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实验心理学大纲

实验心理学大纲

教材：

《实验心理学》（孟庆茂、常建华编著）北京师范大学出版社　1999年5月第一版

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第一章绪论－－心理学怎样成为一门独立的科学

第一节　心理学的科学性

　　一、什么是科学？

　　科学就是通过客观的观察和严密的论证来获取知识。

　　人们获得知识的途径：

权威、逻辑推理、经验或直觉、科学。

就一个人来说，科学研究是获得正确知识的一个重要来源；而对全人类来说，科学就是获取真知的唯一来源了。

科学与前面三个途径的区别在于其客观性和严密性。

所谓客观性，就是科学只承认和研究客观存在的事物；所谓严密性，就是科学家采用严密的思想方法和研究方法。

　　二、科学的五大前提假设

（一）世界是真实的

　　对于大多数科学家来说，我们面临的世界是客观存在的、不以我们的意志而转移的。

（二）世界是有规律的

　　物质的运动是有规律的。

只要条件满足，就会出现过去出现过的事件。

　　（三）世界是有因果关系的

　　科学家认为，任何事物的发生都有其原因，而不是毫无理由地独自产生的。

　　（四）世界是可以认识的

　　任何一个科学家都会在不同程度上承认：

世界是可知的。

　　（五）世界是可以用理性加以理解的

　　推理－－逻辑思维是理解一切事物和解决一切问题的基础。

对科学家来说，世界上任何事物都可以通过推理加以解释，任何问题都可以通过推理而得到解决。

　　三、心理学是不是科学

　　学科的科学性是一个连续体，在学科发展的同时，其科学性也在发展。

　　在冯特时代，心理学研究的主要方法是所谓的"内省"，它直接违反了科学研究的客观性原则。

行为主义认为，只有那些可以观察到的行为才是心理学研究的对象。

当代认知心理学则是一个典型的研究从被试身上直接观测到的客观事实、寻找其中因果关系的学术流派。

而与之同时代的人本主义心理学则重视意识、情感、价值等行为主义心理学比较忽视的内容，它不甚强调客观观察（事实上也很难做到这一点）。

另外，心理学的不少分支（例如教育心理学、社会心理学和管理心理学等）比较倚重高级统计分析，而这些方法并不一定能直接得出因果关系，对分析结果的解释也可以各不相同，这也降低了它们的科学性。

综合考虑心理学上述方面的情况，可以得出这样一个结论：

心理学既不是一门纯粹的科学，也不是毫无科学性，它的科学性介于全和无之间，并向比较纯粹、完全的科学性发展。

第二节科学与实验

　　一、科学家的工作

　　科学家的主要工作就是发现和理解世界上存在着的因果关系，从而帮助我们理解这个世界。

　　探索因果关系的工作可以分两个方面：

发现规则和建构理论。

（一）发现规则

　　所谓规则，就是我们常说的规律、定理和定律等，它说明事物之间的必然联系。

　　发现规则要分两步走：

描述事物、发现事物之间的联系。

（二）建构理论

　　理论的任务是解释事物之间的联系。

理论往往是一系列论断，用以解释一个或多个规则。

为了作出解释，它往往包括一些规则中没有直接包含的概念。

　　二、实验

　　实验就是精密地控制各种因素，排除无关因素对观察结果的干扰，探究有关因素之间相互联系的过程。

（一）实验对科学的重要性

（二）实验的构成要素

　　任何一个实验，都由以下要素构成：

实验者、实验对象、实验手段。

　　（三）实验变量分析

　　设计任何一个实验，都需要分析实验所涉及的各种变量。

　　变量指事物的属性，这种属性在质量或数量上是可变的。

所谓质量可变，例如人的性别（男或女）、宗教信仰（何种宗教信仰）等等；所谓数量可变，例如物体的重量、信仰的坚定程度等等。

　　变量包括自变量、因变量和控制变量。

在数学上，在实验中，自变量是主试所要操纵的变量，它的变化往往构成原因；而因变量则是主试认为可能受自变量影响的变量，它的变化可能构成结果。

　　控制变量指自变量以外那些可能影响实验中的因变量的变量。

为了得到纯洁的自变量和因变量关系，必须采取措施将控制变量的影响降至最低。

　　（四）实验研究的步骤

　　要完成一项实验研究，至少需要以下5个步骤：

理论假设、方案设计、方案实施、数据处理和解释结果。

第三节实验使心理学成为一门独立的科学

　　前文讲过，一门学科能否成为科学，要看它是否建立在客观观察的基础上，是否探究事物之间的因果关系，它是否具备严密的逻辑体系。

而作为一门独立的科学，它还必须有独特的、适合其特殊研究对象特点的方法体系。

在心理学成为一门独立的科学之前，它是作为哲学的附庸存在的。

那时候的心理学研究是由哲学家在研究物质和意识的关系、心灵和身体的关系等等哲学问题时顺带进行的，没有自己的独立理论体系，研究的方法也是借用哲学的思辨方法。

从18世纪开始，随着科学技术的发展和心理学自身研究领域的拓展，心理学开始了自己的"独立运动"。

　　18世纪中叶到19世纪中叶，是这场"独立运动"的酝酿期。

这时出现了实验的萌芽。

在这期间，生理学家、物理学家、天文学家开始定量地研究一些感觉和知觉问题。

例如，1795年，英国格林尼治天文台台长马斯克林（Maskelyne）发现，他的助手对天体运动的观察记录总是比他慢约半秒。

因而他提出了反应时问题，认为反应时间存在着人际差异。

后来就有所谓的"相对人差方程"（A被试的反应时间－B被试的反应时间＝X秒）的研究。

19世纪中叶以后，德国生理学家、心理学家韦伯根据多年的研究，总结出"韦伯定律"。

而莱比锡大学物理学家、心理学家费希纳则在此基础上总结出描述感觉强度与刺激强度之间关系的对数定律，还制定出心理物理学的基本方法，这就是我们现在所说的古典心理物理学方法，包括最小变化法、恒定刺激法和平均差误法。

这一套方法是专门用于心理学研究的实验和数学处理方法，这标志着心理学开始有了自己的独特的研究方法。

　　1862年，德国著名的心理学家冯特（WilhelmWundt，1832-1920）在他的《感官知觉理论贡献》论文集的导言中首次提出了"实验心理学"一词。

冯特将它作为自己创建的新心理学的代名词。

1879年，冯特在莱比锡建立了第一个正式的心理学实验室，提出了第一个完整的心理学理论体系－－结构主义学派，还培养了一批来自世界各国的心理学家。

心理学由此开始成为一门独立的科学

第二章　心理学实验设计

　　实验设计说到底就是计划如何控制各种变量，以严密的逻辑说明因果关系。

心理实验的设计，就是实验研究者为了解答所研究的问题，设计对实验中各种变量如何加以控制的方案。

　　心理学实验分两种情况。

一种是实验室实验，一种是自然实验。

本章主要讨论实验室实验的设计问题。

第一节　心理实验研究的程序

　　一、定课题

　　二、选被试

　　三、控制与测定

　　四、统计结果

　　五、撰写论文

第二节　心理学实验中的变量

　　一、自变量及其控制

　　在心理学实验中，自变量是能产生所要研究的心理现象的各种条件（或称因素）或条件的组合。

自变量往往与刺激有关，但是被试自身的条件（机体变量）也常常影响反应活动，因此，刺激变量和机体变量都可以作为自变量来进行研究。

（一）自变量的种类

　　如果仔细分析，自变量还可以分解为以下5大种类：

　　1、刺激特征方面的自变量

　　这些自变量可以是量的变化，也可以是质的变化；可以是简单刺激，也可以是组合刺激。

　　2、环境变量

　　不同的环境因素也可以作为自变量。

例如不同的国家、地区、学校、班级，就是环境变量。

　　3、被试变量

　　被试的年龄、性别、文化背景、职业特征、健康状况、个性差异都可能影响实验结果。

　　4、暂时的被试变量

　　暂时的被试变量指的是那些容易暂时性地受主试或研究者的言语、表情、态度以及其他因素影响的被试变量。

例如定势、动机、疲劳等等。

（二）对于自变量的控制

　　1、对自变量规定操作定义

　　亮、声音响、噪音

　　2、检查点的确定

　　3、仪器的校准

　　4、控制呈现刺激方式

　　二、因变量及其控制

（一）因变量的种类

　　在心理学实验中，充当因变量的总是反应变量，它是由自变量引起的被测定者的心理现象或行为变化。

　　1、反应的准确性

　　2、反应的敏捷性

　　3、刺激的强度

　　4、反应的概率或频率

　　5、评定分数

　　6、反应的强度

　　7、高次反应变量

（二）反应变量的控制

　　1、对反应规定操作定义

　　2、反应变量应具备的条件

　　3、反应指标的平衡

　　三、控制变量的处理

　　控制变量又称无关变量、参变量、额外变量等等，它们是除自变量之外，一切能够影响实验结果的变量，是必须在实验中加以控制的变量。

对控制变量的处理方式主要有以下几个方面。

（一）对部分被试变量及暂时被试变量的控制方法

　　1、指导语控制

　　2、主试态度

　　3、单盲或双盲实验

　　4、控制被试的个体差异

　　5、实验组控制组对照法

（二）对环境变量及部分被试变量的控制方法

　　1、操作控制法

　　消除法和恒定法

　　2、设计控制法

　　平衡法和抵销法

　　Kurtz有效计划

　　ABBA法和随机法

　　3、统计控制法

　　控制变量纳入法和协方差分析法

第三节　实验设计

　　一、实验组、控制组比较设计（组间设计）

　　二、事前测定和事后测定比较设计

　　三、随机化设计及区组设计

　　四、单因素与多因素实验设计

　　前实验设计、相关设计、准实验设计、真实验设计

第四节　实验研究的效度

　　实验研究效度是指一项实验研究所得到的结论与事物本来面目和本质规律之间吻合的程度。

　　一、内在效度和统计结论效度

（一）内在效度

　　指实验数据偏离真值的程度或指系统误差的大小。

　　1、历史因素

　　2、选择

　　3、成熟

　　4、测验经验的增长

　　5、测量工具的稳定性

　　6、统计回归因素

　　7、被试亡失

　　8、选择与成熟交互作用

　　9、前测与实验处理的反作用

　　10、霍桑效应

　　11、疲劳因素

（二）统计结论效度

　　统计结论效度指由统计方法适切性所引起的统计结论有效性的程度。

　　1、统计检定力

　　2、所选用的统计方法依据的各种假设条件满足的程度

　　3、多重比较和误差变异

　　4、测量工具的信度

　　5、实验处理执行的信度

　　6、实验环境内，无定性非相关事故的影响

　　7、被试的随机变异

　　二、外在效度与结构效度

（一）外在效度

　　外在效度指实验结果的有效性，或推论、应用之范围的准确性。

　　1、克服实验的过分人工情景化

　　2、增加样本的代表性

　　3、保证测量工具的效度

（二）构想效度

　　构想效度指关于关系变量及变量之间关系构想的准确性，以及实验变量在实验时的操作定义与推理时的定义的一致性程度。

第五节　实验报告的撰写

　　一、题目

　　二、作者姓名、单位

　　三、摘要

　　四、关键词

　　五、导言

　　六、方法

　　七、结果

　　八、讨论

　　九、结论

　　十、参考文献

　　十一、附录

第三章　经典心理物理学方法

（一）――阈限的测定

　　经典心理物理学的内容：

建立物理量和心理量之间的函数关系。

第一节　阈限及其操作性定义

　　阈限――产生最低心理反应所需的物理量。

　　绝对阈限：

刚刚能引起感觉的最小刺激量。

　　差别阈限：

刚刚能引起差别感觉的刺激最小差别量

　　操作定义：

一个概念应由测定它的程序来定义

　　绝对阈限的操作定义：

有50%的实验次数能够引起积极反应的刺激的值。

　　差别阈限的操作定义：

有50%的实验次数能够引起差别反应的刺激的差别值。

　　需考虑的问题：

　　刺激系列和反应系列

　　被试反应

　　测定次数

第二节　极限法

　　别名：

最小变化法、最小可觉刺激或差别法，系列探索法。

　　程序特点：

刺激交替按"渐增"或"渐减"两个方向变化，探求阈限所在位置。

　　绝对阈限的测定

　　系列交替问题、起始点问题、误差问题：

期望误差、习惯误差、练习误差、疲劳误差。

　　差别阈限的测定

　　上限、下限

　　空间误差、时间误差

第三节　平均差误法

　　别名：

调整法，均等法。

　　程序特点：

被试调节比较刺激，直到感觉与标准刺激相等。

　　一、绝对阈限的测定

　　标准刺激假设为零。

　　二、差别阈限的测定

　　阈限、主观相等点

　　三、误差问题

　　动作误差、空间误差、时间误差

第四节　恒定刺激法

　　别名：

次数法、常定刺激差别法、正误示例法

　　程序特点：

只有经常被感觉到和经常不被感觉到这一感觉地带的5-7个刺激，而且这几个刺激在整个测定阈限的过程中是固定不变的。

　　一、绝对阈限的测定

　　直线内差法

　　二、差别阈限的测定

　　两类反应和三类反应

第七章感觉

第一节　视觉

　　一、视觉刺激

（一）视觉的物理刺激

　　1、视觉的物理特征

　　在正常情况下，引起视觉的刺激物是光。

可见光的波长大约是380nm（即紫色）到780nm（即红色）。

　　2、光源的种类

　　3、单色光

（二）光刺激的物理测量

　　1、光源强度的测量

　　光源在单位时间内发出的光量称为光通量。

光源在给定方向上单位立体角中发射的光通量定义为光源在该方向上的光强度。

在光度学中，光强度的单位是烛光。

光强度为1烛光的一个点光源，在单位立体角内发射的光通量，定义为1流明。

　　目视光度计

　　2、光照度测量

　　1流明的光通量均匀分布在1平方米表面上所产生的光的照度，称为1勒克斯，也等于光强度为1烛光的光源在半径为1米的球表面上产生的光照度。

　　对光照度的测量，有光度计和照度计。

　　3、亮度的测量

　　亮度是指发光体表面的明亮程度。

无论是发光体还是非发光体，都可以用亮度计测量其反射的亮度。

　　4、物理刺激的表示方法

（1）视网膜照度

（2）光强度等级--分贝

　　5、其他测量

（1）反射系数

（2）透光系数

　　（3）密度

　　二、视觉现象

（一）明视觉与暗视觉的区别

　　1、视觉的主要功能

　　解剖学已经证明，视网膜中含有两类感觉细胞：

锥体细胞和棒体细胞，两者执行不同的视觉功能。

锥体视觉是明视觉，棒体视觉是暗视觉。

在0.001尼特以下的亮度水平，基本上只有棒体细胞发挥作用，在1尼特以上的亮度水平，锥体细胞发挥主要作用，亮度水平介于上述两者之间称为中间视觉，锥体细胞和棒体细胞共同发挥作用。

　　2、关于明暗视觉的实验研究实例

　　3、等能光谱感受性的研究

（二）明暗适应水平

　　锥体细胞暗适应较快，暗适应时感受性提高不大；锥体细胞暗适应较慢，感受性提高较大。

一般光适应较快。

　　1、适应时瞳孔的变化

　　瞳孔的变化是视觉补偿光线强度的机制之一。

　　瞳孔的大小似乎还能反映神经系统的状态。

　　2、锥体与棒体适应及其实验方法

　　测定适应时的阈限要采用极限法渐增系列。

测定锥体阈限时，要单独刺激锥体细胞。

（1）棒体细胞的适应

（2）锥体细胞的适应

　　3、影响适应的因素

（1）适应前照明

（2）器质性病变

　　（3）维生素A缺乏

　　（4）年龄因素

　　（5）感官的相互作用

　　（6）红色护目镜的作用

　　（7）实验光的波长

　　（三）刺激的时间与空间因素

　　刺激的空间与时间对视觉有累积作用。

　　1、刺激的时间累积作用

　　Bunsen-Roscoe定律：

光的强度和持续时间的乘积决定它的效果。

　　2、刺激的空间累积效应

　　对于视觉效果是否等于面积与强度的简单乘积，目前尚有争议。

（1）中央凹的累积作用

（2）分散点的累积作用

　　3、视觉阈限的量子理论

　　（四）视觉后像

　　视觉后像是一种视觉现象，即当光刺激视觉器官时，所产生的兴奋并不随着刺激的终止而消失，而是在刺激停止后仍然维持若干时间。

　　1、影响后像的因素

（1）刺激强度

（2）视觉器官的疲劳程度

　　（3）刺激的网膜部位

　　（4）刺激的持续时间

　　2、实验中克服后像作用的具体办法

（1）亮度匹配实验

（2）颜色匹配实验

　　（五）视觉的功能因素

　　1、视敏度

　　视敏度是视觉空间频率特性的一个方面，它指分辨空间两点或两线分离的能力。

（1）视敏度的计算

（2）影响视敏度的因素

　　影响视敏度的因素主要有物理因素、生理因素、心理因素三个方面。

　　（3）有关视敏度的实验室研究方法

　　视敏度的实验室研究方法主要有最小视点法、最小可分法。

　　2、闪光融合频率

　　闪光融合频率是时间视敏度，是时间分辨力的一项良好指标。

（1）影响闪光融合频率的因素

　　影响闪光融合频率的因素有，正时相的强度和两个时相的差异、两个时相的时间比例、刺激面积的大小、网膜的不同部位、其他感官的刺激、年龄、疲劳、缺氧，以及双眼间的迁移等。

（2）闪光融合频率的测定方法

　　用闪光融合频率计或混色轮可以测定闪光融合频率。

　　（3）闪光融合频率的应用

　　闪光融合频率可用于亮度匹配，可以作为视生理指标。

　　3、明度辨别力

　　明度辨别力主要是指明度差别阈的大小。

　　（六）双眼视觉因素

　　在视觉实验中，单眼和双眼效果是不同的，即使都是双眼视觉，因刺激的性质不同会出现双眼竞争和双眼融合等现象，这些现象在视觉研究中都应予以考虑。

　　1、双眼累积效果

　　2、双眼竞争

　　3、双眼融合

　　（七）侧抑制和感受野现象

　　1、侧抑制

　　侧抑制是指相邻的神经元之间能够彼此抑制的现象。

它的存在有提取反差的作用。

　　2、感受野

　　感受野指在视觉系统中存在着的"专门化"了的感受细胞，心理学上称为特征觉察器。

第二节　颜色视觉

　　一、光和颜色

（一）可见光波与颜色

　　产生可见光波的光源有以下几种类型：

　　1、太阳光

　　2、各种电光源

（二）颜色的特性

　　1、自然物体的颜色

　　2、颜色的三个向度

　　颜色具有色调、明度、饱和度三个特性。

（1）色调：

主要由光波中哪种波长占优势决定。

（2）明度：

与光波的强度有关，但是有些色调也受光强的影响。

　　（3）饱和度：

指颜色的鲜艳程度。

　　颜色三度空间纺锤体可以比较好地表示上述特性。

　　（三）颜色视觉理论

　　颜色视觉理论主要有两大类，即杨-赫姆霍兹的三色说和黑灵的对立（颉颃学说）。

　　1、杨-赫姆霍兹的三色说

　　认为视网膜上存在三种不同的锥体细胞，分别对红、绿、蓝三种颜色的光线最敏感，它们的相互作用产生各种颜色视觉。

　　2、黑灵的对立（颉颃学说）

　　又称四色说，要点是：

（1）视觉系统中存在三种感受器：

红-绿、黄-蓝、白-黑；

（2）在各感受器（或称机制中）引起颉颃的反应，哪一方的反应大，即成为最终的反应。

　　3、颜色视觉的现代理论－－阶段说

　　该学说认为，杨-赫姆霍兹的三色说和黑灵的对立学说都是正确的，前者反映了感受器方面的机制，即颜色视觉的第一阶段，而后者反映了兴奋传导通路的机制，是颜色视觉的第二阶段。

　　二、各种颜色视觉现象

（一）视网膜的颜色区及不同观察视场

　　具有正常颜色视觉的人，视网膜的颜色区不同。

锥体细胞从中央凹向边缘逐渐减少，各种不同颜色的网膜区大小不同。

即使在中央凹范围内，对不同颜色也有不同的感受性，

　　当匹配颜色视场大于4度时，一般认为棒体细胞对锥体细胞匹配有抑制作用，因此在颜色匹配实验中常因视场大小不同而得到不同的实验结果。

（二）颜色辨别

　　人眼对于不同的波长有不同的分辨力，即颜色差别阈限的大小随光波的不同而异。

　　（三）颜色对比与颜色适应

　　1、颜色对比

　　在视场中，相邻区域不同颜色的相互影响叫做颜色对比。

　　2、在颜色刺激作用下所造成的对该颜色的感受性发生变化，叫做颜色适应。

　　（四）色觉异常

　　色盲和色弱

　　三、颜色混合与标定

（一）相加混色与相减混色

　　1、相加混色

　　指色光的混合。

全部光谱色都可以由三原色按不同的比例混合产生，其法则是：

　　红色＋绿色＝黄色

　　红色＋蓝色＝紫色

　　蓝色＋绿色＝青色

　　红色＋绿色＋蓝色＝白色

　　2、相减混色

　　指颜料的混合，颜料的颜色是由自然光照到颜料后，某些成分被颜料吸收，其余部分被反射而形成。

其法则是：

　　黄色＝白色－蓝色＝红色＋绿色

　　紫色＝白色－绿色＝红色＋蓝色

　　青色＝白色－红色＝绿色＋蓝色

　　注：

加色法中混合后所产生的颜色的明度是增加的，而减色法中混合后得出的颜色的明度是减少的。

（二）颜色混合定律

　　颜色混合定律（格拉斯曼定律）主要涉及光的混合：

　　1、人的视觉能分辨颜色的三种变化－－明度、色调和饱和度。

　　2、在由两个成分组成的混合色中，如果一个成分的比例连续变化，混合色的外观也在连续变化。

由这一定律又导出两个定律：

　　补色律：

每一种颜色都有一个对应的补色。

如果将一种颜色与其补色混合，便产生白色或灰色；

　　中间色定律：

任何两个非补色混合，便产生中间颜色；

　　3、颜色外观相同的光，不管其光谱成分是否一样，在颜色混合中具有相同的效果。

这一定律导出：

　　代替律：

若颜色A=颜色B，颜色C=颜色D，则A+C=B+D。

　　4、混合色的总亮度等于组成混合色的各颜色光亮度的总和（亮度相加定律）。

　　（三）混合颜色刺激的方法

　　1、混色轮

　　2、色光混合

　　（四）色度坐标与色度图

　　1、颜色相加原理

　　颜色相加原理就是混合色的三刺激值为各组成分色的三刺激值之和。

　　2、颜色方程

　　（C）=R（R）+G（G）+B（B）

　　3、色度坐标与色度图

　　用三原色在总量中的比例表示颜色，就是色度坐标。

　　麦克斯韦颜色三角形。

　　四、颜色的测量和标定系统

（一）CIE标准表色系统

　　1、1931CIE-RGB表色系统

　　2、1931CIE-XYZ系统

　　这个系统是色度学实际应用工具，几乎关于颜色的一切测量、标准以及其他方面的延伸都以此为出发点，因而是颜色视觉研究的有力工具。

　　3、CIE1964补充色度学系统

　　4、CIE1960均匀颜色空间－CIE1964均匀颜色空间

（二）颜色的测量和色度计算

　　1、三刺激值的测量和色度坐标的计算

　　2、主波长与纯度

　　（三）孟赛尔表色系统

　　这个系统用一个三维空间的类似球体的模型表示表面色的三种基本特性。

中央轴代表明度等级，离开中央轴的水平距离代表饱和度（彩度）。

　　五、颜色知觉

（一）客观颜色的知觉问题

　　1、照度因素

　　2、反射率因素

　　3、客观颜色

（二）颜色常性的测量

　　1、布伦斯维克、邵勒斯比率

（1）布伦斯维克比率＝（R-S）/（A-S）

（2）邵勒斯比率＝（lgR-lgS）/（lgA-lgS）

　　2、颜色实验的一些方法

（1）用减光屏或孔幕观察

（2）用有色镜、烟熏镜或节光器减少照度

　　（3）照度透视

　　（4）改变表面的入射角

　　（三）麦考勒效应

　　麦考勒效应是指受测验图形条纹方向决定的颜色互补效应，是一种随方向而变的颜色后效。

第二节　听觉

　　一、听觉刺激

　　听觉是由物体的振动所产生的声波，作用于人（或动物）的听觉器官后产生的一种心理现象。

（一）声波的特性

　　听觉的适宜刺激是声波，它是由一定介质传播的疏