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实验心理学
实验心理学
绪论
Wundt最早提出实验心理学这个名词。
1862年用这个名词来命名他想创建的新的心理学,即现今的科学心理学。
用这个名词为了突出新的心理学要以实验为研究手段,脱离哲学思辨方法
·实验心理学:
指在试验控制条件下对心理和行为进行研究的心理学分支。
广义:
包括所有使用实验法来研究的心理学问题
狭义:
只有使用严格控制条件下的实验室实验研究的心理学问题才属于实验心理学的范式
·实验方法的优点:
1、实验者可以根据研究的需要,控制事件发生的时间以便在有准备的情况下对事件的结果进行精细的观察。
2、实验结果在同样的条件可以重复,别人可以对结果进行检验
3、系统地改变实验条件,可以研究实验结果随实验条件变化的情况,研究因果关系
·实验中的几个变量
变量:
在数量或质量可以发生变化的事物的事物属性。
A、自变量:
实验过程中个由主试操控的,不受其他影响,对被试的反应产生影响的变量。
种类:
1、刺激特点自变量:
用刺激的不同特点来作为自变量。
如,视觉、听觉刺激引起的反应时;刺激强度
2、环境特点的自变量:
用实验环境的不同特点来作为自变量。
如,不同噪音背景下听觉阈限变化;温度,是否有观众
3、被试特点的自变量:
用被试的不同特点作为自变量。
如,性别。
4、暂时造成的被试差别:
被试特点的自变量中有一种特殊的情况是试验者认为造成的被试特点的暂时差异。
通常都是由主试给与不同指示语造成的。
B、因变量:
由自变量的变化引起的被试的某种特定反应
C、控制变量:
实验中除了自变量以外的所有会影响因变量的变量。
D、自变量混淆:
由于控制变量没有控制好,控制变量也引起因变量的变化。
因此不能区别因变量的变化是否是自变量引起的——防止自变量混淆是实验设计的主要目的。
第二章实验设计与数据分析
实验设计的目的:
设计一个符合科学逻辑的实验,以便研究者找出实验条件与实验结果之间的关系,做出正确的结论来检验研究。
主要任务:
很好地控制实验条件,合理地安排实验程序。
主要内容:
1、确定刺激变量及其呈现方式;2、确定反应变量及其测量方式;3、控制控制变量的方法;4、选择被试;5、确定指示语;6、安排实验程序;7、选择实验仪器;8、确定统计方法
实验设计中的首要问题:
1、自变量的数量;2、每个自变量的水平;3、组间设计还是组内设计
一、基本类型
根据对实验设计的首要问题的不同选择,有三种设计:
1、组内设计——指被试接受所有自变量的所有水平的处理的实验设计
优点:
1)避免被试个体差异对实验结果的影响
2)便于研究练习效应和与时间变化有关的变量
3)节省被试数量
缺点:
不同自变量或自变量的不同水平之间容量产生相互影响,也容易产生练习效应和疲劳效应。
克服方法:
1、完全顺序平衡法(被试不多);2、拉丁方方法(被试很多)
2、组间设计——指一个被试(组)接受一个自变量或自变量一个水平的处理,另一个被试(组)接受另一个自变量或自变量水平的处理。
优点:
1)可以避免不同自变量或水平之间相互影响
2)可以避免练习效应和疲劳效应
缺点:
被试间个体差异会影响到实验结果,可能与自变量的效果产生混淆
克服方法:
1)随机分配被试;2)匹配被试(第一名和最后一名;第二名和倒数第二)
3、混合设计——在实验中既采用组间设计,又采用组内设计
优点:
可发挥上两者的有点。
一般容易发生相互影响的自变量采用组间设计;其他的采用组内设计
二、真实验设计
(一)完全随机化设计
用随机化方法将被试随机分为几组进行处理
1、随机实验组控制组前测后测设计
R
实验组
R
控制组
·统计方法:
增值分数(
)显著性检验(T检验,非参检验);协方差分析
·注意容易犯的错误:
1)认为前测的两组无差异,后测的两组有差异,就说处理有作用;2)认为控制组前后无差异,实验组前后有差异,就说处理有作用
·优点:
1)控制大部分内部效度的因素;2)消除了个体差异,时间差异(被试的成熟)
·缺点:
由于前测,造成一定程度被试效应
2、随机实验组控制组后测设计
R
实验组
R
控制组
·统计方法:
对后测成绩进行T检验(只能说明有差异,不能说明差异来源。
比如实验误差等。
方差分析可以知道有多大差异来自误差,有多大来自两组实验之间自变量相互作用)或非参检验。
·优点:
1)控制大部分内部效度的因素;2)消除了个体差异,时间差异(被试的成熟);3)由于没有前测,所以消除了被试效应
·缺点:
不能用方差分析
3、随机多组后测设计
R
R
R
·统计方法:
单因素方差分析(先用方差分析算主效应,再用T检验看各区组间是否有显著性差异)
·优点:
同上,并且可以用方差分析
(二)多因素实验设计
在一个实验中有两个或两个以上的自变量的效果的实验设计
交互作用:
当一个因素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所产生不同结果。
各个自变量交互作用对因变量的主要影响效应
主效应:
每个单独因素所引起的自变量的变化,各自变量对同一因变量的主要影响效应
简单效应:
一个因素的各个水平在另一个因素的某个水平上的效应
·优点:
1)效率高:
一个实验可同时研究几个自变量,相当于做几个单因素实验
2)便于实验控制:
同时研究几个自变量比分别研究更容易控制实验条件,而且自变量越多,需要控制的控制量越少。
3)可以研究自变量之间的交互作用
(三)随机化区组设计
1、随机化区组单因素设计(分层随机抽样)
·由于被试存在的差异不能被忽略,按其属性划分区组,随机分配安排被试。
·避免区组间差异对实验影响,一般采用组内设计
2、随机化区组多因素设计
统计方法:
自变量只有一个,就用单因素方差分析;有多个,就多因素方差分析
三、实验研究的信度、效度
1、实验研究的信度:
通常指重测信度——在不同时间进行相同条件的重复实验,实验结果的一致性
2、实验研究的效度
1)内部效度:
自变量与因变量之间关系的明确程度,自变量混淆会降低实验的内部效度
2)外部效度:
实验结果在其他群体或其他环境科推广的程度
3)构想效度:
实验设计与理论的相符程度
4)统计效度:
实验结果说明实验结论的程度,即统计方法的有效性
四、影响实验的因素
·主试效应:
又称罗森塔尔(Rosenthal)效应、皮革马利翁效应,指在实验中由于主试期望、鼓励、暗示等行为对实验结果的影响
避免方法:
双盲实验(Doubleblind):
主试被试均不知道实验目的
·被试效应:
指在实验中由于被试的期望、动机、身体状况等情况对实验效果产生的影响
1)霍桑效应(Hwathomeeffect):
由于受到关注力图表现与平常不一样的情况;
2)安慰剂效应:
被试认为某情况该有设呢意义而是以没有
避免方法:
A、不让被试知道实验目的;B、通过指导语“欺骗”
·高限效应(天花板效应):
实验操作过于简单,使得实验组与控制组得分都很高,不能区分两者差异
·低限效应(地板效应):
实验操作过于难,实验组与控制组得分都很低,不能区分两者差异。
第三章心理物理学
心理物理学史研究身心关系,也就是研究心理量和物理量之间关系的学科
创建标志:
1860Fechner《心理物理学纲要》
一、感觉阈限
·绝对阈限:
恰好能够引起感觉的最小刺激强度
操作定义:
50%概率引起感觉的刺激强度
·差别阈限:
恰好能够引起感觉变化的最小刺激变化量,又称最小可觉察(jnd)
操作定义:
50%概率引起感觉变化的刺激变化量
二、三大定律
·韦伯定律:
在一定范围内(中等刺激),差别阈限与标准刺激成正比
K=标准刺激下的差别阈限/标准刺激(K越小,感觉敏感性越高)
对不同感觉通道,K值不相同。
·费希纳定律(对数定律):
(为了描述连续意义上的心理量与物理量的关系)心理量与物理量的对数成正比,即物理量呈几何级数增长,而心理量呈算术增长。
S=klgI+CI—物理量;S—心理量
物理量迅速上升时,感觉量是逐步变化的。
假设:
1、韦伯定律成立;2、每一个最小可觉差所引起的感觉变化是相同的;
·史蒂文斯定律(指数定律):
心理量与物理量的乘方成正比。
S=k
他认为费希纳定律的第二个假设不正确
当b<1时,相当于费希纳定律。
对能量分布较大的感觉通道(视听觉)b值较小,心理量随刺激量的增长而缓慢上升;对能量分布较小的感觉通道(温度觉),b值较大,心理量随刺激量变化很快
三、传统心理物理学
1、最小变化法(极限法)
·计算方法:
1)绝对阈限:
把刺激以微小变化排成序列,递增和递减序列交替呈现,记录被试感觉发生变化的刺激点。
计算所有转折点的平均数。
2)差别阈限:
计算出感觉发生变化的上限、下限,两者之差为不肯定间距,不肯定间距的一半就是差别阈限。
主观相等点:
上限平均加下限平均的一半。
要和标准刺激差别不太大,才算准确。
不肯定间距:
上限平均减下限平均
·变式——阶梯法:
由于trial次数太多容易疲劳所以进而简化
2、恒定刺激法
·计算方法:
用5-7个在实验中刺激量保持不变的刺激反复作用于被试,记录每个刺激被被试感觉到的概率。
计算出50%的概率被感觉到的刺激量就是——绝对阈限。
计算出50%的概率引起感觉变化的刺激变化量就是——相对阈限(两点判断要以25%和75%作为感觉变化的转折点)
1)绝对阈限:
11
14
17
20
23
26
29
3%
17%
39%
49%
56%
73%
98%
A、直线内插法
B、平均Z分数法
前四个数平均值=15.5后四个数平均值=24.5
前四个数对应的Z分数的平均值=-0.75后四个数对应Z分数的平均值=0.65
=6
X=15.5+6*0.75=20
C、最小二乘法(见书)
2)差别阈限
+
98
72
60
51
39
23
3
-
2
28
40
49
61
77
97
A、直线内插法
先分别算出25%的点和75%的点。
两个数相减的平均数
B、Z分数法
SD=
Z=
X=
=SD*(
)
3、平均误差法(调整法)
让被试调节比较刺激,使比较刺激与标准刺激感觉上一样,记录比较刺激的量,计算比较刺激和标准刺激的差的绝对值平均数——差别阈限
让被试吧比较刺激调整到恰好感觉到的程度,比较刺激的平均数——绝对阈限
四、信号检测论SDT
·传统物理法缺陷:
不能区分感受性和判断标准。
·信号检测论可以把感受性和判断标准区分开
判断标准β’=
感受性指标d’=
-
SN——信号N——噪音
——击中率的纵坐标
——虚报率的纵坐标
β’=1最佳值;β’<1判断标准过低;β’>1判断标准过高
d’>0,越大越好,表示对刺激和噪音的分辨能力越好;不可能小于零,那就表示我们无感受性。
·实验方法
1、有无法
1)分别计算在某一标准下的以下两个值
P(
)=
P(
)=
计算两个P值对应的正态分布的y值是多少,算出β’
2、评价法
可以知道被试对某一判断把握是多少以及其判断标准
1-6级,对出现信号的把握程度
计算每一等级上判断信号和噪音出现的次数,然后除以总共信号或噪音刺激出现的次数,计算概率。
·操作者特征曲线(ROC曲线)
用虚报率做横坐标,击中率做纵坐标得到曲线。
ROC只与被试的感受性有关,靠近远点的点表示被试倾向少说信号;远离原点的点倾向多说信号。
五、心理量表
顺序量表无单位无零点
等距量表有单位无零点
比例量表有单位有零点
第四章反应时
一、反应时的发展
·反应时:
从刺激呈现到反应的开始之间的时距。
“反应的潜伏期”
·发展过程
1820天文学家Bessel提出人差方程
1850Helmholtz测量神经传导速度
1968Donders区分:
简单反应时、选择反应时、辨别反应时。
并提出减法原则
Wundt和Cattell对反应时在心理学中的应用做了初步研究。
随认知心理学兴起,反应时成为重要的心理实验指标
二、减法原则
1、3种反应时——Donders
·简单反应时(A反应时):
对一个刺激做一个特定反应所需要的反应时
·选择反应时(B反应时):
对多个刺激中的每一个分别做特定反应所需要的反应时
·辨别反应时(C反应时):
对多个刺激中的某一个做特定反应,其他刺激不反应所需要的反应时
·辨别过程用时=C-A
选择过程用时=B-C
·如果心里过程A包含心理过程B,A的反应时减去B的反应时就是A比B多进行的处理所需要的时间。
反过来,若心理过程A和心理过程B类似,而A的时间比B的长,那么A过程进行处理比B过程更复杂
2、应用实验
·短时记忆编码实验——Posner
该实验用反应时相减法来证实:
短时记忆的信息除了听觉编码之外,还存在视觉编码
1)方法:
自变量:
A、两种材料:
音形都相同(A和A);音同形不同(A和a)
B、呈现方式:
两个字母同时呈现;字母相继呈现(间隔时间如0.5s,1s)
因变量:
判断所呈现两个字母是否相同所用的反应时间
2)结果:
A、同时呈现时,音形同的反应时小于音同形不同的。
B、相继呈现时,当间隔时间长达一定时间后,音形同材料的反应时迅速增加,而音同形不同材料反应时变化不大。
随着间隔时间增加,两者差距逐渐变很小。
3)解释:
A、同时呈现,对音形同的材料采用视觉编码,而音同形不同材料要从视觉编码过度到听觉编码才能判断是否一样。
反应时长。
B、相继呈现,随着间隔增大,音形同材料的视觉编码效应减弱,而听觉编码作用增大,反应时增大。
·句子-图形匹配试验——Chase和Clark
该实验用反应时减法来揭示:
某些作业的操作要经过几个加工阶段
1)方法:
自变量:
两种材料:
句子——如,星形在十字之下。
主语:
“星形”,“十字”
介词:
“上面”,“下面”
判断词:
“在”,“不在”
图片——
*
+
+
*
因变量:
判断句子是否说明图画的反应时
2)实验设计:
当句子出现在图画之前,句子和图画匹配作业要经过四个阶段,并提出度量这些加工持续时间的参数。
阶段1:
将句子转换为其深层结构(上面比下面加工时间多a;否定比肯定加工多b);阶段2:
图画转换为命题;阶段3:
图画句子比较(两个表征第一个名词不同比相同多用时c;两个命题都不含否定所产生比较时间比其中一个为否定的时间d);阶段4:
做出反应,恒定时间t
若“星形在十字之上”真实说明随后的图画,所用时间为T
则“星形在十字之下”真实说明随后的图画,所用时间为T+a
两者相减可以得到a的数据。
·心理地图与心理旋转实验
三、加法原则
·一个心理过程由若干加工阶段组成:
如果两个因素作用相互影响——两个因素作用于同一个加工阶段;如果两个因素的作用相互独立,即可以相加——则两个因素作用于两个不同的加工阶段
·实验——短时记忆扫描实验Sternberg
1)方法:
自变量:
A、数字串长度(1-6个数字)
B、有无靶子
因变量:
检测数字串中是否有靶子,所用时间
2)实验设计
靶子——INT——数字串——判断
A、平行扫描
B、系列自中断扫描
C、系列全扫描
四、速度-正确率权衡(SAD)
·现象:
被试在反应时实验有时候会降低正确率来保持较短反应时;有时会提高反应时来保持较高正确率
·克服方法:
1、指示语:
“又快又准地做反应”
2、实验程序:
1)加入探测trial——设法加入一个只有提示没有trial的情况,则被试可能会虚报,若虚报过多则剔除。
防止被试进行猜测而提前于是刺激;2)时间间隔随机呈现——吧间隔时间改变,使被试无法猜刺激出现的时间不能提前做反应
3、制定一个反应正确率的标准来选择有效结果
五、影响反应时的因素
1、刺激强度:
一般来说,RT岁刺激强度增加而逐渐降低。
——RT与刺激强度的对数成反比
2、刺激的时间积累和空间积累效应:
保持刺激强度不变,延长刺激作用的时间或增加刺激作用的面积,反应时会随之降低
3、刺激作用于不同感觉通道:
灵敏程度——触、听、视、冷、温、嗅、痛、味
4、刺激和反应的复杂程度:
越复杂RT越长
5、适应水平(对物体感知能力):
机体适应水平越高,RT越短
6、被试准备状态:
准备越充分,RT越短。
准备时间过长或过短都不好。
7、额外动机:
额外动机降低反应时,惩罚比奖励效果更好
8、年龄:
25岁以前反应速度逐渐增加,25-60无太大变化,60以后下降
9、练习:
练习次数越多,RT越短。
练习效应的大小与反应复杂程度有关
10、药物影响
11、个体差异:
RT实验只能组内设计,不能组间设计
第五章视觉与听觉
一、视觉的感受性
1、光谱感受性
·在可见光光谱上,不同频率的可见光的绝对阈限不同,并且在明暗条件下也有所差别
·锥体细胞是明视觉的光感受器,主要在白天发挥作用;杆体细胞是暗视觉的光感受器,主要在晚上发挥作用
明视觉感受性的绝对阈限(最小555nm)比暗视觉的绝对阈限(最小507nm)高。
2、暗适应与明适应
·暗适应:
在黑暗中视觉感受性逐渐提高的过程
明适应:
在光亮中视觉感受性很快下降的过程
·由于感光细胞分为锥体细胞和杆体细胞,所以暗适应和明适应都分为两个部分。
锥体细胞适应过程时间较短,感受性变化比较小。
杆体细胞适应过程时间较长,感受性变化比较大。
·红光可以保护暗适应;短期强光不破坏暗适应
·测量暗适应的方法:
1)被试在光亮中2-3分钟——降低眼睛对光的感受性并提供一个参考点来追踪暗适应的时间过程;2)关灯使眼睛处于黑暗。
从关灯时开始计时,不停地测量眼睛的绝对阈限;
3、视敏度——空间辨别
·定义:
分辨物体细节和轮廓的能力,是人眼正确分辨物体的最小维度。
觉察物体不一定需要很高的视敏度,大师观察物体的细节则需要较高的视敏度。
·生理基础:
感光细胞之间的距离。
视敏度与人能够看到的最小物体的视角成反比。
·影响因素:
光照强度、对比度、物体大小
4、视觉感受性和视敏度
1)光强度感受性:
相当灵敏;与波长、视网膜位置有关
2)光波长感受性:
只有光感而无色觉的光波区域;不同颜色的辨别能力
3)视敏度:
辨别物体细节的能力。
取决于物体与眼睛所成的角度大小。
视角越大,越易辨别。
视野中央视敏度最高,但光感受度最低。
5、闪光融合——时间辨别
·CFF:
物理上闪烁的光在主观上引起的感觉介于闪烁与稳定之间时,叫临界闪光频率
·影响因素:
1)闪光强度越强,CFF越高
2)背景光越强,CFF越低
3)对比度越强,CFF越高
二、颜色视觉
1、色觉现象
颜色三个特性:
1)明度:
与光波强度(亮度)相对应。
2)颜色:
与波长(频率)对应。
3)饱和度:
波的纯度相对应
亮度是颜色和非彩色的共同特性,而波长和纯度只有彩色刺激才有。
2、颜色混合现象
·加法混合:
自然光的混合现象。
颜色混合会降低颜色的饱和度
·减法混合:
颜色滤光片或者颜料的混合现象。
3、色觉理论
1)三色说:
颜色由感受红、绿、蓝三原色的神经元不同的兴奋程度混合而产生。
缺点:
不能说明为什么有颜色负后效,为什么有黄蓝色盲
2)拮抗说(四色说):
白-黑视素,红-绿视素,黄-蓝视素的同化和异化决定了色觉。
缺点:
无法解释三原色的存在
两种学说的调和:
神经生理学研究,在视网膜水平上视觉信息是按三色说的机制被处理,而在视觉通路上则是拮抗说的机制被编码
三、听觉的感受性
1、声波属性与听觉属性
听觉三个特性:
1)音高:
与波的频率对应
·音高(美):
纯主观心理量。
随着频率和声强的变化,可以用等高曲线来表示音高和频率、声强的关系。
·在低频音时,随音强的上升音高感觉越来越低,为了保持原音高就必须增加频率
2)响度:
与波的振幅对应。
·响度(宋):
是声音强度的纯主观心理量。
它主要与声波振幅有关,也受频率影响。
因此同样振幅,响度不一定完全一样。
1宋=40dB的1000Hz纯音的响度。
·响度级(方):
1千Hz绝对阈限时的声音,半主观心理量。
·等响曲线:
对应不同频率下,每个点听起来是一样响的。
测量方法:
测量差别阈限的方法。
一定强度的1000赫兹纯音作为标准刺激,用频率的声音作为比较刺激,由听者调节比较纯音的强度,直到和标准纯音响度感觉相等。
·0dB=1千Hz的绝对阈限
·20方的等响曲线上,一个强度级为20分贝的1000赫兹声音,与一个强度级为37分贝的100赫声音听起来是一样响的,他们的响度级都是20方。
3)音色:
与波的纯度对应
2、听觉掩蔽现象
·定义:
两个音相互作用,使声音的阈限上升,这种现象称为听觉掩蔽。
·一般规律:
1)低频音对高频音的掩蔽比较明显
2)最大掩蔽出现在掩蔽音频率附近
3)掩蔽量随着掩蔽音声强的提高而增大
·同步掩蔽:
两个频率相近,但音量相差很多的声音,很难被人感知是两个不同的声音
第六章知觉
一、知觉基本问题
·知觉的首要问题:
知觉是从刺激特点出发的还是从主观经验出发的,即知觉是被动还是主动的
·认知心理学认为:
存在自上而下和自下而上的加工过程,在不同的知觉加工任务中,两种过程的重要性不同,占优势情况也不同。
当认知材料丰富——自下而上;当材料缺乏时——自上而下
二、知觉现象
1、视知觉
·图形-背景分离——支持Botton-Up
对先天白内障患者恢复视觉之后的知觉能力研究表明,该能力是先天获得
·知觉组织——支持Up-Botton
实验证明格式塔学派提出的知觉组织原则(接近律、相似律、连续律、封闭性、良好图形倾向)在知觉过程中式存在的
2、视知觉的拓扑特征优势
·拓扑特征:
一对一的连续变换,它可以被形象地想象成橡皮薄膜的任意变形,而不把薄膜剪开或不把薄膜任意两点粘合起来。
作为一个连通的整体的性质。
连通性是拓扑不变性质。
·经典实验
1)实验1
材料:
几何特征不同,拓扑特征相同:
实心圆-实心正方形;实心圆-实心三角形
几何特征相同,拓扑特征不同:
实心圆-圆环
过程:
被试注视每幅图中心黑点,图片呈现5ms,然后空白屏幕做掩蔽刺激,干扰视觉系统对刺激图形的知觉。
要求被试判断刚才两图形是否相同。
结果:
有拓扑特征有差异的图形的反应正确率比几何特征有差异的高,反应时短
2)实验2
Olson和Attenave证明线段是图形知觉基本分析单元。
P236
结果:
对拓扑特征的反应时甚至低于对几何图形的基本特征,如线段、角度等的反应时。
封闭性也是一种拓扑不变性质。
3)实验3和实验4
A、内容关系效应:
当目标线段镶嵌在其他线段组成的内容结构之中时,比目标线段单独呈现时被检测的准确性高。
内容关系效应支持了视知觉拓扑结构假设。
B、运动竞争技术,似动知觉也证明拓扑结构假设
3、视知觉的整体认知优势
·人们通常把握图形的整体特征,而不是局部特征。
·但是,当图形在视网膜上成像扩大到一定程度的时候,整体认知优势就消失了。
实验:
K和H的组合
4、视知觉实验中的后效
·后效:
一种刺激作用之后对随后的心理活动的影响
·视觉后效分类:
1)图形后效:
注视一个图形一定时间后,对随后感知到图形的影响
2)形状后效:
弯曲后效。
先戴棱镜眼睛产生弯曲感,当取了眼睛时就产生反方向弯曲
3)关联后效:
不同刺激特性之间相互影响产生
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