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心理物理学方法-实验心理学经典试题3_跨考网
跨考考研2010-07-29
来源跨考网整理
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心理物理学方法

名词解释

1.心理物理学:是研究心物关系并使之数量化的一个心理学分支。费希纳的定义是:一门研究心身或心物之间的函数关系的精密科学

2.最小可觉差:又叫差别阈限,即刚刚能引起刺激物间的最小差异量。

3.平均误差法:平均差误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。

4.费希纳的对数定律:感觉量与刺激量的对数成正比,这就是韦伯-费希纳定律

5.恒定刺激法:恒定刺激法的特点是只用少数几个刺激,通常为5-7个,并且这几个刺激在测定阈限的整个过程中是固定不变的。是以随机的方式呈现。这个方法常以被试对不同刺激觉察的次数在该刺激呈现的总次数中所占的比例来计算阈限值,因此又叫作次数法。

简述

1.史蒂文斯的神经量子理论(浙大2000)

答:20世纪50年代美心理学家史蒂文斯等人用数量估计法研究了刺激强度与感觉大小的关系。研究发现,心理量并不是随刺激量的上升而上升,而是刺激量的乘方函数。即知觉到的大小是与刺激量的乘方成正比例。

2、感受性与感觉阈限以及刺激强度与感受性的关系是什么?(浙大2004)

答:(1)论述感受性与感觉阈限的定义,指出感受性与感觉阈限呈反比例关系。

(2)论述绝对感受性与绝对阈限的定义,指出E=1/R

(3)论述差别感受性与绝对阈限的定义,说明韦伯公式。

3、什么是费希纳定律?它与斯蒂文斯定律有何不同?(中科院2004)

答:(1)P=KlgI,即费希纳定律,其中I指刺激量,P指感觉量。它提供了度量感觉大小的一个量歌,对实践有指导作用。它与韦伯一样,也只有在中等强度的刺激时才适用。

(2)斯蒂文斯定律指知觉的刺激量的乘方成正比。它同样具有理论与实践意义。在理论上,它说明对刺激大小的主观尺度可以根据刺激的物理强度的乘方来标定。在实践上,它可以为某些工程计算提供依据。

4、如何根据ROC曲线来分析被试的分辨力和判断标准?(中科院2004,北大2004)

答:(1)接受者操作特性曲线是以虚惊概率为横轴,击中概率为纵轴所组成的坐标图,表示被试在特定刺激条件下由于采用不同的判断标准得出的不同结果画出的曲线,曲线上各点反映着相同的感受性。

(2)特征:阈值的选择影响敏感性和特异性;显示敏感性和特异性之间相互关系。是检测诊断的量度。在敏感性和特异性评价上阈值的影响。

(3)这种曲线以虚惊概率为模轴,击中概率为纵轴,曲线上各点反映。曲线由给定的信号和概率密度函数决定。

论述

1.用信号检测论设计一个实验,说明报准率、虚报率、判断标准对结果的影响。

(1)研究问题:采用信号检测论检验刺激数目对汉字再认准确性的影响。

(2)实验材料:三类汉字实验材料,每组材料的数目分为2AFC,4AFC,6AFC,前者即为每组两个汉字,一个是信号;4AFC指每组四个汉字,一个是信号,每类材料至少为了100次。(3)统计:统计2AFC,4AFC,6AFC,正确判断的次数,计算三种实验条件下被试再认汉字的能力,公式见教材。

2.有人用信号检测论方法做再认能力实验,某被试获得如下结果,请计算d’和β值(华东师大2005)
S               R
 
报告旧的
 
报告新的
 

旧的刺激
 
43
 
7
 

新的刺激
 
4
 
46
 


注:设新刺激强度为0,旧刺激强度为1

答:(1)判别力指数d':即观察者的敏感性,也是信号和噪音分布之间的距离,两者的分离程度越大,敏感性越高;分离程度越小,敏感性越低。其公式为

d' = (MSN-MN)/σN = ZSN-ZN   (M是信号分布的平均数)

(2)似然比值——β 意指信号加噪音引起的特定感觉的条件概率与噪音引起的条件概率的比值,其数学定义为给定Xc水平上信号分布的纵轴与噪音分布的纵轴之比,即做出决策的分界线,对应决策过程,在ROC曲线上点的切线斜率

β= OSN/ON   (O是正态表中的纵坐标值)

从中可以看到,β因先定概率不同和判定结果的奖惩办法不同而不同。当β值偏高时,Xc右移,P(H)和P(FA)均下降,表示检测者的反应标准较严;当β值偏低时,Xc左移,P(H)和P(FA)均上升,表示检测者的反应标准较宽。

信号检测论可以给出在给定信号强度和敏感性水平下能得到的最大收益的β值(βOPT)。就物理环境而言,β的主要影响因素为信号概率和两择一判决矩阵中四种可能结果的奖惩(支付)情况亦即支付矩阵。

3.信号检测论的理论意义和实践价值。(华东师大2004)

答:将信号检测论引进到心理学实验中是心理物理学方法的一个重大突破。首先,信号检测论在感受性的测量上,把主观态度与辨别力区分开;其次,在辨别力指数d’的问题上,明确地建立起反映噪音变量的虚报概念,它不仅对于辨别力的估量十分重要,而且对于被试主观态度或反应偏好的测量,更具有重要意义;最后,信号检测论不仅把信号当信息,也把噪音当作信息并且很好地解决两类变量的测量,因此它无疑是传统心理物理学的一个发展。

作为一种新的心理物理学方法,信号检测论对实验心理学领域产生了巨大影响,它对应用心理学各个领域中的许多问题也具有广泛的应用价值。在应用领域中,医学诊断是信号检测论应用最为广泛的领域之一。异常症状既可出现于病人也可出现于正常人,医生最初的任务就是作出“是” 或“不是”的诊断。在这里,信号强度与异常症状的显著程度、异常症状的多少、医生对有关线索的关注、经验有关。反应偏向的影响因素包括信号概率和奖惩,具体地说,前者指疾病的发病率;后者主要是诊断带来的可能后果。斯韦茨等人(Swet&Pickett,1982)曾指出,医生的诊断操作可以用ROC曲线进行数量化,他们在进一步的研究中还详细考虑了应用信号检测论分析医学诊断的方法学问题。

信号检测论也可应用于司法领域,一个例子是见证人提供证词中的记忆问题。在这一任务中,目击证人对嫌疑人进行辨认,作出“是”或“不是”判断。这既是一个再认问题,同时也可以看作是信号检测问题。

信号检测论亦可应用于再认记忆研究和阈下知觉实验中。在再认记忆中,被试所面临的操作,实际上是对当前刺激作出判断,将它同记忆痕迹进行“匹配”,作出“是”或“不是”的反应,这一操作可以看作典型的信号检测问题。信号检测论应用于再认记忆研究同样具有很多优点。在阈下知觉实验中,被试在辨别任务中要对阈下呈现的刺激作出有无判断,作出“有信号”和“无信号”的判断,然后计算出被试的辨别力指数d’,如果d’与几率水平无差异,就说明呈现的刺激处于阈下水平。

4.试述信号检测论的统计学原理(浙大2003)

答:这里可以概括为一个基本假设,两种情况,四种结果

(1)统计决策的基本假设

信号与噪音的分布是两个相等的有重叠的正态分布,这一条件的满足使得统计原理成为信号检测论的数学基础。

(2)信号检测的两种情况

从统计学的观点来讲,信号检测就是要检验两个统计假设H0(无信号)和H1(有信号)的真伪,分为两种情况:

一为无噪音条件下的信号检测:从统计学观点来看,信号检测即是要检验两个统计假设H0(无信号)和H1(有信号)的真伪。设想检测者测量单一变量X,并以此为根据选择H0或H1。在无噪音条件下,当X=A0时,H0为真;当X=A1时,H1为真。

二为在噪音背景下的信号检测:在噪音背景下,无论将Xc确定在哪一位置,都存在有错误的可能,即虚惊错误FA和漏检错误M。曲线P0(X)在Xc右面部分所包含面积为虚惊率QFA,曲线P1(X)在Xc左面部分所包面积为漏检率QM,两者均可用积分方法求得

在信号检测实验中,被试者对有无信号出现的判定,可以有四种结果:

击中:当信号出现时(SN),被试报告为“有”,以y/SN表示。我们把这个判定的概率称为击中的条件概率,以P(H)或P(Y/SN)表示。

虚报:当只有噪音出现时(N),被试报告“有”,以y/N表示。我们把这个判定的概率称为虚惊条件概率,以P(FA)或P(Y/N)表示。

漏报:当有信号出现时,被试报告为“无”,以n/SN表示。把这种判定概率称为漏报条件概率,以P(M)或P(n/SN)表示。

正确拒绝:当无信号而只有噪音出现时,被试报告为“无”,以n/N表示。我们把这个判定的条件概率称为正确拒斥的条件概率,以P(CR)或P(n/N)来表示。

这样,噪音背景下的信号检测实验,在每种刺激状态下都存在二种反应可能,其组合就构成一个两择一判决矩阵,其中H和CR是正确反应,M和FA是错误反应。如果用概率表示,则有:

P(H)+P(M)=1

P(FA)+P(CR)=1

从式中可见,其他两个条件概率是这两个条件概率的补数,即知道其中一个数,就可求出互补的另一个数:

P(H)=1-P(M)

P(FA)=1-P(CR)

5. 下面表格中的数值是用最小变化法实验所获得的并经数据处理之后,试问:该实验中存在什么样的误差?为什么?(华南师大2003)

刺激系列   渐增系列  渐减系列   前半系列  后半系列

阈限均值   11.9        11.5        12.1       11.3

标准差     .92         .77         .80        .75

标准误     .29         .24         .24        .25

差异        .4                     .8

自由度      9                      9

t值        1.1                     2.28

p          >0.10                   <0.05

答:在使用心理物理学方法时存在四种误差,分别为

(1)习惯误差: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,在递增法序列中即使刺激强度早已超出阈限,被试仍报告感觉不到,这就会使测得阈值偏高;相反,在递减法序列中,即使刺激强度早已小于阈限,被试仍报告有感觉,这就会使测得的阈值偏低。

(2)期望误差:被试因过早期望将要来临的刺激而导致错误的判断,采用递增递减交替进行的设计能抵消这两种误差。用递增法测定时,阈值就会偏低;用递减法测定时,阈值就会偏高。

(3)练习误差: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,导致反应速度加快和准确性逐步提高的一种系统误差。

(4)疲劳误差:由于实验多次重复而发展的疲倦或厌烦情绪,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,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。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。为了检查有无这两种误差就要分别计算出前一半实验中测定的阈限与后一半实验中测定的阈限,若前一半实验中测定的阈限比后一半实验中测定的阈限大,并差别显著时,就可以认为在测定过程中有练习因素的作用,若前一半实验中测定的阈限比后一半实验中测定的阈限小,并差别显著时,就可以认为在测定过程中有疲劳因素的作用。为了消除练习和疲劳的影响,就需作以下安排:如以“↑”代表递增,以“↓”代表递减,并以四次为一轮,就可以按照“↓↑↑↓”或“↑↓↓↑”排列。实验按此原理,一般 10 次为一轮。总之,递增和递减各自所用的次数要相等,整个序列中在前在后的机会也要均等。练习误差和疲劳误差两种影响可能互相抵消,也可能一种影响比另一种影响要大。

综上判断,可知本题为疲劳误差,因为前一系列比后一系列的差异大,并达到显著,而渐增虽比渐减大,但没有达到显著所以不能算做有误差。

6. 信号侦察论与传统的阈限测量有何不同?(华南师大2004)

传统的阈限理论认为:作用于感受器的一个刺激,引起一系列的冲动,在大脑中枢发生了一种效应。这种中枢效应的大小随着刺激的强度、感受器的感受性、传导通路的效率和中枢的活动水平背景而发生变化。如果在以此实验中,中枢效应的大一定的最小量,中枢将发生冲动,产生一个“我感受到了”,引起在这个最小效应的刺激,就是这一次实验中的刺激阈限。阈限可以分为绝对阈限和差别阈限。绝对阈限指刚好能够引起心理感受的刺激大小,差别阈限指刚好能引起差别感受的刺激变化量。

信号检测论认为:被试觉察信号有一个中枢神经效应,这种效应随着每次刺激呈现,时刻都在变化。信号总是在噪音的背景上产生,信号的影响和噪音的影响都被假定为正态分布,这两种分布由于信号比噪音微弱增强,故有一定的重叠,而使信号和噪音都可能引起同一程度的感觉。人类觉察是建立在统计决策论的基础上,就是说被试选择一个标准,当给定的刺激超过这个标准时,被试反应“有”,否则则说“无”,而这个反映标准的选择由很多因素(如感受性、利益得失、动机、态度、情绪、意志等)决定。这个反应标准就是阈限,而不是感觉本身的东西,它包括两个独立的指标:一个是感觉辨别力指标(d’),表示感知能力,又称为感觉敏感性;另一个是反应偏向,可用似然比值(β),有时也用报告标准(C)来表示,它包括利益得失、动机、态度等因素。

传统心理物理学测定阈限的方法有极限法、恒定刺激法、平均误差法;信号检测论测定阈限的方法有有无法、评价法。

信号检测论能把被试的辨别力和他的反应偏向分开,而以传统心理物理法测定的感觉阈限两者是不可分割的混合物。信号检测论的引入,确实解决了一些传统心理物理法所不能解决的问题。在方法学上,传统方法的缺点是缺乏对噪音的测量。实际上,人的辨别乃是喜好及噪音的函数,也就是说,信号固然是信息,但噪音也是信息,决不能忽视,信号检测论很好地解释了这两类变量的测量,它明确建立反映噪音变量的虚惊概率,这是十分重要的。它不仅对辨别力的估量不可缺少,而且,对于被试主观态度或反应偏好的测量更有重要意义。因此信号检测论由于建立击中和虚惊两个经验尺度,在感性的测量上,把主观态度区分开来,这是心理物理法的重大突破。

信号检测论在重视对信号的测量的同时也强调了对噪音的测量的重要性,它借着辨别力和反应偏向的指数,独立处理感受性和主观态度两类变量,无疑对传统心理物理方法是一个发展,显示了其优越性。

7.现有100g和108g外观和体积相同的重要物若干,以前者作噪音,后者作信号,采用信号检测实验的有无法,在同一先验概率下,多次测量不同被试的辨别率d’和判断标准β。现在假定在同样条件下采用恒定刺激法测量这一群被试的重量辨别差别阈限DL。请从理论上分析:

(1)d’、β、DL三者两两之间在统计学上是否存在一定关系,存在何种关系,请作出定性解释。

(2)恒定刺激法和信号检测法之间有何区别,解释说明之。(华中师大2001)

答:(1)根据信号检测论把刺激的判断看成对信号的侦察和做出抉择的过程。在同一过程中就出现了两个独立指标:一个是感觉辨别力指标(d’),表示感知能力,又称为感觉敏感性;另一个是反应偏向,可用似然比值(β),有时也用报告标准(C)来表示,它包括利益得失、动机、态度等因素。

敏感性指标是指判别力指数d':即观察者的敏感性,也是信号和噪音分布之间的距离,两者的分离程度越大,敏感性越高;分离程度越小,敏感性越低。其公式为

d' = (MSN-MN)/σN = ZSN-ZN   (M是信号分布的平均数)

另一种指标是指反应偏向可由二种方法计算:一种是似然比值,另一种是报告标准。

似然比值——β 意指信号加噪音引起的特定感觉的条件概率与噪音引起的条件概率的比值,其数学定义为给定Xc水平上信号分布的纵轴与噪音分布的纵轴之比,即做出决策的分界线,对应决策过程,在ROC曲线上点的切线斜率

β = OSN/ON   (O是正态表中的纵坐标值)

从中可以看到,β因先定概率不同和判定结果的奖惩办法不同而不同。当β值偏高时,Xc右移,P(H)和P(FA)均下降,表示检测者的反应标准较严;当β值偏低时,Xc左移,P(H)和P(FA)均上升,表示检测者的反应标准较宽。

信号检测论可以给出在给定信号强度和敏感性水平下能得到的最大收益的β值(βOPT)。就物理环境而言,β的主要影响因素为信号概率和两择一判决矩阵中四种可能结果的奖惩(支付)情况亦即支付矩阵。

报告标准——C

信号检测论中用以表示反应偏向的另一个指标是报告标准,又称判断标准(或判定标准)。其实际表示判断标准截点处的刺激的物理强度,也就是感觉阈限,它的计算公式是:CX = IS – (IS-IN)/ d' × ZS

(2)作为传统心理物理法的恒定刺激法与信号检测论的差别比较可以转化到心理物理法的比较上,论述详见第6题。

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