实验心理学[第二章心理学实验设计]山东大学期末考试知识点复习

第二章心理学实验设计

实验设计说到底就是计划如何控制各种变量，以严密的逻辑说明因果关系。心理实验的设计，就是实验研究者为了解答所研究的问题，设计对实验中各种变量如何加以控制的方案。

心理学实验分两种情况。一种是实验室实验，一种是自然实验。本章主要讨论实验室实验的设计问题。

第一节心理实验研究的程序

一、确定课题

(一)课题的来源

研究课题的来源通常有以下几个方面：实际需要、理论需要、个人经验以及前人的研究与文献资料。

(二)实验类型的确定

一般可以把实验分为两种类型。一种是因素型实验，一种是函数型实验。

(三)问题的陈述

在课题确定和实验类型明确后，如果用假设的形式提出，那就更加符合科学原则。

二、选择被试

选择被试的原则主要有两种：一种是依照问题的性质选择被试，另一种是依照结果的概括程度来选择被试。

三、实验的控制与测定

在实验过程中，对自变量、因变量和控制变量都要进行控制。对自变量的控制主要表现在对自变量的操作性定义，确定检查点和自变量范围等方面。对反应的控制主要表现在对指导语、实验仪器和材料选择等实验过程的控制上。在心理

实验中，要求反应指标应该具有有效性、客观性和数量化等特征。

四、实验结果的统计

心理学研究的资料常常分为：计数资料、计量资料、等级资料和描述性资料等类型。实验和观察到的资料应该应用统计方法加以整理并制成图表。在图表中标出各种数值。对结果分析应该用统计法，或者假设检验给以证实或否定。

五、撰写论文

实验完成后需要做实验报告。完整的实验报告一般包括：题目、摘要、引言、方法、结果、讨论、结论、参考文献和附录等部分。

第二节心理学实验中的变量

一、自变量及其控制

在心理学实验中，自变量是能产生所要研究的心理现象的各种条件(因素)或条件的组合。自变量往往与刺激有关，常常称为刺激变量，它由主试选择、控制，决定着行为或心理的变化，但是被试自身的条件(机体变量)也常常影响反应活动，因此，刺激变量和机体变量都可以作为自变量来进行研究。

(一)自变量的种类

如果仔细分析，自变量还可以分解为以下4大种类：

1．刺激特征方面的自变量

刺激的不同特性会引起被试不同的反应。这些自变量可以是量的变化，也可以是质的变化；可以是简单刺激，也可以是组合刺激。

2．环境变量

不同的环境因素也可以作为自变量。进行实验时环境的各种特点如温度、是否有观众在场、是否有噪音、白天或夜晚，另外不同的国家、地区、学校、班级都可以作为自变量。

3．被试变量

一个人的各种特点，如年龄、性别、职业、文化程度、职业特征、健康状况、个性差异、左手或右手为利手、自我评价高或低等等，都可以作为自变量。

4．暂时的被试变量

暂时的被试变量指的是那些容易暂时性地受主试或研究者的言语、表情、态度以及其他因素影响的被试变量，例如定势、动机、疲劳等等。通常是由主试给予不同的指示语造成的。

(二)对于自变量的控制

1．对自变量规定操作定义

实验中规定操作性定义有很多好处，可以使研究者的思考具体而清晰；可以增进科学研究者之间沟通的正确性；可减少一门学科所用概念或变量的数目。

2．检查点的确定

心理学研究中的自变量，有些有质的区别，是连续的，例如不同的感觉通道，不同的学习方法等，这些不同的质就是不同的检查点，或称为实验处理。一般检查点确定在三到五个为宜。

3．仪器的校准

实验中对仪器的控制要求是：仪器不仅能对自变量的操作达到严密准确，同时也应具有控制无关变量的能力。

4．控制呈现刺激方式

包括呈现时间的长短、呈现的顺序、空间位置等，都应根据要求加以控制。

二、因变量及其控制

(一)因变量的种类

因变量即被试的反应变量，它是自变量造成的结果，是主试观察或测量的行

为变量。

在心理学实验中，充当因变量的总是反应变量，它是由自变量引起的被测定者的心理现象或行为变化。一般来讲作为反应变量的指标有：

(1)准确性方面的指标，如正确率或错误率；

(2)速度或敏捷度方面，一般来讲，内部的心理历程越短，速度越快；

(3)刺激的强度水平不同，也可以做为反应指标；

(4)反应的概率或频率，如阈限的确定就是根据“正”反应出现的概率计算；

(5)各种心理测验的量表分数及评价者的评定分数；

(6)反应的强度或力量，可以用物理量大小表示，也可以用反应的时间长短表示；

(7)高次反应变量，即用一个图或表表示反应的多种情况，例如学习曲线。

(二)反应变量的控制

1．对反应规定操作定义

规定反应变量的操作性定义便于数量化，但是同时要注意指标的单一性偏差。

2．反应变量应具备的条件

实验中的反应指标一般需要具备几个特征：

(1)指标要具有有效性，即特异性或相关性，能够真实反映反应的情况，即反应的指标能够度量刺激所引起的真实反应，而不是其他别的什么。

(2)要具有客观性，即不同的研究观察者或不同次的观察只要是反应相同，其指标也应该是相同的。当然观察的随机误差是允许的。一些主观性较大的度量指标，规定好反应标准后，也可以认为是一种客观

性很好的度量指标。

(3)指标要能够数量化，或用数字，或用次数，或用一定的反应程度不同的语义，例如好、很好、非常好之类，也可认为是具有数量化特征的指标。

(4)指标要能够精确地、真实地度量反应的变化，即指标本身要具有灵活性和分辨性，既要精确又要准确。在应用百分数表示正确或错误时应特别注意天花板和地板效应。天花板效应：当要求被试完成的任务过于容易，所有不同水平(数量)的自变量都获得很好的结果，并且没有什么差别时，我们就说实验中出现了天花板效应。地板效应：当要求被试完成的任务过于困难，所有不同水平的自变量都获得很差的结果，并且没有什么差别时，我们就说实验中出现了地板效应。

3．反应指标的平衡

实验中常常遇到反应速度要快，但是造成错误率上升的现象，这就是速度一准确性权衡问题。

三、控制变量的处理

控制变量又称无关变量、额外变量等等，它们是除自变量之外，一切能够影响实验结果的变量，是必须在实验中加以控制的变量。如果应该控制的变量没有控制好，那么它就会造成因变量的变化，在这种情况下，研究者选定的自变量与一些未控制好的因素共同造成了因变量的变化，这就叫自变量的混淆。

对控制变量的处理方式主要有以下几个方面：

(一)对部分被试变量及暂时被试变量的控制方法

(1)指导语控制。为了使被试的反应一致，应该对指导语标准化；

(2)主试者对待被试者的态度应该规范化；

(3)采取单盲或双盲实验法；

(4)控制被试者的个体差异；

(5)采取实验组、控制组对照法。

(二)对环境变量及部分被试变量的控制方法

1．操作控制的方法

这一方法主要是指主试者的具体操作，排除一些变异因素对所研究问题的影响，包括对控制变量的消除和保持恒定的方法。心理实验在暗室或隔音室中进行就是为了消除控制变量的视觉刺激和昕觉刺激。对于实验中不能消除的有机体变量，比如年龄、身高、性别、体重等刺激变量，就需要使其保持恒定。

消除法，即通过采取一定措施，将影响研究结果的各种无关变量消除掉。如为了消除“实验者效应”、“霍桑效应”，可采用“双盲程序”；采用好的指导语可消除被试的紧张、焦虑，还可消除被试因不明白如何去做而产生的各种随机与系统误差。

恒定法，即采取一定措施，使某些无关变量在整个研究过程中保持恒定不变。如使研究环境、测量工具、指导语、研究时间对不同被试保持一样，通过效果恒定来达到控制它们的影响的目的。

平衡法，对某些不能被消除，又不能或不便被恒定的无关变量，通过采取某些综合平衡的方式使其效果平衡而对它们进行控制的方法。平衡法的具体方式有对比组法和循环法。对比组法的原理是，随机建立两个被试组，两组除研究变量外，在其他无关变量的效果方面都是相等的，因而两组结果之差可视为研究变量的差异所致。循环法主要用来平衡研究处理的顺序效应。

2．设计控制法

通过实验设计，控制实验结果中可能混入的控制变量的效果。主要方法有：控制变量效果的平衡和控制变量效果的抵消。设计时采取实验组和控制组法是实验中基本的方法。通过随机分配被试可以达到平衡的效果。比较典型的是Kurtz提出的有效计划；对于由于实验顺序所造成的练习、疲劳以及空间位置、动作等造成的控制变量的控制，就需要运用抵消法，常见的如ABBA循环法、随机化法。

3．统计控制法

常见的有控制变量的纳入法和统计控制法等。将控制变量作为实验设计中的一个自变量，可以使实验情景更接近实际。但是由于自变量的增加，会带来分析上的困难。在统计分析的过程中也可以把一些影响实验结果的因素分离出来，常用的有共变量分析(或称协方差分析)等。

第三节实验设计

一、实验设计及其评价

(一)心理实验的基本步骤

(1)确定研究问题并提出假设；

(2)拟定验证实验的方法并进行研究；

(3)整理分析资料并解释实验结果。

(二)实验设计的功能

(1)使实验变量(即反应变量)的变化最大；

(2)能控制好各种影响实验结果的无关变量；

(3)使实验中误差变异最小。

(三)实验设计的评价

(1)能够恰当地解决所欲解决的问题；

(2)恰当地控制了实验中的无关变量；

(2)使实验结果具有很高的可靠性(即效度)。

二、实验设计的类型

依据不同的分类标志，可以将各种心理实验设计分为不同的类型。

(一)实验组、控制组比较设计(又叫组间设计)

这是依据实验设计的分组方式，是否给以实验处理划分的。这是心理实验最基本的实验设计类型。在实验中将被试分为两组，一组施以实验处理称作实验组，另一组不给实验处理叫控制组。最后测定某刺激的反应进行比较，所以又叫组间设计。

(二)事前测定和事后测定比较设计

这是依据何时测定被试的方式来分类的设计类型。事前测定是指在实验处理实施前对被试进行有关研究方面的测定，事后测定是指在实验处理实施后对被试进行有关研究内容的测定，前后两次测定的差异就是实验处理的结果。

(三)随机化设计及区组设计

这是依据无关变量的控制方式来区分的实验类型。这种设计是使各组被试在实验处理前各方面完全相等，但分组的方式不同。完全随机化设计是依据概率的原则，用随机分派的方法使各组无关变量保持相等，一般常用控制组和实验组，或多个实验组的设计，又叫做组间设计。区组设计是将被试按区组划分，使每一区组被试尽量保持同质。然后将区组内的被试随机分配到各个实验处理中去。

(四)单因素与多因素实验设计

这是依据实验中自变量的多少进行分类的设计类型。如果自变量因素只有一个，就是单因素的实验设计，如果实验中的自变量是两个或两个以上的设计就是多因素设计。

(五)前实验设计、相关设计、准实验设计、真正的实验设计

这是依据实验中各种变量的控制情况或控制水平高低划分的实验设计类型。前实验设计也可以操纵、变化一个自变量，但是这种设计对无关变量的控制太差，致使实验结果的可靠性很低。相关设计又叫事后回溯设计，这种设计既不能操纵、控制自变量，也不能随机分派被试，只能将被试的现存差异，分类归到一定的情景中去。准实验设计类似或近似真正的实验设计，是指在实际的社会情景中，不能用真正的实验设计来控制无关变量，但可以对一些影响实验结果的无关变量进

行分类，将其作为自变量因素纳入，使用真正实验设计的某些方法进行搜集、整理、统计分析资料。真正的实验设计是指以数理统计为基础的实验设计，这种设计能对实验中各种无关变量进行周密控制，还应用一定的统计方法帮助分析实验结果。

三、基本的实验设计

经常运用的基本实验设计一般有：完全随机化设计、随机区组设计和多因素实验设计。

第四节实验研究的效度

实验研究效度是指一项实验研究所得到的结论与事物本来面目和本质规律之间吻合的程度。

一、内在效度和统计结论效度

(一)内在效度

1．内在效度的定义

指实验数据偏离真值的程度或指系统误差的大小。

2．影响内在效度的因素

(1)历史因素。是指实验在经历一个时期后，存在一些有利于强化反应的因素作用，使反应变量发生偏移，反应结果不真实。

(2)选择。是指没有采取随机取样的方法选择实验对象或进行分组，使所选择的几组实验对象在实施实验处理前就存在了差异。

(3)成熟或测验经验的增长。是指被试随着时间的推移内在历程发生变化，或者对实验中测量量表的答题技巧已经掌握，影响了实验的真实性。

(4)测量工具的稳定性。是指呈现自变量和测定反应变量的仪器或其他工具，随着时间、电压的变化或其他原因，如果发生变化的就是不稳定的。

(5)统计回归因素。实验结果中的极端值等的回归因素误差导致。

(6)被试亡失。有的被试中途退出，造成实验结果的偏差。

(7)选择与成熟交互作用。选择不同被试可能与成熟之间存在交互作用，影响效度。

(8)前测与实验处理的反作用。前测与实验处理本身都会对实验结果产生影响。

(9)霍桑效应。是指被试知道自己在被观察测定，表现出的期望效应和猜测实验目的对实验结果造成的影响。

(10)疲劳因素。是由重复安排实验所产生的影响实验结果的因素。

(二)统计结论效度

1．统计结论效度的定义

统计结论效度指由统计方法适用性所引起的统计结论有效性的程度。它主要反映统计量与总体参数之问的关系。

2．影响统计结论效度的因素

(1)统计检验力。影响统计检验力的因素主要有：样本大小、显著性水平α的大小、因变量的误差变异(标准差)的大小。

(2)所选用的统计方法依据的各种假设条件满足的程度。比如方差分析需要满足总体正态分布。

(3)多重比较和误差变异。

(4)测量工具的信度。

(5)实验处理执行的信度。

(6)实验环境内，无定性非相关事故的影响。

(7)被试的随机变异。

二、外在效度与结构效度

(一)外在效度

1．外在效度的定义

外在效度指实验结果的有效性，或推论、应用之范围的准确性。

2．影响外在效度的因素

(1)克服实验的过分人工情景化。实验一般是在严密控制的条件下进行，造成过分的人工情景，需要增加实验变量，从各方面进行处理。

(2)增加样本的代表性。要求取样时一定要注意随机化和代表性问题，增加取样的层次可以使样本代表性增大。

(3)保证测量工具的效度。研究中的各种工具必须有效。

(二)构想效度

1．构想效度的定义

构想效度指关于关系变量及变量之间关系构想的准确性，以及实验变量在实验时的操作定义与推理时定义的一致性程度。

2．影响构想效度的因素

(1)理论上的构想的代表性不充足。

(2)构想的代表性过宽，以至包括了无关事物。

第五节实验报告的撰写

研究报告的基本格式如下：

1．标题

题目是说明要做的实验研究是属于哪方面的问题。一般要求在题目中既要指

出自变量，也要指出因变量。

2．摘要

也称论文提要，应当以最概括、最简洁的语言写出，内容包括本课题所要解决的问题、方法以及获得的结果和结论。一般在摘要的后面还要列出论文的关键词。

3．前言

也称序言、引言或问题的提出，一般要求说明此实验的意义以及题目产生的过程，提出题目产生的过程，提出问题的背景材料或提出问题的假设，最好能引经据典，把实验的前后过程讲清楚。语言要精练，一般不要超过一千字。

4．方法

主要说明取得实验结果的实验设计，如实验设计有独到好处，或有创意。在方法中还要对实验中具体应用的技术过程作出介绍。

5．结果

主要是指统计结果，也就是原始材料经过统计后，以图、表形式表示出来的实验结果。观察结果的记录和被试者的口头报告也可以放在这个部分。

6．讨论与分析

讨论是根据实验结果对所要解决的问题给予回答，并指出假设是否可靠。如果结论不能充分地说明问题或者各部分有矛盾时，就要进行分析，找出原因。如果结论与别人不一致，可以进行讨论，提出自己的见解。同时，还可以对实验的程序、所用仪器及进一步研究提出修改意见和建议。

7．结论

结论是说明本实验证实了或否定了什么假设。结论一般以条文形式、用简短的语句表达出来。但是必须以实验所得结果为依据，不能夸大或缩小。

8．参考文献

要把参考文献的题目、出处、作者、出版日期都写明，以便查找。文献的顺序一般按照在文章中出现的先后为序，也可以按出版社的规定。

9．附录

学生型的实验报告一般要把全部的原始资料都列入附录，重要的实验材料、指导语也应列入附录。