心理物理学九.pptx

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1、1用途红绿灯的亮度多大比较合适？衣服的硬度多大比较舒适？老师讲课的声音多大比较合适？汽车喇叭的声音响度要多大？菜里边放到少盐比较合适？洗澡水的温度要多少度比较好？第1页/共59页2主要内容传统心理物理学心理物理函数信号检测论第2页/共59页3传统心理物理学阈限的测量心理量表法量表的类型感觉比例法与数量估计法感觉等距法与差别阈限法对偶比较法与等级排列法第3页/共59页4阈限的测量绝对阈限指刚好能引起心理感受的刺激量，有50%的实验次数能引起反应的刺激值差别阈限指刚好能引起差异感受的刺激变化量，有50%的实验次数能引起差别感觉的两个刺激强度之差 测量方法最小变化法、平均差误法、恒定刺激法第4页/共

2、59页5阈限的测量第5页/共59页6近似的觉察阈限视觉：清晰无雾的夜晚30英里处的一只烛光听觉：安静条件下60.96cm处表的滴答声味觉：一茶匙糖溶于8L水中嗅觉：一滴香水扩散到三室一厅的整个空间触觉：一只蜜蜂的翅膀从1cm高处落到你的背部第6页/共59页7差别阈限（韦伯定律）音高/2000Hz1/333重压觉/400g1/77视明度/100光子1/62举重/300g1/52响度/100dB，1000Hz1/11橡胶气味/200嗅单位1/10皮肤压觉/5g/mm21/7咸味道/3mol/L-11/5第7页/共59页8最小变化法最小变化法、序列探索法、最小可觉差法将刺激按照递增或递减系列的范式，

3、以间隔相等的小步变化，寻求一种反应到另一种反应的瞬时转换点或阈限位置；极限法既可以用于测定绝对阈限，也可用于测定差别阈限第8页/共59页9最小变化法基本过程绝对阈限刺激分为递增和递减两种递增系列起点在基本觉察不到的范围内随机选择递减系列起点在基本觉察到的范围内随机选择刺激从起点递增或递减依次呈现被试报告“有”、“无”递增系列，第一次报告“有”，停止实验递减系列，第一次报告“无”，停止实验第9页/共59页10第10页/共59页11最小变化法基本过程绝对阈限的计算计算每个刺激系列的阈限，被试反应转折点处对应的两个刺激强度的中点求出所有系列阈限的均值，即绝对阈限值第11页/共59页12最小变化法基本

4、过程差别阈限每次呈现两个刺激强度大小不变的标准刺激强度按照递增或递减顺序排列的比较刺激标准刺激每次都出现，比较刺激与之匹配呈现比较刺激递增或递减，直到被试反应发生转折被试报告“+”、“”、“=”、“-”和“？”（怀疑）第12页/共59页13最小变化法基本过程差别阈限的计算递增系列中最后一次“+”到非“+”之间的中点，即差别阈限的上限（Lu）递减系列中最后一次“-”到非“-”之间的中点，即差别阈限的下限（Ll）上限与下限之间的距离为不肯定间距Iu不肯定间距的中点为主观相等点（PSE）主观相等点和标准刺激的差距为常误（CE）不肯定间距的一半或上差别阈限与下差别阈限之和的一半为差别阈限第13页/共5

5、9页14最小变化法误差控制（绝对阈限）习惯误差习惯于之前刺激所引起的感觉，而对新的刺激作了错误的判断在递减系列中使阈限偏低，在递增系列中使阈限偏高期望误差因过早期望将来临的刺激而导致错误的判断 在递减系列中使阈限偏高，在递增系列中使阈限偏低练习误差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，使阈限降低疲劳误差由于实验多次重复而发展的疲倦或厌烦情绪，使阈限升高通过ABBA法减少误差第14页/共59页15最小变化法误差控制（差别阈限）习惯误差、期望误差、练习误差、疲劳误差四种误差的控制和绝对阈限中的方法相同时间与空间误差：多层次ABBA控制法第15页/共59页16那个误

6、差更大第16页/共59页17平均差误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需要被试亲自参与，因此能更好地调动被试的实验积极性只能对可以连续变化的刺激进行测量第17页/共59页18平均差误法的基本过程绝对阈限和差别阈限主试呈现标准刺激被试调整比较刺激根据两种刺激的大小，递增或递减比较刺激如果是测定绝对阈限，则标准刺激为零第18页/共59页19平均差误法（计算）绝对阈限即每次调节结果的算术平均数差别阈限主观相等点：每次调节结果的平均值每次调整结果与主观相等点差的绝对值加以平均每次调整结果与标准刺激差的绝对值加以平均第19页/共59页20平均差误法误差控制空间误差

7、标准刺激在刺激的左边和右边的次数应各一半动作误差被试从大于或小于标准刺激处开始调节的次数也应各一半时间误差标准刺激和比较刺激呈现先后各占一半控制方法：多层次ABBA控制法第20页/共59页21恒定刺激法根据出现次数来定阈限，即以次数的整个分布求阈限具体做法主试从预备实验中选出少数刺激（57）最大强度刺激大于95%能被被试感觉到最小强度刺激小于5%能被被试感觉到各刺激间的距离相等选定的每种刺激向被试多次呈现（50200）呈现刺激的次序事先随机安排此法要求统计出每个刺激变量引起的某种反应次数（有、无或大、小）第21页/共59页22恒定刺激法阈限计算绝对阈限直线内插法平均Z分数法最小二乘法以两点阈为

8、例5个等距刺激报告两点还是一点从纵轴50%处画平行线，之后画垂线第22页/共59页23恒定刺激法阈限计算（差别阈限）两类反应：直线内插法（75%）我们取25%和75%处的刺激的差的一半作为差别阈限，即75%差别阈限三类反应：直线内插法（50%）用50%的“+”反应的刺激与50%“-”反应刺激的差的一半作为差别阈限，也就是不肯定间距的一半第23页/共59页24恒定刺激法的变式（补充）分组法将比较刺激与标准刺激的差别的绝对值分组，一组一组的与标准刺激比较对数单位法比较刺激选择在标准刺激的两侧，按照对数等级选取，适合差别阈限大的领域单一刺激法用随机程序反复呈现一系列刺激，让被试把它们分为一定的类别，

9、省掉了标准刺激，两个类别就有一个阈限第24页/共59页25心理量表法量表的类型根据量表有无相等单位和有无绝对零点顺序量表（无零点、无相等单位）等距量表（无零点、有相等单位）比例量表（有零点、有相等单位）第25页/共59页26等级排列法等级排列法是一种制作顺序量表的直接方法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，按照最后的平均等级给刺激排序，成为顺序量表注意问题被试样本要能够代表实验关心的总体被试只排一次序，容易产生随机误差第26页/共59页27对偶比较法对偶比较法对偶比较法是把所有要比较的刺激配成对，然后一对一对地呈现，让

10、被试者对于刺激的某一特性进行比较，并判断这种特性的两个刺激中哪一个更为明显比较的次数：n(n-1)/2，有时为了避免空间和时间偏差，要进行两轮比较；每个刺激在两轮比较中胜出的次数为C，因为和刺激本身也要比较因此要加两个0.5，及C注意问题单个被试的结果，不能推广到总体人群这种方法要求对偶比较是可传递的，但是这种前提经常不成立第27页/共59页28对偶比较法第28页/共59页29等距量表的建立POZ转换，把顺序量表转换为等级量表感觉等距法是制作等距量表最直接的方法，它是通过把一个感觉分成主观上相等距离来制作具体方法二分法同时等分法第29页/共59页30等距量表的建立差别阈限法是制作等距量表的间接

11、方法，以绝对阈限为量表起点，用最小可觉差作为心里物理量表的等距单位随着心理感受梯级的提高，为了产生下一个最小可觉差，在刺激方面需要的增加量越来越大第30页/共59页31感觉比例法与数量估计法感觉比例法是制做感觉比例量表的一种最直接的方法通过把一个感觉量加倍或者减半或取任何其他比例来建立的心理量表数量估计法也是制作比例量表的一种直接的方法先给被试呈现一个标准刺激并赋予一个主观值，以此为标准，给其他比较刺激标识主观值，之后计算每组被试对每个比较刺激的几何平均数或中数，最后用刺激值为横坐标，感觉值为纵坐标，即可制成比例量表第31页/共59页32心理物理函数韦伯定律费希纳定律史蒂文斯定律第32页/共5

12、9页33韦伯定律韦伯分数：对于某一个刺激，产生一个最小可觉差所需增加的刺激量，与当前刺激量之间的比是一个固定分数，即韦伯分数韦伯定律：/=C韦伯定律的发展/(+a)=C，a为感觉噪音用途：比较感觉通道的感受性韦伯定律只注重最小可觉差，而费希纳定律更关注物理变化和心理变化的关系模式第33页/共59页34费希纳定律根据韦伯定律，假设绝对阈限的值为a，对应的心理量为0，韦伯分数为/=C，心理量为1对应的物理量为a+aC，即a(1+C)，心理量为2对应的物理量a(1+C)+C(a(1+C)=a(1+C)2，依次类推心理量n对应的物理量a(1+C)n。a0a+aC1a+aC+(a+aC)C2a+aC+(

13、a+aC)C+(a+aC+(a+aC)C)C3心理量=log(1+C)(物理量/a)换底公式后：心理量=Klg物理量感觉强度的变化和刺激强度的对数变化成正比第34页/共59页35费希纳定律的成立条件假定韦伯定律对所有类型和强度的刺激都是正确的假定用韦伯定律的推导来代替大量差别阈限法实验测定最小可觉差是正确的以上两个假设曾经受到过质疑假定所有最小可觉差在心理上都是相等的假设建立心理量表所用的差别阈限法是正确的第35页/共59页36史蒂文森定律最小可觉差的重新解读幂定律第36页/共59页37最小可觉差的重新解读神经量子理论=Q-P是刺激增量Q是能够兴奋一个量子的增量大小P是标准刺激的剩余能力引起的

14、兴奋量第37页/共59页38幂定律S=bIaS为感觉量；b由量表单位决定的常数；a是感觉通道和刺激强度决定的幂指数幂定律受到了许多研究的支持大部分的a指数都在1左右电击为3.5左右；最小的明度在0.3左右ContinuumExponent(a)Stimulus condition第38页/共59页39信号检测论由来基本原理两个指标操作特征曲线应用第39页/共59页40信号检测论由来信号检测论是信息论的一个分支，研究的对象是信息传输系统中信号的接受部分；借助于数学的形式描述“接受者”在某一观察时间将掺有噪音的信号从噪音中辨别出来信号检测论用于心理学主要是由于人的感官、中枢分析综合过程可看作一个信

15、息处理系统刺激变量看作是信号刺激中的随机物理变化或感知处理信息中的随机变化看作噪音坦纳和斯韦茨(1954)等人最早在密西根大学的心理学研究中把信号检测论应用于人的感知过程第40页/共59页41信号检测论由来传统心理物理法中假设的失误被试报告“有”信号的概率是刺激强度的函数，他们不会受到刺激出现概率的影响事实上，被试报告为“有”的概率包括“击中”概率（有信号，报告有信号）和“虚报”概率（无信号，报告有信号），被试报告信号“有”或“无”受信号出现概率的影响传统心理物理学会控制这种影响，但是有问题！第41页/共59页42传统心理物理学的控制方法它们认为：阈上刺激的反应不受非感觉因素（信号出现概率等）

16、的影响，阈下刺激的反应则受这种因素的影响，被试有时会做出“有”的反应，称为猜测反应。它们的做法：加入空白试验排除猜测为“有”的概率。第42页/共59页43传统心理物理学的矛盾结果传统理论认为，P*(hit)是排除了被试反应偏差之后被试“真正”的阈限，而且这个概率应该是一个常数，因此它们推出，虚报率和击中率之间应该是直线性关系，但是实际结果却不然。出现的结果却是一种减速曲线关系；我们认为是因为没有考虑漏报率造成的第43页/共59页44基本原理信号即刺激，噪音即背景程序：有只有噪音（N），有时有噪音和信号（SN），被试报告是否出现信号信号检 测到信号未检测到信号出 现击 中漏 报未出现误 报正确拒

17、绝第44页/共59页45基本原理阴影是只有噪音引起有机体内部感觉强度的分布；空白是信号加噪音引起有机体内部感觉强度的分布。第45页/共59页46进一步的推理如果信号在背景噪音中比较明显，两个分布（钟形）之间的距离会较大，如果信号在噪音背景中不太明显，则两个分布之间重叠的会比较多。如果信号和噪音保持稳定，两个分布之间的距离越大代表了什么？第46页/共59页47两个标准判断标准似然比报告标准C辨别力指标d第47页/共59页48如何理解似然比决策标准为一个特定的感觉强度，如果环境中引起的感觉强度大于这个标准，则反应有，如果小于这个标准，则反应无。决策标准如何表示？用似然比来表示。感觉强度（决策标准）

18、，可能来自信号的作用，也可能噪声的作用，来自于那个根源的可能性可以通两个分布的纵坐标高度之比来估计。第48页/共59页49似然比区分“信号”与“噪音”反应的心理感受水平Xc所对应的信号分布纵轴与噪音分布纵轴之比可以通过PZO把“击中”和“虚报”概率转换成O(SN)和O(N)，两者的比值即为值大于1说明被试标准较高，小于1较宽松第49页/共59页50似然比第50页/共59页51报告标准CC是横轴上的判断标准位置C=(I2-I1)/dZ1+I1C（I2和I1为高和低强度刺激，Z1为低强度刺激时的正确拒绝概率的Z值标准宽松，击中和虚报概率很高，C小标准中等，击中概率高，虚报概率适中，C中标准严格，击

19、中和正确拒绝概率很低，C大第51页/共59页52辨别力指标d：即N和SN两个分布之间的距离d=(MSN-MN)/N=Z击中-Z虚惊第52页/共59页53小结辨别力和判断标准两个指标中，辨别力反映被试的感受性，比较稳定；判断标准反映被试的反应偏向，受先验概率和奖惩办法等因素的影响。信号检测论可以把被试的辨别力和判断标准区分开来，更为细致和精确的评价被试的反应。第53页/共59页54操作特征曲线接受者操作特性曲线（receiver operating characteristic curve），简称 ROC曲线，曲线上各点反映着相同的感受性，它们都是对同一信号刺激的反应，不过是在几种不同的判定标准

20、下所得的结果。ROC以虚报概率为横轴，击中概率为纵轴所组成的坐标图，和被试者在特定刺激条件下由于采用不同的判断标准得出的不同结果画出的曲线第54页/共59页55绘制确定先验概率例如，信号出现的可能性为0.1，03，0.5，0.7，0.9根据5中先验概率的实验结果计算击中概率和虚报概率，并分别以此为横、纵坐标确定各点的位置，并绘成图。求出d和，d不受先验概率的影响，而会受先验概率的影响。第55页/共59页56第56页/共59页57绘制第57页/共59页58信号检测论的应用医学心理学中的应用医生对疾病的诊断工程心理学中的应用警戒认知研究中的应用记忆（嫌疑犯辨认）第58页/共59页59感谢您的观看！第59页/共59页