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(shí)驗(yàn)的目的是通過恒定刺激法測量重量差異閾限。兩名復(fù)旦大學(xué)心理系二年級本科生被隨機(jī)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(shí)了重量差異閾限的韋伯分?jǐn)?shù)。關(guān)鍵詞：韋伯定律韋伯分?jǐn)?shù)重量差異閾限恒定刺激法引言1.1術(shù)語解釋重量差異閾限是指剛好〔或有50%的試驗(yàn)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(shí)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(jī)，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(fèi)希納提出的傳統(tǒng)心理物理法中最準(zhǔn)確、應(yīng)用最廣的方法之一。其特點(diǎn)是：在整個實(shí)驗(yàn)中始終應(yīng)用假設(shè)干恒定的刺激，并以隨機(jī)順序反復(fù)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(biāo)準(zhǔn)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(qiáng)度水平的刺激作為比擬刺激；然后將其與標(biāo)準(zhǔn)刺激進(jìn)行比擬，并以相同的方法記錄每個比擬刺激所對應(yīng)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(biāo)準(zhǔn)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(qiáng)度的指標(biāo)；最后以比擬刺激的重量作為橫坐標(biāo)，以每個比擬刺激所對應(yīng)的某類反響的頻數(shù)所占的百分?jǐn)?shù)作為縱坐標(biāo)，繪制出該類反響的曲線，進(jìn)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(qiáng)度之間的關(guān)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(dāng)前刺激強(qiáng)度之比為一個定值〔即韋伯分?jǐn)?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(qiáng)度水平，C代表韋伯分?jǐn)?shù)。這就是著名的韋伯定律，它適用于中等強(qiáng)度范圍內(nèi)的刺激。之后，費(fèi)希納〔Fechner，1860〕繼承了韋伯的研究成果，他認(rèn)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(fèi)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(jìn)行了大量的實(shí)驗(yàn)研究，并對這些實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行歸納與推導(dǎo)，得到了刺激量與心理量的對數(shù)關(guān)系定律：隨著刺激強(qiáng)度以幾何級數(shù)增加時，刺激引起的心理量那么以算術(shù)級數(shù)增加，即刺激引起的心理量與刺激強(qiáng)度的對數(shù)成正比。對數(shù)定律的表達(dá)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(dǎo)而來，所以費(fèi)希納定律也稱為費(fèi)希納-韋伯定律〔Fechner-Weber'sLaw〕。該定律有兩個假設(shè)前提：首先，假定在一種特定的感覺范疇內(nèi)，差異閾限與標(biāo)準(zhǔn)刺激之比的韋伯分?jǐn)?shù)是一常數(shù)；其次，在所有刺激強(qiáng)度水平上，最小可覺差在心理強(qiáng)度上是相等的，即它是一個心理量的度量單位。費(fèi)希納-韋伯定律得到后來大量研究的證實(shí)，被看作是一種經(jīng)典的心理物理學(xué)定律。但是，也有研究認(rèn)為，費(fèi)希納定律只在中等刺激強(qiáng)度的變化范圍內(nèi)才能成立，在強(qiáng)刺激條件下就不成立了。之后，史蒂文斯〔Stevens，1957〕認(rèn)為刺激量與心理量之間不是對數(shù)關(guān)系，而是冪函數(shù)關(guān)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(qiáng)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(fèi)希納定律，使得心理物理學(xué)關(guān)于心理量與物理量的關(guān)系描述和闡釋到達(dá)了一個新的水平。1.3本實(shí)驗(yàn)的教學(xué)目的本實(shí)驗(yàn)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(guān)系。方法2.1被試心理系大二本科學(xué)生一名，男性，19歲，手部無相關(guān)疾病。2.2材料和實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)過程2.4.1實(shí)驗(yàn)設(shè)計中的隨機(jī)化實(shí)驗(yàn)中共進(jìn)行140次實(shí)驗(yàn)。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(biāo)準(zhǔn)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(jī)值進(jìn)行排序得到實(shí)驗(yàn)順序從而實(shí)現(xiàn)隨機(jī)化。2.4.2程序每個被試都單獨(dú)進(jìn)行測試。取重量為100g的圓柱體為標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)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(shí)驗(yàn)正式開始后，給被試指導(dǎo)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(dāng)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(jìn)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(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)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(jìn)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(jìn)行標(biāo)記。刺激應(yīng)放在手的同一位置，比擬刺激和標(biāo)準(zhǔn)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(jié)果3.1頻數(shù)分布表1每個比擬刺激所對應(yīng)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(yīng)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(biāo)，以每個比擬刺激所對應(yīng)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(biāo)，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(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)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D(zhuǎn)L=〔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(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)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D(zhuǎn)L=〔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(qiáng)度水平，C代表韋伯分?jǐn)?shù)，和刺激強(qiáng)度有關(guān)。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(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)時，我們發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)的偏差非常之大，調(diào)查后我們發(fā)現(xiàn)造成這樣的原因是因?yàn)樵S多小組在實(shí)驗(yàn)過程中對“+—”符號代表的意義理解有偏差。本實(shí)驗(yàn)中“+”號代表被試認(rèn)為比擬刺激比標(biāo)準(zhǔn)刺激重，“-”號反之；而實(shí)驗(yàn)過程中許多小組認(rèn)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(dǎo)致了一半的數(shù)據(jù)錄入是相反的。因此在實(shí)驗(yàn)過程中，假設(shè)比擬刺激在標(biāo)準(zhǔn)刺激之前，應(yīng)該反向錄入數(shù)據(jù)，以免引起不必要的麻煩。4.3實(shí)驗(yàn)誤差分析本實(shí)驗(yàn)誤差主要來自被試的主觀感受差異很大。本實(shí)驗(yàn)中的對稱設(shè)計可以抵消大局部順序誤差，并不影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果，但是在“等于”一項(xiàng)的判斷上，本實(shí)驗(yàn)的被試由于都是心理系的學(xué)生，事先都看過實(shí)驗(yàn)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(biāo)準(zhǔn)較嚴(yán)格，有時對相似的重量會做出“大于”或者“小于”的猜想，會對實(shí)驗(yàn)結(jié)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(shè)定“大于”和“小于”兩種選擇，同時將兩條直線在縱坐標(biāo)75%處的作為上限和下限，求出75%差異閾限。此外，隨著實(shí)驗(yàn)進(jìn)行被試會產(chǎn)生感覺疲勞，導(dǎo)致對刺激不敏感；同時實(shí)驗(yàn)本身的機(jī)械性會給被試帶來厭倦的負(fù)面情緒，錯誤率有階段性的顯著提升。因此實(shí)驗(yàn)過程中每組之間的間隔應(yīng)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(dǎo)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