第三章 传统心理物理法 第一节 心理物理学和阈限 第二节 测定阈限的三种基本方法 第三节 心理物理学量表法.

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1 第三章 传统心理物理法 第一节 心理物理学和阈限 第二节 测定阈限的三种基本方法 第三节 心理物理学量表法

2 第一节 心理物理学和阈限 一、心理物理学概述 1、心理物理学（Psychophysics)的诞生及其发展 2、心理物理学研究的问题及方法
（1）G.T.Fechner( ）。传统心理物理法。 （2）适应性方法。 （3）1954，坦纳和斯韦茨。信号检测论——现代心理物理法。 2、心理物理学研究的问题及方法 (1)感觉能力（即绝对阈限和差别阈限） ——测定方法随对阈限这一概念理解的演变而不同 (2)反应倾向（阈上感觉） ——心理物理量表法 费希纳心理物理学的两个明显的特点： （1）利用了专门为研究心理物理学制定的方法； （2）对实验结果进行数学处理。

3 二、阈限理论 阈限 threshold 物理刺激——心理感觉 光线亮度——明度 声音强度——响度 声音频率——音高 温度 ——温度觉
温度 ——温度觉 阈限 threshold 1、传统的阈限理论（高限理论）：阈限是一个固定点 2、神经量子理论：阈限不是固定的 3、信号检测论：不存在固定的阈限；辨别能力和反应标准 1、三种心理物理法 适应性方法 2、信号检测论方法 发展 阈限 感觉连续体 阈上感觉 心理物理量表法

4 三、传统心理物理学对阈限的界定 及其操作定义
三、传统心理物理学对阈限的界定 及其操作定义 1、绝对阈限（absolute limen,简写A.L.） 绝对阈限示意图 正确侦察百分数 100 绝对阈限 实测绝对阈限示意图 正确侦察百分数 100 绝对阈限/ 50%“yes”反应 50

5 2、差别阈限（difference limen，简写D.L.）
四、心理物理学中的变量 例1：苹果：250g g g 500g g 510g 最小可觉差（just noticeable difference,简写J.N.D） 韦伯定律：K=ΔI/I 1、自变量；2、因变量；3、控制变量 五、心理物理学测定阈限实验的特点 1、刺激系列一般远大于反应系列; 2、测定方式和反应方式比较简单; (1)有A,或无A;(2)A＝B,或A≠B; (3)A＞B,或A＜B； (4)A＝2B,或C＝D/2；(5)A-B＝C-D 3、测定的次数比较多。

6 一、极限法(the method of limits)
第二节 测定阈限的三种基本方法 一、极限法(the method of limits) 极限法的特点 渐增系列、渐减系列 (1)间距 (2)两类反应和三类反应 最小可觉差法(the method of just noticeable differences); 最小变化法(the minimal-change method); 序列探索法(the method of serial exploration)等。 例2：视力的测量 (一）极限法测定绝对阈限 1、阈限的确定：符合操作定义吗？ 2、误差及控制

7 常误(constant error) 递增系列 递减系列 (1)习惯误差(error of habituation) 偏高 偏低
递增系列 递减系列 (1)习惯误差(error of habituation) 偏高 偏低 期望误差(error of anticipation) 偏低 偏高 控制方法：ABAB↑↓↑↓ 检测方法：T↑ >T ↓ (p<0.05),说明习惯误差显著;反之亦然. 前半部分 后半部分 (2)练习误差(error of practice) 偏高 偏低 疲劳误差(error of fatigue) 偏低 偏高 控制方法：ABBA↓↑↑↓ 检测方法：T前>T后(p<0.05),说明练习误差显著;反之亦然.

8 两个转折点：（1）“＋”和“＝”；（2）“＝”和“—”
(二）极限法测定差别阈限 1、差别阈限的确定 两个转折点：（1）“＋”和“＝”；（2）“＝”和“—” 68 67 66 65 St＝64 63 62 61 60 59 58 57 ＋ ＝ － 例3： T（＋）＝65.0 T（－）＝60.5 （1）上差别阈限＝T(＋) — St ＝1.0 下差别阈限＝St —T（—）＝3.5 （绝对）差别阈限DL＝(上差别阈限＋下差别阈限)/2＝2.25 （相对）差别阈限K＝DL/St （△I/I）＝0.035 （2） 不肯定间距IU＝T（＋）－T（－）＝4.5 DL＝IU/2＝2.25 主观相等点PSE(the point of subjective equality) ＝（T（＋）＋ T（－））/2＝62.75 常误CE（the constant error）＝PSE－St=－1.25 .. …. 单位：in

9 极限法的一个变式——阶梯法（staircase method）
  2、 误差控制： 除了前述的4种误差，还要注意时间误差和空间误差。 平衡的方法是采用多层次的ABBA法或者AB法 ： 例如：ABBA法的安排 ↑前 ↑后↓后 ↓前 ↓前 ↓后 ↑后 ↑前 极限法的一个变式——阶梯法（staircase method）

10 二、恒定刺激法（the method of stimulus）
（一）简介 1、特点 、操作程序 正误法（true－false method） 次数法（frequency method） （二）绝对阈限的测定 例：两点阈的测定 用恒定刺激法测定两点阈的实验记录 刺激（mm） 8 9 10 11 12 回答“两点”的次数 2 58 132 186 回答“两点”的百分数 1 5 29 66 93 威洛特运动律

11 绝对阈限的计算 Y 1、S-P作图法： 直线内插法 -1 0 1 Z S P RL （x,y） S
S RL Z Y 1、S-P作图法： 直线内插法 S P 1.00 0.50 （x,y） 用S－P图求两点阈 正态累加曲线 RL=10+（11-10）(0.50－0.29）/（0.66－0.29）＝10.57

12 Z 2、S-Z作图法： （1）平均Z分数法 B A(S1,Z1) A B(S2,Z2) S SD=2/(1.51+0.45)=1.02
3 -3 2、S-Z作图法： （1）平均Z分数法 B A(S1,Z1) B(S2,Z2) A(9,-1.51) B(11,0.45) A SD=2/( )=1.02 M=9+1.02*1.51=10.54 （2）最小二乘法 回归线（最优拟和线） Y=a＋bX Z=－ S Z= S=－a/b=10.20/0.97=10.52=RL

13 （二）差别阈限的测定 例：提重实验 1、自变量的确定 2、反应变量的确定及差别阈限的计算 <1>两类反应：
A、 “大于” （或小于）和“相等”反应 St＝100g， Si:100g，102g，104g，106g，108g 2％ ％ 36％ 64％ 92％ B、 “大于” 和“小于”反应 St＝80g， Si:72g，74g，76g，78g，80g，82g，84g，86g，88g

14 用恒定刺激法测定重量差别阈限的结果 比较刺激/g 重于标准刺激的反应/% 比较刺激/g 两类回答的提重实验结果 100 80 60 40 20 重于标准刺激的反/% (80.3,0.50) 80.3g，50％ 82.9g，75％ 78.4g，25％ DL＝1/2*（82.9－78.4）＝2.25 K＝2.25/80＝0.0278 PSE=80.3 CE＝80.3－80＝0.3 75％差别阈限

15 <2>三类反应：“正”、“等”、“负”
T+：50%正反应的刺激值； T－：50%负反应的刺激值 一个提重实验的结果（St） 序号 比较刺激（Si） 185 190 195 200 205 210 215 1 正反应的％（p＋） 4 8 14 28 60 80 91 2 等反应的％（p＝） 17 33 39 22 12 6 3 负反应的％（p-） 88 75 53 18 非负反应的％（p＋＋p＝） 25 47 67 82 92 97 附图表 计算： T+ ＝ T－＝195.7 IU＝ T+ － T－ ＝7.7； DL＝IU/2＝3.85； K＝DL/St＝ PSE＝（ T+ ＋ T－ ）/2＝199.6； CE＝PSE－St＝－0.4

16 4 100 重于标准刺激的反/% 3 80 60 1 40 A 20 B 2 三类回答的提重实验结果曲线
比较刺激/g 重于标准刺激的反/% 三类回答的提重实验结果曲线 4 1 2 3 A B

17 3、误差及控制 用恒定刺激法测量重量差别阈限，当刺激先后出现时，特别要注意时间误差。例如，用一只手先后提起两个相等的重量，往往会感觉后一个重些。原因可能在于先前获得的感觉表象随时间的延长而逐渐消退，而后来的感觉较新鲜、明晰。 出现什么样的时间误差与时距有关：以听觉响度为例，如果时距为1~2秒，引出正的时间误差（第二个判断为小于第一个）；时距3秒，时间误差为零；时距为4~12秒，引出负的时间误差（Postman，1946；Kohler，1923） 消除时间误差的措施有两个：先后呈现的两个刺激的时距要适当；标准刺激和比较刺激在前在后的次数要相等。 4、不肯定间距 在恒定刺激法的三类反应中，不肯定间距的大小依赖于相等判断次数的多少，而相等判断次数的多少与被试的自信程度、态度、指导语有关。所以可能导致所测的差别阈限并不能真正代表被试的感受性。 S.W Ferabeger，1913年曾用不同的指导语，控制被试对于相等判断的态度，四个被试的结果如下（标准刺激是100g）

18 不肯定间距、差别阈限受指导语、态度和气质等因素的影响较大，而标准差、主观相等点和常误较稳定。
“确实感到相等才能报告相等”（减少相等） “感觉相等就报告相等”（中性） “稍觉相等就报告相等”（增加相等） 不肯定间距 2.12 4.34 9.80 差别阈限 1.06 2.17 4.90 标准差 6.67 6.20 7.29 主观相等点 94.73 95.46 95.34 常误 -5.27 -4.54 -4.66 不肯定间距、差别阈限受指导语、态度和气质等因素的影响较大，而标准差、主观相等点和常误较稳定。 结论：恒定刺激法中使用三类反应的情况下用不肯定间距的一半作为差别阈限，并没有测量到被试的差别感受性，而是被试使用相等判断的倾向，这个倾向要受到指导语、态度和气质等因素的综合影响。

19 三、平均差误法（the method of average error）
（一）简介： 典型程序： 两种求法： （1）以St为参照点：DL=∑|X-St|/N （2）以PSE为参照点：DL=∑|X-PSE|/N （二）差别阈限与绝对阈限的确定 例：视觉的长度差别阈限 调整法（the method of adjustment） 再造法（the method of reproduction） 均等法（the method of equation）

20 用平均差误法测量长度差别阈限 顺序 X X－St X－M 1 148 -2 -0.2 St＝150mm M＝PSE＝ΣX/N＝148.2mm AEST＝Σ|X－St|/N＝0.8mm AEM＝Σ|X－M|/N＝3.4mm CE＝M－St＝－1.8mm 2 143 -7 -5.2 3 145 -5 -3.2 4 147 -3 -1.2 5 151 2.8 6 154 5.8 7 144 -6 -4.2 8 9 10

21 也可用标准差和四分位差来作为差别阈限的估计值
为什么？ 概 率 比较刺激 用标准差表示差别阈限图示

22 （三）误差控制 动作误差 求绝对阈限： 标准刺激为0 RL＝ΣX/N 实例：暗适应曲线的绘制 -1 -2 -3 -4 -5 -6
在黑暗中的时间 亮度毫朗伯对数 -1 -2 -3 -4 -5 -6 （三）误差控制 动作误差

23 四、三种心理物理法的比较 1、从感觉阈限的含义上比较：极限法 2、从被试方面比较：平均差误法 3、从效率上比较：恒定刺激法
4、从误差方面比较： 5、从阈值的计算和大小：

24 第三节 心理物理量表法 一、心理量表的类型： psychological scale 1、名称量表（nominal scale）
第三节 心理物理量表法 一、心理量表的类型： psychological scale 1、名称量表（nominal scale） 2、顺序量表（ordinal scale） 等级排列法 对偶比较法 3、等距量表（equal interval scale） 感觉等距法 差别阈限法 4、比例量表（ratio scale） 分段法 数量估计法

25 二、顺序量表的制作 1、对偶比较法（method of paired comparison） 红 黄 红 红 配对数目＝n（n－1）/2
刺激 红 橙 黄 绿 蓝 配对数目＝n（n－1）/2 比较次数＝n（n－1） 红 黄 红 红 红 橙 绿 橙 红 橙 绿 黄 红 橙 黄 蓝 红 橙 黄 绿 对偶比较法研究颜色爱好的结果 1 1 C分数之和为n（n－1） P的平均值为0.5 根据我国心理学家陈立等（1965）的研究，不同年龄的人都有类似的颜色爱好的心理量表，就红、蓝、绿、黄四种颜色而言，红最喜爱，其后的顺序是蓝、绿、黄 选择分数（C） 7 5 4 3 1 P=C/2（n-1) 0.88 0.63 0.50 0.33 0.13 C`=C+1 8 6 2 P`=C`/2n 0.80 0.60 0.40 0.20 Z` +0.84 +0.25 0.00 -0.25 -0.84 Z=Z`+0.84 1.68 1.09 0.84 0.59 顺序

26 2、等级排列法（rank-order method)

27 三、等距量表的制作 1、差别阈限法（differential threshold method) Fechner的两个假设：
a、每个j.n.d在感觉上是相等的； b、一个较强的感觉是许多j.n.d之和。 A.L= K=1/2 1个j.n.d R1=8+8*1/2=8*(1+1/2)1 2个j.n.d R2=8*(1+1/2)1 + 8*(1+1/2)1 *1/2=8*(1+1/2)2 …… …… n个j.n.d Rn=R0 *（K＋1）n 韦伯－费希纳定律 S＝logRn=n㏒ （K＋1） + ㏒ R0 对费希纳定律的批评： 阈值真的为0么？ j.n.d.相等么？ K值恒定么？

28 2、感觉等距法（equal sense distance method)
音摆实验:二分法制作响度等距量表 S1=10。S5=60。 S1 ~ Sv Sv ~S5 S3=30。

29 例：多等分法制作音高等距量表 调整纯音的频率使其在音高上等距的实验结果 音高等距量表图示 声音的频率（赫兹） 200 867 2022
3393 6500 音高单位 1 2 3 4 4 3 2 1 声音的频率（赫兹） 音高单位 音高等距量表图示

30 四、比例量表的制作 1、感觉比例法（fractionation method） 例：明度比例量表
设由1毫朗引起的明度感觉为l00个明度单位(或称布力)。把这个点作为建立比例量表的起点。以光的强度为横坐标，以明度感觉为纵坐标，这个起点的坐标就是(1，100)。如横坐标以对数表示，这个起点的坐标就是(0，100)。

31 例：Stevens & Davis,1936年为测量工作噪音制作了响度量表。
史蒂文斯采用半分法（即分段法的一种），给被试者一个响度的音，作为标准刺激，让他调节另一个音直到他感觉到为该标准刺激的响度的一半。用这个方法，测量出了其他几个标准刺激一半响度的强度。 史蒂文斯确定一个o宋为：在绝对阈限以上40dB 的1000 赫兹的音。 当一个o宋被判断为47dB 强度音的一半响度时，我们就可肯定47dB 的响度就是2 个 o宋。同样，得出4 o宋——55分贝，25 o宋——80分贝，80 o宋——100分贝。以此为根据制成响度量表。 在图 中，纵座标代表响度，是直线的，基线代表以分贝（decibel，简称dB）为单位的刺激强度，是对数的。 按费希纳定律所预期的，函数必然是一条直线，如图中虚线所示。 而实线则是Stevens用半分法所获得的结果。 两者是矛盾的。

32 2、数量估计法（method of magnitude estimation）
例：气味强度 指导语： “我们让你估计一种气味的强度。这个刺激是标准强度，其他它的刺激将随机呈现，它们都属于同一种气味，只是强度不同。” “把这个标准气味的强度叫做10，你的任务就是把其它刺激的强度，放在标准刺激的关系中进行估计，换句话说就是，把这 个标准气味叫做10，你将把那个比较气味叫做几？” “你可以用任何你认为合适的数字来表示，分数或整数都可 以。如果你觉得比较刺激是标准刺激的7倍就称它为70，如果觉得是标准刺激的1／5，就称它为2，如果是1／20，就称它为0.5等等。” “回答无所谓对或错，我们要知道你是怎样判断气味的强度的。”

33 五、心理量和物理量的关系 1、对数定律 S=K㏒I+C 2、幂定律 S=b*Ia

34 不同感觉道的交叉匹配法（cross－modality matching）
N=Xb M=Yc M=N Yc =Xb 所以 Y=X b/c 斜率 a ： 预期指数 1.7为握力的指数，用c表示

35 本章思考题 名词解释： 绝对阈限、差别阈限、不肯定间距、主观相等点、常误、习惯误差和 期望误差、练习误差和疲劳误差、阶梯法、两点阈、75％差别阈限、韦伯定律、费希纳定律、斯蒂文斯幂定律、不同感官道的交叉匹配法 心理物理学的一些基本知识。 如何理解阈限概念？ 三种基本心理物理法是如何测定阈限的？各自的特点是什么？ 比较三种基本心理物理法的优缺点。 传统心理物理实验中存在的误差效应及其控制方法（特别是极限法中的四类误差）。 举例说明如何制作顺序、等距或等比心理物理量表（共六种）。 试述传统心理物理学对心理量与物理量关系的研究。