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第二章


书本推荐 丁国盛,李涛:SPSS 统计教程:从研究设计到数据分析,机械工业出版社。 舒华,张亚旭:心理学研究方法,人民教育出版社。 心理学实验研究的设计是一个实验最核心的内容, 实验设计的水平直接决定 着你对实验研究的成功与失败的关键,也是体现一个人研究、学术水平的最有 力的证明。 几个相关术语 因素:心理学中的自变量常常是不连续的,因此,自变量也叫做因素。 水平\实验处理:同一

因素的不同标准(自变量的不同取值)称为水平,也 叫实验处理。 实验条件:实验处理或处理的结合构成具体的实验条件。 试验:完成一个实验条件的操作,叫做一个试验(trial)。 实验设计的概念与意义 实验设计就是进行科学实验前做的具体计划。 它主要是用来控制实验条件和 安排实验程序。 实验设计的目的在于尽可能减少额外的或未控制的变量, 从而增 加实验产生有效的一致结果的可能性。 实验设计是实验成功的关键。一个好的实验设计能够用最少的人力、物力获 得最多和最有效的实验数据以达到实验的最佳状态。 如果实验设计不当、对非实验条件控制不严、实验方法和程序安排不合理, 即使实验的规模较大、 实验次数较多,所得到的实验数据也仍有可能无法对最初 提出的问题给以合理的回答,达不到原来的实验目的。 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。 实验设计的内容 ①刺激变量(或刺激变项)的确定及其呈现的方式; ②反应变量(或反应变项)的指标及其测量方法; ③对一切有关变量(或变项)的控制措施; ④确定被试总体及被试样本人数和选择被试的方法;

⑤拟定主试在实验开始前对被试者要说的指示语; ⑥规定实验次数; ⑦安排实验程序; ⑨规定处理实验数据的方法。

⑧规定使用仪器的型号; 实验设计的基本模式 (A)实验条件
声、光、电 学习材料 图形 各种作业、任务 指示语 时空等因素

(B)心理过程
感知、注意 记忆、表象 思维 情绪 动机 个性心理特征

(C)外部表现
口头报告 手、眼活动 脸部表情 心率 脑电 行为效果

实验设计的基本类型 1、从对实验控制条件的严密程度的不同: 1.1 真实验设计 1.2 准实验设计 1.3 非实验设计

2、根据实验中要操纵变量的多少: 2.1 单因素实验设计 2.2 多因素实验设计

3、根据在各种自变量及各种处理水平中是否用相同被试: 3.1 被试间设计 真实验设计 概念:真实验设计对实验条件的控制程度要求较高,在使用这类实验设计 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。 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。 实验 1:某对外汉语教学中心进行一项汉字教学实验,同一年级的两个平 行班参与该实验。 两个班, 一个采取了新的教学方法, 另一个班沿用旧教学方法, 学习 40 个生字。 3.2 被试内设计 3.3 混合设计 【随机区组设计】

为了考察两种教学方法对生字读音的记忆效果是否有影响, 教学效果是否有 差异, 分别从一班和二班中随机抽取 20 个学生,要求他们对已学的 40 个汉字进 行注音,注对一个的 1 分,注错不得分。 问:两种教学方式对汉字的记忆效果是否有差异,那一种更好? 3 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。 在心理学研究中,采用真实验设计来进行实验研究是检验实验效果的一个 重要方法。 准实验设计 “准”:意指有某些相似、类似,所以准实验设计也称类似实验设计。准实 验设计是一种控制无关变量不如真实验设计那样严密的实验设计。 准实验设计: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。准实验设计能够在严格实验无法进行的 时候取得结果。 男孩子是否比女孩子更富有攻击性?比较某医院使用不同的治疗方法对厌 食症的疗效。 方法:对采取了不同治疗方法的被试进行调查,但是这些治疗方法是他们 自己选择的治疗方法, 并不是有实验者主动控制随机分配的,因此不能进行因果 推论。 例如研究者出于伦理考虑,不可能为调查观察大学生药物使用情况而创造 一个药物滥用组, 然后比较他们与我们创造的非药物滥用组的行为;又比如研究 者也没有能力为了解自然灾害下的情绪反应而人为制造一场地震。在这些情况 下,严格的实验研究是不可能的,研究者只能求助于准实验设计。 在准实验设计中,我们只能选择某个特征(自变量)不同的被试,然后将这 些在该自变量不同水平的被试行为加以比较。 典型的准实验常用被试变量作为自 变量,因为对于大多数天生的被试变量(年龄、性别、种族、种群) 、社会引 起的被试属性(社会阶层、宗教或居住区) 、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)而言,我们只能选择而不是改变。

但是,由于我们只是选择了在这个被试变量上有差异的被试,但却很难保证他 们在其他相关变量上是相等的。 也就是说, 准实验中实验者的自由度是比较小的, 对额外变量的控制也是较弱的。 这使得被试变量的效用会和我们无法排除的额外 变量的效用相混淆。 这样, 通过准实验得到的结果便不能象真正的实验结果那样 可以安全地、 毫无闪失地归因于自变量,而所得出的只能是自变量和结果变量之 间的相关。因此,准实验研究中,我们能够说,变量之间是相关的,但不能说一 个变量的变化导致或引起了另一变量的变化。准实验本质上是一种相关研究。 特征:降低了实验控制的标准,通常在不易对被试进行随机取样,无法严 格创设等组的条件下进行的设计 但是不管怎样,准实验设计弥补了严格意义上实验研究的不足,使研究者能 够在道德和能力的限制范围内尽可能地关注感兴趣的问题。从这一点上看,准实 验设计虽然效力不足,却具有广泛的应用空间。 非实验设计 非实验设计: 通常是一种自然描述, 用来识别自然存在的临界变量及其关系。 由于非实验设计是真实验设计的组成部分或重要元素,又叫前实验设计。 特点:① 研究者不采取随机化原则分配被试; ② 研究者不能主动地操纵自变量与控制其他变量; ③ 研究者不能充分地控制机体变量,刺激和情境等无效源。 以下假设中,该选择哪种类型的实验设计来验证? 1、青少年罪犯的自我控制冲动能力比一般的青少年更差。 2、先观看助人行为影片的儿童比先观看中性影片的儿童表现出更多的帮助 他人的行为。 3、与男性相比,女性对减肥的关注程度更高。 2、根据实验中要操纵变量的多少: 单因素实验设计: 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。 多因素实验设计: 实验中含多个自变量,被试接受几个自变量水平结合的实 验处理。 实验 2:形声字是由声旁和形旁组成,占汉字总数的 80%以上。在一项研究中,

为了考察声旁提供的信息对汉字命名时间(即迅速读出该汉字,要求又快又准) 是否有影响。 从某高校中随机抽取了 45 个本科生参加了实验,并随机分为 3 组, 每组 15 人,每一组被试仅对一组实验材料进行命名。 问: 根据实验结果, 声旁提供的信息对汉字命名时间是否有影响?汉字声旁 提供的信息与汉字命名时间是什么关系? 实验 2:采用单因素三水平的实验设计(完全随机设计的方差分析) 。其中, 自变量为形声字类型,自变量的三水平分别是:规则形声字,不规则形声字,非 形声字。 数据分析需要报告的内容:主效应是否显著? 主效应:一个自变量的不同水平引起的而变化。 数据如何处理? 实验 2——丁国盛:第 10 章 单因素完全随机设计的方差分析。 实验 2——舒华:第五章第二节,单因素完全随机多组设计。 实验 2:采用单因素三水平的实验设计。其中,自变量为形声字类型,自 变量的三水平分别是:规则形声字,不规则形声字,非形声字。 从某高校中随机抽取了 45 个本科生参加了实验,并随机分为 3 组,每组 15 人,每一组被试仅对一组实验材料进行命名。 单因素三水平的实验设计 完全随机设计的方差分析。 数据分析需要报告的内容:主效应是否显著? 主效应:一个自变量的不同水平引起的而变化。 实验 2:不显著:说明该变量下各水平之间没有显著的差异; 【声旁提供的 信息对汉字命名时间无影响】 实验 2:显著:说明该变量下各水平之间有显著的差异; 【声旁提供的信 息对汉字命名时间有显著影响】 实验 2: 进一步事后检验: 说明到底是哪个水平之间的相互比较存在显著差异。 实验 3 笔画数和字频是影响汉字识别时间的重要变量,一项研究综合考察了他

们对汉字识别的影响,进行以下研究:把笔画数分成三个水平,分别为多笔画字 (12 画以上) 、中等笔画数(6~12 画)和少笔画数(1~6 画) ;把字频有两个 水平,分别为高频字和低频字。

问:笔画数和字频对汉字命名时间有什么影响 第一个因素笔画数有三个水平。 第二个因素字频有两个水平。 两个因素各个实验水平交叉成 6 个实验处理条件(组) 采用 3×2 的两因素实验设计。采用 3(笔画数:多笔画字、中等笔画数和少笔 画数)×2(字频:高频字、低频字)的两因素实验设计。 第一个因素笔画数主效应是否显著;笔画数的因素主效应:三类笔画的汉字 的反应时间均值是否存在显著差异? 第二个因素字频主效应是否显著;字频的因素主效应:两类不同字频的汉字 的反应时间均值是否存在显著差异? 两个因素之间是否存在交互效应。笔画数与字频的交互作用:不同字频的汉 字当笔画数也不同时,其反应时间均值是否存在显著差异? 数据如何处理? 实验 3——丁国盛:第 11 章 两(多)因素析因设计的方差分析 实验 3——舒华:第五章第三节,两因素完全随机实验设计。 区别自变量的不同水平、几个自变量和几个因变量 ①变量:通常用大写英文字母表示因素 ②变量下的各水平: 用于大写英文字母相对应的小写字母表示该因素的水平 ③用乘号(×)表示因素之间的相互结合 即:A 因素有 p 个水平,B 因素有 q 个水平,则称之为 A×B(或 p×q)因 素设计;依此类推。如:A×B(2×3) ,2×2,2×4×4 实验采用 2(不同经验被试:专家、新手)×2(被试性别:男、女)×2(图 片中明星性别:男、女)三因素混合设计。图片中明星性别为被试内变量,其他 两个因素为被试间变量。 单变量多水平实验设计的缺点: 第一,单变量多水平实验设计需要更多的时间和精力,设计的水平越多, 在被试的分配、实验处理分组、实验的组织与实施等方面困难就越多 。 第二,实验统计方法相对来说比实验组控制组设计难一些,自变量水平越 多,对统计结果的解释就越困难。

多因素实验设计的优点: (1)效率高:有两个自变量的实验要比分别做两个只有单一自变量的实验 效率要高,也就是说事半功倍。 (2) 实验控制好: 做一个实验时某些控制变量比进行两个实验时更易于控制 和保持恒定。 (3)可以获得交互作用。 交互效应:当一个自变量产生的效果在第二个自变量的每一水平上不一样时,交 互作用就发生了。 当一个自变量的水平在另一个自变量的不同水平上变化趋势不 一致时。 交互效应的识别与分析 实验 4:用不同的方式对遗忘症患者和控制组被试(患有神经系统疾病的患 者)进行记忆测验。实验有两个自变量:2×2 的实验设计。 自变量 1:被试类型(是否存在记忆缺陷) :正常人和遗忘症患者。 自变量 2:测验的类型:外显记忆测验和内隐记忆测验。

?

一个自变量产生的效果在第二个自变量的每一水 平上都是一样,不存在交互作用。

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一样时,交互作用就产生了。

实验 3:笔画数与字频的交互作用:不同字频的汉字当笔画数也不同时,其 反应时间均值是否存在显著差异?

3、根据在各种自变量及各种处理水平中是否用相同被试: 3.1 被试间设计 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。 实验 2:典型的被试间设计。 实验组和控制组设计是被试间设计常用的一种实验设计方法。 在实施实验组 与控制组实验时,首先选取两组被试,分为实验组和控制组,对实验组实施某种 实验处理, 而对控制组不进行任何实验处理,然后对实验组和控制组进行同样的 后测。 被试间实验设计的基本思想是使用多于一组被试,通过两组或多组的比较, 估计实验处理的效应。被试间实验设计也称组间实验设计。 如果经过实验处理的实验组的心理和行为指标与控制组有显著差异, 则说明 这种差异是由于实验处理产生的, 于是就可以得出实验处理对被试某一方面的心 理和行为有显著影响。 3.2 被试内设计 3.3 混合设计


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