实验心理学讲义带字库概要

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1、实验心理学讲义第一章 引论l 实验心理学：定义、内容及简要历史回顾l 实验方法与非实验方法 l 实验类型l 实验范式l 实验中的各种变量 l 心理学规律的性质 l 理论和实验的关系 一、定义、内容及简要历史回顾 实验心理学是应用科学的实验方法研究心理现象和行为规律的科学，是心理学中关于实验方法的一个分支。 心理学研究的演进主要是方法的革新史。 早期：思辩内省、推理和直觉； 现代：观察、调查、相关研究、实验等科学方法。 孕育 诞生 发展二、实验方法与非实验方法（一）非实验方法 自然观察法（naturalistic observation） 个案法（ case study） 调查法（survey

2、methods） 相关研究法（the correlational approach） 非实验方法的特点： 不能操纵自变量；不能作因果推论。 可以有效地研究环境中自然发生的行为，甚至预测行为的发生。1自然观察法 在天然环境中或者“在现场”观察被试的研究。 方法：频率法、持续时间法、间隔法 要注意的问题 确定界限 限、选 反应性问题 无干扰观察 无干扰测量 实验研究的奠基（意义）Naturalistic Observation Observing and recording the behavior of people (or animals) in their natural environme

3、ntAdvantages we see behavior as it naturally occurs no “artificial” laboratory settingDisadvantages cannot control all variables possible observer biases or error2个案研究 个案研究是对某种类型单一案例（如神经病患者）的深入调查。Case Studies In depth description and analysis of a single individual (or a few individuals). Main Advan

4、tage - detailed understanding of human phenomena such as serial killing (e.g., Jeffrey Dahmer, or Charles Manson) Main Disadvantages - costly , time consuming, inaccurate retrospective inforamtion3. 调查研究 通过准确的取样，可将结论推广到整个总体中去。 也存在反应性问题 方法之一：丢信（lost-letter）法 分发伪造的信，看人们是否将信寄给其他人。需要测量的是发送率。Survey/Quest

5、ionnaires Questionnaires or Surveys are administered to a large group of people.Advantages much information inexpensive fast and efficientDisadvantages response biases quality of responses以上三法的优缺点 用途：提供实验课题 缺陷： 无法评估事件之间的关系 结果不易再现 超越描述的解释4相关研究关于两变量之间关系的研究。 相关并不决定原因和结果的方向。只表明两个变量之间关系发生的可能性比偶然发生更大。（1）相

6、关系数及对其的解释 高相关不意味着因果关系 低相关是一个警告出现低相关的两个问题 全距限制 为了能够计算出真正有意义的相关系数，要求每个变量内各个分数之间必须有足够大的差异，数值之间也必须有显著的分布跨度或变异性。 凡是在被试的数量有限和被试具有同质性特征的研究情境中，全距限制是一个要害问题。 想当然认为相关系数的前提假设被满足了 曲线性关系（2）复相关程序Cross-lagged method（二）实验方法 心理实验是指在严密控制的条件下，有组织地逐次变化条件，根据观察，记录、测定与此相伴随的心理现象的变化，确定条件与心理现象之间的关系。实验研究方法的特点 实验研究要操纵或控制变量，人为地创

7、设一定的情境。 实验方法可以发现事物之间的因果关系。三、实验类型 因素型实验探索实验定性实验 函数型实验假说验证实验定量实验四、实验范式 实验方法在各种心理过程以及各个心理学分支的研究中，具体表现为各种不同的实验范式（the experimental paradigms）。 范式是指按照某一比较公认的路线或观点所采取的研究方向或研究步骤。实验范式之用途 某种实验范式实际上就是相对固定的实验程序，它的设计一般有两种用途或目的。 第一，为了使某种心理现象得到更清晰准确的描述和表达。 第二，为了检验某种假设、新提出来的概念。 五、实验中的各种变量 变量（variable）指的是可以在数量上或性质上改

8、变的事物的属性。 主试（experimenter）：实验者，即主持实验的人。他发出刺激给被试，通过实验收集心理学资料。 被试（subject）：就是实验对象，接受主试发出的刺激并做出反应。 （一）自变量（independent variable）定义：即刺激变量，它是由主试选择、控制的变量，它决定着行为或心理的变化。 自变量的种类： 刺激特点自变量 环境特点自变量 被试特点自变量 暂时造成的被试差别 （暂时被试变量：通过主试的言语、态度以及用其他方法使被试的特性、机能状态等发生暂时的变化，这类自变量称之为暂时被试变量 。） 指示语：在一个心理学实验中，主试必须首先向被试详细说明该实验对被试的要

9、求，对此要求的说明即是指示语。（二）因变量（dependent variable） 定义：被试的反应变量，它是自变量造成的结果，是主试观察或测量的行为变量。 因变量的选择及测量 因变量的可靠性即信度 因变量的有效性即效度 因变量的敏感性因变量的可靠性即信度 信度（reliability）指一致性，同一被试在相同的实验条件下应该得到相近的结果。 信度在各种心理测量中是一个非常重要的指标。 信度的测量有多种，最常用的信度为重测信度（test-retest reliability coefficient）和折半信度（split-half correlation coefficient）。 正相关系数

10、的值越大，表示心理测量的信度就越高。因变量的有效性即效度 当自变量的确造成了因变量的变化，而不是其他的各种因素造成因变量的变化，我们就说这种因变量是有效的。 Thomas Cook & Donald Campbell (1976): internal validity: extent to which a study provides evidence of a cause-effect relationship between the independent and dependent variables. statistical validity: extent to which data

11、 are shown to be the result of cause-effect relationships rather than accident. external validity: how well the findings of an experiment generalize to other situations or populations. construct validity: extent to which an experiment measures the theory behind the research.因变量的敏感性 自变量发生变化可以引起相应的因变量

12、的变化，这样的因变量是敏感的。 不敏感的因变量有两类典型的例子（量程限制）： 高限效应（ceiling effect）：天花板效应； 低限效应（floor effect）： 地板效应 自变量与因变量之间的可能关系（三）无关变量 含义: 无关变量又称控制变量、参变量、额外变量，这是由于描述问题的角度不同引起的。除自变量之外，一切能够影响实验结果，而实验中需要加以控制的变量。 鉴别与控制六、心理学规律的性质 R.S. 武德沃斯和H. 施洛斯贝格（1965）曾指出，虽然实验心理学注重实验研究的定量工作，但有一些重要的变量，它们的性质是质量的而不是数量的。 心理学的规律现在和将来都是局限于一定范围内的

13、，其普遍性是有限的，因而它主要是定性结构的规律。 心理学的规律更类似于生物学的规律而不似物理学的规律。 七、理论和实验的关系第二章 实验设计 第一节 实验研究的一般程序 选题 假说 设计 实验 处理 解释 报告一、选 题（一）问题的来源 实际需要 个人经验 前人研究 理论验证 机遇（二）实际调查与文献综述 评价课题 意义 可行性 发展课题 文献的查阅 二、假 设 研究假设指明了研究问题的可能的结果，即变量之间关系的性质以及变量作用的程度。 科学假设 是以已知的事实和科学知识为基础，能够真正揭示未来事件的出现、未知事实出现的原因及其规律性的假定。 特点 推测性 以事实和科学知识为基础 是人类的认

14、识逐步接近客观真理的方式 作用 有关变量间（条件和行为）潜在关系的陈述（具体预期），可进行检验。 形式 条件句三、设 计 （一）被试的选择 科学地选择被试是保证研究结果科学性与可靠性的基本前提 1、原则（有机体的选择） 研究问题的性质、道德和实际的约束 有机体的自然行为倾向、感觉和运动能力等的差异 参阅文献 2、取样 方法 样本容量 （二）研究方法和技术手段的选择 选择研究方法与技术手段是心理学实验设计的关键环节 心理物理学的方法 传统行为实验研究的方法 认知心理学的研究方法 神经科学的研究方法与技术 （三）变量的控制1、自变量的控制（1）下操作定义操作定义 指用可感知、度量的事物、时间、现象

15、和方法对变量或指标作出具体的界定。（2）确定“变”则 对于在刺激维度上连续变化的自变量，要做好三项工作： 要确定好自变量的范围 要选一定数量的检查点 要确定好各检查点之间的间距。（3）校准仪器（4）控制呈现方式2、因变量的选择选择反应指标的主要条件 有效性 客观性 数量化3、无关变量的控制（1）消除法l 常用于一些物理刺激因素的控制l 例如噪音，光线，等。l 盲控制盲控制（Blind-control）采用隐蔽手段，控制实验主试或被试的偏差或期待，这种方法称为盲控制（Blind-control）。单盲（Single blind)：实验中既不告诉被试他们在哪个处理组中，也不告诉他们实验的性质。双盲

16、实验（double-blind experiment） 双盲控制时让实验的操作者和实验被试都不知道实验的内容，由于都不知道哪些被试接受哪种实验条件，从而避免了主、被试双方因为主观期望所引发的额外变量。（2）恒定法恒定法控制额外变量也有缺点： 实验结果不能推广到额外变量的其他水平上去。 操纵（选择）的自变量与保持恒定的额外变量可能产生交互作用。 （3）平衡法l 平衡与恒常控制手段不同。l 采用恒常法，无关变量在组内以及组间皆无变化；l 采用平衡控制手段时，无关变量在组内是有变化的，但是变化所产生的作用在各组之间是相等的。 l 设计控制组来平衡无关变量对因变量的影响（4）匹配法（matching

17、method） 使用匹配法时，先要测量所有被试身上与实验任务成高相关的属性；然后根据测得结果将被试分成属性相等的实验组和控制组。（5）随机化（Randomization） 主要用于两种情况： a 、某种无关变量不适合使用上述（如匹配）的控制办法； b 、无法确定起作用的无关变量 。（6）抵消平衡（counterbalancing method） 重复测验的实验策略 顺序因素是一个重要的无关变量，由此会导致许多其他因素影响实验结果。（7）统计控制法（statiscal control） 实验后控制的一种技术 方法： 纳入自变量 协方差分析 剔除极端数据 分别加权 四、实施实验 依照研究计划而行

18、使用相应的仪器和材料 产生或测量刺激 侦查或记录反应 控制环境的装置 多用途的计算机 五、处理（一）资料类型 计数资料 计量资料 等级资料 描述性资料1. 计数资料 按个体的某一属性或某一反应属性进行分类记数的资料。情况一： 自变量和因变量都为计数资料 比如研究者仅仅想知道两性在特定情境下产生某一行为是否存在差别。 方法： 非参数检验 对于上面的例子，较好的选择是进行卡方检验中的配合度检验，这一方法能告诉研究者数据的频数分布（男女在产生特定行为上的比例）是否符合某一假定的分布（比如1比1，也即男女的行为发生概率没有差异）。2. 计量资料 用测量所得到的数值的大小来表示的资料。情况二： 自变量为

19、计数资料，因变量为计量资料 反应时性别差异；不同民族记忆广度的差别。 方法： t检验 当自变量和因变量都只有一个，并且自变量只有两个水平时。 方差分析 （ANOVA ） 多因素方差分析 协方差分析情况三： 自变量和因变量都为计量资料 记忆保持量如何随着学习次数增多而增加。 方法： 将计量资料的自变量降级为计数资料 使用。 选择一些基于相关的统计 技术。 多元回归情况四： 自变量为计量资料，因变量为计数资料 阈限测量实验 方法： 求因变量变化的转折点 求出阈限的值 logistic回归3. 等级资料 介于计数资料和计量资料之间，可称为半计量资料。 心理量表法所取得的资料大多属于这类资料。 计数资

20、料 、计量资料 、等级资料统称为数据。根据研究需要，上述三种资料在一定条件下是可以互相转化的。4. 描述性资料 即非数量化的资料 描述性资料可以补充说明数据，使数据更有说服力。（二）结果的整理 数据搜集、备份、分组 图表制作 原始表、总结表、分析表、次数分配表 曲线图、直方图、半对数图、次数分配图 在统计表中则要列出均值、标准差等数值。 如果研究是在实验组和对照组、实验组和实验组之间进行对比，则还需要注明其t 值、F 值和p 值等等。六、解释和评价 充分依靠统计分析解释在自变量和因变量之间所发现的关系。 评价实验研究的内外效度实验的内部效度 定义：指实验变量能被精确估计的程度。 排除对实验结果

21、产生干扰的无关因素，使研究者相信实验结果确实是由实验变量引起的，则实验具有内部效度；反之如果对于实验无关的因素控制不好，造成了与实验变量的混淆，影响了实验结果，则实验缺乏内部效度。 影响实验内部效度的因素影响实验内部效度的因素（1）历史（2）成熟与自然发展（3）选择（4）前测的作用（5）被试的遗失（6）统计回归（7）测量工具的稳定性（8）选择与成熟的交互作用（9）霍桑效应、安慰剂效应、要求特征（10）疲劳因素实验的外部效度l 定义：指实验研究的结果能被概括到实验情境条件以外的程度。l 如何增加实验外部效度 克服实验的过分人工情景化 增加样本的代表性 保证测量工具的效度 七、报告（一）心理学科学

22、论文的特点l 有比较严格的格式要求l 所表达的内容是研究的新成果l 具有真实性、客观性（二）心理学科学论文格式 一个完整的研究论文一般包括以下几个部分：标题、作者及其单位、摘要、关键词、前言、方法、结果、讨论、结论、参考文献和附录。 （三）对一个心理学研究报告的评价 研究的课题在理论上和实践中是否有意义？ 如何进行研究？ 核对清单式阅读心理学研究一般解决四类问题 发现两个或多个变量之间的关系； 扩充对某一个变量的研究范围； 增加或否定已有发现的可靠程度（通过重复前人的实验）； 验证某种学说或观点。研究计划包括以下四个重要成分 变量（Variables）：WHAT shall we study?

23、 样本（Samples）：WHO shall we study? 设计（Design）：HOW shall we study? 分析（Analysis）：WHAT sort of evidence will we get, in what form?核对清单式阅读读完引言后，请回答： 1.该论文的研究的目的是什么？ 2.实验中将要验证的假设是什么？ 3.如果由我来验证这个假设，我是否会像作者这样设计实验？写下你的方法的主要思想。 读完方法后，请核对： 对问题3的回答，你与作者的异同。 核对后，请回答： 4(a).我提出的方法优于作者的吗？ 4(b).作者的方法确实能验证假设吗？ 4(c).实验

24、中的自变量、因变量和控制变量各是什么？ 比较我与作者在回答上述问题时的差异后，回答下一个问题： 5.使用作者所描述的被试、仪器或材料及程序，能得到怎样的预期结果？ 读完结果后，请核对： 我的预测与作者的结果之间的异同。 如果不同，请从问题6开始回答。 如果相同，请回答问题7(a) 和7(b)。 核对后，请回答： 6.实验结果如我所料吗？ 如果和我的预期不同，可以从两个角度思考：或者我的预测错了，或者作者的研究结果不可信。可能其方法不当，不能充分验证假设或介入了无关变量。若果真如此，可以改进方法来重做研究。 7(a).我会怎样解释此实验结果？ 7(b).从我对结果的解释中，能得出的意义和启发是什

25、么？ 读完讨论后，请核对： 在解释结果方面，我与作者的异同。 核对后，请回答： 8(a).我的解释与作者的解释，哪一个能更好地说明数据？ 思考这个问题时，不要迷信作者的解释。他们也可能会出错，因为讨论时作者的自由度很大，他们的结论可能夸大而不被数据支持。 8(b).我的与作者的解释中，哪一个更有意义、更能启发其他研究者？ 第二节 狭义的实验设计 主要内容：一、实验设计的概念二、实验设计的内容三、实验设计的基本类型一、实验设计的概念 实验设计是进行科学实验前做的具体计划控制实验条件和安排实验程序的计划。 目的在于找出实验条件和实验结果之间的关系，做出正确的结论，来检验解决问题的假设。 二、实验设

26、计的内容 包括以下活动： 建立研究假说； 确定实验中使用的实验处理（自变量）和必须控制的多余条件（无关变量）； 确定实验中需要的实验单元（被试）的数量及被试抽样的总体； 确定将实验条件分配给被试的方法； 确定实验中每个被试要记载的测量（因变量）和使用的统计分析。三、实验设计的基本类型 从对实验控制条件的严密程度的不同 根据实验中要操纵变量的多少 根据在各种自变量及各种处理水平中是否用相同被试（一）对实验控制条件的严密程度 非实验设计 准实验设计 真实验设计1. 非实验设计 单组后测设计：X O X是研究者操纵的处理，O是研究者操纵自变量引出的结果（后测成绩）或研究者观察到的结果。 单组前测、后

27、测设计： O1 X O2 固定组比较： 事后回溯设计： 研究者不能操纵、控制自变量 相关设计： O1 O2O1O2 准则组设计： 2. 准实验设计 在实际的社会情境中，不能用真正的实验设计来控制无关变量，但可以对一些影响实验结果的无关变量进行分类，将其作为自变量因素纳入，使用真正实验设计的某些方法搜集、整理、统计分析资料 。（1）准实验特点 其研究中的自变量往往用被试变量。 自然形成、社会形成、疾病有关、学习现状、个性等 研究者只能选择那些已具有某种不同程度特征的被试，而不能像真实验那样从总体中随机选取被试或随机分组。 由于在研究的变量上缺乏严格控制，其内部效度不如真实验设计。(2) 准实验的

28、类型 不相等实验组、控制组事前事后测定设计 相等时间样本设计 循环法设计 中断时间序列设计I 不相等实验组、控制组事前事后测定设计 模式： 对两组增值分数的平均数进行检验II 相等时间样本设计 在心理学研究中，与选择两等价样本组（实验组和控制组）相对应，当只有一组被试时，常使用两相等的时间样本，在其中的一个时间样本中不出现实验变量，而采用常规安排。 模式： X1O1 X0O2 X1O3 X0O4III 循环法设计 该设计既称平衡对抗设计又称轮换设计 拉丁方设计心理实验中采用循环法平衡实验顺序对实验结果的影响，使实验顺序、被试者差异都作为一个自变量来处理。不完全抵消平衡的特点 不完全平衡中每个条

29、件在每个位置（行或列）上出现的次数相同。 每个条件在其他所有条件的前、后出现次数也相同。（严格的） 偶数法则：1, 2, n, 3, n-1, 4, n-2, 5 奇数法则：偶数法则序列反转的序列IV 时间序列设计 时间序列设计（time-series design），基本上是借助多次重复测量的一种前测后测设计，这种设计的实质是对某个被试组或被试个体进行周期性的测量过程，建立反应的基线模式，并在这一时间系列的测量过程中引进实验处理，随后用实施处理后在时间系列的观察中所得分数的不连续性，来表示实验处理结果。 基本模式： 复合时间序列设计O1O2O3O4O5XO6O7O8O9O10O1O2O3O4

30、O5O6O7O8O9O10 定时系列设计评价 优点： 除具有前后设计的优点，还具有 1）降低由于一次观测而得到被试不正常行为的机率； 2）提供测量过程中的信息。 缺点： 1）由于更多次的观测，势必延长实验时间，从而会有更多的外来影响； 2）也正是更多次的观测，更易引起顺序误差，更易导致练习、疲劳、紧张或厌烦等效应。3. 真实验设计 完全随机化设计 随机区组设计 (1) 完全随机化设计 实验组、控制组事后测定设计 实验组、控制组事前事后测定设计 四组设计I. 随机实验组控制组后测设计 模式： R X O1 R O2 方法： t 检验 U 检验或中位数检验 II. 随机多组后测设计 模式： R X

31、1 O1 R X2 O2 R X3 O3 III. 随机实验组控制组前测后测设计 模式： R O1 X O2 R O3 O4 统计方法 增值分数（每一名被试） 协方差分析 IV 四组设计 模式： R O1 X O2 R O3 O4 R X O5 R O6 统计方法 独立样本22的方差分析（2）随机区组 首先把被试按某些特质分到不同的区组内，使各区组内的被试比区组间的被试更接近同质。 将被试分好区组后，然后再将各区组内的被试随机分到各不同的实验处理组（或实验组、控制组）内。因此称作随机化区组设计。 用相关样本的方差分析或t检验的方法 。区组内的被试尽量做到同质 一是可以用同一个被试重复接受几种实

32、验处理，这是用被试自身作为控制； 二是可用配对法，将在某些特质方面相同的被试放在一个区组中，然后再将这些被试随机分派，接受若干个实验处理中的一个； 三是区组内的单位是一个团体，以不同团体为区组。（二）根据实验中要操纵变量的多少 1. 单因素实验设计 2. 多因素实验设计(1) 多因素实验的优点 效率高 实验控制较好 实验结果更有价值(2) 多因素实验设计的术语多因素实验设计是指在同一个实验里可以同时观测两个或两个以上的自变量的影响，以及自变量与自变量交互作用的效果的实验设计。包括Xa和Xb两个自变量的设计，叫做双向（或二向）析因设计，简写为AB因素设计。包括Xa、Xb和Xc三个自变量的设计叫作

33、三向析因设计，简写为ABC因素设计。在因素设计中，每个因素（自变量）又可以包括几个水平。若两个自变量Xa和Xb各有两个水平，则可称为 22设计；若自变量Xa有两个水平，Xb有三个水平，则称为23设计。在析因设计中，研究者要操作的实验处理的个数就是各自变量的水平个数的乘积。多因素析因设计的主要效应与交互作用的效应主效应是指由某个因素(自变量)所引起的因变量的变化。交互作用的效应是指当一个因素(自变量)对因变量影响大小因其他因素的水平或安排的不同而有所不同时，所产生的效果。（三）根据在各种处理水平中是否用相同被试 被试内设计 被试间设计 混合设计 1.被试内设计(Within-subjects d

34、esign, Within group design, Repeated-measures design) 每个被试须接受自变量的所有情况的处理。 (A design in which the independent variable is implemented by administering all the levels of the independent variable to each subject.) 基本原理：每个被试参与所有的实验处理，然后比较被试在不同处理下的行为变化。被试内设计可分为三种子类型：(1)实验前后设计；(2)定时系列设计（单组）；(3)抵消实验条件的设计。(

35、1)实验前后设计 指在实验条件处理前对被试进行观测的结果与实验条件处理后所做的同样观测结果加以对比的设计。设计模式： O1 X O2实验前后设计评价优点： 较明显地检测实验处理的效果（具备实验基本架构）； 对被试的需要量较少，一组被试当两组被试用，无须设控制组，不但提高效率，被试变量也得到较好控制。缺点： 前后两次观测之间存在时间间隔，会带来外来影响（如成熟）； 易产生顺序误差(前测的影响）。(2) 单组定时系列设计（略）(3)抵消实验条件的设计 指抵消实验过程中无关变量的一种设计。 例如，单组实验往往由于前一处理影响后一处理的效果，产生顺序误差。抵消实验条件的设计模式抵消实验条件的设计评价

36、优点： 能较好地控制被试变量； 能较好地控制顺序误差；缺陷： （1）反应变量在时间维度（轴）上的关系是线性时才能使用。 产生恒定的增加或减少，这样的次序效果称线性效果。 （2）对有些实验不适用。如用两种学习方法学习同一实验材料。 非线性的遗留效果是依赖特定的前项条件，它常常是不可逆的，所以不能通过变化条件的次序来加以控制。2.被试间设计 被试间设计是要求每个被试（组）只接受一种处理，对另一被试者（组）进行另一种处理，故又称独立组设计（Independent Group Designs）。 包括随机组设计和配对组设计。(1)随机组设计（random groups design） 将被试随机分配在

37、不同的组内接受不同的自变量处理。 （The most common type of independent groups design in which individuals are randomly selected or randomly assigned to each group such that groups are considered comparable at the start of the experiment.） 随机组设计的统计方法独立样本的差异显著性检验。随机组设计的优缺点优点是： 用随机分配被试者的方法可控制两组被试者变量的差异，分组方法简单可行。 由于对每一被

38、试者只作一次观测，可消除某些实验误差，如消除学习误差的影响。缺点是： 分成等组的方法仍欠精密。 若两组在不同时期观测，就有可能插入实验以外的偶发事件（历史），影响因变量的观测结果。(2)配对组设计 （matched groups design）也叫对等组设计、匹配组设计，是随机组设计的一种扩展。目的是使各组的特性更加相同。这种设计可以控制组内变异和组间变异。配对组设计的步骤 第一步：让所有被试做“共同作业”，即接受预备测验，获得作业分数； 相同任务：如打靶；根据打靶成绩进行分组； 类似任务：如问题解决不同种类问题解决； 相关任务：如智力测验问题解决。配对设计的优缺点优点：在实验处理之前，就把组

39、间变异缩到最小，并使各组内变异比单独的随机分配更接近相等。因此，这种设计能对被试个别差异给予更多的控制，小型实验用配对设计，其效果比用随机分组的效果更为显著。缺点：实验者因分配被试而大大增加工作量。3.混合设计 混合设计是指在一个研究中有些自变量按组内设计安排，有些自变量按组间设计安排。一般说来，如果一种自变量水平间很可能会产生影响，那么对这种自变量按组间设计安排，其余的自变量按组内设计安排。第三章 心理物理学方法PSYCHOPHYSICAL METHODl 感觉阈限的测量l 感觉阈限l 感觉阈限测量的方法l 最小变化法l 恒定刺激法l 平均差误法l 信号检测论l 对信号刺激的觉察l 信号检测

40、论的实验方法l 有无法l 评价法l 迫选法l 心理量表l 差别阈限法、等距量表与Fechner定律l 数量估计法、比例量表与Stevens定律l 对偶比较法、等级排列法与顺序量表心理物理学（1）Psychophysicsl 定义：就是研究心理量和物理量之间的关系的科学。l 物理量是指对身体各感官的刺激；心理量是指各种感觉或主观印象。光亮度（luminance）明度（brightness）声强度(intensity)响度(loudness)心理物理学（2）Psychophysicsl 心理物理学的先驱是G. T. Fechner（1801-1887）。l Fechner通过对感觉强度与刺激强度之

41、间的数量关系的长期研究，发展出了测量感觉的基本方法。 l 一百多年来，心理物理学方法不断发展，但它的中心问题仍然是物理量和心理量之间的数量关系的问题。l 心理物理学方法所处理的问题大体上可以分为两大类l 感觉阈限的测量；l 阈上感觉的测量，也就是心理量表的制作。l 自从本世纪50年代，W. P. Tanner, Jr.和J. A. Swets把信号检测论（signal detection theory，SDT）引入心理学领域以来，又为心理物理学的研究提供了一个新的有力工具。心理物理学研究的变量介绍l 自变量：刺激质和量的属性l 因变量 1、只有一个刺激的实验： （1）信号存在或不存在（我看到、

42、我没有看到） （2）直接给出刺激属性（重多少克？） 2、对两种刺激进行比较的实验： （1）判断大小（刺激A和B谁大？） （2）直接估计结果（A是B的几倍？）l 控制变量：观察者的意愿第一节 感觉阈限的测量l 著名的实验心理学史专家Edwin G. Boring（1950）认为对内部感受（internal impression）（the psycho of psychophysics）与外部世界（the physics of the psychophysics）之间关系的测量方法的引入，是科学心理学开始的一个标志。l 这主要是因为科学家使用心理物理学的方法提出了第一个心理现象的精确定律（math

43、ematical laws），尽管这个定律不一定那么完美。l 首先，测量感觉是非常困难的，我们不能象测量石头的重量或光的强度那样来测量感觉。l 其次，内部判断与作用于感受器的物理量之间并不是完全一对一的。因此，我们必须把物理刺激及其引起的感觉区分开。 一、感觉阈限（一）绝对阈限（absolute threshold）1定义： 刚刚能引起感觉的最小刺激强度被叫做绝对阈限。2操作定义： 有50%的次数能引起感觉，50%的次数不能引起感觉的那一种刺激强度。（二）差别阈限（difference threshold）1. 操作定义： 差别阈限是有50%的次数能觉察出差别，50%的次数不能觉察出差别的刺激

44、强度的差别。 l 差别阈限值也称最小可觉差。 （just noticeable difference，j.n.d.）2. 韦伯定律l 1846年E. H. Weber发表了他关于重量差别阈限的研究，系统地阐明了差别阈限和标准刺激之间的关系。l 他指出差别阈限和标准刺激成正比，并且差别阈限和标准刺激的比例是一个常数，通常用 I/I = k 表示。l 在这里，I代表差别阈限，I代表标准刺激强度，k是小于1的常数。K也称作韦伯比例或韦伯分数。l 不同感觉道的韦伯分数是不同的。韦伯定律的主要贡献l 第一，给我们提供了一个比较辨别能力的指标。l 第二，可对不同感觉道的感受性进行比较。 二、测量感觉阈限的

45、方法l 测量感觉阈限的方法有三种l 最小变化法l 恒定刺激法l 平均差误法l 学习者应特别注意这三种方法的实验程序和实验结果的统计处理。（一）最小变化法1什么是最小变化法？ 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。每个系列的转折点就是该系列的绝对阈限。2用最小变化法测定绝对阈限（1）自变量l 用极限法测定绝对阈限，自变量是刺激系列。l 刺激系列要按递增或递减系列交替呈现。（2）因变量（反应变量）l 被试以口头报告方式表示其反应（3）阈限的确定（计算）l 在一个刺激系列中，被试者报告“有”和“无”这两个

46、报告相应的两个刺激强度的中点就是这个系列的阈限。 （4）误差及其控制一些因素在测定阈限的过程中经常起作用，以致使测定结果产生一定倾向的误差。这类误差叫做常误（constant error）。 习惯误差和期望误差在极限法实验中，由于刺激是按一定的顺序呈现的，被试在长序列中有继续给同一种判断的倾向，如在下降序列中继续说“有”或“是”，在上升序列中继续说“无”或“否”，这种被试习惯于前面几次刺激所引起的感觉叫作习惯误差。与习惯误差相反的是另一种误差叫期望误差（error of anticipation）。它表现为被试在长的序列中给予相反判断的倾向，期望转折点的尽快到来。用递增法测定时，阈值就会偏低；

47、用递减法测定时，阈值就会偏高。 练习误差和疲劳误差练习误差（error of practice）是由于实验的多次重复，被试逐渐熟悉了实验情景，对实验产生了兴趣和学习效果，而导致反应速度加快和准确性逐步提高的一种系统误差。与此相反，由于实验多次重复，随着实验进程而发展的疲倦或厌烦情绪的影响，而导致被试反应速度减慢和准确性逐步降低的一种系统误差，称之为疲劳误差（error of fatigue）。 随着时间的进展，练习可能使阈限降低，而疲劳可能使阈限升高。 采用抵消平衡设计消除习惯误差与期望误差、练习误差与疲劳误差。3用最小变化法测定差别阈限 （1）自变量用极限法测定差别阈限时，每次要呈现两个刺激

48、，让被试比较，其中一个是标准刺激，即刺激是固定的，其强度大小不变；另一个是比较刺激又称变异刺激，即刺激的强度按由小而大或由大而小顺序排列。（2）因变量（反应变量）l 用极限法测定差别阈限的反应变量要求被试以口头报告方式表示，一般用三类反应。（3）差别阈限的确定l 求得各系列的上限和下限 ；l 分别求上限和下限的平均值； l DL=(T+-T-)/2（4）误差及其控制 l 除了要控制习惯和期望误差外，还要控制因标准刺激和比较刺激同时呈现所造成的误差（空间误差）或者因先后呈现所造成的（顺序误差）。l 控制方法可采用多层次的ABBA法。 4最小变化法的变式阶梯法此种方法的每一次实验所应用的刺激值，均

49、由前一次实验的刺激值和被试的反应来决定，从而表现出实验进程对于被试的适应性。（二）恒定刺激法1什么是恒定刺激法？l 恒定刺激法（或固定刺激法）又叫正误法、次数法，通常由5-7个刺激组成，这几个刺激在实验过程中保持不变。l 此法的特点是：根据出现次数来定阈限，即以次数的整个分布求阈限。 2恒定刺激法的具体做法（1）主试从预备实验中选出少数刺激，一般是5到7个，这几个刺激值在整个测定过程中是固定不变的。（2）选定的每种刺激要向被试呈现多次，一般每种刺激呈现50到200次； 呈现次序随机安排。（3）此法在统计结果时必须求出各个刺激变量引起某种反应（有、无或大、小）的次数。 3用恒定刺激法测定绝对阈限

50、 （1）自变量l 用恒定刺激法测定绝对阈限，是从略高于感觉到略低于感觉到这一范围内选5到7个等距的刺激强度。 （2）反应变量（因变量）l 用恒定刺激法测定绝对阈限的反应变量要求被试者以口头报告方式表示。（3）绝对阈限的计算l a.直线内插法l b.平均Z分数法l c.最小二乘法4.用恒定刺激法测定差别阈限 （1）自变量l 用恒定刺激法测定差别阈限，是让被试者将比较刺激与标准刺激加以比较；l 标准刺激是能被感觉到的某一刺激强度；l 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。l 比较刺激要随机呈现，每个比较刺激与标准刺

51、激至少要比100次。 （2）反应变量（因变量）l 用恒定刺激法测定差别阈限的反应变量要求被试者以口头报告方式表示： 三类反应 二类反应三类反应l 即“大于”、“等于”和“小于”，分别记为“+”、“=”和“-”。l 让被试作三类反应时，因其中有“等于”的反应，若被试较为自信，则作出“等于”的反应就较少；若被试较为谨慎，则作出“等于”的反应就较多。这样会直接影响到差别阈限的大小。l 这种反应易受到被试的态度的影响。 二类反应让被试者作“大于”和“小于”两种判断，即使分不清时，也要作出其中的一种判断。 （3）差别阈限的计算三类反应的差别阈限的计算 二类反应的差别阈限的计算 三类反应的差别阈限的计算l

52、 相等地带的上限定为50次重于标准刺激的比较刺激，相等地带的下限定为50次轻于标准刺激的比较刺激，有了上限、下限，通过前面提到的几种方法就可以计算差别阈限。二类反应的差别阈限的计算l 不能以50%次数引起感觉差别的刺激增量(PSE-St)作为差别阈限；l 以75%次数感觉重于标准刺激的的比较刺激作为相等地带的上限；以25%次数感觉重于标准刺激的比较刺激作为相等地带的下限。5、恒定刺激法的变式分组法l 分组的方法是：将大于和小于标准刺激且与其间距相同的比较刺激分到一组中去。l 如标准刺激为1000赫的乐音，三组比较刺激可以是10000.5赫，10001.5赫， 10002.5赫。l 具体做法是将

53、每组的两个比较刺激都与标准刺激随机比较若干次(一般10次)，各组的比较顺序可按1、2、3、3、2、1排列，记录和结果处理都按恒定刺激法的正常方式进行。(三) 平均差误法l 平均差误法（或均误法）又称调整法、再造法、均等法。l 这个方法的典型实验程序是，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。l 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。1具体方法l 呈现一个标准刺激，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。比较刺激也可由实验者调节，由被试判断。l 被试判断为与标准刺激相等的比较刺激，并不总是一个固定的

54、数值，而是围绕着一个平均数变化的一个数。这个变化的范围就是不肯定间距。 l 不肯定间距的中点就是主观相等点。l 通过对主观相等点和不肯定间距的测量，就可以估计差别阈限。2用平均差误法测定绝对阈限（1）自变量l 用平均差误法测定绝对阈限，是让被试者调整一个比较刺激与一个标准刺激相等。不过，此时的标准刺激假设为零，即让被试者每次将比较刺激与“零”相比较。 （2）因变量（反应变量）l 用平均差误法测定绝对阈限的反应变量是被试者每次调整比较刺激与标准刺激相等的那个数值。 （3）绝对阈限的测定（计算）l 让被试者每次调到刚刚感觉不到（即与“零”标准刺激等值），然后把各次测定数值加以平均即为绝对阈限。 3

55、.用平均差误法测定差别阈限（1）自变量l 用平均差误法测定差别阈限，是向被试者呈现一个标准刺激，让其调整比较刺激。比较刺激是一种连续的量。在被试认为接近时，可反复调整，直到其认为满意为止。 （2）因变量（反应变量）l 用平均差误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。（3）差别阈限估计值的计算l 用平均差误法求差别阈限，所得差别阈限只是一个估计值，平均差误常有两种计算方法：l 把每次调节的结果(或每次的判断)与标准刺激之差的绝对值平均起来作为差别阈限。l 把每次调节的结果与主观相等点之差的绝对值平均起来作为差别阈限。(4) 误差及其控制l 动作误差l 空间误

56、差l 多层ABBA三种方法的比较l 适用范围l 阈值计算l 误差及其控制l 效率第二节 信号检测论l 信号检测论（signal detection theory，SDT）是信息论的一个重要分支。1954年，美国心理学家W. P. Tanner和J. A. Swets把它应用于人的知觉过程，使心理物理学方法发展到一个新的阶段。l 信号检测论认为，知觉通常由两个基本的内部过程来控制。l 感觉印象l 决策过程一、对信号刺激的觉察 1信号（signal）和噪音（noise）l 在心理学领域，信号检测论所指的信号可以理解为特定刺激（stimuli）。而噪音就是信号所伴随的背景。l 信号检测论假设，当人们

57、试图去检测信号时，与信号混在一起且对其产生干扰的噪音总是存在的。这种干扰背景的起因是环境变化、仪器设备变化、自发的神经活动以及直接的实验操作等。2、两个分布l 信号检测论假设，任何刺激(甚至是噪音)都会产生感觉印象的分布。l 每一次实验的感觉印象只是一个点，这个分布来自于许多的测试，每一个点都发生在不同的时间。l 因为感觉印象不能被直接地观察到，因此刺激测试和噪音测试的分布都是假定的。由于噪音的测试感觉印象较小，通过这样多次测试后，就产生了一个平均值较小的分布。当呈现的是一个信号加噪音时，感觉印象将较大，经这样多次测试后，就可得到一个平均值较大的分布。l 两个正态分布：强度差较小且在实验过程中保持不变。3、ROC曲线l 接收