信號檢測論的原理及其在心理實驗中的應用

杜曉燕 楊伊生 王鳳梅

摘要信號檢測論(Signal Detector Theory)原是信息論的一個分支,研究的對象是信息傳輸系統(tǒng)中信號的接收部分。本文介紹了信號監(jiān)測論的原理和方法,并舉例介紹了信號檢測論在心理實驗中的應用。

關(guān)鍵詞信號檢測論心理實驗原理應用

中圖分類號:B841文獻標識碼:A

1 引言

信號檢測論(Signal Detector Theory)原是信息論的一個分支,研究的對象是信息傳輸系統(tǒng)中信號的接收部分。這個理論自1954年由坦納(W.P.Tanner)與斯維茨(J.A.swets)引進到心理學實驗中以來,在對感受性的測量上獲得了成功。至今已形成了一些基本方法,如有無法、評價法及迫選法等等。它不僅在感受性的測量上,而且在記憶、思維、人格等研究中也起到了作用,信號檢測論方法應用于心理物理實驗是對傳統(tǒng)的心理物理學方法的重大突破,對心理科學的發(fā)展起到了一定的作用。①信號檢測論應用于心理學的基本原理是:由于人的感官、中樞分折綜合過程可看作一個信息處理系統(tǒng),因此有可能應用信號檢測論中的一些概念和方法對它進行分析。②信號檢測論還可以從另一個側(cè)面加深人們對感受系統(tǒng)的理解。通常我們把刺激變量看作刺激,把刺激中的隨機物理變化或感知信息處理中的隨機變化看作噪音。這樣,人作為一個接收者對刺激的分辨問題便可以等效于一個在噪聲中檢測信號的問題,顯然只要將噪聲的統(tǒng)計特性確定之后,便可以用信號檢測論處理心理學實驗結(jié)果。

2 信號檢測論的原理及方法

2.1信號檢測論的基本原理

信號檢測論認為,被試覺察信號有一個中樞神經(jīng)效應,這種效應隨著每次刺激呈現(xiàn),時刻都在變化。信號總是在噪音的背景上產(chǎn)生,信號的影響和噪音的影響都被假定為正態(tài)分布,這兩種分布由于信號比噪音微弱增強,故有一定的重疊,而使信號和噪音都可能引起同一程度的感覺。人類覺察是建立在統(tǒng)計決策論的基礎上,就是說被試選擇一個標準,當給定的刺激超過這個標準時,被試就反應“有”,否則說“無”,這個反應標準就是閾限。信號檢測論認為,閾限不是一個純凈的感知能力的指標,它受到利害得失、動機、態(tài)度、意志等因素的影響,被試考慮其利害得失,采用某種策略,作出某一抉擇,從而使報告符合他自己最大的利益。信號檢測論把刺激的判斷看成對信號的偵察和作出抉擇的過程,這樣,在同一過程中就出現(xiàn)兩個獨立的指標:一個是感覺辨別力指標(d),表示感知能力,取決于個體的感覺鑒別能力;另一個是反應偏向,可用似然比值(%[)或報告標準(C)來表示,體現(xiàn)了被試在決策中的心理狀態(tài),會受到利益得失、動機、態(tài)度等因素的影響。③

2.2 信號檢測論的方法

2.2.1 有無法

有無法是信號檢測論測定閾限的基本方法。主試呈現(xiàn)刺激后,讓被試判定所呈現(xiàn)的刺激中有無信號,并予以口頭報告。主試要把實驗中規(guī)定的信號和噪音的先驗概率以及對被試判定結(jié)果的獎懲辦法,對被試的要求等以指導語的形式明白而通俗地向被試說清楚,籍以影響被試判斷標準的變化。在這種實驗中,每種先驗概率的情況下,信號和噪音出觀的總次數(shù)要在100-200次以上,才能取得比較穩(wěn)定的結(jié)果。

2.2.2 評價法

評價法又稱多重決策法,或評級量表法。這一方法呈現(xiàn)刺激的方式同有無法一樣,對信號和噪音的先驗概率和獎懲辦法,都可以隨實驗要求,由主試確定。但對被試的要求有所不同,對被試的反應不是簡單的“有”或“無”的方式,而是將被試從“有信號”到“無信號”這一感覺的連續(xù)體,規(guī)定出不同的感覺評價等級。然后讓被試根據(jù)對所呈現(xiàn)刺激的自信度情況,報告有信號(或無信號)的評定等級。

2.2.3 迫選法

迫選法與有無法、評價法不同的地方在于讓被試進行判斷之前,信號與噪音要連續(xù)呈現(xiàn)數(shù)次,然后讓被試判斷在哪個時間間隔上是信號,哪個是噪音,而不是刺激一呈現(xiàn)就讓被試判斷是信號還是噪音。在迫選法試驗中,何時呈現(xiàn)刺激,一般是由主試通過一定得方法告訴被試的。

3 信號檢測論在心理實驗中的應用

3.1 在感知覺研究中的應用

莊錦英和殷曉峰做了情緒影響認知的實驗研究,④該研究運用信號檢測論的方法,將被試的判定標準和加工能力分離開來,以一般和新異兩種知識為刺激材料。結(jié)果發(fā)現(xiàn),對一般知識而言,兩個情緒組的被試在反應偏向%[上存在顯著差異,而辨別力指標(d)在兩組之間沒有顯著差異。

周穎等人做了攻擊性警戒-回避效應的實驗研究,⑤該研究通過信號檢測論對中學生的圖片認知進行了研究。結(jié)果發(fā)現(xiàn):(1)對中性圖片的辨別力顯著高于對攻擊者和被攻擊者的辨別力,證明了攻擊性警戒-回避假設;(2)對攻擊者和中性圖片的判斷標準均低于對被攻擊者的判斷標準,證明存在內(nèi)隱攻擊性;(3)辨別力d和判斷標準%[的性別主效應均不顯著,證明內(nèi)隱攻擊性不存在性別差異。

郭秀艷等人用信號檢測論分析了短時作業(yè)中警戒績效的影響因素,⑥她們在實驗中研究了短時作業(yè)中時間、信號密度(信噪比)以及信號顯著性(占空比)對警戒績效的影響,因變量指標為辨別力指數(shù)d和判斷標準%[。結(jié)果發(fā)現(xiàn),作業(yè)時間和占空比對警戒績效沒有影響,信噪比對別力(下轉(zhuǎn)第187頁)(上接第185頁)指數(shù)d有影響但對判斷標準%[沒有影響,這一結(jié)果與以往的研究不盡相同。本研究的結(jié)果對于機動車駕駛、雷達操作、空中交通管理、飛機和火車操作,工業(yè)產(chǎn)品檢查等實際領(lǐng)域有著借鑒意義。

3.2 在記憶研究中的應用

周楚采用信號檢測論的范式,⑦通過對預警、呈現(xiàn)時間以及再認時間壓力的同時操作,驗證激活/檢測模型中所提出的激活與監(jiān)測雙加工過程的存在,并深入探索雙加工過程的作用機制。實驗結(jié)果發(fā)現(xiàn):(1)編碼階段的預警提示可導致再認判斷的標準(判斷標準%[)趨于嚴格,從而降低錯誤記憶效應;(2)提取階段的再認時間壓力可顯著降低被試將關(guān)鍵誘餌與學過項目區(qū)分開來的能力(辨別力指數(shù)d),進而提高錯誤記憶效應;(3)預警提示在無時間壓力時比有時間壓力條件下更有效地降低了錯誤再認。

杜建政和高妍春研究了情緒對錯誤記憶的影響,⑧該研究采用了DRM范式和信號檢測論的研究方法,通過音樂誘發(fā)情緒,并給予預警指導語,檢驗不同情緒組被試對學習詞、無關(guān)詞、關(guān)鍵誘詞兩兩之間的辨別力指數(shù)d。結(jié)果發(fā)現(xiàn),積極情緒組較之消極情緒組會產(chǎn)生更多的錯誤記憶,并且消極情緒組對各類詞之間的辨別力指數(shù)d均高于積極情緒組。該研究從新的角度證明了編碼過程和提取過程會共同影響錯誤記憶效應,而且該結(jié)果支持激活檢測理論。

3.3 在思維研究中的應用

蔡華儉和李娟在信號檢測論范式下研究了心理旋轉(zhuǎn),⑨該研究以旋轉(zhuǎn)角度、心理旋轉(zhuǎn)的時間、性別為自變量,因變量為鑒別力和反應偏好,分別以信號檢測論中的辨別力指數(shù)d和反應偏好%[為指標。結(jié)果發(fā)現(xiàn):(1)辨別力指數(shù)d的性別差異非常顯著,旋轉(zhuǎn)角度對辨別力指數(shù)d的影響非常顯著,而且性別和旋轉(zhuǎn)角度的交互作用非常顯著;(2)反應偏好%[的性別差異顯著,女性的反應偏好顯著高于男性,其它因素對反應偏好%[的影響不顯著。該研究突破了傳統(tǒng)的反應時范式,把信號檢測論應用于心理旋轉(zhuǎn)的研究,從新的視角探討了與心理旋轉(zhuǎn)的表征有關(guān)的問題,進一步揭示了心理旋轉(zhuǎn)的表征方式方面的特征。

4 結(jié)語

綜上所述,信號檢測論既重視對信號的測量,也強調(diào)了對噪音測量的重要性,它借著辨別力和反應標準(或反應偏好)的指數(shù),獨立地處理了感受性和主觀態(tài)度兩類變量,為心理學的研究提供了新的視角,在心理實驗中的應用具有廣闊前景。

內(nèi)蒙古師范大學2008年度研究生科研創(chuàng)新基金項目(CXJJSO08030)