极限法测定明度差别阈限

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摘 要：本实验采用了极限法来测量被试的明度差别阈限值。在实验过程中采用了ABBA法和标准刺激与比较（变异）刺激的左右移位，来降低习惯误差和期望误差、空间误差和时间误差。经过对实验结果的分析，我们发现性别、递增和递减系列、比较刺激的位置、实验中的前半部分和后半部分对被试的差别阈限值都没有显著影响，即被试在不同情况下的差别阈限没有显著差异。

关键词：极限法；差别阈限；标准刺激与比较刺激 1 导 言：

差别阈限，又称最小可觉差，是指刚刚能引起差别感觉的刺激之间的最小差别。其操作定义为：有50%的次数能觉察出差别，50%的次数不能觉察出差别的刺激强度的差别。极限法又称最小变化法，是测量阈限的直接方法。极限法的特点是：将刺激按递增或递减系列的方式，以间隔相等的小步变化，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。极限法测定差别阈限时，首先要确定刺激强度的最小变化值。一般最小变化值越小，越精确，测得的结果越可靠。在测量差别阈限时，每次要呈现两个刺激，让被试比较。一个是标准刺激，一个是比较（变异）刺激。标准刺激的值始终不变，只有比较刺激的值会变化。

早在1846年，韦伯就指出“凡比较事物时，我们并非认识两物之真正差异，所感觉出来的只是两物之大小比例”，即差别阈限的大小与标准刺激的增量成正比，并且差别阈限与标准刺激的增量比例是一个常数。1962年，费希纳才用公式⊿I/I=k来表示，I是标准刺激，⊿I是刺激增量，这就是韦伯定律。

本实验就是根据差别阈限的概念，用最小变化法来测量被试的明度差别阈限。我们使用计算机和PsyTech心理实验系统来进行测量。在测定差别阈限时需要两类刺激，即前文中提到的标准刺激和比较刺激，被试比较比较刺激和标准刺激的差异性，作“大于”、“等于”或“小于”的反应，直至有两个转折点都出现为止。测定差别阈限时，要求被试从比较刺激中找出一个在感觉上与标准刺激相等的刺激。在这个过程中，无论比较刺激按渐增还是渐减的顺序变化，都有两个转折点：渐增系列中是从感觉到比较刺激比标准刺激稍弱到感觉到两者相等（从“—”到“=”）；再从相等到感觉到比较刺激比标准刺激稍强（从“=”到“+”）。渐减系列中从感觉到比较刺激比标准刺激稍强到感觉到两者相等（从“+”到“=”）；再从相等到感觉到比较刺激比标准刺激稍弱（从“=”到“—”）。

经过试验的测算，我们能通过测量所得数据来考察性别和实验本身的设计是否会对明度的差别阈限造成显著影响，及分析是否影响的可能原因，并探究本实验自身存在的不足，和需要改进的地方。

2 方 法：

2.1被试：上师大心理系本科生8名，4男4女

2.2仪器与材料：

2.2.1仪器：计算机和PsyTech心理实验系统； 2.2.2材料：计算机呈现不同明度的灰色方块。

2.3程序：

2.3.1登录并打开PsyTech心理实验软件主界面，选中实验列表中“极限法测定明度差别阈限”单击呈现实验简介。点击“进入实验”到 “操作向导”窗口，实验者直接点击“开始实验”进入指导语界面，再点击 “正式实验”按钮开始实验；

2.3.2被试阅读屏幕上的指导语：下面屏幕将并排呈现两个灰色方块，但明度有所不同。 一个是标准刺激，另一个是比较刺激。标准刺激有时在左，有时在右。请你使用1号反应盒，将比较刺激与标准刺激进行对比。当你感觉比较刺激比标准刺激亮，就按 “＋”号键，按若干次后如你感觉两者相等就按“＝”号键，再按若干次 “＝”号键直到你感觉比较刺激比标准刺激暗，就按 “－”号键，则一次实验结束。 同理， 如果开始觉得比较刺激比标准刺激暗，就按“－”号键，接着是“＝”号键和 “＋”号键。顺序正好与前面相反，而方法相同。实验要做很多次。当你明白了上述实验步骤后，请点击下面的“正式实验”按钮开始；

2.3.3实验中为了控制误差，多采用 ABBA法控制顺序，比较刺激在屏幕上呈现的位置及排列顺序是“右、左、左、右”分别与“↑↓↓↑、↓↑↑↓、↓↑↑↓、↑↓↓↑”组合。箭头“↑”表示比较刺激的初始明度比标准刺激暗，需要调亮，而 “↓”表示需要调暗。被试每按一次改变一个单位明度。在递增（“↑”）系列中，先连续按“－”到非“－”即按 “＝”，得到差别阈限下限L1（相等点减去0.5），再由“＝”连续按直到第一次按“＋”，得到差别阈限上限Lu(终止点减0.5)。同理，在递减（“↓”）系列中，先连续按“＋”到非“＋”即按“＝”，得到差别阈限上限Lu (相等点＋0.5)，再由“＝”连续按直到第一次按 “－”，得到差别阈限下限L1(终止点+0.5)。每做8次实验可稍事休息； 2.3.4被试共做16次实验。

2.4数据处理：采用了SPSS11.5进行数据处理

3 结 果：

3.1由本实验结果中得到的平均上限和平均下限，用公式 DL=(Lu－L1)/ 2，求出绝对差别阈限：

表1.：8名被试明度差别阈限的描述统计表

被试 1 2 3 4 5 6 7 8

平均上限（Lu） 平均下限（Ll） 差别阈限（DL）

162 166 162 1 162 167 1 166

156 162 160 158 158 152 160 152

2.97 1.94 0.94 3.06 2.03 7.13 2.09 7.06

标准差（）

1.48 2.23 0.42 2.62 0.92 1.80 1.21 7.50

表中8名被试中前4名为女性，后4名为男性。除了被试2、4、8的差别阈限的标准差较大，实验过程中原始数据的差别阈限上下浮动较大外，其余被试的差别阈限值基本在平均值上下，波动不大。

3.2考查明度差别阈限是否存在性别差异：

表2：男女差别阈限的平均值 性别 女性 男性

差别阈限均值（M）

2.23 4.58

经上表显示，男性的差别阈限的平均值要明显大于女性，但经过SPSS的数据分析得出：t=-1.53 , p=0.21>0.05 , 所以明度差别阈限的性别差异不显著。

3.3计算8名被试递增递减系列的平均差别阈限并比较其是否有差异：

表3：被试递增递减系列的平均差别阈限 被试 1 2 3 4 5 6 7 8

递增系列（↑）

2.31 1.69 1.00 2.00 2.06 6.63 1.94 9.00

递减系列（↓）

3.63 2.19 0.88 4.13 2.00 7.63 2.25 5.13

进过SPSS的检验得出，t=-0.239 , p=0.818>0.05 , 所以8名被试递增递减系列的差别阈限没有显著差异。

3.4计算比较刺激分别在标准刺激右边或左边时，8名被试的平均差别阈限是否有差异：

表3：被试在比较刺激居于不同位置的差别阈限

被试 1 2 3 4 5 6 7 8

右 3.25 1.94 1.13 2.38 2.31 7.00 2.38 7.06

左 2.69 1.94 0.75 3.75 1.75 7.25 1.81 7.06

进过SPSS的检验得出，t=0.243 , p=0.815>0.05 , 所以当比较刺激在右或左的不同位置时，8名被试的差别阈限没有显著差异。

3.5计算8名被试实验中前半部分和后半部分的平均差别阈限并比较其是否有差异：

表3：被试实验中前后部分的差别阈限 被试 1 2 3 4 5 6 7 8

前半部分

3.25 2.63 1.13 2.38 2.00 6.81 2.44 11.00

后半部分

2.69 1.25 0.75 3.75 2.06 7.44 1.75 3.13

进过SPSS的检验得出，t=1.09 , p=0.312>0.05 , 所以8名被试实验中前半部分和后半部分的差别阈限没有显著差异。

4 讨 论：

4.1性别对被试差别阈限值影响的讨论：

经过上述SPSS的分析检验，我们发现性别对被试的差别阈限值没有显著影响。虽然男性和女性在生理上是有一定差异的，但毕竟人们的相似性要远远大于不同，这也许是一个解释性别对差别阈限无显著影响的原因。其次，实验环境和被试个人状态的影响，如：实验时房间的明暗程度，被试在实验时的生理和心理状态都会对实验结果造成影响。

4.2递增和递减系列对被试差别阈限影响的讨论：

我们都知道，是用最小变化法测阈限时会产生两种误差，即期望误差和习惯误差。期望误差会使被试在递增系列中的阈限值偏小和在递减系列中的阈限值偏大，而习惯误差会使被试在递增系列中的阈限值偏大和在递减系列中的阈限值偏小。但经过SPSS的分析和检验，得出8名被试递增递减系列的差别阈限没有显著差异的结论，我觉得这可能是因为在设计实验时，我们注意平衡了递增和递减系列的数量。使递增递减系列数量相等，能有效减轻和均衡期望误差和习惯误差带来的影响。

4.3比较刺激分别在标准刺激右边或左边对被试差别阈限的影响的讨论：

测定差别阈限必须使用两个刺激，当这两个刺激同时呈现时，二者在空间位置上就有差异，这种空间位置的差异对测定结果产生的影响叫做空间误差。我们之所以在实验过程中使比较刺激分别出现在标准刺激的左右两侧，就是为了抵消空间误差。实验结果也证明当比较刺激在右或左的不同位置时，8名被试的差别阈限没有显著差异。但是值得注意的是，在实验过程中有被试报告说会忽略比较刺激的位置，即被试有时会受前一轮实验的影响产生“比较刺激肯定在右/左侧”的思维定势，这在很大程度上会影响实验结果的准确性。但是这种偏差是由于被试主观引起的，如：实验开始前未认真阅读指导语，或者在实验过程中精力不集中。这就提醒主试或研究者在今后的实验中注意对被试适时地提醒，如对其多强调几遍“认真看指导语”等。

4.4关于实验中前半部分和后半部分差别阈限是否存在差异的讨论：

经SPSS的分析和检验，8名被试实验中前半部分和后半部分的差别阈限没有显著差异，这就说明整个实验过程中时间没有对试验本身产生显著影响。但是实际上这种影响或是误差肯定存在，因为实验中有太多主观因素不能控制，如：被试的心态，他是否会在实验开始时较认真，而随着实验进程的推进而变得越来越散漫或是越来越难集中注意力等等。这些都是我们不能忽视的问题，但由于实验过程中各种系列穿插进行并且本实验时间较短的缘故，这种练习误差和疲劳误差可以得到有效缓解，所以它们对实验结果没有产生显著影响。

4.5关于实验中的其它误差的讨论：

除了上述四种在实验设计本身可能存在的误差外，我觉得还有两大种误差值得考虑：个体差异和环境。个体差异所产生的误差显而易见，被试不同的注意力集中程度，不同大小的期望和动机，不同的身体和心理疲劳程度等都会对实验产生影响从而造成误差的出现。环境因素包括实验室的明亮程度，电脑显示屏的亮度及分辨率，刺激的波长或颜色变化等。这些误差都是我们所不可能消除的，我们能做的只是在实验过程中努力控制无关变量，尽量使实验做到真实有效。

5 结 论：

（1）最小变化法能有效测得被试的明度差别阈限

（2）被试明度差别阈限的性别差异不显著 （3）被试递增递减系列的差别阈限没有显著差异

（4）当比较刺激在右或左的不同位置时，8名被试的差别阈限没有显著差异 （5）被试实验中前半部分和后半部分的差别阈限没有显著差异

6 参考文献：

1 高湘萍，李慧渊等著.心理实验指导手册.上海：上海师范大学教育科学学院，2005年4月,第16~18页

2 郭秀艳著.实验心理学.人民教育出版社，2004年10月，第231~235页 3 杨治良著.实验心理学.杭州：浙江教育出版社，1998年，第175～177页