第二章 實驗設計的基本問題(濃縮版)

第二章實驗設計的基本問題本章教學目的與要求掌握1、實驗中的自變量、因變量、控制變量及對它們的操作和控制2、實驗設計的基本方法

熟悉評價及提高實驗研究的信度和效度的方法了解實驗設計的分類本章主要內容第一節(jié)心理實驗中的變量及其控制（掌握）一、變量及其種類二、自變量的種類及其控制三、因變量的種類及其控制四、額外變量的種類及其控制第二節(jié)實驗研究的效度與信度（熟悉）一、實驗研究的效度二、實驗研究的信度第三節(jié)實驗設計（掌握）一、實驗設計的概念二、實驗設計的內容三、實驗設計的分類（了解）四、實驗設計方法第一節(jié)心理實驗中的變量及其控制什么是變量變量（variable）是指在數量上或質量上可變的事物的屬性。在一個具體的實驗中，變量分為自變量、因變量和額外變量。

一、變量及其種類第一節(jié)心理實驗中的變量及其控制一、變量及其種類變量的類型1、自變量——在實驗中實驗者所操縱的、對被試者的反應產生影響的變量。2、因變量——是被試的反應變量，它隨著自變量的變化而變化，是自變量的結果，是主試觀察或測量的變量。3、額外變量——在心理實驗中，能影響因變量的變化，但不是研究者所選擇、確定、操縱變化的變量。第一節(jié)心理實驗中的變量及其控制一、變量及其種類

變量命名練習

第一節(jié)心理實驗中的變量及其控制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意識到前方正在停車的時間。找出三種變量。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開始剎車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、額外照明度等二、自變量的種類及其控制（一）自變量的種類1、刺激特點自變量（作業(yè)變量）2、環(huán)境特點自變量（環(huán)境變量）3、被試特點自變量（被試變量）4、暫時的被試差別變量——由主試給予的不同指示語造成的。第一節(jié)心理實驗中的變量及其控制二、自變量的種類及其控制（二）對自變量的操縱在一個具體的實驗中，實驗者是根據他的實驗目的來選擇自變量的。研究者不但要選擇合適的自變量，還要對這些自變量進行操縱改變，即對自變量進行控制。對自變量控制的如何，直接影響研究的成敗。對于自變量的控制，主要包括以下幾個方面：第一節(jié)心理實驗中的變量及其控制二、自變量的種類及其控制（二）對自變量的操縱1、對自變量下操作定義

操作定義是指對一個變量根據測定它的程序所下的具體的、明確的定義。操作定義明確了自變量的內涵，同時也往往指出了自變量操縱的方法。

實驗中規(guī)定操作定義有三個好處：（1）可以使研究者的思考具體而清晰；（2）可以增進科學研究者之間溝通的正確性；（3）減少一門學科所用概念或變量的數目。第一節(jié)心理實驗中的變量及其控制二、自變量的種類及其控制（二）對自變量的操縱2、確定自變量的水平所謂自變量的水平，即指自變量的一個取值（或操縱結果），也稱為檢查點。注意下面3個方面：（1）因素型實驗自變量水平不超過四個。（2）要確定好自變量的取值范圍。（3）確定好各水平之間的間距。第一節(jié)心理實驗中的變量及其控制二、自變量的種類及其控制（二）對自變量的操縱3、對呈現儀器的控制對儀器進行有效控制是實現對自變量控制的一個非常重要的環(huán)節(jié)。對實驗儀器的要求：

（1）準確精密不失真；（2）儀器性能穩(wěn)定；（3）操作方便，反應靈敏；（4）儀器的顯示范圍要滿足自變量變化的要求；（5）儀器不能引起新的無關變量；（6）同一型號的儀器同質信度要高，如果不能前后使用同一臺儀器，則應用同一型號且誤差較小的兩臺或多臺儀器。第一節(jié)心理實驗中的變量及其控制二、自變量的種類及其控制（二）對自變量的操縱

4、控制呈現刺激方式包括呈現時間的長短、呈現的順序、空間位置等，都應根據要求加以控制。第一節(jié)心理實驗中的變量及其控制三、因變量的種類及其控制（一）因變量的種類

因變量的種類，對于心理實驗研究來說，是很多的，也很復雜。一般來說，對于因變量的指標有客觀指標和主觀指標之分。第一節(jié)心理實驗中的變量及其控制三、因變量的種類及其控制（一）因變量的種類1、客觀指標1、準確性方面的指標（反應準確性）2、速度或敏捷度方面（反應時）3、刺激的強度水平（反應難度）4、概率或頻率（反應次數）5、反應的強度或力量6、各種心理測驗的量表分數及評價者的評定分數。7、高次反應變量——即用一個圖或表表示反應的多種情況。第一節(jié)心理實驗中的變量及其控制三、因變量的種類及其控制（一）因變量的種類

2、主觀標準

口語記錄（語言反應）——是指被試在實驗時對自己心理活動進程所作敘述的記錄，或在實驗之后，被試對主試提出的問題所作問答的記錄。第一節(jié)心理實驗中的變量及其控制三、因變量的種類及其控制（二）對因變量的控制不同于以“準確操縱”為目的的自變量控制技術，因變量的控制主要著眼于如何精確客觀地記錄下它的變化。

第一節(jié)心理實驗中的變量及其控制三、因變量的種類及其控制（二）對因變量的控制用于因變量控制的主要方法：1、反應控制——指導語2、規(guī)定好反應的操作定義第一節(jié)心理實驗中的變量及其控制三、因變量的種類及其控制（二）對因變量的控制用于因變量控制的主要方法：3、選擇恰當的指標（1）效度（2）客觀性（3）數量化4、避免量程局限（天花板效應和地板效應）第一節(jié)心理實驗中的變量及其控制四、額外變量的種類及其控制（一）典型的額外變量的種類1、實驗者效應—— 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，使他們的反應附和主試的期望，這種現象稱為實驗者效應（ExperimenterEffect）2、要求特征——被試會自發(fā)地對主試的實驗目的產生一個假設或猜想，然后再以一種自以為能滿足這一假想的實驗目的的方式來進行反應。（典型例子：霍桑效應、安慰劑效應）第一節(jié)心理實驗中的變量及其控制四、額外變量的種類及其控制（二）額外變量的控制1、排除法——是把額外變量從實驗中排除出去。2、恒定法——就是使額外變量在實驗的過程中保持固定不變。3、匹配法——驗組和控制組中的被試者的特點相等的一種方法。第一節(jié)心理實驗中的變量及其控制四、額外變量的種類及其控制（二）額外變量的控制4、隨機化法——概率理論，把被試者隨機地分派到各處理組中。5、抵消平衡法——是通過采用某些綜合平衡的方式使額外量效果互相抵消以達到控制額外變量目的的方法。6、統(tǒng)計控制法——就是在實驗完成后通過一定的統(tǒng)計技術來事后避免實驗中額外變量干擾。第一節(jié)心理實驗中的變量及其控制第二節(jié)實驗研究的效度和信度一、實驗研究的效度實驗效度是指實驗方法能達到實驗目的的程度，也就是實驗結果的準確性、有效性。主要包括內部效度和外部效度。

第二節(jié)實驗研究的效度和信度

（一）內部效度及其影響因素1、內部效度的定義實驗的內部效度是指實驗中的自變量與因變量之間的因果關系的明確程度。內部效度高，意味著因變量的變化由特定的自變量引起的。要使實驗具有較高的內部效度，就必須控制各種額外變量。一、實驗研究的效度第二節(jié)實驗研究的效度和信度

（一）內部效度及其影響因素2、內部效度的影響因素1）主試－被試間的相互作用要求特征和實驗者效應2）統(tǒng)計回歸因素

-回歸假象

一、實驗研究的效度第二節(jié)實驗研究的效度和信度

（一）內部效度及其影響因素2、內部效度的影響因素3）其他因素

歷史、選擇、成熟、前測與實驗處理的反作用效果、測量工具的穩(wěn)定性和儀器使用不當、被試亡失等

一、實驗研究的效度第二節(jié)實驗研究的效度和信度一、實驗研究的效度（二）實驗的外部效度及其影響因素

1、實驗的外部效度的定義——外部效度是指實驗結果能夠普遍推論到樣本的總體和其他同類現象中去的程度，即實驗結果的普遍代表性和適用性。第二節(jié)實驗研究的效度和信度一、實驗研究的效度（二）實驗的外部效度及其影響因素

詹金斯的記憶實驗四面體模型向我們提供了四個評價這種普遍性的維度：（1）用其他的被試人群也能得到同樣的結果嗎？（2）用其他的實驗材料也能得到同樣的結果嗎？（3）用其他不同類型的測驗也能得到同樣的結果嗎？（4）用不同的實驗處理和不同自變量操作方式也能得到同樣的結果嗎？第二節(jié)實驗研究的效度和信度一、實驗研究的效度（二）實驗的外部效度及其影響因素

2、外部效度的影響因素實驗的外部效度主要受下列三方面的影響：

1）實驗環(huán)境的人為性

2）被試者樣本缺乏代表性

3）測量工具的局限性

第二節(jié)實驗研究的效度和信度1）實驗環(huán)境的人為性

實驗是在控制條件下進行的，實驗環(huán)境的人為性可能使某些實驗結果難以用來解釋日常生活中的行為現象。實驗室中的儀器設備會影響被試者的典型行為。被試者參與實驗的動機也會影響其行為表現。要改變這些因素的影響，可以提高實驗情境與現實情境的相似性。在進行某些特定領域的研究時，還可以增加現場實驗的數量，在非實驗環(huán)境下對被試進行自然觀察。返回第二節(jié)實驗研究的效度和信度2）被試者樣本缺乏代表性

從理論上講，從事于實驗的被試者必須具有代表性、必須從將來預期推論、解釋同類行為現象的總體中進行隨機取樣。但實際上這是很難做到的。如果研究者選擇一些具有獨特心理特質的被試進行實驗時，因為這些獨特的心理特質有利于對實驗處理造成較佳的反應，就很難將得出的結果推廣到其他特質的被試上去。返回第二節(jié)實驗研究的效度和信度3）測量工具的局限性

實驗者對實驗變量（即自變量）和反應變量的操作性定義往往以所使用的測量工具的測量結果來加以考慮的。實驗材料和測驗類型的差異可能會使多個研究者對同一個問題的研究結論無法會聚，也就是說可能導致不同的結論。這直接影響到實驗研究的外部效度，以及我們對某一研究對象的正確和深入的理解。第二節(jié)實驗研究的效度和信度（二）實驗的外部效度及其影響因素詹金斯向我們提供的評價研究外部效度或普遍性的維度是很有建設性的，它提示我們在選擇合適的被試樣本的前提下，應進行系列實驗研究。因為僅僅一項研究很難在被試、變量、情境等多方面均保證其具有普遍性意義。只有進行多項會聚研究后，才能得出關于研究問題的比較精確的結論。一、實驗研究的效度第二節(jié)實驗研究的效度和信度（二）實驗的外部效度及其影響因素最值得我們關注的是，對研究外部效度的要求向我們提示了進行多因素實驗的必要性。多因素實驗不僅可以大大提高研究的效率，更重要的是它為有效提高研究的外部效度提供了可能。一、實驗研究的效度第二節(jié)實驗研究的效度和信度實驗的內部效度和外部效度是相互聯(lián)系、相互影響的。提高實驗內部效度的措施可能會降低其外部效度，而提高實驗外部效度的措施又可能會降低其內部效度。平衡這兩種效度的相對重要性，主要取決于實驗的目的和實驗的要求。一般而言，在實驗中控制額外變量的程度越大，則對因果關系的測量就越有效。因此，可以在保證實驗內部效度的前題下，采取適當措施以提高外部效度。

一、實驗研究的效度第二節(jié)實驗研究的效度和信度二、實驗研究的信度實驗信度是指實驗結論的可靠性和前后一致性程度。影響實驗信度的因素：觀察量：觀察量越大，我們就越有理由相信樣本統(tǒng)計值接近總體參數值，也就是樣本更能夠代表其所在的總體。統(tǒng)計檢驗第二節(jié)實驗研究的效度和信度第三節(jié)實驗研究的設計一、實驗設計的概念實驗設計乃是進行科學實驗前做的具體計劃。它主要是控制實驗條件和安排實驗程序的計劃。它的目的在于找出實驗條件和實驗結果之間的關系，做出正確的結論，來檢驗解決問題的假設。

第三節(jié)實驗研究的設計二、實驗設計的內容①自變量：多少？分別是什么？如何呈現？各自變量有多少處理水平（檢查點）？②因變量：多少？分別是什么？行為指標及其測量方法；③對必須控制的額外變量的控制措施；④確定被試總體及被試樣本人數和選擇被試的方法；第三節(jié)實驗研究的設計⑤如何將被試分配到各自變量的各處理水平中；⑥擬定主試在實驗開始前對被試者要說的指示語；⑦規(guī)定實驗次數；⑧安排實驗程序；⑨規(guī)定使用儀器的型號；⑩實驗數據如何統(tǒng)計分析？第三節(jié)實驗研究的設計二、實驗設計的內容三、實驗設計的基本類型從對實驗控制條件的嚴密程度的不同：①真實驗設計（掌握）②準實驗設計（了解）③非實驗設計（了解）根據實驗中要操縱變量的多少：①單因素實驗設計②多因素實驗設計第三節(jié)實驗研究的設計根據在各種自變量及各種處理水平中是否用相同被試：①被試內設計（掌握）②被試間設計（掌握）③混合設計（了解）第三節(jié)實驗研究的設計三、實驗設計的基本類型三、實驗設計的基本類型

下面我們根據實驗設計的基本類型來討論不同類型的具體設計方案第三節(jié)實驗研究的設計真實驗設計準實驗設計非實驗設計被試間設計與被試內設計三、實驗設計的基本類型第三節(jié)實驗研究的設計真實驗設計真實驗設計對實驗條件的控制程度要求較高，在使用這類實驗設計時，實驗者可以有效地操縱實驗變量，有效地控制內在無效來源和外在無關因素的影響，能在隨機化原則基礎上選擇和分配被試，從而使實驗結果更能客觀地反映實驗處理的作用。第三節(jié)實驗研究的設計真實驗設計類型完全隨機化設計——多因素實驗設計——完全隨機多因素實驗設計隨機化區(qū)組設計——第三節(jié)實驗研究的設計隨機實驗組控制組前測后測設計隨機實驗組控制組后測設計隨機多組后測設計單因素隨機區(qū)組設計多因素隨機區(qū)組設計真實驗設計——完全隨機化設計完全隨機化設計也稱簡單隨機化設計，是指用隨機化方法將被試隨機分為幾組，然后依實驗的目的對各組被試實施不同的處理。（1）隨機實驗組控制組前測后測設計（2）隨機實驗組控制組后測設計（3）隨機多組后測設計第三節(jié)實驗研究的設計真實驗設計——完全隨機化設計（1）隨機實驗組控制組前測后測設計隨機實驗組控制組前測后測設計是指研究者在實驗前采用隨機分配的方法將被試分為兩組，并隨機選擇一組為實驗組；另一組為控制組。實驗組接受實驗處理，而控制組則不給予實驗處理。第三節(jié)實驗研究的設計（1）隨機實驗組控制組前測后測設計內容：

①設計的模式②設計的評價③設計的顯著性檢驗④設計的實例分析第三節(jié)實驗研究的設計真實驗設計——完全隨機化設計①設計的模式RO1XO2

RO3O4

R：采用隨機法分配被試和實驗處理X：實驗者操縱的實驗處理O1和O3表示兩組的前測成績

O2和O4表示兩組的后測成績第三節(jié)實驗研究的設計（1）隨機實驗組控制組前測后測設計真實驗設計——完全隨機化設計②設計的評價隨機實驗組控制組前測后測設計基本控制了絕大多數影響內部效度的因素。這是因為該設計采用隨機布置的方法將被試分為兩組，從而可以控制選擇、被試的中途退出等因素對實驗結果的干擾。另外，由于安排了實驗組和控制組，在實驗過程中，發(fā)生在前測到后測這段時間內的事件對實驗組控制組的影響基本相同，因而可以控制歷史、成熟、測驗、儀器使用等影響內部效度的因素對實驗結果的影響。第三節(jié)實驗研究的設計（1）隨機實驗組控制組前測后測設計真實驗設計——完全隨機化設計②設計的評價該設計使用了前測驗。它為檢查隨機分組是否存在偏差提供了充分的依據。但它也帶來了不利的一面，即被試由于前測驗而獲得的經驗，可能對后測驗產生敏感性，出現測驗的反作用效果，導致對實驗設計外部效度的影響。第三節(jié)實驗研究的設計（1）隨機實驗組控制組前測后測設計真實驗設計——完全隨機化設計③設計的顯著性檢驗其一是對增值分數進行統(tǒng)計分析。方法是對每一名被試，用其后測成績減去前測成績(O2-O1，O4-O3)，分別求出兩組增值分數的平均數。對兩組增值分數進行顯著性檢驗的方法有：t-檢驗(參數統(tǒng)計)；曼—惠持尼(Mann—Whitney)U-檢驗或中位數檢驗(非參數檢驗)。

（1）隨機實驗組控制組前測后測設計第三節(jié)實驗研究的設計真實驗設計——完全隨機化設計③設計的顯著性檢驗另外，還有協(xié)方差分析法，這種方法被研究者認為是很好的方法。此方法是將前測分數作為協(xié)變量，對實施實驗處理前的組間差異進行控制和調整，以便使兩組的后測成績能夠比較不受前測成績的影響。（1）隨機實驗組控制組前測后測設計第三節(jié)實驗研究的設計真實驗設計——完全隨機化設計注意第三節(jié)實驗研究的設計真實驗設計——完全隨機化設計（1）隨機實驗組控制組前測后測設計④設計的實例分析

沃坦阿貝、黑爾和洛馬克斯關于“通過一系列教學程序和方法的訓練，來培養(yǎng)學生根據報紙標題預測所報道內容的能力”的實驗。實驗內容和方法見下：

真實驗設計——完全隨機化設計（1）隨機實驗組控制組前測后測設計第三節(jié)實驗研究的設計真實驗設計——完全隨機化設計（1）隨機實驗組控制組前測后測設計④設計的實例分析

第三節(jié)實驗研究的設計真實驗設計——完全隨機化設計（1）隨機實驗組控制組前測后測設計④設計的實例分析

第三節(jié)實驗研究的設計真實驗設計——完全隨機化設計（1）隨機實驗組控制組前測后測設計④設計的實例分析

第三節(jié)實驗研究的設計（2）隨機實驗組控制組后測設計

在隨機實驗組控制組前后測設計中，由于采用了前測驗，從而可能影響到實驗的外部效度。為克服這一缺陷，也可以考慮去掉前測驗，而形成另一種實驗設計隨機實驗組控制組后測設計。

真實驗設計——完全隨機化設計第三節(jié)實驗研究的設計內容:①設計的模式②設計的評價③設計的顯著性檢驗④設計的實例分析真實驗設計——完全隨機化設計（2）隨機實驗組控制組后測設計

第三節(jié)實驗研究的設計①設計的模式RXO1

RO2R：采用隨機法分配被試和實驗處理

X：實驗者操縱的實驗處理O1和O2表示后測成績（2）隨機實驗組控制組后測設計

真實驗設計——完全隨機化設計第三節(jié)實驗研究的設計②設計的評價首先，由于采用實驗組接受實驗處理，控制組不接受實驗處理，從而控制了歷史和成熟因素對內部效度的影響；另外，由于實驗是在同等條件下進行的，因此它控制了選擇和被試的中途退出等影響內部效應的因素。同時，由于兩組被試沒有進行前測驗，從而控制了測驗與實驗處理交互作用對實驗外部效度的影響。真實驗設計——完全隨機化設計（2）隨機實驗組控制組后測設計

第三節(jié)實驗研究的設計③設計的顯著性檢驗隨機實驗組控制組后測設計使用的統(tǒng)計分析方法比較簡單。大部分研究者使用T-檢驗對兩組后測成績進行比較研究；非參數檢驗也常使用曼-惠持尼U-檢驗或中位數檢驗法。（2）隨機實驗組控制組后測設計

真實驗設計——完全隨機化設計第三節(jié)實驗研究的設計④設計的實例分析真實驗設計——完全隨機化設計（2）隨機實驗組控制組后測設計

第三節(jié)實驗研究的設計（2）隨機實驗組控制組后測設計

真實驗設計——完全隨機化設計④設計的實例分析第三節(jié)實驗研究的設計④設計的實例分析真實驗設計——完全隨機化設計（2）隨機實驗組控制組后測設計

第三節(jié)實驗研究的設計（3）隨機多組后測設計內容：

①設計的模式②設計的評價③設計的顯著性檢驗第三節(jié)實驗研究的設計真實驗設計——完全隨機化設計（3）隨機多組后測設計

在心理學的研究中，有時要進行實驗處理的方案不只是一個或兩個，即有時研究者要進行的實驗處理x的個數有3個或3個以上。隨機多組后測設計通過隨機化的方式分配被試和實驗處理到不同組別中，然后對幾個組的被試進行后測驗，獲得各組被試的后測成績。

真實驗設計——完全隨機化設計第三節(jié)實驗研究的設計①設計的模式RxlOlRx2O2Rx3O3R：采用隨機法分配被試和實驗處理

X1、X2、X3：實驗者操縱的實驗處理O1、O2和O3表示后測成績真實驗設計——完全隨機化設計（3）隨機多組后測設計

第三節(jié)實驗研究的設計隨機多組后測設計與隨機實驗組控制組后測設計的不同之處在于實驗處理的個數以及相應被試組數增加了。兩種實驗設計在控制內部效度和外部效度的因素上相同，有關對設計的評價不再贅述。（3）隨機多組后測設計

真實驗設計——完全隨機化設計②設計的評價第三節(jié)實驗研究的設計③實驗結果的檢驗

在對隨機多組后測設計的后測成績進行顯著性檢驗時，對于研究者來說，他不僅需要了解3種（或3種以上）實驗處理的實驗結果是否有顯著差異，而且還要了解其中任意兩種實驗處理的實驗結果之間是否有顯著性差異。比較理想的統(tǒng)計分析方法是單因素方差分析，而不能采用t-檢驗。如果結果顯著，則可用紐曼---丘爾斯（N—K檢驗）或其他成對比較方法來進一步檢驗究竟是哪些處理之間有顯著差異。真實驗設計——完全隨機化設計（3）隨機多組后測設計

第三節(jié)實驗研究的設計真實驗設計——多因素實驗設計多因素實驗設計是指在實驗中包括兩個或兩個以上因素(自變量)，并且每個因素都有兩個或兩個以上的水平，各因素的各個水平互相結合，構成多種組合處理的一種實驗設計，又稱完全隨機析因設計。第三節(jié)實驗研究的設計在完全隨機析因設計中，研究者可以考察各個自變量交互作用對因變量的主要影響效應(交互作用)，并同時考察各自變量對同一因變量的主要影響效應(主效應)，以及考察一個因素的各個水平在另一個因素的某個水平上的效應(簡單效應)；在心理學的實驗研究中，這種設計具有很大的實用價值。真實驗設計——多因素實驗設計第三節(jié)實驗研究的設計（1）多因素實驗的優(yōu)點多自變量實驗具有三個明顯的優(yōu)點：效率高實驗控制較好實驗結果更有價值真實驗設計——多因素實驗設計第三節(jié)實驗研究的設計（2）完全隨機析因設計的類型在析因設計中，為簡化表述，常常采用一些英文字母、符號和數字，作為各個因素和因素各個水平及其相互關系的標志。通常用英文大寫字母來表示因素，用與大寫字母相對應的小寫字母來代表因素的水平，而用乘號(×)表示因素之間的相互結合關系。真實驗設計——多因素實驗設計第三節(jié)實驗研究的設計例1：在包括兩個因素且其中一個因素有2個水平，而另一個因素有3個水平的析因設計中，以A和B代表兩個因素，以a1、a2和b1、b2、b3分別代表因素A和因素B的水平。我們稱其為雙因素設計，又稱A×B因素設計，也可稱2×3因素設計。完全隨機析因設計的類型舉例真實驗設計——多因素實驗設計第三節(jié)實驗研究的設計例2：實驗中有A、B和C3個因素，并且它們的水平數分別為2、3、4，則稱為三因素設計。又稱A×B×C因素設計，也可稱2×3×4因素設計。因此，如果依據實驗中所包含因素數目來進行分類，就可以將之劃分為完全隨機雙因素析因設計、完全隨機三因素析因設計。真實驗設計——多因素實驗設計完全隨機析因設計的類型舉例第三節(jié)實驗研究的設計完全隨機多因素實驗設計的分組設有k個因素，每個因素有L1,L2,…,Lk個水平，那么共有G=L1×L2×…×Lk個處理組。舉例：有三個因素，分別是A，B，C。A因素有2水平，B因素有3水平和C因素有2水平，則共有G=2×3×2=12個處理組。確定好分多少組以后，研究者用隨機的方法將被試分成相應的組數，同時用隨機的方法分配每一組被試接受一種實驗處理。真實驗設計——多因素實驗設計第三節(jié)實驗研究的設計（3）完全隨機雙因素析因設計（為例）

完全隨機雙因素實驗設計是指研究者用隨機分配的方法將被試分為若干同質組(分組的個數等于實驗處理的個數)，同時用隨機的方法分配每一組被試接受一種實驗處理的實驗設計。由于雙因素析因設計實驗處理的個數是由兩個因素的水平數交叉組合決定的，所以雙因素析因設計的模式也與各因素的水平數有關。真實驗設計——多因素實驗設計第三節(jié)實驗研究的設計完全隨機雙因素實驗設計的基本模式3×2完全隨機化雙因素實驗設計的基本模式真實驗設計——多因素實驗設計第三節(jié)實驗研究的設計真實驗設計——多因素實驗設計完全隨機雙因素實驗設計的基本模式第三節(jié)實驗研究的設計請同學們設計：2×2完全隨機化雙因素實驗設計的基本模式

真實驗設計——多因素實驗設計第三節(jié)實驗研究的設計2×2完全隨機化雙因素實驗設計的基本模式

真實驗設計——多因素實驗設計第三節(jié)實驗研究的設計雙因素析因設計的主要效應與交互作用的效應主效應是指由每個單獨因素(自變量)所引起的因變量的變化。在多因素實驗中，計算一個因素的主效應應忽視實驗中其它因素的不同水平的變異。為了便于解釋，O1、O2、O3、O4等可以代表各組內被試成績的總和，也可以代表各組內被試成績的平均數，Oa1

、Oa2表示行變量的總和，Ob1

、Ob2表示列變量的總和。真實驗設計——多因素實驗設計第三節(jié)實驗研究的設計因素A的主效應：Oa1與Oa2之間的差異比較因素B的主效應：Ob1與Ob2之間的差異比較真實驗設計——多因素實驗設計雙因素析因設計的主要效應與交互作用的效應第三節(jié)實驗研究的設計交互作用的效應是指當一個因素(自變量)對因變量影響大小因其他因素的水平或安排的不同而有所不同時，所產生的交互作用影響因變量的結果。相反，如果某一因素(自變量)對因變量影響大小，不受其他因素的水平或安排的影響，我們就說這個因素與其他因素是沒有交互作用的。通過O1、O2、O3、O4之間的比較，可以確定A因素和B因素的交互效應，即在a1條件下比較O1和O2之間的差異，在a2條件下比較O3和O4之間的差異；在b1條件下比較O1和O3之間的差異，在b2條件下比較O2和O4之間的差異。雙因素析因設計的主要效應與交互作用的效應真實驗設計——多因素實驗設計第三節(jié)實驗研究的設計優(yōu)缺點優(yōu)點：1、省時省力，效率高?？梢酝瑫r獲取兩個或（多個）自變量，對因變量的影響不必向單因素實驗設計那樣做多個實驗。2、可以探討不同自變量之間的交互效應。缺點：1、這種設計在各個實驗處理的組合，被試的分配以及統(tǒng)計分析上，都是比較復雜的。2、被試之間的誤差無法控制，很難實現完全隨機。真實驗設計——多因素實驗設計第三節(jié)實驗研究的設計真實驗設計——隨機化區(qū)組設計隨機化區(qū)組設計是將被試按某種標準分為不同的組（區(qū)組），每個區(qū)組的被試接受全部實驗處理。隨機化區(qū)組設計的目的在于使區(qū)組內的被試差異盡量縮小，而對區(qū)組之間的差異依據設計要求而定。第三節(jié)實驗研究的設計隨機化區(qū)組設計的原則隨機化區(qū)組設計的原則是同一區(qū)組內的被試盡量“同質”。每一區(qū)組內被試的人數分配有3鐘情況：一名被試作為一個區(qū)組。這時，每名被試(區(qū)組)均接受全部處理，在接受處理的順序上要采用隨機化的方法。每個區(qū)組內被試的人數是實驗處理數目的整倍數。區(qū)組內的基本單元不是一名被試或幾名被試，而是以一個團體為單元。

真實驗設計——隨機化區(qū)組設計第三節(jié)實驗研究的設計（1）隨機化區(qū)組單因素設計隨機化區(qū)組單因素設計與隨機多組后測設計是基本相似的，不同的是隨機化區(qū)組單因素設計要求將被試劃分為不同的區(qū)組，并且每一區(qū)組隨機接受所有不同的處理。然后觀察實驗處理后每個區(qū)組對不同處理的反應，并作為后測成績。真實驗設計——隨機化區(qū)組設計第三節(jié)實驗研究的設計單因素隨機區(qū)組設計的基本模型在這個模式中，X1、X2、X3…Xk表示K個處理；區(qū)組的個數為n,每個區(qū)組可以是一名被試，也可以是一個被試組集合，Oi1、Oi2、Oi3…Oik表示第i個區(qū)組實驗處理后的后測成績；O1、O2、O3…On表示每個區(qū)組的平均成績。真實驗設計——隨機化區(qū)組設計第三節(jié)實驗研究的設計單因素隨機區(qū)組設計舉例例如，研究不同聲音刺激對學生解答數學問題的影響，取A為歡快的音樂；B為朗讀課文的聲音；C為噪音；D為在正常安靜的條件下4種處理，將一個班的學生按平時成績分為三類：優(yōu)良、中等、較差，并在每類中隨機抽取12名學生作為被試（一個區(qū)組），共有36名，表示3個區(qū)組。將每個區(qū)組內的12名學生隨機分為4個小組，每組3人。實驗時一個區(qū)組內的每個小組隨機在一種（僅接受一種）聲音刺激下解答數學問題。這就是有4種處理、3個區(qū)組的隨機化區(qū)組單因素設計。見下表。

真實驗設計——隨機化區(qū)組設計第三節(jié)實驗研究的設計單因素隨機區(qū)組設計的模式真實驗設計——隨機化區(qū)組設計第三節(jié)實驗研究的設計單因素隨機區(qū)組設計的結果分析對上述實驗設計的模式所獲得的結果，通過運用隨機區(qū)組設計的方差分析來進行分析結果。也就是實驗處理和區(qū)組分別作為因素來考慮。實驗處理效應是研究者關注的重點，區(qū)組因素則作為無關變量加以控制。真實驗設計——隨機化區(qū)組設計第三節(jié)實驗研究的設計單因素隨機區(qū)組設計的結果分析雖然隨機區(qū)組設計中假設區(qū)組因素和實驗因素之間不存在交互作用，但是研究者可以嘗試分析兩者之間的交互作用。如果實驗因素和區(qū)組因素的交互作用達到統(tǒng)計顯著性水平，研究者應該進一步考慮修改自己的研究假設，把區(qū)組因素作為一個影響因素，而不是無關因素來考慮。真實驗設計——隨機化區(qū)組設計第三節(jié)實驗研究的設計（2）隨機化區(qū)組多因素設計

隨機化區(qū)組兩因素設計與隨機化雙因素設計基本相似，只是隨機化區(qū)組兩因素設計將被試劃分為不同的區(qū)組，每個區(qū)組都隨機接受兩因素各個水平組合的全部處理，然后觀測每個區(qū)組對不同處理的反應，并將反應值作為后測成績。（這里不在敘述，請同學們自學）真實驗設計——隨機化區(qū)組設計第三節(jié)實驗研究的設計隨機區(qū)組設計的評價

真實驗設計——隨機化區(qū)組設計第三節(jié)實驗研究的設計準實驗設計準實驗設計是介于非實驗設計和真實驗設計之間的實驗設計。它對無關變量的控制比非實驗設計嚴格，但不如真實驗設計對無關變量控制得充分和廣泛。通常，準實驗設計不易對被試進行隨機抽樣，這時雖然可以設立控制組，但實驗組和控制組的背景條件不可能保證一定相同。第三節(jié)實驗研究的設計1、單組準實驗設計①時間序列設計②相等時間樣本設計③交叉滯后組相關設計④回歸間斷點設計2、多組準實驗設計①不相等組實驗組控制組前測后測設計②不相等組實驗組控制組前測后測時間序列設計準實驗設計主要類型第三節(jié)實驗研究的設計1、單組準實驗設計在心理學研究中，有時會因條件的限制和問題的性質而使研究無法采用控制組，從而選取準實驗設計進行研究。第三節(jié)實驗研究的設計（1）時間序列設計時間序列設計是指對一組被試或個體進行一系列周期性測量，并在測量的時間序列中引進實驗處（X），然后觀測引進實驗處理后的一系列測量結果，并與引入實驗處理X前的一系列測量結果相比較，研究插入實驗處理前后測量結果的變化趨勢，從而推斷實驗處理是否產生效果。準實驗設計——單組準實驗設計第三節(jié)實驗研究的設計時間序列設計模式系列前測實驗處理系列后測準實驗設計——單組準實驗設計第三節(jié)實驗研究的設計時間序列設計舉例準實驗設計——單組準實驗設計第三節(jié)實驗研究的設計時間序列設計可能的實驗結果圖:2-2準實驗設計——單組準實驗設計第三節(jié)實驗研究的設計時間序列設計評價優(yōu)點：①時間序列設計可以較好地控制“成熟”因素對內部效度的影響。②其次，該設計可以控制測驗因素的干擾。準實驗設計——單組準實驗設計第三節(jié)實驗研究的設計優(yōu)點：③同時，該設計有可能控制統(tǒng)計回歸的因素，但也有例外，如果在實驗處理前的幾個測量屬極端數據，也會出現統(tǒng)計回歸因素對實驗效度的影響。綜上所述，由于時間序列設計可以多次測量被試在處理前后的數據，因此通過觀察處理x前后的變化趨勢，也就可以判斷處理x前后在整個實驗過程中的作用。準實驗設計——單組準實驗設計時間序列設計評價第三節(jié)實驗研究的設計缺點：首先，由于該設計研究是在沒有控制組的情況下進行的，因而它不能控制與實驗處理同時發(fā)生的偶發(fā)事件的影響，不能排除那些與自變過同時出現的附加變量的影響。準實驗設計——單組準實驗設計時間序列設計評價第三節(jié)實驗研究的設計缺點：其次，測驗與處理x的交互作用作為影響實驗外部效度的因素在該設計中不易受到充分控制。再次，多次實施前測驗往往會降低或增加被試對實驗處理的敏感性，從而在被試身上產生作用而影響被試在實驗處理后的成績。時間序列設計評價準實驗設計——單組準實驗設計第三節(jié)實驗研究的設計（2）相等時間樣本設計在心理研究中，與選擇兩等價樣本組（實驗組和控制組）相對應，當只有一組被試時，常使用兩相等的時間樣本，在其中的一個時間樣本中不出現實驗變量，而采用常規(guī)安排X0。準實驗設計——單組準實驗設計第三節(jié)實驗研究的設計相等時間樣本設計模式

O1、O3表示接受實驗處理（X1）后的測驗結果，O2、O4表示接受常規(guī)安排（X0）后的測驗結果。

準實驗設計——單組準實驗設計第三節(jié)實驗研究的設計相等時間樣本設計舉例我們以教師批改和不批改作業(yè)對學生數學成績的影響為例，對其數據進行統(tǒng)計分析：教師用4名學生作為被試組，X1表示不批改作業(yè)，僅給出答案，X0表示全批全改作業(yè)，O1、O2、O3、O4表示被試組的數學成績，X1O1、X0O2表示第一次循環(huán)，X1O3、X0O4表示第二次循環(huán)。具體表示如下：準實驗設計——單組準實驗設計第三節(jié)實驗研究的設計相等時間樣本設計的顯著性檢驗①可對兩種實驗條件進行比較，以確定實驗處理（X1）與實施控制條件（X0）的不同效應；②進行簡單效應比較，即：比較在實驗處理X1條件下的順序效應，以及在控制條件X0條件下的順序效應，以確定時間效應；③通過對實驗處理與順序之間交互作用的分析考察在時間序列中不同處理效果的不同變化。準實驗設計——單組準實驗設計第三節(jié)實驗研究的設計相等時間樣本設計評價優(yōu)點相等時間樣本設計在控制影響內部效度的因素方面是完全有效的。它能較好控制“歷史”作用的影響；其他影響內部效度的因素也同時被較好地控制。準實驗設計——單組準實驗設計第三節(jié)實驗研究的設計缺點相等時間樣本設計在控制影響外部效度的因素方面并不理想。①測驗的反作用效果會影響該設計的外部效度。②實驗安排的反作用效果會影響該設計外部效度。③選擇偏差與實驗變量的交互作用可能會影響該設計的外部效度。④重復實驗處理的干擾也會影響該設計的外部效度。準實驗設計——單組準實驗設計相等時間樣本設計評價第三節(jié)實驗研究的設計（3）交叉滯后組相關設計交叉滯后組相關設計要求在時間1對兩個變量（A、B）的關系作出測定和相關分析，再在時間2作相似測定和分析，當交叉滯后相關之間有顯著差異時，就可以推測變量A和B之間具有因果關系。準實驗設計——單組準實驗設計第三節(jié)實驗研究的設計交叉滯后組相關設計舉例三年級兒童對于暴力或兇殺電視片與他們的攻擊性行為之間的關系飲食和體重之間的關系準實驗設計——單組準實驗設計第三節(jié)實驗研究的設計2、多組準實驗設計在心理學研究中，為使實驗結果盡量少受無關因索的干擾，使實驗結果具有較高的可靠性，在條件允許的情況下應該采用多組實驗設計，即包括有實驗組和控制組存在的實驗設計。第三節(jié)實驗研究的設計①不相等實驗組控制組前測后測設計不相等實驗組控制組前測后測設計的特點是研究者不能按隨機化原則和等組法來選擇對等組，有時也不能隨機安排哪個為實驗組、哪個為控制組。準實驗設計——多組準實驗設計第三節(jié)實驗研究的設計設計模式準實驗設計——單組準實驗設計①不相等實驗組控制組前測后測設計第三節(jié)實驗研究的設計設計的顯著性檢驗可以采用T檢驗和曼—惠特尼U檢驗或中位數檢驗（非參數檢驗）來對所分別求出的兩組增值分數的平均數進行檢驗。或者采用協(xié)方差分析。①不相等實驗組控制組前測后測設計準實驗設計——多組準實驗設計第三節(jié)實驗研究的設計設計評價優(yōu)點：首先，由于增添了控制組，從而使該設計基本上控制了歷史、成熟、測驗等因素對實驗的干擾。其次，由于兩組都有前測驗，研究者可以了解實驗處理實施前的初始狀態(tài)，從而也就對選擇因素有了初步的控制。準實驗設計——多組準實驗設計①不相等實驗組控制組前測后測設計第三節(jié)實驗研究的設計缺點該設計沒有使用隨機化方法來分配被試或實驗處理，實驗組與控制組是不對等的，因而選擇與成熟、選擇與實驗處理的交互作用可能會降低該設計的效度。又由于兩組都使用前測驗安排，因而其實驗結果不能校直接推廣到無前測的情境中去。準實驗設計——多組準實驗設計①不相等實驗組控制組前測后測設計設計評價第三節(jié)實驗研究的設計（2）不相等組實驗組控制組前測后測時間序列設計不相等實驗組控制組前測后測時間序列設計是在單組時間序列設計和不相等實驗組控制組前測后測設計的基礎上，組合而成的一種多組準實驗設計。是一個混合體準實驗設計——多組準實驗設計設計模式準實驗設計——多組準實驗設計（2）不相等組實驗組控制組前測后測時間序列設計第三節(jié)實驗研究的設計非實驗設計

非實驗設計，通常是一種自然描述，用來確定自然存在的臨界變量及其相互關系。在非實驗研究中，研究者既不采用隨機化程序，也不能主動操縱自變量和控制其他無關變量。第三節(jié)實驗研究的設計非實驗設計的類型1.單組后測設計2.單組前測后測設計3.固定組比較設計4.事后回溯設計第三節(jié)實驗研究的設計（1）單組后測設計在單組后測設計中，只有一個實驗組，而對實驗組只給予一次實驗處理，然后通過測量得到一個后測成績。非實驗設計第三節(jié)實驗研究的設計單組后測設計模式非實驗設計第三節(jié)實驗研究的設計（2）單組前測后測設計單組前測后測設計是對單組后測設計的一種改進，它增加了在實驗處理前的測驗，但還是僅有一組實驗組。非實驗設計第三節(jié)實驗研究的設計單組前測后測設計模式非實驗設計第三節(jié)實驗研究的設計（3）固定組比較設計固定組比較設計又稱靜態(tài)組或整組比較設計，該設計采用實驗組和控制組兩組被試，但因這兩組被試在實驗處理前就已經形成，故它不能使用隨機化的原則來選擇被試。非實驗設計第三節(jié)實驗研究的設計固定組比較設計模式非實驗設計第三節(jié)實驗研究的設計（4）事后回溯設計事后回溯設計是指所研究的對象是已發(fā)生過的事件。在研究過程中，研究者不需要設計實驗處理或操縱自變量，只需通過觀察存在的條件或事實，將這種已自然發(fā)生的處理或自變量與某種結果或因變量聯(lián)系起來加以分析，以便從中發(fā)現某種可能的簡單關系。非實驗設計第三節(jié)實驗研究的設計事后回溯設計模式帶圓圈的X是該設計的自變量或實驗處理，是研究者無法操縱或改變的自變量，O是研究者觀測的結果。非實驗設計第三節(jié)實驗研究的設計被試內設計、被試間設計與混合設計內容：1.被試間設計2.被試內設計第三節(jié)實驗研究的設計1、被試間設計被試間設計是要求每個被試（組）只接受一個自變量的處理，對另一被試者（組）進行另一種處理，故又稱獨立組設計。由于每個被試只接受一種處理方式，因此一種處理方式不可能影響或污染另一種處理方式。但問題在于：被試間的差異如何控制？——等組（被試同質問題）為了達到等組，被試間設計采用兩類分組技術：隨機組和匹配。被試間設計的統(tǒng)計檢驗——獨立樣本的差異顯著性檢驗。第三節(jié)實驗研究的設計（1）隨機化設計將被試隨機分配在不同的組內接受不同的自變量處理。隨機組設計的基本假設是將被試隨機分配到不同的組，各隨機被試組在未接受不同處理之前是相等的，即使有差異也是在統(tǒng)計允許的限度以內的隨機誤差。被試間設計第三節(jié)實驗研究的設計隨機組設計的優(yōu)缺點優(yōu)點：（1）用隨機分配被試者的方法可控制兩組被試者變量的差異，分組方法簡單可行；（2）由于對每一被試者只作一次觀測，可消除某些實驗誤差，如消除學習誤差的影響。缺點：（1）分成等組的方法仍欠精密；（2）若兩組在不同時期觀測，就有可能插入實驗以外的偶發(fā)事件，影響因變量的觀測結果。

被試間設計第三節(jié)實驗研究的設計（2）匹配設計也叫對等組設計、配對組設計，是隨機組設計的一種擴展。目的是使各組的特性更加相同。這種設計可以控制組內變異和組間變異。匹配被試就是對全部被試進行預備測驗，測驗的性質與正式實驗的性質是類似的，或者說是相關的，然后按測驗成績均勻地形成組。被試間設計第三節(jié)實驗研究的設計配對組設計的步驟第一步：讓所以被試做“共同作業(yè)”，即接受預備測驗，獲得作業(yè)分數；相同任務：如打靶；根據打靶成績進行分組；類似任務：如問題解決→不同種類問題解決；相關任務：如智力測驗→問題解決。第二步，根據作業(yè)分數形成配對組。被試間設計第三節(jié)實驗研究的設計配對設計的優(yōu)缺點優(yōu)點：在實驗處