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《实验心理学》

作者:杨治良    文章来源:《实验心理学》    点击数:    更新时间:2006-7-30
增长明显低于物理长度的增长。斜率的夹
角小于45°。
(采自Baker & Dudek,1957)
四、三种量表法的比较
为了便于比较上述三种量表,我们将它们的基本特征、基本制作方法、
功能、统计方法和典型经验列成表4-13。
世界上很少有事物与数字是对应得十全十美或天衣无缝的,就是在物理
科学中也是如此。基于此,我们不可过分追求绝对的测量,但也不能把归属
于某种量表的资料当作另一种量表,进而运用适合后者的统计方法;也不能
极其轻率地把顺序量表资料当作等距量表,运用适合等距量表的统计方法。
为了使这些量表达到更好的效果,心理学家常常用许多变通的办法。例如,
为了使顺序量表升格成等距量表,最通常的方法就是把原始测验分数转换成
特点 量表
水平
项目
顺序等距比例
基本特征的描述等级、位次、大于或小于量表上单位相等有绝对的零点
基本经验运算确定大于或小于的关系确定距离或差别相等确定比例相等
数学组成结构单调组, X=f ( x )其中
f ( x )表示任意单调上
升函数
线性成近似组X=ax+ba
> 0
相似性组X=cxc > 0
功能能分类,有等级能分类,有等级,还能比
较差异
能分类,有等级,能比较
差异,还能比较比值
统计方法中位数,百分位数,等级
相关,秩次检验
平均数,标准差,积距相
关, t 检验与F 检验
除上述外,还有几何均
数,相对差异数,等比量
数的测定
典型经验矿物硬度、皮革、木材、
羊毛的等级,智力测验的
原始分数
温度、日历时间,智力测
验标准分数
长度、重量、密度等音高
量表(??)、响度量表
(??)
(采自戴忠恒, 1987)标准分数,而标准分数作单位显然是一个等距量
表。这里看到了量表之间可以转换的一面。
由此可见,各种量表之间,既有联系又有区别,它们也有各自的长处和
短处,在进行研究工作时,可视情况选择适当的心理量表方法。
本章实验
一、用极限法测定几种频率的听觉阈限
(一)目的:本实验的目的在于熟习极限法的应用,并初步理解纯音听
觉阈限与不同频率的关系。
声音响度与声波的振幅相对应,音高则是与声波的频率相对应的。但是
这种对应关系并不是简单的直线性的。对不同频率的纯音进行听觉阈限的测
定,可以揭露这种对应关系,而且也是一切与听觉有关的研究的基础工作之
一。同时,这种工作对于通讯器材的设计、医用测听器的校准和聋症的诊断
等有很大的助益。
作为心理物理学方法之一的极限法,是测定阈限的直接方法,它能形象
地表明阈限这一概念。也就是说,在记录纸上可以直接看出这一类与哪一类
(例如感觉得到和感觉不到)反应的界限。极限法一般交替地使用递增和递
减系列,这样既能抵消习惯误差,又能抵消期待误差。
(二)仪器:音频信号发生器(附衰减器)、刺激键、耳机、信号灯、
信号键、反应灯、反应键。声音刺激由音频信号发生器供给,音频信号发生
器上附有衰减器,可以直接读出增减的分贝数。接通刺激键,声音电流输入
耳机,也就是给出了刺激。本实验也可用听觉实验仪或听力计代替,而且使
用起来更方便、简单。
(三)程序:试验之前让被试者面对仪器坐下,戴上耳机,注意信号灯
的指示,此灯一亮就是即将通过耳机给出声音刺激的预备信号。刺激的呈现
有时从强到弱,有时从弱到强,听到声音时就闭合反应键,听不到声音时就
放开反应键。
正式测听时随机使用250,500,1000,2000,4000,8000(周/秒)六
种频率。每种频率都交替进行递增、递减各4 个系列的测试。递减系列从远
超于听觉阈限的声音强度开始,每次衰减5 分贝,直到被试者听不见时,记
下这时的衰减数值。递增系列从远在阈限以下的声音强度开始,每次增加5
分贝,直到被试者刚刚听到声音时,记下这时的衰减数值。不论递增或递减
系列,主试者必须随机改变相继系列的开始点。每次刺激延续2~6 秒,两次
刺激间间歇2~4 秒。开始时较快,到接近阈限时,刺激时间和间歇时间要约
略延长。正式开始实验之前,可对递增、递减系列各做几次练习,借此使被
试者熟习测听的步骤。
表4-14 响度绝对阈限实验记录表
频率250 ~ 500 ~ 1000 ~ 2000 ~ 4000 ~ 8000 ~
顺序↑ ↓ ↓ ↑ ↓ ↑ ↑ ↓ ↑ ↓ ↓ ↑ ↓ ↑ ↑ ↓ ↑ ↓ ↓ ↑ ↓ ↑ ↑ ↓
各次阈
限值
平均数
为了避免被试者疲劳,可组成主试者、被试者各两组,每完成两种频率
测听,主试者、被试者轮换一次。主试者二人,一人改变声音频率和强度,
一人给预备信号、发出刺激并记录被试者反应。主试者应事先准备好随机使
用的频率和递增、递减系列开始点的安排,列入表格,以便据以进行实验,
并作记录。
实验完成后问被试者:你认为各次判断的标准是否一致?可信度如何?
(四)结果:计算每次测定的不同频率的纯音听觉阈限,用平均数作为
听觉阈限,用标准差表示原始测定数据的集中趋势。计算后将声级(以微巴
为基准的分贝数)为纵坐标,以频率(周/秒)为横坐标,画出被试者六种不
同频率声音刺激的纯音听觉阈限。
(五)讨论:
(1)在本实验中,为什么要随机改变相继系列的开始点?
(2)在本实验中,被试者的练习和疲劳对实验结果有无影响?还有什么
主客观因素影响了实验的结果?
(3)极限法用于本实验中听觉阈限的测定还有什么缺点?如何改进?
二、用平均差误法测定长度差别阈限
(一)目的:通过测长度差别阈限学习平均差误法。
(二)材料:长度估计测量器。
(三)程序:
1.实验的基本方法
用长度估计测量器呈现白背景、黑线条,分左右两半。右半、左半分别
用两个活动套子套住,背面有以毫米为单位的刻度(见第十一章仪器图)。
主试者移动一个套子,使这边的直线露出10 厘米作为标准刺激,又用同样的
办法使另一边的直线露出一段明显短于或长于标准刺激的长度作为变异刺
激,被试者借助于移动套子调节变异刺激,直到他认为与标准刺激长度相等
为止。主试记下被试者调好的长度。
2.在安排实验顺序时,要注意几个控制变量
(1)为了消除动作误差,在全部实验中应有一半的次数呈现的变异刺激
长于标准刺激(套子向内移动,简称“内”);另一半的次数呈现的变异刺
激短于标准刺激(套子向外移动,简称“外”)。
(2)为了消除空间误差,在全部实验中有一半的次数呈现的变异刺激应
在标准刺激的左边,即于中线的左边(简称“左”);另一半的次数呈现的
变异刺激应在标准刺激的右边(简称“右”)。这样,变异刺激的呈现方式
可以有“左外”、“左内”、“右外”和“右内”四种方式。
(3)为了消除系列顺序的影响,实验可按这样的顺序进行:“右外”、
“右内”、“左内”、“左外”、“左外”、“左内”、“右内”、“右外”。
每种条件需做5 次,共做两个循环,合计80 次。每做完20 次,休息2 分钟。
3.在实验过程中,主试者不要告诉被试者调整出的变异刺激的长度是否和标
准刺激相符,也不要有任何有关的暗示。4.换被试者,再按上述程序进行实
验。(四)结果:(1)分别计算两个被试者的长度估计的平均误(AE)。
AE
X S
N
=
?| - |
X:每次测定所得数据,S:标准刺激的长度,N:测定的总次数。
(2)考验两个被试者的平均误的差别有无显著性意义。
(五)讨论:
(1)比较两个被试者的长度差别阈限。
(2)本实验在排除误差上作了哪些考虑?
表4-15 长度差别阈限实验记录表单位:(毫米)
右左
外内外内
次数
1 2 1 2 1 2 1 2
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
平均数
三、用恒定刺激法测定重量差别阈限
(一)目的:通过测定重量差别阈限学习恒定刺激法。
(二)材料:
(1)高2cm,直径4cm 的圆柱体两套8 个。这二套圆柱体的重量要求如
下:
第一套:100 克两个,100±3 克、100±6 克、100±9 克各一个。
第二套:100 克两个,100±4 克、100±8 克、100±12 克各一个。
(2)遮眼罩。
(三)程序:
(1)取第二套材料中重100 克的圆柱体作为标准刺激。重88 克、92 克、
96 克、100 克、104 克、108 克和112 克的圆柱体作为变异刺激,让被试把变
异刺激和标准刺激各比较20 次,共140 次,每对刺激呈现的顺序按随机原则
排列。为消除时间误差,前70 次先给标准刺激,后70 次先给变异刺激。
(2)被试者坐在桌边,戴上遮眼罩,主试者把标准刺激放在桌边约20
厘米处正对被试者的地方,并用粉笔标出圆柱体在桌面上的位置;被试者用
右手的姆指和食指拿住圆柱体慢慢向上举,轻轻上下掂两下,约两秒钟后就
放下(这时胳膊肘不要离开桌面)。
(3)在进行前70 次比较时,主试者先呈现标准刺激(即10O 克)后呈
现变异刺激,被试者用单手先提举后报告第二个重量比第一个重量轻、重、
还是相等,主试者分别用“-”、“+”和“=”三种符号进行记录。后70
次比较时,因先呈现变异刺激,故记录时要注意选准三种符号。主试者呈现
重量时要保持同一位置,第二个重量呈现的时间不可太迟,当被试者放下第
一个重量后,主试者立刻换上第二个重量,间隔最好不要超过1 秒,以免被
试对第一个重量的感觉消退。两次比较至少要间隔5 秒,以免各次感觉相互
干扰。
(4)分别计算在20 次比较中被试者判断各变异刺激比标准刺激轻、重
和相等的次数。
(5)更换被试者,按上述程序再进行新一轮实验。(四)结果:
(1)分别统计每个变异刺激较标准刺激轻、重和相等的次数,并列出相
应的百分数,制成表格。(2)以变异刺激的重量为横座标,以反应各变异刺
激重于、轻于和等于标准刺激的次数的百分数为纵座标,把所得结果画成三
条曲线。(3)用直线内插法分别根据图表求出重量差别阈限(DL)。
(五)讨论:
(1)用恒定刺激法测定差别阈限有什么特点?(2)实验结果是否符合
韦伯定律?为什么?
表4-16 重量判断记录表(标准刺激为100 克)
88 克92 克96 克100 克104 克108 变异克112 克
刺激
先后

1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10


判断的%

本章摘要
1.心理物理法是研究心理量与物理量之间对应关系的方法,它是与费希
纳的名字紧密相联的,从诞生到现在已有一百多年的历史。
2.在心理学上,对一个心理现象根据测定它们的程序下的定义就叫操作
定义。例如,把“刚刚感受到”定义为“50%次感觉到”,就可测定感觉阈
限了。
3.传统心理物理学所处理的问题大体分为两类,一类是感觉阈限的测
量,包括绝对阈限、差别阈限和等值的测量;另一类是阈上感觉的测量,即
心理量表的制作。
4.测量感觉阈限的基本方法有:(1)极限法;(2)平均差误法;(3)
恒定刺激法。
5.极限法是测定阈限的直接方法,其特点是:将刺激按递增或递减的方
式沿着一定的维,以间隔相等的小步变化,寻求从一种反应到另一种反应的
过渡点。
6.平均差误法的基本特征是:呈现一个标准刺激,令被试者再造或复制
它的大小;或要求他调整一个变异刺激,使它和标准刺激相等。
7.恒定刺激法的基本特点是:根据次数来定阈限,即以次数的整个分布
求阈限。
8.从量表有无相等单位和有无绝对零点来分,心理量表可分为顺序量
表、等距量表和比例量表这三类。
9.顺序量表是一种较粗略的量表,它既无相等的单位,又无绝对零点,
只是把事物按某种标准排出一个次序。一般用等级排列法和对偶比较法来制
作顺序量表。
10.等距量表是一种有相等单位,但没有绝对零点的量表。一般用感觉等
距法和差别阈限法来制作等距量表。
11.比例量表既有真正的零点,也是等距的,是科学家们认为理想的量
表。比例量表的制作方法主要有分段法和数量估计法。
建议参考资料
1.杨治良(1988):心理物理学。兰州市:甘肃人民出版社。
2.陈立、汪安圣(1965):色、形爱好的差异。心理学报,第十卷,三
期,265~269 页。
3.郑昭明(1993):认知心理学。台北市:桂冠图书有限公司。
4.波 林(高觉敷译,1981):实验心理学史。北京市:商务印书馆。
5.赫葆源、张厚粲、陈舒永(1983):实验心理学。北京市:北京大学
出版社。
6.Atkinson,R.C.et al.(1988).Steven’s handbook of experimental
psychology(2nd ed.).New York:A Wiley Interscience Publication.
7.Christensen , L.B. ( 1991 ) .Experimetal methodology ( 5th
ed.).NeedhamHeights:Allyn and Bacon.
8.Underwood, B.J. ( 1966).Experimental psychology.New York:
Appleton.
第五章 现代心理物理法
本章内容细目
第一节 阈限概念和理论的发展
一、阈限概念及其发展 211
(一)传统的阈限概念
(二)对传统阈限概念的异议
二、神经量子理论 216
三、史蒂文斯的幂定律 217
四、物理相关论 225
第二节 信号检测论的原理
一、信号检测论的由来 227
二、信号检测论的统计学原理 229
三、信号检测论的二个独立指标 233
(一)反应偏向
(二)敏感性指标
四、接受者操作特性曲线 243
第三节 信号检测论的应用
一、在医学心理学中的应用 250
二、在工程心理学中的应用 254
三、在认知研究中的应用 259
四、评价 260
本章实验
一、信号检测论用于记忆的实验 263
二、接受者操作特性曲线的实验 265
本章摘要
建议参考资料
上 一章我们介绍了传统心理物理学的三种基本方法。传统心理物理学方
法用极限法、恒定刺激法和调整法来测定绝对阈限和差别阈限,并以阈限的
倒数来表示感受性的大小,阈限值越小,感受性越高。用传统心理物理学方
法测定阈限时,常有一些非感受的因素对阈限的估计产生影响。因此,传统
心理物理法测得的数据,往往是感受性和被试反应的主观因素相混合的。例
如痛阈,因各人的主观因素不同,痛阈因人而异。所以,传统心理物理法的
科学性和可靠性就受到一定的影响。为了有效地测定感受性,传统心理物理
法中也想设法通过各种手段来消除如动机、态度等因素的影响。正是由于采
用种种手段,使传统心理物理法在感受性测量中能得到较科学和较可靠的结
果。但上述这种种手段也不能从根本上排除被试的主观态度的一类因素的影
响。所以我们常发现,用传统方法获得的结果,有时甚至是相互对立的。例
如,精神分裂症患者和正常人关于大小常性的对照研究:伯雷斯等人(Pezer
et al.,1961)认为精神分裂症患者比正常人的大小常性要高;汉米尔顿等
人(Hamilton et al., 1963)则认为精神分裂症患者比正常人的大小常性
要低;而皮什克姆-史密斯等人(Pishkm-Smith et al.,1962)的看法认为
他们彼此并没有差别。这些情况,以前总认为是实验条件和方法的不同造成
的,实际上,最根本的问题是无法把感受性的测量和被试的动机、态度等主
观因素所造成的反应偏向区分开。而信号检测论,在测定感受性上,能把被
试的主观态度区分出来。所以,我们把费希纳倡导的心理物理学三种基本方
法称之为传统心理物理法,而把信号检测论这一心理物理法的新发展称为现
代心理物理学。
但是必须注意,不能因此否定传统心理物理法在测定感觉阈限方面的作
用,一般情况下测定感受性,传统心理物理法是可用的。而信号检测论的实
验更宜用于人的主观因素对实验结果影响较大的实验条件中,它解决了传统
心理物理法所不能解决的问题。本章内容所要讨论的是,希望能回答下面的
问题:
1.如何理解感觉阈限这个概念。
2.如何解释史蒂文斯的幂定律。
3.信号检测论的统计学原理是什么。
4.信号检测论的二个独立指标是什么,如何进行计算,如何绘制接受者
操作特性曲线(ROC)。
5.信号检测论在心理学中有哪些主要应用领域。
6.如何评价信号检测论。
第一节阈限概念和理论的发展
一、阈限概念及其发展
(一)传统的阈限概念
传统的阈限概念起源于费希纳。波林在《实验心理学史》一书中指出,
心理物理学的古典问题有五个:(1)绝对阈限:观察者对个别刺激的感受;
(2)差别阈限:观察者对刺激增量的感受性;(3)等量:被判断为相等的
刺激,一般指主观判断的强度方面;(4)感觉距离:被判断为相等的两对刺
激间的差别;(5)感觉比例:彼此判断为有特定比率的那些刺激。在有影响
的“数学、测量和心理物理学”一章中又提到:史蒂文斯(Stevens,1951)
又补充了两个问题。(1)刺激次序:观察者将某些组的刺激排成等级或次序
的测定;(2)刺激等级评定:确定观察者评定刺激的真正物理值的准确性。
由此可见,一百多年前,费希纳在创建心理物理学时,就把注意力集中在感
觉阈限的测量上。经过长期来的研究,形成了许多阈限理论,包括柏拉克韦
尔(Blackwell,1953)的高阈限理论,路司(Luce,1954)的低阈限理论,
格林(Green)的高-低两种阈限理论,以及史蒂文斯的神经量子理论和斯韦
茨等人 (Swets et al.,1953)的信号检测理论。
从测量上考虑传统阈限的概念,后经卡特尔(Cattell,1893)、贾斯特
罗(Jastrow,1888)和乌尔班(Urban,1910)发展,最后形成了费-伽马
(Phi-gamma)假设的传统觉察理论基础。这种觉察论假设有三个连续量:刺
激(stimulus,简称S)、内部反应(response,简称 R)和判断(judgment,
简称J)。从图5-1 中可见,刺激S2 被定义为绝对阈限(T),因为它是引出
“有”反应的一半次数。
图5-1 上的三种连续量是相互联系的。假设实验与实验间刺激的物理变
量是固定不变的,而内部反应则被认为是可变的,每个恒定的物理刺激所引
起的反应可看作是常态分配。这样刺激的连续将引起一系列重叠的分布。在
这些重叠的分布中,阈限T 就是一个固定点(参见中间一条线)。通常,被
试判断的连续是被假设准确地对应于它的反应连续,当刺激强度超过阈限T
时,被试判断有刺激出现,低于阈限T 时,则判断无信号出现(参见上面一
条线)。
根据阈限的传统定义,刺激S2 是这个被试的绝对阈限。由于反应分布是
常态的,所以阈值对应于S2 所引起的反应平均值。常态分布的对称性,使得
刺激S2 所引起的反应有一半次数是超过阈限。一半次数不超过阈限。S1 有
时可以超过;S3 则一般会超过;S4 超过的概率就更高了。
(二)对传统阈限概念的异议
起源于费希纳的传统阈限概念,在20 世纪50 年代前,没有受到多大挑
战。可是,近四十年来,关于阈限概念的理解上已成为古典的和现代的心理
物理学争论的焦点。50 年代以后,许多心理物理学家愈来愈感到,经典的阈
限测量最大的问题在于没有能够把被试的辨别能力(感受性)和他们做出判
断时的倾向性(反应标准)区别开来。也就是说,经典的阈限测量没有考虑
许多非感觉变量对被试的影响。在这些非感觉变量中,主要有下列二种最为
主要:
1.刺激出现的概率 传统的心理物理学实验中,刺激出现的概率(或
机率)(probability)以P(S)表示,其值总是1.0,这样被试做出“有”
或“无”的判断时,即使凭机遇也有50%的精确性,难以避免地存在着期望
误差。实验证明,当P(S)系统变化时,做出“有”判断的概率以P(yes)
表示,也会发生变化,测出的阈限值亦发生变化。一个察觉指端震动的实验
(Ges Cheider et al.,1971)表明,改变P(S)对于传统的阈限测量具有
强烈的影响。当P(S)等于 0.7 时,阈限是1.3 微米;P(S)为0.3 时,阈
限则是2.3 微米。而且,当刺激不出现时,P(yes)也明显地高于零。而根
据传统的阈限理论,在不呈现刺激时,训练有素的、忠实可靠的被试者只是
偶然地报告“有”感觉,P(yes)不可能明显地高于零。
2.反应代价 反应代价影响反应的结果,即反应受到奖赏和惩罚的影
响。传统的阈限理论是对此忽略不顾的。事实上,如果正确地报告了“有”
刺激(称为“击中”)得到的奖赏多,而且错报时受到的惩罚少,则被试倾
向于降低反应标准,在这种情况下,所测量的阈限相对值便低。反之,如果
击中时所得奖赏少,而错报时所受惩罚多,则被试者倾向于提高反应标准,
不会轻易做出“有”反应,这时,所测量的阈限值便高。这一显而易见的事
实,传统的阈限理论恰不能给予解释。
从上述二种非感觉变量的讨论中看到,现代心理物理学从对阈限概念的
不同理解出发,把被试者的辨别力和他的反应倾向区分开处理,而传统心理
物理学测得的感觉阈限是二者不可分割的混合物。这是现代心理物理学对阈
限概念和感觉理论的新发展。
现代心理物理学不仅对心理研究方法带来新的突破,而且也对心理学理
论带来了巨大影响。这些变化不仅明显地表现在对阈限概念的理解上,而且
也反应在心理物理学所研究的课题上。对研究的课题,现代心理物理学从系
表5-1 心理物理学问题的分类、选用方法和尺度准绳
类别 研究问题 选用方法尺度准绳
绝对感受
性:辨别某
一刺激存在
与否的能力
1.有m 个选择的
强迫选择法(空间
或时间) 2.

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