评价法——信号侦查论

摘  要：本实验采用心理实验系统，用信号侦查论的评价法，测量被试在不同判断标准下的击中率和虚报率，绘制被试的ROC曲线。实验以两套图片为材料，其中一套作为信号，要求被试在规定条件下记忆，另一套作为噪音，将两套图片混合呈现给被试，被试不仅要对有无信号作出判断，还要求按规定的等级作出评价。这样，被试就有了几个判断标准，因而用一轮实验的结果就可以绘制出被试的ROC曲线，得出被试的感受性和被试在不同判断标准下的击中率和虚报率。

关键词：信号侦查论；评价法；ROC曲线；感受性；判断标准

1. 引言

作为心理物理学的先驱，G.T.Fechner(1801~1887)最先开始注意物理刺激和感觉之间的定量关系。他通过对感觉强度与物理强度之间的数量关系的长期研究，发展出了测量感觉的基本方法。一百多年来，心理物理学方法不断发展，形成了最小变化法、恒定刺激法、平均误差法这三种测量感觉阈限的方法。但这些方法只能测定人对信号的反应，不能测定人对噪音的反应，也不能将人的感受性和其判断标准分开。

 美国心理学家W.P.Tanner和J.A.Swets将信号侦查论应用于人的知觉过程，使心理物理学发展到一个新的阶段。信号侦察论不仅测定人对信号的反应，也测定人对噪音的反应，因而能够将人的感受性与其判断标准区分开，并且分别用不同的数量来表达，这是它优于古典心理物理法的地方。

信号侦察论有三个基础实验程序，即有无法、迫选法和评价法。有无法要求实现选定SN刺激和N刺激，并规定SN和N出现的概率，然后以随机方式 呈现SN或N，要求被试回答，刚才的刺激是SN还是N，根据被试对程序刺激的结果来估计P(y/SN)和P(y/N).这种方法忽视了被试强度不同的感觉，只用判断有无信号的简单做法，丢掉了很多实验信息。

相比，评价法可以在相同的时间内获得被试更多的信息。在评价法中，不仅要求被试对有无信号作出判断，还要求按规定的等级作出评价，即说明每次判断的把握有多大。这样，被试就有了几个判断标准，因而用一轮实验的结果就可以绘制ROC曲线，区分出被试的感受性和判断标准。

2. 方法

2.1被试

1名华中师范大学心理辅修班20##级学生，22岁。视力或矫正视力正常。

2.2仪器材料

本实验的仪器为心理实验系统（PES）。实验材料为两套图片：一套是识记过的图片，共60张（每个图片内容不同）作为信号SN；另一套是没有识记过的图片，共60张（每个图片也不同，但与相应的第一套相似），作为噪音N。

2.3实验设计

　  本实验用图片再认来做评价法实验。第一步，先让被试识记第一套图片，计算机屏幕随机呈现每张图片2s，间隔1s，60张图片连续呈现；第二步，把这60张识记过的图片与第二套60张图片混在一起，仍按上述的方法呈现给被试，让被试判断是否是刚才识记过的，并按照规定的等级按键作出评价。

　　主试指导被试认真阅读指示语，解释五等级评价的方法，让被试直接点击对应的数字按钮来进行反应。被试明白后开始做实验。

2.4实验程序

打开电脑，打开PES系统。使被试在电脑前合适的位置坐好。被试阅读指导语：“请你来做一个记忆实验，我先给你看60张图片，要求你尽量记住这些图片，电脑播放这些图片的速度是没一秒钟一张。”

被试阅读完毕并理解指导语后，开始实验。根据实验设计，以1s的时间间隔开始呈现第一套的60张图片，每张图片呈现时间为2s。

被试阅读指导语“现在电脑会呈现120张图片，其中一半是你刚才看过的，另一半是新的图片。我给你看一张图片时，你就要判断它是不是刚才看到过的，看过的图片作为信号，请按以下标准按键：5——100%的可能为信号，4——75%的可能为信号，3——50%的可能为信号，2——25%的可能为信号，1——0%的可能为信号。你必须在5秒之内完成判断。请你快些判断。”

根据实验设计，开始呈现二套图片混合后的120张图片，让被试判断是否是刚才识记过的，并按照规定的等级按键作出评价。

实验完毕由计算机统计实验数据。

3. 实验结果

实验结果整理如下：

----------------------------------

类型　１　２　３　４　５　合计

----------------------------------

信号　 6　 7　 2　 2　43　60

噪音　29　14　 6　 1　10　60

---------------------------------- 

表1.  各自信等级下被试判断为信号和噪音的数目

-----------------------------------------------------

类型  1+2+3+4+5    2+3+4+5     3+4+5    4+5      5

-----------------------------------------------------

信号     60         54         47      45     43

----------------------------------------------------

噪音     60          31          17       11      10

------------------------------------------------------  

表2.   各判断标准下被试判断为信号和噪音的数目

  ----------------------------------------------------------

类型  1+2+3+4+5         2+3+4+5     3+4+5     4+5          5

----------------------------------------------------------------

击中率    60/60         54/60     47/60      45/60     43/60

--------------------------------------------------------------

虚报率    60/60          31/60      17/60       11/60      10/60

-----------------------------------------------------------------  

表3.  各判断标准下的击中率和虚报率

对表3进一步整理可得出操作者特征曲线（ROC曲线）。

图2.  被试的ROC曲线

4. 讨论

由实验结果可以看出，随着被试判断标准的降低，击中率变大，虚报率变大。此结果支持信号检测论的相关观点。

被试的ROC曲线上的不同位置的点被试判断标准不同。由此图可以计算出被试的判断标准：判断标准=击中率的纵坐标/虚报率的纵坐标，也可以计算出被试的感受性：感受性=击中率P对应的Z分数-虚报率P对应的Z分数。

由被试的ROC曲线可以看出，当被试的判断标准比较高的时候，相对与被试的判断标准比较低时，随着判断标准的降低，击中率和虚报率变化不大。此结果还需找更多的被试重复此实验来研究是偶然现象还是必然现象。

我们还需有更多的被试重复此实验，来比较被试的感受性，对不同被试的不同感受性做方差分析。

5. 参考文献

[1] 朱滢主编，实验心理学，北京大学出版社，2000.7第一版，2001.5第二次印刷，346-350

[2] 杨博民主编,心理实验纲要,北京大学出版社，42-61

6.附录

测验耗时：574秒

[参数表]

图片评价时间(毫秒)=5000

图片呈现时间(毫秒)=2000

图片间隔时间(毫秒)=1000

以下为实验的原始数据：

图片名称 类型 判断

2-10A    信号    5

1-09A    信号    5

3-02B    噪音    1

4-02B    噪音    5

3-01A    信号    5

4-01A    信号    5

1-03A    信号    2

4-08B    噪音    2

3-08B    噪音    2

4-09A    信号    5

2-02B    噪音    1

3-11B    噪音    1

1-08B    噪音    3

2-08A    信号    5

2-01A    信号    5

5-10B    噪音    4

1-07B    噪音    1

1-09B    噪音    5

5-01A    信号    5

2-06B    噪音    2

2-07A    信号    5

5-12B    噪音    5

4-12B    噪音    5

4-07A    信号    5

2-09A    信号    5

4-05A    信号    5

1-01B    噪音    2

4-06A    信号    5

1-12B    噪音    1

4-07B    噪音    5

4-06B    噪音    1

5-04B    噪音    3

5-06B    噪音    3

3-09B    噪音    5

5-07B    噪音    5

1-03B    噪音    1

5-10A    信号    1

4-04A    信号    3

4-10A    信号    5

5-03A    信号    5

2-05B    噪音    1

3-10A    信号    1

5-08B    噪音    2

5-05B    噪音    2

2-12A    信号    5

4-08A    信号    5

1-05A    信号    5

1-06B    噪音    5

3-12B    噪音    1

3-01B    噪音    1

4-05B    噪音    1

3-07A    信号    4

1-11B    噪音    2

3-12A    信号    5

3-11A    信号    2

5-02A    信号    5

2-08B    噪音    2

3-06B    噪音    1

5-11B    噪音    5

3-10B    噪音    2

5-05A    信号    5

1-06A    信号    2

1-12A    信号    5

1-04B    噪音    1

2-04B    噪音    1

1-10B    噪音    1

2-07B    噪音    1

2-01B    噪音    2

5-03B    噪音    2

5-09A    信号    1

5-04A    信号    5

2-09B    噪音    3

4-03B    噪音    1

2-11B    噪音    1

1-11A    信号    5

5-12A    信号    5

3-07B    噪音    2

4-11A    信号    5

2-10B    噪音    1

2-03B    噪音    1

2-06A    信号    1

3-04B    噪音    5

2-11A    信号    1

5-06A    信号    5

4-11B    噪音    1

1-07A    信号    5

4-04B    噪音    3

3-08A    信号    5

5-02B    噪音    1

3-09A    信号    1

5-09B    噪音    1

3-06A    信号    5

1-01A    信号    5

4-03A    信号    5

2-12B    噪音    1

1-04A    信号    5

5-01B    噪音    2

4-12A    信号    5

4-01B    噪音    1

5-11A    信号    5

3-02A    信号    5

3-04A    信号    2

2-04A    信号    2

4-10B    噪音    3

2-03A    信号    5

2-02A    信号    5

3-05A    信号    5

4-02A    信号    5

2-05A    信号    2

1-05B    噪音    2

3-05B    噪音    1

3-03B    噪音    1

4-09B    噪音    1

1-10A    信号    2

5-08A    信号    5

1-08A    信号    5

3-03A    信号    3

5-07A    信号    4

1-02B    噪音    1

1-02A    信号    5

 

第二篇：评价法-信号侦察论实验报告

评价法－信号侦察论

邱亚伟（2010210790）

华中师范大学心理学院  武汉—430072

摘要：本实验为心理学实验，信号侦察论实验是测定人对信号的反应与人对噪音的反应的实验。实验者通过信号侦察论实验能够将人的感受性与其判断标准区分开，并将其分别用不同的数量来表达，而此实验应用的评价法更可以在相同的时间内获得被试更多的信息。我们在本实验的结果可以得到被试的实验击中成绩，击中率与虚报率，从结果中可以看出被试的判断很明确。

关键词：评价法，图片再认，ROC曲线，信号检测论。

1 引言 

信号侦察论不仅测定人对信号的反应，也测定人对噪音的反应，因而能够将人的感受性与其判断标准区分开，并且分别用不同的数量来表达，这是它优于古典心理物理法的地方。

信号侦察论有三个基础实验程序，即有无法、迫选法和评价法。其中，评价法可以在相同的时间内获得被试更多的信息。

在评价法中，不仅要求被试对有无信号作出判断，还要求按规定的等级作出评价，即说明每次判断的把握有多大。这样，被试就有了几个判断标准，因而用一轮实验的结果就可以绘制ROC曲线。

2.方法

2.1被试

华中师范大学心理学院，20##级学生一名，视力矫正正常，18岁，男，无色盲或色弱，右利手，以前未参加过类似实验。

2.2 仪器材料

计算机，键盘，PES系统，评价法—信号侦查论实验程序。

2.3 实验设计

本实验用图片再认来做评价法实验。刺激有两套：一套是识记过的图片，共60张（每个图片内容不同）作为信号SN；另一套是没有识记过的图片，共60张（每个图片也不同，但与相应的第一套相似），作为噪音N。

第一步，先让被试识记第一套图片，计算机屏幕随机呈现每张图片2s，间隔1s，60张图片连续呈现；第二步，把这60张识记过的图片与第二套60张图片混在一起，仍按上述的方法呈现给被试，让被试判断是否是刚才识记过的，并按照规定的等级按键作出评价。

主试指导被试认真阅读指示语，解释五等级评价的方法，让被试直接点击对应的数字按钮来进行反应。被试明白后开始做实验。

2.4实验程序

当被试进入实验程序后，在屏幕上会呈现出指导语：“屏幕中央会呈现一幅一幅的图片，一共６０幅。你要尽量记住图片中画的是什么。明白这段话的意思后，点击“确定”按钮开始。”。当被试点击确定以后，屏幕上开始连续呈现60张图片,每张图片呈现2S，每两张图片之间呈现空白刺激1S。当60张图片全部呈现完以后，屏幕上又会出现指导语：

“下面要给你呈现１２０幅图片。其中一半是你刚才看过的，另一半是新的。每呈现一幅图片时，你应当判断它是不是刚才看过的。请按照下面的标准点击对应的数字按钮反应。

    １ ——    ０％的把握你刚才看过它

    ２ ——  ２５％的把握你刚才看过它

    ３ ——  ５０％的把握你刚才看过它

    ４ ——  ７５％的把握你刚才看过它

    ５ ——１００％的把握你刚才看过它

请尽快判断，每幅图片呈现一段时间后会消失。明白这段话的意思后，点击“确定”按钮开始”

3.实验结果

实验结果如下所示：

----------------------------------

类型　１　２　３　４　５　合计

----------------------------------

信号　 3　 0　 0　 0　57　60

噪音　55　 1　 0　 1　 3　60

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实验结果图:

中率与虚报率：

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反应      4       3       2       1

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击中率   0.95    0.95    0.95    0.95

虚报率   0.05    0.07    0.07    0.08

----------------------------------------

根据以上实验结果，即可利用软件制作出ROC曲线

  

4. 讨论

从结果中可看出，被试在判断图片有没有出现时，记忆很清晰，击中率非常高，虚报率很低，而且并没有很多模糊性的判断。有可能是实验材料（60张图片）数量过少，以导致被试不能出现很明显的漏报和虚报，或者模糊性的判断。根据《实验心理学》（第二版，北京大学出版社）P70上的实验数据例证，他们使用了600张图片，实验材料很大，以致被试在判断时记忆模糊，出现了一些虚报、漏报和模糊判断，使得实验区别于有无法，得到了跟好的结果。如果本实验增大实验材料可能会得到比较理想的结果。

5，参考文献

杨博民主编 心理实验纲要 北京大学出版社 42-61页

    朱滢主编    实验心理学 北京大学出版社 68-70页