恒定刺激法測定重量差別閾限

恒定刺激法測定重量差異閾限摘要：本實驗的目的是通過恒定刺激法測量重量差異閾限。兩名復旦大學心理系二年級本科生被隨機抽取，通過其對不同重量物體的重量感受測量重量差異閾限，并證實了重量差異閾限的韋伯分數(shù)。關鍵詞：韋伯定律韋伯分數(shù)重量差異閾限恒定刺激法引言1.1術語解釋重量差異閾限是指剛好〔或有50%的試驗次數(shù)〕能讓被試產(chǎn)生重量差異感受的兩個刺激之間的最小重量差異值，在重量感受方面具體表現(xiàn)為重量差異感受的變化與實際重量的變化之間的不同步性。換言之，對于重量不同的無勵磁機，能引起被試的重量差異感受所需的重量變化值〔即重量差異閾限〕不同，而且兩者之間比例是恒定的。恒定刺激法〔或稱固定刺激法，methodofconstantstimmulus〕又叫正誤法、次數(shù)法，是由費希納提出的傳統(tǒng)心理物理法中最準確、應用最廣的方法之一。其特點是：在整個實驗中始終應用假設干恒定的刺激，并以隨機順序反復呈現(xiàn)這些刺激，來測定絕對閾限和差異閾限。用該法測定差異閾限時，首先要在標準刺激上下一段距離內(nèi)〔從幾乎完全覺察不到，到幾乎完全能覺察到〕選定5-7個強度水平的刺激作為比擬刺激；然后將其與標準刺激進行比擬，并以相同的方法記錄每個比擬刺激所對應的三類反響〔“大”、“小”和“相等”〕的頻數(shù)，其中“大”、“小”兩類反響代表了兩類重量差異感受〔比擬刺激比標準刺激要重或輕〕，因此這兩類反響的頻數(shù)可以作為衡量重量差異感受的強度的指標；最后以比擬刺激的重量作為橫坐標，以每個比擬刺激所對應的某類反響的頻數(shù)所占的百分數(shù)作為縱坐標，繪制出該類反響的曲線，進而用直線內(nèi)插法等方法計算出符合操作性定義的差異閾限。1.2歷史研究韋伯〔Weber，1834〕通過對最小可覺差〔jnd，即差異閾限〕與物理刺激強度之間的關系的研究發(fā)現(xiàn)，對于作用于同一感覺通道的刺激，其差異閾限和當前刺激強度之比為一個定值〔即韋伯分數(shù)〕。用公式表示為：△Φ/Φ=C，其中△Φ表示差異閾限，Φ表示刺激的強度水平，C代表韋伯分數(shù)。這就是著名的韋伯定律，它適用于中等強度范圍內(nèi)的刺激。之后，費希納〔Fechner，1860〕繼承了韋伯的研究成果，他認為，差異閾限引起感覺量增加一個可覺差量〔JND〕，因此JND可用作單位來測量感覺量的大小。費希納使用差異閾限作為刺激測量單位、最小可覺差作為感覺量的測量單位，對閾上刺激進行了大量的實驗研究，并對這些實驗結果進行歸納與推導，得到了刺激量與心理量的對數(shù)關系定律：隨著刺激強度以幾何級數(shù)增加時，刺激引起的心理量那么以算術級數(shù)增加，即刺激引起的心理量與刺激強度的對數(shù)成正比。對數(shù)定律的表達式為：S=k×logR。其中：S代表心理量，R代表刺激量，k為常數(shù)。該定律可由韋伯定律推導而來，所以費希納定律也稱為費希納-韋伯定律〔Fechner-Weber'sLaw〕。該定律有兩個假設前提：首先，假定在一種特定的感覺范疇內(nèi)，差異閾限與標準刺激之比的韋伯分數(shù)是一常數(shù)；其次，在所有刺激強度水平上，最小可覺差在心理強度上是相等的，即它是一個心理量的度量單位。費希納-韋伯定律得到后來大量研究的證實，被看作是一種經(jīng)典的心理物理學定律。但是，也有研究認為，費希納定律只在中等刺激強度的變化范圍內(nèi)才能成立，在強刺激條件下就不成立了。之后，史蒂文斯〔Stevens，1957〕認為刺激量與心理量之間不是對數(shù)關系，而是冪函數(shù)關系，即史蒂文斯冪定律〔Stevens'powerlaw)：S=k×R^a，其中S代表心理量，R代表刺激量，k為常數(shù)，a是隨刺激類型不同而變化,而且也隨刺激強度而變化的常數(shù)。冪定律可用于測量幾乎所有心理量，大大改良了費希納定律，使得心理物理學關于心理量與物理量的關系描述和闡釋到達了一個新的水平。1.3本實驗的教學目的本實驗通過恒定刺激法測重量差異閾限，探究重量差異閾限與不同初始重量的關系。方法2.1被試心理系大二本科學生一名，男性，19歲，手部無相關疾病。2.2材料和實驗儀器重量鑒別器，由一套八個圓柱體組成，每個圓柱體均高2cm，直徑4cm。具體包括：100g的圓柱體兩個，100±4g，100±8g，100±12g的圓柱體各一個。2.3實驗過程2.4.1實驗設計中的隨機化實驗中共進行140次實驗。其中每一組刺激呈現(xiàn)20次，共7組?！?8g，92g，96g，100g，104g，108g，112g〕。其中每一組刺激的出現(xiàn)次序以及每一組中標準刺激和比擬刺激出現(xiàn)的先后順序都通過Excel中的Rand()函數(shù)所得的隨機值進行排序得到實驗順序從而實現(xiàn)隨機化。2.4.2程序每個被試都單獨進行測試。取重量為100g的圓柱體為標準刺激，取88g，92g，96g，100g，104g，108g和112g的圓柱體作為比擬刺激。所有圓柱體均為有標簽的一面朝下放置。讓被試坐在桌邊，手心朝上，同時要求被試閉眼。實驗正式開始后，給被試指導語：“稍后你的手上會先后放上兩個物體，請你比擬圓柱體的重量，當你感覺我把圓柱體放在你手上時，你感覺一下，然后對兩個物體的重量感覺進行比擬。這樣一共要比擬140次，每次比擬后還必須做出判斷，判斷標準盡量前后一致，完成判斷后說出你覺得后面的物體較前面的物體輕還是重或是相等?！北葦M刺激和標準刺激逐對相繼呈現(xiàn)。主試拿起圓柱體放在被試手心，要求其注意感受其重量，2秒后移除該圓柱體，放上另一圓柱體，要求被試對前后兩個圓柱體的重量進行比擬，判斷后一個物體較輕，較重還是相等，對三類反響分別以“-”、“+”、“=”進行標記。刺激應放在手的同一位置，比擬刺激和標準刺激呈現(xiàn)的時間間隔不要超過1秒，以免被試的感覺消退；兩次比擬之間至少間隔5秒以免引起差異感受相互干擾。結果3.1頻數(shù)分布表1每個比擬刺激所對應的三類反響的頻數(shù)和百分比〔被試一，本組被試〕比擬刺激〔克〕反響的頻數(shù)〔頻數(shù)所占百分比〕“+”“=”“-”883020509230155596252550100303535104603010108701515112801010表2每個比擬刺激所對應的三類反響的頻數(shù)和百分比〔被試二〕比擬刺激〔克〕反響的頻數(shù)〔頻數(shù)所占百分比〕“+”“=”“-”88510859210454596250751003040301044525301087010201127015153.2三類反響曲線圖以比擬刺激的重量作為橫坐標，以每個比擬刺激所對應的某類反響的頻數(shù)在該類反響中的總頻數(shù)中所占的百分比作為縱坐標，分別繪制出三類反響的曲線。圖1用直線內(nèi)插法求解差異閾限值〔被試一，本組被試〕圖2用直線內(nèi)插法求解差異閾限值〔被試二〕3.3求差異閾限被試一：以直線內(nèi)插法求得50%的次數(shù)被判斷為比標準刺激重的比擬刺激的重量為102.6克和50%的次數(shù)被判斷為比標準刺激輕的比擬刺激重量為96.0克。前者即重量差異閾限的上限Lu，后者即下限Ll，由此可得：差異閾限DL=〔Lu-Ll〕/2=3.3克。被試二：以直線內(nèi)插法求得50%的次數(shù)被判斷為比標準刺激重的比擬刺激的重量為104.9克和50%的次數(shù)被判斷為比標準刺激輕的比擬刺激重量為98.3克。前者即重量差異閾限的上限Lu，后者下限Ll，由此可得：差異閾限DL=〔Lu-Ll〕/2=3.3克。討論分析4.1韋伯定律的印證根據(jù)韋伯定律，△Φ/Φ=C，其中△Φ表示差異閾限，Φ表示刺激的強度水平，C代表韋伯分數(shù)，和刺激強度有關。重量差異閾限的C值約為0.030。兩被試差異閾限均為3.3g，由此得出C=0.033，根本符合韋伯定律。4.2數(shù)據(jù)錄入的普遍錯誤在統(tǒng)計其他小組的實驗數(shù)據(jù)時，我們發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)的偏差非常之大，調查后我們發(fā)現(xiàn)造成這樣的原因是因為許多小組在實驗過程中對“+—”符號代表的意義理解有偏差。本實驗中“+”號代表被試認為比擬刺激比標準刺激重，“-”號反之；而實驗過程中許多小組認為“+”代表后呈現(xiàn)的刺激比前呈現(xiàn)的刺激重，“-”號反之，這樣便導致了一半的數(shù)據(jù)錄入是相反的。因此在實驗過程中，假設比擬刺激在標準刺激之前，應該反向錄入數(shù)據(jù)，以免引起不必要的麻煩。4.3實驗誤差分析本實驗誤差主要來自被試的主觀感受差異很大。本實驗中的對稱設計可以抵消大局部順序誤差，并不影響實驗結果，但是在“等于”一項的判斷上，本實驗的被試由于都是心理系的學生，事先都看過實驗內(nèi)容〔七個比擬刺激中只有一個是“等于”〕，所以做出“等于”反響的判斷標準較嚴格，有時對相似的重量會做出“大于”或者“小于”的猜想，會對實驗結果產(chǎn)生影響。為防止這種情況可以采用75%差異閾限，即只設定“大于”和“小于”兩種選擇，同時將兩條直線在縱坐標75%處的作為上限和下限，求出75%差異閾限。此外，隨著實驗進行被試會產(chǎn)生感覺疲勞，導致對刺激不敏感；同時實驗本身的機械性會給被試帶來厭倦的負面情緒，錯誤率有階段性的顯著提升。因此實驗過程中每組之間的間隔應大大加長。最后，在作圖過程中由于材料限制我們采用Excel作圖，導致作圖時不能很好地擬合圖像，而是采用了平滑線的處理方法，而讀數(shù)也只能通過目測讀取。這樣做帶來了不小的統(tǒng)計誤