Метод минимальных изменений

Данный метод является единственным среди методов измерения чувствительности, который дает знание вели­чины порога в ходе самого измерения. В процедуре этого метода прямо отразилось понимание порога как барьера, разделяющего стимульный ряд на два класса ощущаемых и неощущаемых стимулов или их разностей.

1. Измерение абсолютного порога (RL) методом мини­мальных изменений.

Процедура. Существует несколько вариантов проце­дуры измерения этим методом. Рассмотрим процедуру Вундта. Каждая проба начинается сигналом "Внимание", после которого с постоянным интервалом (0,5 - 1,5 се­кунды) предъявляется стимул, например, пятно света при определении абсолютной световой чувствительнос­ти в полной темноте. Как правило, испытуемому раз­решается только две категории ответов ("Да", "Нет", "Вижу", "Не вижу" и т.п.), форма которых точно ого­варивается в инструкции испытуемому. Испытуемый отвечает, его ответ регистрируется. Предъявление сти­мулов осуществляется нисходящими и восходящими ряда­ми. В первом случае степень выраженности определен­ного параметра стимула, чувствительность к которому измеряется, постепенно уменьшается от максимума до минимума, во втором — наоборот. Обычно измерение абсолютного порога начинается с нисходящего ряда стимулов, т.е. с отчетливо воспринимаемого стимула, изменяемый параметр которого с каждым шагом пос­ледовательно уменьшается. За порог в этом ряду при­нимается значение стимула, находящегося в середине межстимульного интервала между тем стимулом, кото­рый еще воспринимается, и тем, который впервые не воспринимается, т.е. середина того интервала, в кото­ром произошла первая смена категории ответа испыту­емого. В нисходящем ряду определяется порог исчезно­вения ощущения — l₁, b восходящем — порог появле­ния — L_h (L — от латинского limen — порог). Чаще всего они не совпадают вследствие существования сис­тематической ошибки.

Систематические ошибки бывают двух типов. Это так называемая ошибка привыкания, когда испытуемый про­должает повторять тот же ответ, что и на предыдущем шаге, хотя порог уже пройден и стимул в нисходящем ряду уже не вызывает ощущения, и ошибка ожидания или предвосхищения — ошибка противоположного толка. Для того, чтобы сбалансировать любую из этих оши­бок, если они появляются, применяется: 1) уравнове­шивание числа тех и других рядов путем их чередова­ния — нисходящие и восходящие ряды предъявляются парами, 2) требование от испытуемого ответа на каж­дый шаг изменения стимула в ряду. Для контроля за тщательностью работы испытуемого используется еще один экспериментальный прием — изменение длины стимульных рядов от пары к паре за счет смещения в слу­чайном порядке начального и конечного значения сти­мулов в ряду. Эта предосторожность служит для пре­дупреждения возможности повторения испытуемым своих ответных реакций на основе простого отсчета от начала и конца ряда определенного количества шагов изменения стимула.

При выборе величины шага изменения стимула надо учитывать следующие моменты. При уменьшении вели­чины шага падает дисперсия ответов (Геррак, 1970), а, следовательно, и порогов в восходящих и нисходящих рядах, что позволяет сократить число пар рядов, не из­меняя заданной точности измерения порога. Однако, уменьшение величины шага приводит к увеличению ко­личества шагов в каждом отдельном ряду, т.е. к удлине­нию ряда и, следовательно, опыта в целом. Оптимальный размер шага является результатом компромисса между стремлением к большой точности в оценке порога и не­желанием делать опыт очень длинным и утомительным.

Необходимое число измерений (пар рядов) опреде­ляется требуемой точностью измерения и степенью раз­броса получаемых в эксперименте данных. Его можно вычислить по формуле:

где n — число измерений; U — квантиль нормального распределения, соответствующий заданной доверитель­ной вероятности в определении порога; о — дисперсия пороговых значений; 5 — требуемая точность в определе­нии порога.

Поскольку до начала опытов дисперсия пороговых значений неизвестна, для определения требуемого числа измерений необходимо провести предварительные проб­ные измерения, чтобы "прикинуть" величину дисперсии.

Обработка результатов. За абсолютный порог прини­мается среднее арифметическое всех найденных в течении опыта порогов появления и исчезновения и рассчи­тывается как:

где RL — средний абсолютный порог (обозначение RL — аббревиатура от немецкого "Reiz Limen"); L₁ — значение единичного порога в каждом стимульном ряду, как в восходящем, так и в нисходящем; N — общее число рядов.

Вариативность работы испытуемого оценивается сред­ним квадратическим (стандартным) отклонением:

Статистическая ошибка, которая допускается, при вычислении в опыте абсолютного порога, оценивается стандартной ошибкой среднего значения:

2. Измерение дифференциального порога (DL) методом минимальных изменений.

Процедура. В этом случае все особенности метода и процедура остаются почти теми же, что и при определе­нии абсолютного порога. Единственное изменение про­цедуры состоит в том, что одновременно с переменным стимулом испытуемому предъявляется эталон или стан­дартный стимул — S_st, который задает тот уровень исход­ного раздражителя, относительно которого выясняется величина разностного порога. В силу того, что ощущения различия стимулов у испытуемого могут быть различны, естественно разрешить испытуемому давать три категории ответов, а именно "больше", "меньше", "равно". Ответ "не знаю", "сомневаюсь" обычно отождествляется с ответом "равно". За порог принимается значение сти­мула, соответствующее середине межстимульного интер­вала, где впервые произошла смена категории ответа: от "больше" к "равно" и от "равно" к "меньше" в нисходя­щем ряду, а в восходящем ряду от ответа "меньше" к ответу "равно" и от ответа "равно" к ответу "больше". Таким образом, при измерении разностного порога оп­ределяются четыре значения порога (по два в каждом ряду). Это верхний порог — L_h в восходящем и нисходящем рядах (L_h+ и L_h-) и нижний порог — L₁ в восходящем и нисходящем рядах (L_I и L_I). Таким образом, в каждом ряду мы находим две пороговые точки: верхний и нижний разностные пороги.

Обработка данных. Сначала находим значения верх­него разностного порога путем усреднения всех верхних порогов, в каком бы ряду они не стояли:

где L_h и L_h, — значения верхних порогов в восходящем и нисходящем рядах, a n — число пар рядов.

Аналогичным образом вычисляем нижний разностный порог:

Верхний и нижний пороги ограничивают интервал неопределенности — IU (от английского "Interval of Uncertainty"), т.е. ту зону стимульного ряда, где преобла­дают ответы равенства. Иначе говоря, интервал неопре­деленности — это та зона стимулов, которая сверху огра­ничена стимулом, в среднем едва заметно отличающим­ся от эталонного, как больший, а снизу — стимулом, в среднем едва заметно отличающимся от эталонного, как меньший. Понятно поэтому, что IU содержит две разли­чительные ступени или два едва заметных различия, т.е. равен двум дифференциальным порогам DL (от немецкого "Differenz Limen"):

Стимул, находящийся в средней точке интервала неопределенности, всегда оценивается как равный эталону, т.е. является субъективным эквивалентом эталона и потому получил название точки субъективного равенства PSE (от английского "Point of Subject Equality"):

IU, как правило, несимметричен, поэтому довольно часто PSE не совпадает со значением эталона. Степень несовпадения эталона PSE характеризуется так называе­мой константной ошибкой, СЕ (от английского "Constant Error"), которая определяется следующим равенством:

CE=PSE-S_st.

Если константная ошибка больше нуля, то эталон переоценивается, если она меньше нуля, то эталон недооценивается. Таким образом, СЕ характеризует вели­чину и направление смещения зоны субъективного ра­венства относительно объективного равенства.

3. Варианты метода минимальных изменений.

Объединение пары рядов в один ряд. В этом случае восходящий и нисходящий ряды предъявляются без пе­рерыва. Достоинство этого варианта в том, что он обес­печивает некоторое сокращение времени. Его существен­ным недостатком является увеличение при такой системе подачи стимулов нерегулярности ответов, обусловленной тем, что второй ряд в паре начинается со стимула, вызы­вающего слабое, неуверенное ощущение различия.

Процедура "вверх-вниз" (метод лестницы). Этот ва­риант метода границ, предложенный Корнсвитом (1962), предполагает использование двух вариантов ответов. Суть его состоит в том, что как только происходит смена категории ответа, допустим, смена ответа "слышу" на ответ "не слышу", так сразу же происходит смена направления изменения стимула, т.е. переход от нисходящего ряда к восходящему до следующей смены категории ответа. Этот вариант метода относится к так называемым адаптивным методам пороговых измерений, и, как правило, реализу­ется на компьютере, который отслеживает ответы испы­туемого и соответствующим образом регулирует измене­ние стимуляции. В этих методах процедура тестирования строится таким образом, что предъявление стимулов под­страивается ("адаптируется") под ответы испытуемого, и изменение стимуляции происходит в достаточно узком околопороговом диапазоне.

Достоинством этой процедуры является экономич­ность, вместе с тем она имеет ряд недостатков. Один из них состоит в том, что эта модификация метода приме­нима только к измерению абсолютного порога. Диффе­ренциальный порог может измеряться этим методом толь­ко в разных двух сериях, а это плохо из-за временных колебаний чувствительности. Второй недостаток состоит в том, что испытуемый быстро замечает порядок чередо­вания ощущаемых и неощущаемых стимулов, что вызывает эффект ожидания, распространяющийся по гори­зонтали, т.е. переносится с одного стимула на другой. Гилфорд (1954) отмечает, что этот эффект является та­ким сильным источником стабилизации результатов (не­сенсорным источником!), равного которому нет ни в ка­ком другом методе. Величину этой стабилизации трудно измерить и каким-либо образом скорректировать. Поэто­му эта процедура применима только в случаях, когда ис­следователь может удовлетвориться очень грубым, но зато быстрым определением порога. На практике этот метод часто применяется для скрининговых исследований слу­ховой чувствительности.

Метод едва заметного различия (ЕЗР). Эту модифика­цию иногда полностью отождествляют с методом границ. Это не совсем точно. Суть метода ЕЗР сводится к следую­щему: испытуемому вместе с эталонным стимулом предъявляют ряд переменных. Задача испытуемого состо­ит в том, чтобы указать то значение стимула, которое едва заметно отличается от эталона. Существенное отличие метода ЕЗР от метода границ состоит в том, что в методе границ испытуемый определяет два порога — порог появ­ления и исчезновения ощущения различия — ЕЗР и ЕНЗР, т.е. едва незаметного различия. В методе ЕЗР определяется только одна точка — всегда ЕЗР. Эти методы тождественны только тогда, когда изменение стимуляции начинается от равенства переменного и эталонного стимулов. В том слу­чае, когда изменение стимуляции начинается от заметного неравенства к равенству, испытуемый определяет точку исчезновения ощущения различия (ЕНЗР), опираясь на сенсорный эталон, хранящийся в памяти.

Задание 1. Определение величины иллюзии Мюллера—Лайера методом минимальных изменений

Цель задания. Отработать метод минимальных изме­нений применительно к измерению разностного порога. Оце­нить величину иллюзии Мюллера—Лайера.

Методика

Аппаратура. Задание отрабатывается на IBM-совмес­тимом персональном компьютере. Для предъявления сиг­нала "Внимание" используются головные телефоны, соединенные со звуковым синтезатором персонального ком­пьютера. Для выполнения учебного задания используется компьютерная программа muler.exe.

стимуляция. На экране дисплея предъявляются на одной горизонтальной линии две стрелы: стандартный стимул (S_st) — стрела с наконечниками наружу, имеет длину 11 см и предъявляется всегда слева; и переменный стимул (S_var) — стрела с наконечниками внутрь и предъяв­ляется всегда справа. Ее длина может меняться в пределах от 17 до 10 см. Время экспозиции стрел — 1 с.

Процедура опыта. При отработке задания каждый сту­дент выступает сначала в роли испытуемого, а затем обрабатывает собственные экспериментальные данные. Испытуемый сидит на расстоянии 1 м до экрана дисплея. Каждая проба начинается с появления звукового сигнала "Внима­ние", затем через 500 мс экспонируются стандартный и переменный стимулы (1 с). Следующая проба начинается через 2 с, в течение которых испытуемый должен дать свой ответ, нажимая на одну из 3-х клавиш на клавиатуре компьютера. Задача испытуемого заключается в том, чтобы срав­нить переменный стимул со стандартным, используя три категории ответов: "меньше", "равно" и "больше". Для ответа могут использоваться следующие клавиши: <1>, <2>,<3> (на цифровой клавиатуре) или клавиши управле­ния движением курсора.

Переменные стимулы предъявляются восходящими и нисходящими рядами, по 10 проб в каждом ряду. Всего 20 восходящих и 20 нисходящих рядов.

Обработка данных. После опыта студенту выдается компьютерная распечатка, в которой представлен пол­ный протокол опыта, т.е. зафиксированы все ответы ис­пытуемого на все стимулы (всего 400). Файл с получен­ными данными легко найти: его имя соответствует фами­лии испытуемого, написанной латинскими буквами, а расширение — mul, например: ivanov.mul.

По данным протокола каждый студент должен вычис­лить следующие показатели:

1) нижний и верхний пороги в каждом ряду стимулов;

2) нижний (L_I) и верхний (L_h) пороги по опыту в целом; оценить разброс получен­ных пороговых значений, рассчитав соответствующие значения стандартного отклонения;

3) IU и DL;

4) PSE;

5) количественно оценить по данным опыта выра­женность иллюзии, рассчитав СЕ.

Для выполнения необходимых статистических рас­четов (среднее арифметическое и стандартное отклоне­ние) следует воспользоваться статистическим пакетом "Stadia" (директория "Stadia", командный файл — stadia.exe). После ввода полученных данных в электрон­ную таблицу (40 значений L_I — в первую переменную и 40 значений L_h — во вторую) в меню статистических ме­тодов (F9) нужно выбрать самый первый пункт — "Опи­сательная статистика" и указать номера анализируемых переменных: в нашем случае их две —1, 2. После нажа­тия на клавишу <Enter> на экране распечатывается мно­жество статистических показателей, в том числе — сред­нее арифметическое и стандартное отклонение для каж­дой переменной.

В качестве дополнительного задания по работе с дан­ными можно рекомендовать построение графиков изме­нения пороговых значений в течение опыта, на которых в наглядной форме легко проанализировать возможные тенденции изменения верхнего и нижнего порогов, на­пример: этап врабатывания, период стабилизации отве­тов и другие феномены динамики выполнения этой сен­сорной задачи. Для этого, вернувшись в электронную таб­лицу (блок редактора данных), нужно нажать на клавишу F6 и перейти к построению нужного графика. В качестве типа графика выберите функциональный, далее укажите число графиков — 2 (один для l_I, другой для — L_h) и номера соответствующих им переменных (1 для первого графика и 2 — для второго); графики лучше нарисовать линиями, а разметку осей координат можно не делать.

Результаты и выводы:

Выводы:по размеру константной ошибки видно, что при выполнении задания эталон испытуемым переоценивался (константная ошибка больше 0).

Лабораторная работа 4.