[心理学词条]心理物理法

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[心理学词条]心理物理法

    心理物理法（Psychophyslcal Methods） 对刺激和感觉（或感觉反应〕之间关系的数量化研究。它涉及四个方面的问题：（1）刺激量的值在达到多大才能引起感觉或感觉反应；（2）一个阈上刺激呈现以后，它的强度要改变多少才能被人觉察到；（3）如何才能使一个刺激产生的感觉和另一个刺激相等；（4）随着刺激大小的改变，感觉或感觉反应会有什么变化。心理物理法就是用来解决这些问题的方法，它包括经典方法、心理量表法和信号检测法三种研究手段。其中，经典方法是用来测定感觉阈限的方法，心理量表法主要用于阈上感觉的测量，信号检测法是本世纪50年代新引入心理学的研究工具，它能排除实验时被试的动机、态度等主观因素对感受性测量的影响。心理物理学的方法主要用于人类被试（传统上也称为观察者）的实验，但有些方法现在也用来研究动物的感觉。

    一、经典方法

    经典方法是测量感觉阈限的基本方法，主要有极限法、调整法和恒定法三种，它们是1860年费希纳粹在他的《心理物理学纲要》上最早提出来的，费希纳用它们来测定绝对阈限和差别阈限。从操作的角度来说，绝对阈限（RL）是指有50%的次数能引起感觉，50%的次数不能引起感觉的刺激的强度；差别阈限（DL）是指有50%的次数能觉察出差别，50%的次数不能觉察出差别的刺激强度的差异。

    1、极限法。也叫最小变化法、最小可觉差法、系列探查法、最小可觉察2刺激法。它的特点是刺激按大小顺序呈现，各相邻刺激的强度差别很小而且间距相等；刺激旦现的顺序有两种，一种是按从小到大的顺序呈现，叫作渐增法（↑）；另一种按从大到小的顺序呈现，叫作渐减法（↓）。每次呈现刺激后，让被试报告是否觉察到有刺激出现，感觉到刺激就报告“有”，感觉不到就报告“没有”。用渐增法呈现刺激系列时，要从比阈限值小得多的刺激开始呈现，逐渐以较小的梯度增加刺激强度，直到被试的报告从“没有”的刺激强度和第一次报告“有”的刺激强度的算术平均数就是这个系列测得的绝对阈限。用渐减法呈现刺激系列时，要从比阈限值大得多的刺激开始，逐渐以较小的梯度降低刺激强度，直到被试的报告从“有”变成“没有”。渐减系列的绝对阈限等于被试最后一次报告“有”的刺激强度和第一次报告“没有”的刺激强度的算术平均数。实验过程中，渐增系列和渐减系列交替呈现，经过大约100个系列的探查，最终测得的绝对阈限等于所有渐增、渐减系列所得阈限的平均数。表1式列出的是用极限法测音高绝对阈限的实验结果（第157页表1）。用极限法测差别阈限时，每次实验主试先呈现一个标准刺激，然后呈现
　　

一个比较刺激，让被试分辨比较刺激与标准刺激相比是大些、小些还是相等。比较刺激比标准刺激大记为“+”，比标准刺激小记为“—”，相等记为“=”。在职 各个系列的实验中，被试的反应从“—”变成“=”，两者相应刺激强度的算术平均数称为下阈限（L1）；“+”与“=”反应的相应刺激强度的算术平均数称为上阈限（Lu），上下阈限的平均数叫作不肯定间距（IU），系列的差别阈限等于IU/2，不肯定间距的中点叫作主观相等点（PSE），最终测得的差别阈限就是所有渐增、渐减系列差别阈限的平均数。表2是用极限法测时间差别阈限的结果，标准刺激是0.40秒。（第158页表2、3）

    2、调整法。也叫平均差误法、复制法或均等法。这个方法的典型实验程序是让被试调整一个连续变化的比较刺激，使它与标准刺激相等。每次实验主试都让被试从一个明显大于或小于标准刺激的点开始，直到比较刺激看起来与标准刺激相等为止。比较刺激的起点是随机的，且大于和小于标准刺激的次数相等，交替呈现。调整法主要用于差别阈限的测量，但有时也可用来测绝对阈限。用调整法测差别阈限时，被试判断为与标准刺激相等的比较刺激的值的均数就是PSE，PSE与标准刺激的差叫作常误（CE），差别阈限可以是每次判断结果与标准刺激之差的绝对值的平均数，也可以是每次判断结果与主观相等点之差的绝对值的平均数。表功就是用调整法测长度差别阈限的结果，标准刺激（St）是150毫米。用调整法测绝对阈限时，可以让被试自己调节刺激强度到他刚好能觉察到刺激或刚好不能觉察到刺激的那一点，绝对阈限就是所有这些转折点的平均数。

    3、恒定刺激法。也叫正误法、恒定法、次数法，它的特点是只采用少数几个刺激（一般是4—9个），且这几个刺激在整个测定阈限的过程中是固定不变的，主试把这几个刺激以随机的方式反复向被试呈现。用恒定刺激法测感觉阈限之前，先要进行预备实验，以选定刺激并确定各刺激呈现的顺序。所选刺激

　



　

的最大强度应为每次呈现几乎都能被感觉到的强度，被感觉到的可能性最好在95%左右；所选刺激的最小强度应为每次呈现几乎都不能被感觉到的强度，被感觉到的可能性最好在5%左右。选定刺激范围以后，再在这个范围内选出4—9个间距相等的刺激。正式实验时，每种刺激强度呈现的次数不能少于20个，且呈现的次数要相等，呈现的顺序要随机排列。用恒定刺激法测绝对阈限时，绝对阈限的值可以根据操作定义由直线内插法或其他方法求得（见表4、图1）。恒定刺激法测差别阈限时，也可以用相同的方法求得差别阈限，表5和图2是测重量差别阈限的结果，标准刺激为200克。



    二、心理量表法

    心理量表法是度量阈上感觉的方法。我们知道作用于人的物理刺激是用物理量表来测量的，例如刺激的长度可以用米或尺来度量，刺激的重量可以用公斤或克来度量。有了物理量表，我们可以根据需要改变刺激的强度。可是有一个工程师在照明设计时，需要使一间屋子的亮度看起来是另一间屋子的两倍，他把这间屋子里原来15瓦的灯泡换成30瓦，却发现屋内的亮度并没有增加一倍。这说明物理刺激与心理感觉并不是对应的，只用物理量表不能解决这类的问题，还得建立能够度量阈上感觉的心理量表。

    从量表有无相等单位和有无绝对零点来说，心理量表可以分为顺序量表，等距量表和比例量表三类。顺序量表既没有相等单位又没有绝对零点，它只是把事物按照某种标志排出一个顺序。等距量表有相等单位，但没有绝对零点。比例量表既有相等单位又有绝对零点，可以用各种数学手段处理数据，是一种比较理想的量表。量表的性质不同，制作的方法也不同。

    1、顺序量表的制作。顺序量表可以用等级排列法和对偶比较法来制作。等级排列法是一种制作顺序量表的直接方法。实验时把许多刺激同时呈现给被试，让被试按一定标准把它们排成一个顺序，然后把许多被试对同一刺激评定的等级加以平均，把各刺激按平均等级的大小排列，得到的就是顺序量表。

    对偶比较法是把所有要比较的刺激配对呈现，让被试对刺激的某一特性进行比较，最后根据每个刺激的得分多少，排出顺序量表。

    2、等距量表的制作。等距量表可以用感觉等距法和差别阈限法来制作。感觉等距法是制作等距量表的直接方法，它是通过把一个感觉分成主观上相等的距离来制作的。例如有一种叫作二分法的方法就是呈现两个刺激R1和R5，R5 >R1，要求被试找出一个R3，使R3的强度刚好在R1 和R5 之间，即R5—R3= R3—R1。然后再要求被试找出一个R2，使R2 的强度刚好在R1 和R3之间；找出R4 ，使R4的强度刚好在R3和R5 之间。这样，利用三次二分法把R1 和R5 之间的强度分成了四等分，就得到了一个刺激R的感觉等距量表。

    差别阈限法是一种制作等距量表的间接方法。根据韦伯定律，差别阈限是标准刺激的物理强度随着标准刺激的增加按韦伯比例作相应的增加，使主观增量始终保持在最小可觉差的水平上，这就是用差别阈限法制作等距量表的基本原理。

    3、比例量表的制作。比例量表可以用分段法和数量估计法来制作。分段法是制作比例量表的直接方法，它是通过把一个感觉量加倍或减半或取任何其他比例来建立心理量表的。例如，我们可以以一个固定的阈上刺激作为标准，让被试调整比较刺激，使它所引起的感觉为标准刺激的2倍（也可以是3倍、1/2倍、1/3倍等等，每个实验只能选一个比例进行比较）。用一个标准刺激比较以后，再换另外几个标准刺激进行比较，这样就能找出哪些刺激引起的感觉是哪些标准刺激的2倍。以这些数据为根据，就可以建立起一个感觉的比例量表。

    数量估计法也是制作比例量表的直接方法。它的步骤是，主试先呈现一个标准刺激，规定它的主观值为某个数字，然后让被试以这个主观值为标准，把其他同类但强度不同的刺激放在这个标准刺激与主观值的关系中进行比较，并用一个数字表示出来。例如，在一个味觉的实验中，主试在一块玻璃板上滴一小滴香水，告诉被试这种香味的浓度是10，然后主试在玻璃板上滴两小滴香水，要求被试回答这种香味的浓度是多少。用数量估计法得到的比例量表和分段法所得到的结果是类似的。

    三、信号检测法

    用经典的心理物理法测感觉阈限时，常有一些非感觉的因素如动机、期望、态度等对阈限的估计产生影响，这些因素称为反应的倾向性。例如在用恒定刺激法测阈限时，即便没有刺激呈现，被试有时也会作出“有”的反应。为了消除这些影响，心理物理学家想出了许多措施，如在实验前对被试加以训练，使他在实验中采取的反应标准前后一致；用统计方法校正实验结果，以除去判断比便中猜测的成分等等。但这些措施主要是使影响阈限估计的因素保持恒定，并不能测量反应的倾向性，也不能把所测得的阈限和反应倾向性分阶段开。信号检测论对心理学的贡献就在于使实验者可以用一些方法测量反应的倾向性，并使所测得的被试的辨别力不受反应倾向性的影响。

    信号检测论对被试的反应作了区分，把被试正确觉察到刺激的呈现叫作“击中”，把没有刺激呈现而被误以为有刺激呈现的情况叫作“虚报”。动机、期望、态度等反应倾向性的改变有时会提高击中率，但这种结果往往伴随着虚报率的上升。经典心理物理法总是试图把虚报率控制在较低的水平，以便在计算阈限时可以忽略不计。但信号检测论在计算辨别力d′时，兼顾了击中率和虚报率这两个指标，使实验的结果更客观更可靠。

    辨别力d′的计算程序取决于实验所用的方法。信号检测实验包括三种基本方法：有无法、评价法和迫选法。有无法的基本程序是，主试呈现刺激（这些刺激中有些有信号-信号+噪音，有引起没有信号-噪音），让被试判断刚才呈现的刺激中有无信号，然后根据被试判断的结果来估计击中率和虚报率。评价法呈现刺激的方式和有无法一样，但要求被试反应的方式和有无法不同。在用有无法做的实验中，只要求被试以“有信号”或“无信号”来反应，在评价法中，还要求被试对信号出现的可能性作出评价。迫选法和有无法、评价法不同的地方在于，让被试判断以前，至少要连续呈现两次刺激。在两次或多次呈现的刺激中，只有一次有信号出现，但信号在哪一次出现则是随机的。被试的任务就是判断哪一次呈现的刺激中最可能有信号。

    动机、期望、态度等瓜倾向性能够直接影响被试的判断标准，主试可以通过改变信号与噪音的比例、奖惩的办法来操纵被试的判断标准。被试不同的判断标准可以在“接受者操作特点（ROC）曲线”上看到（见图3）（第161页图），曲线上的各个点代表在特定刺激条件下被试所采用的各种反应方式（判断标准），当判断标准发生变化时，击中率和虚报率也随着发生变化，但是这些点连起来的ROC曲线的光滑度并没有发生变化，这说明被试的辨别力不从心d′是稳定的，不受判断标准的影响。信号检测论就是通过这种方式把感觉和非感觉因素区分了开来。



    心理物理法原本是用来回答前面提到的四个理论问题的，但现在这种方法作为一种研究手段已不限于心理物理学领域，它在许多别的领域也找到了越来越多的用武之地。在心理学的其他领域，比如学习心理学中，学习心理学家开始把信号检测法用于被试的记忆测量；工程心理学根据人类正常的视、听阈限来设置仪器、设备的某些参量。此外，心理学以外的领域也开始用心理物理法为本行业服务，如商业界用量表法测量顾客对某种商品或广告的喜爱程度；医学上根据各个感觉到阈限的常模进行临床诊断。总之，心理物理法这种古老的研究方法近几十年来在理论上和应用上都有了很大的发展，尤其在社会应用方面还将会有更宽广的发展前景。

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