实验设计基础试卷

实验设计基础试卷一、单项选择题（每题2分，共10题）实验设计中，被试接受不同处理的方式叫（）A.变量B.控制C.处理水平D.实验设计考察自变量和因变量之间因果关系的实验是（）A.探索性实验B.验证性实验C.现场实验D.实验室实验只对一组被试进行实验处理的设计是（）A.单组后测设计B.单组前后测设计C.不等组后测设计D.不等组前后测设计实验中能主动加以操作变化的变量是（）A.因变量B.自变量C.控制变量D.无关变量完全随机设计是依据（）原则分配被试A.重复B.随机化C.配对D.平衡消除额外变量干扰的最佳方法是（）A.消除法B.恒定法C.平衡法D.随机化法被试间设计的特点是（）A.每个被试接受所有处理B.每个被试只接受一种处理C.部分被试接受所有处理D.部分被试接受部分处理实验结果能推广到其他情境中的程度叫（）A.内部效度B.外部效度C.结构效度D.统计结论效度控制组不接受的是（）A.控制变量B.自变量处理C.因变量测量D.额外变量影响拉丁方设计主要控制（）A.自变量B.因变量C.顺序效应D.被试差异二、多项选择题（每题2分，共10题）实验设计的基本要素有（）A.自变量B.因变量C.控制变量D.额外变量常见的实验设计类型有（）A.完全随机设计B.随机区组设计C.析因设计D.准实验设计影响实验内部效度的因素有（）A.历史B.成熟C.选择D.测验被试间设计的优点有（）A.可避免练习效应B.可避免疲劳效应C.实验效率高D.统计分析简单实验控制的方法有（）A.消除法B.恒定法C.平衡法D.统计控制法实验设计中选择被试的方法有（）A.随机抽样B.分层抽样C.方便抽样D.配额抽样一个良好的因变量应具备的特点有（）A.可操作性B.可观察性C.稳定性D.敏感性准实验设计的特点有（）A.没有随机分配被试B.能较好控制额外变量C.结果较易推广D.接近真实情境实验结果的呈现方式有（）A.表格B.图形C.文字描述D.统计检验值析因设计的优点有（）A.可考察多个自变量的交互作用B.可同时分析多个主效应C.实验效率高D.能更全面揭示变量关系三、判断题（每题2分，共10题）实验中的自变量只能有一个。（）随机化法能完全消除额外变量。（）被试内设计比被试间设计更节省被试。（）内部效度高的实验，外部效度一定高。（）控制组在实验中没有作用。（）恒定法是使额外变量在实验中保持固定不变。（）实验设计中样本越大越好。（）准实验设计不能得出因果关系结论。（）拉丁方设计可以控制多个额外变量。（）析因设计只能分析两个自变量的交互作用。（）四、简答题（每题5分，共4题）简述实验设计的基本原则。实验设计需遵循四大基本原则：随机化原则，即通过随机分配被试或实验顺序，减少系统误差；对照原则，设置对照组（如空白对照、阳性对照）以排除无关变量干扰；重复原则，通过多次实验或足够样本量提高结果可靠性；平衡原则，对无法消除的额外变量（如顺序效应）采用ABBA法或拉丁方设计实现均衡控制。举例说明什么是自变量和因变量。在“探究不同光照强度对植物光合作用速率影响”的实验中，自变量为光照强度（如设置2000lux、5000lux、8000lux三个水平），由研究者主动操控；因变量为光合作用速率，通过测量单位时间内氧气释放量或CO₂吸收量来量化。二者需满足“可操作”与“可观测”的特点，且需控制温度、CO₂浓度等无关变量保持恒定。简述提高实验外部效度的方法。提高外部效度需从样本、情境和方法三方面入手：样本选择上，采用随机抽样或分层抽样确保被试代表性；实验情境设计接近真实场景，如教育实验在自然课堂而非实验室进行；通过重复验证（如在不同地区、不同人群中复现实验）增强结果普适性。此外，避免过度控制变量导致实验情境失真，例如在教学方法实验中保留正常课堂互动。简述被试内设计的优缺点。优点：节省被试资源，每个被试接受所有处理，减少个体差异对结果的影响；统计检验力更高，因组内变异较小。缺点：可能产生顺序效应（如练习、疲劳），需通过拉丁方设计或随机化处理顺序缓解；部分实验场景不适用，如处理具有不可逆性（如药物成瘾研究）。五、案例分析题（每题10分，共2题）案例一：光照强度对植物生长的影响某研究小组以“不同光照强度对豆苗生长的影响”为主题，设计如下实验：分组：将30株生长一致的豆苗随机分为三组，每组10株。处理：甲组置于黑暗环境，乙组置于散射光（2000lux），丙组置于强光（8000lux），温度（25℃）、水分（每日100ml）、土壤（腐殖土）等条件保持一致。观测指标：每周测量株高、叶片数及鲜重，持续4周。问题：（1）指出该实验设计的自变量、因变量及控制变量。（2）若实验结果显示丙组株高显著高于乙组和甲组，能否直接得出“强光促进豆苗生长”的结论？为什么？（3）请提出一个可能的实验改进方案。参考答案：（1）自变量为光照强度（黑暗/散射光/强光）；因变量为株高、叶片数、鲜重；控制变量包括温度、水分、土壤类型、豆苗初始生长状态等。（2）不能。原因：①未设置中等光照强度组（如5000lux），无法确定光照强度与生长的剂量效应关系；②黑暗组数据仅能说明“无光抑制生长”，不能支持“强光促进生长”的结论；③可能存在强光组水分蒸发过快导致的隐性水分差异（需通过称重法精确控制水量）。（3）改进方案：①增加光照强度梯度（如2000lux、5000lux、8000lux、11000lux）；②采用拉丁方设计平衡各组的培养位置（避免光照不均匀）；③每日固定时间测量并记录土壤湿度，确保水分变量严格恒定。案例二：教学方法对数学成绩的影响某教师为比较“传统讲授法”与“小组合作法”对初中数学成绩的影响，选择初二年级两个班作为研究对象：A班（40人）采用小组合作法，B班（42人）采用传统讲授法，学期末比较两班数学平均分。结果显示A班平均分（85分）显著高于B班（78分），教师据此认为“小组合作法优于传统讲授法”。问题：（1）该实验设计属于何种类型？存在哪些缺陷？（2）如何通过实验设计改进来提高结论的因果推断力？参考答案：（1）该设计为准实验设计（非随机分配对照组），缺陷包括：①未通过随机分配形成等组，可能存在初始成绩差异（如A班学生基础更好）；②教师可能对A班投入更多关注（霍桑效应）；③未控制其他混淆变量（如课后作业量、家长辅导情况）。（2）改进方案：①采用随机分配控制组前后测设计（RCT），将学生随机分配至实验组和对照组，确保初始水平一致；②实施双盲处理，由不同教师分别授课且不告知学生分组情况；③增加前测（学期初成绩）作为协变量，通过协方差分析控制初始差异；④跟踪记录课后学习时间、作业完成质量等潜在混淆变量。六、实验设计题（15分）任务：设计一个实验，探究“不同温度（20℃/30℃/40℃）和pH值（5/7/9）对胃蛋白酶活性的影响”。要求：（1）明确实验假设；（2）写出实验设计类型、自变量、因变量及控制变量；（3）简述实验步骤（不超过8步）；（4）预期实验结果（用表格形式呈现）。参考答案：（1）实验假设：在pH=7、温度30℃条件下，胃蛋白酶活性最高；温度过高（40℃）或pH偏离中性会显著降低其活性。（2）实验设计：采用2×3析因设计（温度3水平×pH3水平），共9个处理组，每组3次重复。自变量：温度（20℃/30℃/40℃）、pH值（5/7/9）；因变量：单位时间内蛋白质水解速率（通过测量280nm处吸光度值变化计算）；控制变量：酶浓度（1mg/mL）、底物浓度（2%酪蛋白）、反应时间（30分钟）、缓冲液种类（磷酸缓冲液）。（3）实验步骤：①配置pH5、7、9的磷酸缓冲液，分别在20℃、30℃、40℃水浴锅中预热30分钟；②取81支试管，按温度×pH组合分为9组，每组9支（3次重复×3个时间点）；③每支试管加入5mL缓冲液+1mL胃蛋白酶溶液，置于对应温度水浴中平衡10分钟；④加入1mL酪蛋白溶液启动反应，立即计时；⑤分别在10、20、30分钟时取样1mL，加入1mL三氯乙酸终止反应；⑥离心（3000rpm，10分钟）后取上清液，测定280nm处吸光度值；⑦计算各组平均水解速率（Δ吸光度/分钟）；⑧采用双因素方差分析（ANOVA）比较主效应及交互作用。（4）预期结果（示例）：温度pH=5pH=7pH=920℃0.02±0.010.05±0.010.03±0.0130℃0.04±0.010.12±0.020.06±0.0140℃0.01±0.000.03±0.010.02±0.00注：数值为平均水解速率（ΔA280/min±SD），黑体为预期最高活性组合。七、论述题（15分）主题：结合教育实验案例，论述如何平衡实验的内部效度与外部效度。参考答案：内部效度与外部效度的平衡需从研究目的、设计策略和结果推广三方面综合考量。以“翻转课堂对中学生数学成绩的影响”实验为例：明确研究优先级：基础研究侧重内部效度，如验证翻转课堂与成绩的因果关系，需采用随机分配控制组设计，严格控制教师水平、课时等变量；应用研究则需提高外部效度，可在多所学校自然班级中实施，保留真实教学情境中的变量多样性。分层控制变量：核心变量（如教学方法）需严格控制，确保各组一致性；次要变量（如学生预习时间）可通过统计控制（如协变量分析）而非完全消除，以保留情境真实性。例如，在翻转课堂实验中，统一教学内容和时长（核心控制），但允许学生自主安排预习时段（统计控制）。采用混合设计：结合被试内与被试间设计的优势，如在不同学期对同一班级实施两种教学方法（被试内），同时在平行班级中比较（被试间），既减少个体差异，又扩大