实验研究的基本问题模板课件.pptx

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1、第二章 实验研究的基本问题,主讲：xxx复旦大学心理学系,1,感谢你的观看,2019年5月8日,实验研究的基本问题,实验研究的变量实验设计心理学研究大厦的基石实验研究的效度与信度实验研究的仪器,2,感谢你的观看,2019年5月8日,第一节 实验研究的变量,自变量被操纵因变量被观察额外变量被保持恒定,3,感谢你的观看,2019年5月8日,变 量,变量的含义在数量上或质量上可变的事物的属性精髓：变化、改变变量的种类变量在实验中的地位实验法中三大要素的核心：实验的基本特征 衡量实验设计好坏与否的关键,4,感谢你的观看,2019年5月8日,变量的操作定义心理学的定义与日常生活的不同例如：抑郁、焦虑、气

2、质、感觉Bridgman（1927）：研究者应该根据产生变量的操作来定义变量饥饿：距离上次进食的时间？or 进食速度？奖励：45mg的动物饲料？or 条件反射箱中按动杠杆？,5,感谢你的观看,2019年5月8日,自变量,含义由实验者操纵控制的、对被试的反应产生影响的变量分类作业变量：实验中被试的任务或实验中呈现的与实验任务有关的某种刺激环境变量：实验环境的某些特性被试变量：可能影响对某种刺激的反应的被试的特性因素可主动操纵的：如内驱力等不可主动操纵的：如性别、年龄、智力等,6,感谢你的观看,2019年5月8日,自变量的操纵,自变量的操作定义操纵什么Bridgman（1927）：一个概念应由测定

3、它的程序来下定义。操作化：采用明确、统一、可以量化的术语对自变量进行严格规定的过程（如饥饿、疲劳）,7,感谢你的观看,2019年5月8日,自变量的各个水平操纵到什么程度自变量的水平：自变量的一个取值（或操纵结果）自变量的变化范围：可根据文献确定合适的全距至少三个检查点，一般为57点检查点之间的距离：关键处可细化,8,感谢你的观看,2019年5月8日,因变量,含义由操纵自变量而引起的被试的某种特定反应变化依从于自变量的变化是研究者所要观察和记录的变量分类客观指标：反应速度、反应速度的差异、反应的正确性、反应标准、反应的难度主观指标：被试的口语记录（被试在实验时对自己心理活动过程进程所作叙述的记录

4、，或实验之后对主试提出问题所作回答的记录）,9,感谢你的观看,2019年5月8日,因变量的操纵,反应控制：将被试的反应控制在主试所设想的方向上指导语：试验中主试向被试交代任务时所说的话要求：内容确定；完全；简明；标准化“这是一个色词判断实验。实验中将在屏幕中央依次呈现多个词，每次呈现一个。该词会以下述四种颜色（红、蓝、黄、绿）中的一种呈现，每种颜色分别对应着键盘上的相应键（Z、X、和/）。你的任务是：尽量忽略该词本身，尽快而准确地按与该颜色相对应的键对该词的颜色进行反应。计算机会自动记录你的反应快慢和错误率，如果反应过快或过慢的话都将被视为错误的反应。如果你已经明白了实验要求，请按开始键进行实

5、验。”,10,感谢你的观看,2019年5月8日,选取恰当的因变量指标有效性：指标充分代表当时的现象或过程的程度数量化：便于记录、统计和比较客观性：指标客观存在、可观察和记录、可重复灵敏性：具有区分度和鉴别力,11,感谢你的观看,2019年5月8日,避免量程限制天花板效应：由于反应指标的量程不够大而导致反应停留在指标量表的最顶端地板效应：由于反应指标的量程不够大而导致反应停留在指标量表的最低端如何避免：实验设计缜密；预备实验,12,感谢你的观看,2019年5月8日,额外变量,含义并非研究中的自变量，而又对实验结果存在影响的那部分变量几种典型的额外变量实验者效应：主试在实验中可能以某种方式有意无意

6、地影响被试，使他们的反应附和主试的期望。聪明的汉斯要求特征：被试会自发地对主试的实验目的产生某种假设或猜想，并以自以为能满足这一假想的实验目的的方式进行反应。（Orne，1962）霍桑效应安慰剂效应,13,感谢你的观看,2019年5月8日,额外变量的控制,排除法把额外变量从实验中排除出去双盲实验（double-blind experiment）恒定法使额外变量在实验过程中保持固定不变同时、同地、同一实验者、同一实验程序匹配法使实验组和控制组中的被试属性相等测量所有被试身上与实验任务呈高相关的属性，然后根据测得结果对被试进行分组,14,感谢你的观看,2019年5月8日,随机化法被试随机分派到各处

7、理组中抵消平衡法采用某些综合平衡方式使额外变量效果相互抵消ABBA法；拉丁方法（消除序列效应）统计控制法实验后通过统计技术来事后避免额外变量的干扰用于实验前难以完全实现对额外变量的控制的情况（如：不同教学方法对儿童阅读能力的影响）常用统计方法：协方差分析，极端数据剔除,15,感谢你的观看,2019年5月8日,请找出以下研究的自变量、因变量，并至少写出三个额外变量。,反馈对学生学习成绩的影响奖励对小学低年级学生学习效果的影响工作时听音乐对工作效率的影响不同治疗方法对抑郁症的作用,16,感谢你的观看,2019年5月8日,变量命名（1）,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

8、米做奖励。自变量：灯的颜色（红或绿）因变量：啄键次数 额外变量：食物剥夺时间、键的大小、红灯 绿灯的强度等,17,感谢你的观看,2019年5月8日,变量命名（2）,汽车制造者想知道刹车灯多亮可以最大程度地减少后面司机意识到前方正在停车的时间。自变量：刹车灯的明度 因变量：刹车灯亮到尾随车司机踩刹车踏板 之间的时间 额外变量：刹车灯颜色、刹车板的形状、刹 车所需气力、额外照明度等,18,感谢你的观看,2019年5月8日,变量命名（3）,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。自变量：参与者的性别 因变量：不舒服的程度 额外变量：电话亭的大小、挤在电

9、话亭里的 人数、个体的大小等,19,感谢你的观看,2019年5月8日,变量命名（4）,治疗者试图改善患者的自我形象。每次患者描述自己积极的一面时，治疗者就以点头、微笑和额外注意加以鼓励。自变量：奖励的种类 因变量：语言数量或频率 额外变量：办公室的情景、治疗者等,20,感谢你的观看,2019年5月8日,第二节 实验研究的设计,21,感谢你的观看,2019年5月8日,实验设计心理学研究大厦的基石,单变量设计多变量设计被试间设计和被试内设计小样本设计准实验设计,22,感谢你的观看,2019年5月8日,实验设计的概念,含义：进行科学实验前做的总体规划控制实验条件安排实验程序目的：尽可能减少额外的或未

10、控制的变量，从而增加实验产生有效的一致性结果的可能性,23,感谢你的观看,2019年5月8日,实验设计的基本问题,实验采用多少自变量和因变量？各个自变量采用多少种处理水平？如何将被试分配到各自变量的各处理水平中？如何控制额外变量以及如何收集数据？,24,感谢你的观看,2019年5月8日,单变量设计,含义在一个实验中仅包含一个自变量的实验设计最简单的实验设计至少包含两组被试分组：随机分配、匹配、重复测量数据统计：t检验、方差分析,25,感谢你的观看,2019年5月8日,最简单的单变量实验设计,两个水平,26,感谢你的观看,2019年5月8日,包含两个水平的单因素研究举例：“人靠衣装”,实验设计自

11、变量因变量控制变量结果统计,27,感谢你的观看,2019年5月8日,最简单的单变量实验设计,多个水平,28,感谢你的观看,2019年5月8日,包含多个水平的单因素研究举例：“人靠衣装”,实验设计自变量因变量控制变量结果统计,29,感谢你的观看,2019年5月8日,多变量设计 实验心理学活力的源泉,含义在一个实验中包含有两个或两个以上的自变量或因变量的实验设计类型多自变量实验设计：两个或两个以上自变量多因变量实验设计：两个或两个以上因变量,30,感谢你的观看,2019年5月8日,最简单的多因素设计,A1B1 A2B1A1B2 A2B2,因素A（第一个自变量）,A1水平 A2水平,因素B（第二个自

12、变量）,B1水平 B2水平,22设计,31,感谢你的观看,2019年5月8日,多变量实验设计,32,感谢你的观看,2019年5月8日,最简单的多因素设计,A1B1 A2B1A1B2 A2B2,因素A（第一个自变量）,A1水平 A2水平,因素B（第二个自变量）,B1水平 B2水平,22设计,33,感谢你的观看,2019年5月8日,22多因素研究举例：“人靠衣装”,因素A（顾客的衣着）,衣着考究 衣着邋遢,因素B（营业员的性别）,女男,女营业员接待衣着考究顾客,女营业员接待衣着邋遢顾客,男营业员接待衣着考究顾客,男营业员接待衣着邋遢顾客,34,感谢你的观看,2019年5月8日,多自变量实验设计,优

13、点效率高实验控制更好概括出来的结论更有价值，更具普遍性揭示自变量间相互关系交互作用当一个自变量产生的效果在第二个自变量的每一水平上都不同时，便获得了交互作用即多个自变量结合在一起同时对因变量产生效应,35,感谢你的观看,2019年5月8日,交互作用举例（Warrington&Weiskrantz，1970）,自变量记忆缺陷的存在与否：遗忘症患者和正常被试测验的类型：外显记忆测验和内隐记忆测验因变量被试在记忆测验中的正确率,36,感谢你的观看,2019年5月8日,例A 表格 测验类型 外显内隐 自由回忆 词汇辨认 控制组 0.54 0.54 遗忘症者 0.33 0.33,无交互作用,37,感谢你

14、的观看,2019年5月8日,例B 表格 测验类型 外显 内隐 自由回忆 词汇辨认 控制组 0.54 0.46 遗忘症者 0.33 0.46,控制组,遗忘症者,38,感谢你的观看,2019年5月8日,例C 表格 测验类型 外显内隐 自由回忆 词汇辨认 控制组 0.54 0.33 遗忘症者 0.33 0.54,交叉交互作用,39,感谢你的观看,2019年5月8日,例D 表格 测验类型 外显内隐 自由回忆 词汇辨认 控制组0.64 0.54遗忘症者 0.23 0.33,40,感谢你的观看,2019年5月8日,多自变量实验设计的描述方式,基本模式描述为：a b c乘号相连的项数：自变量的个数a、b、c

15、的具体数值：相应自变量的水平数如：2 3 2设计有三个自变量它们的水平数分别为2、3、2,41,感谢你的观看,2019年5月8日,多因变量实验设计,举例：研究阅读材料的可辨认性因变量：阅读材料后有意义信息的保持 阅读一定数目单词所需的时间 再认单个字母所出现的错误数 抄录或重新打印材料的速度 阅读时的心率以及肌肉紧张度 etc.优点经济增加实验结果的普遍性获得多个因变量指标之间相互关系多元分析,42,感谢你的观看,2019年5月8日,如何分配被试,被试间设计（between-subject design）每个被试（组）只接受一个自变量水平的处理被试内设计（within-subject desi

16、gn）每个被试（组）都接受自变量的所有水平的处理混合设计（mixed design）被试在不同的自变量上接受不同的实验设计处理同时包含了被试间设计和被试内设计,43,感谢你的观看,2019年5月8日,被试间设计,优点一种处理方式不会影响或污染另一种处理方式避免了练习效应和疲劳效应等由实验顺序造成的误差缺点混淆了个体差异的影响需要的被试数量巨大分组方法尽量减少被试差异，确保同质匹配：将被试按某一个或几个特征上水平的相同或相似加以配对，再把每一对中的每个被试随机分配到各组 缺点：不完全、难度大、易受回归假象影响随机化：将被试随机地分配到不同处理组,44,感谢你的观看,2019年5月8日,被试内设计

17、,优点节省被试人数控制了不同组被试的个体差异缺点实验处理之间的相互污染练习效应：被试表现因熟悉实验情境而系统地提高疲劳效应：被试表现因连续作业的疲劳而系统地下降差异延续效应：自变量中一个水平的处理可能会完全改变其另一水平的处理时所发生的情况平衡技术ABBA设计：自变量有两个水平拉丁方设计：自变量有两个以上的水平,45,感谢你的观看,2019年5月8日,ABBA设计,假设随实验处理顺序产生的误差在时间轴上是线性的，那么：,46,感谢你的观看,2019年5月8日,拉丁方设计,步骤初始拉丁方格行随机化列随机化特点每个处理水平在每行每列只出现一次 每一种条件在其他条件之前和之后出现的频率都相同,47,

18、感谢你的观看,2019年5月8日,自变量水平为偶数的拉丁方设计（1，2，n，3，n-1，4，n-2）,48,感谢你的观看,2019年5月8日,自变量水平为奇数的拉丁方设计,49,感谢你的观看,2019年5月8日,被试内设计实验实例,实验目的：考察操作界面照度对某项操作任务效率的影响假设为单自变量实验，自变量水平为2（明、暗）因变量为任务操作速度按以上条件，设计实验，要求采用被试内设计,50,感谢你的观看,2019年5月8日,方案一：实验前后设计,所有被试接受“明”条件处理观察被试操作速度A1所有被试接受“暗”条件处理观察被试操作速度A2A1-A2即为自变量的效应,若无关变量控制好，则实验处理前

19、后的差异就是实验处理的结果对被试需求量少与时间有关的干扰（适用于间隔短）前后任务的顺序误差（疲劳，厌烦）,51,感谢你的观看,2019年5月8日,方案二：定时系列设计,所有被试接受“明”条件处理多次观察被试操作速度A1A2A3，均值为A所有被试接受“暗”条件处理多次观察被试操作速度B1B2B3，均值为BA-B即为自变量的效应,系列测定比单次观察更能降低得到不正确结果的概率提供测量过程中的信息（发展趋向）延长实验时间，时间相关的干扰更甚更易产生顺序误差,52,感谢你的观看,2019年5月8日,方案三：抵消实验条件,一半被试按照“明”、“暗”、“暗”、“明”顺序接受测试一半被试按照“暗”、“明”、

20、“明”、“暗”顺序接受测试被试在明暗两种条件下的反应差异，即为自变量的效应,较好控制被试变量较好控制顺序误差时间上经济反应变量在时间纬度上是线性才适用对有些实验不适用（练习效应）,53,感谢你的观看,2019年5月8日,混合设计,在多自变量实验中同时采用两种基本设计，就构成混合设计例如：一个自变量A上为被试内设计，另一个自变量B上为被试间设计，被试分配示意图如下：,54,感谢你的观看,2019年5月8日,上例中各个被试接受A变量三个水平处理的顺序可以如下安排：,混合设计,55,感谢你的观看,2019年5月8日,小样本设计,含义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（被试内设计

21、的变式）两种常用小样本设计ABA设计多基线设计,56,感谢你的观看,2019年5月8日,ABA设计举例,比尔在四个阶段上哭的次数,实验条件,A基线期,B消退期,A基线期,B消退期,57,感谢你的观看,2019年5月8日,多基线设计举例,多基线设计轮廓图注：不同的人（被试间）或不同的行为（被试内）有长短不同的基线期，垂线指出了自变量（处理）何时被引进。,58,感谢你的观看,2019年5月8日,有关比尔问题行为的多基线实验的假想结果注：哭和摔打这两种行为在经过不同的基线期之后都消失了。,59,感谢你的观看,2019年5月8日,准实验设计,含义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

22、理以及统计分析数据的研究方法特点选择而非改变常采用被试变量作为自变量天生的被试变量：年龄、性别、种族、种群社会引起的被试属性：社会阶层、宗教、居住区疾病以及与疾病有关的被试因素：肢体残缺、智力残疾、脑外伤、灾难后果评价优点：可弥补无法进行严格实验时的不足，避免伦理问题缺点：实验者自由度较小，额外变量控制较难本质上是一种相关研究,60,感谢你的观看,2019年5月8日,第三节 实验研究的效度与信度,61,感谢你的观看,2019年5月8日,如何评价一个实验？,实验是否明确、有效、可操作效度实验是否可重复、验证信度,62,感谢你的观看,2019年5月8日,实验研究的效度,含义是指实验方法能达到实验目

23、的的程度，即实验结果的准确性和有效性程度分类构念效度内部效度外部效度,63,感谢你的观看,2019年5月8日,构念效度（construct validity）,内涵实验研究假设和测量指标的理论构思及其操作化问题，即理论构思及其转换的有效性良好的构念效度的要求研究题目的来源的合理性：重要性和独特性研究的理论构思的严谨性和层次性各种变量严格的操作定义,64,感谢你的观看,2019年5月8日,内部效度,内涵实验中的自变量与因变量之间因果关系的明确程度影响因素主试被试间的交互作用统计回归：回归假象其他因素：如固有或习得的差异，被试的流失，个体本身的生长和成熟,65,感谢你的观看,2019年5月8日,零

24、结果对内部效度问题的提示自变量操纵是否有效因变量测量是否充分额外变量控制是否有效统计结论效度内部效度的特例即统计程序的有效性影响因素数据的质量：数据的类型、分布和量表特征等统计检验的假设,66,感谢你的观看,2019年5月8日,外部效度,内涵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（也叫生态效度）评价结果普遍性的四个维度（Jenkins,1979）不同被试人群上的外推力不同实验材料上的外推力不同测验类型上的外推力不同实验处理和自变量操纵方式上的外推力,67,感谢你的观看,2019年5月8日,影响外部效度的因素实验环境的人为性被试样本缺乏代表性测量

25、工具的局限性进行系列实验研究的必要性进行多因素实验的必要性,68,感谢你的观看,2019年5月8日,实验研究的信度,内涵实验结论的可靠性和前后一致性程度影响因素观察量对结果的统计检验,69,感谢你的观看,2019年5月8日,实验信度的验证直接验证系统验证概念验证,70,感谢你的观看,2019年5月8日,实验验证举例（吉克和霍利约克，1980，1983）,辐射问题（Dunker，1945）假如你是医生，面临着一个胃内有恶性肿瘤的病人。肿瘤不切除，病人就会死去，但是，在肿瘤上又不能动手术。有一种辐射能摧毁肿瘤。如果辐射以足够高的强度立刻到达肿瘤，肿瘤会被摧毁。但不幸的是，其他的健康组织同时也会被摧

26、毁。而辐射强度较低时，射线对健康肌体无害，但对肿瘤也就不起作用。那么，我们应该用什么类型的辐射去摧毁肿瘤同时又能避免伤害健康的组织呢？（Gick和 Holyoak,1980,pp307-308）,71,感谢你的观看,2019年5月8日,”指挥官”的故事 一支坦克部队的指挥官要向敌军司令部发起攻击。如果使用很多坦克，他赢的机会就很大，但他的部队必须经过一个又窄又不牢固，且仅能通过少数坦克的桥；而如果使用少量的坦克发起袭击则易被敌方击退。为了取得胜利，这支坦克部队的指挥官制订了一个让坦克分别通过每座小桥，进而包围敌司令部的计划。这样，所有坦克都能同时过桥攻击和占领敌司令部。,72,感谢你的观看,2

27、019年5月8日,直接验证：在尽可能保持原实验方法的情况下在实际中重复实验不同实验条件：读过类比推理故事，没读过任何故事，读过不相关故事不同被试系统验证：变化先前被认为与实验结果不相关的因素，即在实验中引入原来未加控制的变量（边界条件）提示对解决类比推理问题的重要作用,73,感谢你的观看,2019年5月8日,概念验证：研究者试图验证一个现象，但在某种程度上又与原先的实验有很大的不同目的：试图确定能够促进类比故事对问题解决产生正迁移的条件实验一：概述故事而非学习实验二：是否给出故事所表达的道理及其策略本质实验三：图解故事实验四：学习两个类比故事，并描述其相似性结论：当学习两个类比故事，然后思考其

28、相似性时，能产生好的内在观念或图式，并自动用之解决新问题,74,感谢你的观看,2019年5月8日,第四节 实验研究的仪器,75,感谢你的观看,2019年5月8日,心理实验仪器的诞生和发展,第一时期（19世纪70年代20世纪初）1886年美国芝加哥成立世界第一个生产心理实验仪器的公司第二时期（20世纪20年代60、70年代）第三时期（20世纪60、70年代至今）仪器的数量和质量逐年提高使用材料的实验增多,76,感谢你的观看,2019年5月8日,仪器对心理实验的作用,在已知的和控制的条件下获得标准化的数据和资料永久地记录信息扩展了观察范围：可以测量感觉器官不能直接观察到的事件,77,感谢你的观看,

29、2019年5月8日,计算机在心理学实验中的应用,认知领域技术和动作操作领域计算机辅助治疗心理生理领域心理学教学实验,78,感谢你的观看,2019年5月8日,运用计算机进行实验的优缺点,优点可以较好地控制变数计时精确可减少主试对被试的影响记录方便缺点不适用于所有的心理学实验编程过程耗费时间且有一定难度 使用E-prime、presentation等心理学软件剥夺了主试观察被试的机会可使用摄像头等,79,感谢你的观看,2019年5月8日,脑成像技术在心理学实验中的应用,正电子发射层描记术（PET）基本原理：示踪同位素基本策略：实验条件与对照条件下脑血流像相减优点：对人体基本无害，可重复使用 观察范

30、围可深入脑的深层部位缺点：成像时间较长，因而实验模式上选择余地小 同一被试不易频繁参加 系统造价很高,80,感谢你的观看,2019年5月8日,脑磁图（MEG）基本原理：捕捉大脑工作时所形成的电流在头颅外表产生的感应磁场的磁信号优点：对神经兴奋源的定位比较直接和准确 很高的时间分辨率缺点：总造价很高,81,感谢你的观看,2019年5月8日,高分辨率脑电图基本原理：探测头皮表面的微弱电位常用方法：事件相关电位（ERP）优点：直接反映了神经的电活动 时间分辨率极高，几乎达到实时 系统造价较低，使用维护方便 完全无创性缺点：空间分辨率较低,82,感谢你的观看,2019年5月8日,83,感谢你的观看,2019年5月8日,功能性核磁共振成像（fMRI）基本原理：将被试放入一个强大的磁场，测量被试在强磁场中活动时血液中含氧量的变化，以此确定神经活动的情况优点：无创性 提供大脑准确的机能定位 极高的空间分辨率缺点：时间分辨率稍低 实验环境不适于幽闭恐怖症患者 听觉研究上的限制 系统造价较高,84,感谢你的观看,2019年5月8日,85,感谢你的观看,2019年5月8日,