实验及实验设计

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1、第三章 实验及实验设计,第一节 心理实验设计的一般问题,一、心理实验及其类型（一） 什么是心理实验 所谓心理实验是指在严密控制的条件下，有组织地逐次变化条件，对相伴随的心理现象的变化进行观察，记录和测定，从而确定条件与心理现象之间关系的方法。,（二）心理实验的一般模式,（A）实验条件 （B）心理过程 （ C）外部表现,（三） 心理实验的特点,1、实验研究具有主动性。相对观察法而言，主动性尤为突出。2、实验研究具有重复性和验证性。3、实验研究具有精确性。如工作记忆容量的测量 科学的特点：客观性、一致性、可证伪性、可预见性,（四） 心理实验的类型,因素型实验函数型实验,因素型实验,是指为了探明所要

2、研究的行为产生的主要原因而进行的实验。 该类型属于“什么型”的实验。也称“定性实验”或“探索性实验”。 做这种实验时，首先要控制其他因素，突出其中一个因素，探察此因素消除或变化与所研究心理现象有无关系。然后，再突出另一个因素，逐个探察，系统探明所影响的因素。如反应时的影响因素：感觉通道（光180mm，声、触140mm）、刺激强度、被试准备时间、指导语、环境的安静与否。又如注意缺陷多动障碍：认知加工机制（行为抑制、执行控制），脑神经机制（顶叶损伤、前额叶损伤），父母教养方式，个性特征等。,函数型实验,是指研究各种因素怎样影响行为的实验，即研究条件和行为之间的函数关系的实验。 该类型属于“怎样型”

3、的实验，类似的说法还有也称“定量实验”和“假说验证实验”。 做这种实验时，要把与此心理现象有关的因素一一加以控制，系统变化其中一个因素，观测相应的心理现象有何变化，从而确定前项条件变化和后项变化之间的函数关系。随着实验设计技术与统计技术的发展，也可以同时探讨多个条件与某一心理现象之间的关系 。 如： 教学方法与学习成绩的函数关系。,思考：如何理解因素型实验和函数型实验的差别？因素型实验由果溯因；静态；初步探讨函数型实验由因推果；动态；系统考察前者可视为后者的预备实验。,二、心理实验中的变量,变量是使实验运转的嵌齿和齿轮。好实验与差实验的区别就在于，变量的有效选择和操纵。坎特威茨(Kantowi

4、z.B.H)变量（variable）：也称变项，它是在数量上或质量上可变的事物的属性。如：身高、光的强度、呈现时间、性别等,（一）自变量,1、自变量的定义 自变量（Independent Variable），又称独立变量或刺激变量，是指由实验者操纵控制并且能产生所要研究的心理现象的因素或因素的组合。,2、几个相关术语,因素（factor）：实验中的每个自变量就是一个因素。水平（level）：一个因素的不同标准（实验处理）。处理水平结合（treatment combination）:多因素实验中的每个实验条件。,（二）因变量,1.因变量的定义 因变量（Dependent Variable），又称

5、依变量或反应变量，是指由自变的变化而引起的行为上的变化，是研究者力图测量、记录的行为指标。 2.因变量必备的性质 （1）有效性：即指标充分代表当时的心理现象或过程的程度，也称为效度。 （2）客观性：即指标是客观存在的，是可以通过一定的方法观察到的。 （3）数量化：反应变量的指标应该是能数量化的。这是进行统计分析的前提。,(三) 控制变量,控制变量（control variable），又叫干扰变量或额外变量，是在心理实验中，能影响因变量的变化，但非研究者所选择、确定、操纵、变化而必须使之中立化、控制的因素。,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

6、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(恒定变量)： 刹车灯颜色、刹车板的形状、刹车所需力气、额 外照明度等,练习一,练习二,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。请对变量命名。答案自变量：参与者性别因变量：被试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)、被试的身材等,练习三,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

7、大小、红灯绿灯的强度等,喝咖啡对睡眠延迟影响的研究,被试：40名睡眠同质的青年人自变量：喝咖啡 与 不喝咖啡 条件：21：00喝两包同一品牌的速融咖啡因变量：睡眠延迟的时间操作定义 22：00开始，记录每个被试进入睡眠状态的时间实验仪器：脑电仪记录脑电波；眼动仪记录快动眼阶段的反应额外变量：被试的疲劳程度、场所的各种条件等。,四、变量的操纵,（一）自变量的控制（二）因变量的控制（三）额外变量的控制,（一）自变量的控制,1、对自变量下操作定义 操作定义（operational definition）：指用可感知、度量的事物、时间、现象和方法对变量或指标作出具体的界定。例如，疲倦（fatigue）

8、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。,2、对于在刺激维度上连续变化的自变量，要做好三项工作：（1）要确定好自变量的范围（2）要选一定数量的检查点（3）要确定好各检查点之间的间距。,（二）因变量的控制,1、反应控制2、选择恰当的因变量指标,1、反应控制,反应的控制的目的：让被试的反应确实发生在实验者感兴趣的因变量维度上。以人作被试者，往往用指导语来控制被试者的反应。指导语乃是心理实验中主试给被试交代任务时说的话。,指导语的制定应注意以下要求：,a 在实验实施之前，研究者根据实验目的和要求，严格确定指导语的内容。b 在指导语中需要把被试应

9、该知道的事项交代完全。c 简单明确，即要确保被试真正懂得指导语，切忌模棱两可。d 指导语要标准化。,2、选择恰当的因变量指标,在心理学实验中，一般常用的指标有：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口头报告,恰当的因变量指标应满足,有效性，即指标充分代表当时的现象或过程的程度，也称为效度（validity）。客观性数量化,（三）、额外变量的控制,排除法恒定法匹配法随机化法抵消平衡法统计控制法,（1）排除法（elimination method ）,排除法：即通过采取一定措施，将影响研究结果的各种额外变量排除出去。 如物理环境变量

10、；实验者效应；暂时被试变量 双盲程序：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。 存在的问题：可能使实验失去“真实性”；所得结果常常难以推广。,（2）恒定法（constant method）,恒定法旨在使额外变量在实验过程中保持恒定不变。包括环境变量，程序变量，被试变量的恒定。心理实验中常见的可恒定的无关变量： a 采用同一地点，同一仪器，同一主试，同一时间段； b 主试态度要保持恒定； c 按同一实验程序或步骤进行实验； d 选择智力、性别、年龄、教育程度相同的被试。,（3）匹配法（matching method）,匹配法：是使实验组和控制组中的被试属于相等的一种方法。使用匹配

11、法时，先要测量所有被试身上与实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的控制组和实验组。这种方法理论上可取，实际操作存在一定困难，实际应用中常常配合其他技术共同使用。,实验组与控制组,实验组：接受实验处理的组所谓处理就是实验者进行的操纵。控制组：除了不接受实验处理之外，与实验组的处理完全相同。,斯帕兰扎尼（Spallanzanil）假设精液中的精子使雌性卵子受孕？ 阶段1 阶段2 正常精液 观察（怀孕） （控制组） 精液精子 观察（没有怀孕） （实验组）过滤雄性狗的精液来分离掉精子细胞，然后用正常的精液 以及 经过滤的精液使雌性狗人工受孕,盲人十分善于回避障碍物。假设1：“面感

12、视觉”他们根据暴露在外面的皮肤受到的压力做出反应；假设2：听觉暗示让盲人在一间设置了障碍物（屏风）的大房间走动 阶段1 阶段2 脸上戴毡制面罩，手上戴手套 观察（每次都能回避） 戴上耳塞 观察（每次都会撞到） 正常走动 观察（每次都能回避）,（4）随机化法和抵消平衡法,随机化法（randomization）：是把被试随机地分派到各处理组中去的技术。从理论上讲，它是控制无关变量的最佳方法。不仅可应用于被试，也能应用于刺激呈现和实验顺序的安排。随机化法被应用于平衡实验条件的序列效应（sequence effect），这种思想和抵消平衡法（counterbalancing method）是相通的。,

13、抵消平衡法,抵消平衡法是通过采用某些综合平衡的方式使额外变量的效果互相抵消以达到控制额外变量的目的的方法。这种方法的主要作用是控制序列效应（sequence effect）常见的抵消平衡法有ABBA法和拉丁方法,例如：研究对红绿两种色光的反应时是否长短不一的问题。 让一组被试先接受10次红光刺激，再接受10次绿光刺激。得到对红光反应快，能否得出结论认为被试对红光反应快？设计问题：实验刺激的先后顺序是一个潜在的额外变量。,ABBA法研究举例,一半被试先接受红，再接受绿；而另一半被试相反，先接受绿，再接受红。,（5）统计控制法,统计控制法（statistical control）是指实验完成后通过

14、一定的统计技术来事后避免实验中额外变量的干扰。主要用于实验前难以完全控制额外变量影响的情况。,三、变量的种类,（一）自变量的种类1、作业变量（task variable） 如迷津的复杂程度、词频等。2、环境变量 如温度、湿度、照度等。3、被试变量(subject variable) 如能力（智力或记忆）；反应（反应时或助人行为）；主观体验（心境或焦虑）等。,3、被试变量,（1）被试固有的、或多或少带有永久性的特征 如性别、年龄、家庭背景、社会经济状况、性格等。（2）暂时的被试变量 如抑郁、饥饿。（3）被试的一些行为 如迟到。,(二) 心理学实验中典型的额外变量,1、实验者效应：2、要求特征,实

15、验者效应,实验者有意无意通过各种表情、动作、言语将预期的要求暗示给被试所造成的使实验结果有利于实验假设的效应（ 被试的典型心理：敏感，有强烈地了解主试意图的动机。）,（3）要求特征（被试变量）,要求特征（demand characteristic）在心理学实验中，被试并不是消极被动的，他们总是以某种动机、态度来对待实验的，因而实验结果在很大程度上也依赖于被试对实验的态度。那么很有可能，被试会自发地对主试的实验目的产生一个假设或猜想，然后以一种自以为能满足这一假想的实验目的的方式进行反应。,奥恩（Orne，1962）的研究：,发给每个被试2000张纸，任务是每张纸上做224个随机数字的加法。主试把被试的手表拿走，并宣布他们要持续工作，直到让他们停止为止。5.5小时，主试放弃。 后期，要求被试每完成一张纸上的计算，就把他们的答题纸撕成至少32片。 被试回答：既然参加一项实验，那么想必主试的要求自然有其道理。,