第二章实验设计

1、第二章第二章 实验研究的基本问题实验研究的基本问题 1 实验研究的变量实验研究的变量 变量变量是指在数量上或质量上可变的事物的属性。是指在数量上或质量上可变的事物的属性。变 量实验条件实验条件实验结果实验结果（因变量（因变量）无关变量无关变量相关变量相关变量自变量自变量额外变量额外变量（控制变量）（控制变量）一、一、 自变量自变量（independent variable）n1. 定义：在实验中实验者所操纵的、对定义：在实验中实验者所操纵的、对被试的反应产生影响的变量。被试的反应产生影响的变量。n2. 分类：作业变量、环境变量、被试变分类：作业变量、环境变量、被试变量量n3. 操纵：操作定义、

2、确定自变量的各个操纵：操作定义、确定自变量的各个水平水平自变量的分类自变量的分类 （1）作业变量作业变量（task v)：作业指实验中被试的任务，如果把实验任务的任何特性作为自变量来操纵，则这种自变量就是一种作业变量。 （2）环境变量环境变量（environmental v）：各种环境特性充当的自变量。如实验室的照明、噪音等。 （3）被试变量被试变量（subject v）：可能影响对某种刺激的反应的被试的特性因素。如年龄、性别、血型、不同文化程度、职业特点、健康状况、疲劳、焦虑、恐惧、奖励、惩罚、饥饿等。对自变量的操纵对自变量的操纵 （1）对自变量下操作定义（对自变量下操作定义（operati

3、onal operational definition definition ） 操作定义：对一个心理现象根据测定它的程序下定义。例如：疲劳定义为从事某种体力劳动的时间量。 思考：智商、人格怎样下操作定义？ （2）确定自变量的水平确定自变量的水平 自变量的水平指自变量的一个取值（或操纵自变量的水平指自变量的一个取值（或操纵结果）。结果）。例如：疲劳的水平可以是1h、2h、3h等。二、二、 因变量（因变量（dependent variable）n1. 定义：在实验中，由操纵自变量而引定义：在实验中，由操纵自变量而引起的被试的某种特定的反应。起的被试的某种特定的反应。n2. 分类：客观指标、主观指

4、标分类：客观指标、主观指标n3. 控制：反应控制、因变量的指标、量控制：反应控制、因变量的指标、量程限制程限制 n思考：如何避免思考：如何避免天花板效应天花板效应（ceiling effect）和）和地板效应地板效应（floor effect）呢？）呢？2.2.因变量分类因变量分类 因 变 量 客观指标客观指标反应速度反应速度反应速度的差异反应速度的差异反应的正确性反应的正确性反应标准反应标准反应的难度反应的难度主观指标：口语记录（主观指标：口语记录（protocol）2.1 2.1 反应控制反应控制（1 1）反应控制的目的：让被试的反应确实发生）反应控制的目的：让被试的反应确实发生在实验者感

5、兴趣的因变量唯度上。在实验者感兴趣的因变量唯度上。（2 2）指导语（）指导语（instructioninstruction）：在人做为被试）：在人做为被试的实验中，对反应的控制往往通过指导语实现，的实验中，对反应的控制往往通过指导语实现，它是心理学实验中主试给被试交待任务时所说它是心理学实验中主试给被试交待任务时所说的话。规范的指导语应具有如下几个特征：内的话。规范的指导语应具有如下几个特征：内容确定、完全、简单明确、标准化。容确定、完全、简单明确、标准化。2.2 2.2 选择恰当的因变量指标选择恰当的因变量指标因变量指标的标准因变量指标的标准（1 1）有效性有效性：是指所选择的因变量应具有一

6、定的：是指所选择的因变量应具有一定的效度（效度（validityvalidity）。即因变量充分代表当时的心）。即因变量充分代表当时的心理现象或过程的程度。理现象或过程的程度。（2 2）客观性客观性：即指标是客观存在的，是可以通过：即指标是客观存在的，是可以通过一定的方法观察到的。一定的方法观察到的。（3 3）数量化数量化：即指标能数量化，也就便于记录，：即指标能数量化，也就便于记录，便于统计，并且量化的指标能进行比较。便于统计，并且量化的指标能进行比较。三、三、 额外变量（额外变量（extraneous variable）w1. 典型的额外变量（实验者效应、要求典型的额外变量（实验者效应、要

7、求特征）特征）w2. 额外变量的控制额外变量的控制1.1.典型的额外变量典型的额外变量（1 1）实验者效应（）实验者效应（experimental effectexperimental effect）：）：主主试在实验中可能以某种方式（如表情、手势、语试在实验中可能以某种方式（如表情、手势、语气等）有意无意地影响被试，使他们的反应附和气等）有意无意地影响被试，使他们的反应附和主试的期望。主试的期望。还记得罗森塔尔效应和皮格马利翁效应吗？（2 2）要求特征（要求特征（demand characteristicsdemand characteristics）：）：实实验中，被试自发的对实验目的产生

8、一个假设或猜验中，被试自发的对实验目的产生一个假设或猜想，然后再以一种自以为能满足这一假想的实验想，然后再以一种自以为能满足这一假想的实验目的的方式行进反应。目的的方式行进反应。想想奥恩实验、霍桑实验和安慰剂效应。2. 2. 额外变量的控制额外变量的控制（1 1）消除法消除法：即通过采取一定措施：即通过采取一定措施, ,将影响研究结果的将影响研究结果的各种无关变量消除掉。各种无关变量消除掉。噪音、光线噪音、光线 双盲实验双盲实验：是指使主试、被试都不知道实验的假设：是指使主试、被试都不知道实验的假设和目的情况下进行实验。和目的情况下进行实验。（2 2）. .恒定法恒定法：是指实验者采取一定措施

9、使某些无关变：是指实验者采取一定措施使某些无关变量在整个实验研究中保持不变。量在整个实验研究中保持不变。 做法做法：采用同一地点，同一仪器，同一主试，同：采用同一地点，同一仪器，同一主试，同一时间段；主试态度要保持恒定；按同一实验程序或步一时间段；主试态度要保持恒定；按同一实验程序或步骤进行实验；选择智力、性别、年龄、教育程度相同的骤进行实验；选择智力、性别、年龄、教育程度相同的被试。被试。（3 3）匹配法：使实验组和控制组中被试的属性相等）匹配法：使实验组和控制组中被试的属性相等 方法。使用匹配法时，先要测量所有方法。使用匹配法时，先要测量所有 被试身上与实验任务呈高相关的属性，被试身上与实

10、验任务呈高相关的属性， 然后根据测得结果将被试分成属性相等然后根据测得结果将被试分成属性相等 的实验组和控制组。的实验组和控制组。（4 4）随机化法：指依据数学上的概率原理，将被试）随机化法：指依据数学上的概率原理，将被试 按相等机会原则分组，在理论上可按相等机会原则分组，在理论上可 使不同组的被试除实验条件外，其使不同组的被试除实验条件外，其 他无关变量保持相等，是控制无关他无关变量保持相等，是控制无关 变量较好的方法。变量较好的方法。（5）统计控制法：它是一种实验后控制，是在实验完成）统计控制法：它是一种实验后控制，是在实验完成 之后通过一定的统计技术来事后避免实验之后通过一定的统计技术来

11、事后避免实验 中额外变量的干扰。中额外变量的干扰。变量命名练习变量命名练习n 因为理解自变量、因变量和控制变量非常因为理解自变量、因变量和控制变量非常重要，所以我们在这里再举一些例子以便你重要，所以我们在这里再举一些例子以便你检查自己是否真的理解了。对于每一个例子检查自己是否真的理解了。对于每一个例子都要说出三种变量。都要说出三种变量。n汽车制造者想知道刹车灯多亮可最大程度地汽车制造者想知道刹车灯多亮可最大程度地减少后面司机意识到前方正在停车的时间。减少后面司机意识到前方正在停车的时间。实验就是回答这一问题。对变量命名。实验就是回答这一问题。对变量命名。答案答案自变量自变量( (被操纵变量被操

12、纵变量) )： 刹车灯的明度刹车灯的明度因变量因变量( (被观察变量被观察变量) )： 刹车灯亮到尾随车司刹车灯亮到尾随车司机踩刹车机踩刹车 踏板之间的时间踏板之间的时间控制变量控制变量( (恒定变量恒定变量) )： 刹车灯颜色、刹车板刹车灯颜色、刹车板的形状、刹车所需力气、额外照明度等的形状、刹车所需力气、额外照明度等n训练鸽子绿灯亮时啄键、红灯亮时停止。对作训练鸽子绿灯亮时啄键、红灯亮时停止。对作出正确反应的鸽子给予玉米的奖励。对变量命出正确反应的鸽子给予玉米的奖励。对变量命名。名。n答案答案n自变量自变量 灯的颜色灯的颜色(红或绿红或绿)n因变量因变量 啄键次数啄键次数n控制变量控制变量

13、 食物剥夺时间、键的大小、红灯绿食物剥夺时间、键的大小、红灯绿灯的强度等灯的强度等治疗者试图改善患者的自我形象。每治疗者试图改善患者的自我形象。每次患者描述自己积极的一面时，治疗者次患者描述自己积极的一面时，治疗者就以点头、微笑和额外注意予以奖励。就以点头、微笑和额外注意予以奖励。对变量命名。对变量命名。答案答案自变量自变量 用于奖励的语言种类。用于奖励的语言种类。因变量因变量 语言数量语言数量(或频率或频率)控制变量控制变量 办公室情境、治疗者办公室情境、治疗者n社会心理学家做了一个实验，为了发现当六个社会心理学家做了一个实验，为了发现当六个人挤在一个电话亭里时是男人还是女人感到更人挤在一个

14、电话亭里时是男人还是女人感到更不舒服。对变量命名不舒服。对变量命名。n答案答案n自变量自变量 参与者性别参与者性别n因变量因变量 不舒服的程度不舒服的程度n控制变量控制变量 电话亭的大小、挤在电话亭的人数电话亭的大小、挤在电话亭的人数(6)(6)、个体的大小等、个体的大小等课后文献阅读课后文献阅读n1、不同阅读过程文章信息保持特点的实不同阅读过程文章信息保持特点的实验研究验研究n莫雷、陈雪枫，心理科学，莫雷、陈雪枫，心理科学，1997年年06期期n2、观察不同形状和颜色时眼运动的顺序观察不同形状和颜色时眼运动的顺序性性n韩玉昌，心理科学，韩玉昌，心理科学，1997年年01期期2 实验研究的设计

15、实验研究的设计 概述概述实验设计实验设计 就是进行科学实验前做的具体计划，主要用就是进行科学实验前做的具体计划，主要用 来控制实验条件和安排实验程序，实验设计的来控制实验条件和安排实验程序，实验设计的 目的在于尽可能减少额外变量，从而增加实验目的在于尽可能减少额外变量，从而增加实验 产生有效的一致结果的可能性。产生有效的一致结果的可能性。实验设计的基本问题：实验设计的基本问题： （1）采用多少自变量和因变量？）采用多少自变量和因变量？ （2）各自变量采用多少处理水平？）各自变量采用多少处理水平？ （3）如何将被试分配到各自变量的水平中？）如何将被试分配到各自变量的水平中？多自变量设计多自变量设

16、计（1）是指在一个实验中包含两个或两个以上自变量的实验设计）是指在一个实验中包含两个或两个以上自变量的实验设计（2）交互作用）交互作用n当一个自变量的效果在另一个自变量的每个水平上不一样当一个自变量的效果在另一个自变量的每个水平上不一样时，交互作用就产生了时，交互作用就产生了复习复习知识点：知识点：1 操作性定义2 自变量水平2知识点：知识点： 因变量的有效性标准知识点：知识点：有效额外变量的控制方法复习复习知识点：知识点：“交互作用”的定义及理解按额外变量的控制程度按实验处理和被试的分配情况按变量的数量（一）被试间设计（一）被试间设计 1. 特点：特点：每个被试只接受一个自变量水平的处理。每

17、个被试只接受一个自变量水平的处理。（例）（例） 2. 优点：优点：处理之间不相互影响或污染。处理之间不相互影响或污染。 3. 问题：问题： 由于接受自变量不同水平处理的被试各不相同，因此很由于接受自变量不同水平处理的被试各不相同，因此很难辨别因变量的变化是由被试差异所致还是由自变量变化所难辨别因变量的变化是由被试差异所致还是由自变量变化所致。致。 思考：如何解决这一问题？思考：如何解决这一问题？ 通过通过匹配或随机化匹配或随机化创设等组。创设等组。举例举例题目：生字密度对学生阅读理解的影响。题目：生字密度对学生阅读理解的影响。自变量：？自变量：？因变量：？因变量：？被试样本量？被试样本量？设计

18、：设计： （二）被试内设计（二）被试内设计 1. 特点：特点：所有被试都接受每一水平自变量的处理。所有被试都接受每一水平自变量的处理。 （例）（例） 2. 优点：优点：节省被试人数，不同组被试个体差异得到控制节省被试人数，不同组被试个体差异得到控制 3. 问题问题： 由于被试先后接受不同处理，而因为时间顺序误差造由于被试先后接受不同处理，而因为时间顺序误差造成成 的的和和。 思考：如何解决这一问题？思考：如何解决这一问题？ 4. 被试内设计的平衡技术：被试内设计的平衡技术： （1） ABBA设计。适用于自变量只有两个水平时。设计。适用于自变量只有两个水平时。 举例举例题目：生字密度对学生阅读理

19、解的影响。题目：生字密度对学生阅读理解的影响。自变量：？自变量：？因变量：？因变量：？被试样本量？被试样本量？设计：设计： （2）拉丁方设计拉丁方设计 适用于自变量由两个以上水平时适用于自变量由两个以上水平时 当处理数是偶数时：当处理数是偶数时：“ 第一个次序可用如下第一个次序可用如下顺序安排次序：顺序安排次序： 1 1，2 2，n n，3 3，n-1n-1，4 4，n-2n-2，5 5，. 比如：比如： 假设处理数是假设处理数是6 6，则拉丁方如下：，则拉丁方如下： A B F C E D B C A D F E C D B E A F D E C F B A E F D A C B F A

20、 E B D C当处理数是奇数时，则采用如下方法（以当处理数是奇数时，则采用如下方法（以n=5n=5为例）：为例）： 先按偶数法则形成一个拉丁方先按偶数法则形成一个拉丁方： A B E C DA B E C D B C A D E B C A D E C D B E A C D B E A D E C A B D E C A B E A D B C E A D B C 然后把上述模式简单反过来，即形成：然后把上述模式简单反过来，即形成： D C E B AD C E B A E D A C B E D A C B A E B D C A E B D C B A C E D B A C E D

21、C B D A E C B D A E 最后将两个模式结合起来使用。最后将两个模式结合起来使用。（三）混合设计（三）混合设计 1. 特点：特点：被试内变量与被试间变量组合的多因素实验设计。被试内变量与被试间变量组合的多因素实验设计。 2. 优点：优点：被试内设计和被试间设计的优势互补。被试内设计和被试间设计的优势互补。 举例举例：题目：学生性格类型与教师教学方式对教学效果的影响。自变量1：学生性格类型（外向/内向）被试间变量被试间变量自变量2：教师教学方式（发现式教学/讲解式教学） 被试内变量被试内变量因变量：学生成绩被试样本量 ？设计：2*2混合设计 实验设计练习实验设计练习n(1)在测量人

22、对声音的反应速度时，研究在测量人对声音的反应速度时，研究者想知道声音的高低变化对反应速度的者想知道声音的高低变化对反应速度的影响。影响。 被试内设计被试内设计n（2）对训练动物所采用的三种不同方法）对训练动物所采用的三种不同方法进行比较研究。进行比较研究。被试间设计被试间设计实验设计练习实验设计练习n(3) 研究者想知道不同词性（积极词、消研究者想知道不同词性（积极词、消极词、中性词）和不同记忆方式（单词背极词、中性词）和不同记忆方式（单词背诵、阅读上下文）是否对中学生英语单词诵、阅读上下文）是否对中学生英语单词记忆效果有影响？记忆效果有影响？混合设计混合设计n（4）设计一项）设计一项3*2混合实验设计形式的混合实验设计形式的研究，写出其变量操作及实验程序部分。研究，写出其变量操作及实验程序部分。本节内容要点总结本节内容要点总结n被试内实验设计被试内实验设计n操作方式操作方式n缺点克服缺点克服n被试间实验设计被试间实验设计n操作方式操作方式