1、心理物理學方法心理物理學方法PSYCHOPHYSICAL METHOD感覺閾限的測量l感覺閾限l感覺閾限測量的方法 最小變化法 恒定刺激法 平均差誤法信號檢測論l色子游戲l人對信號刺激的覺察l信號檢測論的實驗方法 評價法心理量表l差別閾限法、等距量表與Fechner定律l數量估計法、比例量表與Stevens定律l心理物理判斷的相對性l對偶比較法、等級排列法與順序量表心理物理學（心理物理學（1）Psychophysics定義：就是研究心理量和物理量之間的關系的科學。物理量是指對身體各感官的刺激；心理量是指各種感覺或主觀印象。l亮度（luminance）明度（brightness）l強度響度心理物

2、理學（心理物理學（2）Psychophysics心理物理學的先驅是G. T. Fechner（1801-1887）。Fechner通過對感覺強度與刺激強度之間的數量關系的長期研究，發展出了測量感覺的基本方法。 一百多年來，心理物理學方法不斷發展，但它的中心問題仍然是物理量和心理量之間的數量關系的問題。心理物理學方法所處理的問題大體上可以分為兩大類l感覺閾限的測量；l閾上感覺的測量，也就是心理量表的制作。自從本世紀50年代，W. P. Tanner, Jr.和J. A. Swets把信號檢測論（signal detection theory，SDT）引入心理學領域以來，又為心理物理學的研究提供了

3、一個新的有力工具。一、感覺閾限的測量一、感覺閾限的測量著名的實驗心理學史專家Edwin G. Boring（1950）認為對內部感受（internal impression）（the psycho of psychophysics）與外部世界（the physics of the psychophysics）之間關系的測量方法的引入，是科學心理學開始的一個標志。這主要是因為科學家使用心理物理學的方法提出了第一個心理現象的精確定律（mathematical laws），盡管這個定律不一定那么完美。l首先，測量感覺是非常困難的，我們不能象測量石頭的重量或光的強度那樣來測量感覺。l其次，內部判斷與作

4、用于感受器的物理量之間并不是完全一對一的。因此，我們必須把物理刺激及其引起的感覺區分開。 （一）感覺閾限（一）感覺閾限（1）剛剛能引起感覺的最小刺激強度被叫做絕對閾限（absolute threshold）。按照這種說法，低于絕對閾限的刺激強度我們總是感覺不到的，而高于絕對閾限的刺激強度我們總是能感覺到的。（一）感覺閾限（一）感覺閾限（2）有50%的次數能引起感覺，50%的次數不能引起感覺的那一種刺激強度。 （操作定義）（一）感覺閾限（一）感覺閾限（3） 表表1 某些近似的覺察閾限某些近似的覺察閾限感覺種類感覺種類覺察閾限值覺察閾限值視 覺清晰無霧的夜晚30英里處看到的一只燭光聽 覺安靜條件下

5、20ft.處表的滴答聲味 覺一茶匙糖溶于8L水中嗅 覺一滴香水擴散到三室一套的整個房間觸 覺一只蜜蜂的翅膀從1cm高處落到你的背部 *引自引自Schiffman（1996），這些閾限值僅作示意用。），這些閾限值僅作示意用。1ft. = 30.48cm（一）感覺閾限（一）感覺閾限（4）差別閾限是有50%的次數能覺察出差別，50%的次數不能覺察出差別的刺激強度的差別。差別閾限值也稱最小可覺差（just noticeable difference，j.n.d）。（一）感覺閾限（一）感覺閾限（5）1846年E. H. Weber發表了他關于重量差別閾限的研究，系統地闡明了差別閾限和標準刺激之間的關系。

6、他指出差別閾限和標準刺激成正比，并且差別閾限和標準刺激的比例是一個常數，通常用 I/I = k 表示。在這里，I代表差別閾限，I代表標準刺激強度，k是小于1的常數。K也稱作韋伯比例或韋伯分數。不同感覺道的韋伯分數是不同的。后來，Fechner把這個 關于差別閾限的規律稱為韋伯定律（Weber Law）。 （一）感覺閾限（一）感覺閾限（6） 表表2 最優條件下各種感覺道的韋伯比例最優條件下各種感覺道的韋伯比例 感感 覺覺 道道韋韋 伯伯 比比 例例 音高/2000Hz1/333 重壓覺/400g1/77 視明度/100光子1/62 舉重/300g1/52 響度/100dB，1000Hz1/11

7、橡膠氣味/200嗅單位1/10 皮膚壓覺/5g/mm21/7 咸味道/3mol/L（3克分子/公升）1/5（一）感覺閾限（一）感覺閾限（7）韋伯定律的主要貢獻l第一，給我們提供了一個比較辨別能力的指標。l第二，可對不同感覺道的感受性進行比較。 （二）測量感覺閾限的方法（二）測量感覺閾限的方法測量感覺閾限的方法有三種l最小變化法l恒定刺激法l平均差誤法學習者應特別注意這三種方法的實驗程序和實驗結果的統計處理。1、最小變化法（、最小變化法（1）最小變化法的刺激由遞減和遞增的兩個系列組成，每次呈現刺激后讓被試報告他是否有感覺。刺激的增減應盡可能地小，目的是系統地探求被試由一類反應到另一類反應的轉折點

8、，即在多強刺激時，由有感覺變為無感覺，或由無感覺變為有感覺。每個系列的轉折點就是該系列的絕對閾限。1、最小變化法（、最小變化法（2）當用最小變化法進行實驗時，被試會產生習慣誤差或期望誤差。所謂習慣誤差就是指被試因習慣于由原先的刺激所引起的感覺或感覺狀態，而對新的刺激作了錯誤的判斷。期望誤差是指被試因過早期望將要來臨的刺激而導致錯誤的判斷。 1、最小變化法（、最小變化法（3）abba實際無感覺報告無感覺報告有感覺實際有感覺2、恒定刺激法、恒定刺激法刺激通常都由57個組成，在實驗過程中維持不變，因而這種方法叫做恒定刺激法。刺激的最大強度要大到它被感覺的概率達到95%左右，刺激的最小強度要小到它被感

9、覺的概率只在5%左右。各個刺激之間的距離相等，與最小變化法不同的是，恒定刺激法的刺激是隨機呈現的，每個刺激呈現的次數應相等。在用恒定刺激法來測量差別閾限時，標準刺激和比較刺激是繼時呈現的，這就可能產生時間誤差。如主觀相等點小于標準刺激，就產生負的時間誤差。反之，就產生正的時間誤差。3、平均差誤法（、平均差誤法（1）這個方法的典型實驗程序是，實驗者規定以某一刺激為標準刺激，然后要求被試調節另一個比較刺激，使后者在感覺上與標準刺激相等。客觀上一般不可能使比較刺激與標準刺激完全一樣，于是每一次比較就都會得到一個誤差，把多次比較的誤差平均起來就可得到平均誤差。因為平均誤差與差別閾限成正比，所以可以用平

10、均誤差來表示差別感受性。3、平均差誤法（、平均差誤法（2）求平均誤差的方法有兩種l把每次調節的結果（或每次的判斷）與標準刺激之差的絕對值平均起來作為差別閾限。l把每次調節的結果與主觀相等點之差的絕對值平均起來作為差別閾限。在這里，主觀相等點是相等地帶的中點，它等于各比較刺激的平均值。三種方法的比較三種方法的比較以上3種古典心理物理學方法各有自己的特點l最小變化法的實驗程序和計算過程都具體地說明了感覺閾限的含義，但它會因其漸增和漸減的刺激系列而產生習慣誤差與期望誤差。l恒定刺激法的實驗結果可以應用各種數學方法加以處理，因而便于與其它測定感受性的方法進行比較。在應用3類反應的實驗程序時，被試的態度

11、會對差別閾限值有較大影響。l平均差誤法的特點是求等值，它的實驗程序容易引起被試的興趣，但對不能連續變化的刺激則不能用平均差誤法來測其差別閾限。 二、信號檢測論二、信號檢測論信號檢測論（signal detection theory，SDT）是信息論的一個重要分支。1954年，美國心理學家W. P. Tanner和J. A. Swets把它應用于人的知覺過程，使心理物理學方法發展到一個新的階段。（一）色子游戲（一）色子游戲（1）假設一次擲三顆色子：兩顆是正常的，即每個面有一個數字，依次為1到6。第三顆是特殊的，三面寫0，另三面寫3。你的任務是猜測，特殊色子的哪一面朝上？在猜測之前，告訴你三顆色子

12、朝上的數目總和。（一）色子游戲（一）色子游戲（2） 8=3+50+81 + 42 + 33 + 24 + 1出現3的可能性為4種總數特殊色子（三）正常色子（二）正常色子（二） + 6 + 5 + 4 + 3 + 2出現0的可能性為5種（一）色子游戲（一）色子游戲（3）033三顆色子數目總和出現次數出現次數出現概率（%）2100320043005411/5=206522/7=297633/9=338544/9=449455/9=5610366/9=6711255/7=7112144/5=8013033/3=100表3 色子數目總數與特殊色子出現概率的關系（一）色子游戲（一）色子游戲（4）擊 中漏

13、 報虛 報正確否定色子游戲的四種情形色子游戲的四種情形猜猜3030特殊色子特殊色子（一）色子游戲（一）色子游戲（5）操作特征曲線以虛報率作為橫坐標，擊中率作為縱坐標做圖時，我們就可以形象地看到隨著標準的變化，擊中率與虛報率也相應地發生變化的情形。這個曲線上各點代表在特定刺激條件下被試所采用的各種反應方式，所以叫做接受者操作特點（特征）曲線（receiver operating characteristic curve, ROC）。（二）人對信號刺激的覺察（二）人對信號刺激的覺察（1） 色子游戲 已知色子數目總和 3 判斷 0 信號覺察 獲得某種感覺 信號 判斷 噪音（二）人對信號刺激的覺察（二

14、）人對信號刺激的覺察（2）因此，上面對色子游戲的分析也就完全適用于人對信號的覺察過程。l人對信號的覺察也有擊中、虛報等四種情形；l隨著標準的變化，其擊中率與虛報率也在變化；l也同樣可以繪制其操作者特征曲線和分布曲線。（三）信號檢測論的實驗方法（三）信號檢測論的實驗方法有無法lld評價法lld 1、有無法（1）這個方法要求事先選定SN刺激和N刺激，并規定SN和N出現的概率，然后以隨機方式呈現SN或N，要求被試回答，剛才的刺激是SN還是N。根據被試對呈現刺激的判斷結果來估計P(y/SN)和P(y/N)。1、有無法（2）擊中 f1漏報 f2虛報 f3正確否定f4反 應ynSNN刺 激P(y/SN)

15、= f1/(f1+ f2)P(y/N) = f3/(f3+ f4)1、有無法（3）虛報率的縱坐標擊中率的縱坐標SNNzzd1、有無法（4）當被試的反應方式或判斷標準發生變化時，雖然擊中率和虛報率也發生變化，但如果信號和噪音的差別不變，根據擊中率和虛報率計算出來的SN分配和N分配的平均數的距離并不變化，也就是對于ROC曲線上的各點來說，d是恒定的，所以ROC曲線又叫做等感受性曲線。純機遇線2、評價法確信程度含 義相應的概率判斷第6等十分肯定有信號出現100%有信號出現第5等肯定有信號出現80%有信號出現第4等可能有信號出現60%有信號出現第3等可能沒有信號出現40%有信號出現第2等肯定沒有信號出

16、現20%有信號出現第1等十分肯定沒有信號出現0%有信號出現表4 各個確信程度含義三、心理量表（三、心理量表（1）物理刺激可由物理量表來測量。 但是，心理量的大小卻不能用物理量表來測量。 l首先，這是因為刺激的物理值的變化不一定會引起心理上相應的一對一的變化。l其次，有一些物理刺激本身就難以用物理量表來測量。 心理量表與物理量表一樣，也有順序量表、等距量表和比例量表三類。 三、心理量表（三、心理量表（2）Properties of ScalesType of ScaleQuantitative Information?Constant Unit?Absolute Zero?Examples of

17、 Permissible StatementsExamplesNominalNoNoNoABNumbering of football jerseys, social security numberOrdinalYesNoNoABRankings of football teams, military ranksIntervalYesYesNo(A-B)=(C-D)Temperature in ,time of dayRatioYesYesYesA=2BHeight, weight, cost（一）差別閾限法、等距量表與（一）差別閾限法、等距量表與Fechner定律定律如果你運用差別閾限的方法制作等距量表，那么實驗結果支持Fechner定律。Fechner提出，可以用j.n.d為單位測量感覺量的大小。l客觀刺激強度Il主觀經驗的感覺j.n.dRk = logS0 + Klog(1 + W)（二）數量估計法、比例量表與（