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第四章心理物理学2020/1/162•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？2020/1/163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）2020/1/164二、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2020/1/165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。2020/1/166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”。2020/1/167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。2020/1/168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。2020/1/169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2020/1/1610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。2020/1/1611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：2020/1/1612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。2020/1/1613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。2020/1/1614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。2020/1/1615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：2020/1/1616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。2020/1/1617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。2020/1/16182020/1/1619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（constanterror）。2020/1/1620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。2020/1/1621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。2020/1/1622第一节感觉阈限的测量•递增递减系列中的习惯误差abba实际无感觉（报告有感觉）报告无感觉ba报告有感觉实际有感觉（报告无感觉）2020/1/1623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（errorofanticipation）。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）2020/1/1624第一节感觉阈限的测量•练习误差和疲劳误差•练习误差（errorofpractice）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（erroroffatigue）。2020/1/1625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X＞X，说明存在习惯误差；如果X＜X，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）2020/1/1626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）。2020/1/1627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。2020/1/1628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“？”。2020/1/1629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。2020/1/1630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）/22020/1/1631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2020/1/1632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。2020/1/1633第一节感觉阈限的测量•多层ABBA法2020/1/1634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。2020/1/1635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