心理學研究中信號檢測論實驗綜述

摘要：信號檢測論被引入到心理學實驗中，是對傳統心理物理學的重大突破。信號檢測論主要包括有無法和評價法兩種實驗方法。國內運用信號檢測論實驗的研究主要集中在記憶領域，在注意、知覺、表象、內隱學習以及社會認知領域的研究也日漸增多。未來應用信號檢測論實驗方法的研究領域將會進一步拓展，也將會更多地借助于腦成像等技術。

關鍵詞：信號檢測論；心理物理學；判斷標準；辨別力

中圖分類號：G642 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2013）44-0016-03

一、信號檢測論

信號檢測論（Signal Detection Theory，簡稱SDT）原是信息論的一個分支，研究對象是信息傳輸系統中信號接收的部分。它最早用于通信工程中，借助于數學的形式描述“接收者”在噪音背景中信號的接收問題。1954年密西根大學的W.P.Tanner和J.A.Swets等人首次將SDT引入心理學實驗中，實現了對傳統心理物理學的重大突破。傳統心理物理學的三種方法（最小變化法、恒定刺激法和平均差誤法）所測定的閾限實際應當包含兩方面的內容：一是被試對刺激的感受性，即辨別力，二是被試判斷刺激是否出現的標準，即反應傾向性。盡管在傳統心理物理學實驗中，一般會采取些必要措施來控制誤差的產生，但影響閾限值的估計因素始終保持恒定。傳統心理物理學實驗無法測出被試的反應傾向性，也無法把被試的反應傾向性和辨別力區分開來。信號檢測論的數學基礎是概率論，它把刺激的判斷看成是對信號的偵察和做出選擇的過程。這樣，在同一過程中就出現了兩個獨立的指標，一個是辨別力指標d’，又稱感受性，它取決于個體的感覺辨別能力，值越大則表明感受性越強；另一個指標是反應偏向β，又稱判斷標準，它受到利益得失、動機、態度等因素的影響，值越大表明個體的判斷標準越苛刻。在信號檢測論實驗中，通過測量和計算，不僅能夠將被試的辨別力和反應傾向性區分開來，同時以獨立的數據來分別表達它們。SDT之所以能在認知研究中占一席之地，主要是因為心理學在研究人的認知時，人的感覺、中樞分析過程可以視為信息加工過程。如果將刺激變量看作信號，將刺激的隨機物理變化和神經系統在感知處理過程中的隨機變化視為噪聲，人作為接收者對刺激的分辯問題就可以等效于噪聲背景下的信號檢測問題。

二、信號檢測論實驗研究范式

利用信號檢測論進行心理學研究的實驗方法主要包括有無法（yes-no method）和評價法（confidence rating method），這兩種方法既有聯系又有區別，評價法可看作是對有無法的擴展。有無法實驗是信號檢測實驗的基本形式，一般的操作程序是：在一定的噪聲背景上呈現或不呈現信號刺激，每次實驗中都要求被試者做出“有”或“無”信號的判斷，記錄下反應的正誤，進而確定其擊中概率和虛報概率，再查正態分布下的PZO轉換表并將相應數值代入公式計算被試的辨別力指數d’和似然比β，借此實驗結果就可以描述被試者對信號刺激的分辨能力及其判斷標準的高低。有無法實驗要求被試者根據自己的感覺判斷是否有信號出現。被試者在實際操作上將感覺連續體分為兩個部分，即在某一標準之上報告為“有”信號，在某一標準之下報告為“無”信號。然而在實際操作中，被試的判斷存在信心水平的不同，感覺強度越大時，報告“有”信號的信心水平越高，感覺強度越小時，報告“無”信號的信心水平越高。這種信心水平的變化在有無法實驗中難以顯現。于是評價法實驗得以衍生，這一實驗方法要求被試者在報告有無信號的同時評定判斷的把握度，即信心指數。如當呈現刺激時，被試者報告“有”，給出的信心指數是80%，就相當于被試者認為此時有信號的可能性達到80%。也可以要求被試者在報告有信號時給出把握等級，如果“非常有把握”的等級為5，“很沒有把握”的等級為1，兩者之間就有比較有把握、中等把握、較沒有把握這三個等級。這樣，多次實驗就可以得到被試在各種判斷把握度上的擊中概率和虛報概率，從而評估被試者在各種不同判斷標準上的信號檢測特征。

三、信號檢測論實驗的應用

1.在記憶研究中的應用。國內運用信號檢測論實驗對記憶進行的研究主要集中于兩個方面，一是再認研究中的應用，二是錯誤記憶和錯誤再認研究中的應用。運用信號檢測論實驗對再認進行的研究主要涉及對字詞、圖形的再認和動作技能的再認。楊治良等人以具體圖形和抽象圖形以及詞為實驗材料，用信號檢測論方法分析了不同年齡段被試的再認能力，發現小學高年級學生再認具體圖形的能力最佳，而初中學生的抽象圖形和詞的再認能力最佳[1]。葉一舵采用信號檢測論實驗，考察小學中高年級學生識別音同、義同以及形近三類成語材料的不同效果。發現形近的識別最差，音同與義同只有在同一成語中共同存在才容易混淆[2]。周瑛采用信號檢測論評價法實驗范式研究了高師學生對漢字的再認能力，發現高師學生的再認能力處于中等水平[3]。鄭敦淳用信號檢測論有無法實驗研究中小學生同音詞和同義詞的再認能力，發現中小學生在再認漢字詞匯時同義詞的混淆現象多于同音詞的混淆，同時發現高中學生的再認能力明顯優于小學生[4]。楊爾衢等人用漢語詞匯作為實驗材料，運用信號檢測論評價法實驗考察大學文科學生的再認能力時發現，相似程度不同的詞材料對詞的識別有比較顯著的影響[5]。此外，林呈生以信號檢測論實驗方法考察了不同專業水平大學生的體操動作再認的特點[6]。近年來記憶研究領域中錯誤回憶或錯誤再認現象得到了越來越多的關注，人們常常會錯誤地回憶或再認出實際上并未呈現過的信息，并表現出對該信息的高水平自信。周楚等運用信號檢測論方法深入探索了錯誤記憶的產生機制，結果發現編碼階段的預警提示可降低錯誤記憶效應，提取階段的再認時間壓力可提高錯誤記憶效應，預警提示在無時間壓力時可有效降低錯誤再認[7]。李宏英等用信號檢測論分析預警、重復學習和反饋三種變量對錯誤記憶的影響，結果表明預警對被試者錯誤記憶影響不顯著，重復學習可減弱錯誤記憶，反饋難以降低錯誤記憶[8]。

2.在社會認知研究中的應用。社會認知用認知的方法研究和解釋社會行為及社會信息加工，主要包括社會知覺、社會印象和社會判斷三個方面。社會知覺是指個體通過感覺器官對社會刺激屬性直接的整體的反應，社會印象和社會判斷則是在社會知覺的基礎上形成的更加復雜的社會認知。在社會認知領域，張珊珊等運用信號檢測模式，探討了人肉搜索參與者的社會認知辨別力及其主要影響因素。結果表明，參與者群體對公權信息和私權信息具有一定的區分能力，且反應偏向適中。同時還發現，社會認知辨別力主要受參與者上網活動傾向的影響[9]。苗青基于信號檢測論方法探索了新業務投資決策有限理性的發生規律，發現不同影響因素組合會導致不同程度的有限理性，其中信號辨別力最強組合是“不利投資情境下、面對以往機會為中風險、投資模式為機會采納”；判斷標準最高組合是“不利的投資情境下、以往機會為低風險、投資模式為機會替代”[10]。范宏振采用信號檢測論與問卷測量相結合，研究大學生的人格傾向和自尊水平與其人際認知偏向的關系，發現自尊越高，越偏向于積極的人際認知。外傾性越高，人際認知的辨別能力越好，且越偏向于積極的人際認知[11]。卜安康等人利用信號檢測論的方法，發現大學生對中國近現代及當代科技成就判斷標準的自然對數值顯著高于中國古代的，揭示出大學生被試存在國家科技成就刻板印象[12]。周穎等人利用圖片作為實驗材料，通過信號檢測論證明了中學生具備攻擊性警戒回避效應。即個體在最初會自動化地，無意識地注意那些威脅性線索，但隨后個體就會有意將注意轉移，以免體驗到焦慮、恐懼等負性情緒[13]。鄭維廉等人利用信號檢測論方法，以難易差別懸殊的兩種刺激模擬現實中困難與順利兩種基本情況，探究被試的β值，來定量刻畫其決策時的謹慎度特征。結果發現，抑郁癥組對難認材料判斷標準寬于正常人，對易認的材料標準嚴于正常人，說明抑郁癥組被試無論在困難或順利條件下都更擔心出錯[14]。

3.在認知其他領域研究中的應用。除了記憶和社會認知以外，信號檢測論實驗的應用還涉及注意、知覺、表象以及內隱學習等領域。郭秀艷等運用信號檢測論方法研究了短時作業中影響警戒績效的因素，發現信噪比對辨別力指數d’有影響但對判斷標準β沒有影響[15]。曹婕瓊運用信號檢測論方法考察視覺障礙兒童的辨音能力，研究結果表明，全盲兒童在純音的辨別力上好于正常兒童，但在樂音和語音方面與低視力兒童和視力正常兒童不存在顯著差異[16]。李新旺采用信號檢測論方法對弱智兒童與正常兒童的觸覺長度知覺進行了研究，在比較兩者的感受力及判斷標準之后，發現弱智兒童的感受力遠低于正常兒童，而判斷標準遠高于正常兒童，從而證明了弱智兒童觸覺長度知覺能力顯著地低于正常兒童[17]。蔡華儉等突破了傳統的反應時范式，把信號檢測論應用于心理旋轉研究，對信號檢測論范式下角度差和刺激作用時間的效應進行了研究，進一步揭示出心理旋轉的表征方式方面的特征[18]。徐大真利用人工語法材料，運用信號檢測論方法，研究復雜規則學習中的內隱學習和外顯學習過程，用d’和β的共變關系證明了內隱學習的存在以及內隱學習具有抽象性和概括性的特點[19]。

四、未來研究方向

信號檢測論實驗方法能夠在心理學領域得以應用，是因為人的感官及中樞分析綜合過程可以被看作是一個信息處理系統，運用信號檢測論方法可以加深對人的感覺系統的理解和認識。在信號檢測論應用之前，傳統心理物理學方法有時會得到一些混亂結果，甚至會出現研究結果相悖的狀況。此外，信號檢測論引入心理學研究后，從最初在感知覺領域的應用逐步發展到記憶研究領域，進而應用到社會認知研究領域，從最初的對個體外顯領域的研究逐步發展到內隱領域的研究。縱觀國內運用信號檢測論方法的研究，從研究領域上看，盡管在注意、表象及社會認知等領域有所滲透，絕大多數研究還是集中于記憶領域。其次，從方法的具體實施來看，基本沿用的都是將被試者在任務完成中的兩個獨立指標區分開，并分別加以比較，探討差異背后的原因。未來的研究方向將會在這兩個方面加以拓展。首先，信號檢測論實驗方法可以更多地運用在除記憶之外的其他認知研究中，特別是日漸興起的決策心理學及社會決策心理學的研究中。決策是一個持續的、涉及對一系列信息的搜索、判斷和評價的過程，決策心理學的研究內容之一就是探討心理現象和決策行為之間的關系。在這些研究中，信號檢測論實驗可以充分發揮自己的優勢，利用可分離的兩個獨立指標，從而使得心理現象如情緒、個性、動機和態度等對決策行為的影響更為具體的體現出來。此外，未來的應用信號檢測論實驗的研究也將更多的借助于腦成像等技術，考察不同認知活動的加工深度，以及不同心理現象對認知活動的影響所造成判斷標準變化的神經機制，這將推動認知研究更深一步的發展。

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作者簡介：陳曉惠（1978-），女，安徽六安人，安徽農業大學心理學系實驗師。