心理學實驗報告
科目：實驗心理學
學生姓名：
學號：實驗心理學學生實驗報告
實驗名稱：最小變化法測量明度的差別閾限
摘要：本實驗為心理物理學實驗，採用計算機輔助測量，使用明度為192的標準刺激，用最小變化法測量一被試的明度差別閾限，並考察被試在實驗過程中是否存在習慣誤差、期望誤差、練習效應、疲勞效應以及空間位置效應。結果表明，該被試的明度絕對差別閾限為4.
375，並存在著習慣誤差和空間位置效應，而不存在期望誤差和練習效應、疲勞效應。
關鍵詞：最小變化法，差別閾限，明度，心理物理學
1 前言: 心理物理學的先驅是作為一位哲學家，他始終關心心理與物理的關係問題，千方百計的企圖在物理刺激與感覺之間發現某種定量的關係。他通過對感覺強度與刺激強度之間的數量關係的長期研究，發展出了測量感覺的基本方法。
2023年，他發表了《心理物理學綱要》一書，為心理物理學研究方法的發展奠定了基礎。他給心理物理學下的定義是：一門研究心身之間或心物之間的函式關係的精密科學。
它的範圍包括感覺、知覺、感情、行為、注意等等。一百多年來，心理物理學方法不斷發展，但它的中心問題仍然是物理量（對身體各感官的刺激）與心理量（各種感覺或主觀印象）之間的數量關係問題。[1]
fechner在心理物理學研究中提出, 心理物理學包括外部的心理物理學和內部的心理物理學。他認為: 人的感覺過程涉及外部物理世界的物理刺激,內部物理世界的腦活動過程,以及內部心理世界的感覺體驗。
外部物理世界對人的感官有各種外部物理刺激, 它們引起人的內部物理世界的活動, 也就是腦的活動過程, 並且產生內部心理世界的感覺體驗。他認為,外部的心理物理學研究外部物理刺激強度和感覺體驗強度之間的關係, 而內部的心理物理學則研究內部物理世界即腦活動過程強度和感覺體驗強度之間的關係。外部物理刺激的強度可用物理量i來表示。
外部物理刺激引起的腦活動過程(腦區啟用)的強度可用生理量a表示。感覺體驗的強度,即外部物理刺激通過腦活動過程產生的感覺體驗的強度可用心理量s表示。 因此, 外部的心理物理學著重討論外部物理刺激的物理量i和由外部物理刺激產生的感覺體驗的心理量s之間的關係; 內部的心理物理學著重討論腦活動過程的生理量a和由內部物理過程產生的感覺體驗的心理量之s間的關係。
[2]在心理物理學中測量感覺閾限的方法有最小變化法、平均差誤法和恆定刺激法。其中，最小變化法是最早被用來研究感覺閾限的方法。人們曾使用過最小變化法來測量音高的感覺閾限，視覺長度的差別閾限等。
最小變化法是把有感覺和無感覺的轉折點作為閾限，因此，它曾被認為很好的表達了感覺閾限的概念：在閾限以下人們一無所知。但是，閾下知覺的存在表明這種看法是不正確的，而且由於在用最小變化法實驗時，被試可能會產生習慣誤差和期望誤差，使實驗結果不可靠，因而，最小變化法已被淘汰，現在人們使用階梯法來進行感覺測量。
[3]作為教學實驗，本試驗的目的是希望同學們能夠加深對心理物理學的理解，同時掌握最小變化法測量感覺閾限的基本方法和技巧。本實驗使用最小變化法來測量明度差別閾限，一共進行8個系列，預期被試可能會產生習慣誤差或期望誤差，同時也可能出現練習效應或疲勞效應以及空間位置效應。
2 方法:
2.1 被試:華中師範大學本科女生一名,21歲, 矯正視力正常，無色盲或色弱，右利手，以前未參加過類似實驗。
2.2 實驗儀器與材料:
2.2.1 儀器
17寸純平顯示器一台，配有紅黃綠按鍵板乙個，靠背椅一張。
2.2.2 刺激材料
使用大學生實驗心理學實驗軟體。在20cmⅹ15cm的黑色背景中同時呈現兩個4.8cmⅹ4.
8cm的灰色方塊，其中乙個為標準刺激，明度為192，另乙個為變異刺激。被試距離螢幕50cm。刺激一共呈現八組，標準刺激按照左左右右右右左左的位置呈現，變異刺激的起始明度隨機。
組內時間間隔為500ms,組間間隔時間為2000ms。
2.3 實驗設計與實驗程式:
fechner提出的測量感覺閾限的方法有三種：最小變化法、恆定刺激法和平均差誤法。本研究採用的是最小變化法來測量明度差別閾限。
在用最小變化法測定閾限時，其特點是按物理量的強弱把刺激排成系列，各相鄰刺激的強度差別很小而且相等；刺激呈現的順序有兩種不同的操作方式，按從強到弱的順序叫漸減法（用↓表示）；按從弱到強的順序呈現叫漸增法（用↑表示）。[4]被試需判斷變異刺激與標準刺激的強度差別，並做出相應的反應。
在用最小變化法測定閾限時，有可能發生習慣誤差和期望誤差。如果有的被試習慣於前面幾次刺激引起的感覺，那麼，在用漸減法測定時，刺激強度必須減到遠在他的實際閾限以下時他才感覺不到。這就產生了使閾限值降低的誤差；當用漸增法測定時恰好相反，刺激值必須增到他的實際閾限以上時他才感覺得到，這是就產生了閾限值提高的誤差。
如果有的被試期望轉折點迅速到來，用漸減法測定時就會產生閾限值偏高的誤差；用漸增法測定時就會產生閾限值偏低的誤差。為了避免這種常誤（有一定傾向的誤差）對所測閾限準確性的影響，在測定乙個被試的閾限時，用漸增和漸減的次數要相等，並以二者的平均這作為所測結果。[4]
用最小變化法測定閾限時是否產生習慣誤差或期望誤差，這在不同的被試之間存在著差異：有的被試有習慣誤差，有的被試有期望誤差，有的被試則二者都沒有。為了檢查被試是否有期望或習慣誤差，↑和↓的順序還需要作適當的安排；因為在多次的測定過程中，往往會受練習或疲勞的影響而發生前後閾限值不一致的情況。
要檢查↑和↓所測結果是否有差別，就要使二者受練習或疲勞影響的程度相等，也就是說使二者在測定順序上機會均等（假設練習或疲勞的作用隨測定次數增多而等速變化）。[5]
本實驗是採用最小變化法來測量明度差別閾限，需要兩類刺激，一類固定不變叫做標準刺激，另一類的刺激量是可變的，叫做變異刺激。測定差別閾限時，要求被試從變異刺激中找出乙個在感覺上與標準刺激相等的刺激來，也就是使變異刺激和標準刺激相匹配。在匹配時，無論變異刺激按漸增或漸減的順序變化，都有兩個轉折點：
漸增時從感覺到變異刺激比標準刺激稍弱到感覺到二者相等；再從相等到感覺到變異刺激比標準刺激稍強。漸減時從感覺到變異刺激比標準刺激稍強到感覺到兩者相等，再從相等到感覺到變異刺激比標準刺激稍弱。感覺到稍強和相等的兩個刺激的平均值稱為上限，感覺到相等和稍弱的兩個刺激量的平均值稱為下限。
上限減去標準刺激成為上差別閾，標準刺激減去下限成為下差別閾。上差別閾和下差別閾的平均值稱為絕對差別閾限，絕對差別閾限和標準刺激之比成為相對差別閾限。[2]在本實驗中給定一標準的明度刺激（明度為192的灰色方塊），變異刺激按最小變化法排成系列，分別以遞增和遞減的順序呈現。
為了消除定勢的影響，變異刺激呈現的起始明度由電腦隨機選擇。實驗共分成8組，被試的任務是判斷標準刺激與變異刺激的明度差別，然後選擇不同的按鍵做出反應。在遞增系列中，當被試認為變異刺激的明度強於標準刺激時，則該組實驗結束並進入下一組；在遞減系列中，但被試認為變異刺激的明度小於標準刺激時，則該組實驗結束並進入下一組。
為了平衡被試的習慣誤差、期望誤差、練習效應、疲勞效應以及空間誤差，本實驗對標準刺激的呈現位置做出了安排，即標準刺激在八組中的位置依次為左左右右右右左左，同時，變異刺激按照↑↓↓↑↑↓↓↑的順序呈現。
2.4 實驗程式:
實驗開始時，被試首先閱讀螢幕上呈現的指導語：
「實驗開始時，請你緊盯注視點並判斷螢幕上呈現的兩個灰色方塊的亮度，如果你認為左邊的方塊亮，則按紅色鍵，如果你認為一樣亮，則按黃色鍵，如果你認為右邊的方塊亮則按綠色鍵。明白實驗要求後即可開始實驗。」
實驗正式開始時，黑色的螢幕中間會呈現兩個灰度不同的方塊，其中乙個的下方寫有藍色的「標準刺激」，兩個方塊的下方寫有黃色的「請比較兩者的亮度」。被試即按照指示語的要求來按鍵判斷標準刺激和變異刺激的亮度。在遞增系列中，當被試認為變異刺激的明度強於標準刺激時，則該組實驗結束並進入下一組；在遞減系列中，當被試認為變異刺激的明度小於標準刺激時，則該組實驗結束並進入下一組。
當一組實驗結束後，螢幕上出現黃色的「下一組」，則被試進入下一組實驗。本實驗一共分為8組。
實驗中，呈現遞增系列時，電腦會自動記錄被試判斷變異刺激比標準刺激「相等」和「亮」的轉折點，呈現遞減系列時，電腦會自動記錄被試判斷變異刺激比標準刺激「相等」和「暗」的轉折點。全部實驗結束後，電腦會報告被試在八個系列中的轉折點和變異刺激的起始明度。
3 實驗結果:
按照實驗設計中的計算方法，分別計算被試在8個系列中的明度差別閾限的上下限以及絕對差別閾限（見表1）：
詳細反應記錄
標準刺激始等終上/下限
左亮 153 186 190 189.50/185.50
左暗 225 194 177 194.50/177.50
右暗 225 191 187 191.50/187.50
右亮 158 196 200 199.50/195.50
右亮 153 193 195 194.50/192.50
右暗 222 188 186 188.50/186.50
左暗 229 187 184 187.50/184.50
左亮 153 191 193 192.50/190.50
綜合8個系列的實驗，該被試的平均上限為192.25，平均下限為187.50，則平均絕對差別閾限為2.38，平均相對差別閾限為1.24％。
為考察被試是否存在習慣或期望誤差，分別將遞增和遞減的4個系列合併求平均值，並分別計算遞增遞減系列的絕對差別閾限，結果見表2：
表2：遞增遞減序列的差別閾限比較
呈現方式遞增遞減
上限194190.5
下限191184
dl1.52.75
注：dl代表絕對差別閾限
由以上結果可以看出，被試在遞增系列中的絕對差別閾限高於在遞減系列中的絕對差別閾限，表明被試在實驗過程中存在著習慣誤差。
為考察空間位置對絕對差別閾限的影響，分別將標準刺激在左和在右的系列合併求平均值，並分別計算標準刺激在左和在右的絕對差別閾限，結果見表3：
表3：標準刺激的空間位置對差別閾限影響
標準刺激在左在右
上限 191193.5
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