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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,是指为了探明所要研究的行为产
2、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”的实验，类似的说法
3、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(Kantowiz.B.H)变量（vari
4、able）：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），又称依变量或反应变量，是指由自
5、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。实验就是回答这一问题。对变量命名。答案自变量(
6、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、键的大小、红灯绿灯的强度等,喝咖啡对睡眠延迟影
7、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）没有一个共同的起点和尺度，怎么测量呢？如果
8、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该知道的事项交代完全。c 简单明确，即要确
9、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；实验者效应；暂时被试变量 双盲程序：是指使主
10、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
11、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
12、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。,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
13、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
14、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
15、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
16、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。,要求特征的典型例子：,霍桑效应（Hawthorne effect)美国心理学家梅奥从19241932年间在霍桑公司的电力工厂开展的一系列霍桑实验中发现的一种现象。,霍桑实验,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。即使在照明条件变坏和福利措施取消的情况下，实验组的生产量仍然上升。原因：工人受到了研究组和厂方的重视，使他们感到自己收到公司的重视，参与了公司重大问题的解决，从而产生了胜任感、成就感与自豪感。激发了工人内在积极性，从而提高工作效率。
17、心理实验中，被试由于参加了实验，感到新奇、受重视，也会产生类似于霍桑效应的心理活动,安慰剂效应（placebo effect）：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。北京安定医院，有一患者因惊吓失明，无器质性病变，视觉神经系统正常，后注射生理盐水，并加大量心理暗示，结果复明。,德西效应：本来能够由内在动机激发的行为，会因为外部强化的介入而受到损害。德西在1971年做了一个研究。他让大学生做被试，在实验室里解有趣的智力难题。实验分三个阶段：第一阶段，所有的被试者都无奖励；第二阶段，将被试者分为两组，实验组的被试者完成一个难题可得到1美元的报酬
18、，而控制组的被试者跟第一阶段相同，无报酬；第三阶段，为休息时间，被试者可以在原地自由活动，并把他们是否继续去解题作为喜爱这项活动的程度指标。实验组(奖励组)被试者在第二阶段确实十分努力，而在第三阶段继续解题的人数很少，表明兴趣与努力的程度在减弱，而控制组(无奖励组)被试者有更多人花更多的休息时间在继续解题，表明兴趣与努力的程度在增强。应用举例：IBM公司的PBC计划,第二节 心理实验的程序,一、课题的确定二、建立假设三、选择变量、建立操作定义四、预期变量的关系五、定义人口和样本六、选取样本七、创建实验材料（略）八、实施实验，获取数据（略）九、结果（略）十、结果推广（略）十一、得出结论（略）十二
19、、实验报告,一、课题的确定,（一）课题的来源1.通过观察2.根据实际需要3.根据理论需要4.根据前人的研究与文献资料5.自己的兴趣,一、课题的确定,（二）科学问题的提出方式 举例：为什么我总是给女性留下不好的印象？男性留给女性的第一印象是怎样形成的？男性的外貌留给女性第一印象的影响？一般不以“为什么”、“怎么”，而是以“我认为”的方式进行提问,一、课题的确定,（三）科学问题的特点 1.可以用客观的方法来检验 2.可探索变量之间的关系 3.可行的（四）评价 1.理论意义和实践意义 2.可行性,二、建立假设预期变量间的关系,（一）关于研究假设（二）研究假设的特点（三）研究假设的类型,（一）关于研究
20、假设,是对问题的进一步具体化；指明了研究问题的可能结果即变量之间关系的性质以及变量作用的程度；使我们的研究目的更加具体、范围更加限定；具体研究方案的设计和研究方法的选择都取决于研究假设。,Q1：智力和儿童的学习情况是否有关？H1：儿童在韦氏儿童智力测验中的得分与其期末语文和数学成绩具有显著的正相关；Q2：左利手者是否更具有创造力？H2：与右利手者相比，左利手者在思维流畅性、变通性和独特性的测验上的得分显著较高；Q3：出生季节对婴儿爬行行为的获得有何影响？H3：出生在秋季和冬季的婴儿爬行的起始年龄早于出生在春季和夏季的婴儿,Q4：教师的教学监控能力、学生学习的自我调节策略和学生学习之间有何关系？
21、H4.1：如果提高教师的教学监控能力，则学生学习的自我调节策略知识和运用水平均会显著提高；H4.2：学生学习的自我调节策略知识和运用水平和学生的学习成绩具有正相关；H4.3：教师的教学监控能力对学生学科成绩的影响是以学生学习的自我调节策略知识和运用水平为中介的。,（二）假设的特点,有一定的科学依据 它是根据一定的理论、研究者已有知识经验和一定的事实而提出的有一定的推测性质 在其未被确实的研究数据证实之前，它仍只是一种思维中的想象，是对所研究问题的推断和猜测，有待于研究结果来检验其正确性。可能证实，也可能证伪，还可能部分证实、部分证伪。,（三）假设的基本类型,预测性假设 即对客观事物存在的某些情
22、况，特别是差异情况做出推测判断。相关性假设 对客观事物的相互联系的性质、方向、密切程度作出推测判断。因果性假设,课堂练习：,请将下面的问题或陈述转述为至少两个可被检验的假设：吃一些没有营养价值的填肚子的食品会降低学习成绩的平均分学习的最好方法是在考试前一个晚上死记硬背。,三、选择变量、建立操作定义,1.自变量、因变量、控制变量的选择2.操作定义：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。一个变量可能有多个操作定义，但一般根据前人的经验来选择，如果操作定义不当，并不一定能真正反应变量。,三、定义人口和样本,人口（population）和样本（sample）被试要求条件越
23、多，结果可靠，信度较高，其推广性教差,五、预期变量的关系,面部特征好，招人喜欢程度高,六、选取被试,（一）抽样方法1.简单随机取样法 2.分层随机取样法3.系统随机取样法 4.整群随机取样法 5.方便取样,简单随机取样的基本要求就是总体中的每一个体具有相等且独立的被选中的概率，概率相等意味着任何个体都不比其他个体更有可能被选中，相互独立则意味着某一个体的选择不会影响研究者对另一个体的选择。,1.简单随机取样法,确定一个总体，即你预备要从中选取样本的总体。该总体应该是一个可得总体；列出总体中的所有成员，形成一个个体表列。通常，对表列中的所有个体编号；根据研究需要，使用随机过程从表列中选择出一个数
24、量的个体。这里所讲的随机过程可以是“抽签法”、“随机数字表法”等。,简单随机取样的步骤：,2.分层随机取样法,先将总体各单位按一定标准分为若干类型(即层)，然后独立、随机地从每一层选取样本。例如，在总体中常存在男、女两个不同层次。因此要运用这种方法，必须大致了解总体中不同类型的比例，从而为分层提供基础。,分层随机取样包括“比例分层取样”和“非比例分层取样”比例分层取样：按每一层次个体在总体中所占比例，决定样本中该层次个体的数目非比例分层取样：不按上述比例取样，而是根据研究者对不同层次个体的研究兴趣和侧重程度不同，确定不同的比例。,某项研究着重考察工作态度方面的年龄差异，需要从24000人的职工
25、总体中选取500人的样本进行比较系统的分析，采用“比例分层取样”。,3.系统随机取样法,先将总体各单位按某一标志顺序排列编上序号,然后用总体单位数除以样本单位数求得取样间隔,最后根据取样间隔作等距取样。,4.整群随机取样法,先将总体各单位按一定的标准分成许多群,然后按随机原则从这些群中抽取若干群作为样本。该法较常用。,5.方便取样,是心理学研究中实际上最有用的抽样方法。在力所能及的范围内进行科学化。最重要的一点是，被采用的被试必须随机分派到各个实验条件中去。,（二）样本容量,确定样本容量实际上要在可行性和准确性之间进行平衡。还要看研究的类型第一、研究的内容：生物性社会性第二、研究对象总体中个体
26、的同质性：同质性的高低第三、研究的类型：实验室严格控制自陈量表,1、题目：2、作者姓名、单位3、摘要4、引言5、方法6、结果7、讨论8、结论9、参考文献,十二 实验报告,1、题目,言简意赅，并能提供较多的信息，说明所研究的是哪方面的问题，一般多以描述条件和行为的关系为基本形式。如疲劳对螺旋后效的影响、照度与视敏度的关系等描述自变量与因变量的关系形式。,3、摘要,简要叙述研究设计、方法及研究结论，约400字左右，最后列出37个关键词。,4、引言,或称实验目的或称问题的提出等；主要叙说假设是如何提出来的，此项研究的理论及实际意义，当前国内外文献中关于这个问题的研究现状和有关问题。行文不能太长，以简
27、略为要旨。,5、方法,说明进行研究的实验设计。包括被试的情况、实验所用仪器和材料，自变量的有关规定、实验的一些具体情境设计、要求程序等，简明扼要，以能使人明确实验设计的基本内容，并照此可重复这一实验为原则。,6、结果,实验结果要直观明了，一般多用统计表和统计图的形式表示，并附以统计处理后的简单结论（多以显著性水平表示差异的情况），统计分析过程一般不要列入。对所列出的结果，要用恰当的文字加以说明。,7、讨论,主要分析本实验的成功与失败之处，发表自己的见解，哪些结果验证了假设，与那些理论相符，哪些结果没能验证假设，怎样来认识。结果与讨论可以分别叙述，也可以边叙述结果边分析讨论。一般来说，应考虑以下
28、3个问题：我在本研究中做出了什么贡献？我的研究对解决问题有何帮助？从我的研究中可以得出什么结论和理论含义？,8、结论,简明扼要，只列出几条，说明本实验证实了什么或否定了什么，不可夸大也不可缩小，要根据本实验结果实事求是反映实验的成就。,9、参考文献,a.专著著者.书名.其他责任者（选择项）.版本.出版地：出版者，出版年.页码（选择项）1 朱智贤.儿童心理学.第3版（修订版）.北京：人民教育出版社，1993.7479b.期刊中析出的文献作者.题名.其他责任者（选择项）.刊名，年，卷（期）：在原文献中的位置2 杨丽霞，傅小兰.视-听跨通道汉语词汇信息加工中的抑制机制.心理学报，2002，34（1）
29、：10-15,小结,研究的是什么引言怎样研究这个问题方法有何发现结果这个发现有何意义讨论,第三节 心理实验设计的具体方法,一、实验设计概述二、心理实验设计的类型三、心理实验设计的具体方法,一、实验设计概述,1、实验设计的含义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，其目的在于揭示变量间的因果关系。简言之，对变量的操作和对因果关系的揭示是实验设计的基本含义。,2、实验设计的功能,使研究变量的效果最大化对额外变量进行有效控制使实验误差变异最小化充分体现自变量和因变量之间的关系,二、心理实验设计的类型,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
30、验设计,真实验设计的具体分类,根据统计检验力：完全随机设计随机区组设计拉丁方设计 根据实验中自变量的数量：单因素实验设计多因素实验设计 根据被试分派程序：被试内设计被试间设计混合设计,三、心理实验设计的具体方法,（一）心理实验设计的宏观分类真实验设计，准实验设计，非实验设计；1、真实验设计：就是通常所说的实验设计,是以数理统计为基础的实验设计。其特征在于对影响内部效度的无关变量采取了严格的控制，能有效地控制研究中自变量的不同取值和因变量的指标，以及被试的分配情况，并可应用统计方法帮助分析实验结果。,对真实验设计的评价,优点：（1）要求控制的条件最严密；（2）操纵的自变量最有效；（3）测定记录的
31、因变量最准确；（4）要在实验室条件下进行；（5）实验的信度、效度高。局限：自然性差，人为性强，生态效度低。生态效度：又称外部效度，是指实验结果能够普遍推论到样本的总体和其他同类现象中去的程度，即实验结果的普遍代表性和适用性。,2、准实验设计,准实验设计是指未对自变量实施充分控制，但使用真正实验的某些方法搜集、整理以及统计分析数据的研究方法。例如：研究新旧两种教学方法是否对学生的学习成绩有影响。优点：在真实性和生态效度上高于真实验设计。局限：无关变量控制不够严格；不能说一个变量的变化导致或引起了另一个变量的变化，即本质上是相关研究。,3、非实验设计,非实验设计：是一种对自然条件下发生的心理现象进
32、行观测、记录、描述的设计方法。这种设计 往往不易采取随机化原则分配被试，而且也不易主动地控制自变量和其他无关变量，它可以为进一步实施更严格的设计积累资料。意义：为更高层次的真实验设计和准实验设计提供必要的基础和资料。优点：真实性和生态效度高。局限：易受无关变量的影响。,4 补充：相关研究（p.28）,相关设计：也叫事后回溯设计，是指既不能操纵、控制自变量，也不能随机分派被试，只能将被试的现存差异分类到一定情境中去的设计。原因是对某一问题进行研究时，影响因变量的自变量已经发生，只能依据一定的反应变量去追溯可能的自变量，以探讨自变量对因变量的可能影响。例如：青少年犯罪原因的研究；肺癌与吸烟关系的研
33、究；药物滥用与社会心理及认知心理关系的研究；性别、城乡、社会经济地位差异研究等。,关于相关关系,高相关无法直接确定因果关系,永远牢记！,相关研究举例例1 手的大小绘画能力 成熟例2 头颅尺寸回忆量年龄例3 城市里教堂的数目犯罪率 人口数量例4 看电视时间儿童攻击性行为”父母喜欢暴力；儿童不善表达,相关研究的价值,现实的需要出于伦理的考虑在一些领域中特别流行或常用 评价心理测验（信度、效度）；遗传和环境对某些特质的相对贡献；相关在一定程度上也能揭示因果关系,通过相关研究揭示一定因果关系的方法,当（1）A和B伴随发生；（2）在时间上A先于B；（3）A引起B符合某种理论；（4）研究者能够排除对于A和
34、B共变关系的其它解释时，研究者通常认为A与B之间有因果关系。如电视（A）攻击性（B），A和B伴随发生，而且A引起B符合某种理论（观察学习）,（二）真实验设计的具体分类,按统计检验力分：完全随机设计、随机区组设计和拉丁方实验设计按自变量的数量分：单因素实验设计和多因素实验设计按被试分派程序分：被试间设计、被试内设计和混合设计,1.完全随机设计、随机区组设计、拉丁方实验设计,是三种最基本的实验设计方法，它们可以组合成各种复杂的实验设计。它们的区别在于控制无关变量的方法。分别采用随机化方法、区组技术、双重区组技术控制无关变量的影响。实验结果的检验精度逐级提高。,2.单因素实验设计和多因素实验设计,单
35、因素实验设计（one factor experimental design）：实验中只有一个自变量，被试接受这个自变量的不同水平的实验处理的设计。多因素实验设计：实验中有多个自变量，被试接受几个自变量水平的结合的实验处理。能探讨较复杂的因果关系，如交互作用，代表实验设计发展的趋势。,3.被试间设计、被试内设计和混合设计,被试内设计（WithinSubject Design）：是重复测量设计的一种形式，由一个被试（而不是一组同质被试）接受所有的自变量水平或自变量水平的结合的设计。实验中的自变量叫做被试内变量。这种设计能把被试带来的无关变异减到最小的程度。但其使用的前提是，先施测给被试的实验处理对
36、后实施实验处理没有长期影响。,3.被试间设计、被试内设计和混合设计,被试间设计（BetweenSubject Design）：是指实验中每个被试只接受一种自变量水平或自变量水平的结合，完全随机、随机区组和拉丁方设计都属于被试间设计。实验中的自变量叫做被试间变量。,3.被试间设计、被试内设计和混合设计,混合设计：是指在一个实验设计中既有被试内自变量，又有被试间自变量的设计，是重复测量设计的一种复杂形式，是一种最有实用价值的实验设计。,被试间设计 完全随机设计 随机区组设计 拉丁方设计 被试内设计 混合实验设计,多因素,多因素,复习无关变量的控制复习方差分析的原理,1、从某地区随机抽取男生114名
37、，平均智商为108；女生112名，平均智商为106，可否下结论男生的平均智商高于女生？2、在现实的投票选举或表决中，为什么经常根据微小的票数差决定胜负。如：北京93申奥；历史上的1票之差。为什么不用统计方法检验票数之间有无显著差异？,郁闷！还得回忆统计,（三）实验设计的思想基础,1、假设检验的基本思想2、方差分析的基本思想,1、假设检验的基本思想,假设检验：确定从样本统计值得出的差异能否作出一般性的结论总体参数之间确实存在差异。适用条件：当研究假说不能通过直接观察或通过观察总体的所有成员而直接被估价时，就需要通过统计推论间接地对它进行估价。,6岁儿童的男女身高差异问题的研究。从某地区随机抽取男
38、生30人，M1=114cm；女生27名，M2=112.5cm，能否根据这一次测量的结果下结论：6岁男生的身高比女生高？根据长期以来的测验得知，某校学生的作文平均成绩为80分，标准差为10分。使用新的教学方法后，从学生中随机抽取50人，计算得到他们的平均成绩为85分，问能否从总体上说新旧教学方法的效果有显著差异?心理学实证研究的结果，基本上都需要进行统计检验。,方差分析的主要功能：是分析因变量总变异中不同来源的变异的贡献量的多少，如实验处理引起的变异，被试个体差异带来的变异，实验误差带来的变异等。,2.方差分析的基本思想,任何一个心理变量的每一个观测值都凝聚着各种各样因素的影响。如，有一次辨别反
39、应时的测量值为350ms。那么可能影响因素：简单RT，辨别能力，心理期望，注意不集中，疲劳，猜测，偶然因素 一组观测数据中，具体数值各不相同，之所以不同，就是变异来源很多。320 315 333 318 340 327 358 365 350 380 360,2.方差分析的基本思想,方差分析的目的在于考察系统的特定影响因素（自变量）是否对观测值有显著影响变异(variation)：是“影响因素作用效果”的量化表现；衡量指标：标准差方差(variance)均方(每个自由度的平均变异)；量化表现形式：平方和,变异的来源：实验处理-实验处理之外的因素 组间变异-组内变异 组间均方-组内均方F值：组间
40、均方除以组内均方组间变异（实验目的），组内变异（控制对象）F检验的思想就好象把组间变异放在一个噪音（误差变异）的背景上，只有当组间变异足够大，明显不同于误差变异时，才说明处理效应是存在的。如果组间变异与组内变异相比差不多，则说明处理效应是不存在的。F（m,n）=1.0,意味着目标声音和背景声音一样响,（五）方差分析中的常用术语,1.主效应（main effects）是指实验中由一个因素的不同水平引起的变异。与因素的数目相同，有几个因素就有几个主效应。,（五）方差分析中的常用术语,2.交互作用（interaction）当一个因素的水平在另一个因素的不同水平上变化趋势不一致时，我们称这两个因素之间
41、存在交互作用。其数量与因素的数量有关，与处理水平数量无关。计算公式：,重难点,（五）方差分析中的常用术语,3.简单效应：一个因素的水平在另一个因素的某一个水平上的变异。4.处理效应：由自变量引起的变异。主效应、交互作用和简单效应均属于处理效应。,（五）方差分析中的常用术语,5.误差变异：不能由自变量或明显的额外变量解释的那部分变异。单元内误差（within-cell error）：几个被试接受同样的实验条件时，他们之间所出现的差异。被试个体差异导致的误差。作用：用来估计实验误差。残差（residual error）：误差变异中除了单元内误差以外的误差，也应该是一种随机误差。,二、真实验设计,（
42、一）单因素实验设计1.单因素完全随机实验设计（1）单因素完全随机实验设计的基本特点：适用条件：研究中有一个自变量，自变量有两个或多于两个水平。基本方法：把被试随机分配给自变量的各个水平，每个被试只接受一个水平的处理。误差控制：随机化法。假设被试之间的变异在各水平之间是随机分布的，在统计上无差异。实验设计模型：Yij=+j+i(j)(i=1,2,.,n;j=1,2,.,p)Yij 表示实验中第i个被试在第j个处理水平上的观测值。表示总体平均数，j表示水平j的处理效应，i(j)表示误差变异。即：总变异由两部分组成：实验处理引起的变异（j）；误差引起的变异（i(j)）。,包含的统计变量：实验的自变量
43、A，实验的因变量Y。预期的统计结果：自变量A的主效应是否显著，即 F（(P-1),P(n-1)）的P值是否小于0.05。实施的统计过程：Analyzecompare meansOne-Way ANOVA,（2）数据处理方法（SPSS统计软件）,（3）单因素完全随机实验设计应用举例,研究题目：文章的生字密度对学生阅读理解成绩的影响研究假设：阅读理解成绩随着生字密度的增加而下降实验变量：自变量生字密度，含有4个水平（5：1、10：1、15：1、20：1）。因变量阅读测验的分数实验设计：单因素完全随机实验设计被试：32人，随机分为四组，每组接受一个自变量处理阅读一种生字密度的文章。数据：a1：3 6
44、 4 3 5 7 5 2 a2：4 6 4 2 4 5 3 3 a3：8 9 8 7 5 6 7 6 a4：9 8 8 7 12 13 12 11,One way anova:生字密度对学生阅读理解的影响shuhua_p_39.sav,2.单因素随机区组实验设计,（1）基本特点：适用条件：研究中有一个自变量，自变量有两个或多于两个水平；研究中还有一个无关变量，也有两个或多个水平，并且自变量的水平与无关变量的水平之间无交互作用。基本方法：首先将被试在无关变量上进行匹配，然后把各匹配组的被试随机分配给自变量的各个水平，每个被试只接受一个水平的处理。误差控制：区组法（无关变量纳入法）。通过统计处理，
45、分离出由无关变量引起的变异，使它不出现在处理效应和误差变异中，从而提高方差分析的灵敏度。,实验设计模型：Yij=+j+i+i(j)(i=1,2,.,n;j=1,2,.,p)Yij 被试i在处理水平j上的分数；总体平均数，或真值；j水平j的处理效应；i 区组效应；i(j)误差变异。总变异组成：实验处理引起的变异；区组引起的变异；误差引起的变异。,（2）数据处理方法（SPSS统计软件）：包含的统计变量：实验的自变量A，区组变量X，实验的因变量Y。实施的统计过程：analyze General Linear Model Univariate 预期的统计结果：自变量A的主效应是否显著；无关变量即区组变
46、量效应是否显著；若自变量主效应显著，则进行平均数多重检验。（3）应用举例及,单因素随机区组设计应用举例,研究题目：文章的生字密度对学生阅读理解的影响。研究假设：阅读理解随着生字密度的增加而下降。实验变量：自变量生字密度，含有4个水平（5：1、10：1、15：1、20：1）；因变量阅读测验的分数；无关变量被试的智力水平实验设计：单因素随机区组实验设计被试及程序：首先给32个学生做智力测验，并按测验分数将被试分成8个组，每组4人（智力水平相等），然后随机分配每个区组内的4个被试阅读一种生字密度的文章。数据：1 2 3 4 5 6 7 8 a1：3 6 4 3 5 7 5 2 a2：4 6 4 2
47、4 5 3 3 a3：8 9 8 7 5 6 7 6 a4：9 8 8 7 12 13 12 11,生字密度对学生阅读理解的影响（按智力测验成绩划分8个区组）shuhua_p_45.sav,3 单因素拉丁方实验设计,（1）单因素拉丁方实验设计的基本特点：适用条件：研究中有一个自变量（P2），两个无关变量（P2），三个变量的水平数P相等；假定自变量的水平与无关变量的水平之间无交互作用；基本方法：随机分配处理水平给P2个方格单元，每个处理水平仅在每行每列中出现一次。每个方格单元中分配一个或多个被试接受处理，实验中总共需要的被试数为N=n P2（n 1）。,误差控制：区组法（无关变量纳入法）的扩展。
48、通过统计处理，可分离出两个无关变量引起的变异，进一步提高实验精度。实验设计模型：Yijkl=+j+k+l+pooled Yij 被试i在处理水平j上的分数；总体平均数，或真值；j水平j的处理效应；k无关变量的效应；l 无关变量C的效应；pooled表示误差变异。总变异组成：实验处理引起的变异；无关变量B、C引起的变异；误差引起的变异。,（2）数据处理方法（SPSS统计软件）：包含的统计变量：实验的自变量A，无关变量B、C，实验的因变量Y。实施的统计过程：analyzeGeneral Linear ModelUnivariate 预期的统计结果：自变量A的主效应是否显著；两个无关变量的效应是否显
49、著；若自变量主效应显著，则进行平均数多重检验。（3）应用举例,单因素拉丁方实验设计应用举例,研究题目：文章的生字密度对学生阅读理解的影响。研究背景：研究者从四个班随机选取32名学生，每个班8人，实验在星期三、四、五、六下午分4次进行。考虑到不同班级的学生阅读能力可能不同，不同实验时间被试的状态也不同，因此，应将班级和实验时间作为无关变量加以控制。实验变量：自变量生字密度，含有4个水平（5：1、10：1、15：1、20：1）；因变量阅读测验的分数；无关变量B班级，含4个水平；无关变量C实验时间，也含4个水平。实验设计：单因素拉丁方实验设计实验程序：首先建构一个44的拉丁方格标准块，然后将拉丁方格
50、标准块随机化，并按随机块的方案实施实验，将每个班的学生随机分配在拉丁方格中，每个方格中的两个学生接受完全相同的实验条件。,（4）对拉丁方设计的评价 优点：比完全随机和随机区组实验设计更加有效，可以使研究者分离出两个无关变量的影响，因而减小实验误差，可获得对处理效应的更精确估价。缺点：它关于自变量与无关变量之间不存在交互作用的假设在很多情况下难以保证，尤其在多因素实验中不常使用；要求无关变量的水平数与自变量的水平数必须相等，在一定程度上也限制了拉丁方的使用,4 单因素重复测量实验设计,（1）单因素重复测量实验设计的基本特点：适用条件：研究中有一个自变量，自变量有两个或多于两个水平；当若干处理水平
