心理学实验研究的基本问题3章节

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1、第02章 实验研究的基本问题,本章主要内容： 一、实验研究中的变量及其控制 二、实验的效度 三、实验设计 四、实验的信度,三、 实验设计,主要内容： 实验设计的概念 实验设计的内容 实验设计的基本类型 实验设计的基本类型,实验设计的概念,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。,实验设计的内容,刺激变量(或刺激变项)的确定及其呈现的方式； 反应变量(或反应变项)的指标及其测量方法； 对一切有关变量(或变项)的控制措施； 确定被试总体及被试样本人数和选择被试的方法； 拟定

2、主试在实验开始前对被试者要说的指示语； 规定实验次数； 安排实验程序； 规定使用仪器的型号； 规定处理实验数据的方法。,实验设计的基本类型,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 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 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,（一）被试内设计,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。 基本原理：每个被试参与所有的实验处理，然后比较系统被试在不同处理下的行为变化。 在实验研究中，如果实验者主要想研究每

3、一个被试对实验处理所引起的行为上的变化，可考虑采用被试内设计。 被试内设计可分为三种子类型：1、实验前后设计；2、定时系列设计；3、抵消实验条件的设计。,1、实验前后设计,指在实验条件处理前对被试进行观测的结果与实验条件处理所做的同样观测结果加以对比的设计。即，这种设计类型是实验（处理）前后的比较设计。,实验前与实验后设计模式,说明：Y1表示实验处理前对被试者观测所得值 Y2表示实验处理后对被试者观测所得值 X表示实验条件处理,实验前后设计举例,目的：第一次参加射击运动的人在接受打靶训练前后打靶成绩的变化。 方法：选择10名从来没有参加过射击运动的被试，在他们进行打靶练习前，先进行一次打靶测验

4、，记录下他们的打靶成绩（前测成绩）。然后对他们进行为期1周的打靶训练，每天2小时。训练结束后，再次对他们的进行打靶测验，记录下他们的成绩（后测成绩）。将前后两次成绩进行比较，就可以看出1周的训练是否有效果。,实验前后设计评价,优点：（1）能较明显地检测初实验处理的效果如何；（2）对被试的需要量较少，一组被试当两组被试用，无须设控制组，不但提高效率，被试变量也得到较好控制。 缺点：（1）前后两次观测之间存在时间间隔，会带来外来影响；（2）易产生顺序误差。,2、定时系列设计,指实验处理前对一组被试作一系列的定时重复观测，然后实施实验处理。在对被试作一系列的定时重复观测，分析自变量（实验处理）对因变

5、量的关系。,定时系列设计模式,说明：Y1a、Y1b、Y1c分别表示实验处理前之观测值 Y2a、Y2b、Y2c分别表示实验处理后之观测值 X表示实验条件处理,定时系列设计举例,代币法对儿童问题行为矫正的作用,定时系列设计评价,优点：除具有前后设计的优点，还具有（1）降低由于一次观测而得到被试不正常行为的几率；（2）提供测量过程中的信息。 缺点：（1）由于更多次的观测，势必延长实验时间，从而会有更多的外来影响；（2）也正是更多次的观测，更易引起顺序误差，更易导致练习、疲劳、紧张或厌烦等效应。,3、抵消实验条件的设计,指抵消实验过程中无关变量的一种设计。 前面讲到，有些无关变量在某些实验情况下既不能

6、被消除，又不能保持恒定。例如，单组实验往往由于前一处理影响后一处理的效果，产生顺序误差。为了抵消顺序误差，最简单的方法就是用ABBA的排列顺序来安排实验顺序。其模式如下表所示。,抵消实验条件的设计模式,抵消实验条件的设计示例,人们解决两个不同问题的思维特点分析 实验任务：分马问题和肿瘤问题,分马问题,如下图所示，栏内有九匹马，请画出两个正方形将每一匹马分隔开。,假如你是个医生，面临一个胃部患恶性肿瘤的病人，这个病人不能动手术，但如果不摧毁肿瘤，病人会死掉。有一种射线可用来摧毁肿瘤，但如果用高强度射线幅射肿瘤，肿瘤虽会被摧毁，但这种高强度射线也会使肿瘤通道上的健康组织受到损伤。强度较低的射线对健

7、康组织无害，但也不会摧毁肿瘤，用什么方式能使射线摧毁肿瘤同时又避免伤害健康组织呢?,肿瘤问题,设计,如何安排人们解决这两个问题的顺序？,抵消实验条件的设计评价,优点： （1）能较好地控制被试变量； （2）能较好地控制顺序误差； （3）时间上比较经济。 缺点： （1）反应变量在时间维度（轴）上的关系是线性时才能使用。 （2）对有些实验不适用。如用两种学习方法学习同一实验材料。,（二）被试间设计,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。 包括随机组设计和配对组设计。 被试间设计的统计检验独立样本的差异显著性检验。,1、随机组设计,将

8、被试随机分配在不同的组内接受不同的自变量处理。 随机组设计的基本假设是将被试随机分配到不同的组，若对各组用同一样的课题，在系统的条件下进行测量，其结果就成为系统组，则他们的成绩在统计上应是相等的。,随机组设计的优缺点,优点是：（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。 缺点是：（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、配对组设计,也叫对等组设计、匹配组设计，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

9、种设计可以控制组内变异和组间变异。 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，然后按测验成绩均匀地形成组。,配对组设计的步骤,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。 第二步，根据作业分数形成配对组。,配对设计的优缺点,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。 缺点：实

10、验者因分配被试而大大增加工作量。,被试内和被试间设计比较,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。 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。,（三）混合设计,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,Johnson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。 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。 实

11、验中，要求抑郁组和非抑郁组完成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,被试变量是组间设计（抑郁、非抑郁） 任务类型是组内设计（完成、未完成）。,混合设计举例二,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。 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,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。 背诵

12、次数为组内设计：但在每种背诵方式下，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,1、选择被试 2、被试分组 3、安排被试接受哪些实验处理 4、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,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。” 每次背诵完毕，要求被试默写刚背过的数字。 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

13、”等等。 在这种实验条件下，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 89,map wood sand,map wood sand,30 89,map wood sand,map wood sand,map wood sand,map wood sand,请写下刚才记忆的数字,实验结束,实验结果,四、实验设计的基本类型,（一）真实验设计 （二）准实验设计 （三）非实验设计,（一）真实验设计,真实验设计对实验条件的控制程度要求 较高，在使用这类

14、实验设计时，实验者可以有效地操纵实验变量，能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,真实验设计之一：完全随机化设计 真实验设计之二：多因素实验设计 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,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.随机实验组控制组前测后测设计,随机实验组控制组前测后测设计是指研究者在实验前采

15、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。 (1)设计的模式 (2)设计的评价 (3)设计的显著性检验 (4)设计的实例分析,(1)设计的模式,R O1 X O2 R O3 O4,(2)设计的评价,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本相同，因而可以控制

16、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。 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。,(3)设计的显著性检验,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)。 另外，还有协方差分析法，这种方 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。,(4)设计的实例分析,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