传统心理物理法

基本概念

• 1860 费希纳 《心理物理学纲要》，开创了心理物理学，开始揭示心理现象与物理现象之间对应的数量关系
• 绝对阈限(RL) 刚好能够引起心理感受的刺激大小
  • 由于个体所有时刻的感受性在分布上基本符合正态分布，因此根据统计学原理，可以把那个可以刚刚引起感觉的最小刺激以其算术平均数来表示。其操作定义为：有50%的实验次数能引起反应的刺激值
• 差别阈限(DL) 刚好能引起差异感受的刺激变化量
  • 操作定义 有50%的实验次数能引起差别感觉的两个刺激强度之差
  • 差别阈限也称最小可觉差

极限法

• 又称最小变化法、序列探索法、最小差异法
• 特点
  • 将刺激按递增或递减序列的方式，以等间隔的小步变化，寻求从一种反应到另一种反应的瞬时转换点或阈限的位置

绝对阈限测量

• 操作
  • 在测定绝对阈限时，刺激序列分为递增和递减两种
  • 递增序列的起点安排在被试基本觉察不到的物理刺激范围内，随机选择；递减序列的起点安排在被试基本觉察到的物理刺激强度范围内，随机选择；
  • 在实验中，每个刺激都从起点处沿递增货递减方向，依次呈现给被试，要求被试报告表示是否感受到刺激。
  • 主试以"有"、"无" 或 "+" "-" 记录被试的反应，说不准/不肯定时用"?"记录
  • 当被试第一次报告与之前不同的反应时，停止记录
    • $\boldsymbol{+} \Rightarrow \boldsymbol{-}$
    • $\boldsymbol{-} \Rightarrow \boldsymbol{+}$
    • $\boldsymbol{+} \Rightarrow \boldsymbol{?}$
    • $\boldsymbol{-} \Rightarrow \boldsymbol{?}$
• 计算
  1. 计算每个刺激的阈限，被试者反应转折点处所对应的两个刺激强度的中点就是这个序列的阈限。
  2. 求出所有序列阈限的均值，便是最后求得的绝对阈限值

差别阈限测量

• 操作
  • 每次需要呈现两个刺激，一个是标准刺激(St)，另一个是比较刺激(Co)
  • 标准刺激在每次比较时都呈现，比较刺激按逐渐增加或逐渐减小的序列呈现，其刺激强度、间距和实验的总次数与测量绝对阈限要求基本相同
  • 确定刺激的最小变化强度时，需要通过预备实验阈限测量差别阈限的大致范围
  • 测量过程中，被试做出三类反应 $$\begin{array}{ll} Co > St & \Rightarrow & + \\ Co = St & \Rightarrow & = \\ Co < St & \Rightarrow & - \\ \text{Suspicion} & \Rightarrow & ? \end{array}$$
• 计算
  • 递减序列中最后一次"+"到非"+"("="或"?")之间的中点为差别阈限的上限($L_{u}$)；第一次非"-"到"-"之间的中点为差别阈限的下限($L_{\ell}$)
  • 递增序列中最后一次"-"到非"-"("="或"?")之间的中点为差别阈限的下($L_{\ell}$)；第一次非"+"到"+"之间的中点为差别阈限的上限($L_{u}$)
  • 在上限和下线之间的距离为不肯定间距$\ell_{u}$
  • 不肯定间距的中点就是主观相等点
  • 理论上主观相等点(PSE)应该与标准刺激(St)相等，但实际上二者有一定的差距，这个差距称为常误(CE)
  • 取不肯定间距一半 或 取上差别阈限($D_{L_{u}} = L_{u} - St$)和下差别阈限($D_{L_{\ell}} = St - L_{\ell}$)之和的一半为差别阈限 $$\begin{array}{c} D_{L_{u}} = L_{u} - St \\ D_{L_{\ell}} = St - L_{\ell} \\ PSE = \frac{L_{u} + L_{l}}{2} \\ CE = St - PSE \\ DL = \frac{(L_{u} - St)+(St - L_{\ell})}{2} = \frac{D_{L_{u}} + D_{L_{\ell}}}{2} = \frac{L_{u} - L_{\ell}}{2} \end{array}$$

误差及其控制方法

• 误差
  • 习惯误差
    • 递增序列 实际有感觉 比 报告有感觉早
    • 递减序列 实际无感觉 比 报告无感觉早
  • 期望误差
    • 递增序列 报告有感觉 比 实际有感觉早
    • 递减序列 报告无感觉 比 实际无感觉早
  • 练习误差
  • 疲劳误差
  • 顺序误差
  • 位置误差
• 控制方法
  • 习惯误差和期望误差 递增递减序列交替，且数量一致
  • 练习误差和疲劳误差 类似于$\uparrow\downarrow\downarrow\uparrow$的排列方式，递增递减次数要相同，在序列前后的机会也要相当
  • 顺序误差和位置误差 多层次ABBA设计(拉丁方设计)

测定绝对阈限与差别阈限的区别

• 差别阈限需要一个标准刺激
• 测定绝对阈限是2类反应，测定差别阈限说3类反应
• 绝对阈限使用"+" "-" "?"三种符号，差别阈限会使用"+" "-" "?" "=" 四种符号
• 差别阈限存在上限和下限，存在不肯定间距
• 测定差别阈限存在顺序误差和位置误差，绝对阈限不存在

平均误差法

• 又称均误法、调整法、再造法、均等法
• 特点 让被试自己手动调节刺激，使得被试在整个实验中可以保持较高的积极性，不觉厌烦
• 缺点 严格来讲，实验条件不那么恒定。如果刺激不能连续变化，有间隔，则测量所得的阈限不精确。

操作

• 呈现一个刺激，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。
• 在测定差别阈限时，标准刺激由主试呈现，随后被试开始调整比较刺激。测定绝对阈限时，没有标准刺激存在；假设标准刺激为零
• 按照比较刺激的初始值大于或小于标准刺激，被试的调节方向也就分为递增和递减两种

计算

• 绝对阈限：每次被试调节结果的算数平均数
• 差别阈限：用平均误差法测定差别阈限的反应变量是被试每次调整的数值，即其认为与标准刺激相等的数值。由于被试反复测试，每次的结果并不是一个固定值，它们是围绕一个均值变化的数值。这个变化范围就是不肯定间距。不肯定间距的中点，即多次调整结果的平均数，就是主观相等点，主观相等点与标准刺激的差就是常误。平均误差有两种计算方法
  1. $AE_{M} = \frac{\sum{\vert X - PSE \vert}}{N}$
  2. $AE_{st} = \frac{\sum{\vert X - S_{t} \vert}}{N}$
  3. 此外也可以计算标准误差作为差别阈限

误差及其控制方法

• 误差
  • 动作误差
  • 顺序误差
  • 位置误差
• 误差控制
  • 动作误差 被试从长于和短于标准刺激初开始调节的次数各一半
  • 位置误差 标准刺激在左边和右边次数各一半

测定绝对阈限与差别阈限的区别

• 差别阈限需要一个标准刺激
• 收集的数据都一样，但是差别阈限需要计算不肯定间距、主观相等点，差别阈限有两种计算方式和结果
• 差别阈限存在顺序误差和位置误差，绝对阈限不存在

恒定刺激法

• 又称正误法、次数法

操作

• 从预备实验中选出少数刺激，一般是5~7个，最大刺激被感知的概率不低于95%,最小刺激被感知的概率不大于5%,在整个测验中不变
• 没种刺激呈现多次，一般是50~200次
• 每次次序随机，但需要提前确定，不让被试知道；测量绝对阈限时，无需标准值；测量差别阈限或等值时，需要一个标准值
• 统计各个刺激引起反应(有、无；大、小、等)的次数

计算

绝对阈限

1. 直线内插法 $$\frac{S_{1} - S_{2}}{P_{1} - P_{2}} = \frac{X - S_{1}}{50 - P_{1}}$$
2. 平均Z分数法
   1. 先将P值转化为Z值
   2. 将多个点分成两个部分(平分)
   3. 将各组的Z值相加，计算平均Z值，对应各组刺激的中值
   4. 通过两组的平均Z值和代表值(各组的刺激的中值)，内插求出Z=0时的刺激大小
3. 最小二乘法 建立线性回归方程$Y=a+bX$ $$\left\{ \begin{array}{ll} b = \frac{Cov(x,y)}{Var(X)} = \frac{\sum{(X-\bar{X})(Y-\bar{Y})}}{\sum{(X-\bar{X})^{2}}} \\ a = \bar{Y} - b\cdot \bar{X} \end{array} \right.$$
   • 用$S$(刺激)、$Z$(P对应的Z)代替$X,\ Y$，得$Z = a+bS$
   • $Z = 0 \Rightarrow P = 50\%, S = -a/b$

差别阈限

1. 直线内插法
   • 三类反应(+、-、=)
     • 根据三类反应画出三条曲线，
     • 用直线内插法求出上限(-反应(小于标准刺激)的百分比对应的曲线)和下限(+反应(大于标准刺激)的百分比对应的曲线)。
     • 根据上限和下限求出差别阈限
   • 两类反应(+、-)
     • 根据两类反应画出两条曲线
     • 用直线内插法求出“大于标准刺激概率为75%”、“小于标准刺激的概率为75%”的值作为上限和下限
     • 根据上限和下限求出差别阈限
     • 也被称为75%差别阈限
2. 平均Z分数法(两类反应)
3. 最小二乘法(两类反应)

误差及其控制方法

• 误差
  • 顺序误差(时间误差) 标准刺激和比较刺激相继呈现造成，$主观相等点\ne 标准刺激$
• 控制方法
  • 比较刺激和标准刺激都前后各一半

测定绝对阈限与差别阈限的区别

• 测定差别阈限有标准刺激
• 计算绝对阈限可用直线内插法、平均Z分数法和最小二乘法；计算差别阈限采用直线内插法
• 测定差别阈限有两类反应和三类反应两种方法。两类反应的差别阈限被称为75%的差别阈限

三种方法比较

1. 操作化方面 极限法最符合阈限定义，恒定刺激法最不自然
2. 被试方面 平均误差法最有趣，不易疲劳
3. 误差方面 极限法存在最多的可能误差
4. 效率方面 极限法效率不及平均误差法和恒定刺激法