主要测量方法

6.2.2　主要测量方法

虽然阈限在理论上是心理感受“全或无”的突变点，但事实上这样的阈限定义在阈限的实际测量中并无操作意义。实际研究表明，对于某一特定强度的刺激，受试者有时会报告“无感觉”，有时会报告“有感觉”，有时则报告“有一点感觉”。所以，要确定一个阈限，实验者必须通过设计一组可实行的操作或活动的方法来获得，即“操作性定义”（operational definition）。由于个体所有时刻的感受性在分布上基本符合正态分布的特点，因此根据统计学原理，可以把引起感觉的最小刺激强度以其算术平均数来表示，而后者恰好为50%的实验次数报告为“有感觉”的刺激强度。由此，可以把阈限的操作定义设定为：50%的实验次数能引起反应的刺激值；同理，把差别阈限定义为50%的实验次数能引起差别感觉的两个刺激强度之差。正是基于上述操作定义，费希纳设计了三种测量感觉阈限的方法，即最小变化法、恒定刺激法和平均差误法，后被统称为传统心理物理法。阈上感觉的量化则主要用直接量表法。以下主要介绍最小变化法、恒定刺激法和直接量表法。

1.最小变化法

最小变化法（minimal-change method），又称极限法（limit method）、序列探索法（method of serial exploration）、最小可觉差法（或最小差异法，method of least difference）等，是测量阈限的直接方法。其特点是：按递增或递减系列的方式，将刺激以间隔相等的小步变化，寻找从一种反应到另一种反应的瞬时转换点或阈限的位置。

（1）绝对阈限测量：在测定绝对阈限时，刺激系列分为递增和递减两种。递增系列的起点安排在受试者基本觉察不到的物理刺激强度范围内，随机选择；递减系列的起点安排在受试者基本觉察到的物理刺激强度范围内，随机选择。在实验时，每个刺激系列都从起点处沿递增或递减方向，依次呈现给受试者，要求受试者报告是否感觉到刺激，若受试者感觉“说不准”，则要求其进行猜测。主试以“有”“无”或“＋”“－”记录受试者的反应。对于递增系列，当受试者第一次报告“有”时，便停止实验；对于递减系列，当受试者第一次报告“无”时，停止实验。表6－2是用最小变化法测定绝对阈限的实验记录，从表中可以看到递增系列和递减系列交替呈现，起点随机选择，直至受试者反应发生变化为止。

表6－2　最小变化法测定绝对阈限的实验记录

绝对阈限计算分为两步：①计算每个刺激系列的阈限，受试者反应转折点处所对应的两个刺激强度的中点就是这个系列的阈限，在表6－2每列的下方都有列出；②求出所有系列阈限的均值，即最后求得的绝对阈限值。

（2）差别阈限测量：与绝对阈限的测定不同，用最小变化法测定差别阈限时，每次要呈现两个刺激，让受试者比较，一个是强度大小不变的标准刺激，另一个是强度按递增或递减顺序排列的比较刺激。标准刺激在每次比较时都出现，比较刺激按递增或递减系列与标准刺激匹配呈现，直至受试者的反应发生转折。将受试者的报告分为三类：①比较刺激大于标准刺激，记为“＋”；②比较刺激等于标准刺激，记为“＝”；③比较刺激小于标准刺激，记为“－”。受试者在比较中表示怀疑，可记作“？”。表6－3是用最小变化法测定时间差别阈限的实验记录。

表6－3　最小变化法测定时间差别阈限的实验

差别阈限的计算比绝对阈限复杂得多，这里不作详细介绍。

（3）误差避免：用最小变化法测定绝对阈限时要注意避免四种误差，即习惯误差、期望误差、练习误差和疲劳误差。

习惯误差是指由于受试者在一个较长的测试序列中有继续作同一种判断的倾向，因此容易出现测试惯性，从而引起误差。例如在一个下降序列中，即使刺激已经降到阈值以下，由于受试者继续说“有”或“是”，导致阈值偏低；相反，在一个上升序列中，即使刺激已经达到甚至超过阈值，由于被测试者继续说“无”或“否”，导致阈值偏高。

期望误差则是指由于受试者在一个较长的测试序列中有希望给予相反判断（期望转折点的尽快到来）的倾向，从而导致误差。由于期望误差的存在，在一个上升的序列中，阈值就会偏低；而在一个下降的序列中，阈值就会偏高。

由于在上升和下降序列中，两种误差导致阈值的偏差相反，而多数受试者只表现为其中一种倾向，因此只要做到测试的递增序列和递减序列数量一致，每一系列的起始位置随机变化防止形成预测，就可以避免上述两种误差的影响。

练习误差是由于多次重复实验后，受试者逐渐熟悉了实验过程，对实验产生了学习效果，从而导致反应速度加快和准确性逐步提高的一种系统误差。与此相反，由于实验多次重复，随着实验进程，受试者产生疲倦或厌烦情绪，导致反应速度减慢和准确性逐步降低的一种系统误差，称之为疲劳误差。练习效应可能使阈限降低，而疲劳效应可能使阈限升高。为了平衡练习和疲劳的影响，递增和递减序列应当进行交替排列，如“ABBA”或“↓↑↑↓”排列。这样，即使整个实验过程中存在练习效应或疲劳效应，也会平均作用在递增或递减系列上，不至于产生较大干扰。

2.恒定刺激法

恒定刺激法（或固定刺激法，method of constant stimulus），又称正误法（true-false method）、次数法（frequency method），是心理物理学中最准确、应用最广的方法。其具体做法如下：①事先设定一组在整个测定过程中保持固定不变的5～7个刺激值；②选定的刺激最大强度应为每次呈现几乎（不低于95%）都能为受试者所感觉到的强度，刺激的最小强度应为每次呈现几乎（不高于5%）都不能为受试者所感觉到的强度；③随机安排刺激呈现的次序，这一组刺激需重复50～200次，用以测量绝对阈限时无需标准值，如用以确定差别阈限或等值时则需包括一个标准值；④此法在统计结果时必须求出各个刺激值引起某种反应的几率，以获得相应的心理测量函数。

通常使用直线内插法来求绝对阈限。直线内插法（linear interpolation）是指以刺激作为横坐标，以正确判断的百分数作为纵坐标，画出曲线；然后再从纵轴的50%处画出与横轴平行的直线，与曲线相交于点a，从点a向横轴画垂线，垂线与横轴相交处就是阈值（见图6－1）。

图6－1　直线内插法获得绝对阈限

3.直接量表法

直接量表法需要受试者直接确定物理量的声音与他们的感受之间对应的关系，主要有区分量表、比例量表、量值量表。

（1）区分量表：是指给予受试者一系列强度或频率的刺激声，然后根据他对这一系列声音的感受，按照主观上相等距离的感觉将此声音范围划分成两个或两个以上的等份。最简单的是二分法。例如首先找出r₃，使其响度正好在r₁和r₅之间；然后找出r₄，使其响度正好在r₃和r₅之间；同样找出r₂，使其响度正好在r₁和r₃之间。这样利用三次二分法把r₁和r₅之间在响度上分成四份，即得到按等距变化的一系列刺激。以一系列的刺激为横坐标，以响度单位为纵坐标，画出一条曲线，即响度的等距量表，如图6－2所示。

图6－2　直接量表法中的区分量表

（通过渐进式二分法将A～E的5个强度区分出来）

（2）比例量表（ratio scale）：通常使用比例估计的方法（ratio estimation），即受试者接受成对的声音，然后说出它们之间的比例关系，即直接评估两个刺激的比率值。例如，与第一个声音相比，第二个声音可能响2倍或只有一半响，或者它的音调高2倍或只有一半音调等。与这种比例估计方法相反的另一种做法是比率产出法（ratio production），即给定一个标准刺激强度与一个比率值（例如1/2、1/3等），要求受试者调整刺激强度，直至刺激强度符合该比率。

（3）量值量表（magnitude scales）：量值量表与比例量表类似，只是量值量表使用数值来代替比率或分数。在量值估计中，受试者接受一系列的刺激（如不同强度），然后对每个刺激赋予一个数值。例如，有一个标准刺激声，又称模数（modulus），它的强度被赋予的数值是10，然后受试者听到另一个强度的声音，他需要根据标准刺激声的强度给出代表该声音的相应比例的数值。如果该声音是标准刺激声的2倍，则其估值就是20；如果是4倍，则其估值就是40。也可以不用模数，受试者自己用数值对各个声音感受进行分级估值，两种方法的结果没有明显差别。还有一种不同的方法是量值产出法（magnitude production），即给受试者一系列数值，受试者自己调整声音的强度或频率，产生一系列符合给定数值的相应响度或音调的声音。目前，量值量表已经被广泛应用于许多感觉测量领域，如用尺度来衡量疼痛患者的疼痛程度或衡量耳鸣严重程度等。