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心理物理學方法
名詞解釋
1.心理物理學：是研究心物關系并使之數(shù)量化的一個心理學分支。費希納的定義是：一門研究心身或心物之間的函數(shù)關系的精密科學
2.最小可覺差：又叫差別閾限，即剛剛能引起刺激物間的最小差異量。
3.平均誤差法：平均差誤法的典型實驗程序是，實驗者規(guī)定以某一刺激為標準刺激，然后要求被試調(diào)節(jié)另一比較刺激，使后者在感覺上與標準刺激相等?？陀^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，所以可以用平均誤差來表示差別感受性。
4.費希納的對數(shù)定律：感覺量與刺激量的對數(shù)成正比，這就是韋伯-費希納定律
5.恒定刺激法：恒定刺激法的特點是只用少數(shù)幾個刺激，通常為5-7個，并且這幾個刺激在測定閾限的整個過程中是固定不變的。是以隨機的方式呈現(xiàn)。這個方法常以被試對不同刺激覺察的次數(shù)在該刺激呈現(xiàn)的總次數(shù)中所占的比例來計算閾限值，因此又叫作次數(shù)法。
簡述
1.史蒂文斯的神經(jīng)量子理論（浙大2000）
答：20世紀50年代美心理學家史蒂文斯等人用數(shù)量估計法研究了刺激強度與感覺大小的關系。研究發(fā)現(xiàn)，心理量并不是隨刺激量的上升而上升，而是刺激量的乘方函數(shù)。即知覺到的大小是與刺激量的乘方成正比例。
2、感受性與感覺閾限以及刺激強度與感受性的關系是什么？（浙大2004）
答：（1）論述感受性與感覺閾限的定義，指出感受性與感覺閾限呈反比例關系。
（2）論述絕對感受性與絕對閾限的定義，指出E=1/R
?。?）論述差別感受性與絕對閾限的定義，說明韋伯公式。
3、什么是費希納定律？它與斯蒂文斯定律有何不同？（中科院2004）
答：（1）P=KlgI，即費希納定律，其中I指刺激量，P指感覺量。它提供了度量感覺大小的一個量歌，對實踐有指導作用。它與韋伯一樣，也只有在中等強度的刺激時才適用。
?。?）斯蒂文斯定律指知覺的刺激量的乘方成正比。它同樣具有理論與實踐意義。在理論上，它說明對刺激大小的主觀尺度可以根據(jù)刺激的物理強度的乘方來標定。在實踐上，它可以為某些工程計算提供依據(jù)。
4、如何根據(jù)ROC曲線來分析被試的分辨力和判斷標準？（中科院2004，北大2004）
答：（1）接受者操作特性曲線是以虛驚概率為橫軸，擊中概率為縱軸所組成的坐標圖，表示被試在特定刺激條件下由于采用不同的判斷標準得出的不同結(jié)果畫出的曲線，曲線上各點反映著相同的感受性。
（2）特征：閾值的選擇影響敏感性和特異性；顯示敏感性和特異性之間相互關系。是檢測診斷的量度。在敏感性和特異性評價上閾值的影響。
?。?）這種曲線以虛驚概率為模軸，擊中概率為縱軸，曲線上各點反映。曲線由給定的信號和概率密度函數(shù)決定。
論述
1.用信號檢測論設計一個實驗，說明報準率、虛報率、判斷標準對結(jié)果的影響。
?。?）研究問題：采用信號檢測論檢驗刺激數(shù)目對漢字再認準確性的影響。
?。?）實驗材料：三類漢字實驗材料，每組材料的數(shù)目分為2AFC，4AFC，6AFC，前者即為每組兩個漢字，一個是信號；4AFC指每組四個漢字，一個是信號，每類材料至少為了100次。（3）統(tǒng)計：統(tǒng)計2AFC，4AFC，6AFC，正確判斷的次數(shù)，計算三種實驗條件下被試再認漢字的能力，公式見教材。
2.有人用信號檢測論方法做再認能力實驗，某被試獲得如下結(jié)果，請計算d‘和β值（華東師大2005）
|
S R |
報告舊的 |
報告新的 |
|
舊的刺激 |
43 |
7 |
|
新的刺激 |
4 |
46 |
注：設新刺激強度為0，舊刺激強度為1
答：（1）判別力指數(shù)d’：即觀察者的敏感性，也是信號和噪音分布之間的距離，兩者的分離程度越大，敏感性越高；分離程度越小，敏感性越低。其公式為
d' = （MSN-MN）/σN = ZSN-ZN （M是信號分布的平均數(shù)）
（2）似然比值——β 意指信號加噪音引起的特定感覺的條件概率與噪音引起的條件概率的比值，其數(shù)學定義為給定Xc水平上信號分布的縱軸與噪音分布的縱軸之比，即做出決策的分界線，對應決策過程，在ROC曲線上點的切線斜率
β= OSN/ON （O是正態(tài)表中的縱坐標值）
從中可以看到，β因先定概率不同和判定結(jié)果的獎懲辦法不同而不同。當β值偏高時，Xc右移，P（H）和P（FA）均下降，表示檢測者的反應標準較嚴；當β值偏低時，Xc左移，P（H）和P（FA）均上升，表示檢測者的反應標準較寬。
信號檢測論可以給出在給定信號強度和敏感性水平下能得到的最大收益的β值（βOPT）。就物理環(huán)境而言，β的主要影響因素為信號概率和兩擇一判決矩陣中四種可能結(jié)果的獎懲（支付）情況亦即支付矩陣。
3.信號檢測論的理論意義和實踐價值。（華東師大2004）
答：將信號檢測論引進到心理學實驗中是心理物理學方法的一個重大突破。首先，信號檢測論在感受性的測量上，把主觀態(tài)度與辨別力區(qū)分開；其次，在辨別力指數(shù)d‘的問題上，明確地建立起反映噪音變量的虛報概念，它不僅對于辨別力的估量十分重要，而且對于被試主觀態(tài)度或反應偏好的測量，更具有重要意義；最后，信號檢測論不僅把信號當信息，也把噪音當作信息并且很好地解決兩類變量的測量，因此它無疑是傳統(tǒng)心理物理學的一個發(fā)展。
作為一種新的心理物理學方法，信號檢測論對實驗心理學領域產(chǎn)生了巨大影響，它對應用心理學各個領域中的許多問題也具有廣泛的應用價值。在應用領域中，醫(yī)學診斷是信號檢測論應用最為廣泛的領域之一。勤#思考研提醒您，勞逸結(jié)合，不要太疲勞哦！異常癥狀既可出現(xiàn)于病人也可出現(xiàn)于正常人，醫(yī)生最初的任務就是作出“是” 或“不是”的診斷。在這里，信號強度與異常癥狀的顯著程度、異常癥狀的多少、醫(yī)生對有關線索的關注、經(jīng)驗有關。反應偏向的影響因素包括信號概率和獎懲，具體地說，前者指疾病的發(fā)病率；后者主要是診斷帶來的可能后果。斯韋茨等人（Swet＆Pickett，1982）曾指出，醫(yī)生的診斷操作可以用ROC曲線進行數(shù)量化，他們在進一步的研究中還詳細考慮了應用信號檢測論分析醫(yī)學診斷的方法學問題。
信號檢測論也可應用于司法領域，一個例子是見證人提供證詞中的記憶問題。在這一任務中，目擊證人對嫌疑人進行辨認，作出“是”或“不是”判斷。這既是一個再認問題，同時也可以看作是信號檢測問題。
信號檢測論亦可應用于再認記憶研究和閾下知覺實驗中。在再認記憶中，被試所面臨的操作，實際上是對當前刺激作出判斷，將它同記憶痕跡進行“匹配”，作出“是”或“不是”的反應，這一操作可以看作典型的信號檢測問題。信號檢測論應用于再認記憶研究同樣具有很多優(yōu)點。在閾下知覺實驗中，被試在辨別任務中要對閾下呈現(xiàn)的刺激作出有無判斷，作出“有信號”和“無信號”的判斷，然后計算出被試的辨別力指數(shù)d’，如果d‘與幾率水平無差異，就說明呈現(xiàn)的刺激處于閾下水平。
4.試述信號檢測論的統(tǒng)計學原理（浙大2003）
答：這里可以概括為一個基本假設，兩種情況，四種結(jié)果
?。?）統(tǒng)計決策的基本假設
信號與噪音的分布是兩個相等的有重疊的正態(tài)分布，這一條件的滿足使得統(tǒng)計原理成為信號檢測論的數(shù)學基礎。
?。?）信號檢測的兩種情況
從統(tǒng)計學的觀點來講，信號檢測就是要檢驗兩個統(tǒng)計假設H0（無信號）和H1（有信號）的真?zhèn)?，分為兩種情況：
一為無噪音條件下的信號檢測：從統(tǒng)計學觀點來看，信號檢測即是要檢驗兩個統(tǒng)計假設H0（無信號）和H1（有信號）的真?zhèn)?。設想檢測者測量單一變量X，并以此為根據(jù)選擇H0或H1。在無噪音條件下，當X=A0時，H0為真；當X=A1時，H1為真。
二為在噪音背景下的信號檢測：在噪音背景下，無論將Xc確定在哪一位置，都存在有錯誤的可能，即虛驚錯誤FA和漏檢錯誤M。曲線P0（X）在Xc右面部分所包含面積為虛驚率QFA，曲線P1（X）在Xc左面部分所包面積為漏檢率QM，兩者均可用積分方法求得
在信號檢測實驗中，被試者對有無信號出現(xiàn)的判定，可以有四種結(jié)果：
擊中：當信號出現(xiàn)時（SN），被試報告為“有”，以y/SN表示。我們把這個判定的概率稱為擊中的條件概率，以P（H）或P（Y/SN）表示。
虛報：當只有噪音出現(xiàn)時（N），被試報告“有”，以y/N表示。我們把這個判定的概率稱為虛驚條件概率，以P（FA）或P（Y/N）表示。
漏報：當有信號出現(xiàn)時，被試報告為“無”，以n/SN表示。把這種判定概率稱為漏報條件概率，以P（M）或P（n/SN）表示。
正確拒絕：當無信號而只有噪音出現(xiàn)時，被試報告為“無”，以n/N表示。我們把這個判定的條件概率稱為正確拒斥的條件概率，以P（CR）或P（n/N）來表示。
這樣，噪音背景下的信號檢測實驗，在每種刺激狀態(tài)下都存在二種反應可能，其組合就構(gòu)成一個兩擇一判決矩陣，其中H和CR是正確反應，M和FA是錯誤反應。如果用概率表示，則有：
P（H）＋P（M）=1
P（FA）＋P（CR）=1
從式中可見，其他兩個條件概率是這兩個條件概率的補數(shù)，即知道其中一個數(shù)，就可求出互補的另一個數(shù)：
P（H）=1-P（M）
P（FA）=1-P（CR）
5. 下面表格中的數(shù)值是用最小變化法實驗所獲得的并經(jīng)數(shù)據(jù)處理之后，試問：該實驗中存在什么樣的誤差？為什么？（華南師大2003）
刺激系列 漸增系列 漸減系列 前半系列 后半系列
閾限均值 11.9 11.5 12.1 11.3
標準差 .92 .77 .80 .75
標準誤 .29 .24 .24 .25
差異 .4 .8
自由度 9 9
t值 1.1 2.28
p >0.10 <0.05
答：在使用心理物理學方法時存在四種誤差，分別為
（1）習慣誤差：被試因習慣于由原先的刺激所引起的感覺或感覺狀態(tài)，而對新的刺激作了錯誤的判斷，在遞增法序列中即使刺激強度早已超出閾限，被試仍報告感覺不到，這就會使測得閾值偏高；相反，在遞減法序列中，即使刺激強度早已小于閾限，被試仍報告有感覺，這就會使測得的閾值偏低。
?。?）期望誤差：被試因過早期望將要來臨的刺激而導致錯誤的判斷，采用遞增遞減交替進行的設計能抵消這兩種誤差。用遞增法測定時，閾值就會偏低；用遞減法測定時，閾值就會偏高。
?。?）練習誤差：由于實驗的多次重復，被試逐漸熟悉了實驗情景，對實驗產(chǎn)生了興趣和學習效果，導致反應速度加快和準確性逐步提高的一種系統(tǒng)誤差。
?。?）疲勞誤差：由于實驗多次重復而發(fā)展的疲倦或厭煩情緒，導致被試反應速度減慢和準確性逐步降低的一種系統(tǒng)誤差，隨著時間的進展，練習可能使閾限降低，而疲勞可能使閾限升高。隨著時間的進展，練習可能使閾限降低，而疲勞可能使閾限升高。為了檢查有無這兩種誤差就要分別計算出前一半實驗中測定的閾限與后一半實驗中測定的閾限，若前一半實驗中測定的閾限比后一半實驗中測定的閾限大，并差別顯著時，就可以認為在測定過程中有練習因素的作用，若前一半實驗中測定的閾限比后一半實驗中測定的閾限小，并差別顯著時，就可以認為在測定過程中有疲勞因素的作用。為了消除練習和疲勞的影響，就需作以下安排：如以“↑”代表遞增，以“↓”代表遞減，并以四次為一輪，就可以按照“↓↑↑↓”或“↑↓↓↑”排列。實驗按此原理，一般 １０ 次為一輪。總之，遞增和遞減各自所用的次數(shù)要相等，整個序列中在前在后的機會也要均等。練習誤差和疲勞誤差兩種影響可能互相抵消，也可能一種影響比另一種影響要大。
綜上判斷，可知本題為疲勞誤差，因為前一系列比后一系列的差異大，并達到顯著，而漸增雖比漸減大，但沒有達到顯著所以不能算做有誤差。
6. 信號偵察論與傳統(tǒng)的閾限測量有何不同？（華南師大2004）
傳統(tǒng)的閾限理論認為：作用于感受器的一個刺激，引起一系列的沖動，在大腦中樞發(fā)生了一種效應。這種中樞效應的大小隨著刺激的強度、感受器的感受性、傳導通路的效率和中樞的活動水平背景而發(fā)生變化。如果在以此實驗中，中樞效應的大一定的最小量，中樞將發(fā)生沖動，產(chǎn)生一個“我感受到了”，引起在這個最小效應的刺激，就是這一次實驗中的刺激閾限。閾限可以分為絕對閾限和差別閾限。絕對閾限指剛好能夠引起心理感受的刺激大小，差別閾限指剛好能引起差別感受的刺激變化量。
信號檢測論認為：被試覺察信號有一個中樞神經(jīng)效應，這種效應隨著每次刺激呈現(xiàn)，時刻都在變化。信號總是在噪音的背景上產(chǎn)生，信號的影響和噪音的影響都被假定為正態(tài)分布，這兩種分布由于信號比噪音微弱增強，故有一定的重疊，而使信號和噪音都可能引起同一程度的感覺。人類覺察是建立在統(tǒng)計決策論的基礎上，就是說被試選擇一個標準，當給定的刺激超過這個標準時，被試反應“有”，否則則說“無”，而這個反映標準的選擇由很多因素（如感受性、利益得失、動機、態(tài)度、情緒、意志等）決定。這個反應標準就是閾限，而不是感覺本身的東西，它包括兩個獨立的指標：一個是感覺辨別力指標（d’），表示感知能力，又稱為感覺敏感性；另一個是反應偏向，可用似然比值（β），有時也用報告標準（C）來表示，它包括利益得失、動機、態(tài)度等因素。
傳統(tǒng)心理物理學測定閾限的方法有極限法、恒定刺激法、平均誤差法；信號檢測論測定閾限的方法有有無法、評價法。
信號檢測論能把被試的辨別力和他的反應偏向分開，而以傳統(tǒng)心理物理法測定的感覺閾限兩者是不可分割的混合物。信號檢測論的引入，確實解決了一些傳統(tǒng)心理物理法所不能解決的問題。在方法學上，傳統(tǒng)方法的缺點是缺乏對噪音的測量。實際上，人的辨別乃是喜好及噪音的函數(shù)，也就是說，信號固然是信息，但噪音也是信息，決不能忽視，信號檢測論很好地解釋了這兩類變量的測量，它明確建立反映噪音變量的虛驚概率，這是十分重要的。它不僅對辨別力的估量不可缺少，而且，對于被試主觀態(tài)度或反應偏好的測量更有重要意義。因此信號檢測論由于建立擊中和虛驚兩個經(jīng)驗尺度，在感性的測量上，把主觀態(tài)度區(qū)分開來，這是心理物理法的重大突破。
信號檢測論在重視對信號的測量的同時也強調(diào)了對噪音的測量的重要性，它借著辨別力和反應偏向的指數(shù)，獨立處理感受性和主觀態(tài)度兩類變量，無疑對傳統(tǒng)心理物理方法是一個發(fā)展，顯示了其優(yōu)越性。
7.現(xiàn)有100g和108g外觀和體積相同的重要物若干，以前者作噪音，后者作信號，采用信號檢測實驗的有無法，在同一先驗概率下，多次測量不同被試的辨別率d‘和判斷標準β?，F(xiàn)在假定在同樣條件下采用恒定刺激法測量這一群被試的重量辨別差別閾限D(zhuǎn)L。請從理論上分析：
?。?）d’、β、DL三者兩兩之間在統(tǒng)計學上是否存在一定關系，存在何種關系，請作出定性解釋。
?。?）恒定刺激法和信號檢測法之間有何區(qū)別，解釋說明之。（華中師大2001）
答：（1）根據(jù)信號檢測論把刺激的判斷看成對信號的偵察和做出抉擇的過程。在同一過程中就出現(xiàn)了兩個獨立指標：一個是感覺辨別力指標（d‘），表示感知能力，又稱為感覺敏感性；另一個是反應偏向，可用似然比值（β），有時也用報告標準（C）來表示，它包括利益得失、動機、態(tài)度等因素。
敏感性指標是指判別力指數(shù)d’：即觀察者的敏感性，也是信號和噪音分布之間的距離，兩者的分離程度越大，敏感性越高；分離程度越小，敏感性越低。其公式為
d' = （MSN-MN）/σN = ZSN-ZN （M是信號分布的平均數(shù)）
另一種指標是指反應偏向可由二種方法計算：一種是似然比值，另一種是報告標準。
似然比值——β 意指信號加噪音引起的特定感覺的條件概率與噪音引起的條件概率的比值，其數(shù)學定義為給定Xc水平上信號分布的縱軸與噪音分布的縱軸之比，即做出決策的分界線，對應決策過程，在ROC曲線上點的切線斜率
β = OSN/ON （O是正態(tài)表中的縱坐標值）
從中可以看到，β因先定概率不同和判定結(jié)果的獎懲辦法不同而不同。當β值偏高時，Xc右移，P（H）和P（FA）均下降，表示檢測者的反應標準較嚴；當β值偏低時，Xc左移，P（H）和P（FA）均上升，表示檢測者的反應標準較寬。
信號檢測論可以給出在給定信號強度和敏感性水平下能得到的最大收益的β值（βOPT）。就物理環(huán)境而言，β的主要影響因素為信號概率和兩擇一判決矩陣中四種可能結(jié)果的獎懲（支付）情況亦即支付矩陣。
報告標準——C
信號檢測論中用以表示反應偏向的另一個指標是報告標準，又稱判斷標準（或判定標準）。其實際表示判斷標準截點處的刺激的物理強度，也就是感覺閾限，它的計算公式是：CX = IS – （IS-IN）/ d' × ZS
?。?）作為傳統(tǒng)心理物理法的恒定刺激法與信號檢測論的差別比較可以轉(zhuǎn)化到心理物理法的比較上，論述詳見第6題。
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