比较刺激作为相等地带的下限。具体计算方法见P90。,2023/7/14,47,第一节 感觉阈限的测量,四）恒定刺激法的特点1.只采用少数固定刺激，根据被试作有无或者大小的判断反应的频数来确定阈限；2.刺激按事前定好的随机顺序呈现，一般每个刺激呈现50到200次；3.阈限值用直线内插法求得，完全符合阈限的操作定义（75%差别阈限除外）。,2023/7/14,48,第一节 感觉阈限的测量,四、平均差误法平均差误法（或均误法）又称调整法、再造法、均等法，是最古老且基本的心理物理学方法之一。最典型的形式是：让被试去调整一个比较刺激，直到他感觉到与所给予的标准刺激相等，如此反复实验。虽然它最适用于测量绝对阈限和等值，但也可用以测量差别阈限。,2023/7/14,49,第一节 感觉阈限的测量,一）具体做法呈现一个标准刺激，令被试再造、复制或调节一个比较刺激，使它与标准刺激相等。（比较刺激也可由实验者调节，由被试判断。）调整法曾是过去在天文学上常用的一个方法。那时让观察者调整一个光表面的强度，使之与某星体的亮度相等，这样就可以比较各星体间的亮度。,2023/7/14,50,第一节 感觉阈限的测量,这个方法是要求被试判断什么时候比较刺激和标准刺激相等。被试判断为与标准刺激相等的比较刺激，并不总是一个固定的数值，而是围绕着一个平均数变化的一个数。这个变化的范围就是不肯定间距。不肯定间距的中点就是主观相等点。通过对主观相等点和不肯定间距的测量，就可以估计差别阈限。,2023/7/14,51,第一节 感觉阈限的测量,把平均误差作为差别阈限，与差别阈限的定义并不相符，但因为平均误差和差别阈限成正比，所以也作为测量差别感受性的指标。二）用平均差误法测定绝对阈限1.自变量用平均差误法测定绝对阈限，是让被试调整一个比较刺激与一个标准刺激相等。不过，此时的标准刺激为零，即让被试每次将比较刺激与“零”相比较。,2023/7/14,52,第一节 感觉阈限的测量,2.因变量（反应变量）用平均差误法测定绝对阈限的反应变量是被试每次调整比较刺激与标准刺激相等后的那个数值。3.绝对阈限的测定（计算）让被试每次调到刚刚感觉不到（即与“零”标准刺激等值），然后把各次测定数值加以平均即为绝对阈限。,2023/7/14,53,第一节 感觉阈限的测量,三）用平均差误法测定差别阈限1.自变量用平均差误法测定差别阈限，是向被试呈现一个标准刺激，让其调整比较刺激。比较刺激是一种连续的量。在被试认为接近时，可反复调整，直到其认为满意为止。按比较刺激大于或者小于标准刺激，被试的调节方向分为渐增、渐减两种。这两者要交替呈现。,2023/7/14,54,第一节 感觉阈限的测量,2.因变量（反应变量）反应变量是被试每次调整的数值，即其认为与标准刺激相等的数值。由于被试反复测试，每次的结果并不是一个固定的数值，它们是围绕着一个平均数变化的数值。这个变化范围就是不肯定间距。不肯定间距的中点，即多次调整结果的平均数，就是主观相等点，主观相等点与标准刺激的差就是常误。,2023/7/14,55,第一节 感觉阈限的测量,3.差别阈限的估计值的计算平均差误法求差别阈限，所得差别阈限是一个估计值，平均差误有两种计算方法：（1）每次调节的结果（X）与主观相等点(平均数)之差的绝对值平均起来作为差别阈限。公式如下：DL=X-PSE/N(N为调整次数),2023/7/14,56,第一节 感觉阈限的测量,3.差别阈限的估计值的计算（2）把每次调节的结果（X）(或每次的判断)与标准刺激之差的绝对值平均起来作为差别阈限。公式如下：DL=X-st/N（N为调整的次数）所以，差别阈限只是一个估计值，而不是一个定值。,2023/7/14,57,第一节 感觉阈限的测量,四）误差及其控制（P92）五）平均误差法的特点1.刺激不再是一系列间隔相等的强度序列，而是由与标准刺激明显不同的起点开始，向调整的最后结果连续变化；2.被试主动参与刺激的调节；3.以平均误差法求得的差别阈限是一个估计值，并不完全符合阈限的操作定义,2023/7/14,58,第一节 感觉阈限的测量,五、测量阈限的三种方法的比较（P92-95）三种测量阈限的传统心理物理学方法各有其特点最小变化法的实验程序和计算过程都具体地说明了感觉阈限的含义，但它会因其渐增和渐减的刺激系列而产生习惯误差与期望误差、练习误差与疲劳误差。,2023/7/14,59,第一节 感觉阈限的测量,恒定刺激法的实验结果可以应用各种数学方法加以处理，因而便于与其它测定感受性的方法进行比较。在应用3类反应的实验程序时，被试的态度会对差别阈限值有较大影响。平均差误法的特点是求等值，它的实验程序容易引起被试的兴趣，但对不能连续变化的刺激则不能用平均差误法来测其差别阈限。,2023/7/14,60,第一节 感觉阈限的测量,本节思考题1.阈限的操作定义是什么？2.用最小变化法如何测量绝对阈限和差别阈限？3.最小变化法常有的误差有哪些？怎样消除？4.用恒定刺激法如何测量绝对阈限和差别阈限？5.用平均误差法如何测量绝对阈限和差别阈限？6.三种方法各有哪些特点？7.比较三种方法的优缺点？,
