实验心理学报告差别阈限
摘要：本实验的目的是要求通过长度差别阈限的测定，掌握如何用平均误差法测量差别阈限。实验通过利用软件在屏幕上呈现左、右两调整长度不相等的线段，其中标准刺激在左和在右各10次，变异刺激较短和较长系列各10次，让被试认真对照标准刺激与比较刺激，并通过反应箱上的三键调节变异刺激直至两条线段相等。结果发现：可以通过平均误差法对长度差异阈限进行测量；实验存在长度误差，变异刺激比标准刺激长和短有显著效应，可能是由于被试有某一个敏感的长度；个体长度差异阈限有着显著差异。
关键词：平均差误法长度差别阈限
1.引言
实验心理学的主要先驱之一费希纳在1860年发表了《心理物理学纲要》，他在这部著作中探讨了心理量和物理量之间的函数关系。这部书的发表标志着心理物理学的诞生。在其公布后不久，费希纳的朋友沃尔克曼就发表了其关于心理物理学的论文。德尔柏夫则开始了对视觉的实验，对心理学的发展颇有贡献。威洛特在1868年对光成分的时间感觉进行研究。艾宾浩斯着手对较高级的心理过程“记忆”进行了测量。比内继而将心理物理法应用于智力测量。在经历了许多年的努力之后，心理物理学已经解决了它的核心问题：测量心理量和物理量之间的函数关系以及制定达到正确测量的实验方法。
感觉是物理刺激作用于感官的结果，有一定的刺激作用于感官就会引起一定的反映。由于不同的刺激在不同的时间，作用于不同的个体都会产生不同的感觉。因此物理刺激这个概念是不能确切的表示个体的心理感受的。这就需要引入阈限这个概念。
心理物理法主要用于对阈限的测量。阈限可以分为绝对阈限和相对（差别）阈限。绝对阈限是指刚刚能引起感觉的最小刺激。在统计学上把绝对阈限定义为有50%的实验次数能引起感觉的，50%的实验次数不能引起感觉的那个最小刺激。同理把差别阈限定义为有50%的实验次数能引起感觉的，50%的实验次数不能引起差别感觉的那个刺激强度之差。
测量感觉阈限的基本方法有：（1）极限法（2）平均差误法（3）恒定刺激法。恒定刺激法，又称固定刺激法、正误法、次数法等。其特点是根据出现次数来定阈限，即以次数的整个分布求阈限。本实验所进行的就是对两点阈的测量，所采用的试验方法是恒定刺激法本实验的目在于学会测定皮肤两点阈的方法，探索身体不同部位肤觉两点阈的差别以及练习与疲劳因素对两点阈的影响。
平均差误法（或均误法）（method of average error）又称调整法（method of adjustment）、再造法（method of reproduction）、均等法（method of equation），是最古老且基本心理物理学方法之一。虽然它最适用于测量绝对阈限和等值，但也可用以测量差别阈限。平均差误法的特点是呈现一个标准刺激，令被试再造、复制或调节一个比较刺激，使它与标准刺激相等。比较刺激也可由实验者调节，由被试判断。调整法曾是过去在天文学上常用的一个方法。那时让观察者调整一个光表面的强度，使之与某星体的亮度相等，这样就可以比较各星体间的亮度。因此，这个方法是要求被试判断什么时候比较刺激和标准刺激相等。被试判断为与标准刺激相等的比较刺激，并不总是一个固定的数值，而是围绕着一个平均数变化的一个数。这个变化的范围就是不肯定间距。不肯定间距的中点就是主观相等点。通过对主观相等点和不肯定间距的测量，就可以估计差别阈限。把平均误差作为差别阈限，与差别阈限的定义并不相符，但因为平均误差和差别阈限成正比，所以也作为测量差别感受性的指标。
用平均差误法测定差别阈限：
1)自变量用平均差误法测定差别阈限，是向被试者呈现一个标准刺激，让其调整比较刺激。比较刺激是一种连续的量。在被试认为接近时，可反复调整，直到其认为
满意为止。
2)反应变量用平均差误法测定差别阈限的反应变量是被试每次调整的数值，即其认为与标准刺激相等的数值。由于被试反复测试，每次的结果并不是一个固定的数值，它们是围绕着一个平均数变化的数值。这个变化范围就是不肯定间距。不肯定间距的中点，即多次调整结果的平均数，就是主观相等点，主观相等点与标准刺激的差就是常误。
3)差别阈限的估计值的计算用平均差误法求差别阈限，所得差别阈限只是一个估计值，平均差误（average error，用符号AE 表示）有两种计算方法：
a.把每次的调整结果（X）与主观相等点（用M 或PSE 表示）的差的绝对值加以平均，作为差别阈限的估计，这个差别阈限的估计值用符号AEm表示:
AEm=Σ∣X-PSE∣/N
b.把每次调整结果（X）与标准刺激（St）的差的绝对值加以平均，作为差别阈限的估计，用符号AEst 表示：
AEst=Σ∣X-St∣/N
还可用标准差、四分位差表示差别阈限。多次调节结果的标准差表示差别阈限：标准差小——数据集中，表明被试对于相距很近的两个刺激感觉是相等的，则被试辨别力强
标准差大——数据分散，表明被试对于相距甚远的两个刺激感觉是相等的，则被试辨别力差
2.实验方法
2.1被试
实验共有4个被试，三个女生一个男生，年龄20岁左右，皆为华东师范大学大二本科生，无躯体疾病及精神障碍。每名被试各自完成一组实验。
2.2仪器与材料
仪器：计算机及PsyTech心里实验系统。
材料：两根不同长度的线段，一个为标准刺激，长度固定不变，另一个为比较刺激。2.3实验设计
实验采用完全的被试内设计，每个被试各自完成一组实验，通过对抗平衡法消除时序误差。自变量是呈现的标准刺激长度水平，因变量是被试通过比较调节后的变异刺激长度,需控制的额外变量是刺激呈现顺序（变异刺激较短和较长），以及两个刺激的相对位置（变异刺激在左和标准刺激在右），2.4实验步骤
（1）被试登陆并打开PsyTech心理实验软件主界面，选中实验列表中的“平均差误法测定线段长度差别阈限”。单击呈现实验简介。点击“进入实验”按钮到“操作向导”窗口。实验者可进行参数设置，选择实验次数，也可直接点击“开始实验”按钮进入指导语界面。本实验不设练习，点击“正式实验”按钮开始。
(2）本实验的指导语是：这是一个需要比较两个线段长短的实验。屏幕上将并排呈现两条线段，其中一个是标准刺激，线段长度不变；另一个是比较刺激，你可以调整其长度。请你使用1号反应盒调整比较刺激线段的长度使两条线段相等。按“+”键则比较刺激线段长度增加，按“-”键则比较刺激线段长度减少。如果认为已调整至相等请按中间的“=”键予以确认，然后自动进入下一次实验。实验需要做很多次。当你明白了上述指导语后，请点击下面的“正式实验”按钮开始。
(3）实验中为消除位置误差和顺序误差，每5次实验为一组，每组内顺序一样，但长短随机，具体排列顺序为：“右长”、“右短”、“左短”“左长”。将比较刺激在右，长于标准刺激称为“右长”。同理有“右短”、“左短”、“左长”。实验按照上述排列共进行20次。被试每按键一次，线段长度改变一个像素单位。
4）实验结束，数据被自动保存，实验者可直接查看结果，也可换被试继续实验，以后在主界面的“数据”菜单中查看。
3.实验结果
3.1计算4名被试长度估计平均误差
通过公式AE=∑│X－St｜/ N计算4名被试的平均误差，得到：
AE=6.51（标准误σ=0.36）
3.2计算4名被试长度估计的“左”、“右”、“长”、“短”系列平均误差
通过公式AE=∑│X－St｜/ N计算4名被试的平均误差，得到：
AE（右）=6.13（标准误σ=0.96）
AE（左）=7.23（标准误σ=0.76）
AE（长）=4.50（标准误=0.75）
AE（短）=8.87（标准误=0.80）
用spss软件对左、右系列数据进行T 检验，p=0.373<0.05，故主效应不显著。对长、短系列数据进行T检验有p=0.000<0.05故主效应显著。而对左右和长短的交互作用有p=0.782>0.05,故交互作用不显著。
3.2 4名被试长度估计的差异
用spss软件对4名系列数据进行方差分析，有F（0.05,3,76）=3.008，p=0.035<0.05，故差异显著。
图3.2是4名被试平均长度差异阈限直方图及其标准误差。由图3.2同样可以看出，不同被试的长度差异阈限有着显著差异。
4.分析与讨论
4.1 结果分析
由实验结果3.1可以看出，可以通过平均误差法进行长度差异阈限的测量。
由实验结果3.2,可以得到，被试在进行实验时由较长变异刺激开始调节变异刺激的结果与由短开始调节差异刺激,被试实验结果有显著差异；而差异刺激在左和在右的结果无显著差异，说明实验不存在空间误差，说明被试在进行长度调试时不存在空间偏好，但是却会因为刚开始的调节长度的影响。差别阈限受到刚开始长度的影响，可能是因为他对某一个长度的线段特别敏感，一旦过了这个长度之后，敏感度就会慢慢下降。至于具体原因需要进一步实验验证。
由结果3.3可知，不同个体之间长度差异阈限有着显著的差异。
4.2讨论
4.2.1 平局误差法特点
虽然极限法、平均差误法和恒定刺激法这三种基本心理物理法都是用来测定感觉阈限的，但各有千秋。
平均差误法是首先给被试呈现一个标准刺激，然后让被试再造、复制或调节一个比较刺激，使它与标准刺激相等，如光的明暗、声音强弱高低、线条长短等。其特点是：1）其调节幅度是连续变化的，既不像最小变化法那样以等距离、间断变化的，也不像恒定刺激法那样是几个固定刺激按随机顺
序呈现的。2）其比较刺激大都是由被试操作或调整连续的量的变化。由于这个特点，这个方法又叫调整法。接近阈限时，被试可反复调整，直到调整到其感觉相等时停止。
极限法是测定阈限的直接方法，其特点是：将刺激按递增或递减的方式沿着一定的维，以间隔相等的小步变化，寻求从一种反应到另一种反应的过渡点。恒定刺激法的基本特点是：根据次数来定阈限，即以次数的整个分布求阈限。
究竟使用哪种具体方法最为合适，则要根据研究的对象、要求而定。下面我们从四个方面来比较这三种方法：
1）从感觉阈限的含义上比较根据感觉阈限的操作定义，极限法求得的阈限值较能符合感觉阈限的操作定义。因为此法的操作是有系统地探查感觉的转折点，它的计算过程就具体准确地说明了感觉阈限的含义。同时，因被试知道刺激呈现的次序，他可把注意力集中到特别需要集中的地方，从而取得较好的实验效果。但也正是由于被试知道刺激呈现的次序，从而容易产生期望误差和习惯误差。只要刺激序列可以按小阶梯变化，都能用此法测定阈限，它曾被用来测定声音、气味、味道、颜色、温度、痛、光及触觉的阈限。但递减法不宜用于测定味觉和嗅觉阈限，因为嗅觉适应快，味觉的后作用不易被消除。因此对于有一定后作用的刺激，就不易采用极限法。
2）从被试者方面比较通常，自变量（刺激）要通过被试者产生反应变化（因变量）。测定的次数过多容易使被试者感觉单调而产生疲劳。若让被试者主动参与测定工作，就可改变这种单调厌倦的情绪，从而使测定结果更准确。平均差误法的实验程序，对被试来说比较自然，让被试自己主动调整比较刺激，也可引起他的兴趣，因此，在这方面平均差误法优于极限法和恒定刺激法。
3）从误差方面比较在心理实验中，除自变量外，其他变量都应予以控制，以减少误差。极限法中各刺激是按刺激量的大小依次改变的，因此，被试者回答较有把握，每次测定结果间的差异也就较小。但是，正是由于刺激量大小是依次改变的，因而易产生期望误差和习惯误差。恒定刺激法所用的刺激数目较少，且不需随时调整刺激的强度，因此，用这个方法测量那些不易随时改变强度的刺激（诸如重量之类）则较为方便。又因为刺激是随机呈现的，不会像极限法那样产生期望误差和习惯误差。在用三类判断测定差别阈限时，不肯定间距的大小随被试的态度而变化，从而对所测的差别阈限产生影响。用二类判断测差别阈限，虽然可以避免这一问题，但迫使被试作出肯定回答是不自然的，因为被试确实有难于判断比较刺激与标准刺激哪一个强或弱的情况。此外，在恒定刺激法中，刺激的改变是没有一定方向的，被试者在回答时猜的成分较多，因而产生较大的误差。在平均差误法中，由于它获得数据的标准和计算的方法有所不同，测得的结果可以说只是一个近似值，因此它测定的阈限不能直接与由其他方法求得的阈限进行比较。
4）从效率上比较效率是心理实验的质量指标。平均差误法中刺激是由被试者自己调节，回答和记录的次数较少，因而能较快地得到测量结果。而极限法中要回答和记录的次数较多，其效率不及平均差误法。恒定刺激法可不必临时改变刺激，这是其优越之处。在测重量阈限时，通常用恒定刺激法。而且恒定刺激法中的每一个记下的数据都可以利用上，不像在极限法中用来计算阈限值的数据是少数，因此，恒定刺激法的效率较高。
应当指出，上述三种方法的比较是相对的，在确定用哪一种方法时要同时考虑研究对象、要求和各种方法的优缺点。但是，在测定要进行比较的两种阈限时，必须用同一种方法，因为，不同的方法所用的指标不同。
4.2.2 实验中存在的各种误差及其控制方法
1）动作误差
在平均差误法实验中，一般要被试自己操纵实验仪器来调整比较刺激，使其与标准刺激相等，这就要产生动作误差，亦即因被试所采用的方式不同而产生误差。
为消除动作误差，通常使一半比较刺激
长于标准刺激，另一半则短于标准刺激
2）空间误差
因实验系统所呈现的刺激是视觉的，所以标准刺激设置的位置不同（或左侧或右侧），易产生空间误差。
为消除空间误差，通常使比较刺激的位置一半在标准刺激左侧，一般在标准刺激右侧。
3）习惯误差和期望误差
习惯误差和期望误差是一对相反的误差。
习惯误差：是指由于被试在长序列中有继续作同一种判断的倾向所引起的误差。
期望误差：是指由于被试在长的序列中给予相反判断（期望转折点的尽快到来）的倾向所导致的误差。
为了让习惯误差和期望误差尽可能相互抵消，可采用多层次的ABBA法和拉丁方设计。
4）练习误差和疲劳误差
练习误差和疲劳误差是一对相反的误差。
练习误差：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。
疲劳误差：与练习误差相反，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。
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。为了检查有无这两种误差就要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，若前一半实验中测定的阈限比后一半实验中测定的阈限大，并差别显著时，就可以认为在测定过程中有练习因素的作用，若前一半实验中测定的阈限比后一半实验中测定的阈限小，并差别显著时，就可以认为在测定过程中有疲劳因素的作用。练习误差和疲劳误差两种影响可能互相抵消，也可能一种影响比另一种影响要大。
为了消除两种误差的影响，可采用多层次的ABBA法和拉丁方设计。
参考文献
【1】杨治良，实验心理学，浙江教育出版社，2004年12月。