感覺閾限的測量-最小變化法

1、心理物理學心理物理學雷玉菊雷玉菊心理學教研室心理學教研室科學心理學之初 1860年，費希納，年，費希納，心理物理學綱要心理物理學綱要 心理物理學方法的中心問題是心理物理學方法的中心問題是揭示揭示物理量物理量（對身體各感官的刺激）與心理量（各種（對身體各感官的刺激）與心理量（各種感覺或主觀印象）之間的數量關系。感覺或主觀印象）之間的數量關系。 促成了科學心理學的誕生促成了科學心理學的誕生物理量與心理量物理量物理量測量儀器測量儀器心理量心理量亮度亮度光度計光度計明度明度聲強（聲壓）聲強（聲壓）聲級計聲級計響度響度重量重量秤秤重量覺重量覺溫度溫度溫度計溫度計溫度覺溫度覺傳統(tǒng)的心理物理學 感覺閾限的測

2、量感覺閾限的測量 閾上感覺的測量，也就是心理量表的制作閾上感覺的測量，也就是心理量表的制作感覺閾限的測量 絕對閾限：剛剛能引起感覺的最小刺激強絕對閾限：剛剛能引起感覺的最小刺激強度叫做絕對閾限（度叫做絕對閾限（absolute threshold）。）。 差別閾限：剛剛能覺察出兩個刺激有差異差別閾限：剛剛能覺察出兩個刺激有差異的刺激變化量稱為差別閾限（的刺激變化量稱為差別閾限（difference threshold），又稱最小可覺差（），又稱最小可覺差（just noticeable difference，j.n.d）。）。某些近似的絕對閾限感覺種類感覺種類覺察閾限值覺察閾限值視視 覺覺清晰

3、無霧的夜晚清晰無霧的夜晚30英里處看到的一只燭光英里處看到的一只燭光聽聽 覺覺安靜條件下安靜條件下20ft.處表的滴答聲處表的滴答聲味味 覺覺一茶匙糖溶于一茶匙糖溶于8L水中水中嗅嗅 覺覺一滴香水擴散到三室一套的整個房間一滴香水擴散到三室一套的整個房間觸觸 覺覺一只蜜蜂的翅膀從一只蜜蜂的翅膀從1cm高處落到你的背部高處落到你的背部操作定義 絕對閾限：有絕對閾限：有50%的次的次數能引起感覺，數能引起感覺，50%的的次數不能引起感覺的刺次數不能引起感覺的刺激強度為該刺激的絕對激強度為該刺激的絕對閾限。閾限。 差別閾限：有差別閾限：有50%的次的次數能覺察出差別，數能覺察出差別，50%的次數不能覺

4、察出差別的次數不能覺察出差別的刺激強度差別值為該的刺激強度差別值為該刺激的差別閾限。刺激的差別閾限。測量感覺閾限的三種方法測量感覺閾限的三種方法 測量感覺閾限的方法有三種：測量感覺閾限的方法有三種： 最小變化法最小變化法 恒定刺激法恒定刺激法 平均差誤法平均差誤法 學習者應特別注意這三種方法的實驗程學習者應特別注意這三種方法的實驗程序和實驗結果的統(tǒng)計處理。序和實驗結果的統(tǒng)計處理。感覺閾限的測量-最小變化法最小變化法 又稱極限法又稱極限法（limit method）、）、序列探索法序列探索法（method of serial explortation）、）、最小可覺差最小可覺差（或最小差異法）（

5、或最小差異法）（method of least difference）等。等。 特點：將刺激按遞減或遞增系列的方式，特點：將刺激按遞減或遞增系列的方式，以相隔相等的小步變化，尋求從一種反應以相隔相等的小步變化，尋求從一種反應到另一種反應的瞬時轉換點或閾限的位置。到另一種反應的瞬時轉換點或閾限的位置。基本程序 測定絕對閾限測定絕對閾限 刺激：刺激系列（遞增或遞減系列）起點的確定刺激：刺激系列（遞增或遞減系列）起點的確定 程序：呈現刺激系列，要求被試報告是否感覺到程序：呈現刺激系列，要求被試報告是否感覺到刺激，當被試反應變化時停止刺激，當被試反應變化時停止 閾限的計算閾限的計算 （1）求每個系列的

6、閾限值）求每個系列的閾限值被試反應發(fā)生轉折處被試反應發(fā)生轉折處的兩個刺激值的中點；的兩個刺激值的中點； （2）求所有系列絕對閾限的算數平均值，即該）求所有系列絕對閾限的算數平均值，即該感覺的絕對閾限值感覺的絕對閾限值+ ?24232221201919181716151413121110987+?+?+1 2 3 4 5 6 7 8 9 10閾限 16.5 15.5 14.5 14.5 14.5 14.5 14.5 13.5 14.5 14.5M=14.50.45刺激Hz 測定差別閾限 刺激：一個標準刺激（Sl）和比較刺激（Sv）序列（遞增或遞減） 序列：呈現比較刺激序列，要求被試將之與標準刺激

7、比較，直到被試反應發(fā)生轉折，以“+”“-“”=“”？”記錄被試反應。 閾限的確定：閾限的確定： 每個系列中最后一次每個系列中最后一次“+”到非到非“+”之間的中點是之間的中點是差別閾限的上限差別閾限的上限(Lu)，最后一次，最后一次“-”到非到非“-”之間之間的中點是差別閾限的下限的中點是差別閾限的下限(Ll) 上限和下限之間的距離是不肯定間距上限和下限之間的距離是不肯定間距(Iu) 不肯定間距的不肯定間距的1/2定義為差別閾限定義為差別閾限(DL) 不肯定間距的中點是主觀相等點不肯定間距的中點是主觀相等點(PSE)，理論上，理論上PSE與標準刺激與標準刺激(St)相等，兩者之間的差距稱常相等

8、，兩者之間的差距稱常誤誤(CE) 將所有系列的上限平均，下限平均，即可求得該將所有系列的上限平均，下限平均，即可求得該刺激的絕對差別閾限刺激的絕對差別閾限 DL=(Lu-Ll)/2 最小變化法測定時間差別閾限(標準刺激0.4)遞增遞減系列中的習慣誤差abba實際無感覺報告無感覺報告有感覺實際有感覺p測定絕對閾限時產生的誤差以及控制測定絕對閾限時產生的誤差以及控制u習慣誤差：繼續(xù)作同一種判斷的傾向；使遞增系列閾限習慣誤差：繼續(xù)作同一種判斷的傾向；使遞增系列閾限值偏高，遞減系列閾限值偏低；值偏高，遞減系列閾限值偏低；當遞增系列的閾限大于當遞增系列的閾限大于遞減系列的閾限且差異顯著時，可以判定存在習

9、慣誤差遞減系列的閾限且差異顯著時，可以判定存在習慣誤差u期望誤差：期望轉折點的盡快到來的傾向；使遞增系列期望誤差：期望轉折點的盡快到來的傾向；使遞增系列閾限值偏低，遞減系列閾限值偏高；閾限值偏低，遞減系列閾限值偏高；當遞減系列的閾限當遞減系列的閾限大于遞增序列的閾限且差異顯著時，存在期望誤差大于遞增序列的閾限且差異顯著時，存在期望誤差 抵消習慣和期望誤差的方法為遞增和遞減序列數量一致抵消習慣和期望誤差的方法為遞增和遞減序列數量一致 采用抵消平衡設計（即采用抵消平衡設計（即ABBAABBA設計）：設計）：第一次：遞增（第一次：遞增（A A）第二次：遞減（第二次：遞減（B B）第三次：遞減（第三次

10、：遞減（B B）第四次：遞增（第四次：遞增（A A） 練習誤差練習誤差（error of practiceerror of practice）是由于實驗的多）是由于實驗的多次重復，被試逐漸熟悉了實驗情景，對實驗產生次重復，被試逐漸熟悉了實驗情景，對實驗產生了興趣和學習效果，而導致反應速度了興趣和學習效果，而導致反應速度加快和準確加快和準確性逐步提高性逐步提高的一種系統(tǒng)誤差。的一種系統(tǒng)誤差。 與此相反，由于實驗多次重復，隨著實驗進程而與此相反，由于實驗多次重復，隨著實驗進程而發(fā)展的疲倦或厭煩情緒的影響，而導致被試反應發(fā)展的疲倦或厭煩情緒的影響，而導致被試反應速度減慢和準確性逐步速度減慢和準確性逐

11、步降低降低的一種系統(tǒng)誤差，稱的一種系統(tǒng)誤差，稱之為之為疲勞誤差疲勞誤差（error of fatigueerror of fatigue）。）。 隨著時間的進展，練習可能使閾限降低，而疲勞隨著時間的進展，練習可能使閾限降低，而疲勞可能使閾限升高。可能使閾限升高。 + ?24232221201919181716151413121110987+?+?+1 2 3 4 5 6 7 8 9 10閾限 16.5 15.5 14.5 14.5 14.5 14.5 14.5 13.5 14.5 14.5M=14.50.45刺激Hz 用極限法測定差別閾限時，每次要呈現兩個刺激，用極限法測定差別閾限時，每次要呈

12、現兩個刺激，讓被試比較，其中一個是讓被試比較，其中一個是標準刺激標準刺激，即，即刺激是固刺激是固定的，其強度大小不變定的，其強度大小不變；另一個是；另一個是比較刺激比較刺激又稱又稱變異刺激，即變異刺激，即刺激的強度按由小而大或由大而小刺激的強度按由小而大或由大而小順序排列順序排列。 標準刺激和比較刺激可同時呈現，標準刺激在每標準刺激和比較刺激可同時呈現，標準刺激在每次比較時都出現，比較刺激按遞增或遞減系列，次比較時都出現，比較刺激按遞增或遞減系列，以測定絕對閾限的同樣方法與標準刺激匹配呈現。以測定絕對閾限的同樣方法與標準刺激匹配呈現。 差別閾限的確定差別閾限的確定： A、在遞減系列中最后一次、

13、在遞減系列中最后一次“+”到非到非“=”之間的中點為差別閾限的上限（之間的中點為差別閾限的上限（Lu） 第一次非第一次非“-”到到“-”之間的中點為差之間的中點為差別閾限的下限（別閾限的下限（Ll） B、在遞增系列中的最后一次、在遞增系列中的最后一次“-”到非到非“-”之間的中點為差別閾限的下限（之間的中點為差別閾限的下限（Ll） 第一次非第一次非“+”到到“+”之間的中點為差之間的中點為差別閾限的上限（別閾限的上限（Lu） C、上限與下限之間叫不肯定間距、上限與下限之間叫不肯定間距IU D、不肯定間距的中點叫主觀相等點（、不肯定間距的中點叫主觀相等點（PSE）理論上理論上PSE應與標準刺激（

14、應與標準刺激（St）相等，但）相等，但實際有差距，叫常誤（實際有差距，叫常誤（CE） E、取不肯定間距的一半或取上差別閾、取不肯定間距的一半或取上差別閾（DLu=Lu-St）和下差別閾（）和下差別閾（DLl=St-Ll）之和的一半為差別閾限之和的一半為差別閾限 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比較刺激系列呈現順序比較刺激系列呈現順序標準刺激呈現位置標準刺激呈現位置相繼呈現的先后順序相繼呈現的先后順序 左右左右 右左右左 左右左右 右左右左前后前后 后前后前 前

15、后前后 后前后前最小變化法的變式階梯法 最小變化法是按一定的梯級增加或減少刺激強度最小變化法是按一定的梯級增加或減少刺激強度來測定閾限的，并且漸增系列和漸減系列是完全來測定閾限的，并且漸增系列和漸減系列是完全分開的。分開的。 階梯法和最小變化法不同的地方，就在于它階梯法和最小變化法不同的地方，就在于它把增把增加和減少刺激強度的程序連續(xù)進行加和減少刺激強度的程序連續(xù)進行。當被試報告。當被試報告感覺不到開始呈現的刺激時，主試就按一定梯級感覺不到開始呈現的刺激時，主試就按一定梯級來增加刺激強度；而當增加到被試感覺到了時，來增加刺激強度；而當增加到被試感覺到了時，又按一定的梯級來減少刺激強度。實驗按這

16、樣的又按一定的梯級來減少刺激強度。實驗按這樣的順序繼續(xù)下去，直至達到一個先定的標準或先定順序繼續(xù)下去，直至達到一個先定的標準或先定的實驗次數為止。的實驗次數為止。XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX 確定刺激變化梯度的原則確定刺激變化梯度的原則 被試改變反應前，連續(xù)相同的反應次數不得多被試改變反應前，連續(xù)相同的反應次數不得多于于3次次 階梯太大，刺激變化，反應也變化，測量精確階梯太大，刺激變化，反應也變化，測量精確性下降；階梯太小，連續(xù)相同的反應次數增加，性下降；階梯太小，連續(xù)相同的反應次數增加，測驗的效用降低測驗的效用降低恒定刺激法

17、基本程序基本程序 選擇距離相等的選擇距離相等的5到到7個刺激，最大刺激強個刺激，最大刺激強度被感知的可能性大于度被感知的可能性大于95%，最小刺激強，最小刺激強度被感知的可能性低于度被感知的可能性低于5% 每種刺激呈現到每種刺激呈現到50到到200次次 刺激呈現順序隨機安排，測量絕對閾限時，刺激呈現順序隨機安排，測量絕對閾限時，無需標準值，測量差別閾限時，需將以上無需標準值，測量差別閾限時，需將以上刺激與某一標準值比較刺激與某一標準值比較 求出各個刺激變量引起某種反應的次數，求出各個刺激變量引起某種反應的次數，如有、無或大、小如有、無或大、小絕對閾限的計算絕對閾限的計算以兩點閾的以兩點閾的測定為例測定為例 實驗程序：5個等距的刺激8、9、10、11、12毫米，每個呈現200次，要求被試報告是“兩點還是“一點”u 用直線內插法求絕對閾限： 將刺激作為橫坐標，以正確判斷的百分數作為縱坐標畫曲線 從縱軸的50%處畫出與橫軸平行的直線，與曲線相交于點a,從點a向橫軸畫垂線，垂線與橫軸相交處就是兩點閾。 應用比例算式計算：11-10/66-29=X-10/50-29 差別閾限的計算差別閾限的計算以重量辨別實驗為例以重量辨別實驗為例 實驗程序：以實驗程序：以200克為標準刺激，以從克為標準刺