实验心理学（二）

传统心理物理学、信号检测论和反应时

实验心理学（二）

• 4. 实验研究的伦理道德；
  • 应遵循哪些方面；
  • a)以人为被试的道德原则：
    • ①知情同意与欺骗
    • ②退出研究的自由
    • ③免遭伤害的保护和信息咨询
    • ④消除有害后果
    • ⑤保密
  • b)以动物为被试的道德准则：
    • ①在保护动物和实验研究的潜在利益之间进行权衡；
    • ②对待动物要讲人道和道德；
• 5. 传统心理物理法；
  • 阈限概念
    • 绝对阈限
      • 刚刚能引起感觉的最小刺激强度
      • 50%能引起感觉，50%不能引起感觉的刺激强度
    • 差别阈限
      • 同类感觉中刚刚能察觉的感觉差别
      • 50%的次数能觉察出差别，50%的次数不能决策出差别的刺激强度的差别
      • 最小可觉差
  • 三种方法
    • 最小变化法
      • 绝对阈限:最小变化法的刺激由递减和递增两个系列组成。每次呈现刺激后让被试报告他是否有感觉。 刺激的增减应尽可能地小，目的是系统地探求被试由一类反应到另一类反应的转折点，即在多强刺激时，由有感觉变为无感觉，或由无感觉变为有感觉。多个系列的转折点的平均数就是绝对阈限。
      • 差别阈限：用最小变化法测定差别阈限时，每次呈现两个刺激：标准刺激和比较刺激（变异刺激），前者固定，后者按由小而大或由大而小顺序变化。 标准刺激和比较刺激可同时呈现或相继呈现，标准刺激在每次比较时都出现，比较刺激按递增或递减系列。被试每次可以有三类反应：大于，等于和小于（记为+，﹦﹣）。
      • 习惯误差和期望误差
        • 这类误差可能会导致测定结果产生一定倾向。叫做常误。
        • 所谓习惯误差就是指被试因习惯于由原先的刺激所引起的感觉或感觉状态，而对新的刺激作了错误的判断。 期望误差是指被试因过早期望将要来临的刺激而导致错误的判断。
      • 抵消平衡ABBA
      • 阶梯法
        • 把增加和减少刺激强度的程序连续进行。当被试报告感觉不到开始呈现的刺激时，主试就按一定梯级来增加刺激强度；而当增加到被试感觉到了时，又按一定的梯级来减少刺激强度。实验按这样的顺序继续下去，直至达到一个先定的标准或先定的实验次数为止。求出各个转折点的平均数就是绝对阈限。
    • 恒定刺激法
      • 绝对阈限
        • 刺激通常都由5—7个组成，在实验过程中维持不变，因而这种方法叫做恒定刺激法。 刺激的最大强度要大到它被感觉的概率达到95%左右，刺激的最小强度要小到它被感觉的概率只在5%左右。各个刺激之间的距离相等，与最小变化法不同的是，恒定刺激法的刺激是随机呈现的，每个刺激呈现的次数应相等。
        • 直线内插法 平均Z分数法 最小二乘法
      • 差别阈限
        • 首先确定比较刺激和标准刺激。标准刺激与每个比较刺激组成一对刺激，每对刺激随机呈现，让被试将比较刺激与标准刺激加以比较； 比较刺激可在标准刺激上下一段距离内确定，一般从完全没被感觉出差别到完全感觉出差别的范围内，选定5到7个刺激强度作为比较刺激。 每对比较刺激与标准刺激至少呈现100次。 标准刺激和比较刺激相继呈现，并对空间顺序进行平衡。
          • 75%的差别阈限
        • 时间误差
    • 平均误差法
      • 差别阈限
        • 实验者规定以某一刺激为标准刺激，然后要求被试调节另一个比较刺激，使后者在感觉上与标准刺激相等。 客观上一般不可能使比较刺激与标准刺激完全一样，于是每一次比较就都会得到一个误差，把多次比较的误差平均起来就可得到平均误差。 因为平均误差与差别阈限成正比，所以可以用平均误差来表示差别感受性。
      • 绝对阈限
        • 测绝对阈限：设想标准刺激的强度为零，来调节比较刺激，使比较刺激的大小变化到刚刚感觉不到，或刚刚感觉到，然后平均比较刺激，就是绝对阈限。
      • 优缺点：被试自己动手调整，容易产生兴趣和积极性，但同时实验条件就不容易保持恒定，求得的差别阈限也不精确。
    • 三种古典心理物理法的比较
      • 最小变化法的实验程序和计算过程都具体地说明了感觉阈限的含义，但它会因其渐增和渐减的刺激系列而产生习惯误差与期望误差
      • 恒定刺激法的实验结果可以应用各种数学方法加以处理，因而便于与其它测定感受性的方法进行比较。在应用3类反应的实验程序时，被试的态度会对差别阈限值有较大影响。
      • 平均差误法的特点是求等值，它的实验程序容易引起被试的兴趣，但对不能连续变化的刺激则不能用平均差误法来测其差别阈限。
• 6. 信号检测论；
  • 阈限概念。三种方法的程序和优缺点。信号检测论的原理，实验程序和计算方法。
  • 基本原理
    • 人们的知觉通常有两个内部过程，一个是接受到一个信号或者刺激，产生一个取决于信号强度大小的平均水平的感觉印象；一个是报告感觉印象的大小，由一个决策过程决定。
    • 决策过程不但受到刺激量值的影响，也受到做出决策过程的判断标准和得失的影响。
    • 假设当人们试图检测一个信号时，总存在一个与信号相伴随的噪音。而任何刺激都会产生一个感觉印象的分布。
  • 实验程序
    • 色子游戏
      • 假设一次掷三颗色子：两颗是正常的，即每个面有一个数字，依次为1到6。第三颗是特殊的，三面写0，另三面写3。 你的任务是猜测，特殊色子的哪一面朝上？ 在猜测之前，告诉你三颗色子朝上的数目总和。
    • 有无法
      • 事先选定信号刺激SN和噪音刺激N ，并规定SN和N出现的概率，然后以随机方式出现SN和N，要求被试回答，刚才呈现的是SN还是N。根据被试对出现刺激的判断结果估计击中率和虚报率
    • 操作者特性曲线，简称 ROC曲线，又称等感受性曲线，在曲线上各点反映着相同的感受性，它们都是对同一信号刺激的反应，不过是在几种不同的判定标准下所得的结果。
      • 操作者特性曲线是以虚报率为横轴，击中率为纵轴，根据被试者在特定刺激条件下由于采用不同的判断标准而得出的不同结果画出的曲线。
    • 评价法
      • 评价法就是在反应中，要求被试首先报告有感觉还是没感觉，然后报告回答的确信程度，可以把感觉离标准多远表达出来。
  • 计算方法
    • 感觉辨别力指标（d‘），表示感知能力，又称为感觉敏感性；
      • d′ = 击中率P对应的Z分数 - 虚报率P对应的Z分数。(P=ZSN-ZN) Z分数可以通过查PZO 转换表得到. P>50％，Z分数为 正，P<50%, Z分数值为负。
        • d′越大，表示敏感性越高，d′越小，表示敏感性越低。
    • 判断标准即反应偏向，可用β表示，主要受信号出现的先验概率和对被试回答的奖惩办法决定。
      • β= 击中率的纵坐标/虚报率的纵坐标 击中率和虚报率的纵坐标就是与击中率和虚报率相应的Z分数上正态曲线的高度，可以查正态曲线表得到。
• 7. 反应时实验方法；
  • 反应时的概念，影响因素，ABC反应时，减法反应时
  • 概念
    • 反应时间是指从刺激的呈现到作出反应的时距。
      • 反应的潜伏期
    • 速度和准确率权衡
      • 当需要快速完成某个任务时，通常会犯更多的错误。反之，如果保证要准确完成某个任务，则速度就会变慢。所以在完成某个任务时，就要考虑时间和速度的关系。称为速度-准确性权衡 。
  • 影响因素
    • 刺激变量中，对反应时间影响比较大的因素有：刺激的不同类型、强度、复杂程度及刺激呈现的方式等。
    • 不同类型的刺激通过特定的通道作用于各个感官，其反应时间是不同的、同一感觉道里，刺激的部位不同，反应时间也有差异。
    • 刺激的时间特性和空间特性
    • 机体因素：机体适应水平、准备状态、练习次数、动机、年龄因素和个别差异、酒精和药物作用等。
  • ABC反应时
    • A-反应时间——简单反应时
      • 一个刺激对应一个反应
    • B-反应时间——简单反应时+辨别刺激的时间+选择反应的时间；
      • 多个刺激对应多个反应
    • C-反应时间——简单反应时间和辨别反应时间；
      • 多个刺激对应一个反应
  • 反应时减法法应用实验
    • 测量某一心理过程所用时间，但反过来也可以从两种反应时间差来推测某一心理过程的存在。
    • Posner等的短时记忆编码实验
      • Posner 等（1969）给被试并排呈现两个字母，这两个字母可以同时呈现或继时呈现，要求被试指出这对字母是否相同并按键作出反应，记录反应时。
      • 材料：A A；A a； 呈现方式：同时呈现、继时呈现 继时呈现时间间隔：0.5s, 1s、1.5s、2s
      • 结果：
        • 同时呈现时，AA对的反应时小于Aa对；
        • 继时呈现时，随着两个字母的时间间隔增加，AA对的反应时急剧增加，但Aa对的反应时则没有发生大的变化。并且AA对和Aa对的反应时的差别逐渐缩小，当时间间隔达到2秒，这个差别就很小。
    • 句子-图画匹配实验
      • 给被试看一个句子，紧接着再看一幅图画，如“星形在十字之上”，要求被试尽快判定，此句子是否真实地说明了图画，作出是或否的反应，记录反应时。
      • 第一个阶段是将句子转换为其深层结构，而且对“之下”的加工要长于对“之上”的加工（参数a），对否定句的加工要长于对肯定句的加工（参数b）；
      • 第二个阶段是将图画转换为命题，并常有前面句子中所应用的介词（“之上”或“之下”）；
      • 第三个阶段是将句子和图画两者的命题表征进行比较，如果两个表征的第一个名词相同，则比较所需的时间比不同时为少（参数c），如果两个命题都不含有否定，则比较所需的时间比任一命题含有否定时为少（参数d）；
      • 最后的阶段为作出反应，其所需的时间被认为是恒定的（参数t）。
      • 测出了参数 a, b, c, d, t
    • 减法法评价
      • pro：减数法的反应时间实验的逻辑是安排两种反应作业，其中一个作业包含另一个作业所没有的一个处理（加工）阶段，并在其他方面均相同，从这两个反应时间之差来判定此加工阶段。这种实验在原则上是合理的，在实践上是可行的。认知心理学也正是应用减数法反应时间实验提供的数据来推论其背后的信息加工过程的。
      • con：要求实验者对实验任务引起的刺激与反应之间的一系列心理过程有精确的认识，并且要求两个相减的任务中共有的心理过程要严格匹配，这一般是很难的。这些弱点大大限制了减数法的广泛使用。
• 心理量表
  • 四属性：差别、强度、等距、绝对零点
  • 顺序量表：既无相等单位，也无绝对零点。
    • 等级排列法
    • 对偶比较法
  • 等距量表：有相等单位，但无绝对零点。
    • 感觉等距法
      • 感觉等距法是直接的方法，它通过把一个感觉分成主观上相等的距离来制作。要求被试者将某种感觉上的一段心理量分成两个或两个以上的等分。最简单的是二分法
        • 以这一系列的刺激作为横坐标，以等响单位作为纵坐标画出一条曲线，这就是响度的等距量表。
    • 差别阈限法
      • 间接方法
      • 用任何一种古典的心理物理法测出感觉的绝对阈限，并以此为起点，产生第一个最小可觉差的刺激强度，以第一个最小可觉差为基准，再测量第二个最小可觉差……。这样测得许多最小可觉差以后，以刺激强度为横坐标，以绝对阈以上的最小可觉差数为纵坐标，画出的心理物理关系图就是等距量表。
      • 费希纳：R=LogS0 + Klog(1+W)
        • 其中R代表心理量， S0代表绝对阈限或假定为0的特殊刺激值。K: JND数目。W：韦伯比例。
  • 比例量表：既有相等单位，也有绝对零点。
    • 数量估计法
      • 主试先呈现一个标准刺激，并赋予标准刺激一个主观值，例如为10，然后让被试以这个主观值为标准，把其他不同强度的比较刺激的主观值，放在这个标准刺激的主观值的关系中进行判断，并用数字表示出来。
      • 然后计算出所有被试对每个比较刺激量估计的几何平均数或中数，再以刺激值为横坐标，感觉值为纵坐标，即可制成感觉比例量表。
      • 求几何平均数
    • 斯蒂文斯定律
      • S＝b Ia
        • S代表心理量，I代表物理量，常数b是被试任意定的数值，常数a是指数，代表心理量和物理量的关系。
    • 感觉道交叉匹配法
      • 要求被试把两个不同感觉道产生的感觉量匹配起来。
      • 在不同的刺激水平上获得跨感觉道的匹配，可以得到一条等感觉函数的曲线，它可表示出一感觉道的刺激值与造成相等感觉量判断的另一感觉道刺激的关系。这种方法称为等感觉匹配法。
• 相加因素法
  • 加因素法反应时间实验认为完成一个作业所需的时间是一系列信息加工阶段分别需要的时间总和，如果发现可以影响完成作业所需时间的一些因素，那么单独或成对地应用这些因素进行实验，就可以观察到完成作业时间的变化。
  • 方法：先给被试看1～6个数字（识记项目），然后看一个数字（测试项目）并同时开始计时，要求被试判定此测试数字是否是刚才识记过的，按键作出是或否的反应。这样就可以确定被试者能否提取以及所需要的时间。
  • Sternberg从反应时的变化上确定了对提取过程有独立作用的四个因素，即识记项目的数量（记忆集的大小）、测试项目的质量、反应类型（肯定和否定）和每个反应类型的相对频率。
  • 认为短时记忆信息提取过程包含相应的四个独立的加工阶段，即刺激编码阶段、顺序比较阶段、二择一的决策阶段和反应组织阶段。
  • 评价
    • 一个基本前提是，人的信息加工属于系列加工，但系列加工效率不高，可能存在平行加工。 实验的逻辑中，能否应用可相加的效应来确认信息加工的阶段值得怀疑。两个因素也许能以相加的方式对同一个加工阶段起作用，也许能对不同的加工阶段起作用并且相互发生影响。 加因素法反应时实验本身并不能指明一些加工阶段的顺序，它依赖于一定的理论模型。
• 开窗实验
  • 比较直接地测量每个加工阶段的时间，而且也能比较明显地看出这些加工阶段
  • 方法：给被试呈现1～4个英文字母并在字母后面标上一个数字，如“F+3”、当呈现“F＋3”时，要求被试说出英文字母表中F后面第三个位置的字母即“I”。
  • 评价：
    • “开窗”实验法比减法反应时以及加法反应时有优点，但也存在着一些问题。如可能在后一个加工阶段出现对前一个阶段的复查，贮存阶段有时还包含对前面字母的转换结果的提取和整合，并且它难以与反应组织分开来。
• 反应时间的速度与准确性的权衡
  • 代价去换取反应速度，有时则会以牺牲反应速度为代价去换取反应准确率，亦即被试能根据不同的实验要求或在不同的实验条件下，建立一个反应速度与反应准确率的标准来指导他的反应。这就是反应速度与准确率的权衡（speed-accuracy trade-off, SAT）现象。