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1、第二章 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。 严密控制，实验条件，心理现象，因果关系 （研究的三种水平：描述水平，相关水平，因果水平；实验与结构方程） （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,声、光、电 学习材料 图形 各种作业、任务 指示语 时空等因素,感知、注意 记忆、表象 思维 情绪 动机 个性心理特征,口头报告 手、眼活动 脸部表情 心率等 脑电,脑磁等
2、 行为效果,（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，主动性有为突出。 (如乌鸦图式学习的观察研究) 2. 实验研究具有重复性和验证性。如费希纳定律因无法推翻其实验而无法推翻其理论; 又如蜗牛条件反射习得的研究。 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 Woodworth在其实验心理学中对实验法的优点进行论述： 1.实验者可以在他愿意时使事件产生，所以他可以充分地做精确观察的准备。 2.为了验证，在同样条件下重复他的观察，他可以把所使用的条件描述出来， 使别的实验者重复它们，对于他的结果做独立的检验。 3.可以系统地变
3、更条件，观察结果中的差异，研究与系统变更的条件相伴随 的心理现象的变化。,二、心理实验中的变量,根据在实验研究过程中所起作用的不同，心理实验的变量可分为：自变量、因变量和无关变量。 （一）自变量及其种类 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变量。 （自变量的特性：变化性、控制性、诱发性） 几个相关术语：因素、水平、实验处理、实验条件、试验 心理学中的自变量常常是不连续的，因此，自变量也叫做因素。同一因素的不同标准（自变量的不同取值）称为水平，也叫实验处理。实验处理或处理的结合构成具体的
4、实验条件，完成一个实验条件的操作，叫做一个试验(trial)。 如启动效应的实验；,2.自变量的种类 （1）课题变量（实验作业、任务）：各种可以操纵质和量变化的刺激。 （2）环境变量：各种环境因素充当的自变量。如学校、地区、班级等。 （3）被试变量：又称机体变量，是指在外界条件一致的情况下，被试间不同程度的持续性特征。如年龄、性别、血型、不同文化程度、职业特点、健康状况、及其他方面的个体差异都可作为自变量。但通常为无关变量。 （4）暂时的被试变量：指通过主试的言语、态度以及用某些方法使被试的特性、机能状态等方面产生一时的变化，由这种一时的变化作为自变量的被试因素，就叫暂时的被试变量。如疲劳、焦
5、虑、恐惧、奖励、惩罚、饥饿等。 思考：以上分类以何标准区分？,3.变量的其他分类方法（不仅限于自变量） 莫雷分类法：（求学之道：知与悟）（心理学实证研究概论） （1）按变量的载体分，可分为主体变量和客体变量； 主体变量：存在于研究对象本身的特征、属性。如性别,智力,职务,个性等。在研究中只能充当被试间变量。 客体变量：可以影响研究对象的行为或心理的有关因素、属性。如各种刺激。在研究中既可充当被试间变量又可作为被试内变量 （2）按变量的性质分，可分为存在变量和引发变量； 存在变量：预先已经存在的，并非研究过程中引起的变量。如性别、智力、职务、学校类型、地区、社（会）经（济）条件等。只能考察相关关
6、系。 引发变量：在研究过程中由研究者施加或引起的变量。物理刺激、社会刺激。可以考察因果关系。 综合上述两个维度可以得到四种变量： 客体存在变量；主体存在变量；客体引发变量；主体引发变量,补充：各变量之间的关系 1、变量之间无关系（统计检验不显著）； 2、变量之间存在关系，但不知道是什么关系，即相关关系； 3、变量之间存在关系，并且是因果关系。 凡是存在变量的研究都属于相关研究； 凡是引发变量的研究都属于因果研究。,变量类型与研究类型之间的关系,（二）因变量及其种类,1.因变量的定义 因变量（Dependent Variable），又称依变量或反应变量，是指由自变的变化而引起的行为上的变化，是研
7、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：是指所选择的因变量应具有一定的效度。即因变量能否真正反映所研究的心理现象。 注意：测量效度与实验效度的差别。 （2）可靠性：是指所选择的因变量应具有一定的信度。 信 度：是指在所有的条件都不变的情况下，重复测量的结果的相似程度。 （3）灵敏度：是指因变量是否能精确地度量出反应变量的变化。 天花板效应（ceiling effect）; 地板效应（floor effect） （4）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。,3.因变量的种类,心理实验中的因变量可从以下几个方面来选取： （1）反应速度：可用反应
8、时或单位时间内完成某项作业的数量做指标。 （2）反应的正确性：可用完成作业的正确率或错误率做指标。 （3）反应的难度：可用被试所能通过的难度等级做指标。 （4）反应的次数或几率：是指在单位时间内被试能做出某种反应的次数，或在不同条件下产生某种反应的人数。如在心理物理学实验中，用反应几率规定阈限。 （5）反应的强度：如情绪实验中的出汗量，皮肤电反射电阻变化的大小；如情绪刺激与按键强度。 （6）口语记录：被试在实验时对自己心理活动进程所作叙述的记录，或在实验后，对主试提出问题所做回答的记录。 （7）眼动模式 （8）脑激活区的位置、强度与范围。 以上分类来自实验心理学（杨志良，1998）,（一）行为
9、指标 以被试的外在行为特征作为测评对象的指标。 行为发生的频率：在某一特定时间内或条件下，特定行为发生的次数。如助人行为、口吃与焦虑、按杠杆或啄键次数、Kanheman 强度：如动物缩腿或伸腿的强度；按键强度（情绪）；拍手强度（认可） 持续时间：指从行为发生到行为结束所消耗的时间；如从事一项任务的时间（工作兴趣）；婴儿跟踪刺激（喜欢程度）：老鼠走迷宫时间（学习程度） 潜伏期（反应时）：从接受刺激到对刺激做出反应所消耗的时间；认知心理学中推测心理过程的主要依据；也可用于社会心理研究：看到钱包到归还主人的时间（助人动机强度），从接受任务到开始从事任务（办事拖延的指标）。 正确率：主要用于学习、记忆
10、、问题解决类研究；常与反应时同时使用。,（二）生理指标 1肌电（electromyographic, EMG）：是指与肌肉纤维收缩有关的电位。主要用于情绪研究，如Surakka和Hietanen（1998）发现，真正的微笑和装出来的微笑有不同肌电活动模式。 2. 皮肤电（Electrodermal, EDA）: 皮肤电与汗腺分泌活动有密切关系, 而汗腺分泌活动通常能对情感和认知活动的变化做出反应。如Blair等人（1997）发现，精神错乱者对危险信号的的皮肤电反应明显比正常人低。 3.心血管指标: 包括心率、血压和血流量等指标。应激水平，心理负荷，新异刺激，脑成像。 4.呼吸:涉及动脉血氧水平
11、、肺内二氧化碳水平、呼吸频率和呼吸深度等指标。 5.脑电:是指伴随大脑皮层和中脑结构大量神经元活动的电活动。 6.其他：内分泌指标、生化指标、眼动模式、功能性神经成像、脑磁图等,（三）自我报告 1. 自我报告主要指以自陈式量表得分作为评价指标的方法，总体属于心理学测量和问卷调查法范畴。 思考：测验法、问卷法与实验法的区别与联系？ 2. 口语报告法：问题解决实验和临床心理实验的传统指标； 口语报告数据处理的一般程序：（1）将录音资料或录象资料及时转译成书面材料。（2）对书面材料进行编码，一般将整个心理过程分作几阶段或中心事件，然后再按编码系统对这些事件进行编码和分析。（3）对分析结果进行定性和定
12、量分析，可用统计软件，问题行为图，决策树等。,实验范式（experimental paradigm）：在各种心理过程和各个心理学分支的研究中较经典的实验任务。心理学研究难点之所在！ Stroop任务：颜色词的书写颜色与词义不匹配，要求被试命名书写颜色。可用于加工速度、加工控制、负启动效应、自动加工、控制加工等的研究。 负启动效应：启动显示中的分心物成为探测显示中的目标时，反应时延长的现象。 任务分离范式、过程分离范式、N-back范式、go-no go范式、花园路径范式等。,(三)无关变量及其种类,1.无关变量的界定 无关变量，又叫干扰变量或额外变量，是指除了实验规定的自变量外，一切能够影响实
13、验结果的变量。 无关变量是相对于具体的研究目的而言的。同一个变量既可以作自变量，又可以作因变量，还可能成为无关变量。 2.无关变量的种类 根据无关变量的来源，大致可分为以下三种： （1）环境变量 指不作为自变量的环境方面的因素。主要来自两方面：环境的物理特点，实验者的特点和行为。 环境的物理特点具体包括：实验场所的物理特点（温度、噪音和灯光等），研究材料、实验仪器以及指导语。几乎在任何实验中都可能存在。 实验者的特点和行为具体包括：实验者的动机、期望、个性、社会交往的技能、性别、年龄、民族等。 实验者效应：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
14、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。）,（2）程序变量,是指由于实验程序不当引起的 无关变量。 实验程序因素具体包括：设计方法的选择、被试的分派、被试反应的测量、实验日期的安排、实验的顺序等。 顺序效应：由实验刺激的呈现顺序不同导致不同实验结果的效应。 顺序效应有两种形式： 次序效果：由于实验次序不同而混淆自变量效果的现象，包括练习效应与疲劳效应 例：在“视觉与听觉刺激反应时”研究中，若先一起测完听觉反应时，后测视觉反应时；则反应时的差异的原因不清？ 思考：这种差异可能由什么原因引起？ 遗留效果：是指由于实验次序的不同而造成的一种条件对另一种条件的遗留影响。 例
15、：研究两种药物A、B的不同效果。若一种为兴奋剂，一种为镇静剂，则一种条件影响另一种条件导致遗留效果。在学习实验中这种效果较突出。如用两种记忆策略记忆英语单词。先用任何一种策略都会影响另一种策略。 顺序效应的克服方法：ABBA法 和 拉丁方法,A B C B C A C A B,（3）被试变量及暂时的被试变量,当这些变量不作为自变量时，它们也会影响被试的反应，这时就应该作为无关变量加以控制。 被试变量方面常见的实验效应： 霍桑效应：主试和被试的人际关系影响实验结果的效应。 霍桑实验的初衷是探讨工作条件与工作环境对工人生产效率的影响。一次具体研究了工人在不同的照明强度下完成工作量的多少。第一次，让
16、被试组在24、46、76烛光的递增的照明条件下工作；对照组的照明强度不变，结果，两组产量都有所上升。还有一次实验使被试组的照明从10烛光减到3烛光，结果与对照组的产量还是都上升。只有将照明降到0.06（相当于月光的亮度）时，工作效率才降低。原因何在？ 实验设计在12周中每隔一周改变一项工作条件； 如休息时间的次数和长度、较短的工作日、较短的工作周、午间供应食品、汤或咖啡。在12周后，恢复原来的工作条件-没有休息时间、没有午间餐、工作日和工作周也不缩短。结果：无论生产条件发生怎样的变化，工人的生产率都在稳步上升，整整12周内没有下降的倾向。 为什么会出现这样的结果呢？ 原来在实验进行过程中，有关工作条件的变动方案，实验者都与工人们协商，她们也可以对工厂的管理自由地表达自己的意见和感情。由于实验者对工人的尊重及工人之间关系的融洽，使工人们产生了积极的态度并促进了生产的效率。,安慰剂效应：由暗示引起的使被试行为向暗示方向发展的效应。 医生给特效药，护士错给无害药片，结果也病好康复。 北京安定
