第 03章 传统心理物理法
?本章主要内容：
? 一、阈限的性质
? 二、测定阈限的三种基本方法
? 最小变化法
? 恒定刺激法
? 平均差误法
? 三、心理量表法
? 四、阈限概念和理论的发展
? 五、信号检测论的原理
四、阈限概念和理论的发展
? 上一章我们介绍了传统心理物理学的三种基本方法。
传统心理物理学方法用极限法、恒定刺激法和调整法
来测定绝对阈限和差别阈限，并以阈限的倒数来表示
感受性的大小，阈限值越小，感受性越高。
? 用传统心理物理学方法测定阈限时，常有一些非感受
的因素对阈限的估计产生影响。因此，传统心理物理
法测得的数据，往往是感受性和被试反应的主观因素
相混合的。例如痛阈，因各人的主观因素不同，痛阈
因人而异。所以，传统心理物理法的科学性和可靠性
就受到一定的影响。
? 为了有效地测定感受性，传统心理物理法中也
想设法通过各种手段来消除如动机、态度等因
素的影响。正是由于采用种种手段，使传统心
理物理法在感受性测量中能得到较科学和较可
靠的结果。
? 但上述这种种手段也不能从根本上排除被试的
主观态度的一类因素的影响。 所以我们常发现，
用传统方法获得的结果，有时甚至是相互对立
的。
? 例如，精神分裂症患者和正常人关于大
小常性的对照研究：
– 伯雷斯等人认为精神分裂症患者比正常人的
大小常性要高；
– 汉米尔顿等人则认为精神分裂症患者比正常
人的大小常性要低；
– 皮什克姆 -史密斯等人的看法认为他们彼此
并没有差别。
? 这些情况，以前总认为是实验条件和方法的不
同造成的，实际上，最根本的问题是无法把感
受性的测量和被试的动机、态度等主观因素所
造成的反应偏向区分开。
? 而信号检测论，在测定感受性上，能把被试的
主观态度区分出来。所以，我们把费希纳倡导
的心理物理学三种基本方法称之为传统心理物
理法，而把信号检测论这一心理物理法的新发
展称为现代心理物理学。
? 但是必须注意，不能因此否定传统心理
物理法在测定感觉阈限方面的作用，一
般情况下测定感受性，传统心理物理法
是可用的。
? 而信号检测论的实验更宜用于人的主观
因素对实验结果影响较大的实验条件中，
它解决了传统心理物理法所不能解决的
问题。
一、阈限概念的发展
? （一）传统的阈限概念
? （二）对传统阈限概念的异议
? （三）现代心理物理学的研究课题
（一）传统的阈限概念
? 传统的阈限概念起源于费希纳。波林在, 实验心
理学史, 一书中指出，心理物理学的古典问题有
五个：
– （ 1）绝对阈限：观察者对个别刺激的感受；
– （ 2）差别阈限：观察者对刺激增量的感受性；
– （ 3）等量：被判断为相等的刺激，一般指主观判断的
强度方面；
– （ 4）感觉距离：被判断为相等的两对刺激间的差别；
– （ 5）感觉比例：彼此判断为有特定比率的那些刺激。
史蒂文斯的补充
? （ 1）刺激次序：观察者将某些组的刺激
排成等级或次序的测定；
? （ 2）刺激等级评定：确定观察者评定刺
激的真正物理值的准确性。
? 由此可见，一百多年前，费希纳在创建
心理物理学时，就把注意力集中在感觉
阈限的测量上。
? 经过长期来的研究，形成了许多阈限理
论，包括柏拉克韦尔的 高阈限理论,路
司的 低阈限理论,格林的 高 -低两种阈限
理论,以及史蒂文斯的 神经量子理论 和
斯韦茨等人的 信号检测理论 。
? 从测量上考虑传统阈限的概念，最后形
成了 传统觉察理论 基础。
? 这种觉察论假设有三个连续量：刺激、
内部反应和判断。从图 5-1中可见，刺激
S2被定义为绝对阈限（ T），因为它是引
出, 有, 反应的一半次数。
? 上图的三种连续量是相互联系的。假设实验与
实验间刺激的物理变量是固定不变的，而内部
反应则被认为是可变的，每个恒定的物理刺激
所引起的反应可看作是常态分配。这样刺激的
连续将引起一系列重叠的分布。在这些重叠的
分布中，阈限 T就是一个固定点（参见中间一
条线）。通常，被试判断的连续是被假设准确
地对应于它的反应连续，当刺激强度超过阈限
T时，被试判断有刺激出现，低于阈限 T时，则
判断无信号出现。
? 根据阈限的传统定义，刺激 S2是这个被
试的绝对阈限。由于反应分布是常态的，
所以阈值对应于 S2所引起的反应平均值。
常态分布的对称性，使得刺激 S2 所引起
的反应有一半次数是超过阈限。一半次
数不超过阈限。 S1有时可以超过； S3 则
一般会超过； S4 超过的概率就更高了。
（二）对传统阈限概念的异议
? 起源于费希纳的传统阈限概念，在 20世纪 50年
代前，没有受到多大挑战。可是，近四十年来，
关于阈限概念的理解上已成为古典的和现代的
心理物理学争论的焦点。
? 50年代以后，许多心理物理学家愈来愈感到，
经典的阈限测量最大的问题在于没有能够把被
试的辨别能力（感受性）和他们做出判断时的
倾向性（反应标准）区别开来。
? 也就是说，经典的阈限测量没有考虑许
多非感觉变量对被试的影响。在这些非
感觉变量中，主要有下列二种最为主要：
– 刺激出现的概率
– 反应代价
1.刺激出现的概率
? 传统的心理物理学实验中，刺激出现的概
率以 P（ S）表示，其值总是 1.0，这样被
试做出, 有, 或, 无, 的判断时，即使凭
机遇也有 50％的精确性，难以避免地存在
着期望误差。
? 实验证明，当 P（ S）系统变化时，做出
,有, 判断的概率以 P（ yes）表示，也会
发生变化，测出的阈限值亦发生变化。
察觉指端震动的实验
? 实验结果表明，改变 P（ S）对于传统的
阈限测量具有强烈的影响。当 P（ S）等
于 0.7时，阈限是 1.3微米； P（ S）为
0.3时，阈限则是 2.3微米。而且，当刺
激不出现时,P（ yes）也明显地高于零。
而根据传统的阈限理论，在不呈现刺激
时，训练有素的、忠实可靠的被试者只
是偶然地报告, 有, 感觉,P（ yes）不
可能明显地高于零。
2.反应代价
? 反应代价影响反应的结果，即反应受到奖赏和惩
罚的影响。传统的阈限理论是对此忽略不顾的。
? 事实上，如果正确地报告了, 有, 刺激（称为
,击中, ）得到的奖赏多，而且错报时受到的惩
罚少，则被试倾向于降低反应标准，在这种情况
下，所测量的阈限相对值便低。反之，如果击中
时所得奖赏少，而错报时所受惩罚多，则被试者
倾向于提高反应标准，不会轻易做出, 有, 反应，
这时，所测量的阈限值便高。这一显而易见的事
实，传统的阈限理论恰不能给予解释。
? 从上述二种非感觉变量的讨论中看到，
现代心理物理学从对阈限概念的不同理
解出发，把被试者的辨别力和他的反应
倾向区分开处理，而传统心理物理学测
得的感觉阈限是二者不可分割的混合物。
这是现代心理物理学对阈限概念和感觉
理论的新发展。
（三）现代心理物理学的研
究课题
? 现代心理物理学不仅对心理研究方法带来新的
突破，而且也对心理学理论带来了巨大影响。
这些变化不仅明显地表现在对阈限概念的理解
上，而且也反应在心理物理学所研究的课题上。
对研究的课题，现代心理物理学从系统论出发，
将一个事物看成是有层次阶段和多水平的结构，
因此，它所面临要解决的问题也是有层次和不
同水平的事件。
? 具体地说，现代心理物理学课题可分割为检测、
认知、分辨、量表等四个基本问题，叙述如下：
1.检测问题
? 检测（或觉察）（ detection）就是察觉一个事
物是否存在的问题。这是一个低水平、低层次
的感知觉问题，它所要解决的问题是，人检测
到了信号，报告为“有”，没有检测到信号，
报告为“无”的简单问题。
? 在使用方法时，如果研究者承认“阈限”的存
在，就可用传统的极限法和常定刺激法来测定
阈限；如果不承认“阈限”的存在，就可用信
号检测论来分析检测信号的辨别力和反应倾向。
2.认知问题
? 认知（ cognitive）就是辨认一个事物的问题。
这里已包括较高水平的问题，如当一个雷达操
作员在屏幕上观察到了有信号以后，就要进一
步向自己提出这样的问题：“这是什么？”。
这就包括了复杂的知觉过程。这里包括可以采
用信息论的方法来认知对象。
? 应当指出，检测和认知阶段有时是不可分的，
相互联结的，所以有时也称为检测 -认知阶层。
3.辨别差异问题
? 辨别差异是叙述某些事物与标准的区别问
题。这是一个更高的梯级。例如雷达操作
员要正确无误地分辨出这一刺激不同于别
的刺激。心理物理学中的韦伯定律（或韦
氏定律）（ Weber’s law），分辨中的信
号检测论，以及用反应时来测定分辨等，
都属于辨别差异问题。
4.量表问题
? 量表（ scale）这方面的研究方法和内容，
已构成了一个专门的学科 —— 心理测量
学（ psychometrics）。测量心理活动并
转换成某种尺度（ yardstick）的问题。
?本章主要内容：
? 一、阈限的性质
? 二、测定阈限的三种基本方法
? 最小变化法
? 恒定刺激法
? 平均差误法
? 三、心理量表法
? 四、阈限概念和理论的发展
? 五、信号检测论的原理
四、阈限概念和理论的发展
? 上一章我们介绍了传统心理物理学的三种基本方法。
传统心理物理学方法用极限法、恒定刺激法和调整法
来测定绝对阈限和差别阈限，并以阈限的倒数来表示
感受性的大小，阈限值越小，感受性越高。
? 用传统心理物理学方法测定阈限时，常有一些非感受
的因素对阈限的估计产生影响。因此，传统心理物理
法测得的数据，往往是感受性和被试反应的主观因素
相混合的。例如痛阈，因各人的主观因素不同，痛阈
因人而异。所以，传统心理物理法的科学性和可靠性
就受到一定的影响。
? 为了有效地测定感受性，传统心理物理法中也
想设法通过各种手段来消除如动机、态度等因
素的影响。正是由于采用种种手段，使传统心
理物理法在感受性测量中能得到较科学和较可
靠的结果。
? 但上述这种种手段也不能从根本上排除被试的
主观态度的一类因素的影响。 所以我们常发现，
用传统方法获得的结果，有时甚至是相互对立
的。
? 例如，精神分裂症患者和正常人关于大
小常性的对照研究：
– 伯雷斯等人认为精神分裂症患者比正常人的
大小常性要高；
– 汉米尔顿等人则认为精神分裂症患者比正常
人的大小常性要低；
– 皮什克姆 -史密斯等人的看法认为他们彼此
并没有差别。
? 这些情况，以前总认为是实验条件和方法的不
同造成的，实际上，最根本的问题是无法把感
受性的测量和被试的动机、态度等主观因素所
造成的反应偏向区分开。
? 而信号检测论，在测定感受性上，能把被试的
主观态度区分出来。所以，我们把费希纳倡导
的心理物理学三种基本方法称之为传统心理物
理法，而把信号检测论这一心理物理法的新发
展称为现代心理物理学。
? 但是必须注意，不能因此否定传统心理
物理法在测定感觉阈限方面的作用，一
般情况下测定感受性，传统心理物理法
是可用的。
? 而信号检测论的实验更宜用于人的主观
因素对实验结果影响较大的实验条件中，
它解决了传统心理物理法所不能解决的
问题。
一、阈限概念的发展
? （一）传统的阈限概念
? （二）对传统阈限概念的异议
? （三）现代心理物理学的研究课题
（一）传统的阈限概念
? 传统的阈限概念起源于费希纳。波林在, 实验心
理学史, 一书中指出，心理物理学的古典问题有
五个：
– （ 1）绝对阈限：观察者对个别刺激的感受；
– （ 2）差别阈限：观察者对刺激增量的感受性；
– （ 3）等量：被判断为相等的刺激，一般指主观判断的
强度方面；
– （ 4）感觉距离：被判断为相等的两对刺激间的差别；
– （ 5）感觉比例：彼此判断为有特定比率的那些刺激。
史蒂文斯的补充
? （ 1）刺激次序：观察者将某些组的刺激
排成等级或次序的测定；
? （ 2）刺激等级评定：确定观察者评定刺
激的真正物理值的准确性。
? 由此可见，一百多年前，费希纳在创建
心理物理学时，就把注意力集中在感觉
阈限的测量上。
? 经过长期来的研究，形成了许多阈限理
论，包括柏拉克韦尔的 高阈限理论,路
司的 低阈限理论,格林的 高 -低两种阈限
理论,以及史蒂文斯的 神经量子理论 和
斯韦茨等人的 信号检测理论 。
? 从测量上考虑传统阈限的概念，最后形
成了 传统觉察理论 基础。
? 这种觉察论假设有三个连续量：刺激、
内部反应和判断。从图 5-1中可见，刺激
S2被定义为绝对阈限（ T），因为它是引
出, 有, 反应的一半次数。
? 上图的三种连续量是相互联系的。假设实验与
实验间刺激的物理变量是固定不变的，而内部
反应则被认为是可变的，每个恒定的物理刺激
所引起的反应可看作是常态分配。这样刺激的
连续将引起一系列重叠的分布。在这些重叠的
分布中，阈限 T就是一个固定点（参见中间一
条线）。通常，被试判断的连续是被假设准确
地对应于它的反应连续，当刺激强度超过阈限
T时，被试判断有刺激出现，低于阈限 T时，则
判断无信号出现。
? 根据阈限的传统定义，刺激 S2是这个被
试的绝对阈限。由于反应分布是常态的，
所以阈值对应于 S2所引起的反应平均值。
常态分布的对称性，使得刺激 S2 所引起
的反应有一半次数是超过阈限。一半次
数不超过阈限。 S1有时可以超过； S3 则
一般会超过； S4 超过的概率就更高了。
（二）对传统阈限概念的异议
? 起源于费希纳的传统阈限概念，在 20世纪 50年
代前，没有受到多大挑战。可是，近四十年来，
关于阈限概念的理解上已成为古典的和现代的
心理物理学争论的焦点。
? 50年代以后，许多心理物理学家愈来愈感到，
经典的阈限测量最大的问题在于没有能够把被
试的辨别能力（感受性）和他们做出判断时的
倾向性（反应标准）区别开来。
? 也就是说，经典的阈限测量没有考虑许
多非感觉变量对被试的影响。在这些非
感觉变量中，主要有下列二种最为主要：
– 刺激出现的概率
– 反应代价
1.刺激出现的概率
? 传统的心理物理学实验中，刺激出现的概
率以 P（ S）表示，其值总是 1.0，这样被
试做出, 有, 或, 无, 的判断时，即使凭
机遇也有 50％的精确性，难以避免地存在
着期望误差。
? 实验证明，当 P（ S）系统变化时，做出
,有, 判断的概率以 P（ yes）表示，也会
发生变化，测出的阈限值亦发生变化。
察觉指端震动的实验
? 实验结果表明，改变 P（ S）对于传统的
阈限测量具有强烈的影响。当 P（ S）等
于 0.7时，阈限是 1.3微米； P（ S）为
0.3时，阈限则是 2.3微米。而且，当刺
激不出现时,P（ yes）也明显地高于零。
而根据传统的阈限理论，在不呈现刺激
时，训练有素的、忠实可靠的被试者只
是偶然地报告, 有, 感觉,P（ yes）不
可能明显地高于零。
2.反应代价
? 反应代价影响反应的结果，即反应受到奖赏和惩
罚的影响。传统的阈限理论是对此忽略不顾的。
? 事实上，如果正确地报告了, 有, 刺激（称为
,击中, ）得到的奖赏多，而且错报时受到的惩
罚少，则被试倾向于降低反应标准，在这种情况
下，所测量的阈限相对值便低。反之，如果击中
时所得奖赏少，而错报时所受惩罚多，则被试者
倾向于提高反应标准，不会轻易做出, 有, 反应，
这时，所测量的阈限值便高。这一显而易见的事
实，传统的阈限理论恰不能给予解释。
? 从上述二种非感觉变量的讨论中看到，
现代心理物理学从对阈限概念的不同理
解出发，把被试者的辨别力和他的反应
倾向区分开处理，而传统心理物理学测
得的感觉阈限是二者不可分割的混合物。
这是现代心理物理学对阈限概念和感觉
理论的新发展。
（三）现代心理物理学的研
究课题
? 现代心理物理学不仅对心理研究方法带来新的
突破，而且也对心理学理论带来了巨大影响。
这些变化不仅明显地表现在对阈限概念的理解
上，而且也反应在心理物理学所研究的课题上。
对研究的课题，现代心理物理学从系统论出发，
将一个事物看成是有层次阶段和多水平的结构，
因此，它所面临要解决的问题也是有层次和不
同水平的事件。
? 具体地说，现代心理物理学课题可分割为检测、
认知、分辨、量表等四个基本问题，叙述如下：
1.检测问题
? 检测（或觉察）（ detection）就是察觉一个事
物是否存在的问题。这是一个低水平、低层次
的感知觉问题，它所要解决的问题是，人检测
到了信号，报告为“有”，没有检测到信号，
报告为“无”的简单问题。
? 在使用方法时，如果研究者承认“阈限”的存
在，就可用传统的极限法和常定刺激法来测定
阈限；如果不承认“阈限”的存在，就可用信
号检测论来分析检测信号的辨别力和反应倾向。
2.认知问题
? 认知（ cognitive）就是辨认一个事物的问题。
这里已包括较高水平的问题，如当一个雷达操
作员在屏幕上观察到了有信号以后，就要进一
步向自己提出这样的问题：“这是什么？”。
这就包括了复杂的知觉过程。这里包括可以采
用信息论的方法来认知对象。
? 应当指出，检测和认知阶段有时是不可分的，
相互联结的，所以有时也称为检测 -认知阶层。
3.辨别差异问题
? 辨别差异是叙述某些事物与标准的区别问
题。这是一个更高的梯级。例如雷达操作
员要正确无误地分辨出这一刺激不同于别
的刺激。心理物理学中的韦伯定律（或韦
氏定律）（ Weber’s law），分辨中的信
号检测论，以及用反应时来测定分辨等，
都属于辨别差异问题。
4.量表问题
? 量表（ scale）这方面的研究方法和内容，
已构成了一个专门的学科 —— 心理测量
学（ psychometrics）。测量心理活动并
转换成某种尺度（ yardstick）的问题。
