心理学实验研究中的各种变量及其控制

心理学实验研究中的各种变量及其控制第1页/共39页第二章心理学实验研究中的各种变量及其控制第一节心理学实验研究中的各种变量第二节心理学实验研究中各种变量的控制第2页/共39页实验研究的逻辑框架与基本构成1.逻辑框架操纵

自变量控制保持恒定观测

个体变量因变量额外变量额外变量自变量—实验条件;因变量—所需测定的特征或方面额外变量—对因变量有一定影响，但与该次实验研究目的无关的变量个体变量—被试个体固有的特征，如年龄、性别、智力水平等第3页/共39页2、实验研究的主要功能性操作有：

(1)操纵自变量即有系统的对被试施以不同的实验条件，藉以观测与比较不同实验条件下因变量的系统变化差异

(2)控制额外变量

(3)使个体变量保持恒定即控制个体之间或处于不同实验条件下的各组（如实验组、控制组）之间差异，以确保自变量的变化是因变量变化的原因

(4)观测因变量的变化第4页/共39页变量的操作定义1、什么是操作定义和抽象定义P109如智力、学习成就、公平、喜爱、自尊、同情心2、抽象定义与操作定义的对比

用理论语言来思考问题，用操作性语言检验命题或假说概念定义操作定义（小白鼠）饥饿：是一种事物缺失的感觉

食物剥夺法：在一定时间内（24小时）不给喂食挫折感：当达到目标的过程中遇到障碍时产生的情绪情感或反应

让幼儿玩十分有趣的新玩具1分钟后，告诉她这个玩具必须放到桌子上不能动，研究这认为这种操作过程会引起理想的研究状态—挫折感现象，此时幼儿的反应为挫折感反应。对孩子的关心程度：将孩子的身心发展与成长需要经常放在心上的程度

家长每月给孩子讲故事所用时间，给孩子买书和玩具的花费和孩子谈话次数、带孩子出游次数等。以上时间、花费、次数所占比例越高，则表示关心程度越高。第5页/共39页3、规定变量操作定义的好处

A、可以使研究者的思考具体而清晰

B、操作定义可以增进科学研究者之间沟通的正确性，避免含糊不清

C、操作定义可减少一门学科所用概念或变量的数目。因为只有在操作定义明显不同时，研究者才会增加新概念或新变量第6页/共39页一、心理实验中的主试与被试

1、主试就是实验者，即主持实验的人，他发出刺激给被试，通过实验收集心理学的资料

2、被试是实验对象，接受主试发出的刺激并作出反应。人与动物都可以作为被试第一节心理学实验研究中的各种变量第7页/共39页二、什么是变量变量（variable）是指可以在性质上或是在数量上加以改变的任务的属性。变量包括作业变量（刺激变量）、环境变量、机体变量在一个具体的实验中，变量分为自变量、因变量和额外变量。

第8页/共39页三、具体实验中变量的类型

1、自变量

A、什么是自变量（刺激变量、独立变量）

是在实验中主试者可以操纵和控制其变化的变量

B、自变量的类型

刺激特性自变量：教学材料的长度、难度，物理、化学刺激，符号刺激

环境自变量：环境的任何变化特性都可作为自变量使用，时间是最常用的环境变量

被试者自变量：被试者本身具有的特性。但一般情况下，单独的被试者变量研究不能得出因果关系而常得出相关关系，如年龄、性别

暂时被试变量：暂时被试变量因主试者可以控制，所以可以作为单独的变量在因果实验中使用并可得出因果关系的结论，如定势、动机、疲劳第9页/共39页C、如何处理连续变化的自变量

a、要选一定数量的检查点，以找出自变量和因变量的函数关系。

b、要确定好自变量的范围

c、要确定好各检查点之间的间距。

如果两者是线性关系，一般三至五个点就可以了。如果函数关系比较复杂，则至少要选五个检查点。

对自变量范围的确定有时前人的研究可以提供线索，如在暗适应的研究中，一般过程在0～60分钟范围内。再如在两点阈的研究中，别人已对人体各部位的阈值做过测定，可作借鉴。若在无前人的经验时，就要通过预备实验来确定。

间距的大小虽然和自变量的范围和检查点的数目有关，但还得根据实际情况而定。如果自变量和因变量的关系是接近于对数函数，则间距应按对数单位变化。第10页/共39页2、因变量

A、什么是因变量（反应变量、依从变量）

是研究者（主试）操纵自变量的影响效果所观察或所测量出的因素。当主试者引入、除去或改变自变量时，这种因素会跟着出现、消失或改变

B、因变量的类型

骨骼肌的运动反应(如按键反应）

生理反应（如皮肤电反射、脑电、心率、血压、腺体（如唾液滴数）反应等）

口头及书面报告，如被试的学习成绩；有、无回答；默写识记的单词等第11页/共39页

C、因变量的信、效度

a、可靠性即信度

是指一致性，同一被试在相同的实验条件下应该得到相近的结果

b、有效性即效度

当确是自变量而不是其他各种因素造成了因变量的变化时，我们就说这种因变量是有效的。

c、因变量的敏感性

自变量发生变化可以引起相应因变量的变化，这样的因变量是敏感的

两个典型的不敏感因变量

天花板效应（高限效应）－－任务过易地板效应（低限效应）－－任务过难第12页/共39页D、指标

a、心理学实验中常用的因变量指标绝对阈限、差别阈限、反应时、反应持续时间、反应程度、完成量、错误率、完成一定的作业所需要的时间、达到一定基准所需要的次数以及口头报告等等

b、选择指标的条件

※有效性

即是指标充分代表当时的现象或过程的程度，也称为效度

※客观性

是指此指标是客观存在的，是可以通过一定的方法观察到的，客观的指标在一定条件下是可以重现的

※数量化

指标能数量化，也就便于记录、便于统计，并且量化的指标就能进行比较。还有可靠性和可辨别性，但有效性是最重要的第13页/共39页3、额外变量

A、什么是额外变量（控制变量）

是与实验目的无关，但又对被试的反应有一定影响的变量

B、分类

系统额外变量：经常、稳定起作用——系统误差随机额外变量：随机的、偶然的、不可预期的起作用——随机误差第14页/共39页C、额外变量的来源（书P109）

a、实验仪器的性能与技术参数的设置

b、来自实验环境方面的额外变量

c、来自主试方面的额外变量

d、来自被试方面的额外变量

e、来自实验设计和实验过程控制方面的额外变量

f、来自数据整理和统计分析方面的额外变量

评价一项实验设计的好坏的一个重要依据就是看研究者能否成功地控制那些额外变量第15页/共39页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。实验就是回答这一问题。对变量命名。答案自变量(被操纵变量)：刹车灯的明度（明度是与光的亮度相对应的心理学名词）因变量(被观察变量)：刹车灯亮到尾随车司机踩刹车踏板之间的时间控制变量(额外变量)：刹车灯颜色、刹车板的形状、刹车所需力气、额外照明度等变量命名练习第16页/共39页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。对变量命名。答案自变量灯的颜色(红或绿)因变量啄键次数控制变量食物剥夺时间、键的大小、红灯绿灯的强度等第17页/共39页答案自变量用于奖励的语言种类。因变量语言数量(或频率)控制变量办公室情境、治疗者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，治疗者就以点头、微笑和额外注意予以奖励。对变量命名。第18页/共39页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不舒服。对变量命名。答案自变量参与者性别因变量不舒服的程度控制变量电话亭的大小、挤在电话亭的人数(6)、个体的大小等第19页/共39页第二节心理学实验研究中各种变量的控制一、自变量的控制在实验中对自变量的操纵、变化称为自变量的控制。自变量的控制主要是对自变量进行操作定义

例如，把“刚刚感受到”定义为“50%次感受到”，就可测定感觉阈限了。又如，疲倦（fatigue）没有一个共同的起点和尺度，怎么测量呢？如果定义为“工作效率的下降”，那么就可以进行测量和比较了。第20页/共39页二、因变量的控制在实验中将被试的反应控制在主试所设想的方向上被称为反应的控制或因变量的控制以人为被试，往往用指导语来控制被试的反应。1、什么是指导语（书P107）使用指导语时，应注意在允许的范围内做到引起动机，激发兴趣2、规范指导语的要求

A、表述应简明扼要，措辞清楚，避免模棱两可

B、内容确定、完全

C、避免使用专业术语

D、标准化3、指导语也可以是一个重要的自变量如内隐学习的创始人雷伯（1976）及其同事们的研究“学习并记住这些字串”（内隐学习）“试发现这些字串的内在规则，以便更好地记住这些字串”（外显学习）第21页/共39页三、额外变量的控制

对额外变量的控制手段可分为：

1、对影响实验条件的额外因素的控制

2、被试的自身控制

3、实验人员的主观控制4、统计学控制第22页/共39页1、对影响实验条件的额外变量的控制

对影响实验条件的额外变量的控制指的是—系统额外变量A、消除法（消去法）

环境刺激额外变量－采用试验室控制，如婴儿对母亲的依恋研究实验条件额外变量－如感觉剥夺实验主试与被试方面的主观因素－盲实验实验过程控制－提高实验的标准化和自动化程度

内部效度高，外部效度低第23页/共39页B、保持恒定法（适用于无关变量与自变量没有交互作用条件）

使其产生的效果不随自变量的变化而变化

实验场所实验时间主试实验室亮度、温度、噪音实验材料：图片熟悉度、颜色第24页/共39页C、效果平衡法（无法消除，无法固定）

其原理是采用两组来平衡被试间的个体差异具体方法有:(事先明确什么额外变量对实验效果影响较大)（1）等组法：根据额外变量进行前测分组，各组之间平均数和标准差两方面相等为分组原则（2）配对分组：根据前测成绩将相同分数的两个被试匹配成对，然后随机指派到实验组和控制组

在实验中控制被试变量配对分组法最好，等组法次之第25页/共39页D、抵消法（抵消个体差异）

这种方法是将同一被试个体先后进行两个以上条件的实验例如：有意识记与无意识记对记忆的影响，每组30个数据

优点：两组被试是同一个体，不存在被试变量差异问题被试先后进行两组实验，被试的数量比用效果平衡法的少缺点：存在实验顺序差异和实验材料差异改进：可采用轮组法或多层次轮组法

第26页/共39页效果平衡法与抵消法的比较A组学习材料Ⅰ（实验组）B组学习材料Ⅰ（控制组）优点：无材料和先后学习差异缺点：被试差异，个体较多效果平衡法（等组）

A组先学材料Ⅰ，后学材料Ⅱ

（试验组）（控制组）优点：无被试差异，被试个体少缺点：有材料差异和先后学习差异抵消法（单组）

抵消法与效果平衡法的区别：抵消法用于重复测量的实验设计，效果平衡法用于被试只接受一次测量的设计第27页/共39页抵消法的改进优点：无被试先后学习差异，被试个体较少缺点：有材料差异

抵消法（轮组法）ⅠⅠⅡⅡ先学后学A组B组ⅢⅢⅣⅣ第三学最后学优点：无被试差异，被试个体较少，无材料差异，无先后学习差异缺点：使用的材料较多

抵消法（多层次轮组法）ⅡⅡⅠⅠC组D组ⅣⅣⅢⅢⅠⅠⅡⅡ先学后学A组B组实验组控制组第28页/共39页E、随机化（randomization）

a、主要用于两种情况：

（a）研究者已经知道某种无关变量能在实验过程中产生作用，但不适合使用上述的具体控制办法（b）无法确定起作用的无关变量，所以也就不能确定采用其他的控制手段

b、优势

随机化是控制额外变量的最佳方法，不会导致系统性偏差随机化法不仅能应用于被试，也能应用于刺激呈现和实验顺序的安排随机化是实验的基本思想第29页/共39页c、随机化额外变量的实例

例：空间位置联想能否改善60~65岁老年人的记忆成绩

（a）对被试进行分组——随机分配实验材料：32个代表物体名称的词，如香蕉、飞机、栅栏，每个词呈现4秒，要求被试尽可能记住这些词。因变量：回忆词量自变量：联想类型

※指导语鼓励被试尽力联想每个词所代表的物体在现实生活中所处的典型空间位置（位置联想记忆）；

※指导语鼓励被试尽力产生联想，但不告诉被试具体作何种联想；

※指导语只是简单地告诉被试记住这些词。被试分三组，怎样分组？舒华心理学研究方法29第30页/共39页理论上怎样分组？实际工作中怎样分组？——实际研究中一般为自愿参加对于自愿参加的30名被试怎样分组？第一种情况：先被试随机分入三个组，再三个实验条件做组的随机化第二种情况：先三个实验条件做组的随机化，再被试随机分入三个组第31页/共39页组的随机化的三个步骤第一步：用1、2、3代表三个实验条件；第二步：在随机数字表中，寻找数字1、2、3.从第一行开始：第一轮：2——1——3第二轮：1——3——2第三轮：3——2——1第四轮：3——1——2第五轮：3——2——1……第32页/共39页第三步：安排被试进行实验的顺序第一位到达的被试进入第二组，接受实验条件2

第二位到达的被试进入第一组，接受实验条件1

第三位到达的被试进入第三组，接受实验条件3

第四位到达的被试进入第一组，接受实验条件1

第五位到达的被试进入第三组，接受实验条件3∶∶∶第一轮第33页/共39页（b)随机呈现实验材料考察人们对具体词和抽象词进行命名的反应时是否有差异实验材料：36个具体词（如香蕉、台灯）

36个抽象词（如真理、正义）要求被试尽快准确地读出呈现在计算机屏幕上的词。利用软件随机呈现，如DMDX、E-Prime利用Excel软件中的RAND函数第34页/共39页2、被试的自身控制A、什么是被试的自身控制是指用同一组被试，经受K次（K≥2）不同的实验处理，比较K次测验分数的差异时，控制前面实验处理对后面实验处理的影响B、使用条件

“单组重复测量设计”。这一设计的条件是：前一次处理或测查对后一次处理或测查无累积效应（或练习效应）（如记忆测验、品尝测验）C、达到使用条件的控制措施

a、运用循环法，抵消顺序效应与练习效应（一半被试处理顺序为AB，另一半被试的处理顺序为BA）（可能的顺序K！）

b、前后处理与测试应相隔一定的时间，消除练习的作用

c、各次测查难度应一致，以便准确测定与比较第35页