高級心理統(tǒng)計學(xué)第1講

1、杭州師范大學(xué) 傅亞強高級統(tǒng)計與SPSS應(yīng)用傅亞強fuyaqiang1262013年2月前 言 l In the history of every civilization, ideas have proven to be more durable than data (Randall, 1926)蘭德爾，J.H.，美國自然主義哲學(xué)家，1899-1982。.l It may be true that without great ideas, there are no great data (Butterfield, 1968), because ideas are what make data

2、meaningful.一、學(xué)習(xí)本課程的要件1、要有耐心：充分理解課程的復(fù)雜性和冗長性，仔細(xì)閱讀相關(guān)書籍；2、要將學(xué)習(xí)的重點放到：各種統(tǒng)計方法的應(yīng)用條件(策略性知識-什么數(shù)據(jù) 什么時候用什么方法)；3、要將課程學(xué)習(xí)和自己的課題研究結(jié)合起來：只在實際應(yīng)用中，才能真正領(lǐng)會統(tǒng)計方法與研究方法的內(nèi)在意義；4、要充分閱讀各種參考書；5、要在討論中發(fā)現(xiàn)問題、解決問題。二、本課程的主要內(nèi)容簡介表1-1 課程框架章次內(nèi) 容一高級統(tǒng)計之基本概念二數(shù)據(jù)的初步整理三假設(shè)檢驗與非參數(shù)數(shù)檢驗四回歸分析五因素分析六結(jié)構(gòu)方程模型七認(rèn)知與實驗心理學(xué)數(shù)據(jù)分析八教育心理學(xué)數(shù)據(jù)分析 九心理健康數(shù)據(jù)分析 十社會心理學(xué)數(shù)據(jù)分析十一神經(jīng)認(rèn)

3、知心理學(xué)數(shù)據(jù)分析三、課程學(xué)習(xí)總目標(biāo)1、準(zhǔn)確掌握各種統(tǒng)計方法的應(yīng)用條件2、熟練掌握SPSS的各項統(tǒng)計功能，以及數(shù)據(jù)的分析Excel 3、能將上述知識應(yīng)用到科研實踐中去四、心理學(xué)研究的特征1. 隨機性：沒有一個人能兩次跨進同一條河。多次測量 大樣本2. 模糊性：短時記憶容量有限；超長兒童比較自信。3. 條件性：早期經(jīng)驗對兒童發(fā)展的影響，不會單獨起作用。4. 邏輯性：找到現(xiàn)象或特征之間有意義的本質(zhì)的內(nèi)在聯(lián)系。如壓力、期望、能力、自我評價和焦慮之間的關(guān)系。（離散變量 連續(xù)變量）5. 交互性：影響人的行為的因素是十分復(fù)雜的，一種因素在影響人的行為時，這種影響力會受到其它因素的影響。變量之間的關(guān)系要考慮清

4、楚 6. 復(fù)雜性：排除其它解釋的高難度性質(zhì)。多指標(biāo)考核，控制好額外變量（1）比較A、B、C、D4種飛機降落顯示格式的使用效率。（Ponomarenko, 1998; Bedny, 2004）圖1-1 戰(zhàn)斗機座艙下視顯示畫面（2）最初的幾次試驗中，A最優(yōu)，BCD較差（3）但是后面的試驗中，BCD的成績顯著上升，而A的成績保持最初水平（4）研究者下結(jié)論，A界面不可接受（5）被試訪談中出現(xiàn)意外，他們認(rèn)為A最好用，BCD使用起來比較困難，但他們認(rèn)為這項研究的目的在于考察他們在困難任務(wù)中的飛行能力。而且他們認(rèn)為BDC最難，只有BCD才能顯示他的能力，所以在后面的試驗中，他們努力在BCD條件下準(zhǔn)確完成任務(wù)

5、。（6）如果以作業(yè)績效為指標(biāo)，A可能比不過BCD，但是以心理負(fù)荷為指標(biāo)，A就會顯示出優(yōu)勢。（避免自變量發(fā)生混淆 可以將實驗順序打亂 作業(yè)績效 過程指標(biāo) 添加生理指標(biāo)）第一講 高級心理統(tǒng)計學(xué)的基本概念一、變量1、變量：指在數(shù)量上或質(zhì)量上可變的事物的屬性。2、變量的水平：變量的取值。3、實驗中的幾種變量² 自變量：實驗者所操縱的，對被試反應(yīng)產(chǎn)生影響的變量、原因。² 因變量：由操縱自變量而引起的被試者的某種特定反應(yīng)。² 相關(guān)變量：凡是對因變量產(chǎn)生的影響的變量。² 額外變量：某一實驗中不用于研究的那些相關(guān)變量。4、變量的隨機性5、中介變量（分析中介變量 邏輯分析

6、過程 中介變量往往是引發(fā)事情的原因）考慮自變量X對因變量Y的影響，如果X通過影響變量M來影響Y，則稱M為中介變量。圖1-2 中介變量兩例【討論】l 性別和網(wǎng)絡(luò)成癮之間是什么中介變量呢？忽視自變量與因變量間潛在變量的影響，可能會扭曲自變量和因變量的關(guān)系?？紤]一個學(xué)會感判斷 ( judgment of learning，JOL) 的準(zhǔn)確性和學(xué)習(xí)成績關(guān)系的例子。一般認(rèn)為元認(rèn)知監(jiān)控對學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)具有重要作用，然而很多研究卻發(fā)現(xiàn)，JOL 的準(zhǔn)確性與學(xué)習(xí)成績間的關(guān)系并不是想象的那么直接明朗，甚至得出了相反的結(jié)論，為什么會如此？K. W. Thiede(2003) 在對以往研究進行分析與梳理的基礎(chǔ)上，通過實

7、證研究解答了這一疑問：以往研究之所以不能確切描述 JOL 準(zhǔn)確性和學(xué)業(yè)成績關(guān)系的原因是因為以往研究沒有檢視學(xué)習(xí)者的自我調(diào)控學(xué)習(xí)行為在 JOL 準(zhǔn)確性和學(xué)習(xí)效果間的作用，也即忽視了一個重要的潛在變量。（陳啟山, 2006, <心理學(xué)研究中應(yīng)用統(tǒng)計方法應(yīng)注意的幾個問題>）二、心理學(xué)研究數(shù)據(jù)的性質(zhì)從數(shù)學(xué)的角度來研究社會和自然現(xiàn)象可以把這些現(xiàn)象分為以下三類：（科學(xué)研究的三種）（1）確定現(xiàn)象：事前可預(yù)言的現(xiàn)象，即在準(zhǔn)確地重復(fù)某些條件下，它的結(jié)果總是肯定的。如：在一個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下給水加熱到100便會沸騰。比如質(zhì)量守恒定律、牛頓定律反映就是這類現(xiàn)象。研究這類現(xiàn)象的數(shù)學(xué)工具有數(shù)學(xué)分析、幾何、代數(shù)、

8、微分方程等。（2）隨機現(xiàn)象：事前不可預(yù)言的現(xiàn)象，即在相同條件下重復(fù)進行試驗，每次結(jié)果未必相同，或知道事物過去的狀況，但未來的發(fā)展卻不能完全肯定。如：以同樣的方式拋置硬幣卻可能出現(xiàn)正面向上也可能出現(xiàn)反面向上；走到某十字路口時，可能正好是紅燈，也可能正好是綠燈。研究這類現(xiàn)象的數(shù)學(xué)工具是概率論和統(tǒng)計。（3）模糊現(xiàn)象：事物本身的含義不確定的現(xiàn)象。如：“情緒穩(wěn)定”與“情緒不穩(wěn)定”，“健康”與“不健康”，“年青”與“年老”。研究這類現(xiàn)象的數(shù)學(xué)工具是模糊數(shù)學(xué)。確定性現(xiàn)象與隨機現(xiàn)象的共同特點是事物本身的含義確定；隨機現(xiàn)象與模糊現(xiàn)象的共同特點是不確定性，隨機現(xiàn)象中是指事件的結(jié)果不確定，而模糊現(xiàn)象中是指事物本身的

9、定義不確定。概率論與統(tǒng)計學(xué)將數(shù)學(xué)的應(yīng)用從必然現(xiàn)象擴大到隨機現(xiàn)象的領(lǐng)域，模糊數(shù)學(xué)則將數(shù)學(xué)的應(yīng)用范圍從清晰確定擴大到模糊現(xiàn)象的領(lǐng)域?？陀^世界作用于事物各個個體的因素分為基本因素和次要因素兩類，基本因素決定事物的必然規(guī)律，次要因素使事物呈現(xiàn)統(tǒng)計規(guī)律。人們所能認(rèn)識而且能夠控制的因素是基本因素，而大量的次要因素未能為人們所認(rèn)識或未能被人們所控制，但只要存在次要因素的影響，就必然會有所表現(xiàn)。比如發(fā)射炮彈，其基本因素也 是人們所能控制的是它的初始條件-初速、發(fā)射角等，這些可以通過彈道方程（必然規(guī)律）計算出炮彈的落地點，但炮彈在飛行過程中會受到空氣的阻力-風(fēng)速、風(fēng)向、空氣的濕度、溫度等的影響，它們使得炮彈不能

10、落在它的準(zhǔn)確的目的地?？茖W(xué)研究的目的，就是要發(fā)現(xiàn)反映事物本質(zhì)的客觀規(guī)律，即排除偶然性的掩蓋與干擾，為此必須首先認(rèn)識偶然性。于是統(tǒng)計學(xué)應(yīng)運而生，統(tǒng)計學(xué)不是直接研究事物本質(zhì)的必然規(guī)律，而是通過隨機現(xiàn)象來發(fā)現(xiàn)事物的統(tǒng)計規(guī)律，并把它應(yīng)用于對客觀規(guī)律的認(rèn)識和把握。【討論】l 心理學(xué)研究中遇到的變量是確定的、隨機的，還是模糊的？l 為什么心理學(xué)中的現(xiàn)象可以用概率統(tǒng)計方法進行分析?實驗中一般會給變量及結(jié)果（水平）下操作定義l 為了更接近隨機數(shù)據(jù)的要求，心理學(xué)研究在采集數(shù)據(jù)時應(yīng)特別注意哪些關(guān)鍵點？操作定義 信效度 實驗變量的操縱 實驗數(shù)據(jù)是否符合或接近某種概率分布l 心理學(xué)研究同其他學(xué)科一樣，都是為了建立現(xiàn)象

11、間的因果關(guān)系，那么統(tǒng)計結(jié)論在因果關(guān)系構(gòu)建中的作用是怎樣的？即如何看待統(tǒng)計結(jié)果在構(gòu)建因果關(guān)系中的作用？作用微弱（無法直接驗證因果關(guān)系 提供證據(jù)） 額外變量的控制效果 自變量的操縱是否合理 因變量的測量是否合理三、量化研究設(shè)計的比較1、主要目的調(diào)查法相關(guān)法實驗法由樣本推論總體對于總體的描述與解釋探討變量間關(guān)系建立系統(tǒng)知識探討因果關(guān)系建立系統(tǒng)知識2、樣本特性調(diào)查法相關(guān)法實驗法大樣本總體代表性中型樣本分層抽樣小樣本隨機樣本、隨機分配3、研究工具調(diào)查法相關(guān)法實驗法結(jié)構(gòu)化問卷標(biāo)準(zhǔn)化測驗或量表實驗設(shè)備與軟件4、研究程序調(diào)查法相關(guān)法實驗法抽樣與調(diào)查抽樣理論測驗理論與技術(shù)測驗編制與實施實驗設(shè)計實驗操縱5、測量尺

12、度調(diào)查法相關(guān)法實驗法類別變量為主連續(xù)變量為主類別自變量連續(xù)因變量6、統(tǒng)計分析調(diào)查法相關(guān)法實驗法次數(shù)分布卡方檢驗非參數(shù)統(tǒng)計相關(guān)分析回歸分析因素分析平均數(shù)差異檢驗方差分析協(xié)方差分析四、統(tǒng)計學(xué)的基本概念（一）隨機變量與誤差1、隨機：事件發(fā)生的結(jié)果不可預(yù)知2、機率：事件發(fā)生的可能程度3、誤差：測量結(jié)果與變量的真值之間、數(shù)學(xué)函數(shù)與測量結(jié)果之間均存在一定的差異。4、統(tǒng)計模型的目的不在消除或減少誤差，而是希望對誤差函數(shù)的行為有所了解，即盡可能地去解釋誤差發(fā)生的原因。（二）數(shù)據(jù)的種類1、點計數(shù)據(jù)：如人數(shù)，班級數(shù)，男女?dāng)?shù)等。2、度量數(shù)據(jù)：借助于一定的測量工具或一定的測量標(biāo)準(zhǔn)而獲得的。（1）比率數(shù)據(jù)：有絕對零點和

13、等距單位，如身高、體重，反應(yīng)時，感覺閾值等，差、倍數(shù)有意義。（從零點定義的角度來理解）（2）等距數(shù)據(jù)：有等距單位，但無絕對零點，如溫度，各種能力測驗分?jǐn)?shù)等，倍數(shù)無意義，只有差數(shù)才有意義。（3）順序數(shù)據(jù)：既無相等單位，也無絕對零點，如評定等級，喜愛等級，品質(zhì)等級等，成績名次等。3、稱名數(shù)據(jù)：反映事物在組別、種類上的不同。不說明事物之間的數(shù)量差異，中按事物的性質(zhì)不同，將被觀測事物加以劃分。如：令男為1、女為0；令實驗組為1，控制組為2。表1-2 稱名變量數(shù)學(xué)成績7289809187組別10100【討論】l 常用的統(tǒng)計方法與數(shù)據(jù)測量水平是否匹配？（三）總體、樣本和個體1、總體：具有某種特性的一類研究

14、對象的全體。2、個體：構(gòu)成總體的每一個基本元素。個體不一定是人或物，也可指心理活動，即指某種實驗條件下的某一反應(yīng)，或指每一個實驗結(jié)果、每一個實驗數(shù)據(jù)等，例如反應(yīng)時間、推理能力、學(xué)習(xí)方法等。故又稱為隨機事件或樣本點，相應(yīng)地，總體又稱為樣本空間。3、樣本：從總體中抽取的作為觀察對象的一部分個體。總體的性質(zhì)是由組成總體的各個體的性質(zhì)而定，所以要了解總體的性質(zhì)，必須對每一個個體進行觀測，這是最好的辦法，但是實際上這是做不到的，也沒必要做到。在心理研究及應(yīng)用中，一般通過對樣本的觀察測量來達到對總體進行研究的目的。4、樣本容量：樣本中所包含的個體數(shù)目，用N或n表示。樣本越大，越能代表總體，因此，樣本容量不

15、同，統(tǒng)計方法也不一樣。5、有限總體和無限總體?？傮w本身的大小，有限還是無限，這要依據(jù)所研究的問題的推理范圍而定，同時總體與樣本也可以互相轉(zhuǎn)換變化。【討論】l 抽樣調(diào)查中得到的樣本常常是有偏樣本和小樣本，是否有問題？l 如何減少這些問題對因果推論的負(fù)面影響？l 中心極限定理對取樣的啟示。利用樣本統(tǒng)計量對總體參數(shù)進行估計時的誤差主要是偏差 (bias) 和變異 (variability) 。可以采用以下手段以減少這些誤差： (1) 盡量使用隨機樣本。說來非常簡單, 但在現(xiàn)實世界中, 簡單隨機樣本一點也不簡單；(2) 樣本要足夠大。抽樣調(diào)查的取樣缺陷是任何統(tǒng)計方法也無法事后彌補的，所以，在面對調(diào)查結(jié)

16、果及相信它之前應(yīng)該思考以下幾個問題：(1) 誰做的調(diào)查？(2) 調(diào)查的總體是什么？ (3) 樣本是怎樣選取的？ (4)樣本有多大？ (5) 用什么方式聯(lián)絡(luò)被試獲得的數(shù)據(jù)？ (6) 調(diào)查的回應(yīng)率是多少？七、統(tǒng)計方法選擇的基本依據(jù)1、研究目的（1）描述性課題：描述統(tǒng)計，因素分析，聚類分析（2）因素型實驗：總體平均數(shù)差異檢驗，方差分析，非參數(shù)檢驗（3）函數(shù)型實驗：相關(guān)分析，回歸分析，路徑分析（4）減少數(shù)據(jù)維度：因素分析（5）被試或樣品分類：聚類分析，判別分析2、數(shù)據(jù)的測量層次（1）計數(shù)數(shù)據(jù)：百分比，列聯(lián)相關(guān)，2檢驗（2）等級數(shù)據(jù)：中數(shù)，百分位數(shù)，等級相關(guān)，非參數(shù)檢驗（3）等距變量：算術(shù)平均數(shù)，標(biāo)準(zhǔn)差，積差相關(guān)，t檢驗，Z檢驗，F(xiàn)檢驗，方差分析，回歸分析3、概率分布類型圖1-3 數(shù)據(jù)分布（1）正態(tài)分布：參數(shù)方差分析，回歸分析，因素分析（2）非正態(tài)分布：非參數(shù)分析4、研究設(shè)計（1）樣本數(shù)目l 小樣本（N<30）：非參數(shù)檢驗l 大樣本（N>30）：參數(shù)檢驗（2）自變量水平的