感觉阈限的测量-最小变化法

1、心理物理学心理物理学雷玉菊雷玉菊心理学教研室心理学教研室科学心理学之初 1860年，费希纳，年，费希纳，心理物理学纲要心理物理学纲要 心理物理学方法的中心问题是心理物理学方法的中心问题是揭示揭示物理量物理量（对身体各感官的刺激）与心理量（各种（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。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促成了科学心理学的诞生物理量与心理量物理量物理量测量仪器测量仪器心理量心理量亮度亮度光度计光度计明度明度声强（声压）声强（声压）声级计声级计响度响度重量重量秤秤重量觉重量觉温度温度温度计温度计温度觉温度觉传统的心理物理学 感觉阈限的测

2、量感觉阈限的测量 阈上感觉的测量，也就是心理量表的制作阈上感觉的测量，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绝对阈限：刚刚能引起感觉的最小刺激强度叫做绝对阈限（度叫做绝对阈限（absolute threshold）。）。 差别阈限：刚刚能觉察出两个刺激有差异差别阈限：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（的刺激变化量称为差别阈限（difference threshold），又称最小可觉差（），又称最小可觉差（just noticeable difference，j.n.d）。）。某些近似的绝对阈限感觉种类感觉种类觉察阈限值觉察阈限值视视 觉觉清晰

3、无雾的夜晚清晰无雾的夜晚30英里处看到的一只烛光英里处看到的一只烛光听听 觉觉安静条件下安静条件下20ft.处表的滴答声处表的滴答声味味 觉觉一茶匙糖溶于一茶匙糖溶于8L水中水中嗅嗅 觉觉一滴香水扩散到三室一套的整个房间一滴香水扩散到三室一套的整个房间触触 觉觉一只蜜蜂的翅膀从一只蜜蜂的翅膀从1cm高处落到你的背部高处落到你的背部操作定义 绝对阈限：有绝对阈限：有50%的次的次数能引起感觉，数能引起感觉，50%的的次数不能引起感觉的刺次数不能引起感觉的刺激强度为该刺激的绝对激强度为该刺激的绝对阈限。阈限。 差别阈限：有差别阈限：有50%的次的次数能觉察出差别，数能觉察出差别，50%的次数不能觉

4、察出差别的次数不能觉察出差别的刺激强度差别值为该的刺激强度差别值为该刺激的差别阈限。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三种方法 测量感觉阈限的方法有三种：测量感觉阈限的方法有三种： 最小变化法最小变化法 恒定刺激法恒定刺激法 平均差误法平均差误法 学习者应特别注意这三种方法的实验程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。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 又称极限法又称极限法（limit method）、）、序列探索法序列探索法（method of serial explortation）、）、最小可觉差最小可觉差（或最小差异法）（

5、或最小差异法）（method of least difference）等。等。 特点：将刺激按递减或递增系列的方式，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。到另一种反应的瞬时转换点或阈限的位置。基本程序 测定绝对阈限测定绝对阈限 刺激：刺激系列（递增或递减系列）起点的确定刺激：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刺激，当被试反应变化时停止 阈限的计算阈限的计算 （1）求每个系列的

6、阈限值）求每个系列的阈限值被试反应发生转折处被试反应发生转折处的两个刺激值的中点；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）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感觉的绝对阈限值+ ?24232221201919181716151413121110987+?+?+1 2 3 4 5 6 7 8 9 10阈限 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 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

7、比较，直到被试反应发生转折，以“+”“-“”=“”？”记录被试反应。 阈限的确定：阈限的确定： 每个系列中最后一次每个系列中最后一次“+”到非到非“+”之间的中点是之间的中点是差别阈限的上限差别阈限的上限(Lu)，最后一次，最后一次“-”到非到非“-”之间之间的中点是差别阈限的下限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上限和下限之间的距离是不肯定间距(Iu) 不肯定间距的不肯定间距的1/2定义为差别阈限定义为差别阈限(DL) 不肯定间距的中点是主观相等点不肯定间距的中点是主观相等点(PSE)，理论上，理论上PSE与标准刺激与标准刺激(St)相等，两者之间的差距称常相等

8、，两者之间的差距称常误误(CE) 将所有系列的上限平均，下限平均，即可求得该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)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p测定绝对阈限时产生的误差以及控制测定绝对阈限时产生的误差以及控制u习惯误差：继续作同一种判断的倾向；使递增系列阈限习惯误差：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；值偏高，递减系列阈限值偏低；当递增系列的阈限大于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

9、惯误差递减系列的阈限且差异显著时，可以判定存在习惯误差u期望误差：期望转折点的尽快到来的倾向；使递增系列期望误差：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；阈限值偏低，递减系列阈限值偏高；当递减系列的阈限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抵消习惯和期望误差的方法为递增和递减序列数量一致 采用抵消平衡设计（即采用抵消平衡设计（即ABBAABBA设计）：设计）：第一次：递增（第一次：递增（A A）第二次：递减（第二次：递减（B B）第三次：递减（第三次

10、：递减（B B）第四次：递增（第四次：递增（A A） 练习误差练习误差（error of practiceerror of practice）是由于实验的多）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，而导致反应速度了兴趣和学习效果，而导致反应速度加快和准确加快和准确性逐步提高性逐步提高的一种系统误差。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速度减慢和准确性逐

11、步降低降低的一种系统误差，称的一种系统误差，称之为之为疲劳误差疲劳误差（error of fatigueerror of fatigue）。）。 随着时间的进展，练习可能使阈限降低，而疲劳随着时间的进展，练习可能使阈限降低，而疲劳可能使阈限升高。可能使阈限升高。 + ?24232221201919181716151413121110987+?+?+1 2 3 4 5 6 7 8 9 10阈限 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 用极限法测定差别阈限时，每次要呈现两个刺激，用极限法测定差别阈限时，每次要呈

12、现两个刺激，让被试比较，其中一个是让被试比较，其中一个是标准刺激标准刺激，即，即刺激是固刺激是固定的，其强度大小不变定的，其强度大小不变；另一个是；另一个是比较刺激比较刺激又称又称变异刺激，即变异刺激，即刺激的强度按由小而大或由大而小刺激的强度按由小而大或由大而小顺序排列顺序排列。 标准刺激和比较刺激可同时呈现，标准刺激在每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，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。以测定绝对阈限的同样方法与标准刺激匹配呈现。 差别阈限的确定差别阈限的确定： A、在递减系列中最后一次、

13、在递减系列中最后一次“+”到非到非“=”之间的中点为差别阈限的上限（之间的中点为差别阈限的上限（Lu） 第一次非第一次非“-”到到“-”之间的中点为差之间的中点为差别阈限的下限（别阈限的下限（Ll） B、在递增系列中的最后一次、在递增系列中的最后一次“-”到非到非“-”之间的中点为差别阈限的下限（之间的中点为差别阈限的下限（Ll） 第一次非第一次非“+”到到“+”之间的中点为差之间的中点为差别阈限的上限（别阈限的上限（Lu） C、上限与下限之间叫不肯定间距、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（、不肯定间距的中点叫主观相等点（PSE）理论上理论上PSE应与标准刺激（

14、应与标准刺激（St）相等，但）相等，但实际有差距，叫常误（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、取不肯定间距的一半或取上差别阈（DLu=Lu-St）和下差别阈（）和下差别阈（DLl=St-Ll）之和的一半为差别阈限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比较刺激系列呈现顺序比较刺激系列呈现顺序标准刺激呈现位置标准刺激呈现位置相继呈现的先后顺序相继呈现的先后顺序 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来测定阈限的，并且渐增系列和渐减系列是完全分开的。分开的。 阶梯法和最小变化法不同的地方，就在于它阶梯法和最小变化法不同的地方，就在于它把增把增加和减少刺激强度的程序连续进行加和减少刺激强度的程序连续进行。当被试报告。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，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

16、样的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。的实验次数为止。XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX 确定刺激变化梯度的原则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被试改变反应前，连续相同的反应次数不得多于于3次次 阶梯太大，刺激变化，反应也变化，测量精确阶梯太大，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，性下降；阶梯太小，连续相同的反应次数增加，测验的效用降低测验的效用降低恒定刺激法

17、基本程序基本程序 选择距离相等的选择距离相等的5到到7个刺激，最大刺激强个刺激，最大刺激强度被感知的可能性大于度被感知的可能性大于95%，最小刺激强，最小刺激强度被感知的可能性低于度被感知的可能性低于5% 每种刺激呈现到每种刺激呈现到50到到200次次 刺激呈现顺序随机安排，测量绝对阈限时，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，求出各个刺激变量引起某种反应的次数，如有、无或大、小如有、无或大、小绝对阈限的计算绝对阈限的计算以两点阈的以两点阈的测定为例测定为例 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”u 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，垂线与横轴相交处就是两点阈。 应用比例算式计算：11-10/66-29=X-10/50-29 差别阈限的计算差别阈限的计算以重量辨别实验为例以重量辨别实验为例 实验程序：以实验程序：以200克为标准刺激，以从克为标准刺