实验心理学第三章心理物理学

实验心理学第三章心理物理学第一页，共七十一页，2022年，8月28日熊赟慧QQ:1924389253传统心理物理法第二页，共七十一页，2022年，8月28日量化和精确性是科学主义对心理学提出的考验1860年，费希纳的著作《心理物理学纲要》标志着心理物理学的诞生心理物理学的目标是：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内部心理感受之间的定量关系第三页，共七十一页，2022年，8月28日目录感觉阈限的测量心理量表与心理物理函数第四页，共七十一页，2022年，8月28日概念感觉阈限，也称阈限，分两种：绝对阈限：指刚好能够引起心理感受的刺激大小差别阈限：指刚好能够引起差异感受的刺激变化量，也称最小可觉差）第五页，共七十一页，2022年，8月28日什么叫“刚好”？理论上的阈限是心理感受“有”或“无”的突变点实际研究中，对于同一个刺激，被试有时报告“有感觉”，有时报告“无感觉”所以，对阈限的概念，要借助操作定义第六页，共七十一页，2022年，8月28日阈限的操作定义绝对阈限：50%的次数能引起感觉，50%的次数不能引起感觉的那一种刺激强度差别阈限：50%的刺激能觉察出差别，50%的次数不能觉察出差别的刺激强度差（参照书P177）基于阈限的操作定义，费希纳设计了三种测量感觉阈限的方法第七页，共七十一页，2022年，8月28日测量感觉阈限的方法最小变化法1恒定刺激法2平均差误法3第八页，共七十一页，2022年，8月28日最小变化法测定绝对阈限最小变化法又称为极限法、序列探索法、最小可觉差法实验过程：将刺激按递增或递减系列的方式，以间隔相等的小步变化，寻找从一种反应到另一种反应的瞬时转换点第九页，共七十一页，2022年，8月28日反应记录以“有”、“无”或“+”“-”记录被试反应，如果被试感觉“说不清”，则要求其进行猜测对于递增系列，到被试第一次报告“有感觉”时停止对于递减系列，到被试第一次报告“无感觉”时停止第十页，共七十一页，2022年，8月28日第十一页，共七十一页，2022年，8月28日计算绝对阈限1、求出每个刺激系列的阈限被试反应转折点处两个刺激强度的中点2、求出所有刺激系列阈限的平均值该平均值即为绝对阈限值第十二页，共七十一页，2022年，8月28日最小变化法测定差别阈限每次呈现两个刺激让被试比较一个是强度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第十三页，共七十一页，2022年，8月28日反应记录1、比较刺激大于标准刺激，记为“+”2、比较刺激小于标准刺激，记为“-”3、比较刺激等于标准刺激，记为“=”注意：记录的都是被试的感觉！如果被试在比较时表示不确定，怎么办？第十四页，共七十一页，2022年，8月28日第十五页，共七十一页，2022年，8月28日计算差别阈限1、从“+”变成“=”为上限从“=”变成“-”为下限上、下限是转折点处两个刺激强度的中点2、求出平均上限、平均下限3、不肯定间距=平均上限-平均下限4、差别阈限=不肯定间距/25、主观相等点=（平均上限+平均下限）/2第十六页，共七十一页，2022年，8月28日误差来源习惯误差导致递增序列的阈限增大习惯误差导致递减序列的阈限减小如果递增序列的阈限大于递减序列的阈限，且差异显著，则可以判定存在习惯误差期望误差导致递增序列的阈限减小期望误差导致递减序列的阈限增大如果递减序列的阈限大于递增序列的阈限，且差异显著，则可以判定存在期望误差误差练习、疲劳？为了消除练习和疲劳的影响，就需作以下安排：以四次为一轮，就可以按照“↓↑↑↓”或“↑↓↓↑”排列。实验按此原理，一般10次为一轮。第十七页，共七十一页，2022年，8月28日最小变化法的变式——阶梯法阶梯法和最小变化法的差别：阶梯法把增加和减少刺激强度的程序连续进行，让被试报告是否能够感觉到刺激，当被试报告感觉到刺激时，立即减小刺激当被试报告感觉不到刺激时，立即增加刺激被试报告10次有9次判断正确或3次有2次判断为感觉到，就把这个等级的刺激强度记为T（+），反之T（-）。求T（+），T（-）的平均数，就是阈限值第十八页，共七十一页，2022年，8月28日测量感觉阈限的方法最小变化法1恒定刺激法2平均差误法3第十九页，共七十一页，2022年，8月28日实验程序1、选取5-7个刺激，整个测定过程中固定不变。所选定的刺激中，最大的应为每次呈现都能被被试感觉到，它能被感觉到的可能性应不低于95%。同理，最小的不高于5%。其余刺激在这之间等距取值。2、每个刺激要呈现多次，一般的50-200次3、刺激呈现的次序随机安排（把所有的刺激放一起，随机安排），不让被试知道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、大、小）的次数第二十页，共七十一页，2022年，8月28日计算绝对阈限以两点阈的恒定刺激法实验数据来演绎绝对阈限的计算步骤。如表所示，5个等距的刺激8、9、10、11、12毫米，每个呈现200次，要求被试报告是”两点”还是”一点”。

第二十一页，共七十一页，2022年，8月28日直线内插法X=10.56（mm）直线内插法的优点是简单易算，但不够精确。参与计算绝对阈限的只是邻近0.50比例的两个比例，其余的比例够晚顾忌是实验结果但都被废弃不用。第二十二页，共七十一页，2022年，8月28日直线内插法第二十三页，共七十一页，2022年，8月28日计算差别阈限第二十四页，共七十一页，2022年，8月28日根据表中的①、③，用直线内插法求得50%的次数被判断比标准刺激重的重量为204.5克和50%的次数被判断比标准刺激轻的重量为196.6克，这两个数值分别为上限和下限差别阈限=（上限-下限）/2=（204.5-196.6)/2=3.95第二十五页，共七十一页，2022年，8月28日上例中，被试的反应为三类，如果只要求被试进行两类反应，则要取75%和25%处作为上、下限第二十六页，共七十一页，2022年，8月28日恒定刺激法的变式1.刺激分组法。事先将比较刺激分成若干组，分组是分别将大于和小于标准刺激并与标准刺激间距相同的比较刺激分为一组，这样可将比较刺激分为3-5组。（例）2.单一分组法。将比较刺激的强度分成若干等级，采用随机顺序反复呈现，要求被试判断每个刺激分别属于哪个等级。特点：没有标准刺激，可简化实验判断和节省时间，被试反应相对简单，通过被试对比较刺激的分组判断情况计算出差别阈限。见书P191第二十七页，共七十一页，2022年，8月28日误差来源1、三类回答的实验受被试的信心影响较大，所以更偏爱使用两类回答的实验方法2、标准刺激和比较刺激是相继呈现，所以可能产生时间误差第二十八页，共七十一页，2022年，8月28日测量感觉阈限的方法最小变化法1恒定刺激法2平均差误法3第二十九页，共七十一页，2022年，8月28日实验程序实验者规定某一刺激为标准刺激，然后要求被试调整另一个比较刺激，使后者在感觉上与标准刺激相等测定绝对阈限时，标准刺激为0，即要求被试把比较刺激调整到“感觉不到”第三十页，共七十一页，2022年，8月28日阈限计算（1）把每次的调整结果（X）与主观相等点（用M或PSE表示）的差的绝对值加以平均，作为差别阈限的估计（2）把每次调整结果（X）与标准刺激（St）的差的绝对值加以平均作为差别阈限的估计第三十一页，共七十一页，2022年，8月28日三种传统心理物理法的比较从感觉阈限的含义上来比较，最小变化法求得的阈限值较能符合感觉阈限的操作定义。但不宜用于测定味觉和嗅觉阈限。从被试方面比较，平均差误法的实验程序，对被试来说比较自然，让被试自己主动调整比较刺激，也可引起他的兴趣，因此，在这方面平均差误法优于最小变化法和恒定刺激法。从误差方面来比较，最小变化法易产生期望误差和习惯误差。在恒定刺激法中，被试者在回答时猜的成分较多，因而产生较大的误差。在平均差误法中，测得的结果是一个近似值，因此它测定的阈限不能直接与由其他方法求得的阈限进行比较。参见书P189第三十二页，共七十一页，2022年，8月28日目录感觉阈限的测量心理量表与心理物理函数第三十三页，共七十一页，2022年，8月28日概念心理量表用来度量心理量心理物理函数是描述对刺激的心理感受和刺激的物理属性之间关系的函数或者说，用心理物理函数来描述某种感觉如何随着刺激量的变化而变化第三十四页，共七十一页，2022年，8月28日心理量表一、量表的类型2、顺序量表（或序级量表）无相等单位又无绝对零点1、称名量表从量表有无相等单位和有无绝对零点来分：有相等单位又有绝对零点3、等距量表

有相等单位无绝对零点4、比率量表

第三十五页，共七十一页，2022年，8月28日心理量表从心理量表是否等距和有无绝对零点来分，可以将心理量表分为顺序量表、等距量表和比率量表无零点不等距只表示次序等级排列法对偶比较法比率量表等距量表顺序量表无零点有等距单位感觉等距法差别阈限法有零点有等距单位分段法数量估计法第三十六页，共七十一页，2022年，8月28日二、各量表及其制作方法（二）顺序量表与对偶比较法、等级排列法1、顺序量表将对象的某一属性排出顺序，无相等单位又无绝对零点。是一种比较粗糙的测量表。

（一）称名量表只是一种名称不代表数量第三十七页，共七十一页，2022年，8月28日2、对偶比较法（1）对偶比较法（或配对比较法）最早出现在颜色爱好研究中把所有要比较的刺激配成对，然后一对一对地呈现，让被试者对于刺激的某一特性进行比较，并做出判断，这种特性的两个刺激中哪一个更为明显。

n代表刺激的总数，所以配成对的个数是n（n-1）/2最后依它们各自更明显于其他刺激的百分比的大小排列成序，即可制成一个顺序量表。

第三十八页，共七十一页，2022年，8月28日2、对偶比较法（2）样品呈现次序5对样品呈现次序第三十九页，共七十一页，2022年，8月28日（3）两类误差及消除

空间误差（spaceerror）：如果各对样品同时呈现，则要消除空间误差，即样品在空间中不同方位呈现，于判断时产生的误差现象。若第一轮以AB形式呈现，则第二轮中以BA形式呈现即左右颠倒。

时间误差（timeerror）：如果是相继呈现，则要注意消除时间误差，即相等的二个样品在先后不同时间出现，于判断时产生的误差。若第一轮以先A后B次序相继呈现，则第二轮要按先B后A次序相继呈现。

第四十页，共七十一页，2022年，8月28日（4）数据处理每种刺激和它本身也应比较，只不过是不分胜负，故在每个C分数上都加0.5，因其比较两次，所以要加（0.5＋0.5）=1，把增加后的选中分数称作C′

例子：比较5种样品第四十一页，共七十一页，2022年，8月28日（二）顺序量表与对偶比较法、等级排列法2、等级排列法（或等级法）

程序：把许多刺激同时呈现，让许多被试者按照一定标准，把这些刺激排成一个顺序，然后把许多人对同一刺激评定的等级加以平均，这样，就能求出每一刺激的各自平均等级，最后，把各刺激按平均等级排出的顺序就是一个顺序量表。

第四十二页，共七十一页，2022年，8月28日例子：10名被试评定10位天文学家，根据结果求出各指标MR、MC、P、Z、MC’、P’、Z’注意问题：被试样本的代表性；一次排序中的随机误差。C=n－RC选择分数，R代表被判断的等级，n代表样品的总数。Mc=n－MRMc平均选择分数，MR平均等级，n代表样品的总数。P=Mc/（n-1)MC’=Mc+0.5P’=MC’/n第四十三页，共七十一页，2022年，8月28日(二)等距量表、感觉等距法、差别阈限法与Fechner定律1、等距量表：一种有相等单位但没有绝对零点的量表。

2、感觉等距法通过把一个感觉分成主观上相等距离来制作。它要求被试者将某种感觉上的一段心理量分成两个或两个以上的等分。最简单的是二分法。

第四十四页，共七十一页，2022年，8月28日二分法（bisection）R1和R5是两个不同响度的声音，且R5＞R1。被试者的任务是：

（1）找出R3，使其响度正好在R1和R5之间也即R5-R3=R3-R1。（2）再找出R4，使其响度正好在R3和R5之间，也即R5-R4=R4-R3。

（3）再找出R2，使其响度正好在R1和R3之间，也即R3-R2=R2-R1。

第四十五页，共七十一页，2022年，8月28日3、差别阈限法与Fechner定律（1）、Fechner定律制等距量表的间接方法A、假定Weber比例在强弱不同的刺激水平上都是恒定的；B、在所有刺激强度水平上的的JND都是相等的，即主观的刚刚感到的差别在不同刺激水平上都是一样的。①

Fechner定律的前提：差别阈限法是韦伯、费希纳等早期心理物理学家制作心理物理晴表的方法。第四十六页，共七十一页，2022年，8月28日②Fechner定律数学表达式：

S0=绝对阈限或假定为零的特殊刺激值；W=Weber比例K=从S0到S之间的JND数目R=Sk引起的心理量第四十七页，共七十一页，2022年，8月28日（2）、差别阈限法差别阈限法是制作等距量表的一种间接方法，通过在不同强度的基础上测量最小可觉差来实现。

具体地说，用任何一种古典的心理物理法测出感觉的绝对阈，并以此为起点，产生第一个最小可觉差的刺激强度，以第一个最小可觉差为基准，再测量第二个最小可觉差……。每一个差别阈限都称为一个“最小可觉差”。这样测得许多最小可觉差以后，以刺激强度为横坐标，以绝对阈以上的最小可觉差数为纵坐标，画出的心理物理关系图就是等距量表。

第四十八页，共七十一页，2022年，8月28日第四十九页，共七十一页，2022年，8月28日(三)比例量表、分段法、数量估计法与Stevens定律1、比例量表：既有真正的零点，也是等距的。

2、分段法（fractionationmethod）分段法是制作感觉比例量表的一种最直接的方法。这个方法是通过把一个感觉量加倍或减半或取任何其他比例来建立心理量表的。

第五十页，共七十一页，2022年，8月28日

具体做法：

呈现一个固定的阈上刺激作为标准，让被试者调整比较刺激，使它所引起的感觉为标准刺激的一定比例，例如，2倍、3倍、1/2倍、等。每个实验只选定同一个比例进行比较，同一个标准刺激比较若干次后，再换另外几个标准刺激进行比较。如果所选定的比例是2∶1的话，就可找出哪些刺激所引起的感觉为标准刺激所引起的感觉的一半。当把所有的标准刺激都比较完之后，便可用与各标准刺激在感觉上成一定比例的相应的物理量值制成一个感觉比例量表。第五十一页，共七十一页，2022年，8月28日3、数量估计法与Stevens定律也是制作比例量表的一种直接方法。

(1)具体步骤：

主试者先呈现一个标准刺激，例如，一个重量，并赋予标准刺激一个主观值，例如为10，然后让被试者以这个主观值为标准，把其他不同强度比较刺激的主观值，放在这个标准刺激的主观值的关系中进行判断，并用数字表示出来。然后计算出每组被试者对每个比较刺激量估计的几何平均数或中数，再以刺激值为横坐标，感觉值为纵坐标，即可制成感觉比例量表。第五十二页，共七十一页，2022年，8月28日（2）、Stevens定律

指出心理量和物理量之间的共变关系，是一个幂函数关系。

S＝bI（3.10）a

其中：S是心理量；I是物理量；b是由量表单位决定的常数,是被试任意定的；a是常数，代表心理量与物理量的关系，意思是当客观的物理强度增加到a倍时，心理量也相应地增加一定的倍数。幂函数的指数值决定着按此公式所画曲线的形状。

当a=1.0时，便是一条直线，即刺激和感觉之间为简单的正比关系；a>1时，则为正加速曲线；a<1时，便为负加速曲线。（3.11）第五十三页，共七十一页，2022年，8月28日心理物理函数韦伯定律1费希纳定律、差别阈限法2史蒂文斯定律、数量估计法3第五十四页，共七十一页，2022年，8月28日韦伯定律德国生理学家韦伯(1795－1878)通过对人对重量的感觉发现，两个较重的物体比两个较轻的物体具有更大的差异时，才能被感觉为重量不等的两个物体。韦伯发现刺激的差别阈限是刺激本身强度的一个线性函数，产生一个最小可觉差所需增加的刺激量，总是等于当前刺激量与一个固定分数的乘积用公式表示：ΔI是差别阈限,I是标准刺激强度，k是常数/韦伯分数，这就是韦伯定律。第五十五页，共七十一页，2022年，8月28日心理物理函数韦伯定律1费希纳定律、差别阈限法2史蒂文斯定律、数量估计法3第五十六页，共七十一页，2022年，8月28日费希纳定律差别阈限法：设定绝对阈限为心理量表的零点，以韦伯定律为基础，求出绝对阈限之上的差别阈限，然后将得到的新刺激作为标准刺激再求差别阈限，如此反复直到覆盖整个要想研究的刺激强度范围第五十七页，共七十一页，2022年，8月28日假设某感觉道的绝对阈限为10个单位，而其韦伯分数为20%，则通过韦伯定律就能建立这一感觉的心理量表第五十八页，共七十一页，2022年，8月28日第五十九页，共七十一页，2022年，8月28日第六十页，共七十一页，2022年，8月28日费希纳定律是一个表达简单的定律，其公式为: