恒定刺激法测重量差别阈限.doc

用恒定刺激法测重量差别阈限
何晶
组员：蔡培、鞠茏、梁超、何晶
地址：上海市桂林路100号215信箱，邮编：200234

摘要：
本实验采用恒定刺激法，使用EP512重量鉴别仪，选去两名被试，定100g为标准刺激，对重量的差别阈限进行了一些基本的测量。实验所得数据可观察到有严重的时间误差，但没有找到测算时间误差的方法。本实验还发现，重量的差别阈限和被试的判反应风格有很大的关系。另外，我组成员在处理数据时，学习到了一些非常有用的方法。

关键字：恒定刺激法 强迫反应 重量鉴别 重量的差别阈限 时间误差

一、导言
恒定刺激法测定差别阈限需要两类刺激：一个标准刺激和几个变异刺激。测定时，用随机的顺序让被试分别将每个变异刺激和标准刺激进行比较。比较的方式可以是同时呈现两个刺激同时比较：也可以是先后呈现两个刺激继时比较。同时比较时，因为两个刺激在空间的位置上的差异会出现空间误差。继时比较往往又会产生时间误差，即因呈现刺激 的时间先后不同所照成的感觉上的差异。例如，用一只手先后提两个重量，如果这两个重量是相等的，往往会感觉到后提的重些。产生这种现象的原因，可能是由于先前获得的感觉表象随时间的延长会逐渐消退，后来的感觉比较新鲜、清晰，而在感觉上比较两个刺激时，是用后获得的感觉和先获得的感觉表象做比较，把时间误差减小到最少；第二个方法是在安排呈现刺激的顺序时，使标准刺激在前和在后呈现的次数相等，这样就可以使产生的时间误差在平均值中抵消。
用恒定刺激法测差别阈限时，如测量差别阈限时，一般是要求被试做三种反应：第二个刺激比第一个刺激重、轻、还是相等（分不清哪一个重也是属于此种）这样，在总的反应系列里就可以得到两个感觉上的转折点，一个是从感到比标准刺激轻到比标准刺激相等，第二个是从感到相等到重。前一个转折点为差别阈限的下限，后一个转折点为差别阈限的上限，标准刺激在二者之间。上下限间的距离就是为感觉相等的范围，其中点为主观相等点（PSE）即感觉上和标准刺激相等的 值。PSE和标准刺激往往是不一致的，两者的差叫常误（CE）CE = PSE - 标准刺激，如果得正数说明高估，负数为低估。标准刺激和下限的距离为下差别阈限，标准刺激和上限的距离为上差别阈限。上下差别阈限不一定相等，二者的平均值才是绝对差别阈限。为了便于比较在标准刺激不同的情况下的差别阈限，往往需要求出其相对值，即韦伯率。相对差别阈限值=绝对差别阈限|标准刺激。上下限和差别阈限可以根据实验结果和直线内插法计算，或是通过作图法求出。

主观相等点
常误
用作曲线图求差别阈限的方法有两种：
1三条曲线：以重量为x轴，以三种判断次数的百分数为y轴作三条曲线。在从y轴的50%处引出和x轴平行的线，该线和（---）曲线交点的x坐标为下限，与（+）曲线交点的x坐标为上限，差别阈限=1|2（上限---下限）。
2 两条曲线：以重量为x轴，y轴有两种变量：判断比标准刺激重的次数的百分数：判断比标准刺激非轻（重和相等）的次数百分数，从y轴50%处作x轴的平行线，该线和（+）曲线交点的x坐标为上限，与【（+）+（=）】曲线交点的x坐标为下限，差别阈限=1|2（上限-下限）
实验目的：通过测量重量的差别阈限，加深对差比阈限的理解，并学习如何使用恒定刺激法。①

二、实验方法：
被试：每组两名
仪器和材料：EP512重量鉴别③。仪器介绍：
程序：
1 主试安排刺激呈现的顺序：将7个变异刺激各和标准刺激配成一对，每对比较10次，5次先呈现标准刺激，另外5次先呈现变异刺激。7对刺激呈现的顺序和每对刺激中标准刺激和变异刺激呈现的顺序都按随机原则排列。
2被试坐在桌边，不可看比较和标准刺激，比较时将优势手的前臂放在桌上，用拇指和食指拿住圆柱的上端，轻轻向上提起，让圆柱离开桌面0.5秒，2秒后放下，紧接着换第二个，两个刺激间的间隔不要超过1秒，两次比较间的间隔不要低于5秒。
3主试设置好比较刺激和标准刺激的前后，记录时要分清楚。主试指导语要说清，分清楚要求被试用第二个来比第一个，要求被试判断标准尽量保持一致。然后被被试以下指导语：
“现在请你一对一对地比较圆柱体的重量，当你听到我把圆柱体放在桌上时，你就用刚才看到的方法轻轻地把它提起，注意当时的感觉，放下后也要尽量保持这个感觉。当拿着第二个圆柱的时候，就用你对第二个圆柱体的重量感觉和第一个的重量感觉进行比较。如果你觉得第二个比第一个轻些，就说轻。如果你觉得重些就说重；如果分不清就说相等。这样一共要比较几十次，每次比较后还必须做出判断，判断标准尽量前后一致，请注意，要用第二个圆柱体的重量去比第一圆柱体的重量，要你判断第一个比第二个轻、重、还是相等。”
4 主试要把圆柱体呈现给同一个位置上，被试的前臂在桌上的位置保持不变，主试可把位置用粉笔标出。
5按先前排好的顺序呈现刺激，每次被试做出轻、重、或相等的判断。要在记录表上相应的记下-、=、+。每比较10次后适当休息2分钟，并让被试将手臂离开桌面自由活动一会儿。①

三、实验结果
被试一：
表1 各砝码与100克砝码比较的结果（被试一）
变异刺激 g
判断次数所占百分比

-
=
+
112
10%
30%
60%
108
0%
30%
70%
104
10%
20%
70%
100
0%
50%
50%
96
40%
10%
50%
92
80%
20%
0%
88
90%
10%
0%
注：在本表中，变异刺激已全部转换为刺激二。在原始数据中，当变异刺激为刺激一时，反应列内的“+”应作“-”统计，“-”应作“+”统计

图1 用直线内插法求被试一的重量差别阈限

求得被试一的重量差别阈限为2.5g。②

被试二：
表2 各砝码与100克砝码比较的结果（被试二）
变异刺激 g
判断次数所占百分比

-
=
+
112
10%
10%
80%
108
20%
30%
50%
104
30%
40%
30%
100
20%
40%
40%
96
40%
30%
30%
92
50%
30%
20%
88
60%
30%
10%
注：在本表中，变异刺激已全部转换为刺激二。在原始数据中，当变异刺激为刺激一时，反应列内的“+”应作“-”统计，“-”应作“+”统计

求得被试二的重量差别阈限为8g。②

四、讨论
1． 如何处理原始数据的处理？
我组在实验中的记录数据时，已开始从传统得记录在实验手册上转变为记录在电脑里的EXCEL软件中，但是数据记录完毕后，发现一个办法，无法用EXCEL自动处理原始数据，因为，在实验结果记录表上的原始数据仅仅是许多加号、减号和等号，需要把这些符号按照不同的变异刺激统计出每个刺激下每种符号的数量。原始数据的记录表格如下表，处理后的表格结果内以后，不再附带。

刺激1
刺激2
反应
1
100
104
+
2
108
100
=
3
92
100
=
4
92
100
+
5
100
108
+
6
100
96
=
7
100
96
+
8
100
100
+
9
96
100
-
10
104
100
-
11
112
100
-
12
100
112
+
13
100
104
+
14
100
100
=
15
96
100
+
16
100
92
-
17
100
108
+
18
100
100
+
19
88
100
+
20
108
100
=
21
100
100
=
22
96
100
-
23
108
100
-
24
100
112
+
25
100
100
=
……

开始时我组成员利用EXCEL的分类筛选功能，逐步统计每个刺激的反应，但是这样仍旧需要手工记录与计算参与，不够方便。后我组成员上网查阅资料，并在金山WPS在线论坛发帖求助，得到了热心网友提供的一个非常有用的公式：
=SUMPRODUCT((条件一)*(条件二)*(条件三))
此公式可以计算同时满足两个以上条件的单元格的数量，且每个条件所对应的区域皆可不同，不像COUNTIF公式只能计算某一块区域内满足某一个条件的单元格的数量。由于是数组公式，所以输入完毕后一定要按CTRL+SHIFT+ENTER，此公式才能生效。
例如：{=SUMPRODUCT((B:B=100)*(C:C=96)*(D:D="+"))}。注：此公式内的“*”表示两个条件求交集，B:B表示B列内的所有单元格，大括号“{}”表示数组公式，实际操作时不需要输入。

2． 在处理标准刺激在变异刺激后的结果时要注意反向录入！
由于实验结果的记录表格叫作：“表各砝码与100克砝码比较的结果”，顾名思义，就是“100克砝码”（标准刺激）在前，然后拿“各砝码”（变异刺激）与标准刺激去比，所得的“重(+)”、“轻(-)”都应该是指变异刺激比标准刺激“轻”或“重”。但是在实验设计时，由于为了平衡时间误差，实际上有一半的比较次是标准刺激在后，比较刺激在前，被试报告时并不知道在前的是标准刺激还是在后的是标准刺激，仅仅是报告后面那个刺激比前面那个刺激“轻”、“重”或“相等”。所以，当变异刺激在标准刺激前出现时，所得的“+”、“-”其实是变异刺激比标准刺激如何，并不是标准刺激比变异刺激，所以需要反转！“+”应当作“-”统计，“-”应当作“+”统计。
这个问题在我开始处理数据时完全没有考虑在内，导致即使用了SUMPRODUCT公式，数据仍旧十分诡异，浪费了大量时间和脑力。

3． 两个被试结果差异较大很可能是由于被试判断风格不同而不同。
本实验被试一的重量差别阈限为2.5g，二被试二的差别阈为8g，两者竟然相差三倍多，是什么原因所导致的？真的是由于被试一的差别阈限特别小吗？非也。观察被试一的曲线图（图一）与被试二的曲线图（图二），明显是被试二的曲线图更为规整、合理。被试一的“-”反应所对应的黄线在96克时竟然已经与50%的蓝线相交了一次，在100时又相交了一次，这一度让我不知道应该取哪一个点来进行计算。可见被试一的数据误差实际上非常的大。
根据结果统计，被试一判断“=”17次，而被试二判断“=”21次。被试二更倾向于给出相等的判断可能是两人差异较大的原因，引入强迫反应（强迫被试只做“重”、“轻”两类反应）可能会解决此问题②。
还有被试一判断“+”比“-”多7次，而被试二仅仅多3次。在被试一的结果中，“+”“-”判断的极度不平衡，导致了“+”线过早抬高，与50%线提早交汇，最后差别阈限过小。所以被试一更倾向于给出“后面的刺激较重”也可能是差异较大的原因。

思考题
1． 根据本实验结果说明被试有没有时间误差，如有，它是否影响了测定的结果，为什么？
　　显然有一些影响！被试在试验后报告：试验时明细那感觉到总是后面那个砝码重！由被试一的数据说话：

表2 时间误差检验表
变异刺激
判断的次数
变异刺激
判断的次数
在前
-
=
+
在后
-
=
+
112
1
2
2
112
0
1
4
108
0
2
3
108
0
1
4
104
1
2
3
104
0
0
4
100
5
5
0
100
0
5
5
96
3
0
2
96
1
1
3
92
3
2
0
92
5
0
0
88
5
0
0
88
4
1
0
注：由于变异刺激100g不分前后，所以本表实际上将(100,100)这对刺激统计了两遍
注2：虽然本表将变异刺激分了前后，但统计反应时还是将变异刺激在标准刺激前的结果中的“-”当“+”统计，“+”当“-”统计。

　　观察本表，发现，每个强度的变异刺激，只要是它在标准刺激之前，判断比标准刺激重还有相等的次数总是比变异刺激在后的少很多，而判断比标准刺激轻的次数却高很多。详情见下表：
变异刺激
判断次数（变异刺激在前 - 在后）

-
=
+
112
1
1
-2
108
0
1
-1
104
1
2
-1
100
2.5
0
-2.5
96
2
-1
-1
92
-2
2
0
88
1
-1
0
sum
5.5
4
-7.5

　　但是由于本试验程序的对称设计，所以可以抵消大部分时间误差所造成的不准确。故时间误差对实验结果又一定影响，但很小。主要的误差还是来自于每个被试不同的判断风格，即有些被试倾向于多做等于判断，有些被试倾向于多做差别判断。

2． 在测定重量差别阈限时，用恒定刺激法比用最小变化法有什么优点和缺点
　　使用最小变化发简单易行，速度较快。使用恒定刺激法由于顺序是完全打乱的，误差较小：不受期望、习惯、练习、误差的影响，虽然有时间误差，但可以抵消。和最小变化法测量差别阈限一样，恒定刺激法测量差别阈限结果同样受被试判断风格的影响。

3． 如果要检查重量差别阈限是否符合韦伯定律，除了利用本实验结果外，还应做什么补充实验？
　　应该在更换标准刺激的大小，再用恒定刺激法测量一遍重量的差别阈限。测量时要注意尽量保持前后实验条件、操作的相对一致。以尽可能的减小误差。

五、参考文献
①：《心理实验指导手册》，高湘萍等编写，2005年
②：《实验心理学》P236-238，郭秀艳著，杨治良审定，2004年
③：
7