第5章 现代心理物理学

第五章心理物理学量化和精确性是科学主义对心理学提出的严格考验。

被喻为科学的各种自然科学都是可以量化的，诸如物理学、化学和生物学，量化是心理学挤身自然科学领域最大的绊脚石，传统的思辨式心理学对此一筹莫展，因此，科学心理学的建立有待新生力量的注入。

1860年，费希纳的巨著《心理物理学纲要》轰动了整个心理学界，因为这不仅标志着一门新兴学科——心理物理学的诞生，同时也使当时的心理学工作者看到了心理学科学化道路的曙光。

通过运用各种数学方法和测量技术，心理物理学正在逐步揭示心理现象和物理现象之间对应的数量关系，这种对应关系的量化使得心理学家第一次有能力像物理学家测量物体属性那样，精确量化人的心理事件。

而一门学科的量化程度则代表了它的科学水平的高低，因此，就像著名的实验心理学家波林在1950年做出的评论那样：内部印象（心理物理学中的心理）与外部世界（心理物理学中的物理）之间相互关系的测量技术的引入，标志了科学心理学的诞生。

自费希纳之后，越来越多的研究者参与到心理物理学研究领域中来，心理物理学的内涵和外延在不断地扩充。

20世纪中叶，史蒂文斯定律和信号检测论的同时诞生，标志着心理物理学的发展进入了崭新的阶段。

后人为了区别，习惯上将后者称为现代心理物理学，而将以费希纳为代表的心理物理学称之为传统心理物理学。

由此，本章一、二节将侧重点置于传统心理物理学，而三、四节则进一步探讨现代心理物理学。

第一节传统心理物理学在《心理物理学纲要》一书中，费希纳把心理物理学定义为一门精密的关于身体和心理之间函数依附关系的理论。

可以说，心理物理学的目标就是最终用精确的数学函数的形式来描述外部的物理刺激与由此而发生的感觉和知觉之间的定量关系。

要实现这一目标，心理学家必须要先做两个准备工作：（1）感觉阈限的测量；（2）阈上感觉的量化。

一、感觉阈限的测量感觉阈限（sensory threshold），又称阈限，是传统心理物理学的核心概念。

阈限可以分为两种：一为绝对阈限（absolute threshold），通常简写为RL（德语Reiz Limen），指刚好能够引起心理感受的刺激大小；二为差别阈限（difference threshold），通常简写为DL（德语Differenz Limen），指刚好能引起差异感受的刺激变化量。

心理物理学Psychophysics心理物理学(Psychophysics)一种通过实验手段研究心理量与物理量之间对应关系的方法体系。

1860年，T.费希纳出版了他的《心理物理学纲要》。

这本书的刊行，标志着心理物理学的诞生。

费希纳在书中指出:“我所说的心理物理学是指一种研究身心关系的新理论。

其实，这方面的问题由来已久，之所以说新是因为在问题的提法和处理方面与过去不同”。

费希纳试图找到一种测量感觉的方式，并以此作为精确地、数量化地测量心灵的途径。

强的刺激能够产生强烈的感觉，弱的刺激只能产生微弱的感觉，这种观点在费希纳时代已经不是什么新鲜的发现了，费希纳的任务是想确立刺激与感官之间的函数关系，即确定一个特定刺激所产生的相应的感觉有多强。

现在看来，这种对身心关系的量化的努力与追求至少可以追溯到古希腊天文学家希巴古(公元前160一前120)，他发明了一种测量星体亮度的量表，把肉眼可以着见的星星按亮度分成六个等级，亮度最强的为一级，亮度最弱的为六级。

人们后来又发现这个量表的数量关系接近于对数函数，英国天文学家N.R.波格森于是把它重新定义成一个对数量表。

“星星的最小可见亮度”这句话说明宇宙中可能还存在许多更暗的、人眼看不见的星星。

由此出发，我们可以想象其他各种刺激的各个维度也可以分成可知觉和不可知觉两部分。

这种区分的观念被J.F.赫尔巴特吸收到了心理学中，称为“进人意识的阈限”，阈限的思想给了费希纳很大启发。

外界的刺激强度必须超出阈限值才能使人产生感觉经验，但是刺激最终产生的感觉强度有多强呢,这是心理物理学要回答的基本问题。

费希纳提出了一种答案R=Klog(I,I)。

这个以费希纳名字命名的定律说明，感觉大小(R)与刺激强度(I)和阈限(I)的比值的对数成正比。

不久，物理学家J.A.普拉蒂尔提出了一个替换公式，他在计算亮度感觉强度时发现感觉与刺激间遵循一种幂函数关系。

S.S.史蒂文斯通过大量实验和论证，对这一公式加以修正，使它的适用范围扩展到视觉以外的其他感觉道，并在《心理物理学导论:基于知觉、神经和社会方面的探讨》一书中正式提出了他自己的幂定律R=CIn.这个公式的含义是,感觉强度(R)直接随刺激强度(I)的n次方的变化而变化。

心理物理学基础心理物理学是研究心理活动与物理刺激之间关系的一个分支学科。

它旨在确定人类感知世界的基础，并研究他们如何感知各种感觉刺激的规律性及其与身体和心理影响的关系。

在这里，我们将介绍心理物理学的基础知识。

1.阈值：是指人们能够感知到的最小感觉刺激的量。

心理物理学中，人们通过不同刺激强度的阈值，比较不同感官的敏感程度，描述感觉刺激与感知之间的关系。

2.感知：是指人们接受外界物理刺激并形成知觉的过程。

感知涉及我们大脑中处理信息的方式，包括注意力、记忆、认知和情感。

3.适应：是指人们对常规刺激的感知变化，属于感觉系统的功能调节。

它可以改变人们对某个刺激的感知和反应。

4.比较：是指人们通过比较不同刺激强度之间的差异和相似性，判断和鉴别不同类型的感官刺激。

心理刺激的种类：1.视觉刺激：包括颜色、亮度和形状等，是人类感官中最为重要的一个。

2.听觉刺激：包括声音的音高、音量和音质等特征。

3.触觉刺激：包括疼痛、冷热和压力等。

4.味觉刺激：包括不同味道的感受。

心理物理学的测试方法：1.限制假设：心理学家设计实验，通过设定充足和适当的条件，来限制测试假设和消除误差和混淆因素。

2.高斯分布：心理物理学家通过应用高斯分布函数，来计算测试结果的可靠度，确定其准确性和重要性。

3.频率估计：心理物理学家使用频率估计方法，在两个不同的感觉阈值之间比较可能性，以定量的方法证实其关系。

1.世界观：心理物理学对人类感知世界的认识，帮助包括化学、物理学和生物学等各领域的科学家们更加深入地研究大自然现象。

2.人机交互：心理物理学可以帮助改善人机交互的体验。

例如，设计易于操作的控制器、创建图形用户界面和优化应用程序等。

3.驾驶和人因工程：心理物理学的研究成果可以帮助设计车辆和工作环境，保证人们在复杂的环境下安全、舒适和生产。

总结：心理物理学是一个关于感知系统本质的研究领域，有助于人们更好地理解我们的感知、行为和决策过程。

通过研究人类对不同类型的感觉刺激的反应，心理物理学可以发现普适的心理规律，并为多个领域提供可靠的测试和评估方法。

心理物理学心理物理学是一门新兴的科学，它将心理学和物理学结合在一起，研究心理学的过程和物理学的过程如何完成一个系统的功能。

心理物理学研究的重点是关于个体（精神）和个体（身体）之间的相互作用以及不同类型机器人之间的这种相互作用。

这种新兴的科学有助于改善人机交互，也可以使用数学和计算机技术来研究心理学原理。

心理物理学的历史心理物理学的起源可以追溯到20世纪50年代，那时的科学家们正试图利用物理学的原理来研究心理学。

20世纪80年代，研究人员开始使用计算机和数学技术来更精确地研究心理物理学的原理。

今天，它仍然是一个年轻的科学，但它已经取得了很大的成就。

心理物理学家们正在努力将个体（心理）和个体（身体）之间的联系转化为计算机可以理解的语言，以便于更好地理解人与机器之间的交互。

心理物理学的应用心理物理学的应用正在以极快的节奏发展。

它使机器获得了更多的智能，以进行更智能的分析和决策。

一个比较有名的应用是“脑机交互”，它利用神经信号与计算机相连，来控制机器。

比如，一些残疾人可以通过脑机交互设备来控制机器来完成一些基本的动作，比如移动轮椅或控制电子设备。

此外，心理物理学还可以应用于自然语言处理，比如机器翻译或者机器人对话系统。

研究人员利用心理物理学研究的思想，可以让机器理解人类的语言，从而让机器与人类进行互动。

心理物理学的前景心理物理学的研究正给我们带来无限的可能性。

它可以改善精神疾病的治疗，促进更多的机器和人类之间的交流，并且有助于改善机器人的智能。

心理物理学还可以为更先进的机器人操控系统奠定基础，使得机器能够完成更多更复杂的任务。

它还有可能应用于模拟现实环境中的情况，以便更好地理解和处理复杂的系统问题，开发出更先进的人工智能系统。

总之，心理物理学是一门具有前瞻性的科学，它给我们带来了不可限量的可能性，它将改变人类的生活方式，并不断带来新的发展。

第五章现代心理物理法第一节阈限概念和理论发展一、阈限概念及其发展（一）传统的阈限概念费－伽马传统觉察理论假设的三个连续量•刺激（S）•内部反应（R）•判断（J）（二）对传统阈限概念的异议1、两类非感觉变量•刺激出现的概率•反应代价2、现代心理物理学的四个基本问题•检测问题•认知问题•辨别差异问题•量表问题二、神经量子理论1、两种连续•刺激连续•神经单元阶梯式的感觉连续2、理想条件•必须仔细控制刺激，避免噪音干扰•被试保持恒定的判断标准•神经量子的大小保持恒定•从标准刺激向比较刺激的转换迅速三、史蒂文斯的幂定律（一）韦伯定律•韦伯分数和韦伯定律：⊿I / I＝K•韦伯定律的修正：⊿I / （I＋a）＝K（二）费希纳定律•每一个最小可觉差（jnd）可看作感觉上的一个最小变化，其主观值是相等的，是感觉的单位。

•任何阈上感觉的大小都可用感觉随刺激变化而发生的总和表示。

•S＝K lg R（三）史蒂文斯的幂定律1、幂函数•S＝bI a•量的连续体•质的连续体•数量估计法2、修正的幂函数•S＝b（I－I0）a3、等感觉匹配法四、物理相关论•瓦伦（1959）年提出•被试作出感觉量的判断时，实际是通过过去的经验对与刺激相联系的某种物理属性作出判断。

•由不同的感觉通道得到的各种变化的幂函数的指数并不反映不同的生物转换器的操作特点，相反是由被试对于不同刺激的特定物理属性的反应所决定。

第二节信号检测论的原理一、信号检测论引入的缘由1、信号检测论由来•信号检测论（Signal Detection Theory, SDT）是信息论的分支，研究信息传输过程中信号的接受问题，即用数学的形式描述“接受者”在某一观察时间如何从噪音中分辨出信号。

•信号检测论是人们在同噪音干扰进行斗争的过程中总结出来的方法，实质上是有意识地利用信号和噪音的统计特性来尽可能地抑制噪音，从而提取信号的。

•20世纪50年代，人们在广泛应用现代数学工具的基础上，建立了比较系统的信号检测论。

第四章传统心理物理学一、概念阈限、绝对阈限、差别阈限、操作定义、极限法、平均差误法、恒定刺激法、期望误差、习惯误差、练习误差、疲劳误差、空间误差、时间误差、顺序量表、等距量表、比例量表、差别阈限法、数量估计法、韦伯定律、费希纳定律、斯蒂文斯幂定律二、选择1. 在用最小变化法测量阈限的实验中，当递增系列的阈限大于递减系列的阈限且差异显著时，可以断定被试存在（）。

A.练习误差B.习惯误差C.期望误差D.疲劳误差2. 与阈限的操作定义不符的阈限测量方法是（）。

A 极限法B 平均差误法C 恒定刺激法D 以上都不是3. 在平均差误法中，测量分布的标准差大，说明被试的辨别能力（）A.好B.中等C.差D.等于零4. 恒定刺激法测定差别阈限的实验中，应用三类反应会导致（）误差。

A 期望误差B 习惯误差C 猜测误差D 时间误差5. 智力量表与温度量表一样，属于（）。

A 名称量表B 顺序量表C 等距量表D 等比量表6. 数量估计法是制作（）的方法之一。

A 名称量表B 顺序量表C 等距量表D 等比量表7. 宋量表的制作方法是（）。

A.对偶比较法B.数量估计法C.差别阈限法D.等级排列法三、填空1. 心理物理学是一门研究（）与（）之间的函数关系的精密科学。

2. 心理物理学的创始人是（），其代表作为（）。

3. 绝对阈限的操作定义为有（）的实验次数能引起积极反应的刺激之值。

4. 极限法实验后半部分测得的阈限值小于前半部分且差别显著，表明存在（）误差。

5. 恒定刺激法测定感觉阈限时，用于估计阈限值的常用简便方法是（）。

6. 恒定刺激法测定差别阈限的实验中，应用两类反应测得的阈限称为（）差别阈限。

7. 相对而言，比较能够引起被试兴趣，减少枯燥感的阈限测定法是（）；而实验效率较高的方法是（）。

8. 恒定刺激法实验中，刺激的最大强度要大到它被感觉的概率达（），刺激的最小强度要小到它被感觉概率的有（）。

9. 量表的属性包括差别、（）、（）和（）。

目　录第一部分　名校考研真题一、单项选择题二、多项选择题三、简答题四、综合题第二部分　章节题库第1章　绪　论第2章　心理学实验中常用的仪器设备第3章　心理学实验研究中的伦理道德第4章　心理学实验研究中的各种变量及其控制第5章　心理学实验设计第6章　传统心理物理法第7章　现代心理物理法——信号检测论（SDT）实验第8章　反应时测量技术第9章　听觉实验研究第10章　视觉实验研究第11章　注意与意识实验研究第12章　知觉现象与知觉组织实验第13章　语言认知实验第14章　学习与记忆实验第15章　情绪、动机与归因的实验研究第16章　如何独立选题、设计与实施实验第三部分　模拟试题张学民《实验心理学》（第3版）配套模拟试题及详解（一）张学民《实验心理学》（第3版）配套模拟试题及详解（二）第一部分　名校考研真题一、单项选择题1最先将物理学的方法引进心理学研究，并对心理学与物理量之间关系进行系统探索的学者是（ ）。

[统考2014年研]A．韦伯B．费希纳C．缪勒D．赫尔姆霍茨【答案】B【解析】1860年，费希纳出版的《心理物理学纲要》，是最早系统地阐述感觉测量方法的著作，为科学心理学的产生奠定了坚实的实验基础。

2波斯纳（M.L.Posner）采用大、小写字母组合的材料进行实验，结果证实了个体对刺激信息进行加工时既有视觉编码也有听觉编码。

他采用的方法是（ ）。

[统考2014年研]A．减法反应时法B．加法反应时法C．开窗实验法D．心理旋转实验法【答案】A【解析】波斯纳应用减法反应时确定了某些短时记忆信息有视觉编码和听觉编码两个连续的阶段，减法反应时实验的逻辑是安排两种反应作业，其中一种作业包含另一种作业没有的一个处理阶段，并在其他方面相同，然后从这两个反应时间之差来判定此加工阶段。

3在研究交通信号灯亮度对驾驶员反应速度的影响时，交通灯的亮度是（　）。

[统考2014年研]A．因变量B．自变量C．控制变量D．无关变量【答案】B【解析】此研究需要控制交通信号的亮度来影响驾驶员的反应速度，所以交通灯亮度是自变量。

实验心理学总结第一章．绪论一．实验心理学的由来1.诞生标志：1879年冯特在德国莱比锡大学创立第一个心理学实验室。

2.三个代表人物：（1）费希纳：开创性地提出了量化研究“心灵”的思想，以及具体操作的量化方法。

①贡献：a.联系内部世界和外部世界。

b.心理现象的定量研究（三种方法）。

②对现代实验心理学的影响：a.他关于感觉测量的思想被后人进一步深化（心理测量学）。

b.从费希纳阈限思想的不足和缺陷出发，后人发展出新的心理物理学方法（信号检测论）。

（2）冯特：首先提出心理学必须用实验的方法进行研究，从而搭建了实验心理学的框架。

①著作：a.《对感官知觉学说的贡献》，第一次讲到“实验心理学”，与费希纳的《心理物理学》一起常被看做新心理学著作诞生的标志。

b.《生理心理学原理》，科学心理学史上最伟大的著作。

②贡献：a.研究对象（心理现象）。

b.研究方法（试验方法）。

c.培养人才。

③影响：宣告诞生。

（3）艾宾浩斯：用实证方法研究记等高级心理过程。

①著作：a.《记忆》。

b.《心理学概述》（心理学仅有短期的历史，却有着长期的过去）。

②贡献：a.证明了实验法可以用来研究高级心理过程。

b.从根本上变革了心理学的研究范式（人工实验情境）。

c.为实验心理学提供新的变量测量方法（高级心理过程量化）。

d.通过实验研究，建立了第一个和高级心理过程有关的函数关系（遗忘曲线）。

③影响：对高级心理过程的研究。

二．科学属性1.非科学的方法：注意凝聚、先验、权威。

2.科学方法的特点：在经验观察的基础上寻求现象解释的可重复性，并进行自我校正。

3.认识误区：①实验心理学万能论：a.科学方法本身都是有限的，因此实验心理学不可能是万能的。

b.心理学的学科特殊性更强调了实验心理学不可能是万能的。

②实验心理学背离真实生活：a.实验室环境可以与真实生活不尽相同（相同的内在过程）。

b.实验室研究更有其优势（更可控、更具说服力）。

c.并不会将实验室结论无限推广到真是生活中去。