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平均差误法测定线段长度差别阈限 摘要随机选取华东师范大学应用心理学系本科二年级年龄均为19岁的男女生各一名，通过让被试调整比较刺激，使其与标准刺激相等，来学习用平均差误法来测定线段长度差别阈限。关键词：平均差误法、差别阈限、标准刺激、比较刺激1 引言本实验是用平均差误法来测量线段长度的差别阈限，以此来学习平均差误法。差别阈限是指刚好能引起差异感受的刺激变化量，其操作定义为有50%的实验次数能引起差别感觉的两个刺激强度之差。正是基于上述操作定义，费希纳设计了三种测量感觉阈限的方法最小变化法、恒定刺激法和平均差误法，后来被统称为传统心理物理法。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=X-PSE/Nb.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=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，则被试辨别力差注：标准差表示一组数据的离散程度2 方法2.1 被试随机选取华东师范大学应用心理学系本科二年级男女各一名同学，年龄均为19岁。2.2 仪器和材料 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 程序 1）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”、“左长”、“左短”、“右短”、“右长”。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”。一个循环共40次。如做60次或80次则按上面顺序增加。20次则只取前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 结果本实验中标准刺激长度为200像素，我们将被试调整的比较刺激的结果减去200得到下表： 被试调整的比较刺激的结果被试次数右长右短左短左长左长左短右短右长女13291063310215121011957354116111310445114699145791131212719男1406661016192122014710121236214710981041708243142052610201339利用SPSS13.0作统计分析： 3.1 对女被试的数据作分析：1）AE=7.475；2）根据比较刺激长于标准刺激还是短于标准刺激将结果分为两组，对两组数据进行相关样本t检验（双侧检验）得：t= -0.699,p=0.4930.05,df=19，所以两组数据在0.05水平下无显著差异；3）根据比较刺激在标准刺激的左边还是右边将结果分为两组，对两组数据进行相关样本t检验（双侧检验）得：t= -1.203,p=0.2440.05,df=19,所以两组数据在0.05水平下无显著差异。4）将数据分为前20次和后20次两组，对两组数据进行相关样本t检验（双侧检验）得：t= -1.196,p=0.2460.05,df=19,所以两组数据在0.05水平下无显著差异。3.2 对男被试的数据作分析：1) AE=7.875；2) 根据比较刺激长于标准刺激还是短于标准刺激将结果分为两组，对两组数据进行相关样本t检验（双侧检验）得：t=0.696,p=0.4950.05,df=19, 所以两组数据在0.05水平下无显著差异；3) 根据比较刺激在标准刺激的左边还是右边将结果分为两组，对两组数据进行相关样本t检验（双侧检验）得：t=0.915,p=0.3720.05,df=19, 所以两组数据在0.05水平下无显著差异。4）将数据分为前20次和后20次两组，对两组数据进行相关样本t检验（双侧检验）得：t= -2.177,p=0.0420.05,df=78,所以两组数据在0.05水平下无显著差异。4 讨论4.1 三种心理物理法的比较虽然极限法、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。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。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。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 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。4.3 对实验结果的分析1)通过对本实验中男女被试的结果数据进行独立样本t检验发现，男女被试的差别阈限无显著差异。但这并不能说明用平均差误法测出的所有个体的差别阈限都无显著差异，因为实验中样本过小（只有两个被试），得出的结论并无代表性。所以我们只能说在本实验中此男女被试的差别阈限无显著差异。2）通过结果中数据的分析可以看出，不管比较刺激是在标准刺激的左侧还是右侧，比较刺激是短于标准刺激还是长于标准刺激，对于男女被试而言，均无显著差异。这说明至少对于本实验中的男女被试而言，我们设置的实验确实控制了空间误差和动作误差，从这个方面讲，我们的实验设计是成功的。3）通过结果中数据的分析可以看出，女被试前20次的差别阈限和后20次的差别阈限无显著差异，而男被试前20次的差别阈限和后20次的差别阈限有显著差异，且其前20次的差别阈限为6.00，后20次的差别阈限为9.75，通过前面的讨论可知，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。所以我们说男被试在测定过程出现了明显的疲劳现象，并造成了疲劳误差。5 结论平均差误法可用于测定线段长度差别阈限。6 参考文献杨治良.实验心理学.杭州：浙江教育出版社，1998，177180.郭秀艳.实验心理学.北京：人民教育出版社，2004，231240. 7 附录实验中两名被试的原始数据1） 女被试序号比较刺激位置初始值终止点1右2012032右2071993右2122054右2022045右2002076右1821987右1831958