平均差误法-线段长度差别阈限
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摘要:随机抽取沈阳工程应用心理系六名被试和外系两名被试。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
一、 前言
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=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
注:标准差——表示一组数据的离散程度
实验目的: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。
二、方法
1 被试
在本班随机找出六名被试、再从外系找来两名被试。分别为四男四女。
2 材料
计算机及心里实验系统;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。
通过老师准备的实验软件,有两根不同长度的线段,一个为标准项激,长度固定不变,另一个为测验项其与标准项的长度不一致。
3 实验设计
平均差误法会带来动作误差,应注意克服。在本实验中,有一半次数变异刺激长于标准刺激(简称“长”),另一半次数变异刺激短于标准刺激(简称“短”)。同时,为了消除空间误差,应将一半次数在右边呈现变异刺激(简称“右”),另一半次数在左边呈现变异刺激(简称“左”)。因此,组合上述4种方法,可得到“右短”、“右长”、“左短”、“左长”四种方式。实验中每种方式作10次测定,为了消除顺序误差,每种方式又分为两个5次进行,如下表:
实验步骤
①、键入被试姓名后,请仔细阅读指示语,主试应向被试指明反应键(红键和绿键)的位置和使用方法。
②、提醒被试分清标准刺激和变异刺激(在标准刺激的下面印有“标准刺激”的字样)。
③、被试每次调整完毕后,按反应键盒上的黄键表示确认。本实验的标准刺激是160个象素单位(每次变异为1个象素单位)。
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。
三、结果(包括数据的平均数和标准差,统计分析附上表格,有图的附上图)
1、结果分数
由实验所得的数据显示,001的长度阈限为6.88,依照上述公式计算出被试线段长度估计的平均误差AE=11。
相对差别阈限: 6.88%
绝对差别阈限: 11
由实验所得的数据显示,002的长度阈限为4.37,依照上述公式计算出被试线段长度估计的平均误差AE=7。
相对差别阈限: 4.37%
绝对差别阈限: 7
由实验所得的数据显示,003的长度阈限为5.62,依照上述公式计算出被试线段长度估计的平均误差AE=9。
相对差别阈限: 5.62%
绝对差别阈限: 9
由实验所得的数据显示,004的长度阈限为5,依照上述公式计算出被试线段长度估计的平均误差AE=8。
相对差别阈限: 5.00%
绝对差别阈限: 8
由实验所得的数据显示,005的长度阈限为5,依照上述公式计算出被试线段长度估计的平均误差AE=8。
相对差别阈限: 5%
绝对差别阈限: 8
由实验所得的数据显示,006的长度阈限为3.75,依照上述公式计算出被试线段长度估计的平均误差AE=6。
相对差别阈限: 3.75%
绝对差别阈限: 6
由实验所得的数据显示,007的长度阈限为6.25,依照上述公式计算出被试线段长度估计的平均误差AE=10。
相对差别阈限: 6.25%
绝对差别阈限: 10
由实验所得的数据显示,008的长度阈限为4.37,依照上述公式计算出被试线段长度估计的平均误差AE=7。
相对差别阈限: 4.37%
绝对差别阈限: 7
2、 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。
3、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、 对实验结果的分析
相对差别域限
从上面可以看出:男女生的均值和标准差相差一般,总平均值为4.5 总标准差为2.44949
ANOVA Table
表中的显著性水平sig.值远大于0.05。说明男女学生性别与相对差别域限没有显著性差异。
Measures of Association
Eta Sguared 取值很小、说明相对差别域限与性别的相关性一般。这和单因素分析表的结论是一致的。
总的来说,从各种数据从标准差、均值方面方面可以看出平均差误法来测域限有一定的准确性。但因为被试者的注意力集中程度不同,所花实验的耗时的不同,外周环境的影响大小,以及被试调整时采取的对比线段长度的方法,以及因为实验时间操作的重复造成的被试疲劳效应等都会影响实验结果。使得实验结果会出现一定的差距。但总的来说,此种方法还是可行的。
结论:平均差误法可用于测定线段长度差别阈限。
参考文献:杨治良.实验心理学.杭州:浙江教育出版社,1998,177—180.
郭秀艳.实验心理学.北京:人民教育出版社,2004,231—240.
附录
===== 个人信息 =====
编 号:001 性 别:男 年 龄:21
姓 名: 学 历: 出生日期:
所 属: 职 业: 测试日期:20##-11-01 15:04:04
===== 结果分数 =====
相对差别阈限: 6.88%
绝对差别阈限: 11
===== 备 注 =====
测验耗时:440秒
[参数表]
间隔时间(毫秒)=500
标准刺激长度(像素)=160
线段粗度=4
线段颜色=黑
===== 详细反应 =====
变异刺激 始 终
右 短 140 170
右 短 123 168
右 短 123 167
右 短 146 163
右 短 120 170
右 长 175 179
右 长 185 179
右 长 178 182
右 长 209 183
右 长 190 183
左 长 193 144
左 长 182 149
左 长 195 155
左 长 200 153
左 长 190 151
左 短 113 148
左 短 134 153
左 短 137 149
左 短 146 152
左 短 113 143
左 短 137 152
左 短 117 146
左 短 111 145
左 短 116 149
左 短 144 153
左 长 187 155
左 长 193 155
左 长 208 139
左 长 204 154
左 长 200 160
右 长 190 170
右 长 197 174
右 长 171 165
右 长 176 180
右 长 183 180
右 短 113 168
右 短 120 171
右 短 116 165
右 短 133 176
右 短 130 167
===== 个人信息 =====
编 号:002 性 别:男 年 龄:20
姓 名: 学 历:大学 出生日期:
所 属: 职 业:学生 测试日期:20##-11-01 15:17:09
===== 结果分数 =====
相对差别阈限: 4.37%
绝对差别阈限: 7
===== 备 注 =====
测验耗时:1063秒
[参数表]
间隔时间(毫秒)=500
标准刺激长度(像素)=160
线段粗度=4
线段颜色=黑
===== 详细反应 =====
变异刺激 始 终
右 短 127 158
右 短 146 158
右 短 150 159
右 短 148 157
右 短 122 151
右 长 201 167
右 长 206 174
右 长 188 166
右 长 192 165
右 长 204 160
左 长 199 156
左 长 208 169
左 长 174 169
左 长 181 161
左 长 170 165
左 短 134 149
左 短 144 151
左 短 149 148
左 短 141 144
左 短 121 142
左 短 119 143
左 短 115 145
左 短 146 152
左 短 135 155
左 短 136 149
左 长 190 159
左 长 209 163
左 长 207 162
左 长 182 171
左 长 180 169
右 长 200 173
右 长 197 167
右 长 206 172
右 长 186 169
右 长 209 167
右 短 123 159
右 短 129 165
右 短 150 162
右 短 112 166
右 短 146 163
===== 个人信息 =====
编 号:003 性 别:女 年 龄:21
姓 名:李丽 学 历:大学 出生日期:1989-10-08
所 属: 职 业:学生 测试日期:20##-11-02 13:38:37
===== 结果分数 =====
相对差别阈限: 5.62%
绝对差别阈限: 9
===== 备 注 =====
测验耗时:362秒
[参数表]
间隔时间(毫秒)=500
标准刺激长度(像素)=160
线段粗度=4
线段颜色=黑
===== 详细反应 =====
变异刺激 始 终
右 短 148 164
右 短 139 164
右 短 116 168
右 短 112 169
右 短 145 166
右 长 188 169
右 长 180 171
右 长 201 173
右 长 205 171
右 长 175 173
左 长 207 147
左 长 194 162
左 长 201 162
左 长 171 166
左 长 182 148
左 短 132 131
左 短 120 154
左 短 148 150
左 短 138 154
左 短 138 149
左 短 140 155
左 短 141 156
左 短 140 151
左 短 123 155
左 短 144 158
左 长 205 161
左 长 182 164
左 长 191 155
左 长 187 153
左 长 190 142
右 长 189 195
右 长 170 168
右 长 175 167
右 长 170 170
右 长 177 169
右 短 145 162
右 短 129 170
右 短 146 174
右 短 142 174
右 短 148 179
===== 个人信息 =====
编 号:004 性 别:女 年 龄:20
姓 名:谭心 学 历:大学 出生日期:1990-05-26
所 属: 职 业:学生 测试日期:20##-11-02 13:46:59
===== 结果分数 =====
相对差别阈限: 5.00%
绝对差别阈限: 8
===== 备 注 =====
测验耗时:459秒
[参数表]
间隔时间(毫秒)=500
标准刺激长度(像素)=160
线段粗度=4
线段颜色=黑
===== 详细反应 =====
变异刺激 始 终
右 短 130 159
右 短 135 158
右 短 130 164
右 短 116 165
右 短 142 166
右 长 184 178
右 长 209 178
右 长 193 179
右 长 209 179
右 长 183 177
左 长 185 163
左 长 175 166
左 长 201 157
左 长 173 165
左 长 172 165
左 短 140 159
左 短 138 160
左 短 141 164
左 短 114 155
左 短 134 158
左 短 148 169
左 短 116 150
左 短 146 160
左 短 145 161
左 短 130 152
左 长 178 167
左 长 184 173
左 长 177 160
左 长 204 171
左 长 173 164
右 长 175 169
右 长 184 174
右 长 194 177
右 长 191 178
右 长 189 174
右 短 138 161
右 短 130 163
右 短 143 172
右 短 118 161
右 短 128 168
===== 个人信息 =====
编 号:005 性 别:男 年 龄:20
姓 名: 学 历:大学 出生日期:
所 属: 职 业:学生 测试日期:20##-11-02 13:57:28
===== 结果分数 =====
相对差别阈限: 5.00%
绝对差别阈限: 8
===== 备 注 =====
测验耗时:1152秒
[参数表]
间隔时间(毫秒)=500
标准刺激长度(像素)=160
线段粗度=4
线段颜色=黑
===== 详细反应 =====
变异刺激 始 终
右 短 123 176
右 短 145 169
右 短 125 166
右 短 113 168
右 短 145 168
右 长 203 168
右 长 190 168
右 长 171 168
右 长 176 165
右 长 194 169
左 长 174 160
左 长 173 164
左 长 188 157
左 长 173 152
左 长 172 159
左 短 135 154
左 短 145 152
左 短 117 149
左 短 129 147
左 短 133 149
左 短 147 147
左 短 145 145
左 短 119 150
左 短 117 150
左 短 117 150
左 长 186 159
左 长 177 153
左 长 186 159
左 长 170 156
左 长 205 159
右 长 179 170
右 长 203 170
右 长 195 173
右 长 192 171
右 长 202 174
右 短 128 166
右 短 144 171
右 短 122 171
右 短 137 167
右 短 132 171
===== 个人信息 =====
编 号:006 性 别:女 年 龄:20
姓 名: 学 历:大学 出生日期:
所 属: 职 业:学生 测试日期:20##-11-02 14:19:41
===== 结果分数 =====
相对差别阈限: 3.75%
绝对差别阈限: 6
===== 备 注 =====
测验耗时:825秒
[参数表]
间隔时间(毫秒)=500
标准刺激长度(像素)=160
线段粗度=4
线段颜色=黑
===== 详细反应 =====
变异刺激 始 终
右 短 114 163
右 短 141 162
右 短 125 163
右 短 133 161
右 短 133 161
右 长 174 174
右 长 185 170
右 长 195 169
右 长 183 166
右 长 196 166
左 长 186 154
左 长 196 154
左 长 201 148
左 长 207 146
左 长 205 152
左 短 150 151
左 短 128 159
左 短 137 157
左 短 143 157
左 短 146 154
左 短 129 153
左 短 119 149
左 短 122 150
左 短 134 152
左 短 121 159
左 长 183 157
左 长 183 160
左 长 189 145
左 长 206 153
左 长 185 157
右 长 185 164
右 长 184 177
右 长 201 170
右 长 181 168
右 长 186 172
右 短 139 162
右 短 131 166
右 短 136 165
右 短 122 162
右 短 130 162
===== 个人信息 =====
编 号:007 性 别:女 年 龄:21
姓 名: 学 历:大学 出生日期:
所 属: 职 业:学生 测试日期:20##-11-02 14:35:07
===== 结果分数 =====
相对差别阈限: 6.25%
绝对差别阈限: 10
===== 备 注 =====
测验耗时:440秒
[参数表]
间隔时间(毫秒)=500
标准刺激长度(像素)=160
线段粗度=4
线段颜色=黑
===== 详细反应 =====
变异刺激 始 终
右 短 131 167
右 短 116 172
右 短 113 170
右 短 131 166
右 短 130 171
右 长 179 165
右 长 171 167
右 长 170 167
右 长 194 163
右 长 173 161
左 长 204 145
左 长 174 145
左 长 184 153
左 长 204 153
左 长 192 142
左 短 147 138
左 短 120 148
左 短 120 153
左 短 123 150
左 短 124 154
左 短 121 149
左 短 126 150
左 短 142 150
左 短 134 147
左 短 134 151
左 长 203 145
左 长 178 147
左 长 170 157
左 长 206 144
左 长 186 143
右 长 206 170
右 长 197 163
右 长 205 172
右 长 178 164
右 长 182 168
右 短 112 176
右 短 111 170
右 短 120 168
右 短 147 175
右 短 123 168
===== 个人信息 =====
编 号:008 性 别:男 年 龄:21
姓 名: 学 历: 出生日期:
所 属: 职 业: 测试日期:20##-11-02 14:44:40
===== 结果分数 =====
相对差别阈限: 4.37%
绝对差别阈限: 7
===== 备 注 =====
测验耗时:578秒
[参数表]
间隔时间(毫秒)=500
标准刺激长度(像素)=160
线段粗度=4
线段颜色=黑
===== 详细反应 =====
变异刺激 始 终
右 短 120 162
右 短 124 167
右 短 137 162
右 短 149 159
右 短 133 157
右 长 192 164
右 长 204 163
右 长 178 172
右 长 175 173
右 长 173 171
左 长 183 158
左 长 190 148
左 长 173 148
左 长 181 149
左 长 180 150
左 短 150 155
左 短 120 155
左 短 143 157
左 短 115 146
左 短 138 146
左 短 144 153
左 短 131 157
左 短 132 155
左 短 122 148
左 短 129 156
左 长 196 152
左 长 175 155
左 长 183 153
左 长 203 149
左 长 174 154
右 长 196 163
右 长 180 168
右 长 203 157
右 长 174 167
右 长 182 167
右 短 120 170
右 短 120 166
右 短 145 165
右 短 124 164
右 短 147 164