心理学实验设计2

1、实验心理学课程二实验心理学课程二3.因变量因变量（1）什么是因变量）什么是因变量n在实验中，由操纵自变量而引起的被试的某种特定反在实验中，由操纵自变量而引起的被试的某种特定反应称为因变量应称为因变量（2）因变量的分类（客观指标）因变量的分类（客观指标）n反应速度反应速度n反应速度的差异反应速度的差异n反应正确性反应正确性n反应标准反应标准n反应堆难度反应堆难度（3）因变量的控制）因变量的控制n反应控制反应控制n选择恰当的因变量指标选择恰当的因变量指标n有效性、客观性、数量化有效性、客观性、数量化n避免量程效应避免量程效应n避免天花板效应和地板效应避免天花板效应和地板效应实验控制法实验控制法变量

2、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。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( (被操纵变量被操纵变量) )： 刹车灯的明度刹车灯的明度因变量因变量(

3、(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 食物剥夺时间、键的大小、红灯绿食物剥夺时间、键的大小、红

4、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

5、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n实验设计乃是进行科学实验前做的具体实验设计乃是进行科学实验前做的具体计划。它主要是计划。它主要是控制

6、实验条件控制实验条件和和安排实安排实验程序验程序的计划。它的目的在于找出实验的计划。它的目的在于找出实验条件和实验结果之间的关系，做出正确条件和实验结果之间的关系，做出正确的结论，来检验解决问题的假设。的结论，来检验解决问题的假设。 三个基本问题三个基本问题n实验采用多少自变量和因变量？实验采用多少自变量和因变量？n单变量和多变量设计单变量和多变量设计n各自变量内又采用多少处理水平？各自变量内又采用多少处理水平？n如何将被试分配到各处理的水平中？如何将被试分配到各处理的水平中？n被试内和被试间设计被试内和被试间设计（一）多变量设计（一）多变量设计n在一个实验中包含有两个或两个以上的在一个实验中

7、包含有两个或两个以上的自变量或因变量的实验设计自变量或因变量的实验设计n多自变量设计多自变量设计n多因变量设计多因变量设计1.多自变量设计多自变量设计（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（2）测验类型与记忆确实之间的交互作用分析）测验类型与记忆确实之间的交互作用分析（3）多自变量设计的优点）多自变量设计的优点n效率高效率高n控制好控制好n可以获得交互作用可以获

8、得交互作用2.多因变量试验设计多因变量试验设计n指在一个实验中包含有两个或两个以上因变量指在一个实验中包含有两个或两个以上因变量的试验设计。的试验设计。因变量的分类：因变量的分类：n反应速度反应速度n反应速度的差异反应速度的差异n反应正确性反应正确性n反应标准反应标准n反应堆难度反应堆难度（二）被试间设计和被试内设计（二）被试间设计和被试内设计n被试间设计（被试间设计（between-subject design）n要求每位被试只接受一个自变量水平的处理要求每位被试只接受一个自变量水平的处理（简称一种实验处理）（简称一种实验处理）n被试内设计（被试内设计（within-subject desi

9、gn）n指每个被试必须接受自变量的所有水指每个被试必须接受自变量的所有水平的处理。平的处理。1.被试间设计被试间设计举例：生字密度对学生阅读理解的影响。举例：生字密度对学生阅读理解的影响。选选4种生字密度。种生字密度。32名被试。每名被试。每8名被试接受一种处理。名被试接受一种处理。因变量的指标就是学生的阅读理解测验分数。因变量的指标就是学生的阅读理解测验分数。控制变量：文章长度、文章熟悉性、文章类型及被控制变量：文章长度、文章熟悉性、文章类型及被试受教育程度、阅读能力等。试受教育程度、阅读能力等。被试间设计采用两类分组技术来解决等组问题被试间设计采用两类分组技术来解决等组问题n匹配技术匹配技

10、术n随机化随机化2.被试内设计被试内设计n例子：生字密度对学生阅读理解的影响。例子：生字密度对学生阅读理解的影响。选选4种生字密度。种生字密度。32名被试。但所有被名被试。但所有被试都要接受所有的处理。试都要接受所有的处理。n特点特点n缺点缺点n时间间隔带来的偶然误差时间间隔带来的偶然误差n顺序误差（练习误差和疲劳误差）顺序误差（练习误差和疲劳误差）（1）被试内设计的平衡技术）被试内设计的平衡技术nABBA设计设计n适用于自变量水平只有两个时适用于自变量水平只有两个时n例子（鲍尔例子（鲍尔Bower,1961）：以老鼠来研究奖赏对反应形成的影响。）：以老鼠来研究奖赏对反应形成的影响。n实验任务

11、是老鼠走迷宫。实验任务是老鼠走迷宫。n自变量是奖赏量，两个水平：自变量是奖赏量，两个水平：A水平老鼠走完迷宫得到水平老鼠走完迷宫得到8粒食丸；粒食丸；B水平则是得到水平则是得到1粒食丸。粒食丸。n因变量是？因变量是？n反应形成反应形成n问题：初期练习效应问题：初期练习效应n两种改进方案两种改进方案n预备实验预备实验n平衡技术平衡技术（1）被试内设计的平衡技术）被试内设计的平衡技术n拉丁方设计拉丁方设计n当自变量的水平有两个以上时当自变量的水平有两个以上时n要求：被试的组数和自变量的水平数相等要求：被试的组数和自变量的水平数相等n步骤：步骤：n偶数偶数n奇数奇数n特点特点n每一个自变量水平在每一

12、列都出现每一个自变量水平在每一列都出现n每一个自变量水平与其他水平之间的顺序误差都被抵消每一个自变量水平与其他水平之间的顺序误差都被抵消最简单的拉丁方设计最简单的拉丁方设计例子（鲍尔例子（鲍尔Bower,1961）：以老鼠来研究奖赏对反应形）：以老鼠来研究奖赏对反应形成的影响。成的影响。实验任务是老鼠走迷宫。实验任务是老鼠走迷宫。自变量是奖赏量，三个水平：第一个水平老鼠走完迷宫得自变量是奖赏量，三个水平：第一个水平老鼠走完迷宫得到到8粒食丸；第二个水平是得到粒食丸；第二个水平是得到5粒食丸。第三个水平则粒食丸。第三个水平则是得到是得到1粒食丸粒食丸（2）被试内设计的局限性）被试内设计的局限性n

13、位置效应（位置效应（position effects）n比如系列位置效应比如系列位置效应n延续效应（延续效应（carryover effects）n疲劳效应和练习效应疲劳效应和练习效应n差异延续效应（差异延续效应（differential CEs）n被试会根据先前的处理来区别对待后继处理被试会根据先前的处理来区别对待后继处理n被试内设计与被试间设计比较被试内设计与被试间设计比较3.小样本设计小样本设计nSmall-sample designn是被试内设计的一种，实验时向人数较少的被试呈是被试内设计的一种，实验时向人数较少的被试呈现自变量的不同水平或处理。现自变量的不同水平或处理。（1）ABA设

14、计设计n例子（例子（Hart,1964）：）：n被试为托儿所被试为托儿所4岁儿童比尔，比尔过分能哭。岁儿童比尔，比尔过分能哭。研究者假设成人的注意强化了比尔哭的行为。研究者假设成人的注意强化了比尔哭的行为。n研究：自变量为老师对哭行为的治疗。研究：自变量为老师对哭行为的治疗。nA代表了治疗前的基准状态（哭的次数很多），代表了治疗前的基准状态（哭的次数很多），B表示治疗后的状态（哭的很少）。表示治疗后的状态（哭的很少）。n第二个第二个A代表退回到原来的状态。代表退回到原来的状态。n如图如图2-2（p84）2.多基线设计多基线设计n程序程序n找个一个或若干个与所要研究的行为接近的行为，在不同时找个

15、一个或若干个与所要研究的行为接近的行为，在不同时间内对他们引入同一个自变量的处理，从而将自变量的影响间内对他们引入同一个自变量的处理，从而将自变量的影响和时间的因素逐阶段地演示出来，以便于研究者最终确定被和时间的因素逐阶段地演示出来，以便于研究者最终确定被试行为变化的真正原因和自变量处理的真是效果试行为变化的真正原因和自变量处理的真是效果n逻辑：逻辑：n当一种行为正在接受处理时，另一种行为仍处于基线条件下。当一种行为正在接受处理时，另一种行为仍处于基线条件下。如果这种未受处理的行为在自变量引入之前保持稳定，然后如果这种未受处理的行为在自变量引入之前保持稳定，然后随自变量的变化而变化，可以认为，

16、是自变量引起了行为的随自变量的变化而变化，可以认为，是自变量引起了行为的改变，而不是其他改变，而不是其他n例子：比尔的哭与摔打（参照图例子：比尔的哭与摔打（参照图2-4）n被试间和被试内的多基线设计被试间和被试内的多基线设计4.准实验设计准实验设计nQuasi-experimentn指未对自变量实施充分控制，但使用真正实验的某指未对自变量实施充分控制，但使用真正实验的某些方法搜集、整理以及统计分析数据的研究方法。些方法搜集、整理以及统计分析数据的研究方法。n适用条件适用条件n准实验设计的变量准实验设计的变量n被试自然属性变量被试自然属性变量n被试的社会属性变量被试的社会属性变量n与疾病有关的因

17、素与疾病有关的因素n评价评价三、实验研究的信度和效度三、实验研究的信度和效度n如何评价一个实验？如何评价一个实验？n第一，实验是否明确、有效、可操作；第一，实验是否明确、有效、可操作；n第二，实验是否可重复、验证。第二，实验是否可重复、验证。n效度：实验结果的准确性和有效性程度；效度：实验结果的准确性和有效性程度；n信度：实验结果的可靠性和前后一致性程度。信度：实验结果的可靠性和前后一致性程度。1.实验效度实验效度 2.实验研究的信度实验研究的信度n实验信度是指实验结论的可靠性和前后一实验信度是指实验结论的可靠性和前后一致性程度。致性程度。（1）影响实验信度的因素）影响实验信度的因素n观察量观

18、察量n统计信度统计信度（2）实验信度的验证）实验信度的验证n例子：例子：n肿瘤问题：假如你是一位医生，面临胃部患恶性肿瘤的病人，这个病人不能假如你是一位医生，面临胃部患恶性肿瘤的病人，这个病人不能动手术，但如果不摧毁肿瘤，他就会死去。有一种射线可用来摧毁肿瘤，但动手术，但如果不摧毁肿瘤，他就会死去。有一种射线可用来摧毁肿瘤，但如果用高强度射线幅射肿瘤，肿瘤虽会被摧毁，但高强度射线也会使肿瘤通如果用高强度射线幅射肿瘤，肿瘤虽会被摧毁，但高强度射线也会使肿瘤通道上的健康组织受到损伤。强度较低的射线对健康组织虽然无害，但不会摧道上的健康组织受到损伤。强度较低的射线对健康组织虽然无害，但不会摧毁肿瘤，

19、用什么方式能使射线摧毁肿瘤，同时又避免伤害健康组织呢毁肿瘤，用什么方式能使射线摧毁肿瘤，同时又避免伤害健康组织呢? ?n将军问题：一个小国落入一个独裁者的残暴统治之下，这个独裁者具有坚固一个小国落入一个独裁者的残暴统治之下，这个独裁者具有坚固的城堡，他住在里面发号施令。城堡位于该国中心，向各个方向伸展出许多的城堡，他住在里面发号施令。城堡位于该国中心，向各个方向伸展出许多道路，就像一个轮子上的轴一样。一位将军在边境率领军队起义，发誓要攻道路，就像一个轮子上的轴一样。一位将军在边境率领军队起义，发誓要攻破这个城堡。将军得到消息，独裁者已在每条路上埋下地雷，只有少量的人破这个城堡。将军得到消息，独

20、裁者已在每条路上埋下地雷，只有少量的人才能安全通过，但任何大部队通过就会使地雷爆炸，不仅会炸毁路不能通行，才能安全通过，但任何大部队通过就会使地雷爆炸，不仅会炸毁路不能通行，而且独裁者还会因此摧毁许多村庄作为报复，因此大部队直接攻击城堡似乎而且独裁者还会因此摧毁许多村庄作为报复，因此大部队直接攻击城堡似乎是不可行的。是不可行的。n将军很勇敢，他把军队分成小分队，把各小分队分派到不同道路上，当一切准备就绪时，他就发出信号，每个小分队就从不同方向出发，这样，所有小分队都安全地通过地雷区，然后全力攻打城堡，用这样的方法将军攻占了城堡，推翻了独裁者。（2）实验信度的验证）实验信度的验证（Gick&am

21、p;Holyoak,1980）n直接验证直接验证n指尽可能保持原实验方法的情况下在实际中重复实验。指尽可能保持原实验方法的情况下在实际中重复实验。n系统验证系统验证n指系统变化那种先前被认为与实验结果不相关的因素，发现指系统变化那种先前被认为与实验结果不相关的因素，发现重要边界条件的验证方法。重要边界条件的验证方法。n概念验证概念验证n指试图验证一个现象，但在某种程度上又与原先实验有很大指试图验证一个现象，但在某种程度上又与原先实验有很大的不同。的不同。n系统验证和概念验证通常是为了说明结果的普遍性，系统验证和概念验证通常是为了说明结果的普遍性，有时也会有重要的新发现。有时也会有重要的新发现。

22、（一）单因素完全随机设计（一）单因素完全随机设计n1、特点：适用于研究中有一个自变量，自变、特点：适用于研究中有一个自变量，自变量有两个或多个水平。基本方法是把被试随机量有两个或多个水平。基本方法是把被试随机分配给自变量的各个水平，每个被试只接受一分配给自变量的各个水平，每个被试只接受一种水平的处理。它是用随机化的方式控制误差种水平的处理。它是用随机化的方式控制误差变异。变异。n2、计算：总变异组间变异组内变异、计算：总变异组间变异组内变异n F组间均方组间均方/组内均方组内均方n同质性检查：同质性检查：F最大组均方最大组均方/最小组均方最小组均方n3、举例：生字密度对学生阅读理解的影响。、举

23、例：生字密度对学生阅读理解的影响。选选4种生字密度。种生字密度。32名被试。因变量的指标就名被试。因变量的指标就是学生的阅读理解测验分数。控制变量：文章是学生的阅读理解测验分数。控制变量：文章长度、文章熟悉性、文章类型及被试受教育程长度、文章熟悉性、文章类型及被试受教育程度、阅读能力等。度、阅读能力等。n如果方差分析结果显著，即验证了假设。如果方差分析结果显著，即验证了假设。n优点：设计简单，每组被试数量可不等。优点：设计简单，每组被试数量可不等。n缺点：组内变异并非完全由随机误差组成，还缺点：组内变异并非完全由随机误差组成，还有被试个体差异，分母项增大，较不敏感有被试个体差异，分母项增大，较

24、不敏感。（二）单因素随机区组设计（二）单因素随机区组设计n特点：适用于有一个自变量，还有一个特点：适用于有一个自变量，还有一个无关变量，并且自变量和无关变量之间无关变量，并且自变量和无关变量之间没有交互作用。没有交互作用。n计算：总变异处理间区组误差计算：总变异处理间区组误差n例子：智力也可能对测验分数产生影响，例子：智力也可能对测验分数产生影响，但它不是实验感兴趣的因素，因而把它但它不是实验感兴趣的因素，因而把它作为一个无关变量，通过实验设计把它作为一个无关变量，通过实验设计把它的效应分离出去。以更好的探讨生字密的效应分离出去。以更好的探讨生字密度对阅读理解的影响。所以实验前做智度对阅读理解

25、的影响。所以实验前做智力测验，安智力测验分数交学生分为力测验，安智力测验分数交学生分为8个个区组。区组。n缺点：前提是自变量与无关变量之间无缺点：前提是自变量与无关变量之间无交互作用，否则是不适合的。交互作用，否则是不适合的。（二）两因素完全随机设计（二）两因素完全随机设计n研究条件：适合于研究条件：适合于1研究中有两个自变量，研究中有两个自变量，每个自变量有两个或以上水平，每个自变量有两个或以上水平，2如果一如果一个自变量有个自变量有P个水平，另一个有个水平，另一个有Q个实验个实验中就有中就有p*Q个处理的结合个处理的结合 。基本方法随。基本方法随机分配被试接受实验处理的结合，每个机分配被试

26、接受实验处理的结合，每个被试只接受一个实验处理的结合。被试只接受一个实验处理的结合。n计算：总变异处理间处理内。计算：总变异处理间处理内。n 处理间处理处理间处理A处理处理B处理处理ABn处理内变异指所有不能由实验处理解释处理内变异指所有不能由实验处理解释的变异，单元内指实验中接受相同处理的变异，单元内指实验中接受相同处理的被试之间变异之和。的被试之间变异之和。n例子：生字密度例子：生字密度3和文章类型和文章类型2。6个实个实验处理结合。如果选验处理结合。如果选24个被试。个被试。（四）两因素随机区组设计（四）两因素随机区组设计n我们在估价两个因素处理效应及其交互我们在估价两个因素处理效应及其

27、交互作用时，也可以分离出一个无关变量的作用时，也可以分离出一个无关变量的影响，前提仍然是这个无关变量与自变影响，前提仍然是这个无关变量与自变更没有交互作用。如前述例子中我们把更没有交互作用。如前述例子中我们把阅读理解能力作为一个无关变量，首先阅读理解能力作为一个无关变量，首先将将24个被试按阅读理解能力分成个被试按阅读理解能力分成4个区个区组。组。n计算：计算：总变异处理间处理内（处理总变异处理间处理内（处理A处理处理B处理处理AB）（区组残差）（区组残差）n自由度的变化。自由度的变化。当一个自变量产生的效果在第二当一个自变量产生的效果在第二个自变量的每一水平上不一样时，个自变量的每一水平上不

28、一样时，交交互作用互作用就发生了。在有交互作用的情就发生了。在有交互作用的情况下，分别讨论每一自变量的效应就况下，分别讨论每一自变量的效应就不够了。因为一个自变量的效应依赖不够了。因为一个自变量的效应依赖于另一个自变量的水平。于另一个自变量的水平。n多自变量的实验是效率高、价值高的实验。多自变量的实验是效率高、价值高的实验。在这些实验中，每一种因变量的测量至少能在这些实验中，每一种因变量的测量至少能提供两个变量信息，从而有可能研究变量之提供两个变量信息，从而有可能研究变量之间所有可能发生的交互影响。间所有可能发生的交互影响。n在实验中自变量数目增加时，能发生交互在实验中自变量数目增加时，能发生交互影响的数目也迅速增加。两个自变量只有一影响的数目也迅速增加。两个自变量只有一个交互作用影响的可能。用三个自变量（自个交互作用影响的可能。用三个自变量（自变量变量A A、B B、C C）就有四种交互作用影响的可）就有四种交互作用影响的可能，