《實驗心理學》（II）張學民北京師范大學心理學院email:2013年03月-2013年07月實驗心理學（II）教學計劃第六章傳統心理物理法2周第七章信號檢測論（SDT）2周第八章反應時測量技術3周第九章聽覺實驗研究1-2周第十章視覺實驗研究1-2周******實驗設計專題報告*****1周第十一章注意與意識實驗研究1-2周第十二章知覺現象與知覺組織實驗研究1-2周第十三章語言認知實驗研究1-2周第十四章學習與記憶實驗研究1-2周第十五章情緒、動機與歸因的實驗研究1周第十六章人機界面交互實驗研究1周總結與期末設計、考試輔導、答疑1周從人類和動物的感受性的適應性和局限性以及仿生學與現代通訊技術發展的角度闡述傳統心理學物理學的局限性和SDT的理論與客觀依據。第七章現代心理物理法-信號檢測論（SignalDetectionMethod）第一節

信號檢測論產生與發展第二節

信號檢測論基本原理第三節信號檢測論與感受性的測量第四節

信號檢測論在心理學相關領域研究的應用第五節信號檢測論常用的方法與實驗本章要點信號檢測論的由來、電子偵查系統中的信號檢測問題與人類感知過程的信號檢測問題。信號檢測論的基本原理：統計學原理；最優決策原則。辨別力指數dˊ及接收者操作特性曲線信號檢測論的應用：有無法；評價法；迫選法。第一節信號檢測論的產生與發展信號檢測論的產生軍事領域：WorldWarI電子信息通訊領域：電報、有線通訊、無線通訊（衛星、電視、廣播、手機等）在各個學科領域的應用信號檢測論研究的是信息傳輸系統中信號的接受準確性，即如何信號從干擾的噪音中區分出來SDT在軍事和民用雷達、聲納、通訊等技術以及心理學、氣象學與地理學、天文學、生物物理學、廣泛應用和發展。Tanner&Swets（1954）最早在密西根大學的心理學研究中把SDT應用于人的感知過程，區分開了辨別力和反應標準。信號檢測論與人類感知覺的測量人類的感覺器官與神經系統與信號檢測裝置的感受器或信息接收器的相似性各個感覺通道具有共同的SDT特性視覺聽覺觸覺味覺嗅覺溫度覺、痛覺……信號檢測論與傳統心理物理方法差異在測量指標和考慮問題的角度上的差異傳統心理物理學：絕對或差別閾限SDT：感受性和判斷標準考慮到的影響因素以及感覺適應性前提假設的區別實驗方法和范式上的區別第二節

信號檢測論基本原理SDT的前提假設人類感知的局限性與適應性機器感知與仿生學的飛速發展100年前軍事通訊50-60年代雷達與無線通訊技術60-70年代衛星通訊技術70年代以后：射電與微波通訊技術：世界最先進的射電望遠鏡對微波輻射的偵測生理局限性還是噪音干擾50年前的電報諜報通訊信號偵測技術的發展信號偵測與人類感知信號偵測理論的合理性軍事雷達偵測美國最大的射電望遠鏡重大科學事件討論查閱宇宙微波背景輻射的相關資料信號檢測論、現代科學技術的發展與宇宙微波背景輻射的測量信號偵測技術的發展對人類感知能力測量的啟發？第三節信號檢測論與感受性的測量幾個常見的基本概念信號（signal）：要求覺察的刺激。噪音（noise）：對信號檢測起干擾作用的背景。先驗概率（priorprobability）：在刺激呈現前，即可得知的和SN各自出現的概率信號甄別指標：擊中（hit），虛報（false-alarm），漏報（miss），稱為正確否定（correctrejection）擊中率漏報率虛報率正確拒絕理論基礎與基本原理概率論與信號噪音的分布規律統計決策論信號噪音最優決策原則提高擊中率、減低虛報率

反

應刺

激有信號無信號有信號擊中（P[Y/SN]）漏報（P[N/SN]）無信號虛報（P[Y/N]）正確拒絕（P[N/N]）NoiseDistribution信號和噪音的概率分布SignalDistribution1－αNoiseαβ1－βSignal統計決策所需要的基本假設：兩個相等的、有重疊的正態分布。在心理物理實驗中，基本能夠滿足上述假設。

-人類被試覺察信號有一個中樞神經效應。

-心理物理實驗中所選擇的信號和噪音有重疊的部分。反應（判斷）有無輸入有信號擊中1－β漏報β無信號虛報α正確否決1－αSDT概率分布表N80次100次無10次有70次無90次有10次+SN反應（判斷）有無輸入有信號80擊中70漏報10無信號100虛報10正確否決90反應（判斷）有無刺激信息有信號80擊中

70擊中率：漏報

10漏報率：無信號100虛報

10虛報率：正確否決

90真確否定概率：指標計算反應（判斷）有無刺激信息有信號80擊中701－β87.5%漏報10β12.5%無信號100虛報10α10%正確否決901－α90%100個噪音（N）的聲音強度（dB）分布情況強度（dB）5102030405060708090100110120噪音03102330248200000α1－α100個噪音（N）和80個信號加噪音（SN）的聲音強度（dB）分布情況強度（dB）5102030405060708090100110120噪音03102330248200000噪音＋信號00002815281683001－ααβ1－β1－ααβ1－β反應（判斷）有無輸入有信號80擊中

701－β87.5%漏報

10β12.5%無信號100虛報

10α10%正確否決

901－α90%信號檢測論的指標體系和影響因素信號檢測論應用于感知覺測量的兩個基本假設信號檢測論的三個測量指標----反應傾向性、判斷標準和感受性操作者操作特性曲線信號檢測論測量感受性的影響因素信號檢測論測量的兩個假設信號和噪音的概率分布NoiseDistributionSignalDistribution信號和噪音的概率分布不同判斷標準下被試的擊中率和虛報率(Clark,&Yang,1974)不同先驗概率對被試判斷標準判斷標準擊中率虛報率β值嚴格居中寬松.28.70.94.06.30.72311/3先驗概率P判斷標準β.10.30.50.70.901.931.350.890.740.54信號檢測論的指標辨別力（Sensitivityorsensorydiscriminability）反應傾向（ResponseBias）判斷標準（JudgementCriterion）辨別力（sensorydiscriminability）指數d′如果信號和噪音的強度不變，在相同的實驗實驗條件下，辨別力不同的被試對MN與MSN差距的感覺不同。辨別力強的被試，感覺差距較大。辨別力指數（

d′）＝|ZSN

－ZN|

ZSN

－擊中率的Z分數

ZN－虛報率的Z分數

反

應刺

激有信號無信號有信號擊中（P[Y/SN]）漏報（P[N/SN]）無信號虛報（P[Y/N]）正確拒絕（P[N/N]）感受性擊中率虛報率d′高居中低.93.84.70.07.16.30321擊中率、虛報率與感受性之間的關系(Clark,&Yang,1974)判斷標準（judgmentcriterion）判斷標準ββ=OSN/ON截點處的物理強度CX=[（I2-I1）/d′]*Z1+I1

其中：I2為高強度刺激的強度值

I1為低強度刺激的強度值

d′為被試的感受性

Z1為低強度刺激正確否定概率1－ααβ1－β接受者操作特征曲線（receiveroperatingcharacteristiccurve,ROC曲線）等感受性曲線當辨別力（感受性）恒定，判斷標準變化時，將每次判斷結果的虛報率和擊中率分別作為橫、縱坐標后，所繪制出來的曲線。dˊ和β的計算過程Zsn/Zn-Osn/On的查表轉換直接查正態分布表感受性與辨別力的計算方法感受性（Sensitivity）：d‘=|ZSN–ZN|反應傾向性（ResponseBias）：=OSN/ON1機遇線d′1

d′2

d′3

01虛報率擊中率機遇線等偏好線101虛報率擊中率機遇線機遇線d′1

d′2

d′3

低高NOOSNROC曲線課后作業?根據你的理解,闡述在信號檢測論簡單和難度大的任務中,d‘

和β可能的關系?以及如何用d‘

和β解釋被試的判斷情況?信號檢測論測量感受性的影響因素信號和噪音之間的強度及其強度差異信號和噪音的先驗概率對判斷結果的獎勵和懲罰措施的嚴格程度被試的實驗動機也是影響信號辨別和判斷標準的一個重要因素其他影響信號檢測論指標的因素速度與準確性權衡（speed-accuracytrade-off）相關實驗的知識與經驗的影響主觀預期效應第四節信號檢測論的應用信號檢測論在實驗設計中的應用信號檢測論的應用領域軍事、電子通訊、天文學、物理學等領域在醫學研究與臨床診斷中的應用在心理學研究中的應用在感知覺研究中的應用個體反應傾向性的評價在內隱記憶、閾下知覺、意識的研究領域得到了廣泛的應用工程心理學、工效學與警戒水平第五節信號檢測論常用的方法與實驗有無法（YesorNoMethod）迫選法（Forced-ChoiceMethod）評價法（RatingScaleMethod）有無法確定實驗中噪音和信號呈現的先驗概率，以及獎懲辦法。實驗前，主試要把實驗規定的信號和噪音的呈現的先驗概率，獎懲辦法，以及對被試的要求等，以指導語的形式向被試解釋清楚，避免被試判斷標準的變化。在實驗中，每種先驗概率的情況下，信號和噪音出現的總次數要在150-200以上。信號和噪音要隨機呈現。例如，聽覺刺激400個，P(SN)=10%;SN=50dB，N=30dB反應變量的測量

被試感覺報告記錄有信號有有/+

無信號無無/－y（判斷為有信號）n（判斷為無信號）SN（有信號）122840N（無信號）36324360y（判斷為有信號）n（判斷為無信號）SN（有信號）122840N（無信號）36324360擊中率的百分數：12/40=0.3Z分數：－0.52虛報率的百分數：36/360=0.1Z分數：－1.3d′=－0.52－（－1.3）＝0.78d′的計算d′的計算

y（判斷為有信號）n（判斷為無信號）SN（有信號）f1f2N（無信號）f3f4擊中率的百分數P(y/SN)=f1/(f1+

f2)虛報率的百分數P(y/N)=f3/(f3+

f4)d′=P(y/SN)的Z分數－P(y/N)的Z分數y（判斷為有信號）n（判斷為無信號）SN（有信號）f1f2N（無信號）f3f4擊中率的百分數P(y/SN)=f1/(f1+

f2)虛報率的百分數P(y/N)=f3/(f3+

f4)β的計算

五種先驗概率P（SN）下被試的d‘和βP（SN）0.100.300.500.700.90P(y/SN)0.300.500.700.780.88P(y/N)0.100.220.410.510.65ZN+1.28+0.77+0.23-0.02-0.39ZSN+0.520.00-0.53-0.77-1.17ZN縱坐標0.17580.29660.38850.39890.3697ZSN縱坐標0.34850.39890.34670.29660.2012d‘0.760.770.760.750.78β1.981.340.890.740.54ROC曲線有無法實驗舉例有無法舉例實驗程序評價法自變量的確定（同有無法）

反應變量的測量有信號無信號Cj=K-1Cj：判斷標準的數目

K：評價等級的數目被試的反應不是簡單的“有信號”或“無信號”，而是從“有信號”到“無信號”這一感覺連續體，規定出不同感覺評價等級評價方式例如，共呈現1200次，P(SN)為0.5，6個評價等級（5個判斷標準）。3.d′和β的計算第一步，求出各等級中SN和N的概率。第二步，求各判斷標準的擊中和虛報的概率第三步，求d′和βROC曲線評價法實驗舉例評價法舉例實驗程序三、迫選法刺激數信號數噪音數舉例二項迫選法（2AFC）211＋－－＋三項迫選法（3AFC）312＋－－－＋－－－＋四項迫選法（4AFC）413＋－－－－＋－－－－＋－－－－＋信號與噪音要連續呈現數次，然后讓被試哪個時間間隔上是信號，哪個是噪音。R1（判斷為在第一位置）R2（判斷為在第二位置）S1（信號在第一位置）f1f2S2（信號在第二位置）f3f4二項迫選法的結果模式

辨別力用正確判斷的百分數P(C)表示。

使用迫選法的注意問題被試的判斷標準可能或隨著實驗進展發生波動因此，在不同的時間進程中，可能出現反應偏向因為信號在不同時間段上強弱不同，也對被試的反應傾向產生一定得影響迫選法實驗舉例迫選法舉例實驗程序信號檢測論的優點：在感受性的測量上，區分開了主觀態度和辨別力。引入了噪音和虛報，對準確估計辨別力及反應傾向有重要意義。它不僅把信號當信息，也把噪音當信息，并通過辨別力、反應傾向和判斷標準來反映被試對噪音和信號的判斷情況。擴展了傳統心理物理法的局限性，將感受性的測量放在了更為寬泛的角度來考察。信號檢測論三種方法比較：方法比較有無法迫選法