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1、二、 实验设计（一）实验设计的概念（二）实验设计的内容（三）实验设计的基本类型（四）实验设计的基本类型（一）实验设计的概念v实验设计乃是进行科学实验前做的具体计划。它主要是控制实验条件和安排实验程序的计划。它的目的在于找出实验条件和实验结果之间的关系，做出正确的结论，来检验解决问题的假设。 （二）实验设计的内容v自变量：多少？分别是什么？如何呈现？各自变量有多少处理水平？v因变量：多少？分别是什么？行为指标及其测量方法；v对必须控制的额外变量的控制措施；v确定被试总体及被试样本人数和选择被试的方法；v如何将被试分配到各自变量的各处理水平中；v拟定主试在实验开始前对被试者要说的指示语；v规定实验
2、次数；v安排实验程序；v规定使用仪器的型号；v实验数据如何统计分析？（三）实验设计的基本类型v从对实验控制条件的严密程度的不同：真实验设计准实验设计非实验设计v根据实验中要操纵变量的多少：单因素实验设计多因素实验设计v根据在各种自变量及各种处理水平中是否用相同被试：被试内设计被试间设计混合设计1、被试内设计v也叫单组实验设计（within-subjects design)，是每个被试须接受自变量的所有情况的处理。v被试内设计不但节省了被试人数，而且不同组的被试个体差异也得到了最好的控制，它比被试间设计更有力，能更好考察实验组和控制组之间的差异。v缺点：（1）各处理之间偶然发生的事件对实验结果的
3、影响；（2）可能发生与时间顺序有关的误差（练习效应、疲劳效应）。v为了解决这种顺序误差，采用平衡设计技术（ABBA设计和拉丁方设计）（1）ABBA设计v适用于自变量水平只有两个（分别用A和B表示）时的情况。v被试按照ABBA的顺序接受4次实验处理。ABBA设计举例v鲍尔（Bower，1961）曾经以老鼠来研究奖赏对反应 形成的影响。实验的任务是让老鼠走迷津，自变量 是奖赏量。v实验中，每只老鼠都要接受两种奖赏水平的处理：A 是走完迷津得到8粒食物，B则是得到1粒食物。v如果研究者先进行所有的A实验，然后接受所有的B 实验，或者反过来，都会导致奖赏量和实验顺序本 身发生混淆。v所以尝试以ABBA
4、的顺序进行以消除顺序效应。v如果时间顺序误差不是线性系统变化时,ABBA法就会遇到问题。v解决的方法有两个：（1）在实验正式开始之前，让被试按实验要求做一些练习；（2）一半被试按ABBA顺序做，另一半被试按BAAB顺序做。(2)拉丁方设计v当自变量的水平有两个以上时，平衡的拉丁方设计是较为常见的设计。一个平衡的拉丁方设计是一个两维矩阵，其中列表示自变量水平，行表示被试。六自变量水平的拉丁方设计 标准块测试测试 条件的顺顺序被试试第1第2第3第4第5第6A123456B234561C345612D456123E561234F612345随机块测试测试 条件的顺顺序 被 试试第3第2第1第5第4第
5、6C543162B432651A321546D654213F216435E1653242、被试间设计v被试间设计是要求每个被试（组）只接受一个自变量的处 理，对另一被试者（组）进行另一种处理，故又称独立组 设计。v由于每个被试只接受一种处理方式，因此一种处理方式不 可能影响或污染另一种处理方式。但问题在于：被试间的 差异如何控制？等组（被试同质问题）v为了达到等组，被试间设计采用两类分组技术：随机组和 匹配。v被试间设计的统计检验独立样本的差异显著性检验。（1）随机化设计v将被试随机分配在不同的组内接受不同的自变量处理。v随机组设计的基本假设是将被试随机分配到不同的组，各随机被试组在未接受不同
6、处理之前是相等的，即使有差异也是在统计允许的限度以内的随机误差。随机组设计的优缺点v优点： （1）用随机分配被试者的方法可控制两组被试者变量的差异，分组方法简单可行； （2）由于对每一被试者只作一次观测，可消除某些实验误差，如消除学习误差的影响。v缺点： （1）分成等组的方法仍欠精密； （2）若两组在不同时期观测，就有可能插入实验以外的偶发事件，影响因变量的观测结果。 （2）匹配设计v也叫对等组设计、配对组设计，是随机组设计的一种扩展。目的是使各组的特性更加相同。这种设计可以控制组内变异和组间变异。v匹配被试就是对全部被试进行预备测验，测验的性质与正式实验的性质是类似的，或者说是相关的，然后按
7、测验成绩均匀地形成组。配对组设计的步骤v第一步：让所以被试做“共同作业”，即接受预备测验，获得作业分数；相同任务：如打靶；根据打靶成绩进行分组；类似任务：如问题解决不同种类问题解决；相关任务：如智力测验问题解决。v第二步，根据作业分数形成配对组。配对设计的优缺点v优点：在实验处理之前，就把组间变异缩到最小，并使各组内变异比单独的随机分配更接近相等。因此，这种设计能对被试个别差异给予更多的控制，小型实验用配对设计，其效果比用随机分组的效果更为显著。v缺点：（1）实验者因分配被试而大大增加工作量；（2）匹配往往是不完全的；（3）同时匹配多个特征时，可能会发生交互作用；（4）匹配需要防止“回归假相”
8、的介入。被试内和被试间设计比较v被试内设计：也叫单组实验设计，是每个被试须接受自变量的所有情况的处理。v被试间设计：被试间设计是要求每个被试者只接受一种实验处理，对另一被试者进行另一种处理，故又称独立组设计。补充：小样本设计v小样本设计是被试内设计的一种变式，实验时它向人数较少的被试或单个被试呈现自变量的不同水平或处理方式。ABA设计vA表示处理之前的基准状态；vB表示处理之后的状态；v实验开始一个阶段是对A的观察和计量；然后对被试进行处理，然后对B进行观察和计量；然后再通过一定的方式让被试回到A状态，再对其进行观察和计量，比较、分析ABA的变化。举例：比尔的哭声v哈特和其同事（Hart et
9、 al.，1964）对托儿所一位4岁儿童比尔进行了研究。该儿童看上去很健康、很正常，但却过分能哭。研究者认为是成人的注意强化了比尔哭的行为，于是他们设计了实验来检验这种假设。v这里的被试仅仅是比尔，显然是一个小样本设计。3、混合设计v混合设计是指在一个研究中有些自变量按组内设计安排，有些自变量按组间设计安排。一般说来，如果一种自变量很可能会影响另一种自变量，那么对这些自变量按组间设计安排，其余的自变量按组内设计安排。混合设计举例一vJohnson等（1983）用混合设计的方法比较抑 郁者和非抑郁者的记忆成绩。v他们假设，抑郁者比非抑郁者对于未完成的记 忆任务的记忆效果更好。v实验中，要求抑郁组
10、和非抑郁组完成20项记忆 任务，其中，10项记忆任务在完成之前被打断 。在全部任务完成后，要求被试回忆记忆任务 的名称或尽可能多地描述记忆任务。比 较v被试变量是组间设计（抑郁、非抑郁）v任务类型是组内设计（完成、未完成）混合设计举例二v让被试以不同的背诵方式对一系列意义上没有联系的3个英语单词为一组的材科进行加工，背诵的次数也不相同。v背诵方式有4种，产生了4种实验条件：(1)数字条件；(2)机械背诵；(3)造句背诵；(4)想象背诵。背诵次数分别为1， 2，4，8，10次，每次背诵时间为2秒。混合设计v背诵方式为组间设计：所有被试分成4组，每组被试只用一种方法背诵。v背诵次数为组内设计：但在
11、每种背诵方式下，背诵次数都有1，2，4，8，10五种每个被试都要按随机安排的顺序轮流进行这五种不同次数的背诵。实验程序v1、选择被试v2、被试分组v3、安排被试接受哪些实验处理v4、分组实验A、B、C、D四组A组：数字条件B组：机械背诵C组：造句背诵D组：想象背诵A组：数字条件实验v指导语：“你的任务是记忆数字如30、89等等，但 这个任务过于容易，于是呈现三个一组的单词map 、wood、sand来干扰你对数字的记忆。”v每次背诵完毕，要求被试默写刚背过的数字。v但在整个实验结束时，却在被试未曾料到的情况下 立即要求被试把他所见过的单字默写出来，如“地 图、木头、纱”等等。v在这种实验条件下
12、，主试有意对被试进行欺骗，让 他把主要注意力用于背数字，而只用最少的注意力 去观察单字，目的是考察在最少注意时对单字的记 忆成绩如何。在数字条件下，背诵次数为2次的具体程序如下准 备背诵一次30 89map wood sandmap wood sandmap wood sand30 89map wood sandmap wood sandmap wood sandmap wood sandmap wood sandmap wood sandmap wood sand请写下请写下刚才记忆的数字刚才记忆的数字实验结束实验结束实验结果（四）实验设计的基本类型1、真实验设计2、准实验设计3、非实验设计
13、1、真实验设计v真实验设计对实验条件的控制程度要求较高，在使用这类实验设计时，实验者可以有效地操纵实验变量，有效地控制内在无效来源和外在无关因素的影响，能在随机化原则基础上选择和分配被试，从而使实验结果更能客观地反映实验处理的作用。真实验设计类型v真实验设计之一：完全随机化设计v真实验设计之二：多因素实验设计v真实验设计之三：随机化区组设计真实验设计之一：完全随机化设计v完全随机化设计也称简单随机化设计，是指用随机化方法将被试随机分为几组，然后依实验的目的对各组被试实施不同的处理。（1）随机实验组控制组前测后测设计 （2）随机实验组控制组后测设计 （3）随机多组后测设计 （1）随机实验组控制组
14、前测后测设计v随机实验组控制组前测后测设计是指研究者在实验前采用随机分配的方法将被试分为两组，并随机选择一组为实验组；另一组为控制组。实验组接受实验处理，而控制组则不给予实验处理。 设计的模式 设计的评价 设计的显著性检验 设计的实例分析 设计的模式R O1 X O2 R O3 O4 设计的评价v随机实验组控制组前测后测设计基本控制了绝大多数影响 内部效度的因素。这是因为该设计采用随机布置的方法将被试分为两组，从而可以 控制选择、被试的中途退出以及选择与成熟的交互作用等因素对 实验结果的干扰。另外，由于安排了实验组和控制组，在实验过程中，发生在前测 到后测这段时间内的事件对实验组控制组的影响基
15、本相同，因而 可以控制历史、成熟、测验、仪器使用等影响内部效度的因素对 实验结果的影响。v该设计使用了前测验它为检查随机分组是否存在偏差提 供了充分的依据但它也带来了不利的一面，即被试由于 前测验而获得的经验，可能对后测验产生敏感性，出现测 验的反作用效果，导致对实验设计外部效度的影响。 设计的显著性检验v其一是对增值分数进行统计分析。方法是对每一名被试，用其后测成绩减去前测成绩(O2-O1，O4-O3)， 分别求出两组增值分数的平均数。对两组增值分数进行显著性检验的方法有：t-检验(参数统计)；曼惠持尼(MannWhitney)U-检验或中位数检验(非参数检验)。v另外，还有协方差分析法，这
16、种方法被研究者认为是很好的方法。此方法是将前测分数作为协变量，对实施实验处理前的组间差异进行控制和调整，以便使两组的后 测成绩能够比较不受前测成绩的影响。 设计的实例分析 v沃坦阿贝、黑尔和洛马克斯关于“通过一系列教学程序和方法的训练，来培养学生根据报纸标题预测所报道内容的能力”的实验。 （2）随机实验组控制组后测设计 设计的模式 设计的评价 设计的显著性检验 设计的实例分析 设计的模式R X O2 R O4 设计的评价v首先，由于采用实验组接受实验处理，控制组不接受实验处理，从而控制了历史和成熟因素对内部效度的影响；v另外，由于实验是在同等条件下进行的，因此它控制了选择和被试的中途退出等影响内
