感觉阈限的测量-最小变化法

心理物理学雷玉菊心理学教研室科学心理学之初•1860年，费希纳，《心理物理学纲要》•心理物理学方法的中心问题是揭示物理量（对身体各感官的刺激）与心理量（各种感觉或主观印象）之间的数量关系。•促成了科学心理学的诞生物理量与心理量物理量测量仪器心理量亮度光度计明度声强（声压）声级计响度重量秤重量觉温度温度计温度觉传统的心理物理学–感觉阈限的测量–阈上感觉的测量，也就是心理量表的制作感觉阈限的测量•绝对阈限：刚刚能引起感觉的最小刺激强度叫做绝对阈限（absolutethreshold）。•差别阈限：刚刚能觉察出两个刺激有差异的刺激变化量称为差别阈限（differencethreshold），又称最小可觉差（justnoticeabledifference，j.n.d）。某些近似的绝对阈限感觉种类觉察阈限值视觉清晰无雾的夜晚30英里处看到的一只烛光听觉安静条件下20ft.处表的滴答声味觉一茶匙糖溶于8L水中嗅觉一滴香水扩散到三室一套的整个房间触觉一只蜜蜂的翅膀从1cm高处落到你的背部操作定义•绝对阈限：有50%的次数能引起感觉，50%的次数不能引起感觉的刺激强度为该刺激的绝对阈限。•差别阈限：有50%的次数能觉察出差别，50%的次数不能觉察出差别的刺激强度差别值为该刺激的差别阈限。测量感觉阈限的三种方法•测量感觉阈限的方法有三种：–最小变化法–恒定刺激法–平均差误法•学习者应特别注意这三种方法的实验程序和实验结果的统计处理。感觉阈限的测量-最小变化法最小变化法什么是最小变化法？用最小变化法测定绝对阈限用最小变化法测定差别阈限什么是最小变化法？•又称极限法（limitmethod）、序列探索法（methodofserialexplortation）、最小可觉差（或最小差异法）（methodofleastdifference）等。•特点：将刺激按递减或递增系列的方式，以相隔相等的小步变化，寻求从一种反应到另一种反应的瞬时转换点或阈限的位置。基本程序•测定绝对阈限•刺激：刺激系列（递增或递减系列）起点的确定•程序：呈现刺激系列，要求被试报告是否感觉到刺激，当被试反应变化时停止•阈限的计算•（1）求每个系列的阈限值—被试反应发生转折处的两个刺激值的中点；•（2）求所有系列绝对阈限的算数平均值，即该感觉的绝对阈限值用最小变化法测定绝对阈限•（1）自变量•（2）因变量（反应变量）•（3）阈限的确定（计算）•（4）误差及其控制（1）自变量•用极限法测定绝对阈限，自变量是刺激系列。•刺激系列要按递增或递减系列交替呈现。–递增时，刺激要从阈限以下的某个强度开始；–递减时，刺激系列的起点要大于阈限的某个强度；–一般应选10到20个强度水平。•为了使测定的阈限准确，并使每一刺激系列的阈限能相对稳定，一般递增和递减刺激系列要分别测定50次左右（共100次左右）、刺激应由实验者操纵。•为了避免被试者形成定势，每次呈现刺激的起点不应固定不变，而应随机变化。（2）因变量（反应变量）•用极限法测定绝对阈限的反应变量时，要求被试以口头报告方式表示。•当刺激呈现之后，被试感觉到有刺激，就报告“有”，当被试没感觉到有刺激，就报告“无”，其依据是被试的内省，而不是刺激是否呈现。•被试报告后，主试以“有”“无”或“＋”“-”记录被试的反应，每个系列都需要被试作“有”到“无”、或“无”到“有”这两种报告，亦即，递增时直到第一次报告“有”之后，这一系列才停止；递减时直到第一次报告“无”之后，这一系列才停止，然后再进行下一个系列。•若被试者在这二类判断中有“说不准”的情况，则可以猜，但不可放弃。（3）阈限的确定（计算）•在一个刺激系列中，被试者报告“有”和“无”这两个报告相应的两个刺激强度的中点就是这个系列的阈限。•下表是用最小变化法测音高的感觉阈限。•测定差别阈限•刺激：一个标准刺激（Sl）和比较刺激（Sv）序列（递增或递减）•序列：呈现比较刺激序列，要求被试将之与标准刺激比较，直到被试反应发生转折，以“+”“-“”=“”？”记录被试反应。（3）差别阈限的确定（计算）•阈限的确定：•每个系列中最后一次“+”到非“+”之间的中点是差别阈限的上限(Lu)，最后一次“-”到非“-”之间的中点是差别阈限的下限(Ll)•上限和下限之间的距离是不肯定间距(Iu)•不肯定间距的1/2定义为差别阈限(DL)•不肯定间距的中点是主观相等点(PSE)，理论上PSE与标准刺激(St)相等，两者之间的差距称常误(CE)•将所有系列的上限平均，下限平均，即可求得该刺激的绝对差别阈限•DL=(Lu-Ll)/2•最小变化法测定时间差别阈限(标准刺激0.4)（4）误差及其控制•用极限法求绝对阈限经常会产生一些误差。•在这些误差中，有些是由直接对感觉产生干扰的因素引起的；还有些是非感觉方面的因素引起的，如习惯和期望、练习和疲劳、时间和空间等等。•这些因素在测定阈限的过程中经常起作用，以致使测定结果产生一定倾向的误差。这类误差叫做常误（constanterror）。极限法测定绝对阈限的主要误差•习惯误差和期望误差•练习误差和疲劳误差。•在极限法实验中，由于刺激是按一定的顺序呈现的，被试在长序列中有继续给同一种判断的倾向，如在下降序列中继续说“有”或“是”，在上升序列中继续说“无”或“否”，这种被试习惯于前面几次刺激所引起的感觉叫作习惯误差。–由于习惯误差在递增法序列中，即使刺激强度早已超出阈限，被试仍报告感觉不到，这就会使测得阈值偏高。–相反，在递减法序列中，即使刺激强度早已小于阈限，被试仍报告有感觉，这就会使测得的阈值偏低。•与习惯误差相反的是另一种误差叫期望误差（errorofanticipation）。它表现为被试在长的序列中给予相反判断的倾向，期望转折点的尽快到来。用递增法测定时，阈值就会偏低；用递减法测定时，阈值就会偏高。递增递减系列中的习惯误差abba实际无感觉报告无感觉报告有感觉实际有感觉测定绝对阈限时产生的误差以及控制习惯误差：继续作同一种判断的倾向；使递增系列阈限值偏高，递减系列阈限值偏低；当递增系列的阈限大于递减系列的阈限且差异显著时，可以判定存在习惯误差期望误差：期望转折点的尽快到来的倾向；使递增系列阈限值偏低，递减系列阈限值偏高；当递减系列的阈限大于递增序列的阈限且差异显著时，存在期望误差抵消习惯和期望误差的方法为递增和递减序列数量一致怎样消除习惯误差和期望误差？•采用抵消平衡设计（即ABBA设计）：第一次：递增（A）第二次：递减（B）第三次：递减（B）第四次：递增（A）练习误差和疲劳误差•练习误差（errorofpractice）是由于实验的多次重复，被试逐渐熟悉了实验情景，对实验产生了兴趣和学习效果，而导致反应速度加快和准确性逐步提高的一种系统误差。•与此相反，由于实验多次重复，随着实验进程而发展的疲倦或厌烦情绪的影响，而导致被试反应速度减慢和准确性逐步降低的一种系统误差，称之为疲劳误差（erroroffatigue）。•随着时间的进展，练习可能使阈限降低，而疲劳可能使阈限升高。误差计算•习惯误差和期望误差哪一种倾向更大？–分别求上升序列和下降序列的阈值•练习误差和疲劳误差哪一种倾向更大？–分别计算出前一半实验中测定的阈限与后一半实验中测定的阈限。+++++++++－?－－－－－－24232221201919181716151413121110987+++++++++－+－－－－－－－－+++++?+－－－－－－++++++－+－－++++++?+－－－12345678910阈限16.515.514.514.514.514.514.513.514.514.5M=14.5±0.45刺激Hz用最小变化法测定差别阈限•（1）自变量•（2）因变量（反应变量）•（3）差别阈限的确定（计算）•（4）误差及其控制（1）自变量•用极限法测定差别阈限时，每次要呈现两个刺激，让被试比较，其中一个是标准刺激，即刺激是固定的，其强度大小不变；另一个是比较刺激又称变异刺激，即刺激的强度按由小而大或由大而小顺序排列。•标准刺激和比较刺激可同时呈现，标准刺激在每次比较时都出现，比较刺激按递增或递减系列，以测定绝对阈限的同样方法与标准刺激匹配呈现。（2）因变量（反应变量）•用极限法测定差别阈限的反应变量要求被试以口头报告方式表示，一般用三类反应，将比较刺激与标准刺激加以比较，当比较刺激大于标准刺激时，主试记录“＋”；当比较刺激等于标准刺激时，主试记录“=”；当比较刺激小于标准刺激时，主试记录“-”。当被试在比较时表示怀疑，可记作“？”。（3）差别阈限的确定•确定差别阈限时先要求得一系列的数据，这些数据有：•（1）在递减系列中最后一次“＋”到非“+”之间的中点为差别阈限的上限；第一次非“-”到“-”之间的中点为差别阈限的下限；•（2）在递增系列中最后依次“-”到非“-”之间的中点为差别阈限的下限；第一次非“＋”到“＋”之间的中点为差别阈限的上限。•（3）在上限与下限之间的距离为不肯定间距。•（4）不肯定间距的中点是主观相等点。在理论上主观相等点（或主观等点）应与标准刺激相等，但实际上两者有一定的差距，这个差距称为常误。•（5）取不肯定间距的一半或者取上差别阈和下差别阈之和的一半为差别阈限。③差别阈限的确定：•A、在递减系列中最后一次“+”到非“=”之间的中点为差别阈限的上限（Lu）•第一次非“-”到“-”之间的中点为差别阈限的下限（Ll）•B、在递增系列中的最后一次“-”到非“-”之间的中点为差别阈限的下限（Ll）•第一次非“+”到“+”之间的中点为差别阈限的上限（Lu）•C、上限与下限之间叫不肯定间距IU•D、不肯定间距的中点叫主观相等点（PSE）理论上PSE应与标准刺激（St）相等，但实际有差距，叫常误（CE）•E、取不肯定间距的一半或取上差别阈（DLu=Lu-St）和下差别阈（DLl=St-Ll）之和的一半为差别阈限•DLu=Lu-St•DLl=St-Ll•PSE=（Lu-Ll）/2•CE=St-PSE•DL=[（Lu-St）+（St-Ll）/2]•=DLu+DLl/2•=Lu-Ll/2（4）误差及其控制•与用极限法求绝对阈限一样，在测定差别阈限时，也必须想方设法控制常误。•除了要控制习惯和期望误差外，还要控制因标准刺激和比较刺激同时呈现所造成的误差（空间误差）或者因先后呈现所造成的（顺序误差）。•控制方法可采用多层次的ABBA法。比较刺激系列呈现顺序标准刺激呈现位置相继呈现的先后顺序↑↓↓↑左右右左左右右左前后后前前后后前多层次的ABBA法最小变化法的变式——阶梯法•最小变化法是按一定的梯级增加或减少刺激强度来测定阈限的，并且渐增系列和渐减系列是完全分开的。•阶梯法和最小变化法不同的地方，就在于它把增加和减少刺激强度的程序连续进行。当被试报告感觉不到开始呈现的刺激时，主试就按一定梯级来增加刺激强度；而当增加到被试感觉到了时，又按一定的梯级来减少刺激强度。实验按这样的顺序继续下去，直至达到一个先定的标准或先定的实验次数为止。XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX•确定刺激变化梯度的原则–被试改变反应前，连续相同的反应次数不得多于3次–阶梯太大，刺激变化，反应也变化，测量精确性下降；阶梯太小，连续相同的反应次数增加，测验的效用降低恒定刺激法•基本程序•选择距离相等的5到7个刺激，最大刺激强度被感知的可能性大于95%，最小刺激强度被感知的可能性低于5%•每种刺激呈现到50到200次•刺激呈现顺序随机安排，测量绝对阈限时，无需标准值，测量差别阈限时，需将以上刺激与某一标准值比较•求出各个刺激变量引起某种反应的次数，如有、无或大、小•绝对阈限的计算——以两点阈的测定为例实验程序：5个等距的刺激8、9、10、11、12毫米，每个呈现200次，要求被试报告是“两点‘还是“一点”用直线内插法求绝对阈限：将刺激作为横坐标，以正确判断的百分数作为纵坐标画曲线从纵轴的50%处画出与横轴平行的直线，与曲线相交于点a,从点a向横轴画垂线，垂