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1、第二章第二章实验设计与数据统计分析实验设计与数据统计分析2021/7/241n n一、实验设计的基本问题n n二、真实验设计n n三、准实验设计和非实验设计2021/7/242概念概念n n实验设计：指研究者针对需要验证的实验假设，为有计划地搜集资料而预先建立和依据的设计模式。n n心理学的实验设计是心理学与统计学相结合的心理学的实验设计是心理学与统计学相结合的实验技术科学实验技术科学（心理测量学也同样是心理学与（心理测量学也同样是心理学与统计学相结合的科学）统计学相结合的科学）2021/7/243概念概念n n实验设计包括：n n形成统计假设形成统计假设n n制定实验计划：证明实验假设的思路
2、？如何搜制定实验计划：证明实验假设的思路？如何搜集数据？如何分析数据？集数据？如何分析数据？n n阐明检验统计假设所遵循的决策：决策标准？阐明检验统计假设所遵循的决策：决策标准？（探索性研究与验证性研究的决策标准通常存（探索性研究与验证性研究的决策标准通常存在差异）在差异）n n实施计划：按计划搜集资料，并分析资料实施计划：按计划搜集资料，并分析资料n n统计决策：对统计假设的真伪作出归纳性推断统计决策：对统计假设的真伪作出归纳性推断2021/7/244操作定义操作定义n n1、含义：n n在研究中，对变量作出明确的定义有两种方式：一是抽象定义，指对研究变量或指标本质的概括，以揭示其内涵，并将
3、其与其他变量或指标区别开来；二是操作定义，指用可感知、可度量的事物事件、现象和方法对变量或指标作出具体的界定、说明。作出操作定义的过程就是将变量或指标的抽象陈述转化为具体的操作陈述的过程。2021/7/245n n2 2、特征、特征n n操作定义最大的特征就是它的可观测性，另外还操作定义最大的特征就是它的可观测性，另外还有有n n（1 1）在内容上，用具体的事物来说明变量或概念；）在内容上，用具体的事物来说明变量或概念；n n（2 2）在方法上，用经验的方法，即可直接感知、）在方法上，用经验的方法，即可直接感知、度量的方法进行定义；度量的方法进行定义；n n（3 3）在着重点上，着重于界定变量
4、的外延和操作）在着重点上，着重于界定变量的外延和操作过程。过程。2021/7/2463、操作定义设计的原则与方法、操作定义设计的原则与方法n n科学地设计操作定义，必须遵循对称性原则和独特性原则。前者指操作定义必须与其抽象定义相对称，不能过宽或过窄；后者指操作定义必须使其具有区别于其他事物、现象的独特特征。2021/7/247n n设计方法：n n（1）方法与程序描述法，即通过特定的方法或操作程序给变量或指标下定义的一种方法。如“饥饿”可定义为剥夺进食24小时后个体存在的状态。n n（2）动态特征描述法，即通过描述个体或事物所具有的动态特征给变量下定义的一种方法，如“聪明”可定义为善于解决问题
5、、运算灵活、记忆快速。n n（3）静态特征描述法，即通过描述客体或事物所具有的静态特征给变量下定义的一种方法，如“聪明”可定义为知识渊博、词汇丰富、运算技能熟练。2021/7/248一、实验设计的基本问题一、实验设计的基本问题变量变量选择与控制选择与控制n n1.变量的选择n n心理学实验的目的在于探讨刺激与行为（反应）心理学实验的目的在于探讨刺激与行为（反应）之间的关系或说明关系的性质之间的关系或说明关系的性质n nS SR R或或S SO OR R之间的关系在心理学实验研究之间的关系在心理学实验研究中则以自变量、因变量、额外变量（控制变量）中则以自变量、因变量、额外变量（控制变量）、中间变
6、量、调节变量、无关变量等变量之间、中间变量、调节变量、无关变量等变量之间的关系来进行描述的关系来进行描述2021/7/249一、实验设计的基本问题一、实验设计的基本问题变量变量选择与控制选择与控制n n2.实验设计中的控制n n（1 1）实验控制：指对实验条件的限制。）实验控制：指对实验条件的限制。n n（2 2）控制的应用）控制的应用n n对变量的控制：对变量的控制：随机化随机化是实验研究中的重要是实验研究中的重要控制变量的技术。利用随机化原则对自变量控制变量的技术。利用随机化原则对自变量进行控制包含两种含义：一是从限定的总体进行控制包含两种含义：一是从限定的总体中随机抽取被试作为实验的样本
7、；二是将抽中随机抽取被试作为实验的样本；二是将抽取的被试随机分配到相应的实验处理中去。取的被试随机分配到相应的实验处理中去。2021/7/2410n n从限定总体中随机抽取样本的常用方法有：简单随机抽样分层随机抽样2021/7/2411一、实验设计的基本问题一、实验设计的基本问题变量选择与控制变量选择与控制n n使用控制组使用控制组n n逻辑：米尔的第一原则（如果逻辑：米尔的第一原则（如果a a在在A A后面后面发生，那么发生，那么A A有可能是有可能是a a的原因）和第二的原因）和第二原则（如果原则（如果a a总是跟在总是跟在A A后面发生，并且后面发生，并且如果如果A A不存在，则不存在，
8、则a a也不存在，那么可以也不存在，那么可以断定断定A A是是a a发生的原因）发生的原因）2021/7/2412一、实验设计的基本问题一、实验设计的基本问题变量选择与控制变量选择与控制n n3. 实验误差n n实验误差是存在于实验单元内做同样处理所得实验误差是存在于实验单元内做同样处理所得到观测数据间的变差的度量。到观测数据间的变差的度量。n n实验误差的三个主要来源：实验误差的三个主要来源：n n来自被试差异的误差（来自被试差异的误差（S-S-类误差，类误差，G-G-类误差）类误差）n n来自实验环境和操作过程的误差（来自实验环境和操作过程的误差（G-G-类误差）类误差）n n重复实验引起
9、的误差（重复实验引起的误差（R-R-类误差）类误差）n n注注 S:subjects; G:groups; R:replications S:subjects; G:groups; R:replications2021/7/2413一、实验设计的基本问题一、实验设计的基本问题变量选择与控制变量选择与控制n n3. 实验误差n n尽可能减少误差的措施尽可能减少误差的措施n n调整实验中的被试，以减少其内在的变差效调整实验中的被试，以减少其内在的变差效应应n n在可能的情况下，增加实验重复的次数，对在可能的情况下，增加实验重复的次数，对实验结果进行综合评价实验结果进行综合评价2021/7/2414
10、一、实验设计的基本问题一、实验设计的基本问题实验中的效度实验中的效度n n因变量的效度概念回顾：效度即有效性，当确是自变量而不是其他各种因素造成了因变量的变化时，我们就说因变量是有效的。n n效度反映的是对因变量的测量是否测得到的是因变量自身真正代表的属性。2021/7/2415实例实例 在一项研究解题方法（自变量）对解题能力影响的研究中，若以被试在一定时间内解答出来的问题的多少为因变量的指标，当要解答的问题足够多，而且按困难程度排列时，以解答问题的数目作为因变量指标是有效的。但是，如果问题很多但又都非常容易，那么解答问题的数目作为因变量的指标就不能说是有效的。因为它可能是由阅读速度和书写速度
11、造成的，而并不能准确地反映出学生的解题能力。 2021/7/2416一、实验设计的基本问题一、实验设计的基本问题实验中的效度实验中的效度n n实验的内部效度：指实验变量（处理）能被精确估计的程度。2021/7/2417一、实验设计的基本问题一、实验设计的基本问题实验中的效度实验中的效度n n影响内部效度的因素：影响内部效度的因素：1.历史（经历）历史（经历）n n历史事件指那些在实验过程中，与实验变量同时发生，历史事件指那些在实验过程中，与实验变量同时发生，并对实验结果产生影响的特定事件。当出现这种情况并对实验结果产生影响的特定事件。当出现这种情况时，研究者往往无法判断实验结果是由处理（自变量
12、）时，研究者往往无法判断实验结果是由处理（自变量）引起的，还是由特定事件引起的。引起的，还是由特定事件引起的。n n周期比较长的实验容易历史因素的影响。周期比较长的实验容易历史因素的影响。n n例如，在某项教学改革实验中，实验学校在实验进行例如，在某项教学改革实验中，实验学校在实验进行期间参与了上级教育主管部门在全地区范围开展的教期间参与了上级教育主管部门在全地区范围开展的教学评比活动，这一事件势必会对整个学校的教学活动学评比活动，这一事件势必会对整个学校的教学活动带来某种程度的影响，从而影响到我们对教改实验结带来某种程度的影响，从而影响到我们对教改实验结果的评估。很多教育实验往往需要较长周期
13、，所以历果的评估。很多教育实验往往需要较长周期，所以历史事件对实验结果的影响应该得到关注和考虑。史事件对实验结果的影响应该得到关注和考虑。2021/7/2418一、实验设计的基本问题一、实验设计的基本问题实验中的效度实验中的效度n n影响内部效度的因素：2.成熟或自然发展的影响n n人们无论是否参与实验，都在不断地成长和变化。而人们无论是否参与实验，都在不断地成长和变化。而此类的变化将影响实验结果。在长期实验中，被试随此类的变化将影响实验结果。在长期实验中，被试随着年龄的增长，将会变得日益成熟，经验和能力都会着年龄的增长，将会变得日益成熟，经验和能力都会得到提高。参与时间较短的实验，被试也会发
14、生疲倦、得到提高。参与时间较短的实验，被试也会发生疲倦、困倦、无聊、饥饿或其它变化，这些变化也会改变他困倦、无聊、饥饿或其它变化，这些变化也会改变他们在实验中的行为。们在实验中的行为。n n练习效应、学习效应、疲劳效应练习效应、学习效应、疲劳效应 2021/7/2419一、实验设计的基本问题一、实验设计的基本问题实验中的效度实验中的效度n n影响内部效度的因素：3.选择n n选择因素指由于没有用随机取样和随机分配的方法来选择因素指由于没有用随机取样和随机分配的方法来选择两组或几组被试，因而在实验处理之前各被试组选择两组或几组被试，因而在实验处理之前各被试组在各方面就事先存在着差异。这样，以本来
15、就存在差在各方面就事先存在着差异。这样，以本来就存在差异的几个实验组施加实验处理之后再来比较各个组之异的几个实验组施加实验处理之后再来比较各个组之间的差异，比较出来的结果就说明不了到底是本来就间的差异，比较出来的结果就说明不了到底是本来就具有的差异造成的还是实验处理的不同造成的，研究具有的差异造成的还是实验处理的不同造成的，研究假设就无从证明。假设就无从证明。n n随机化选择和分配被试的必要性、教育研究中的随机化选择和分配被试的必要性、教育研究中的自然自然班班的问题的问题2021/7/2420一、实验设计的基本问题一、实验设计的基本问题实验中的效度实验中的效度n n影响内部效度的因素：4.测验
16、n n指由于实验处理之前所施行的前测量可能积极地或消指由于实验处理之前所施行的前测量可能积极地或消极地影响着实验处理后的测量，进而混淆实验的结果。极地影响着实验处理后的测量，进而混淆实验的结果。在有前测的实验中，被试可能会由于在前测中获得了在有前测的实验中，被试可能会由于在前测中获得了经验，从而提高了在后测中的答题能力；也可能会由经验，从而提高了在后测中的答题能力；也可能会由于前测带来疲劳而影响到后测的成绩（前测和后测间于前测带来疲劳而影响到后测的成绩（前测和后测间隔时间很短）。隔时间很短）。n n前测的作用及可能的影响前测的作用及可能的影响2021/7/2421一、实验设计的基本问题一、实验
17、设计的基本问题实验中的效度实验中的效度n n影响内部效度的因素：5.被试亡失n n在一个延续时间较长的研究中，被试的更换、淘汰或在一个延续时间较长的研究中，被试的更换、淘汰或中途退出可能会对实验结果产生显著影响。例如，在中途退出可能会对实验结果产生显著影响。例如，在有实验组和控制组的两组实验中，由于控制组在中途有实验组和控制组的两组实验中，由于控制组在中途有优秀生转学进来，结果实验组效果很好，这就可能有优秀生转学进来，结果实验组效果很好，这就可能是由于被试更换造成两组被试不等而造成的，而不一是由于被试更换造成两组被试不等而造成的，而不一定就是实验处理的效果。定就是实验处理的效果。 n n周期比
18、较长的实验容易发生周期比较长的实验容易发生2021/7/2422一、实验设计的基本问题一、实验设计的基本问题实验中的效度实验中的效度n n影响内部效度的因素：6.统计回归n指由于选用在某一特征方面具有极端分数指由于选用在某一特征方面具有极端分数（最优或最差）的被试，到了实验后期测验（最优或最差）的被试，到了实验后期测验时分数通常会发生自然向群体的平均值靠拢时分数通常会发生自然向群体的平均值靠拢的趋势（集中趋势）的趋势（集中趋势）变得不再是最优或变得不再是最优或最劣，在重复测量中分数向平均分靠拢。最劣，在重复测量中分数向平均分靠拢。2021/7/2423一、实验设计的基本问题一、实验设计的基本问
19、题实验中的效度实验中的效度n n影响内部效度的因素：7.仪器使用n n指实验中测试手段、技术和工具的失效或缺乏一致性。指实验中测试手段、技术和工具的失效或缺乏一致性。这可能是测试工具发生了变化（如仪器失灵、问卷涂这可能是测试工具发生了变化（如仪器失灵、问卷涂损等），或者是在实验过程中由于试验者主观情绪状损等），或者是在实验过程中由于试验者主观情绪状态发生变化（如变得更严格、疲倦或粗心等），或者态发生变化（如变得更严格、疲倦或粗心等），或者是评判标准发生了变化（如前后难度不同，不同班用是评判标准发生了变化（如前后难度不同，不同班用不同的测验，或者评判者的差异等），这些情况带来不同的测验，或者评判
20、者的差异等），这些情况带来的可能结果是测量和评级的精确性的会受到严重影响。的可能结果是测量和评级的精确性的会受到严重影响。 2021/7/2424一、实验设计的基本问题一、实验设计的基本问题实验中的效度实验中的效度n n影响内部效度的因素：8.上述影响因素的交互作用：其中特别是选择和成熟的交互作用最为常见n选择与成熟的交互作用是指成熟程度不同的选择与成熟的交互作用是指成熟程度不同的被试被安排在不同的组中将会影响实验结果被试被安排在不同的组中将会影响实验结果的正确解释。的正确解释。（说明前测在某些研究条件下（说明前测在某些研究条件下的必要性）的必要性）2021/7/2425一、实验设计的基本问题
21、一、实验设计的基本问题实验中的效度实验中的效度n n实验的外部效度：指实验研究的结果能被概括到实验情景以外的程度。即实验结果的普遍代表性和适用性。n n实验设计的核心在于实验控制，但是，在人实验设计的核心在于实验控制，但是，在人为控制创设的实验情景下得出的规律，其推为控制创设的实验情景下得出的规律，其推论也往往有相当的局限性。论也往往有相当的局限性。 2021/7/2426一、实验设计的基本问题一、实验设计的基本问题实验中的效度实验中的效度n n影响外部效度的因素：1.测验的反作用n n前测增加或降低被试对实验条件的敏感性，前测增加或降低被试对实验条件的敏感性，使得实验结果难以推广。使得实验结
22、果难以推广。2021/7/2427一、实验设计的基本问题一、实验设计的基本问题实验中的效度实验中的效度n n影响外部效度的因素：2.选择偏差与实验变量的交互作用n n抽样或分组没有做到真正的随机化，带来选抽样或分组没有做到真正的随机化，带来选择偏差（即以非对等组进行比较）。择偏差（即以非对等组进行比较）。2021/7/2428一、实验设计的基本问题一、实验设计的基本问题实验中的效度实验中的效度n n影响外部效度的因素：3.实验安排的反作用n n被试在实施处理前了解实验的安排或因参加被试在实施处理前了解实验的安排或因参加实验而受到暗示，被试可能产生霍桑效应实验而受到暗示，被试可能产生霍桑效应（安
23、慰剂效应）（安慰剂效应）2021/7/2429一、实验设计的基本问题一、实验设计的基本问题实验中的效度实验中的效度n n影响外部效度的因素：4.重复实验处理的干扰n n同一组被试在短期内接受两种或两种以上的同一组被试在短期内接受两种或两种以上的实验处理时，前一实验处理往往会对后一实实验处理时，前一实验处理往往会对后一实验处理产生积极或消极的影响，使被试产生验处理产生积极或消极的影响，使被试产生练习效应或疲劳效应。练习效应或疲劳效应。2021/7/2430一、实验设计的基本问题一、实验设计的基本问题实验中的效度实验中的效度n n教材上没有提到的其他影响实验内部效度或外部效度的重要因素：1.实验处
24、理的“传染” n n假如实验组与控制组有机会相互沟通，实验组的被试假如实验组与控制组有机会相互沟通，实验组的被试就可能把一些实验刺激的因素传递给控制组的被试。就可能把一些实验刺激的因素传递给控制组的被试。例如，某学校在进行一项教师是否进行学习方法指导例如，某学校在进行一项教师是否进行学习方法指导对学生成绩影响的实验研究中，实验班和对照班的学对学生成绩影响的实验研究中，实验班和对照班的学生可能会私下交流学习经验，得到学习方法指导的实生可能会私下交流学习经验，得到学习方法指导的实验班学生会把好的学习方法传播给对照班的学生。这验班学生会把好的学习方法传播给对照班的学生。这时候我们就说对照班受到了时候
25、我们就说对照班受到了“ “污染污染” ”，已经不是真正的，已经不是真正的对照班了。对照班了。2021/7/2431一、实验设计的基本问题一、实验设计的基本问题实验中的效度实验中的效度n n教材上没有提到的其他实验内部效度和外部效度的重要影响因素：2.实验者或实验助理人员的偏向 n n皮格马利翁效应（期望效应）：在美国心：在美国心理学家罗森塔尔和雅各布森（理学家罗森塔尔和雅各布森（19681968）针对实）针对实验者的期望对被试带来的影响所进行的一项验者的期望对被试带来的影响所进行的一项实验实验2021/7/2432实例分析 自变量是被操纵的； 因变量是被观察的；额外变量（控制变量）是保持恒定的
26、。 指出下列实验中的自变量、因变量和控制变量。n n例一：一汽车制造商想了解为了使后面的汽车司机能够尽快地知道前面的车子已经停住，汽车的刹车灯应该多亮？ 2021/7/2433n n例二：训练一只鸽子看见绿光啄键盘，看见红光不啄键盘，正确啄键盘后，给予谷子作为强化。 n n例三：想知道一个人估计时间的准确性，设计如下：一只绿色小灯泡和电子记时器相连，主试按键让灯亮5秒、10秒、30秒、60秒，然后让被试相应复制出按键时间。n n例四：语言教师想知道在一个语言教学班里班容量的大小是否会影响学生学习的积极性。 2021/7/2434二、真实验设计二、真实验设计完全随机化设计完全随机化设计n n完全
27、随机化设计（简单随机化设计），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。2021/7/2435二、真实验设计二、真实验设计完全随机化设计完全随机化设计n n1.随机实验组控制组前测后测设计(1)设计模式：RO1XO2RO3XO4 R代表随机化， O代表观测，X代表实验处理2021/7/2436二、真实验设计二、真实验设计完全随机化设计完全随机化设计n n1.随机实验组控制组前测后测设计(2)数据的统计检验： 增值分数比较：增值分数比较：aO2-O1bO4-O3?ab2021/7/2437两种错误的统计检验方法两种错误的统计检验方法n n错误的检验方法一：？O2
28、O1？O4O3If（O2 O1andO4O3）Then自变量对因变量有效应自变量对因变量有效应2021/7/2438两种错误的统计检验方法两种错误的统计检验方法n n错误的检验方法二：？O1O3？O2O4If（O1O3andO2 O4）Then自变量对因变量有效应自变量对因变量有效应为什么不对为什么不对? ? 进行了两次统计决策，导致统计误进行了两次统计决策，导致统计误差增大差增大（0.950.950.950.950.900.90）；无法很好地排除；无法很好地排除历史、成熟、自然发展及测验等影响内部效度历史、成熟、自然发展及测验等影响内部效度因素的影响。因素的影响。 2021/7/2439二、
29、真实验设计二、真实验设计完全随机化设计完全随机化设计n n1.随机实验组控制组前测后测设计(2)数据的统计检验： 协方差分析：以前测分数为协变量，对实验协方差分析：以前测分数为协变量，对实验实施前的被试的组间差异进行统计控制和调实施前的被试的组间差异进行统计控制和调整，以使得两组的后测成绩具有可比性，排整，以使得两组的后测成绩具有可比性，排除前测成绩的影响。除前测成绩的影响。（优先选择的统计方案）（优先选择的统计方案） 曼曼- -惠特尼（惠特尼（Mann-WhitneyMann-Whitney）U-U-检验检验 或或 中位中位数检验（非参数检验）数检验（非参数检验）2021/7/2440二、真
30、实验设计二、真实验设计完全随机化设计完全随机化设计n n1.随机实验组控制组前测后测设计(3) 评价： 优点：基本控制了绝大多数影响内部效度的因素 缺点：使用了前测，虽然为检查随机分组是否存在偏差提供了充分的依据，但可能对后测产生敏感性，出现测验的反作用效应。2021/7/2441二、真实验设计二、真实验设计完全随机化设计完全随机化设计n n（4）研究实例分析（P 22）n n被试：46名8年级学生n n自变量：教学方法（实验组 vs. 控制组） 实验处理：实验组接受标题阅读教学；控制实验处理：实验组接受标题阅读教学；控制组接受常规阅读教学组接受常规阅读教学n n因变量：阅读成绩（阅读新闻标题
31、，预测新闻内容）2021/7/2442二、真实验设计二、真实验设计完全随机化设计完全随机化设计n n2.随机实验组控制组后测设计(1)设计模式：RXO1RXO22021/7/2443二、真实验设计二、真实验设计完全随机化设计完全随机化设计n n2.随机实验组控制组后测设计(2)数据的统计检验： t- t-检验：检验：？O1O2 曼曼- -惠特尼（惠特尼（Mann-WhitneyMann-Whitney）U-U-检验检验 或或 中位中位数检验（非参数检验）数检验（非参数检验）2021/7/2444二、真实验设计二、真实验设计完全随机化设计完全随机化设计n n2.随机实验组控制组后测设计(3) 评
32、价： 优点优点：几乎具有随机实验组前测后测设计所：几乎具有随机实验组前测后测设计所有的优点。是更为理想的实验设计方案。有的优点。是更为理想的实验设计方案。 缺点缺点：有些实验需要在对被试施加实验处理：有些实验需要在对被试施加实验处理之前，实行前测，以了解被试在实验阶段的之前，实行前测，以了解被试在实验阶段的初始状态。初始状态。2021/7/2445二、真实验设计二、真实验设计完全随机化设计完全随机化设计n n2.随机实验组控制组后测设计（4）研究实例分析（P 23）n n 被试：小学刚升入初中的学生n n自变量：教学方法（实验班 vs. 控制班） 实验处理：自学辅导教学；传统教学实验处理：自学
33、辅导教学；传统教学n n因变量：三次单元测验及一次期末考试成绩（分别作为因变量的4个指标）2021/7/2446二、真实验设计二、真实验设计完全随机化设计完全随机化设计n n3.随机多组后测设计(1)设计模式：RX1O1RX2O2RX3O32021/7/2447二、真实验设计二、真实验设计完全随机化设计完全随机化设计n n2.随机多组后测设计(2)数据的统计检验： 单因素方差分析单因素方差分析 方差分析显著前提下的进一步成对比较（多方差分析显著前提下的进一步成对比较（多重比较）：重比较）：q q检验、检验、N NK K检验等等。检验等等。2021/7/2448二、真实验设计二、真实验设计多因素
34、实验设计多因素实验设计n n多因素实验设计（完全随机析因设计）是指实验中包括两个或两个以上因素（自变量），并且每个因素都有两个或两个以上的水平，各因素的各个水平相互结合，构成多组处理的一种实验设计。n n多因素实验设计的优点：n n可考察各个自变量对同一因变量的主要影响效应（主可考察各个自变量对同一因变量的主要影响效应（主效应）效应）n n可考察各个自变量交互作用对因变量的主要影响效应可考察各个自变量交互作用对因变量的主要影响效应（交互作用）（交互作用）n n可考察一个因素的各个水平在另一个因素的某个水平可考察一个因素的各个水平在另一个因素的某个水平上的效应（简单效应）上的效应（简单效应）20
35、21/7/2449二、真实验设计二、真实验设计多因素实验设计多因素实验设计相关术语：1效应或影响（effect）的概念n n 什么是效应或影响？ 通常说某件事对我们产生了影响，这句话的含义是什么？就是说这件事情的发生使我们的状况（外在物质的、生理的、心理的或行为的）发生了某种改变。如果这件事发生了，我们的状况却没有丝毫的变化，就说明这件事对我们没有影响。2021/7/2450 在这里我们可以将事件的发生看作是自变量（从无到有两个水平），而将我们的心理或行为的状况看作因变量。一般我们说自变量有影响或效应，就是指它的变化使因变量也发生了变化。而该效应也是特指自变量对该因变量的效应。 2021/7/
36、2451n n 有效应或影响的指标是什么？ 如上所述，判断自变量有没有效应，就是看它变化时，因变量有没有发生相应的改变。具体一点，自变量从一个水平变化到另一个水平时，因变量有没有发生相应的改变。那么就可以用因变量的改变值作为衡量效应的指标。如果改变值为0，那么就是没有效应。改变值越大，效应也就越大。 所以自变量的效应具体的说就是当它从一个水平变化到另一个水平时，因变量值的改变情况。2021/7/24522什么叫因素与因素之间相互制约和影响？ A因素对B因素有制约或影响，是指A因素对B因素的效应有制约和影响。（这里A和B都是自变量）。2021/7/2453n n 什么叫A因素对B因素的效应有制约
37、和影响呢？ 在没有制约和影响的情况下，那么就是说A因素和B因素的效应无关，即A因素的变化与B因素的效应无关，也就是说A因素变化时，B因素的效应不会发生变化。 而如果A因素变化时，B因素的效应也跟随发生变化，那么就说A因素对B因素的效应是有影响的，制约的。也就是通常所说的A因素对B因素有制约和影响。 2021/7/2454n n 有关例子和图示一、A的效应不随B的变化而变化2021/7/24552021/7/24562021/7/2457二、A的效应随B的变化而变化 2021/7/24582021/7/24592021/7/24602021/7/24612021/7/24622021/7/246
38、32021/7/2464一般而言，如果A因素对B因素的效应有制约和影响，那么同时B因素对A因素的效应也有制约和影响。3关于两因素交互作用的概念交互作用也称交互效应。既然因素之间的影响和制约是一种双向的、相互的，我们就把因素间这种相互影响和制约的关系称为交互作用。具体来讲，如果A因素的效应在B因素的不同水平上有差异（或者反过来），那么就说A和B之间有交互作用。2021/7/2465二、真实验设计二、真实验设计多因素实验设计多因素实验设计n n完全随机析因设计模式的表达方式 用英文大写字母表示因素，用对应的小写字用英文大写字母表示因素，用对应的小写字母来表示该因素的水平，用母来表示该因素的水平，用
39、 表示因素之间的表示因素之间的相互结合关系。相互结合关系。2021/7/2466二、真实验设计二、真实验设计多因素实验设计多因素实验设计n n22完全随机析因设计的模式RXRXa1a1X Xb1b1OO1 1RXRXa1a1X Xb2b2OO2 2RXRXa2a2X Xb1b1OO3 3RXRXa2a2X Xb2b2OO4 4X Xb bX Xa aX Xa1a1X Xa2a2X Xb1b1OO1111OO1212OO1:1:. OO1k1kOO3131OO3232OO2:2:. OO3k3kOOb1b1X Xb2b2OO2121OO2222OO3:3:. OO2k2kOO4141OO4242
40、OO4:4:. OO4k4kOOb2b2OOa1a1OOa2a22021/7/2467二、真实验设计二、真实验设计多因素实验设计多因素实验设计n n32完全随机析因设计的模式RXRXa1a1X Xb1b1OO1 1RXRXa1a1X Xb2b2OO2 2RXRXa2a2X Xb1b1OO3 3RXRXa2a2X Xb2b2OO4 4RXRXa3a3X Xb1b1OO5 5RXRXa3a3X Xb2b2OO6 6X Xb bX Xa aX Xa1a1X Xa2a2X Xa3a3X Xb1b1OO1111OO1212OO1:1:. OO1k1kOO3131OO3232OO3:3:. OO3k3kO
41、O5151OO5252OO5:5:. OO5k5kOOb1b1X Xb2b2OO2121OO2222OO2:2:. OO2k2kOO4141OO4242OO4:4:. OO4k4kOO6161OO6262OO6:6:. OO6k6kOOb2b2OOa1a1OOa2a2OOa3a32021/7/2468二、真实验设计二、真实验设计多因素实验设计多因素实验设计n n22完全随机析因设计的实例n n被试：小学刚升入初中的新生班学生被试：小学刚升入初中的新生班学生n n自变量：教学方法（自学辅导教学自变量：教学方法（自学辅导教学 vs. vs. 传统教传统教学）；教师学）；教师 教龄（教龄（2 2年以
42、下年以下 vs. 5 vs. 5年以上）年以上）n n因变量：测验成绩因变量：测验成绩2021/7/2469二、真实验设计二、真实验设计多因素实验设计多因素实验设计n n22完全随机析因设计的实例n n可能的结果一：可能的结果一：2021/7/2470二、真实验设计二、真实验设计多因素实验设计多因素实验设计n n22完全随机析因设计的实例n n可能的结果二：可能的结果二：2021/7/2471二、真实验设计二、真实验设计随机化区组设计随机化区组设计n n区组的概念n n区组在实验设计中的概念起源于农业田间研究区组在实验设计中的概念起源于农业田间研究中按土地的特点把实验区域划分为不同的中按土地的
43、特点把实验区域划分为不同的“ “区域区域” ”或或“ “区块区块” ”n n心理学实验中的心理学实验中的区组区组是指把被试按照个体差异是指把被试按照个体差异分配到不同的被试组，并且把这种分配到不同的被试组，并且把这种“ “区组区组” ”的差的差异作为一个额外变量来进行控制。异作为一个额外变量来进行控制。2021/7/2472二、真实验设计二、真实验设计随机化区组设计随机化区组设计n n随机化区组设计的原则是同一区组内的被试尽量“同质”，每一区组都接受全部实验处理，每一种实验处理在不同的区组中重复的次数也相同。n n3种分配区组被试的方式：n n一名被试作为一个区组一名被试作为一个区组n n每个
44、区组内被试的人数是实验处理数目的整倍数每个区组内被试的人数是实验处理数目的整倍数n n区组内的基本单元是一个团体（自然班问题的解决方区组内的基本单元是一个团体（自然班问题的解决方案）案）2021/7/2473二、真实验设计二、真实验设计随机化区组设计随机化区组设计n n优点：考虑了个别差异对实验结果的影响（即区组效应），并可通过统计处理排除这种影响n n缺点：区组的划分不一定容易进行；划分得到的区组内部的被试差异也可能很大。2021/7/2474二、真实验设计二、真实验设计随机化区组设计随机化区组设计n n随机化区组单因素设计的基本模式区 组实验处理区组平均 X1 X2 X3 X4优良O11
45、O12 O13 O14O1中等O21 O22 O23 O24O2较差O31 O32 O33 O34O3处理平均 O.1 O.2 O.3 O.4 O.2021/7/2475二、真实验设计二、真实验设计随机化区组设计随机化区组设计n n32随机化区组双因素设计的基本模式区 组实验处理组合 X Xa1b1 a1b1 X Xa1b2 a1b2 X Xa2b1 a2b1 X Xa2b2 a2b2 X Xa3b1 a3b1 X Xa3b2a3b21O O111 111 O O112 112 O O121 121 O O122 122 O O131 131 O O1321322O O211 211 O O2
46、12 212 O O221 221 O O222 222 O O231 231 O O232232 n O On11 n11 O On12 n12 O On21 n21 O On22 n22 O On31 n31 O On32n322021/7/2476二、真实验设计二、真实验设计随机化区组设计随机化区组设计n n统计分析方法：随机化区组设计的方差分析2021/7/2477三、准实验设计和非实验设计三、准实验设计和非实验设计n n非实验设计：是一种对现象的自然描述，一般用于识别和发现自然存在的临界变量及其关系，它可以进一步实施更严格的实验设计积累资料。n n准实验设计：介于非实验设计和真实验设
47、计之间的实验设计。2021/7/2478三、准实验设计和非实验设计三、准实验设计和非实验设计准实验设计准实验设计n n1. 单组准实验设计n n（1）时间系列设计设计模式：O1O2O3O4XO5O6O7O82021/7/24791 1 1 12 2 2 2的测量中，引入实验变量的测量中，引入实验变量的测量中，引入实验变量的测量中，引入实验变量X X X X后，时间系列设计后，时间系列设计后，时间系列设计后，时间系列设计的某些可能的结果模型的某些可能的结果模型的某些可能的结果模型的某些可能的结果模型XABCDEFHG2021/7/2480三、准实验设计和非实验设计三、准实验设计和非实验设计准实验
48、设计准实验设计n n1. 单组准实验设计n n（1）时间系列设计 对设计的评价：n n能较好控制能较好控制能较好控制能较好控制“ “成熟成熟成熟成熟” ”因素对内部效度的影响，可因素对内部效度的影响，可因素对内部效度的影响，可因素对内部效度的影响，可控制测验因素的干扰，有时能控制统计回归的控制测验因素的干扰，有时能控制统计回归的控制测验因素的干扰，有时能控制统计回归的控制测验因素的干扰，有时能控制统计回归的因素；因素；因素；因素；n n不能控制与实验处理同时发生的偶发事件的影不能控制与实验处理同时发生的偶发事件的影不能控制与实验处理同时发生的偶发事件的影不能控制与实验处理同时发生的偶发事件的影
49、响，不能排除与自变量同时出现的附加变量的响，不能排除与自变量同时出现的附加变量的响，不能排除与自变量同时出现的附加变量的响，不能排除与自变量同时出现的附加变量的影响，不易控制测验与实验处理的交互作用，影响，不易控制测验与实验处理的交互作用，影响，不易控制测验与实验处理的交互作用，影响，不易控制测验与实验处理的交互作用，多次施测可能降低或增加被试对实验处理的敏多次施测可能降低或增加被试对实验处理的敏多次施测可能降低或增加被试对实验处理的敏多次施测可能降低或增加被试对实验处理的敏感性。感性。感性。感性。2021/7/2481三、准实验设计和非实验设计三、准实验设计和非实验设计准实验设计准实验设计n
50、 n1. 单组准实验设计n n（1）时间系列设计数据的统计检验：n n检验实验处理检验实验处理检验实验处理检验实验处理X X前的回归直线与实验处理前的回归直线与实验处理前的回归直线与实验处理前的回归直线与实验处理X X后的后的后的后的回归直线是否存在显著差异，包括对残差（剩回归直线是否存在显著差异，包括对残差（剩回归直线是否存在显著差异，包括对残差（剩回归直线是否存在显著差异，包括对残差（剩余标准差）、截距和斜率的差异显著性检验。余标准差）、截距和斜率的差异显著性检验。余标准差）、截距和斜率的差异显著性检验。余标准差）、截距和斜率的差异显著性检验。2021/7/2482三、准实验设计和非实验设
51、计三、准实验设计和非实验设计准实验设计准实验设计n n1. 单组准实验设计n n（2）相等时间样本设计设计模式：X1O1X0O2X1O3X0O42021/7/2483三、准实验设计和非实验设计三、准实验设计和非实验设计准实验设计准实验设计n n1. 单组准实验设计n n（2）相等时间样本设计设计的评价：n n能较好控制能较好控制能较好控制能较好控制“ “历史历史历史历史” ”因素对内部效度的影响。所因素对内部效度的影响。所因素对内部效度的影响。所因素对内部效度的影响。所以该设计被广泛应用于研究不同条件下学生学以该设计被广泛应用于研究不同条件下学生学以该设计被广泛应用于研究不同条件下学生学以该设
52、计被广泛应用于研究不同条件下学生学习的效应。习的效应。习的效应。习的效应。n n在控制影响外部效度的因素方面不够理想：测在控制影响外部效度的因素方面不够理想：测在控制影响外部效度的因素方面不够理想：测在控制影响外部效度的因素方面不够理想：测验的反作用、实验安排的反作用、选择偏差与验的反作用、实验安排的反作用、选择偏差与验的反作用、实验安排的反作用、选择偏差与验的反作用、实验安排的反作用、选择偏差与实验变量的交互作用重复实验处理的干扰均可实验变量的交互作用重复实验处理的干扰均可实验变量的交互作用重复实验处理的干扰均可实验变量的交互作用重复实验处理的干扰均可能影响相等时间样本设计下的研究的外部效度
53、。能影响相等时间样本设计下的研究的外部效度。能影响相等时间样本设计下的研究的外部效度。能影响相等时间样本设计下的研究的外部效度。2021/7/2484三、准实验设计和非实验设计三、准实验设计和非实验设计准实验设计准实验设计n n1. 单组准实验设计n n（2）相等时间样本设计数据的统计检验：n n两因素方差分析：两因素方差分析：两因素方差分析：两因素方差分析：2 2（实验处理）（实验处理）（实验处理）（实验处理）22（实施顺（实施顺（实施顺（实施顺序）序）序）序）第一次施行第一次施行第一次施行第一次施行第二次施行第二次施行第二次施行第二次施行X1O1O3X0O2O42021/7/2485三、准
54、实验设计和非实验设计三、准实验设计和非实验设计准实验设计准实验设计n n2. 多组准实验设计n n（1）不相等实验组控制组前测后测设计O1XO2O3O4n n虚线表示不能随机选择和部署两组虚线表示不能随机选择和部署两组n n主要缺点：选择与其他因素的交互作用可能会主要缺点：选择与其他因素的交互作用可能会降低该设计的效度降低该设计的效度2021/7/2486三、准实验设计和非实验设计三、准实验设计和非实验设计准实验设计准实验设计n n2. 多组准实验设计n n（2）不相等实验组控制组前测后测时间系列设计O1O2O3O4XO5O6O7O8O9O10O11O12O13O14O15O16n n虚线表示
55、两组非随机组。虚线表示两组非随机组。n n影响内部效度的因素基本上得到控制；测验的影响内部效度的因素基本上得到控制；测验的反作用、选择偏差等因素是实验处理反作用、选择偏差等因素是实验处理X X的交互的交互作用可能会影响该设计的外部效度。作用可能会影响该设计的外部效度。2021/7/2487三、准实验设计和非实验设计三、准实验设计和非实验设计准实验设计准实验设计n n2. 多组准实验设计n n（3）平衡设计（轮换设计、拉丁方设计）（轮换设计、拉丁方设计） 设计模式：各组被试都接受不同的实验处理，而对实验处理的顺序和实验时间采用了轮换的方法2021/7/2488本设计的其他几种名称本设计的其他几种
56、名称n n平衡对抗设计n n实验中由于前一个实验处理影响后一个实验处实验中由于前一个实验处理影响后一个实验处理的效果，采用此设计可对实验处理顺序进行理的效果，采用此设计可对实验处理顺序进行控制，使实验条件均衡，抵消由于实验处理先控制，使实验条件均衡，抵消由于实验处理先后顺序的影响而产生的系统性误差。后顺序的影响而产生的系统性误差。n n轮组设计n n在实验中，由于学习的首因效应和近因效应的在实验中，由于学习的首因效应和近因效应的存在，因而在实验方法上，使实验内容的先后存在，因而在实验方法上，使实验内容的先后次序轮换，使情景条件和先后顺序对各个实验次序轮换，使情景条件和先后顺序对各个实验组机会均
57、等，从而排除这两种效应的影响。组机会均等，从而排除这两种效应的影响。2021/7/2489本设计的其他几种名称本设计的其他几种名称n n拉丁方设计n n数学家欧拉发明的一种数学家欧拉发明的一种数学家欧拉发明的一种数学家欧拉发明的一种“ “数字拼图数字拼图数字拼图数字拼图” ”，即每一数，即每一数，即每一数，即每一数字（或字母）在每一横行和纵列只出现一次，字（或字母）在每一横行和纵列只出现一次，字（或字母）在每一横行和纵列只出现一次，字（或字母）在每一横行和纵列只出现一次，不许重复。不许重复。不许重复。不许重复。n n4444拉丁方的拉丁方的拉丁方的拉丁方的4 4个标准方个标准方个标准方个标准方
58、ABCDABCDABCDABCDABCDABCDABCDABCDBADCBADCBCDABCDABDACBADCBDACBADCCDBACDBACDABCDABCADBCDABCADBCDABDCABDCABDABCDABCDCBADCBADCBADCBA 2021/7/249022轮组设计基本模式轮组设计基本模式时间顺序组一X1OX2O组二X2OX1O2021/7/249144轮组设计基本模式轮组设计基本模式时间顺序组AX1OX2OX3OX4O组BX2OX3OX4OX1O组CX3OX4OX1OX2O组DX4OX1OX2OX3O2021/7/2492三、准实验设计和非实验设计三、准实验设计和非
59、实验设计准实验设计准实验设计n n2. 多组准实验设计n n（3）平衡设计（轮换设计、拉丁方设计）（轮换设计、拉丁方设计） 设计的评价：n n基本控制了成熟、历史和测验因素对实验结果的影响基本控制了成熟、历史和测验因素对实验结果的影响n n不能采用随机分配被试的方法，受选择因素的影响不能采用随机分配被试的方法，受选择因素的影响 ？（从对结果数据的统计分析方法来看：拉丁方试验的精（从对结果数据的统计分析方法来看：拉丁方试验的精确度比随机区组试验更高！确度比随机区组试验更高！ ）2021/7/2493三、准实验设计和非实验设计三、准实验设计和非实验设计准实验设计准实验设计n n2. 多组准实验设计
60、n n（3）平衡设计（轮换设计、拉丁方设计）（轮换设计、拉丁方设计） 显著性检验：n n采用方差分析采用方差分析n n计算方法参考教材计算方法参考教材P47-48P47-482021/7/2494三、准实验设计和非实验设计三、准实验设计和非实验设计 非实验设计：并没有真正操作自变量，但具有实验设计的某些特点，也可对因果关系进行尝试性探讨的研究设计。2021/7/2495三、准实验设计和非实验设计三、准实验设计和非实验设计非实验设计非实验设计n n1. 单组后测设计设计模式：XO 设计的评价：不符合大多数用于控制内部效度的原则，难以得出实验处理X是引起实验结果O的原因的结论，但简便易行，可作为对
61、问题的初步探索的研究方案。（见P48实例）2021/7/2496三、准实验设计和非实验设计三、准实验设计和非实验设计非实验设计非实验设计n n2. 单组前测后测设计设计模式：O1XO2 设计的评价：相比单组后测设计增加了前测，可设计的评价：相比单组后测设计增加了前测，可提供被试的基线数据，可控制选择偏差的影响；提供被试的基线数据，可控制选择偏差的影响；容易受到历史、成熟、测验的反作用、及仪器和容易受到历史、成熟、测验的反作用、及仪器和统计回归及测验等因素与实验处理的交互作用的统计回归及测验等因素与实验处理的交互作用的影响。（见影响。（见P49P49实例）实例）2021/7/2497三、准实验设
62、计和非实验设计三、准实验设计和非实验设计非实验设计非实验设计n n3. 固定组比较设计（静态组比较设计、整组比较设计）设计模式：XO1O2 设计评价：基本上能对历史、成熟因素进行控制，设计评价：基本上能对历史、成熟因素进行控制，不会受测验、仪器的因素干扰；可能受选择及选不会受测验、仪器的因素干扰；可能受选择及选择与成熟的交互作用的影响。择与成熟的交互作用的影响。2021/7/2498三、准实验设计和非实验设计三、准实验设计和非实验设计非实验设计非实验设计n n4. 事后回溯设计基本设计模式：X On n X X 表示该设计的自变量或实验处理无法被操作表示该设计的自变量或实验处理无法被操作或改变
63、，或改变，O O则代表研究者观察到的结果。则代表研究者观察到的结果。n n事后回溯设计的原则是从已经发生并在某方面事后回溯设计的原则是从已经发生并在某方面有差异的组别开始，追溯研究产生这种差异的有差异的组别开始，追溯研究产生这种差异的原因。原因。2021/7/2499三、准实验设计和非实验设计三、准实验设计和非实验设计非实验设计非实验设计n n4. 事后回溯设计两种实用的事后回溯设计类型：n n相关研究设计：O1O2n n准则组设计：X O1O22021/7/24100三、准实验设计和非实验设计三、准实验设计和非实验设计非实验设计非实验设计n n4. 事后回溯设计评价：优点n n可对自然条件下
64、出现的时间或现象进行时间上可对自然条件下出现的时间或现象进行时间上的追溯，以了解产生这些现象的信息。的追溯，以了解产生这些现象的信息。n n适用于研究简单的因果关系问题。适用于研究简单的因果关系问题。n n可为提出研究假设提供证据，以便于后续研究可为提出研究假设提供证据，以便于后续研究对该假设的严格检验。对该假设的严格检验。n n较少人为性，研究更具有生态效度。较少人为性，研究更具有生态效度。n n比严格的实验设计更具实用性。比严格的实验设计更具实用性。2021/7/24101三、准实验设计和非实验设计三、准实验设计和非实验设计非实验设计非实验设计n n4. 事后回溯设计评价：缺点n n缺乏对
65、实验变量的严格控制，无法获得确定的缺乏对实验变量的严格控制，无法获得确定的因果关系因果关系 研究实例：沃德和巴彻尔对教学方法效果的研究，研究实例：沃德和巴彻尔对教学方法效果的研究，P56P562021/7/24102问题：问题：n n1.设计实验，说明咖啡是否对人的集中注意有影响？n n2态度是个体对某一特定事物、观念或他人稳固的由认知、情感和行为倾向三个成分组成的心理倾向。人们的态度与行为有着非常密切的关系，我们经常从他人的态度来预测某行为，这就是通常所说的“态度决定行为”，但有时行为也会反过来决定态度。请设计一个实验来证明态度和行为的相互影响。2021/7/241031题答案题答案n n1
66、、被试：某校大学生16名，年龄1824，男女各8名，视力正常。n n2、仪器：P4主机，17纯平显示器；咖啡。n n3、任务：组内设计，所有被试参加测试。任务是对电脑屏幕上随机呈现的数字和字母，就给定的三个字母进行记数，一共10个block，每个block呈现80个字母，其中随机呈现的靶子总数30个。实验分两天分别进行，时间为下午两点。2021/7/24104n n4、程序n n（1）试前半个小时，一半被试喝200毫升纯净水，一半被试喝200毫升咖啡（雀巢），然后自由休息半个小时，接着开始实验，每个被试做5个block，主试记录被试报告的靶子字母的个数。n n（2）第二天同一时刻再次进行相同实
67、验，上次喝纯净水。休息半个小时后进行和头一天相同的实验，主试记录被试报告的靶子字母的个数。2021/7/24105n n5、数据处理：统计得到两次实验中所有被试喝咖啡和喝纯净水条件下的靶子字母报告的正确率。并检验两种条件下的正确率有无差异。n n6、结果预期：喝咖啡半小时后的正确率高于喝纯净水后的正确率，显示喝咖啡半小时后能提高人的集中注意。2021/7/241062题答案题答案n n1、理论支持：态度与行为相互影响。态度可以指导个体的行为产生，而若认知发生矛盾时，人们会出现认知失调，产生消失认知失调的动机。n n2、实验目的：通过影响被试的态度，从而影响其行为，再根据行为的不同判断其态度的态
68、度。n n3实验设计：本实验为23的组间设计。2021/7/24107n n4自变量n n（1）主试所决定的被试态度，有3个水平：a这是一个很容易的任务；b这是一个很难的任务；c未向被试介绍任务的难度；n n（2）任务类型，有2个水平：a不可能完成的任务；b可能解决的任务。2021/7/24108n n5、因变量n n（1）被试进行任务前对任务难易程度的评价，在5点量表内进行评价；n n（2）被试完成可解决任务的时间或者试图解决不可能任务时的尝试次数；n n（3）被试完成任务后对任务难易程度的评价，在5点量表内进行评价。控制变量为限定的任务完成时间。2021/7/24109n n6、实验程序n
69、 n（1）主试告诉被试这个任务的信息（难、易或者无难易程度介绍）；n n（2）让被试对这个任务的 难易程度做出评估；n n（3）给被试一项可完成的任务，记录其完成任务所需要的时间，或者给被试一项不可能完成的任务，记录其在一定时间内被试试图解决不可能任务时的尝试次数。2021/7/24110n n7、结果预期n n（1）态度影响行为：对任务难易持有不同态度的被试，他们的任务完成情况会有显著差异。对于不可完成的任务来说，相对于那些认为任务很难的被试，认为任务容易的被试会尝试更多的次数。对于可完成的任务，那些认为任务容易的被试比那些认为任务很难的被试更快地完成任务；n n（2）行为影响态度：对于认为任务容易的被试，对可完成任务的前后评价是一致的，但是对不可完成任务的前后评价是不一致的。对于认为任务较难的被试，对可完成任务和不可完成任务的前后评价都是一致的。2021/7/24111本章结束本章结束2021/7/24112个人观点供参考，欢迎讨论
