阈限测定实验心理学报告

1、阈限测定实验报告实验心理学报告阈限测定实验报告专业：心理与行为科学系班级：1401班学号：3140103886姓名：范云馨性别：女19阈限测定实验报告范云馨（浙江大学心理与行为科学系杭州）摘 要 本实验通过四种方法（平均差误法、最小变化法和恒定刺激法和quest法）测定绝对感觉阈限和差别感觉阈限，探讨空间误差、习惯误差等对于阈限测定的影响和不同比较刺激长度下阈限偏差的百分比，理解四种方法的阈限测定公式与原理，并对比其优缺点。关键词 感觉阈限 平均差误法 最小变化法 恒定刺激法 quest法 韦伯定律1 引言1.1 感觉阈限 感觉阈限（sensory threshold），又称阈限，是传统心理物

2、理学的核心概念。阈限可以分为两种：一是绝对阈限，指刚好能够引起心理感受的刺激强度；二为差别阈限，指刚好能引起差异感受的刺激变化量。但实际研究表明，对于某一特定强度的刺激，被试有时报告“无感觉”，有时报告 “有感觉”，有时则报告 “有一点儿感觉”。1.1.1绝对感觉阈限 绝对感觉阈限是指人的感觉器官接受某种刺激时刚刚能够引起反应或刚刚能停止其反应的刺激，即刚刚能够引起感觉的最小刺激量。不同感觉器官的绝对感觉阈限是不同的。例如，人很难感觉落在皮肤上的灰尘。但如果灰尘一次次地落在皮肤上，并达到一定量时就会引起人的感觉。凡是达不到最小物理刺激量的感觉都不能引起人的感觉。1.1.2差别感觉阈限 差别感觉

3、阈限(difference threshold)是指刚刚能引起差别感觉的刺激的最小差异量，或称为最小可觉差(just noticeable difference)，简称jnd；对这一最小差异量的觉察能力，叫差别感受性(difference sensitivity)。差别感受性与差别阈限在数值上也成反比。差别阈限越少，即刚刚能够引起差别感觉的刺激物间的最小差异量越小，差别感受性就越大。 德国生理学家韦伯(weber,1834)曾系统研究了触觉的差别阈限。他让被试用手先后提起两个重量不大的物体并判断哪个重些。用这种方法确定了刚刚能够引起差别感觉的最小刺激量。结果发现对刺激物的差别感觉不决定于一个刺

4、激增加的绝对数量而取决于刺激物 增量与原刺激的比值。比方说如果手上原有的重量是100克那么至少必须增加2克人们才能感觉到两个重量即100克与102克的差别如果原有的重量是200克那么增加的重量必须达到4克如果原重量为300克那么增加的重量应该是6克。可见为了引起差别感觉刺激的增量与原刺激量之间存在着某种关系。这种关系可用以下公式来表示： k=i/i其中i为标准刺激的强度或原刺激量，i为引起差别感觉的刺激增量，k为一个常数。这个公式叫韦伯定律(webers law)。对不同感觉来说k的数值是不相同的即韦伯分数不同。 根据韦伯分数的大小可以判断某种感觉的敏锐程度。韦伯分数越小感觉越敏锐。 因此，研

5、究者引入了操作定义（operational definition）的概念：有 50的实验次数能引起反应或感觉的刺激值；同理，把差别阈限定义为有 50的实验次数能引起差别感觉的两个刺激强度之差。1.2阈限测定的基本方法心理物理法的创始人费希纳（g. t.fechner）认为感觉阈限测定的基本方法有三种，分别是： （1）平均差误法； （2）最小变化法； （3）恒定刺激法。1.2.1平均差误法 平均差误法（method of average error）又称调整法，最适用于测定差别感觉阈限和等值，也可以用于测定绝对感觉阈限。该方法的特点是呈现一个标准刺激和比较刺激，然后要求被试调节比较刺激，使之与比

6、较刺激相等。由于被试不可能每次使比较刺激和标准刺激相等，因而可能会存在误差，将多次误差平均后即可得到平均误差。由于平均误差与差别阈限成正比，因而可以用平均误差来估计差别感受性。平均差误的计算具体有以下两种方法：（1）把每次调整的结果（x）与主观相等点（pse）的差值的绝对值加以平均，作为差别阈限的估计。（2）把每次调整的结果（x）与标准刺激（s t ）的差值的绝对值加以平均，作为差别阈限的估计。 平均差误法容易引入空间误差和动作误差，为消除空间误差，可以使比较刺激在标准刺激左右各半来加以消除。同时为了消除动作误差，可以使一半比较刺激长于标准刺激，而另一半比较刺激短于标准刺激。1.2.2最小变化

7、法 最小变化法（minimal-change method）又称极限法，是测定阈限的直接方法。最小变化法由递增和递减两个系列组成，通过间隔相等的小幅变化来系统地探讨被试由一类反应到另一类反应的转折点，如寻找从无感觉到有感觉或从有感觉到无感觉的临界值。最小变化法既可以用于测定绝对感觉阈限，也可以用于测定差别感觉阈限。 最小变化法测定差别阈限的方法：分别计算递增和递减系列中突变临界点对应的差别阈限的上限（l u ）和下限（l l ），两者的差值为不肯定间距（i u ），不肯定间距数值的一半或取上差别阈限（dl u ）和下差别阈限（dl l ）之和的一半为差别阈限，而不肯定间距的中点为主观相等点（p

8、oint of subjective equality，pse），其与标准刺激（s t ）的差距为差误（constant error，ce）。公式表述如下： 最小变化法测定差别阈限时，容易产生各类误差，如习惯误差、期望误差、空间误差和动作误差。其中，为消除空间误差，可以使比较刺激在标准刺激左右各半来加以消除；为消除动作误差，可以使一半比较刺激长于标准刺激，而另一半比较刺激短于标准刺激。 最小变化法将有感觉与无感觉的转折点作为阈限，曾被认为很好地表达了感觉阈限的概念：人们在阈限以下的刺激是无法感觉到的。但是阈下知觉的存在表明上述看法有待商榷。因而，最小变化法现已被淘汰，转而使用最新的quest法

9、来测定感觉阈限。1.2.3恒定刺激法 恒定刺激法（method of constant stimulus），又称频率法，是最准确、应用最广的心理物理法。该法是以一定的次数（500100 次）呈现几个（57 个）固定强度的比较刺激。每次随机挑选其中一个刺激对被试进行施测，最后通过计算被试对每个比较刺激的觉察次数来确定绝对阈限。测量差别阈限则需要被试每次将比较刺激与标准刺激进行比较，最后统计被试对每个比较刺激相对标准刺激的强弱次数来确定差别阈限。 需要注意：此法在实验之前需先选定刺激。所选比较刺激的最大强度被感觉到的比例应不低于95 （95%） ； 所选刺激的最小强度被感觉到的比例则应不高于5（5

10、%） 。选定刺激呈现的范围之后，再在这个范围内取距离相等的几个刺激。 用恒定刺激法测定差别阈限，较早的方法是要求被试做出三类反应：“大于”、“等于”和“小于” ，但发现被试在做“等于”反应时，会受到其性格特征及策略的影响：若被试较为自信，做出“等于”反应就较少，反之，若被试较为谨慎，做出“等于”反应则较多，这样会影响其差别阈限的大小。因此，后续的方法多采用只让被试作“大于”或“小于”的二类反应。1.2.4 quest 法该方法是基于贝叶斯原理的阈限测定算法，由 watson 和 pelli于 1983 年首次提出(watson, 1983)。与传统的阈限测定方式不同，quest 法是一种“自适

11、应”算法，它根据前一次试验的刺激强度和被试的反应的结果来确定当前的试验的刺激强度，因而可以很快确定被试的阈限。2 实验方法2.1实验目的 分别运用平均差误法、最小变化法和恒定刺激法测量感觉阈限，理解测量阈限的方法和原理，对比三种方法的优缺点。2.2被试 浙江大学紫金港校区14级心理与行为科学系学生30名，男15名，女15名。2.3 仪器与材料 ibm-pc计算机一台，认知心理学教学管理系统。本实验呈现的刺激材料是黑色线条，宽度为 10 个像素（pixel），长度在 176224 像素之间。2.4 实验设计与流程 本实验包含三个子实验：平均差误法测定差别阈限实验、最小变化法测定差别阈限和恒定刺激

12、法测定差别阈限。2.4.1 平均差误法测定差别阈限实验平均差误法测定差别阈限实验单次试验流程见图 1-1。首先，随机空屏 7001300 毫秒后，在屏幕上一左一右呈现两黑色线条，其中一条是标准刺激，另一条是比较刺激（调节刺激） 。被试需要通过按键来调整比较刺激的长短，以和标准刺激感觉上相等。标准刺激的长度恒为 200 像素，而比较刺激长度则在 176224 像素之间变化。增加长度的默认按键为“j”键，而减少长度的默认按键为“f”键，每次按键增减均为 1 像素。比较刺激出现在左侧和右侧的概率是相等的（各 0.5）；同时比较刺激初始长度较标准刺激长或短的概率也是相等的（各 0.5）。比较刺激下方有

13、蓝色的“调节刺激”四个字，而标准刺激下方有棕色的“标准刺激”四个字，以示区分。为了减少被试按键过程中的反应定势，生成的实验序列经 wald-wolfowitz 游程检验，显著性大于 0.10（双侧）。被试调整完毕后，按空格键确认，而后自动进入下一次试验。实验开始前，从正式实验中随机抽取 10 次作为练习，调节误差比例低于 5%方可进入正式实验。正式实验共有 96 次试验，分 4 组（每组 24 次） ，组与组之间分别有一段休息时间。整个实验持续约 30 分钟。2.4.2最小变化法测定差别阈限实验最小变化法测定差别阈限实验单次试验流程见图 1-2。首先，随机空屏 7001300 毫秒后，在屏幕上

14、一左一右呈现两黑色线条，其中一条是标准刺激，另一条是比较刺激（调节刺激） 。被试需要通过按键来调整比较刺激的长短，以和标准刺激感觉上相等。实验由增（长）系列和减（短）系列组成。标准刺激的长度恒为 200 像素。其中，增（长）系列中的比较刺激由明显比标准刺激短的长度开始（176195像素之间） ，需要被试通过不断按增长键使比较刺激增长，当发现两者相等时就按相等键，按完相等键后，若发现仍然相等，可以继续按相等键，直到发现比较刺激比标准刺激长时，按减短键，以结束一次试验；同理，减（短）系列中的比较刺激由明显比标准刺激长的长度开始（205224 像素之间） ，需要被试通过不断按减短键使比较刺激减短，

15、当发现两者相等时就按相等键， 按完相等键后， 若发现仍然相等，可以继续按相等键，直到发现比较刺激比标准刺激短时，按增长键，以结束一次试验。增加长度的默认按键为“j”键，而减少长度的默认按键为“f”键，每次按键增减均为 1 像素，而相等长度的默认按键则为空格键。比较刺激出现在左侧和右侧的概率是相等的（各 0.5） ；同时比较刺激初始长度较标准刺激长或短的概率也是相等的（各 0.5）。比较刺激下方有蓝色的“调节刺激”四个字，而标准刺激下方有棕色的“标准刺激”四个字，以示区分，同时，每次试验均会在屏幕上方标示操作方向（递减操作或递增操作） 。为了减少被试在按键过程中的反应定势，生成的实验序列经 wa

16、ld-wolfowitz 游程检验，显著性大于 0.10（双侧）。实验开始前， 从正式实验中随机抽取 8 次作为练习， 调节误差比例低于 5%方可进入正式实验。正式实验共有 40 次试验，分 4 组（每组 10 次），组与组之间分别有一段休息时间。整个实验持续约 15 分钟。2.4.3恒定刺激法测定差别阈限实验恒定刺激法测定差别阈限实验单次试验流程见图 1-3。首先，随机空屏 7001300 毫秒后，在屏幕上一左一右呈现两黑色线条，其中一条是标准刺激，另一条是比较刺激（调节刺激） 。被试需要通过按键判断比较刺激较标准刺激是感觉上偏长还是偏短。实验中，标准刺激的长度恒为 200 像素，而比较刺激

17、长度共有 6 档，分别是：185 像素、191 像素、197 像素、203 像素、209 像素和 215 像素。偏长的默认按键为“j”键，而偏短的默认按键为“f”键。比较刺激出现在左侧和右侧的概率是相等的 （各 0.5） ； 同时比较刺激初始长度较标准刺激长或短的概率也是相等的 （各0.5） 。比较刺激下方有蓝色的“调节刺激”四个字，而标准刺激下方有棕色的“标准刺激”四个字，以示区分。为了减少被试按键过程中的反应定势，生成的实验序列经过wald-wolfowitz 游程检验，显著性大于 0.10（双侧） 。被试做出按键反应后，自动进入下一次试验。实验开始前， 从正式实验中随机抽取 10 次作为

18、练习， 击中比例高于 60%方可进入正式实验。正式实验共有 300 次试验，分 4 组（每组 75 次），组与组之间分别有一段休息时间。整个实验持续约 30 分钟。2.4.4 quest法测定差别阈限实验quest 法测定差别阈限实验单次试验流程见图 1-4。首先，随机空屏 7001300毫秒后，在屏幕上一左一右呈现两黑色线条，其中一条是标准刺激，另一条是比较刺激（调节刺激）。被试需要通过按键判断比较刺激较标准刺激是感觉上偏长还是偏短。实验中，标准刺激的长度恒为 200 像素，而比较刺激的长度则由 quest 算法根据前一次试验的刺激强度和被试反应的结果动态生成。 偏长的默认按键为 “j” 键

19、，而偏短的默认按键为 “f” 键。 比较刺激出现在左侧和右侧的概率是相等的 （各 0.5）。比较刺激下方有蓝色的 “调节刺激” 四个字， 而标准刺激下方有棕色的 “标准刺激”四个字，以示区分。为了减少被试按键过程中的反应定势，生成的实验序列经wald-wolfowitz 游程检验，显著性大于 0.10（双侧）。被试做出按键反应后，自动进入下一次试验。本实验中 quest 算法采用的参数设置如下：tguess 为先验阈限估计值，本实验为200，tguesssd 为先验阈限估计值的标准差，本实验设为8，pthreshold 为阈限临界值处反应偏长的概率，本实验设为0.82。beta、delta 和

20、 gamma 均为 weibull 心理测量函数的参数。其中，beta 控制心理测量函数的斜率，通常为3.5，delta 是指被试盲目反应的比例，通常为 0.01，gamma 是指当强度值等于靶子刺激强度时，反应刺激偏长试验的比例数，本实验设为 0.5。grain 为刺激变化的步长，本实验设为1，range 为刺激变化的全距，本实验设为 50（2525）。实验开始前，从正式实验中随机抽取10次作为练习，击中比例高于 60%方可进入正式实验。正式实验共有40次试验，分4组（每组 10 次），组与组之间分别有一段休息时间。整个实验持续约10分钟。3 结果分析3.1平均差误法：分别采用两种方法计算每

21、个被试和所有被试的差别阈限表3.1-1 30名被试平均主观相等点位置与差别阈限表psestaemaest202.1306200.00005.20135.6271 由表3.1-1可知，平均差误法的两种计算方法，第一种方法得出差别阈限的估计值aem = 5.2013，第二种方法得出差别阈限估计值aest = 5.6271，数值相差不大。主观相等点的估计位置为202.1306像素，很接近标准值。3.2 平均差误法： 以比较刺激所在位置为横坐标， 比较刺激最终长度为纵坐标 （标准刺激长度为基准点） ，绘制比较刺激在不同长度条件下的柱形图，并借此考察被试在调节比较刺激时是否存在空间误差和动作误差由图3.

22、2-1可知，当比较刺激位置在右边时，比起位于左边时，更容易得出比较刺激长度短于标准刺激长度的结论，也就是说，存在一定的空间误差和动作误差。当比较刺激位于右边时，由于视野受到影响，动作方向有一定变化，会把比较刺激看得偏短。图3.2-1 刺激在不同长度条件下的柱形图3.3 最小变化法： 分别计算每个被试和所有被试在增减系列中的绝对差别阈限（dl）和主观相等点（pse），并考察其差异是否显著将每个被试的数据分为递增系列和递减系列，可以得到分别的平均值如下表。由表3.3-4可得，递增系列与递减系列的主观相等点（pse)，sig = 0.0410.05，差异显著。因此我们可以得到，不断的递增或递减会影响

23、造成主观相等点的偏移。表3.3-1 30名被试在增减系列中的dl与pse平均值dlpse递增2.2477203.2578递减2.0904201.4771表3.3-2 成对样本统计量均值n标准差均值的标准误对 1pse增201.6910302.08676.38099对 2dl增2.1080301.17180.21394表3.3-3 成对样本相关系数n相关系数sig.对 1pse增 & pse减30-.020.918对 2dl增 & dl减30.263.160表3.3-4 成对样本检验成对差分tdfsig.(双侧)均值标准差均值的标准误差分的 95% 置信区间下限上限对 1pse增 - pse减1

24、.43320833.8161463.6967298-2.8581808-.0082359-2.05729.041对 2dl增 - dl减1.13970831.4718763.2687266-.4098993.6893160.52029.607 3.4 最小变化法：分析实验数据，考察被试在调节比较刺激时是否存在空间误差、习惯误差和期望误差（1） 空间误差表3.4-1 成对样本统计量均值n标准差均值的标准误对 1pse左201.619163301.1335900.2069643对 2dl左1.909225301.0806594.1973005表3.4-2 成对样本相关系数n相关系数sig.对 1p

25、se左 & pse右30.981.000对 2dl左 & dl右30.998.000表3.4-3 成对样本检验成对差分tdfsig.(双侧)均值标准差均值的标准误差分的 95% 置信区间下限上限对 1pse左 - pse右.2792053.2347281.0428553.1915563.36685426.51529.000对 2dl左 - dl右-.0064502.0666705.0121723-.0313453.0184450-.53029.600由表3.4-3可知，sig(pse) = 0 pse减，且两者差异显著。因此本实验存在习惯误差，不存在期望误差。3.5 恒定刺激法：以比较刺激长度

26、为横坐标，以判断比较刺激较标准刺激偏长和偏短的百分比例为纵坐标，分别绘制折线图恒定刺激法实验中，标准刺激的长度恒为 st=200 像素，而比较刺激长度共有 6 档：185 像素、191 像素、197 像素、203 像素、209 像素和 215 像素。图3.5-1 恒定刺激法偏短折线图图3.5-2 恒定刺激法偏长折线图由上面两图可知，无论偏长还是偏短，越接近标准刺激长度，判断错误的概率越高，而比较刺激长度和标准差距较大时，判断水平正确率接近100%且较平稳。3.6 恒定刺激法：采用直线内插法和最小二乘法分别计算每个被试和所有被试的75%绝对差别阈限（相对差别阈限）及其对应的主观相等点（1） 直线

27、内插法图3.6-1 直线拟合恒定刺激法偏短折线图偏短：y = -0.03571x + 7.6574所以 y=0.75时， x=193.43； y=0.50时， x=200.43.所有被试的平均75%绝对差别阈限为7.57，对应主观相等点200.43.表3.6-1 30名被试直线内插法计算表被试直线75%绝对差别阈限主观相等点1y= -0.03771x + 8.04956.45200.182y= -0.03756x + 7.04098.53198.743y=-0.03748x +7.23065.37200.924y= -0.03773x + 8.02955.70201.805y= -0.0372

28、8x + 8.03274.71203.326y= -0.03671x + 8.04957.45199.287y= -0.03518x + 7.64945.94200.818y= -0.03531x +6.782610.69198.129y= -0.03771x + 8.04956.54200.3710y= -0.03756x + 7.04096.87199.9111y=-0.03748x +7.23065.44200.7412y= -0.03773x + 8.02355.69201.6713y= -0.03728x + 8.03275.93201.3614y= -0.03671x + 8.04

29、956.22200.0015y= -0.03518x + 7.64948.00199.1916y= -0.03531x +6.78266.45200.1817y= -0.03771x + 8.04957.45199.2818y= -0.03446x + 7.04005.94200.8119y=-0.03748x +7.230610.69198.1220y= -0.03773x + 8.02956.54200.3721y= -0.03728x + 8.03276.87199.9122y= -0.03671x + 8.04955.44200.7423y= -0.03518x + 7.64945.6

30、9201.6724y= -0.03531x +6.78265.93201.3625y= -0.03771x + 8.04956.22200.0026y= -0.03456x + 7.03798.00199.1927y=-0.03748x +7.23066.45200.1828y= -0.03773x + 8.02358.53198.7429y= -0.03728x + 8.03275.37200.9230y= -0.03471x + 8.83526.87199.91（2） 最小二乘法表3.6-2 30名被试最小二乘法计算表被试直线斜率直线截距75%绝对差别阈限主观相等点平均-0.035717.

31、65747.57200.431-0.034387.33296.45200.182-0.039718.47958.53198.743-0.033337.22675.37200.924-0.031146.83195.70201.805-0.037147.90194.71203.326-0.037057.93957.45199.287-0.028386.12295.94200.818-0.036197.751410.69198.129-0.036867.86816.54200.3710-0.040488.62526.87199.9111-0.034007.35675.44200.7412-0.034

32、297.40385.69201.6713-0.040198.53815.93201.3614-0.034817.43366.22200.0015-0.037718.04958.00199.1916-0.034387.33296.45200.1817-0.037057.93957.45199.2818-0.028386.12295.94200.8119-0.036197.751410.69198.1220-0.036867.86816.54200.3721-0.040488.62526.87199.9122-0.034007.35675.44200.7423-0.034297.40385.692

33、01.6724-0.040198.53815.93201.3625-0.034817.43366.22200.0026-0.037718.04958.00199.1927-0.034387.33296.45200.1828-0.039718.47958.53198.7429-0.037718.04955.37200.9230-0.040488.62526.87199.913.7 quest 法：以试验次数为横坐标，比较刺激强度为纵坐标，选择一名典型被试绘制折线图，并考察所有被试最终差别阈限的收敛情况（提示：可以采用移动平均的方式进行） 由图3.7-1可知，该被试在quest实验进程中的比较刺激

34、强度从一开始的剧烈变化到最后趋于稳定，这一点较为典型。 由图3.7-2的整体移动平均趋势线则可以得到，在quest实验中，随着实验次数的增加，被试的比较刺激强度也逐渐增加并趋于稳定。图3.7-1 被试范云馨quest试验中的比较刺激强度变化折线图图3.7-2 所有被试在quest试验中的整体比较刺激强度变化折线图4 讨论4.1平均差误法有何优点和缺点？平均差误法（method of average error）又称调整法，最适用于测定差别感觉阈限和等值，也可以用于测定绝对感觉阈限。（1）优点：在测定差别阈限时所呈现的变异刺激，如光的明暗、声音的强弱高低、线条的长短等，是连续变化的，不象最小变化

35、法那样是以等距离、间断变化的，也不象恒定刺激法那样是几个固定刺激按随机的顺序呈现的。用这个方法测得的阈限值比用其它两种方法测得的要小一些，因为其差别阈限处于上下限之间的主观相等地带之内，而绝对阈限则50%次感觉到的强度之下。由于平均差误法获得数据的标准和计算的方法与其他方法不同，它所测得的结果可以说只是一个阈限的近似值。（2）缺点：平均差误法的变异刺激大都是由被试操作或调整而产生的连续的量的变化。由于这个特点，这个方法又叫调整法。由于被试参与操作，也容易产生动作误差。例如，从小于标准刺激调整到与标准刺激相等，和从大于标准刺激调整到与标准刺激相等，其结果就可能不同。因此平均差误法容易引入空间误差

36、和动作误差。为消除空间误差，可以使比较刺激在标准刺激左右各半来加以消除。同时为了消除动作误差，可以使一半比较刺激长于标准刺激，而另一半比较刺激短于标准刺。4.2 平均差误法的两种计算方法中，哪种算法更能体现差别阈限的含义，为什么？（提示：可以从信度或效度方面考虑）我认为第一种算法更能体现差别阈限的含义。差别阈限，是刚刚能够辨别出的两个刺激强度的最小差异量，即辨别两个强度不同的刺激所需要的，也称最小可觉差。第一种算法与第二种算法的区别在于，将主观相等点还是标准点作为阈限进行平均计算。从效度上来说，与第二种方法相比，第一种方法中pse相当于平均的主观标准点，最接近确切的可感知的阈限，因此第一种方法

37、得出的结果最接近最小可觉差，也更符合差别阈限的含义。但是从总体角度看，两种方法的信度和效度实际差异不大。4.3 平均差误法测定差别阈限实验中是否还有无关变量没有很好控制而影响实验结果？每一次调整的时间没有进行控制，这有可能导致被试在仔细进行调整时，调整时间较长因而主观相等点很靠近标准长度；而被试在较快速完成一次调整时，误差往往增大了。如果控制每一次的调整时间在合理范围内可能对实验结果更好。同时，每一名被试进行实验的时间点和精神状态不同，如果有被试实验中处于疲劳或精神萎靡的状态，进行实验的总时间长于其他人，而实验结果也会造成一定影响。4.4 最小变化法有何优点和缺点？最小变化法（minimal-

38、change method）又称极限法，是测定阈限的直接方法。最小变化法由递增和递减两个系列组成，通过间隔相等的小幅变化来系统地探讨被试由一类反应到另一类反应的转折点，如寻找从无感觉到有感觉或从有感觉到无感觉的临界值。（1）优点：最小变化法将有感觉与无感觉的转折点作为阈限，被认为很好地表达了感觉阈限的概念。同时，最小变化法既可以用于测定绝对感觉阈限，也可以用于测定差别感觉阈限。（2）缺点：最小变化法测定差别阈限时，容易产生各类误差，如习惯误差、期望误差、空间误差和动作误差。其中，为消除空间误差，可以使比较刺激在标准刺激左右各半来加以消除；为消除动作误差，可以使一半比较刺激长于标准刺激，而另一半

39、比较刺激短于标准刺激。另外，曾经的研究认为人们在阈限以下的刺激是无法感觉到的，但是阈下知觉的存在表明上述看法有待商榷。因而，最小变化法现已被淘汰，转而使用最新的quest法来测定感觉阈限。4.5 有哪些因素会影响最小变化法测定差别阈限的实验结果？（1） 习惯误差习惯误差指由于被试在长序列中有继续做同一种判断的倾向所引起的误差，如在渐减序列中坚持报告“有”，在渐增学列中坚持报告“无”的倾向。由于习惯误差的存在，递增序列中，阈值就会偏高，而在递减序列中，阈值就会偏低。（2） 期望误差期望误差则是指由于被试在长的序列中给予相反判断（期望转折点的尽早到来）的倾向所导致的误差。由于期望误差的存在，递增序

40、列中，阈值就会偏低，而在递减序列中，阈值就会偏高。为了让习惯误差和期望误差尽可能的相互抵消，最小变化法的递增和递减序列要做到数量一致。（3） 空间误差空间误差往往产生于标准刺激在左边和右边的次数不相等时或每对刺激同时呈现时，为消除空间误差，可以使比较刺激在标准刺激左右各半来加以消除。而本实验中提前控制了左右位置变化的总次数，但在比较刺激位置随机变化的情况下，在主观相等点的判断上，仍然存在一定的空间误差。（4） 动作误差为消除动作误差，可以使一半比较刺激长于标准刺激，而另一半比较刺激短于标准刺激。（5） 练习误差和疲劳误差练习误差是由于实验的多次重复，别好似逐渐熟悉了实验情境，对实验产生了兴趣了

41、学习效果，导致反应速度加快和准确性逐步提高的一种系统误差；疲劳误差是由于实验多次重复，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。为了平衡练习和疲劳效应，要求递增和递减系列按照abba法安排交替进行。4.6 恒定刺激法有何优点和缺点？恒定刺激法（method of constant stimulus），又称频率法、正误法、次数法，是最准确、应用最广的心理物理法。（1）优点：最准确、应用最广的心理物理法。可用于测量绝对阈限、差别阈限和等值等多种心理值。该法是以一定的次数（500100 次）呈现几个（57 个）固定强度的比较刺激。每次随机挑选其中

42、一个刺激对被试进行施测，最后通过计算被试对每个比较刺激的觉察次数来确定绝对阈限。测量差别阈限则需要被试每次将比较刺激与标准刺激进行比较，最后统计被试对每个比较刺激相对标准刺激的强弱次数来确定差别阈限。（2）缺点：实验次数过多，数据量太大，易造成实验过程中的疲劳，数据处理也较繁琐。且需要注意：此法在实验之前需先选定刺激。所选比较刺激的最大强度被感觉到的比例应不低于95 （95%） ； 所选刺激的最小强度被感觉到的比例则应不高于5（5%） 。选定刺激呈现的范围之后，再在这个范围内取距离相等的几个刺激。4.7 如何用恒定刺激法测定差别阈限来验证韦伯定律？ 4.7.1韦伯定律的含义韦伯定律是由德国著名

43、的生理学家与心理学家e.h. 韦伯发现，韦伯-费希纳定律是表明心理量和物理量之间关系的定律。即感觉的差别阈限随原来刺激量的变化而变化，而且表现为一定的规律性，用公式来表示，就是/=c，其中为原刺激量，为此时的差别阈限，c为常数，又称为韦柏率。韦伯在心理学史上的重大作用在于他是发现感觉对于外在刺激物是有相互依存性的第一人，心理物理学便是由此而建立的。差别量必须达到一定比例，才能引起差别感觉。这一比例是个常数，用公式表示：i(差别阈限)/i(标准刺激强度)=k(常数/韦伯分数)，这就是韦伯定律。 为了描述连续意义上心理量与物理量的关系，德国物理学家费希纳(18011887)在韦伯研究的基础上，于1

44、860年提出了一个假定：把最小可觉差（连续的差别阈限）作为感觉量的单位，即每增加一个差别阈限，心理量增加一个单位，这样可推导出如下公式：s = k lg i + c其含义是感觉量与物理量的对数值成正比。也就是说感觉量的增加落后于物理量的增加，物理量成几何级数增长，心理量成算术级数增长，这个经验公式被称为费希纳定律或韦伯-费希纳定律。适用于中等强度的刺激。 4.7.2韦伯定律的意义韦伯定律的提出，为我们提供了一个比较辨别能力的重要指标。如果要比较不同个体某一感觉道的辨别能力而所用的标准刺激又不相同时，就不能用差别阈限的绝对值进行比较，而要用韦伯比例来比较。另一方面，由于韦伯比例的倒数1/c可以用

45、来作为感受性的指标，所以通过韦伯比例我们还能对不同感觉道的感受性进行比较。 4.7.3如何用恒定刺激法验证韦伯定律设置一系列长度不等的标准刺激（st1,st2,st3,.,stn)，它们之间的长度差相等且大于差别阈限值。然后对每一个标准刺激长度设计与本实验类似的恒定刺激法，相同的被试，测定对应st值下，不同长度条件下的差别阈限。最后比较整理每一个st值对应的差别阈限变化情况，将得出结论，当标准刺激长度越长时，差别阈限增长越快。此时韦伯定律得以验证。4.8 结合quest法的实验结果，简述quest 算法的原理、特点及其使用步骤 4.8.1算法原理 由研究的quest实验结果分析来看，quest

46、算法的参数t（心理测量函数的阈值）不随试验次数的递增而改变，首先考虑先验信息的表示，我们确定一个阈值的先验概率密度函数（pdf）ft(t)，一般来讲，这个函数应该符合weibull分布，其参数形式包括尺度、位置等，它既包括分布形态，也包括特定条件下阈限的信息，如函数分布的平均数，可以理解为一个假想的阈限。 第二个信息来源是实验组，数据表示为d，实验组数据可以表示为一个似然函数： 设置一系列试验的刺激强度，将其与贝叶斯定律结合可以从先验概率密度函数得出后验概率密度函数，称后验pdf： 后验pdf包含了所有阈值信息：研究假设、先验估计值和数据（刺激强度和与其相对应的被试的反应），它既是估计阈限的基

47、础，也是设置下一次试验刺激的基础。以及下一次试验的分布规则： 4.8.2算法特点 quest算法作为最小变化法的改进算法，是自适应算法，即根据前一次的刺激来计算下一次的刺激。 因此quest算法最突出的优点，就是能根据处理数据的数据特征自动调整处理参数的边界条件和约束条件,使其与所处理数据的统计分布特征、结构特征相适应,以取得最佳的处理效果。 quest通常的做法是将下一次推荐刺激强度放在上一次试验的pdf.峰值（即众数）位置上，也就是说，当前的刺激强度总是截至目前阈限的估计值。实验按这样的顺序继续下去，直到达到一个先定的标准或先定的实验次数为止。当这个实验达到该先定标准或试验次数时，pdf的峰值所对应的测量值就是所求的阈限。 quest法相对于其他经典算法，收敛速度快，完成一次完整迭代所需运算次数少，自适应能力强。 4.8.3使用步骤 先简单快速地在每次试验后计算后验pdf，而不减缓实验进程。由4.8.1中的式可得，后验pdf的所有信息都包含在ft(t)fd|t(d|t)之积中，等同于t和d的联合密度，设为ft,d(t,d)，由此可以得到： 称为“quest 函数”。 从最初的实验开始后，接下来的n次实验，关于d的数据有一系列反馈结果ri，i=1,2,3,.,n，每一次