第二章 實驗設(shè)計

第二章實驗研究的基本問題

§1實驗研究的變量§2實驗研究的設(shè)計§3實驗研究的效度和信度§4實驗研究的儀器§1實驗研究的變量

變量是指在數(shù)量上或質(zhì)量上可變的事物的屬性。變

量實驗條件實驗結(jié)果（因變量）無關(guān)變量相關(guān)變量自變量額外變量（控制變量）一、自變量（independentvariable）1.定義：在實驗中實驗者所操縱的、對被試的反應(yīng)產(chǎn)生影響的變量。2.分類：作業(yè)變量、環(huán)境變量、被試變量3.操縱：操作定義、確定自變量的各個水平自變量的分類（1）作業(yè)變量（taskv)：作業(yè)指實驗中被試的任務(wù)，如果把實驗任務(wù)的任何特性作為自變量來操縱，則這種自變量就是一種作業(yè)變量。（2）環(huán)境變量（environmentalv）：各種環(huán)境特性充當(dāng)?shù)淖宰兞俊Ｈ鐚嶒炇业恼彰?、噪音等。?）被試變量（subjectv）：可能影響對某種刺激的反應(yīng)的被試的特性因素。如年齡、性別、血型、不同文化程度、職業(yè)特點、健康狀況、疲勞、焦慮、恐懼、獎勵、懲罰、饑餓等。對自變量的操縱（1）對自變量下操作定義（operationaldefinition）操作定義：對一個心理現(xiàn)象根據(jù)測定它的程序下定義。例如：疲勞定義為從事某種體力勞動的時間量。

思考：智商、人格怎樣下操作定義？（2）確定自變量的水平自變量的水平指自變量的一個取值（或操縱結(jié)果）。例如：疲勞的水平可以是1h、2h、3h等。二、因變量（dependentvariable）1.定義：在實驗中，由操縱自變量而引起的被試的某種特定的反應(yīng)。2.分類：客觀指標(biāo)、主觀指標(biāo)3.控制：反應(yīng)控制、因變量的指標(biāo)、量程限制思考：如何避免天花板效應(yīng)（ceilingeffect）和地板效應(yīng)（flooreffect）呢？2.因變量分類

因變量客觀指標(biāo)反應(yīng)速度反應(yīng)速度的差異反應(yīng)的正確性反應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)反應(yīng)的難度主觀指標(biāo)：口語記錄（protocol）2.1反應(yīng)控制（1）反應(yīng)控制的目的：讓被試的反應(yīng)確實發(fā)生在實驗者感興趣的因變量唯度上。（2）指導(dǎo)語（instruction）：在人做為被試的實驗中，對反應(yīng)的控制往往通過指導(dǎo)語實現(xiàn)，它是心理學(xué)實驗中主試給被試交待任務(wù)時所說的話。規(guī)范的指導(dǎo)語應(yīng)具有如下幾個特征：內(nèi)容確定、完全、簡單明確、標(biāo)準(zhǔn)化。2.2選擇恰當(dāng)?shù)囊蜃兞恐笜?biāo)因變量指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)（1）有效性：是指所選擇的因變量應(yīng)具有一定的效度（validity）。即因變量充分代表當(dāng)時的心理現(xiàn)象或過程的程度。（2）客觀性：即指標(biāo)是客觀存在的，是可以通過一定的方法觀察到的。（3）數(shù)量化：即指標(biāo)能數(shù)量化，也就便于記錄，便于統(tǒng)計，并且量化的指標(biāo)能進(jìn)行比較。三、額外變量（extraneousvariable）1.典型的額外變量（實驗者效應(yīng)、要求特征）2.額外變量的控制1.典型的額外變量（1）實驗者效應(yīng)（experimentaleffect）：主試在實驗中可能以某種方式（如表情、手勢、語氣等）有意無意地影響被試，使他們的反應(yīng)附和主試的期望。還記得羅森塔爾效應(yīng)和皮格馬利翁效應(yīng)嗎？（2）要求特征（demandcharacteristics）：實驗中，被試自發(fā)的對實驗?zāi)康漠a(chǎn)生一個假設(shè)或猜想，然后再以一種自以為能滿足這一假想的實驗?zāi)康牡姆绞叫羞M(jìn)反應(yīng)。想想奧恩實驗、霍桑實驗和安慰劑效應(yīng)。2.額外變量的控制（1）消除法：即通過采取一定措施,將影響研究結(jié)果的各種無關(guān)變量消除掉。噪音、光線

雙盲實驗：是指使主試、被試都不知道實驗的假設(shè)和目的情況下進(jìn)行實驗。（2）.恒定法：是指實驗者采取一定措施使某些無關(guān)變量在整個實驗研究中保持不變。

做法：采用同一地點，同一儀器，同一主試，同一時間段；主試態(tài)度要保持恒定；按同一實驗程序或步驟進(jìn)行實驗；選擇智力、性別、年齡、教育程度相同的被試。（3）匹配法：使實驗組和控制組中被試的屬性相等方法。使用匹配法時，先要測量所有被試身上與實驗任務(wù)呈高相關(guān)的屬性，然后根據(jù)測得結(jié)果將被試分成屬性相等的實驗組和控制組。（4）隨機(jī)化法：指依據(jù)數(shù)學(xué)上的概率原理，將被試按相等機(jī)會原則分組，在理論上可使不同組的被試除實驗條件外，其他無關(guān)變量保持相等，是控制無關(guān)變量較好的方法。（5）統(tǒng)計控制法：它是一種實驗后控制，是在實驗完成之后通過一定的統(tǒng)計技術(shù)來事后避免實驗

中額外變量的干擾。評價一項實驗設(shè)計的好壞的一個重要依據(jù)就是看研究者能否成功地控制那些額外變量。※變量命名練習(xí)

因為理解自變量、因變量和控制變量非常重要，所以我們在這里再舉一些例子以便你檢查自己是否真的理解了。對于每一個例子都要說出三種變量。汽車制造者想知道剎車燈多亮可最大程度地減少后面司機(jī)意識到前方正在停車的時間。實驗就是回答這一問題。對變量命名。答案自變量(被操縱變量)：剎車燈的明度因變量(被觀察變量)：剎車燈亮到尾隨車司機(jī)踩剎車踏板之間的時間控制變量(恒定變量)：剎車燈顏色、剎車板的形狀、剎車所需力氣、額外照明度等訓(xùn)練鴿子綠燈亮?xí)r啄鍵、紅燈亮?xí)r停止。對作出正確反應(yīng)的鴿子給予玉米的獎勵。對變量命名。答案自變量燈的顏色(紅或綠)因變量啄鍵次數(shù)控制變量食物剝奪時間、鍵的大小、紅燈綠燈的強(qiáng)度等治療者試圖改善患者的自我形象。每次患者描述自己積極的一面時，治療者就以點頭、微笑和額外注意予以獎勵。對變量命名。答案自變量用于獎勵的語言種類。因變量語言數(shù)量(或頻率)控制變量辦公室情境、治療者社會心理學(xué)家做了一個實驗，為了發(fā)現(xiàn)當(dāng)六個人擠在一個電話亭里時是男人還是女人感到更不舒服。對變量命名。答案自變量參與者性別因變量不舒服的程度控制變量電話亭的大小、擠在電話亭的人數(shù)(6)、個體的大小等※課后文獻(xiàn)閱讀1、不同閱讀過程文章信息保持特點的實驗研究莫雷、陳雪楓，心理科學(xué)，1997年06期2、觀察不同形狀和顏色時眼運動的順序性韓玉昌，心理科學(xué)，1997年01期§2實驗研究的設(shè)計

一實驗設(shè)計的類型二

被試間/被試內(nèi)/混合實驗設(shè)計及應(yīng)用三

小樣本實驗設(shè)計及應(yīng)用四

準(zhǔn)實驗設(shè)計及應(yīng)用概述實驗設(shè)計就是進(jìn)行科學(xué)實驗前做的具體計劃，主要用來控制實驗條件和安排實驗程序，實驗設(shè)計的

目的在于盡可能減少額外變量，從而增加實驗

產(chǎn)生有效的一致結(jié)果的可能性。實驗設(shè)計的基本問題：

（1）采用多少自變量和因變量？（2）各自變量采用多少處理水平？（3）如何將被試分配到各自變量的水平中？一、實驗設(shè)計的基本類型從對實驗控制條件的嚴(yán)密程度的不同：①真實驗設(shè)計②準(zhǔn)實驗設(shè)計③非實驗設(shè)計根據(jù)實驗中要操縱變量的多少：①單因素實驗設(shè)計②多因素實驗設(shè)計根據(jù)在各種自變量及各種處理水平中是否用相同被試：①被試內(nèi)設(shè)計②被試間設(shè)計③混合設(shè)計多自變量設(shè)計（1）是指在一個實驗中包含兩個或兩個以上自變量的實驗設(shè)計（2）交互作用當(dāng)一個自變量的效果在另一個自變量的每個水平上不一樣時，交互作用就產(chǎn)生了※復(fù)習(xí)知識點：1操作性定義2自變量水平≥2知識點：

因變量的有效性標(biāo)準(zhǔn)知識點：有效額外變量的控制方法※復(fù)習(xí)知識點：“交互作用”的定義及理解按額外變量的控制程度按實驗處理和被試的分配情況按變量的數(shù)量二、被試間/被試內(nèi)/混合實驗設(shè)計（一）被試間設(shè)計

1.特點：每個被試只接受一個自變量水平的處理。（例）

2.優(yōu)點：處理之間不相互影響或污染。

3.問題：

由于接受自變量不同水平處理的被試各不相同，因此很難辨別因變量的變化是由被試差異所致還是由自變量變化所致。

思考：如何解決這一問題？

通過匹配或隨機(jī)化創(chuàng)設(shè)等組。舉例題目：生字密度對學(xué)生閱讀理解的影響。自變量：？因變量：？被試樣本量？設(shè)計：

（二）被試內(nèi)設(shè)計

1.特點：所有被試都接受每一水平自變量的處理。（例）

2.優(yōu)點：節(jié)省被試人數(shù)，不同組被試個體差異得到控制

3.問題：

由于被試先后接受不同處理，而因為時間順序誤差造成

的練習(xí)效應(yīng)和疲勞效應(yīng)。思考：如何解決這一問題？

4.被試內(nèi)設(shè)計的平衡技術(shù)：

（1）ABBA設(shè)計。適用于自變量只有兩個水平時。

舉例題目：生字密度對學(xué)生閱讀理解的影響。自變量：？因變量：？被試樣本量？設(shè)計：

（2）拉丁方設(shè)計適用于自變量由兩個以上水平時

①當(dāng)處理數(shù)是偶數(shù)時：“第一個次序可用如下順序安排次序：

1，2，n，3，n-1，4，n-2，5，...

比如：假設(shè)處理數(shù)是6，則拉丁方如下：ABFCEDBCADFECDBEAFDECFBAEFDACBFAEBDC②當(dāng)處理數(shù)是奇數(shù)時，則采用如下方法（以n=5為例）：

先按偶數(shù)法則形成一個拉丁方：

ABECDBCADECDBEADECABEADBC

然后把上述模式簡單反過來，即形成：

DCEBAEDACBAEBDCBACEDCBDAE

最后將兩個模式結(jié)合起來使用。（三）混合設(shè)計

1.特點：被試內(nèi)變量與被試間變量組合的多因素實驗設(shè)計。

2.優(yōu)點：被試內(nèi)設(shè)計和被試間設(shè)計的優(yōu)勢互補(bǔ)。

舉例：題目：學(xué)生性格類型與教師教學(xué)方式對教學(xué)效果的影響。自變量1：學(xué)生性格類型（外向/內(nèi)向）——被試間變量自變量2：教師教學(xué)方式（發(fā)現(xiàn)式教學(xué)/講解式教學(xué)）——被試內(nèi)變量因變量：學(xué)生成績被試樣本量？設(shè)計：2*2混合設(shè)計

※實驗設(shè)計練習(xí)(1)在測量人對聲音的反應(yīng)速度時，研究者想知道聲音的高低變化對反應(yīng)速度的影響?！辉噧?nèi)設(shè)計（2）對訓(xùn)練動物所采用的三種不同方法進(jìn)行比較研究。——被試間設(shè)計※實驗設(shè)計練習(xí)(3)研究者想知道不同詞性（積極詞、消極詞、中性詞）和不同記憶方式（單詞背誦、閱讀上下文）是否對中學(xué)生英語單詞記憶效果有影響？——混合設(shè)計（4）設(shè)計一項3*2混合實驗設(shè)計形式的研究，寫出其變量操作及實驗程序部分。本節(jié)內(nèi)容要點總結(jié)被試內(nèi)實驗設(shè)計操作方式缺點克服被試間實驗設(shè)計操作方式缺點克服ABBA&拉丁方平衡技術(shù)混合實驗設(shè)計操作過程三、小樣本設(shè)計

小樣本設(shè)計被試內(nèi)設(shè)計的一種變式，實驗時它向人數(shù)較少的被試或單個被試呈現(xiàn)自變量的不同水平或處理方式。（一）ABA設(shè)計

ABA設(shè)計的要點：

A:代表基線狀態(tài)B:代表處理（治療）后的狀態(tài)

A:再回基線狀態(tài)以檢驗B的效果。

ABA設(shè)計的優(yōu)點：可以較好