实验心理学量化和精确性是科学主义对提出严格考验被喻为各种自然

第五章1860年，的巨著《心理物理学纲要》轰动了整个心理学界，因为这不仅标志着一门新兴学科心理物理学的诞生，同时也使当时的心理学工作者验心理学家在1950年做出的评论那样：内部印象（心理物理学中的心理）理学的内涵和外延在不断地扩充。20世纪中叶，定律和信号检测论的第一节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感觉和知觉之间的（1）（2）感觉阈限（sensorythreshold，又称阈限，是传统心理物理学的概念。thresholdReizLimen，指刚好能够引起心理感受的刺激大小；二为差别阈限（differencethresholdLimendefinition而这个平均数恰好为有50％的实验次数报告为”有感觉”的刺激强度，由此，可以把阈限的操作定义设定为：有50％的实验次数能引起反应的刺激值；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两个刺激强度之差。正是基于上述操作定义，设计了三种测量感觉阈限的方 最小methodn（ 123456789↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑刺激 ++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++—++++++——+——+—+——++++—+++————+————+—+—+—+—————————————————9———————————8———————7——————6———5——— （采自赫葆源、粲和出；（2）”＋”（2）＝”（3）作”？”。表5-2是最小变化法测定时间差别阈限的实验记录。 123456789↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑ +++++++++++++++++++++++=+++====+=+==+=+====———====—=—===—=———=———=—————————————————222282822286222888404448844484 （采自赫葆源、粲和（可用表示为：DLuLuSDLlStPSELu2CEStDL(LuSt)(StLl)DLuDLlLu BA具体做法是：如以”↑”代表递增，以”↓”代表递减，并以四次为一轮，就可以按照”↓↑↑↓”或”↑↓↓↑”排列。这样，即使整个实验过程中存在练习效应或疲劳效应，也会平均作用在递增或递减系列上，不至于产生额外的干扰。ABBA控。多层次ABBA法的基本思想和简单的ABBA法是完全一致的，表5-3列举了多层次ABBA法的具体控制形式。↑↓↓↑恒定刺激法（或固定刺激法）（methodofconstantstimulus）methodmethod（295％。所选刺激的最小强度应为每次呈现几乎都不示，5个等距的刺激、、、、200次，要求被试报告 刺激（毫米892（Woodworth通常使用直线内插法来求绝对阈限。直线内插法（linearinterpolation）是将与横轴相交处就是两点阈，其值等于10.57毫米（见图5-1。a8a89的 的0（克比较的结果（次数的96（采自赫葆源、粲和纵列的数据画出三条曲线，用直线内插法求得50％的次数被判断比标准刺激重204.550196.6克（见图上差别阈DLu204.5克2004.5克下差别阈DLl200克196.63.4DL4.5克3.43.952 0 比较刺激（克（采自赫葆源、粲和平均差误法（或均误法（methodofaverageerror）又称调整法（methodofadjustmentreproductionequation1000Hz纯音的听觉绝1000Hz纯音刺激，被试要算略微复杂一些：用平均差误法测定差别阈限的反应变量是被试每次调整的数是，相errr，用符号AE表示）有两种计算方法：AEM

AEst

XSt函数的走势，还需对阈上感觉进量。阈上感觉的量化是由心理物理量表等级排列法（rank-ordermethod）是一种制作顺序量表的直接方法。这个方

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69（采自5-6，我们可以看清楚等级排列法制作顺序量表的具体过程。表中A、B、C等英文字母，代表代号。纵列上的1、2、3等为被试者代号。代号下的数字，表示被试者对此的评分等级。如果被试者把E1，这对偶比较法（methodofpairedcomparison）是把所有要比较的刺激配成对，激比较，假如以n代表刺激的总数，那么配成对的个数是n（n－1）／2。然后依它们各自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。则需再次进行实验，比如在第一轮实验中，ABAB呈现，那5-7下半部分为数据处理步骤。其中，C’为对C0.5，ABCDEA—B—C—D—E—432103222175431P=86542Z顺12345（采自等显，也可以采用简化的程序。即：每对刺激之间仅比较一次，取P=C/(n-1)，（transitiveBCAC。然而，有些情况下这种传递性POZ转ZZ分数是符合等距量表要求的。因此，只要假定顺序量表PZOZ0Z’Z轴上表示出结果，见图5-3。F I D （采自method，它是通过将一个感觉分成上相等距离来制作。最初由帕拉托（teau，1872）使用的二分法（bisectionmethod）是感觉等AC，要求观察者选SloanGodlove，1933）用这一方法建构了一个八等分的灰色光度心理物理量内，同时找出三个频率，使五个纯音依次在音高差别的感觉上相等。多人以音高单位为纵坐标，画出的音高等距量表如图5-4所示。声音的频率（012344321 5-4解决方案。除此之外，还可采用另一种形 BB和B、CEEB、C的差距一样。同时解决方案和渐进解决方案的图解见图5-5。ABCDE CE2ABC3CDEΨ Φ54Ψ3Ψ21 Φ如图5-6所示，每一个差别阈限都称为一个”最小可觉差”（justnoticeablediference5-95-912345由于它们在心理感受上具有等距性，因而能够用来建立等距的心理物理量表。---例如用差别阈限法构建的等距量表，分段法（fractionmethod）是制作感觉比例量表的一种最直接的方法。这个（son1936确定一个宋等于一个在绝对阈限以上40d的1000赫的音。当一个宋被判断为47d47d的响度就是2标准刺激一个值，例如为10，然后让被试者以这个值为标准，将其他n个数值相乘之积的n348次。例如，有三个数据：4、8、16，则几何平均数X为：8。348的增长。斜率的夹角小于45度。长度 图5-7和实验结第二节心理物理函数心理物理函数”（psychophysicsfunction）了。是得到所谓的刺激临界值函数（stimuluscriticalvaluefunctions，之所以叫这个102（discriminate地具有更大的差别阈限（DL。精确地说来，发现刺激的差别阈限是刺激本称作分数（Weber’sfraction。对于放置在皮肤上的重物刺激，分数这个也被叫做定律（Weber’slaw。个常数，也就是分数。通过此类实验可以检验定律的有效性。从实验结果看，除了刺激强度很弱的条件下，定律在大多数情况下都是成立的。图5-8显示的是英格（Engen，1971）的部分实验结果：两名被试分别在六种不同0 图5-8重量判断的分理量表----质量量表和长度量表而质量单位和长度单位不具有可比性，因而这而通过定律，我们可以从差别阈限测定的实验结果推出分数，而后5-95-10分别是视觉通道的明度差别阈限实验，和听觉通道的噪音值。从两图的比较可知，明度感受的分数低于噪音响度感受的分数。因0 LogL0

ΔΦ/(Φ+aCΔΦ其中的a通常是一个数值很小的常数。最初版本的定律不包括参数a， 合适，定律的这一修正对实验数据往往拟合得十分良好，在所有刺激强因变量时，最低刺激强度下的因变量值偏大；而将因变量换成ΔΦ/(Φ+a)后，这一现象。00 刺激强度aΦ为零时，感觉系统的背景噪音强度。感觉噪音产生的的感觉噪音强度a的和：Φ+a 这就是定律修正的内在涵义。统本身的噪音背景区分开所需要增加的最小刺激量值；而差别阈限则可以理解为：二、定law，定律预测了物理刺激量值与对应此刺激强度的差别阈限大小之间的关系。因此，如果定律是正确的，那么原先用于差别阈限法构建心理量表的大量试验就可以被节省下来了。如图5-12所示：原本差别阈限法试图通过依次确定差；关系可以通过定律依次求出 012345678 刺激强度图5-12定律和定律的关定律就能建立这一感觉的心理量表，详见表5-10的第一和第二列：RLjnd0123456789按照定律预测，设绝对阈限的值为a，对应心理量表的零点，分数ΔΦ/Φ=C；那么：心理量表的1就对应了a(1+C)，心理量表的2就对应了a(1+C)2，，心理量表的n就对应了a(1+C)n。这就意味着，心理量值恰好就是物其中ψ是心理感觉的量值，Φ是物理刺激高出绝对阈限以上的单位数量，K是固定的系数。这个就是定律。我们可将这个读为：感觉强度的5-10的数据按照”心理量－物理量对数”见图5-13。987阈量3210 （Ekman，1956，1959）对定律修改意见。他提出最小长。根据这个基本原理，提出了著名的定律，用可以表示为：Δψ是在感觉量ψ水平的最小可觉差的大小。确切地讲，这个应用于心理连续体的方程式在物理连续体上和定律是相似的。假定感觉量ψ随刺激强度Φ的增长而增长，定律意味着最小可觉差的物理大小增长，而定律意味着最小可觉差的大小增长。（eghtsoonian1997（modality）c值，泰b0.03这个值上。如果这一发现是正确的，定律就能被更准确地描述为（2对于以上第一项条件，如前所述，我们已经知道定律在刺激强度十分接近感觉阈限的情况下会失效。此外，定律尽管对绝大多数实验结果进行了准1928）对不同频率、不同响度的刺激进行了实验，结果发现定律所预测的固

从图中可以看到，ΔΦ/Φ的值不但在刺激强度微弱时发生了变化，而且在整S.1936综上所述，定律所依赖的两项条件----定律的有效性和最小可觉 正是在的工作之后，测量的概念和研究心理一定律也被称为幂定律（thepowerlaw。涉及对心理感觉的直接测量，因此定律被一些心理学家认为是”新心理神经量子理论（neuralquantumtheory）是由等（1941）提出用来解（all-要的刺激增量的大小将取决于某一个刺激高于上一个兴奋了的神经单位的阈限15continuum（continuumSt是标准刺激值；a、b、c是肯定能够兴奋附加量子的刺激增量；ΔΦ只能部分刺激连续 神经单dQPc子神b经5神a经在感觉连续体上，PSt所产生的”剩余”17个能量单15个能量单位的那部分能量所引起的。由此可见，剩余量和感大，要求增量便小；反之亦然。用数学表述如下：总是一条递加的拱形曲线（ogivecurve。对于这内中的原因，认为是20世纪中叶，对的对数定律进行了批评。1957年，他根据其中：S是感觉量；b是由量表单位决定的常数；a是感觉道和刺激强度决字，例如1.00，然后让被试以这个值为标准，把其他同类强度不同的5-11就是三种感觉道所获得的实验结果。1234567895-11的实验结果，以物理量为横坐标，以心理量为纵坐标，就可绘a＝3.5（a=0.34，5040单位）0

刺激量（任意单位5-16心理量和物理量的关系（直线坐标（任）1

刺激量（任意单位5-17心理量和物理量的关系（对数坐标斯等人在60年代初又提出了修正的幂函数，即从刺激中减去一个常数：S=b(I-感觉通道中的刺激一样强？为克服这一局限，于1959年研究了跨感觉配法（equal-sensationfunctionsobtainedbymatches。量是可以匹配的。其原理是设有两个感觉道的值分别为：2S2=I22I1m=I2第三节感觉的直接测量20世纪中叶，定律和信号检测论的同时诞生，标志着心理物理学对感觉进行直接测量的尝试开始于逊和罗丝（Richardson和Ross，Estimation）的方法。在逊和罗丝的研究中，被试听到一个标准音调而他强度刺激产生的感觉量值。在关于这个专题最早的中，各种知觉R随刺激强度¢的变化能够描述为一个幂函数，方程包含指数β和常数k。希纳的对数作为心理物理规则，这个主张就是所谓的定律：反应是和感觉经验的数量成比例的（Rαψ，α指成比例。一标准刺激，并们这一刺激对应的感觉是某个确定值，例如10。在随后给被试。他们要对第一个呈现的刺激随意指定一个数值来代表它所产生的感觉（tevens，1958是增加的。图5-18是由和嘉（Stevens和Guriao，1962）报告的响数存在于这两条直线之间的某个位置。比如，和茨（man和5声强（用分贝表示

这些影响被统称为情境效应（ContextualEffects。估计或绝对数量估计，结果如图5-19所示：1101020304050607080 01020304050607080是低。这种观点的情况就像图5-20所示：无论刺激强度范围如何移动，被 5-19的实验结果应该这样解释：在低强度范围10层楼房，在纽约远郊可能看上去很高，但放在曼哈顿就觉得非常矮。按照序列效应（SequentialEffects）则是发生在同一个实验阶段之内。被试对某一刺（assimiliation 用的刺激全距（StimulusRange）范围的大小可能影响到感觉的数量估计结果。（Poulton，1979决定被试行为的程度。也就是说通常刺激全距的缩小还是会导致反应全距的缩5-22（Girun，1991B80d35dB到65dB。图中虚线代表了在反应全距完全相同的情况下，被试在所有刺激全距上1 被试反应的限制，让被试自行对当前的情绪体验赋值。 （Frankenhaeuser等，1967）的研究证明，被试的情绪体验估计值和一些生理指机里、坐在空中的飞机里。通过直接数量估计，可以将各种场景按其的恐T.H.）和（Rahe,R.H.）利用直接数量估计法，要求被试评定43种生活事件的影响强度，以及从这些生活中恢复过来所需要的时间长短。这一研究最终形成了所谓的”生活量表”，这一量表的单位被称为”生活单位”，量表的数值范围从11到100，量表值越高说明生活的影响强度越大。按照荷姆斯和的研究结果：轻微（例如开车闯红灯）的强度最小，为11；而配偶造成的影响强度最大，量表值为100。其他41种生活的影响强度也在为期3年的研究中，和沃尔夫冈了总共38名少年、286名和245名学生，让他们分别对21种行为的严重程度进行数量估计。从验证。例如，有研究验证了罪行评定结果满足可加性要求这一属性至再加上单纯偷走5块钱的严重性估计平均值。0.1765倍才足以使偷盗罪行严重程度金钱数量的不一致来解释，因为尽管金钱的价值和客观数量确实不一致且符除了偷盗数量和罪行严重性判断，和还发现实际生活中的量刑公正性的指标最公正的情况下，惩罚力度和罪行恶劣程度应当线性对应，也就是说幂指数应当等于1。而按照和的研究，罪行恶劣程度的估计也就是说，被判4年的罪行，和被判2年的罪行相比，前者的严重程度要小于后者的两倍。这样的研究事实经说明：宾西法尼亚州刑法是不程度和法律规定的刑期存在指数不为1的幂函数关系，但是要证明刑法不且指数同样为0.5。前者意味着：被判9年的罪行，其恶劣程度相当于3年罪行的两倍，看起来并不公正；但是后者意味着：被判9年所得到的惩罚，恰好相当于3年受到惩罚的两倍。两者结合在一起，正好使得各种罪行按其恶劣程度得到上强度相应的惩罚，尽管在客观刑期上看起来并不公正。第四节传统心理物理学发展到了后期，几乎所有的都指向阈限概念的不可靠是所呈现的物理刺激强度的函数，并且仅仅是物理刺激强度的函数。这样才有了将P(y)=50%时所对应的刺激强度作为感觉阈限操作定义的说法，如果P(y)的 告”有”；或者刺激出现并报告”无”。然而一旦修改实验程序不再严格规定P(S)”（Hit（2）”（Miss（3）（FalseAlarm4）”无”，这种反应被称为”正确拒斥Rejection那么以P(y)为指标的心理物理函数是否会受到刺激出现概率P(S)的影响呢？1971年格希德等人对指尖刺激的绝对阈限测定实验可以说明这个问题。这个实验的刺激是施加在被试指尖上的60Hz，刺激强度通过变化振幅来调节；除了在实验中设定了两种P(S)值：0.30.7外，整个实验仍然按照传统心理物理法的基本程序进行，被试也是经过训练的。实验结果如图5-23，P(y)和物P(S)50%感觉阈限的大小。当P(S)=0.7时，阈限为1μmP(S)=0.3时，阈限为“是”反应的比例 数量（微米事实上，对于各种非感觉因素会让被试产生不同的反应偏差从而影响P(y)P(y)，其实包括了被试真正感觉到的那部分回答和被试猜测的率的正向反应，这个概率不妨标记为P*(Hit)，代表修正的率。传统心理物理学实验通过插入”试验”（catchtrials）来确定被试靠猜测报告”有”的概率，及刺激呈现/不呈现条件下P(y)和P(n)的各自含义。p p [p(fa) [1–p*(hit) P*(Hit)P(Hit)1只要传统心理物理学的阈限概念是正确的，那么图5-24对被试反应的模型描述就是合乎真实情况的，也就可以推知上述修正也一定是有效的。按照传统心理物理学的理解，排除了被试反应偏差之后的P*(Hit)对应了被试”真正”的与P(FA)呈线性关系，如图5-25预测的那样。中 由于P*(Hit)就是心理物理实验中观察到的有刺况下的P(y)，而图5-26所示：击中率 5-26ROC5-25预测的情况完全是立足于传统心理物理学对阈限概念的理学信号检测论的基本思想打开了道路。可能也正是受此启发，坦纳和斯韦（stimuli伴随的背景。信号检测论假定，噪音总是存在于系统之中，无法消除无论这（1）（distribution布总是比噪音分布的心理感受更强些，如图5-27所示： 互，说明这一强度范围的感觉可能由信号导致，但是单独的噪音也有可能引图5-27中从上到下依次是按信号强度大小排列的三种信号和噪音分布情况。同量指标，这被称为辨别力指标（d。NN 5-28在两个分布中对应的纵线高度（O）来衡量。x对应的两个分布上的纵线高度之比被称作似然比（likelihoodratiol(x)。l(x)O(SN似然比l(x)是如何随着x值的变化而变化的。∞似∞似比－支付矩阵”（PayoffMatrix5-12就是一个例子。5-125值（βOPT。βOPT主要影响因素为信号概率（probabilityofsignal）和支付矩阵。其计算为：P(N)V(CR) V(H)C(MP（N）=1，当以上分析使我们明确了反应偏向（β）β值虽被认定为反应阈的绝对分界，而是被试决策反应的判断标准。β的数学定义为：区分”信号”与”噪音”Xc所对接掌握心理感受水平Xc，因此β是通过间接方法计算得出的。 刺信号+信号+漏报噪 正确拒斥（CorrectN1.0–p(fa)00123ZN=d’=概率密度1.0–p(hit) 001 ZSN=5-30严格，于是率和虚报率均下降，而漏报率和正确拒斥率均上升，β值上升；当Xc左移，β值变低时，率和虚报率都会上升，而漏报率和正确拒斥率下降。在图中还可以看到，4种反应概率之间存在如下关系：音分布上的纵轴长度O(SN)O(N)。而以上两者的比值就是β值了。AA率概率密度0BB率概率密度0CC率概率密度00.3368，O0.1192O 0.3368OO虚惊一般认为，β>1说明被试者掌握的标准较严。图5-31B，概率为0.70，β值为0.3478值为0.3368。故0.1192 criterion轴上的判定标准位置。在数学上，C的单位要转换成刺激强度单位，它的计算公C(I2I1)d

有两组，一组是”新的”（即未见过的一组是”旧的”（即已看过的。在实验过程中，先让被试看一组，然后将其与另一组混合，被试在再认过程不敏感时，d’值就低。d’降低表示再认能力减弱。另一个值是判断标准，即；反之，C值低表示被试者判断旧刺激的标准宽松，易把一些新刺激说成旧新刺激呈现时，报告”旧的”概率接近0.0。新新旧新新旧新新旧报告”旧的报告”新的84（采自根据上述，我们就可求出某被试者在再认中的报告标准。假如在这在横轴上设新刺激强度为0，旧刺激强度为1，就可先求得d’值。 ＝0.994－（－1.405）＝2Z值，数值（－1.405）4ZCC(I2I1)d

101.4050C值0.59是判定轴上的位置，前面曾讲到，I1为0，I2为1，因此，C略敏感性可以表现为内部噪音分布fN(X)与信号加噪音分布fSN(X)之间的分离

XMNXCd'(MSNMN与SN分布均为常态分布时，其变异数类同，则有：d'M

M

ZSN

Z力（d’）的情况。本例设β=1，则d’可能出现三类情况：肯定”，率为93％；当噪声单独存在时，很少做出”肯定”，虚惊率为7％，d Z虚惊1.4761.476)以上是根据””和”虚惊”概率，再通过PZO转换表求得的。图5-34A就中等情况时，率为84％；虚惊率为16％，则：d Z虚惊0.9940.994)率增为30％，则d Z虚惊0.5240.524)P(H)=P(H)=P(H)=，curve所得的结果而已。接受者操作特性曲线就是以虚惊概率为横轴，概率为纵轴下面我们通过一个实例来叙述ROC曲线的具体绘制过程。（1983）当做”噪音”90张。作为信号的画页呈现完毕之后，与此组作为噪音的5-15五种先定概率的实验结果先定概率P=0.1RS报告”新的374 RS报告”新的9 RS报告”新的 RS报告”新