《实验心理学》第五章 心理物理法（1）

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第五章  心理物理法

一、阈限

（一）含义

感觉阈限（sensory threshold），简称阈值，是刚刚能引起反应的刺激量，包括绝对阈限和差别阈限。

1. 绝对阈限（absolute limen， AL）指刚刚引起心理感受的物理刺激量；操作定义：有50%的实验次数能引起感觉的刺激值。

2.差别阈限（different limen，DL）指刚刚引起差别感受的物理刺激量；操作定义：50%的实验次数能引起差别感觉的刺激强度之差。

（二）测量

费希纳设计了三种阈限测量法。

1.极限法

也叫最小变化法、序列探索法、最小可觉差法。将刺激按递增或递减系列的方式，以间隔相等的小步变化，寻求从一种反应到另一种反应的转折点，即阈限的位置。

（1）绝对阈限（AL）的测量和计算

①测量

由递增和递减两个系列组成，每次刺激后让被试报告他是否有感觉。刺激的增减应该尽可能地小，然后找转折点，即从有到无或者从无到有。

②计算

A.在一个刺激系列中，被试的反应转折点处对应的两个刺激强度的中点是这个系列的阈限。

B.求出所有系列阈限的均值，就是绝对阈限值（注意递增递减交替进行以免被试形成定势）。

（2）差别阈限（DL）的测量和计算

①测量

此方法用于测定差别阈限时，每次呈现两个刺激。一个是标准刺激，即强度大小不变的固定刺激；另一个是比较刺激，又称变异刺激，即强度按由小而大或由大而小依次呈现的刺激。比较刺激和标准刺激可以同时呈现，也可以先后呈现。被试的任务是比较两个刺激的大小：分别用+、=、-表示比较刺激与标准刺激的关系。

②计算

A. 计算各个刺激系列差别阈限的上限和下限：上限指递减系列中最后一次“+”和第一次非“+”的中点，以及递增系列中最后一次非“+”和第一次“+”的中点；下限则指递减系列中最后一次非“－”和第一次“－”的中点，以及递增系列中最后一次“－”和第一次非“－”的中点。

B.分别求出所有序列的上限和下限的平均值，这时上限和下限之间的距离叫作不肯定间距（记为I_u）；不肯定间距的中点就是主观相等点（PSE）；主观相等点理论上与标准刺激大小相等，实际却有一定差距，这个差距称为常误（CE）；标准刺激同上限之间的距离称为上差别阈（记为DL_u），同下限之间的距离称为下差别阈（记为DL_I）。

C.上差别阈和下差别阈的平均值，即为最后的差别阈限。用不肯定间距来表示，差别阈限就是它的一半。绝对差别阈限与标准刺激的比例叫作相对差别阈限。

当然，差别阈限也可以直接用上限和下限来计算。

（3）误差及控制

①期望误差

期望效应是被试对刺激的来临抱有期望，会过早地报告转变了。造成递增过程中，阈限偏低；而递减过程中，阈限偏高。

②习惯误差

习惯误差是因为被试习惯于实验的刺激而过晚报告实验转变了。造成递增过程中，阈限偏高；递减过程中，阈限偏低。控制期望效应和习惯误差是采用ABBA法。

③疲劳误差

因实验多次，致使被试疲劳，测得阈限偏高的一种效应。

④练习误差

因多次实验，致使被试对刺激更加敏感，测得阈限偏低的一种效应。

（4）极限法的变式——阶梯法

阶梯法与极限法的不同在于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时，主试就按梯级来增加刺激强度；而当增加到被试感觉到时，又按一定的梯级来减少刺激强度。这样，实验可以出现预定的转折点，各转折点的平均数就是感觉阈限值。

（5）最小变化法的特点

①刺激按系列依次呈现，被试作察觉与否（或大小）判断。

②系列起始位置随机，各刺激强度间差异要小，以保证精确性。

③递增和递减系列的数量相等，交替呈现，多用ABBA法控制。

④求阈限的方法是对每一系列先分别求阈限，随后以所有系列的阈限平均值作为最终的阈限值，它符合“50%觉察”的阈限操作定义。

2. 平均差误法

又叫调整法、再造法、均等法，其基本程序是主试呈现一个标准刺激，被试再造、复制或调节一个比较刺激，使它与标准刺激相等。在测定绝对阈限时，没有真正意义上的标准刺激，但可以假设标准刺激为零，即由被试将比较刺激与“零”相比较。

（1）计算

①绝对阈限的计算

被试每次调节结果的算术平均数即为绝对阈限。

②差别阈限的计算

（2）误差

①动作误差（最大的误差）

被试操纵实验仪器来调整比较刺激，会因为被试所采用的方式不同而产生误差。

②时间误差

标准刺激和比较刺激是相继出现的，会造成误差。

③空间误差

标准刺激和比较刺激因呈现的空间位置不同所造成的误差。

（3）控制方法

多层次ABBA法，比较刺激还可以从由小到大、从大到小两方面来进行调整。

（4）平均差误法的特点

①刺激不再是一系列间隔相等的强度序列，而是由与标准刺激明显不同的起点开始，向调整的最后结果连续变化；

②被试主动参与刺激的调节；

③以平均差误法求得的差别阈限是一个估计值，并不完全符合阈限的操作定义。

3.恒定刺激法

又叫正误法、次数法，是以相同的次数呈现少数几个恒定的刺激，通过被试觉察到每个刺激的次数来确定阈限。它是心理物理学中最准确、应用最广的方法，可用于测定绝对阈限、差别阈限和等值等多种心理值。

（1）实施程序

①主试选取5~7个刺激，在实验中保持恒定不变。

②每种刺激随机呈现50~200次，测量绝对阈限不需要标准值，测量差别阈限需要一个标准值。

③求出各个刺激变量引起某种刺激反应（有、无或大、小）的次数。

（2）绝对阈限的测定

①确定自变量

②确定反应变量

被试在呈现刺激后报告“有”或“无”，主试分别将被试的上述反应记为“+”或“－”然后根据所记录的被试反应，计算绝对阈限。

③计算

直线内插法（S-P作图、S-Z作图，简单、易操作，是最常用的方法之一）。

平均Z分数法（将P值转换为Z分数，这种方法比直线内插法精确）。

最小二乘法（建立回归方程，这是最为精确的方法）。

斯皮尔曼分配法（用次数分布计算，梯级间距够大时可用）。

（3）差别阈限的测定

①确定自变量：标准刺激、比较刺激（5–7个恒定刺激）

②确定反应变量

A.二类反应：要求被试判断呈现的刺激比标准刺激的强度“高”还是“低”，主试根据被试的反应记录“+”或“-”。

B.三类反应：要求被试判断呈现的刺激比标准刺激的强度“高”“相等”还是“低”， 主试根据被试的反应记录“+”、“=”或“-”。

③计算

差别阈限的计算方法一般采用内插法或作图法，分别求出被试的上差别阈限和下差别阈限。具体算法如下：

A.二类反应

差别阈限（DL）=（L_u-L_I）/2；

L_u和L_I为被试判断“+”和“－”时感觉量的平均数。

B.三类反应

上差别阈限（DL_u）=X_上-X_等。下差别阈限（DL_I）=X_等-X_下。

差别阈限（DL）=（DL_u+DL_l）/2。

X_上、X_等、X_下分别为判断为“+”“=”和“－”时感觉量的平均数。

（4）恒定刺激法的变式

①分组法：即将刺激分组匹配，减少不停调整刺激的操作。

②单一刺激法：即准备一系列刺激，用随机顺序反复呈现，指示被试将其分为一定的类别，省掉了标准刺激，节省时间。

③用对数单位的比较刺激系列：即刺激系列采用对数梯级，此法尤其针对差别阈限较大的领域。

4. 三种方法的比较

（1）三者共同点

①都要选择好刺激序列和反应序列。

②简化被试对刺激所做的反应。

③较多的测量次数。

（2）三者的不同点

①符合阈限操作定义的程度不同：恒定刺激法（三类反应）最符合阈限“50% 觉察概率”的操作定义，其次是最小变化法，最不符合的是平均差误法。

②实验误差和控制方面不同：最小变化法主要存在期望、习惯、练习和疲劳误差，通过ABBA法进行控制；恒定刺激法主要存在练习和疲劳误差，通过随机呈现刺激或ABBA法控制；平均差误法主要存在动作误差，通过调整刺激按ABBA法或随机呈现起始位置控制。

③实验效率不同：最小变化法的效率不及平均差误法和恒定刺激法；此外，平均差误法可以调动被试积极性，在这方面，平均差误法优于其他两种。

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