第二章實驗研究的基本問題

1、第二章第二章 實驗研究的基本問題實驗研究的基本問題l構(gòu)成實驗的三大要素：假設、變量、控制假設、變量、控制 。l變量是心理學實驗中最核心的概念之一，是指在數(shù)量上或質(zhì)量上可以變化、操縱或測量的條件、現(xiàn)象、事物或事物特征。一個例子一個例子l假設你對搶占圖書館位置的事情發(fā)生興趣并想對其進行研究。l你的研究計劃是：去圖書館搶占一張桌子，并且搶到空桌子后還要通過非言語、非暴力的手段盡可能地阻止其他人在你身邊的空位坐下來。按照這個研究計劃，你去圖書館將你的書、衣服以及其他東西都攤在桌子上，你希望這種雜亂無章的樣子可以阻止其他人在你身邊的空位坐下來，堅持了一段時間，比如15 分鐘，最終有人坐在了你的旁邊，這時

2、你的研究結(jié)束了。l那么，這項研究是一項實驗嗎？l這項研究還不構(gòu)成實驗。l因為，概括地說，當研究者系統(tǒng)地操縱環(huán)境，然后觀察對環(huán)境的操縱導致的行為變化時，實驗才產(chǎn)生。l但遺憾的是，這項研究并沒有系統(tǒng)地操縱環(huán)境，而只是創(chuàng)造了一個單一水平的環(huán)境并記錄下了被試的相應行為，而這樣的研究能夠說明的問題是很有限的。 l然而，實驗則要求：對環(huán)境的操縱必須是有變化的，就是實驗中對環(huán)境的操縱至少要有兩個值或兩個水平。通過在兩個環(huán)境水平下被試反應的比較，我們就可以判斷環(huán)境的改變是否導致了行為的變化。l比如我們可以在這項研究中增加一個操縱水平，讓被試再次搶個位置，但這次不將東西攤在桌子上。l這樣對環(huán)境的操縱就有了兩個水

3、平：東西攤在桌子上與桌子上不放東西。此時，我們就可以對這兩種情況進行比較了。l至此，這項研究就成其為實驗了。 第一節(jié)第一節(jié) 實驗的基本要素實驗的基本要素處理B在處理B條件下得分處理A在處理A條件下得分比較在處理A條件下和B條件下的測量分數(shù)測量另一個變量得到每種處理條件下的一組分數(shù)操縱一個變量以創(chuàng)設兩種不同的處理條件其他變量其他變量控制其控制其他變量他變量以避免以避免其進入其進入實驗實驗實驗研究的基本構(gòu)成成分實驗研究的基本構(gòu)成成分第一節(jié)第一節(jié) 實驗的基本要素實驗的基本要素l變量是實驗的核心！變量是實驗的核心！l變量的性質(zhì)：變量時至少有兩種取值的事件或行為。l變量的操作定義（operational

4、 definition）：根據(jù)變量所需要的操作來定義自變量、因變量以及額外變量。自變量（自變量（independent variable）l自變量（IV）：實驗者直接操縱的一種刺激或環(huán)境的一個方面，并確定其對行為的影響。l自變量的類型：l作業(yè)變量（task variable） 作業(yè)就是指實驗中被試的任務，或?qū)嶒炛谐尸F(xiàn)的和被試任務有關的某種刺激。把這些刺激當作自變量來操縱，則就是作業(yè)變量。l刺激或環(huán)境自變量（stimulus or environmental IV）：實驗者操縱的環(huán)境因素的某個方面。l被試變量（subject (participant) variable）：被試特質(zhì)作為自變量來處

5、理如年齡、性別、人格特質(zhì)等。問題討論：許多研究者把被試特質(zhì)作為自變量來處理，但它問題討論：許多研究者把被試特質(zhì)作為自變量來處理，但它們本身并不是真正的自變量，為什么？們本身并不是真正的自變量，為什么？l真正的自變量必須是由實驗者直接操縱的他們感興趣的行為或事件。雖然實驗者能操縱生理、經(jīng)驗、刺激自變量（控制自變量），但無法直接操縱被試特質(zhì)。實驗者不能創(chuàng)造被試的性別也不能使被試達到某個年齡。因此被試變量最好看作是分類變量（選擇變量）而不是操縱變量。因變量（因變量（dependent variable）l因變量：被測量的一種反應或行為。是實驗所得的數(shù)據(jù)或結(jié)果。l因變量的記錄或測量：l客觀指標：反應速

6、度；反應速度的差異；反應的正確性；反應標準；反應難度。l主觀指標：口語記錄（protocol）l根據(jù)實驗的需要和參考前人研究來決定是否需要記錄一個以上的因變量。l良好因變量的特點：與測驗量表一樣，有效、可靠是其特點。因變量的控制因變量的控制l反應控制：以人為被試的實驗中，往往以指導語來控制被試的反應。編制指導語時應注意內(nèi)容確定；完全；簡單明確；標準化。l選擇恰當因變量指標：有效性；客觀性； 數(shù)量化。l避免量程限制：天花板效應（ceiling effect）和地板效應（ floor effect）。額外變量（額外變量（extraneous variable）或）或控制變量（控制變量（contro

7、lled variable）l實驗者成為額外變量l實驗者特質(zhì):生理特質(zhì)如性別、年齡、種族；心理特質(zhì)如敵意、焦慮、內(nèi)向或外向等人格特征。l實驗者的期望：Rosenthal effect（羅森塔爾效應，指實驗者對適當反應的預期影響著對待被試的方式以及被試的行為）l實驗者效應的控制l控制實驗者特質(zhì)的一般步驟運用標準化的方法對主試進行培訓對主試的外表、態(tài)度等因素進行標準化l控制實驗者期望標準化指導語使用儀器和自動化操作進行單盲試驗（實驗者或被試不知道哪組被試接受的是哪種實驗處理的實驗）被試知覺成為額外變量被試知覺成為額外變量l被試效應的控制l使用單盲實驗，但在這里被試將不清楚實驗假設、實驗的真實性質(zhì)以

8、及他們所在的組別。使用雙盲試驗（主試和被試雙方都不知道哪組被試接受哪種處理）l向被試提供有關實驗性質(zhì)的不真實信息但有兩個弱點實驗的道德問題被試對真實實驗目的產(chǎn)生錯誤猜測，進而會針對這些虛假信息所提供的要求特征進行反應要求特征，Demand characteristics：來自實驗本身的特征不經(jīng)意地引導被試以特定的方式進行反應。典型例子就是霍桑效應（霍桑效應（Hawthorne effect）和安慰劑效應（安慰劑效應（placebo effect）“霍桑效應霍桑效應”l“霍桑效應”是管理學中的一種現(xiàn)象，是指人們由于受到額外的關注而引起工作績效上升的情況。l1927-1932年，美國哈佛大學心理學

9、教授埃爾頓梅奧帶領學生和研究人員在一家名為霍桑的工廠進行實驗，試圖通過改善工作條件和環(huán)境等外在因素，找到提高勞動生產(chǎn)率的途徑。研究小組隨意挑了一批工人作為觀察對象，可是無論外在因素變得好一些還是差一些，實驗組的生產(chǎn)效率都在上升。 控制額外變量控制額外變量l排除法（elimination method）：把額外變量在實驗中完全去除的控制方法l恒定法（constant method）：額外變量只有單一取值并為所有被試所經(jīng)歷的控制方法l匹配法（matching method）：使實驗組和控制組中的被試屬性相等的一種控制方法?？刂祁~外變量控制額外變量l隨機化法（randomization）：保證每個被

10、試有均等機會被分配到實驗中任一種處理下的控制方法l抵消平衡法（counterbalancing method）：以呈現(xiàn)不同的處理順序來控制順序效應的過程l統(tǒng)計控制法（statistical control）：屬于實驗后控制，也就是在實驗完成之后，通過一定的統(tǒng)計技術來避免實驗中額外變量的影響。常用的統(tǒng)計控制有協(xié)方差分析、偏相關、剔除極端數(shù)據(jù)、分別加權等抵消平衡法：抵消平衡法：主要用于控制順序效應、練習效應、空間效應等額外因素的方法。 應用抵消平衡法有兩種情況： （1）當研究中只有兩個處理時，采用ABBA法抵消順序效果。 （2）當研究中有多個處理時，可采用完全抵消平衡完全抵消平衡法法，不完全抵消平

11、衡法不完全抵消平衡法和（隨機抵消平衡法隨機抵消平衡法）。 A. 完全抵消平衡法：完全抵消平衡法：提出處理條件的所有可能次序的方法。3個處理時，有3！即6個順序：ABC，ACB，BAC，BCA，CAB，CBA。若有四個處理，則有4！，即24種可能順序，5個時有120種順序。B.不完全抵消平衡法（拉丁方法不完全抵消平衡法（拉丁方法,Latin square design）指將 n個拉丁字母（每個字母代表一個處理）排成n行n列的方陣，使得各個字母在各行各列出現(xiàn)一次且只一次。nn方陣的拉丁方稱為n階拉丁方。當拉丁方的第一行和第一列是按字母順序排列時，叫做拉丁方的標準化方塊。其中3階拉丁方有1個標準化塊

12、，4階拉丁方有4個標準化塊， 5階拉丁方有56個標準化塊，6階拉丁方有9408個標準化塊。在使用拉丁方法的時候，需要將拉丁方的行和列隨機化后才能安排實驗處理。ABBAABCBCACABABCDBADCC DBAD CABABCDBCDACDABDABCABCDBADCCDABDCBAABCDBDACC ADBD CBAABCDEBAECDCDAEBDEBACECDBA22334455PS：控制組（：控制組（control group）lexperimental group ：接受自變量處理的被試所組成的組即實驗中的處理情景l(fā)control group：不接受自變量處理的被試所組成的組即實驗中的

13、無處理情景l(fā)無處理控制組（no-treatment control group）：目的是提供正常行為的標準或基線水平，以便將處理情境與之進行比較 l安慰劑控制組(placebo control group) ：是被試只接受安慰劑而不接受真正處理的情境l1.1.汽車制造者想知道剎車燈多亮可最大程度地汽車制造者想知道剎車燈多亮可最大程度地減少后面司機意識到前方正在停車的時間。實減少后面司機意識到前方正在停車的時間。實驗就是回答這一問題。對變量命名。驗就是回答這一問題。對變量命名。答案答案自變量自變量(被操縱變量被操縱變量)： 剎車燈的明度剎車燈的明度（明度是與光的亮度相對應的心理學名詞）（明度是與

14、光的亮度相對應的心理學名詞）因變量因變量(被觀察變量被觀察變量)： 剎車燈亮到尾隨車司機踩剎車踏板之間的時間剎車燈亮到尾隨車司機踩剎車踏板之間的時間控制變量控制變量(額外變量額外變量)： 剎車燈顏色、剎車板的形狀、剎車所需力氣、剎車燈顏色、剎車板的形狀、剎車所需力氣、 額外照明度等額外照明度等練習：變量的識別確定自變量、因變量，識別可能的額外變量l2.2.訓練鴿子綠燈亮時啄鍵、紅燈亮時停止。對作出正確反訓練鴿子綠燈亮時啄鍵、紅燈亮時停止。對作出正確反應的鴿子給予玉米的獎勵。對變量命名。應的鴿子給予玉米的獎勵。對變量命名。答案答案自變量自變量 燈的顏色燈的顏色(紅或綠紅或綠)因變量因變量 啄鍵次

15、數(shù)啄鍵次數(shù)控制變量控制變量 食物剝奪時間、鍵的大小、紅燈綠燈的強度等食物剝奪時間、鍵的大小、紅燈綠燈的強度等l答案答案l自變量自變量 用于獎勵的語言種類。用于獎勵的語言種類。l因變量因變量 語言數(shù)量語言數(shù)量(或頻率或頻率)l控制變量控制變量 辦公室情境、治療者辦公室情境、治療者3.3.治療者試圖改善患者的自我形象。每次患者描治療者試圖改善患者的自我形象。每次患者描述自己積極的一面時，治療者就以點頭、微笑和述自己積極的一面時，治療者就以點頭、微笑和額外注意予以獎勵。對變量命名。額外注意予以獎勵。對變量命名。l4.社會心理學家做了一個實驗，為了發(fā)現(xiàn)當社會心理學家做了一個實驗，為了發(fā)現(xiàn)當六個人擠在一

16、個電話亭里時是男人還是女六個人擠在一個電話亭里時是男人還是女人感到更不舒服。對變量命名人感到更不舒服。對變量命名。答案答案自變量自變量 參與者性別參與者性別因變量因變量 不舒服的程度不舒服的程度控制變量控制變量 電話亭的大小、擠在電話亭的人數(shù)電話亭的大小、擠在電話亭的人數(shù)(6)、個體的大小等、個體的大小等l在探討字號大小對漢字閱讀速度產(chǎn)生影響的研究中，閱讀速度是（ ）。lA因變量 B自變量lC控制變量 D刺激變量l在實驗時，要求不同的被試組使用相同的儀器設備及程序這種控制額外變量的方法是（ ）。lA消除法 B.恒定法lC隨機法 D匹配法l研究者先測量所有被試與任務呈高相關的屬性，然后根據(jù)測得的

17、結(jié)果將被試分成屬性相等的實驗組和控制組。這種被試分組方法稱為（ ）。lA匹配法 B分層抽樣法lCABA法 DABBA法l下面會引起天花板效應的是 ( )。lA.被試不具代表性 lB.讓四年級學生做10以下加減法 lC.題目過難 lD.被試不了解實驗目的l在某記憶實驗中，要求被試識記50個單詞。單詞的頻率可以作為（ ）。lA結(jié)果變量 B自變量lC因變量 D額外變量l美國一家周刊特別請22歲的女明星莎莉穆蓮絲以不同的社會形象在高速公路邊舉起“停車”提示牌，并在路邊停著掀起前蓋的拋錨騎車。l結(jié)果表明，當著裝為一新潮浪漫少女時（貼身背心加迷你裙），最易于得到駕車人的注意。不到30秒鐘，即有熱心人將車停

18、到路邊試圖提供幫助，而且?guī)椭哌€加速來到，惟恐別人捷足先登。l當莎莉的打扮換成女行政人員套裝，架上眼鏡，手提公文包時，直到時間過了1分半鐘，過去了62輛車才得到幫助，l同樣是莎莉，換成孕婦打扮時，等了2分半鐘，過去一百多輛車才有一對身為救護人員的夫婦，從對面行車線掉頭過來試圖提供幫助。l扮成笨拙的老年婦女，等候時間為5分鐘，汽車開過200多輛。l而當莎莉打扮成嬉皮士，穿破牛仔褲、花T恤衫，額頭環(huán)繞一道絲巾時，等候了15分鐘，過去350輛各類車輛，也仍然沒有人愿意將車停下來。l問題：l（1）請指出該實驗的自變量、因變量。l（2）請總結(jié)該研究的結(jié)論。第二節(jié)第二節(jié) 實驗研究的設計實驗研究的設計l一、

19、多變量設計（multiple variable design）l多自變量（multiple independent variable）設計，又稱多因素設計。l多因變量設計（multiple dependent variable）實驗設計類型實驗設計類型l1.1.按自變量的個數(shù)分按自變量的個數(shù)分l單因素實驗設計和多因素實驗設計l2.2.按被試分配方法（每個水平中用同樣的被試按被試分配方法（每個水平中用同樣的被試或不同的被試）或不同的被試）l被試間設計、被試內(nèi)設計和混合設計（只有在多因素設計中才有）實驗設計類型實驗設計類型l3.3.按實驗變量控制的嚴密程度按實驗變量控制的嚴密程度l真實驗設計、準實

20、驗設計和非實驗設計l4.4.按照使用樣本的大小分按照使用樣本的大小分l大樣本設計和小樣本設計l考察考察7、8、9歲三個年齡女生對歲三個年齡女生對4種不同材料種不同材料學習效果，其實驗處理有學習效果，其實驗處理有( )。lA.3種種 B.4種種 C.7種種 D.12種種l在探討人類對不同語義范疇類別（動物、工在探討人類對不同語義范疇類別（動物、工具）、不同危險性概念（高危險、低危險）進具）、不同危險性概念（高危險、低危險）進行加工是否存在差異的一項研究中，其實驗設行加工是否存在差異的一項研究中，其實驗設計應是計應是l A二因素設計 B四因素設計l C二水平設計 D四水平設計第二節(jié)第二節(jié) 實驗研究

21、的設計實驗研究的設計l每一個實驗設計都必須回答三個基本問題：l（1）實驗采用多少自變量？l（2）各自變量內(nèi)又采用多少處理水平？l（3）在各自變量和各處理水平中用相同的被試，還是用不用不同的被試？第二節(jié)第二節(jié) 實驗研究的設計實驗研究的設計l一般根據(jù)對上述三個問題的回答，就可把實驗設計的類型大體上分為三種：被試者內(nèi)設計、被試者間設計以及同時包括被試者內(nèi)與被試者間的混合設計（mixed design）。被試間實驗設計被試間實驗設計l1.組間設計（between-subjects design），又稱為被試間實驗設計，不同組的被試接受自變量不同水平的處理，又稱非重復測量實驗設計。此時的自變量稱為被試間

22、變量。組間設計的被試分配方法（單因素）組間設計的被試分配方法（單因素）處理處理1/水平水平1處理處理2/水平水平2處理處理k/水平水平k被試a被試h被試u被試b被試I被試v被試c被試j被試w組間設計的被試分配方法（單因素）組間設計的被試分配方法（單因素）處理處理1/水平水平1處理處理2/水平水平2處理處理k/水平水平k被試a被試h被試u組間設計的被試分配方法（兩因素）組間設計的被試分配方法（兩因素）因素1因素2水平1水平2水平n水平1被試a被試o被試u水平2被試b被試p被試v水平m被試m被試r被試x被試間設計解決等組問題的技術被試間設計解決等組問題的技術l匹配l隨機化被試間設計的優(yōu)缺點被試間設

23、計的優(yōu)缺點l優(yōu)點：一個被試接受一種實驗處理，一種處理不影響另一種處理，避免練習效應和疲勞效應l缺點：被試量大，可能會有更大的個體差異被試內(nèi)實驗設計被試內(nèi)實驗設計l2.組內(nèi)設計（within-subjects design），又稱被試內(nèi)實驗設計，每組被試需接受自變量所有水平的處理，又稱重復測量實驗設計。此時的自變量稱為被試內(nèi)變量。組內(nèi)設計的被試分配方法（單因素）組內(nèi)設計的被試分配方法（單因素）處理處理1/水平水平1處理處理2/水平水平2處理處理k/水平水平k被試a被試a被試a被試a被試a被試a被試a被試a被試a組內(nèi)設計的被試分配方法（單因素）組內(nèi)設計的被試分配方法（單因素）處理處理1/水平水平1

24、處理處理2/水平水平2處理處理k/水平水平k被試a被試a被試a被試b被試b被試b被試c被試c被試c組內(nèi)設計的被試分配方法（兩因素）組內(nèi)設計的被試分配方法（兩因素）因素因素1因素因素2水平水平1水平水平2水平水平n水平水平1被試a被試a被試a水平水平2被試a被試a被試a水平水平m被試a被試a被試a被試內(nèi)設計的平衡技術被試內(nèi)設計的平衡技術lABBA設計l拉丁方設計標準化方塊標準化方塊當拉丁方的第一行和第一列是按字母順序排列時，叫做拉丁方的標準化方塊。例如：ABBAABCBCACABA BCDB ADCC DBAD CABABC DBCD ACDA BDAB CABCDBADCCDABDCBAA B

25、CDB DACC ADBD CBAABCDEBAECDCDAEBDEBACECDBA22334455混合設計混合設計l3.混合設計（mixed design），通常用于兩個自變量以上的實驗設計，既有被試間變量又有被試內(nèi)變量?；旌显O計的被試分配方法（兩因素）混合設計的被試分配方法（兩因素）因素1因素2水平1水平2水平n水平1被試a被試a被試a水平2被試b被試b被試b水平m被試m被試m被試m被試內(nèi)變量被試間變量混合設計的被試分配方法（兩因素）混合設計的被試分配方法（兩因素）因素1因素2水平1水平2水平n水平1被試a被試b被試n水平2被試a被試b被試n水平m被試a被試b被試n被試間變量被試內(nèi)變量實驗

26、設計類型實驗設計類型實驗設計真實驗設計準實驗設計小樣本研究多因素實驗設計單組設計多組設計AB設計ABA設計ABAB設計多基線設計單因素實驗設計單因素實驗設計單因素實驗設計l一、單因素被試間實驗設計（完全隨機）l二、單因素被試內(nèi)實驗設計（重復測量）l三、單因素隨機區(qū)組實驗設計（考慮一個額外變量）多因素實驗設計多因素實驗設計l一、多因素被試間實驗設計l二、多因素被試內(nèi)實驗設計l三、多因素混合實驗設計1.單因素完全隨機實驗設計單因素完全隨機實驗設計（單因素被試間實驗設計）（單因素被試間實驗設計）l實驗設計名稱：如標題l自變量個數(shù)：1個。l自變量水平數(shù)：至少兩個。l因變量個數(shù)：1個或多個。（其他真實驗

27、設計都是這樣（其他真實驗設計都是這樣，但一般只記錄一個自變量），但一般只記錄一個自變量）l被試分配方法：隨機抽取，隨機分配到不同的處理內(nèi)。l統(tǒng)計分析方法：獨立樣本t檢驗；單因素完全隨機設計的方差分析。1.1 例：兩個水平的單因素完全隨例：兩個水平的單因素完全隨機實驗設計機實驗設計因素Aa1a2被試16273849510最后采用獨立樣本獨立樣本t檢驗檢驗，檢驗一下兩列數(shù)據(jù)差異是否顯著。1.2 例：三個水平的單因素完全隨例：三個水平的單因素完全隨機實驗設計機實驗設計因素Aa1a2a3被試161127123813491451015最后采用單因素完全隨機設計的方差分析單因素完全隨機設計的方差分析，檢驗

28、一下三列數(shù)據(jù)差異是否顯著。2.單因素被試內(nèi)實驗設計單因素被試內(nèi)實驗設計（單因素重復測量的實驗設計）（單因素重復測量的實驗設計）l實驗設計名稱：如標題l自變量個數(shù)：1個。l自變量水平數(shù)：至少兩個。l被試分配方法：隨機抽取，分配到每一個處理內(nèi)。l統(tǒng)計分析方法：相關樣本（配對樣本）t檢驗；單因素重復測量的方差分析。2.1 例：兩個水平的單因素被試內(nèi)例：兩個水平的單因素被試內(nèi)實驗設計實驗設計因素Aa1a2被試1122334455最后采用配對樣本配對樣本t檢驗檢驗，檢驗一下兩列數(shù)據(jù)差異是否顯著。2.2 例：三個水平的單因素被試內(nèi)例：三個水平的單因素被試內(nèi)實驗設計實驗設計因素Aa1a2a3被試111222

29、333444555最后采用單因素重復測量的方差分析單因素重復測量的方差分析，檢驗一下三列數(shù)據(jù)差異是否顯著。3.單因素隨機區(qū)組實驗設計單因素隨機區(qū)組實驗設計（考慮一個額外變量）（考慮一個額外變量）l實驗設計名稱：如標題l自變量個數(shù)：1個。l自變量水平數(shù)：至少兩個。l額外變量：因額外變量無法控制，故考慮一個額外變量，將其納入實驗設計中l(wèi)被試分配方法：隨機抽取，將被試區(qū)組后隨機分配到不同的處理內(nèi)。l統(tǒng)計分析方法：不考慮交互作用的兩因素方差分析。3.1 例：三個水平的單因素隨機區(qū)例：三個水平的單因素隨機區(qū)組實驗設計組實驗設計因素Aa1a2a3被試區(qū)組1123區(qū)組2546區(qū)組3897區(qū)組4111012區(qū)

30、組5131514最后采用不考慮交互作用的兩因素方差分析不考慮交互作用的兩因素方差分析，檢驗一下三列數(shù)據(jù)及五個區(qū)組差異是否顯著。4.多因素完全隨機實驗設計多因素完全隨機實驗設計（多因素被試間實驗設計）（多因素被試間實驗設計）l實驗設計名稱：mn被試間實驗設計；lmn被試間實驗設計等l自變量個數(shù)：2個或以上。l自變量水平數(shù)：至少兩個。l被試分配方法：隨機抽取，隨機分配到不同的處理內(nèi)。l統(tǒng)計分析方法：多因素完全隨機設計的方差分析。4.1兩因素完全隨機實驗設計兩因素完全隨機實驗設計A因素因素a1a2B因素b1被試1-5被試6-10b2被試11-15被試16-204.2 三因素完全隨機實驗設計三因素完全

31、隨機實驗設計（222被試間實驗設計）被試間實驗設計）A因素a1a2B因素b1b2b1b2C因素c1c2c1c2c1c2c1c2被試1-56-1011-15 16-20 21-25 26-30 31-35 36-405.多因素重復測量的實驗設計多因素重復測量的實驗設計（多因素被試內(nèi)實驗設計）（多因素被試內(nèi)實驗設計）l實驗設計名稱：mn被試內(nèi)實驗設計；lmn被試內(nèi)實驗設計等l自變量個數(shù)：2個或以上。l自變量水平數(shù)：至少兩個。l被試分配方法：隨機抽取，分配到所有的處理內(nèi)。l統(tǒng)計分析方法：多因素重復測量的方差分析。5.1兩因素重復測量實驗設計兩因素重復測量實驗設計A因素因素a1a2B因素b1被試1-5

32、被試1-5b2被試1-5被試1-56.多因素混合實驗設計多因素混合實驗設計l實驗設計名稱：mn混合實驗設計；lmn混合實驗設計等l自變量個數(shù)：2個或以上。l自變量水平數(shù)：至少兩個。l被試分配方法：隨機抽取，混合分配。l統(tǒng)計分析方法：多因素重復測量的方差分析（考慮組間效應）。6.1兩因素混合實驗設計兩因素混合實驗設計A因素因素a1a2B因素b1被試1-5被試6-10b2被試1-5被試6-10單因素、兩因素實驗設計應用舉單因素、兩因素實驗設計應用舉例例l單因素實驗設計l研究問題：文章的生字密度對學生閱讀理解的影響l假設：閱讀理解隨文章中生字密度的增加而下降l自變量：生字密度；l自變量水平：5:1（

33、a1）、10:1（a2）、15:1（a3）、20:1（a4）l因變量：閱讀理解測驗分數(shù)l額外變量：文章的長度、文章的主題熟悉性、文章的類型、被試的年齡、教育程度、閱讀能力等；控制方法：選取文章和被試時，除了生字密度外，其他盡量匹配。單因素實驗設計單因素實驗設計l假如現(xiàn)有16名被試，男生8名，女生8名，問如何安排被試？哪一種被試的安排方法較好？兩種設計方法兩種設計方法l1.單因素被試間實驗設計l生字密度這個因素共4個水平。每個水平用4個被試（2男2女），共16名被試。生字密度生字密度水平a1a2a3a4被試1-45-89-1213-16兩種設計方法兩種設計方法l2.單因素被試內(nèi)實驗設計l生字密度

34、這個因素共4個水平。每個水平用16個被試（8男8女），共16名被試。生字密度生字密度水平a1a2a3a4被試1-161-161-161-16單因素實驗設計：另一個例子單因素實驗設計：另一個例子因素a1 a2a3a4被試34896698448832775451275613537122361135 315680202如果你看到下面的表，認為是哪一種實驗設計？共有多少被試？兩因素實驗設計兩因素實驗設計1l信息呈現(xiàn)方式和教學風格對多媒體教學環(huán)境下學習效果的影響l信息呈現(xiàn)方式由文字、文字+ 圖、解說、解說+ 圖、文字+ 解說+ 圖，五個水平l教學風格：理智型教學風格；情感型教學風格；自然型教學風格；幽默

35、型教學風格，四個水平。l因變量用對學習材料的記憶成績來衡量。l假設有200名被試。l請問可以采用哪種實驗設計？三種設計方法三種設計方法l1. 54完全隨機實驗設計（被試間實驗設計）l將200名被試隨機分為20組，每組10人。l每組接受一種實驗處理。被試分配方法被試分配方法信息呈現(xiàn)方式文字文字+ 圖解說解說+ 圖文字+ 解說+ 圖教學風格理智型1-10情感型自然型幽默型190-200三種設計方法三種設計方法l2. 54混合實驗設計l將200名被試隨機分為4組，每組50人。l每組分別接受所有實驗處理。被試分配方法被試分配方法信息呈現(xiàn)方式文字文字+ 圖解說解說+ 圖文字+ 解說+ 圖教學風格理智型1

36、-501-501-501-501-50情感型51-10051-10051-10051-10051-100自然型101-150101-150101-150101-150101-150幽默型151-200151-200151-200151-200151-200三種設計方法三種設計方法l3. 54被試內(nèi)實驗設計l將200名被試作為一組，分別接受54 =20個實驗處理。被試分配方法被試分配方法信息呈現(xiàn)方式文字文字+ 圖解說解說+ 圖文字+ 解說+ 圖教學風格理智型1-2001-2001-2001-2001-200情感型1-2001-2001-2001-2001-200自然型1-2001-2001-20

37、01-2001-200幽默型1-2001-2001-2001-2001-200兩因素實驗設計兩因素實驗設計2l不同編碼對聽寫困難兒童字形記憶的促進效應l自變量一：編碼類型：l視覺動作編碼：要求被試看著目標假字, 同時在稿紙上將假字按照筆畫順序?qū)懸槐?書寫動作加工), 寫的時候眼睛不離開材料, 并發(fā)出12 的讀音(避免對假字進行任何形式的語音加工)。l視覺編碼：要求被試看著目標字, 寫的時候眼睛不離開材料, 同時要求非寫字手的食指敲擊桌面(避免對假字的動作加工), 并發(fā)出12 的讀音(避免對假字的語音加工)。兩因素實驗設計兩因素實驗設計l為了了解困難兒童同正常兒童是否有差別，設控制組。因此自變量

38、二為組別（困難組和控制組）l因此，此實驗設計應該為兩因素實驗設計。l因變量為字形記憶成績。l假設有40名被試，困難組20名，控制組20名，問如何設計實驗？兩種設計方法兩種設計方法l1. 22完全隨機實驗設計（被試間實驗設計）l隨機抽取20名困難兒童組成困難組，抽取20名正常兒童組成控制組。l將20名困難兒童（編號1-20）隨機分為兩組，一組（1-10）接受視覺-動作編碼，另一組（11-20）接受視覺編碼；l將20名正常兒童（編號21-40）隨機分為兩組，一組（21-30）接受視覺-動作編碼，另一組（31-40）接受視覺編碼。被試分配方法被試分配方法兒童類型困難組控制組編碼類型視覺動作編碼1-1

39、021-30視覺編碼11-2031-40兩種設計方法兩種設計方法l2. 22混合實驗設計l隨機抽取20名困難兒童組成困難組，抽取20名正常兒童組成控制組。l20名困難兒童（編號1-20）分別接受視覺-動作編碼和視覺編碼的實驗處理；l20名正常兒童（編號21-40）分別接受視覺-動作編碼和視覺編碼的實驗處理。被試分配方法被試分配方法兒童類型困難組控制組編碼類型視覺動作編碼1-2021-40視覺編碼1-2021-40思考：思考：l上例能否使用22被試內(nèi)實驗設計？交互作用（交互作用（interaction effect）l交互作用是指，一個實驗中有兩個或兩個以上的自變量，當一個自變量的效果在另一個自

40、變量的每一個水平上不一樣時，我們就說存在著自變量的交互作用。 l當存在交互作用時，單純研究某個因素的作用是沒有意義的，必須分另一個因素的不同水平討論該因素的作用大小。 關于交互作用的解釋關于交互作用的解釋l研究者想了解一種藥物的不同劑量（假如有兩種劑量：小劑量，大劑量），以及注射此藥物時周圍環(huán)境安靜程度（安靜、吵雜）對某種生理指標的影響。l如采用完全隨機實驗設計，怎么設計實驗？l自變量：1.藥物劑量，兩個水平：小劑量和大劑量。2.環(huán)境，兩個水平：安靜和吵雜。共22=4個實驗處理l因變量：某種生理指標，以數(shù)字來表示l被試：共20名患同樣疾病的患者，每種實驗處理隨機安排5名被試l實驗設計：22完全

41、隨機實驗設計藥物劑量藥物劑量b1（小劑量）（小劑量）b2（大劑量）（大劑量）環(huán)境環(huán)境a1（安靜）（安靜）a1b15名名a1b25名名a2（吵雜）（吵雜）a2b15名名a2b25名名小劑量小劑量大劑量大劑量安靜安靜27162815231421152413吵雜吵雜25252826242428272223小劑量小劑量 大劑量大劑量安靜安靜24.614.619.6吵雜吵雜25.42525.22519.8l由方差分析表得知，F(xiàn)（1，18）=7.001，p=0.0160.05.l結(jié)論：藥物的不同劑量對生理指標有顯著的影響，大劑量藥物顯著降低了生理指標。l由方差分析表得知，F(xiàn)（1，18）=8.658，p=0

42、.0090.01.l結(jié)論：不同環(huán)境對生理指標有極其顯著的影響，吵雜環(huán)境下的生理指標顯著高于安靜環(huán)境下的生理指標。l上述的兩個結(jié)論正確嗎？l藥物劑量或環(huán)境因素是不是真的對生理指標有顯著影響？l因為存在交互作用，根據(jù)對藥物劑量或環(huán)境因素的分別討論，單純考慮藥物劑量或環(huán)境因素對生理指標的影響是沒有意義的。l下一步：藥物劑量和環(huán)境因素是怎么相互影響的？應用“簡單效應檢驗”進行分析。l閱讀多因素方差分析結(jié)果的兩個要點：閱讀多因素方差分析結(jié)果的兩個要點：l1.當交互作用顯著時，下一步要做“簡單效應（simple effect）檢驗”；l2.當交互作用不顯著時，就看各因素主效應（main effect）是否

43、顯著。三、小樣本設計l單被試設計或個案設計（single-case designs） ：是指研究者使用來自一個被試的實驗結(jié)果來證明因果關系的研究設計。l同義異名:小樣本設計(small-sample design), N=1研究, 受試者內(nèi)重復設計( Intrasubject- replication design)l如單以研究的樣本數(shù)來看，心理學的研究歷史可以分為三個階段：l以小樣本設計為主的年代（1930年代以前），l以大樣本設計為主的年代（1930到1970年），l重新接受小樣本設計的年代（1970以后）實驗設計的演變史實驗設計的演變史l造成早期的心理學家采用“小樣本設計”的原因有兩個。

44、l1.早期的心理學家受到自然科學的影響極大，所以他們積極的做研究來描述實驗變項與行為之間的功能關系（亦即，描述當一個變項發(fā)生變化時，行為跟著會產(chǎn)生什么變化），并提出“定律”（laws）來解釋變項與行為之間的因果關系。更重要的，他們認為一個有用、有效的定律必須是一個能解釋“個別”受試者行為的定律。實驗設計的演變史l2.早期的心理學家已經(jīng)注意到研究資料的隨機變異問題；亦即，被試在研究中的行為常常不知道為了什么，就改變了。l例如，被試面對著一盞小燈，實驗者告述被試“當燈亮時，盡快的按燈前面的鍵”。實驗設計的演變史l在這么簡單的實驗中，我們都會發(fā)現(xiàn)：l（1）不同被試的“按鍵時間”不同。l（2）同一位被

45、試在兩次嘗試中的按鍵時間也不一樣。實驗設計的演變史l雖然當時統(tǒng)計學還在萌芽階段，推論統(tǒng)計的概念甚至還未出現(xiàn)，但是研究者已經(jīng)知道要估計一位被試的反應，最好估計數(shù)是這位被試所有反應的平均數(shù)。l所以，為了穩(wěn)定評估一個變量對行為的影響，研究者便在實驗中讓被試做許多嘗試，并用被試在這些嘗試中的反應平均數(shù)來代表這名被試在變項影響下的行為反應。實驗設計的演變史l在這兩種因素的影響下，早期的心理學研究者（例如，研究條件學習（conditioning）的 Pavlov，以及研究心理物理（psychophysics）的 Weber 和Fechner，與研究知覺與意識的（Wundt 等）便很自然的在研究中采用某種小

46、樣本設計來收集數(shù)據(jù)。l那個時代的研究者最常用的小樣本設計是獨立嘗試設計（discrete-trials design）與個案研究（case report）。實驗設計的演變史l統(tǒng)計學家（例如，F(xiàn)isher）在二十世紀初（1920、1930年代）發(fā)展出推論統(tǒng)計的概念。l心理學家很快的發(fā)現(xiàn)，數(shù)據(jù)的隨機變異問題可以借著推論統(tǒng)計的分析技巧加以處理。因為推論統(tǒng)計需要大量的被試，以符合推論統(tǒng)計對資料的假設，及達到理想的統(tǒng)計檢驗力，所以從那個時期開始，大樣本設計（group-subject design）便成為心理實驗的主流，而統(tǒng)計學也變成心理學家的必備知識了。實驗設計的演變史l大樣本設計成為心理學研究的常態(tài)

47、后，小樣本設計的研究便很難在心理學的主流期刊上找到發(fā)表的空間了。l然而，在這樣對小樣本設計不友善的環(huán)境中，仍然有一群以 B.F. Skinner 為首的行為學派心理學家仍然不做大樣本實驗，不用推論統(tǒng)計檢驗實驗結(jié)果的穩(wěn)定性；他們繼續(xù)以小樣本設計的方式做研究。l這些研究者除了一方面延續(xù)過去小樣本設計的研究方式，另一方面也從兩個方向增加研究結(jié)果的穩(wěn)定性。實驗設計的演變史l（一）用電子儀器控制實驗的進行，使實驗環(huán)境和實驗過程變得更穩(wěn)定，以減低數(shù)據(jù)的隨機變異。l（二）發(fā)展一個比獨立嘗試設計更有效的實驗設計方式；這種被稱為 “基線設計” （baseline design）的實驗方法。實驗設計的演變史l近年

48、來，這種輕視小樣本設計的現(xiàn)象似乎有所轉(zhuǎn)變。一些重要的期刊也逐漸接受小樣本設計的研究；一些重要的心理學家相繼的以這種設計收集研究資料。小樣本設計實驗的邏輯小樣本設計實驗的邏輯l對一個大樣本設計的研究，我們可以從研究的建構(gòu)效度、統(tǒng)計效度、內(nèi)部效度和外部效度來檢驗研究的優(yōu)劣，其實我們也可以將藉用這種檢驗的方式，來討論小樣本設計實驗的邏輯。l建構(gòu)效度指的是，實驗變量和研究者所希望探討之心理學概念之間的配合性。l建構(gòu)效度顯然和研究者采取的實驗設計無關，無論研究者采用大樣本設計或小樣本設計都可能發(fā)生問題。避免建構(gòu)效度發(fā)生問題的方法是研究者廣泛的收集相關文獻，小心分析文獻記錄，然后對變量做出學界普遍接受的定

49、義。小樣本設計實驗的邏輯小樣本設計實驗的邏輯l任何一個研究者都希望他的實驗可以驗證自變量和因變量之間的因果關系而達到這個希望的先決條件是實驗具有內(nèi)部效度，因為只有在一個具有內(nèi)部效度的實驗中，研究者才能檢驗變量之間的因果關系。l然而小樣本設計的實驗似乎比較難達到這個目的，因為小樣本設計無法用推論統(tǒng)計來分析實驗結(jié)果，所以研究者無法估計實驗的隨機誤差，這樣一來當實驗效果不是很明顯的時候，研究者就不知道實驗效果是否真的出現(xiàn)了。lBordens和Abbotts（1988）卻指出，使用小樣本設計的研究通常都具有三種特質(zhì)；這些特質(zhì)使得研究者可以從實驗結(jié)果推論變量之間的因果關系。1.重復測量。 2.嚴格控制混

50、淆變量。 3.研究對因變量具有重大影響力的自變量。小樣本設計實驗的邏輯小樣本設計實驗的邏輯l因為小樣本設計只用一個或少數(shù)幾個被試，所以被試個人的因素對實驗結(jié)果的影響就變的非常的重要；這當然會影響研究結(jié)果的外部效度。l小樣本設計的實驗透過兩種方式檢驗實驗發(fā)現(xiàn)的外部效度。第一種是透過被試間的重復驗證（inter-subject replication）。第二種驗證實驗外部效度的管道是來自科學社群的互動活動。小樣本設計實驗的邏輯小樣本設計實驗的邏輯l小樣本設計根本不存在統(tǒng)計效度的問題，因為：l（1）嚴格控制實驗情境會減低數(shù)據(jù)的隨機變異，且研究的自變量通常具有明顯的效果，所以小樣本設計的研究根本不需要

51、使用推論統(tǒng)計來分析數(shù)據(jù)。l（2）既然小樣本設計不使用推論統(tǒng)計，自然沒有統(tǒng)計檢驗力與數(shù)據(jù)不符合統(tǒng)計程序假設的問題。大樣本大樣本 v.s. v.s. 小樣本小樣本大樣本設計小樣本設計內(nèi)在效度較佳:因有設置控制組較差:影響因素眾多(遺留效果,次序效果)因果關系的推論較容易較不容易外在效度推論到母群體,但不能推論到個人無法推論到大群體,但實用性高資料分析敘述和推論統(tǒng)計繪制成圖表以視覺檢視大樣本大樣本 v.s. 小樣本小樣本控制方法大樣本設計小樣本設計統(tǒng)計方法的控制隨機的抽樣隨機的抽樣, ,分派分派oror配對配對重復地實施實驗處理與重重復地實施實驗處理與重復地測量復地測量誤差的控制增加樣本人數(shù)增加樣本

52、人數(shù)重復測量因變量重復測量因變量因果關系控制(非無關因素干擾)以控制組為對照比較的對象恢復到基準線恢復到基準線 ( (如如:A-B-:A-B-A,A-B-A-B)A,A-B-A-B)無關變量控制時機實驗進行前就設計好方法加以控制實驗進行前或進行中單被試設計單被試設計主要特征主要特征l對研究的個案建立一穩(wěn)定基線l以使得被試可以作為他們自己的控制l有操縱變量（自變量）l有標準的測量步驟l控制研究步驟而不在于控制對照組l在實驗過程有重復與經(jīng)常的測量l有利用視覺觀察分析數(shù)據(jù)而不是只有用統(tǒng)計方式單被試研究結(jié)果評估單被試研究結(jié)果評估l 由于實驗中未對額外變量進行控制，所以其結(jié)果并非真實驗的結(jié)果，個體行為的

53、改變有可能是處理之外的因子引起的 l其處理前后的行為差異可能只是由于隨機誤差造成的 單被試研究基本概念單被試研究基本概念l觀測單元（phase）：指同一種條件下對同一個體的一系列觀察 l基線觀察（baseline observation）：指在沒有實施處理時，研究者所做的觀察 l基線單元（baseline phase）：指一系列的基線觀察，用字母A表示 l處理觀察（treatment observation）：指在實施處理時，研究者所做的觀察 l處理單元（treatment phase）：一系列的處理觀察，用字母B表示 單被試研究基本概念單被試研究基本概念l水平（level） ：指一系列觀測得

54、到的大致相同的數(shù)值l趨勢（trend） ：指不同觀測之間的差異在同一方向上持續(xù)一致，數(shù)值上大致相同 l穩(wěn)定性（stability） ：指一系列觀察呈現(xiàn)出持續(xù)一致的水平或趨勢的程度 不穩(wěn)定數(shù)據(jù)的處理不穩(wěn)定數(shù)據(jù)的處理l要學會耐心等待l求兩個或更多觀察數(shù)據(jù)的平均成績 l在不一致的行為中尋找模式 研究設計類型研究設計類型AB 設計設計lAB設計：先進行基線測量，接著施加處理，然后進行后測l研究設計包括一個基線期( baseline period )接著實驗干涉期 (an intervention phase)l研究限制:linternal validity受到如maturation, history

55、& selection biases的威脅，推斷因果關系較弱研究設計類型研究設計類型ABA 設計設計l研究設計包括基線期，隨后的實驗干涉期，及最后拿掉涉入因子產(chǎn)生第二個涉入期。l比 AB design好一點，較能說明實驗干涉產(chǎn)生的影響。l研究限制：l不適合不可逆的行為研究。l移去希望產(chǎn)生的好的行為可能是不道德的（補救設計可采ABAB方式）研究設計類型研究設計類型ABAB 設計設計lABAB設計：也叫反轉(zhuǎn)設計(reversal design) ，是單被試單元輪轉(zhuǎn)設計中的一種。它包括4個單元：基線單元、處理單元、回歸基線單元、重復處理單元，其目的在于驗證施加處理是否引起被試行為的改變。針刺

56、對治療口吃是否有效果針刺對治療口吃是否有效果ABAB設計的局限性設計的局限性l撤銷處理后，首當其沖的問題是被試有何反應。撤銷處理可能不會改變被試行為。也就是說，盡管實驗者打算通過撤除處理的方法回歸基線，但被試行為可能未回到基線。 l第二個問題是撤銷處理的道德問題。 討論：設計與現(xiàn)實生活討論：設計與現(xiàn)實生活l在許多實驗中，將實驗處理進行逆轉(zhuǎn)通常是不現(xiàn)實的l實驗處理的逆轉(zhuǎn)可能違反道德準則l如果實驗過程中被試有學習過程，則采取實驗處理的逆轉(zhuǎn)不僅沒有必要而且也是不可能和不道德的研究設計類型研究設計類型多基線設計多基線設計l多基線設計（multiple-baseline design）：指同時開始兩個基

57、線單元，然后對第一個基線單元啟動處理單元，與此同時，另一個基線觀測繼續(xù)進行，一段時間后，對第二個基線單元啟動處理單元。 T1 T2 T3 T4行為A 基準線 處理行為B 基準線 基準線 處理行為C 基準線 基準線 基準線 處理行為D 基準線 基準線 基準線 基準線多基線設計多基線設計l多基線跨被試設計（multiple-baseline across subjects）：最初的兩個基線單元分別對應于兩個被試的多基線設計。l多基線跨行為設計（multiple-baseline across behaviors）：最初的兩個基線單元分別對應于同一被試兩種不同行為的多基線設計。l多基線跨情境設計（m

58、ultiple-baseline across situation）：最初的兩個基線單元分別對應于同一行為不同表現(xiàn)環(huán)境的多基線設計。準實驗設計準實驗設計（quasi-experimental design）l準實驗設計，即指未對自變量實施充未對自變量實施充分控制分控制，但使用真正實驗的某些方法搜集、整理以及統(tǒng)計分析數(shù)據(jù)的研究方法。l準實驗設計能夠在嚴格實驗無法進行的時候取得結(jié)果。l例如研究者出于倫理考慮，不可能為調(diào)查觀察大學生藥物使用情況而創(chuàng)造一個藥物濫用組，然后比較他們與我們創(chuàng)造的非藥物濫用組的行為；l又比如研究者也沒有能力為了解自然災害下的情緒反應而人為制造一場地震。在這些情況下，嚴格的實

59、驗研究是不可能的，研究者只能求助于準實驗設計。l在準實驗設計中，我們只能選擇某個特征（自只能選擇某個特征（自變量）不同的被試變量）不同的被試，然后將這些在該自變量不同水平的被試行為加以比較。l典型的準實驗常用被試變量作為自變量，因為對于大多數(shù)天生的被試變量（年齡、性別、種族、種群）、社會引起的被試屬性（社會階層、宗教或居住區(qū)）、疾病以及與疾病有關的被試因素（肢體殘缺、智力殘疾、腦外傷、災難后果）而言，我們只能選擇而不是改變只能選擇而不是改變。l但是，我們只是選擇了在這個被試變量上有差異的被試，很難保證他們在其他相關變量上是相等的。l也就是說，準實驗中實驗者的自由度是比較小的，對額外變量的控制也

60、是較弱的。這使得被試變量的效用會和我們無法排除的額外變量的效用相混淆。一、什么情況下使用一、什么情況下使用l1.自變量為被試變量，不能隨機分配到不同的處理水平中，如：性別、年齡、年級、血型等w2.自變量不是被試變量，但難以隨機分配被試。也就是只能選擇選擇被試，不能控制/改變被試。二、準實驗設計的類型二、準實驗設計的類型（一）單組設計1.單組前測后測設計（one-group pretest-posttest design）（含單組后測設計，one-group posttest design）（1）單組后測設計在單組后測設計中，只有一個實驗組，對實驗組只給予一次實驗處理，然后通過測量得到一個后測成績。 l