生态学试验设计

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3．实验安排的反作用效果 • 在实验研究过程中，如果被试了解了实验的安排或因参加实验而受刺激，
那么他们就可能会产生霍桑效应。即在实验中接受实验刺激的被试在实验 中的表现与平时大大不同。参加实验的被试往往可能为投实验者所好，而 改变正常的行为方式，努力表现实验者所期望的行为。 4．多重实验处理的干扰 • 同一组被试在短期内接受两种或两种以上的实验处理时，前一实验处理往 往会对后一实验处理产生积极或消极的影响，使被试产生练习效应或疲劳 效应，因此用这种实验设计得到的结果就不能适用于单因素实验处理的情 境。
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实验法的基本要素
• 一个完整的实验，需要具备自变量与因变量、实验组与控制组、实验 环境、实验操作环节和实验结果五个因素。
1.自变量与因变量 • 自变量：指不受其他研究变量影响而自身变化的变量。 • 因变量：指随着研究变量变化而变化的变量。 • 在实验研究中，自变量是我们做实验控制的变量，而因变量是因为自
4．测量工具的使用 • 在实验过程中，测量工具不同，控制方式的不一致都会影响实验处
理的效应。 5．统计回归效应 • 统计回归现象指被试的测量分数在第二次测量时，有向团体平均数
回归（趋近）的倾向。 6．差异的选择 • 在实验过程中，由于没有采用随机化的方法选择和分配被试，因而
造成在实验处理前实验组与控制组之间被试在能力和特质方面存在 着较大的差异，实验结果中出现的差异就有可能是由原来研究组之 间所存在的差异所造成的，而非实验处理的结果。
• 要使一项实验达到较高的内部效度，首先必须明确影响实验 内部效度的各种因素，然后采取各种有效措施，控制这些影 响因素。
• 美国学者坎贝尔和斯坦利认为以下八种因素是影响实验内部 效度的主要因素：
1．历史因素 • 假定研究者所用研究实验设计为：O1XO2。即在给予实验处理（X）之前进
行测验（O1），实验处理（X）之后再进行测验（O2），自O1至O2这段期间 内，影响因变量O2的因素，除了X之外，可能还有某些特殊事件。这些特殊 事件干扰实验结果即为历史效应。 2．成熟因素 • 成熟因素是指实验对象在实验期间随着实验进程的推移而产生的生理与心 理的发展、成长(知识、技能、经验)和变化。 3．测试经验 • 研究者为了取得实验前被试的初始状态的成绩，常常对被试实施前测验， 这种前测验可能会积极或消极地影响实验处理实施后所进行的测验，特别 是当前测验与后测验的内容是相同的时候，它对后测验的影响就更大。
变量改变而发生改变的变量，也就是实验所得到的结果。 • 实验研究的基本目标是探讨变量之间的因果关系，研究自变量对因变
量的影响。
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2.实验组与控制组 • 实验组：实验过程中接受实验剌激的那一组对象。 • 控制组：也称为对照组，它是各方面与实验组都相同，但在实验
过程中并不给予实验刺激的一组对象。 • 实验者在实验中增加一个控制组，将实验组和控制组放到相同的
（六）整理分析资料，撰写实验报告
• 对在实验过程中积累起来的资料，采用科学的统计方法进行统 计分析，一般是先用描述统计的方法把反映结果的原始资料加 以列表、图示或计算该资料的平均数、标准差和相关系数等， 然后再用统计的方法来检验自变量与因变量之间的关系。
• 实验最后的一个工作，就是撰写实验报告。实验报告书的格式 和内容，依实验研究问题的性质而定。一般地说，实验报告书 的内容包括：①实验研究的问题；②实验的目的；③实验的计 划；④实验的结果分析；⑤实验的结论。
• 实验效度（experimental validity）是指实验方法能够达 到实验目的的程度。实验目的是验证假设，验证自变量 和因变量之间的关系，使实验结果的推论可用以解释和 预测其他同类现象。
• 实验效度主要包括内部效度和外部效度。
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一、实验的内部效度及其影响因素
• 实验的内部效度实质上反映了实验对变量间因果关系揭示的 准确程度，即因变量Y的变化在多大程度上来自自变量X。
• 操作关键就是寻找一定的、能够明显区分的测量 指标来说明概念的属性。
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（三）选择实验对象，创设实验环境
• 实验对象要具有充分的代表性。 • 选择实验对象要按照随机原则从调查对象的总体中
抽取。这种方法适用于调查对象总体中个体单位较 多、个体之间同质性较强、实验者对调查对象总体 情况了解较少的情况。 • 要特别注意实验对象和实验环境的匹配问题，所有 实验对象和实验环境的各方面状况应尽可能相同或 相似。
环境条件下，给实验组加以实验刺激，而控制组没有实验刺激。 然后比较实验组和控制组的前测和后测的结果。如两组的前测和 后测结果的变化情况不同，说明实验刺激的因素产生了作用。反 之，情况是一样的，说明这种变化是由其他因素引起的。
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3.实验环境 • 实验环境是与实验对象密切相关的外部条件。 • 实验环境包括硬性实验环境与软性实验环境两
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实验法的特征
• 实验法具有主动性、可控制性、可重复性、 精确性和因果性等一些基本特点。
1.主动性
• 在实验中研究者处于主动状态，可以主动地 操纵实验条件，人为地改变对象的存在方式 和变化过程，使它服从于认识的需要。
2.可控制性
• 没有控制，便无所谓实验。包括主动操纵自 变量，客观地测定因变量，严格地控制无关 变量。
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3.可重复性 • 实验是可以重复验证的，对同一被试或相似被试在相
似的控制条件下，应得出相似的研究结果。这种重复 验证的程度越高，实验研究的可靠性和有效性也就越 高。 4.精确性 • 实验研究使研究者有可能准确地、精细地、分别地研 究问题的各个层面或组成部分的某个具体问题，深入 细致地研究某些特定因素（自变量）对现象（因变量 ）的影响。 5.因果性 • 实验以发现、确认事物之间的因果联系为直接宗旨和 主要任务，本质上是按因果推论逻辑设计与实施的， 它是揭示事物之间的因果联系的有效工具和必要途径 。
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（一）选择研究课题，提出研究假设
• 必须从理论和实际的需要以及现实可行性出发，选 择学科核心领域的前沿性专题和重大科学问题。
• 整个实验过程围绕着验证研究假设展开的，假设是 实验研究的核心。
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（二）确定研究变量，给出操作定义
• 变量：具有变动特点并可以进行量度的概念称为 变量。
• 操作：是把抽象定义所界定的概念一步一步从抽 象层次下降到经验层次，分解为一些具体的、可 测量的指标，这些指标一般都是与概念中的变量 相对应的。
• 根据实验结果的性质不同，可以分为定性实验（quality experiment）和定量实验（quantity experiment）。
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二、实验法的操作程序
一项完整的实验操作程序通常包括为：选择研究课题，提出 研究假设→确定研究变量，给出其操作定义→选择实验对象 ，创设实验环境→操纵自变量，控制无关变量→实验实施， 进行前测和后测→整理分析实验数据，撰写实验报告。
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三、实验控制的基本方法
• 实验控制基本原则就是最大最小控制原则，意 思是使自变量产生最大变化，使其他无关变量 与误差产生最小的影响。
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1．物理控制 • 实验情境的物理条件是否保持恒定，刺激的呈现是否标准，以及反应的
记录是否客观一致等物理性因素的控制。 2．随机化控制 • 在研究设计中采用随机化程序可以避免许多无关变量，通过随机化可以
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（四）操纵自变量，控制无关变量
• 自变量是变化的措施和条件，又称实验处理。实验目的是看 自变量的介入会引起被试者什么反应和变化。对引入自变量 的控制主要是在实验激发的过程中，严格执行设计方案，有 计划地、系统地安排实验激发的环境和程度，使它们有序地 作用于被试。
• 无关变量也就是非实验因素，主要来自实验者、实验对象和 实验环境三个方面。对无关变量的控制，就是要从这三个方 面着手，努力排除或减少非实验因素对实验过程的干扰。
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1．前测验的反作用效果 前测验的反作用影响是指前测对后测的作用。由于被试
在前测验时已经察觉本身正处在实验环境中，所以对后来进 行的测验就比较注意，致使他们本来的特征被有意或无意地 掩盖下来。 2．选择偏差与实验变量的交互作用效果
由于种种原因，研究者所选择的样本总是很难完全代表
总体的，这种实验结果的可推论性也将受到极大的限制。
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实验法的局限性 • 1.研究周期较长，成本较高； • 2.无关变量的控制难度较大； • 3.一些复杂的问题很难进行实验研究。
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一、实验法的分类
• 随着自然科学的不断进步、实验手段的日益提高，实验方法的 种类也越来越多。
• 根据实验的实施场所不同，可以分为实验室实验（laboratory experiment）、现场实验（field experiment）。
• 根据实验控制条件的严密程度不同，可以分为前实验（preexperiment）、真实验（true experiment）和准实验（quasiexperiment）。
• 根据实验在科学研究过程中的不同作用，可以分为对比实验（ contrast experiment）、析因实验（factorial experiment） 、探索性实验（exploratory experiment）和模拟实验（ simulation experiment）。
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二、实验的外部效度及其影响因素
• 外部效度是指实验和研究的结果能够推广到其他总体、时间和 情境中去的程度，即实验效果的普遍性。
• 美国学者坎贝尔和斯坦利（Cambell & Stanley，1963）认为， 前测验的反作用、选择偏差与实验变量的交互作用效果、实验 安排的反作用效果和多重实验处理的干扰是影响实验外部效度 的主要因素。
7．实验消耗 • 实验消耗也称为Байду номын сангаас试流失，这是指在实验过程中，参加实
验的被试数量和结构发生了变化，导致了实验组与控制组 的测量结果的不具可比性，混淆了实验处理的效应，降低 了实验的内部效度。 8．样本选择与其他因素之间的交互作用 • 在实验设计中，如果研究者对变量缺乏精确控制，上述诸 因素常会产生交互作用的效果，这一效果与实验处理的效 果相混淆，使研究者无法确定实验结果的来源，而误认为 是实验处理的作用。