第一节 实验心理学的性质
一、实验心理学的对象与任务 1、广义理解
实验心理学的对象:是指应用实验的方法研究心理现象和行为规律的科学,即“实验的”心理学。 实验心理学的任务:如何通过研究成果进一步揭示心理现象及行为规律,并进而运用这些规律预测和控制心理现象及行为的发生与发展
这一定义的尴尬:①如果只注重理论与基本规律,所涉及的内容势必与普通心理学相重复。②如果只注意搜集研究结果,那又只能是实验材料的堆砌,是内容庞杂、材料松散的研究资科汇编,很难形成自己独特的体系。 2、狭义理解
实验心理学的对象:称作“心理实验学”更为贴切,它的研究对象是如何进行心理实验,即心理实验的理论、方法、操作等及与此有关的问题。
实验心理学的任务:是研究问题如何提出,披试如何选择,实验中各种变量如何标识、控制和测量,实验如何进行、应怎样安排,实验结果如何分析、解释及处理等等。
心理实验的困难:①心理实验的对象是人或其他生命体,一般要求被试者在健全的身心状态下接受试验,除非在极特殊的情况下,一般不能采用具有损害性的方法任意作用于研究对象。 ②心理活动很复杂又不易观测,严格说来只能间接研究,并且需要逻辑判断不同心理现象,不同心理过程,不同研究对象,其各自的方法也不同 二、心理学实验研究特点
1、人为操纵或控制变量,创设实验情景,将复杂的心理现象以“简化”和“纯化”的方式展现出来,使得心理科学研究更为简便。
2、以分解式的研究观念为基础,将整体对象分解为各个特征,并以变量的形式予以表现。
3、实验前需要进行全面、严格的实验设计,设计的内容包括材料与工具、实验程序、统计分析方法等 4、研究者持客观化立场、强调与被试保持中立的关系,以免造成变量的“污染”。
5、利用“假设一检验”的研究程序,事先建立研究假设,通过实验结果及量化分析,得到经过严格检验的因果关系结论。
6、研究程序具有可重复性,可由不同的研究者创设相同的实验情景对实验结果进行检验。 三、实验心理学与心理学其他分支学科的关系
四、实验法与其它研究方法的区别(见书) 实验的灵魂:控制
实验控制的目的:探索人的心理和行为发生、发展变化的原因(从而对人的行为进行预测和控制) 五、实验范式(the experimental paradigms)
1、范式:是指按照某一比较公认的路线或观点所采取的研究方向或研究步骤
2、实验范式——某种实验范式实际上就是相对固定的实验程序,其设计用途或目的一般有两种: A、为了使某种心理现象得到更清晰准确的描述和表达 B、为了检验某种假设、新提出来的概念
3、实验范式的作用
实验范式多带有一定的理论背景,而实验心理学就是学习如何将抽象的观念变成可以具体操作的实验,从实验范式中进行学习是一种很重要的途径 六、理论和实验的关系
七、实验心理学的研究伦理
一般原则:实事求是的科学精神和严谨审慎的工作作风 研究人类被试的伦理原则: a. 保障被试的知情同意权。 b. 保障被试退出的自由。 c. 保护被试免遭伤害。 d. 保密原则。
研究者首先要做到最好的保护被试,然后再考虑如何完成一项有意义且有效的研究。做到科学研究有效性与道德伦理的统一。
第二节 心理学实验研究的基本过程
实验的程序就是实验的进程,指实验在各个阶段应做的事,包括:一、课题的确定 1、课题的来源
A、实际需要 B、理论需要 C、个人经验
D、前人的研究与文献资料 2、实验类型的确定
A、课题是从提出问题开始
B、因果关系研究的两个阶段(或两个类型) 第一阶段是探明规定某个行为的条件
第二个阶段是探明哪些条件与行为之间的函数关系 与这两个阶段相对应,可以把实验分为两种类型:
a、因素型实验,即探求规定行为的条件“是什么”的“什么型实验”,或是探明行为的规定要因的实验。
b、函数型实验,即探求各种条件是“怎样”规定行为的“怎样型实验”,或是探明条件和行为之间的函数关系的实验。 3、提出假设(问题陈述)
A、假设是关于条件和行为之间的关系的陈述
采用假设形式进行问题陈述,更符合科学原则 B、假设的陈述形式
a、“如果a,那么b”的形式: a为条件,b为行为。这种形式符合“先行条件(自变量)和后继条件(因变量)的逻辑关系”。
如缪勒-莱尔错觉假设“若变化夹角的大小,则视错觉就有变化”
b、函数关系形式:用方程式b=f(a)表示,表明自变量a与因变量b共变的函数关系。
如缪勒-莱尔错觉假设“视错觉的量与夹角的余弦成正比” 二、被试的选择
1、选择被试应考虑的问题
A、是使用人类被试者还是使用非人类被试者? B、被试者应具备哪些机体特征?
C、用哪一种取样方法才能使被试者样本代表总体? 2、这些问题的解答主要取决于二个因素
A、问题的性质:
(研究目标、是否有损被试身心健康、无关变量的控制严密程度、研究阶段) B、研究结果的概括程度
(取样,要依研究的问题和据此而推论的全体而定 ) 三、实验因素的控制
变化自变量、测量因变量、控制无关变量、恒定机体变量 四、实验资料的收集与分析和综合 1、心理学研究的资料类别
A、计数资料 :就是按个体的某一属性或某一反应属性进行分类记数的资料。这种资料只反映个体间有质的不同,而没有量的差别。
B、计量资料:就是用测量所得到的数值的大小来表示的资料(包括等量和等比数据) C、等级资料:介于计数资料和计量资料之间,可称为半计量资料。
D、描述性资料: 即非数量化的资料,即对实验条件、过程、观察到的现象、及各种影响的记录。 前三种资料统称为数据,根据研究需要在一定条件下可互相转化。描述性资料由于没有数量指标作为客观尺度,在对它进行解释时容易产生主观片面的错误。因此对它的解释务必更加小心谨慎。 2、统计资料的整理、分析和解释 A、应用统计技术时应注意
a、注意所选用的统计方法的使用前提
b、根据实验所得到的资料,在验证实验的假设时,对所获两种结果的处理:(1)如果实验结果与假设相一致,则进一步演绎而找出更深的假设,推进实验;(2)如果实验结果与假设不一致,则修正假设,反复实验;或放弃它;或建立新的假设,再进行实验。 B、依数据做出结论的原则 五、撰写实验报告(科研论文)
完整的实验报告,必须包括以下几项内容:题目、摘要、引言、方法、结果、讨论、结论、参考文献及附录
第二章 心理学实验研究中的各种变量及其控制
实验研究的逻辑框架与基本构成 1、逻辑框架 操纵 控制 保持恒定 观测 自变量 个体变量 因变量
自变量—实验条件; 因变量—所需测定的特征或方面
额外变量—对因变量有一定影响,但与该次实验研究目的无关的变量 个体变量—被试个体固有的特征,如年龄、性别、智力水平等 2、实验研究的主要功能性操作有:
(1)操纵自变量:即有系统的对被试施以不同的实验条件,藉以观测与比较不同实验条件下因变量的系统变化差异
(2)控制额外变量
(3)使个体变量保持恒定:即控制个体之间或处于不同实验条件下的各组(如实验组、控制组)之间差异,以确保自变量的变化是因变量变化的原因 (4)观测因变量的变化 变量的操作定义
1、什么是操作定义和抽象定义P109
如智力、学习成就、公平、喜爱、自尊、同情心 2、抽象定义与操作定义的对比
用理论语言来思考问题,用操作性语言检验命题或假说 概念定义
操作定义
(小白鼠)饥饿:是一食物剥夺法:在一定时间内(24小时)不给种事物缺失的感觉
喂食
挫折感:当达到目标的 让幼儿玩十分有趣的新玩具1分钟后,告诉过程中遇到障碍时产她这个玩具必须放到桌子上不能动,研究这生的情绪情感或反应 认为这种操作过程会引起理想的研究状态—
挫折感现象,此时幼儿的反应为挫折感反应。 对孩子的关心程度:将家长每月给孩子讲故事所用时间,给孩子买孩子的身心发展与成书和玩具的花费和孩子谈话次数、带孩子出长需要经常放在心上游次数等。以上时间、花费、次数所占比例的程度
越高,则表示关心程度越高。
3、规定变量操作定义的好处
A、可以使研究者的思考具体而清晰
B、操作定义可以增进科学研究者之间沟通的正确性,避免含糊不清
C、操作定义可减少一门学科所用概念或变量的数目。因为只有在操作定义明显不同时,研究者才会增加新概念或新变量
第一节 心理学实验研究中的各种变量
一、心理实验中的主试与被试
1、主试:就是实验者,即主持实验的人,他发出刺激给被试,通过实验收集心理学的资料 2、被试:是实验对象,接受主试发出的刺激并作出反应。人与动物都可以作为被试 二、什么是变量
变量(variable)是指可以在性质上或是在数量上加以改变的任务的属性。 • •
变量包括作业变量(刺激变量)、环境变量、机体变量
在一个具体的实验中,变量分为自变量、因变量和额外变量。
三、具体实验中变量的类型 1、自变量
A、什么是自变量(刺激变量、独立变量)
是在实验中主试者可以操纵和控制其变化的变量 B、自变量的类型
刺激特性自变量:教学材料的长度、难度,物理、化学刺激,符号刺激
环境自变量:环境的任何变化特性都可作为自变量使用,时间是最常用的环境变量
被试者自变量:被试者本身具有的特性。但一般情况下,单独的被试者变量研究不能得出因果关系而常得出相关关系,如年龄、性别
暂时被试变量:暂时被试变量因主试者可以控制,所以可以作为单独的变量在因果实验中使用并可得出因果关系的结论,如定势、动机、疲劳 C、如何处理连续变化的自变量
a、要选一定数量的检查点,以找出自变量和因变量的函数关系。 b、要确定好自变量的范围 c、要确定好各检查点之间 2、因变量
A、什么是因变量(反应变量、依从变量)
是研究者(主试)操纵自变量的影响效果所观察或所测量出的因素。 当主试者引入、除去或改变自变量时,这种因素会跟着出现、消失或改变 B、因变量的类型
骨骼肌的运动反应(如按键反应)
生理反应(如皮肤电反射、脑电、心率、血压、腺体(如唾液滴数)反应等) 口头及书面报告,如被试的学习成绩;有、无回答;默写识记的单词等 C、因变量的信、效度
a、可靠性即信度:是指一致性,同一被试在相同的实验条件下应该得到相近的结果
b、有效性即效度:当确是自变量而不是其他各种因素造成了因变量的变化时,我们就说这种因变量是有效的。
c、因变量的敏感性:自变量发生变化可以引起相应因变量的变化,这样的因变量是敏感的
两个典型的不敏感因变量:
天花板效应(高限效应)--任务过易 地板效应(低限效应)--任务过难 D、指标
a、心理学实验中常用的因变量指标:绝对阈限、差别阈限、反应时、反应持续时间、反应程度、完成量、错误率、完成一定的作业所需要的时间、达到一定基准所需要的次数以及口头报告等等 b、选择指标的条件
※有效性——即是指标充分代表当时的现象或过程的程度,也称为效度
※客观性——是指此指标是客观存在的,是可以通过一定的方法观察到的,客观的指标在一定条件下是可以重现的
※数量化——指标能数量化,也就便于记录、便于统计,并且量化的指标就能进行比较。 还有可靠性和可辨别性,但有效性是最重要的 3、额外变量
A、什么是额外变量(控制变量):是与实验目的无关,但又对被试的反应有一定影响的变量 B、分类:
系统额外变量:经常、稳定起作用—系统误差
随机额外变量:随机的、偶然的、不可预期的起作用—随机误差 C、额外变量的来源(书P109)
a、实验仪器的性能与技术参数的设置 b、来自实验环境方面的额外变量 c、来自主试方面的额外变量 d、来自被试方面的额外变量
e、来自实验设计和实验过程控制方面的额外变量 f、来自数据整理和统计分析方面的额外变量
评价一项实验设计的好坏的一个重要依据就是看研究者能否成功地控制那些额外变量 第二节 心理学实验研究中各种变量的控制 一、自变量的控制
在实验中对自变量的操纵、变化称为自变量的控制。 自变量的控制主要是对自变量进行操作定义 二、因变量的控制
在实验中将被试的反应控制在主试所设想的方向上被称为反应的控制或因变量的控制 以人为被试,往往用指导语来控制被试的反应。 1、什么是指导语(书P107)
使用指导语时,应注意在允许的范围内做到引起动机,激发兴趣 2、规范指导语的要求
A、表述应简明扼要,措辞清楚,避免模棱两可 B、内容确定、完全 C、避免使用专业术语 D、标准化
3、指导语也可以是一个重要的自变量
如内隐学习的创始人雷伯(1976)及其同事们的研究 三、额外变量的控制 对额外变量的控制手段可分为: 1、对影响实验条件的额外因素的控制
对影响实验条件的额外变量的控制指的是—系统额外变量 A、消除法(消去法)——内部效度高,外部效度低
环境刺激额外变量-采用试验室控制,如婴儿对母亲的依恋研究 实验条件额外变量-如感觉剥夺实验 主试与被试方面的主观因素-盲实验
实验过程控制-提高实验的标准化和自动化程度
B、保持恒定法(适用于无关变量与自变量没有交互作用条件) 使其产生的效果不随自变量的变化而变化
例如:实验场所、实验时间、主试、实验室亮度、温度、噪音、实验材料(图片熟悉度、颜色) C、效果平衡法(无法消除,无法固定) 其原理是采用两组来平衡被试间的个体差异
具体方法有: (事先明确什么额外变量对实验效果影响较大)
(1)等组法:根据额外变量进行前测分组,各组之间平均数和标准差两方面相等为分组原则 (2)配对分组:根据前测成绩将相同分数的两个被试匹配成对,然后随机指派到实验组和控制组
在实验中控制被试变量配对分组法最好,等组法次之
D、抵消法(抵消个体差异)
这种方法是将同一被试个体先后进行两个以上条件的实验 优点:①两组被试是同一个体,不存在被试变量差异问题。②被
试先后进行两组实验,被试的数量比用效果平衡法的少 缺点:存在实验顺序差异和实验材料差异 改进:可采用轮组法或多层次轮组法
效果平衡法与抵消法的比较
A组 学习A组 先学
后学材料Ⅰ(实材料Ⅰ,验组)
的设计
抵消法与效果平衡法的区别:抵消法用于重复测量的实验设计,效果平衡法用于被试只接受一次测量
材料Ⅱ
抵消法的改进先学A组后学A组先学后学第三学最后学ⅠⅡ实验组控制组ⅡⅠB组ⅠⅡⅡⅠⅢⅣⅢⅣⅣⅢⅠⅡB组C组ⅣⅡD组ⅢⅠ优点:无被试先后学习差异,被试个体较少缺点:有材料差异抵消法(轮组法)优点:无被试差异,被试个体较少,无材料差异,无先后学习差异缺点:使用的材料较多抵消法(多层次轮组法)E、随机化(randomization)——随机化
是实验的基本思想
a、主要用于两种情况:
①研究者已经知道某种无关变量能在实验过程中产生作用,但不适合使用上述的具体控制办法 ②无法确定起作用的无关变量,所以也就不能确定采用其他的控制手段 b、优势:
①随机化是控制额外变量的最佳方法,不会导致系统性偏差
②随机化法不仅能应用于被试,也能应用于刺激呈现和实验顺序的安排 2、被试的自身控制
A、被试的自身控制:是指用同一组被试,经受K次(K≥2)不同的实验处理,比较K次测验分数的差异时,控制前面实验处理对后面实验处理的影响 B、使用条件
“单组重复测量设计”。
这一设计的条件是:前一次处理或测查对后一次处理或测查无累积效应(或练习效应)(如记忆测验、品尝测验)
C、达到使用条件的控制措施
a、运用循环法,抵消顺序效应与练习效应(一半被试处理顺序为AB,另一半被试的处理顺序为BA)(可能的顺序K!)
b 、前后处理与测试应相隔一定的时间,消除练习的作用 c、各次测查难度应一致,以便准确测定与比较
3、实验人员的主观控制
研究者或主试本身也是无关变量,能够对实验的结果产生影响。并且,这种影响不仅仅局限于对人类被试。
实验人员的主观控制的手段 A、盲实验:双盲控制和单盲控制
B、多主试控制:数名主试进行同一实验研究,控制主试念头或期待产生的影响。实施步骤:①采用平衡的控制手段,使每一位主试都从各实验组、控制组收集相同数目被试的实验数据。②分析实验数据时,应先分析主试效应。先单独分析每一位主试采集实验的数据,并进行比较,如果无差异,则可以将数据全部合并。
C、电脑主试:由电脑呈现实验程序,说明刺激变量,记录被试的反应,进行数据统计分析。这就彻底消除了任何与主试有关的种种无关变量 4、统计学控制
因果分析中,采用协方差分析 相关分析中,采用偏相关分析
例如:方差分析后测结果有无差异,将前测结果作为协变量,消除它对因变量的影响。
第三章 心理学实验设计
第一节 概述
一、实验设计的概念—实验设计是进行科学实验前做的具体计划
含义:指研究者针对需要验证的实验假设,为有计划的搜集观察资料而预先建立和依据的设计模式。 目的:找出实验条件和实验结果之间的关系,做出正确的结论,来检验解决问题的假设。 二、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导语; ⑥规定实验次数; ⑦安排实验程序; ⑧规定使用仪器的型号; ⑨规定处理实验数据的方法。 三、实验设计的基本类型
从对实验控制条件的严密程度的不同: ①真实验设计 ②准实验设计 ③非实验设计
根据实验中要操纵变量的多少: ①单因素实验设计 ②多因素实验设计
根据在各种自变量及各种处理水平中是否用相同被试: ①被试内设计 ②被试间设计 ③混合设计
实验设计模式 一、从被试接受实验处理的情况分 (一)被试内设计 1.实验前后设计 2.定时系列设计 3.抵消平衡设计 (二)被试间设计 1.随机组设计 2.配对组设计 (三)混合设计 二、从实验控制的严密程度分 (一)真实验设计 1.完全随机化设计 (1)随机实验组控制组前测后测设计 (2)随机实验组控制组后测设计 (3)随机多组后测设计 2.多因素实验设计 完全随机析因设计 3.随机化区组设计 (1)随机化区组单因素设计 (2)随机化区组多因素设计 (二)准实验设计 1.单组准实验设计 (1)时间序列设计 (2)相等时间样本设计 2.多组准实验设计 (1)不相等组实验组控制组前测后测设计 (2)不相等组实验组控制组前测后测时间序列设计 (3)平衡设计 (三)非实验设计 1.单组后测设计 2.单组前测后测设计 3.固定组比较设计 4.事后回溯设计
四、实验设计中使用的符号
X:表示一种处理,即研究者操作或变化的实验变量(自变量);在比较不同的处理时,以X0, X1, X2 …表示
O:表示处理前或后的一种观测或度量 自左至右:表示时间次序或先后
同一横行的X或O:表示这些X或O作用于同一组被试 R:表示被试已被随机化选择、分配 M:表示把被试加以配对
……由虚线所隔开的各组是非同质的,虚线表示不能随机选择和部署两组
:表示事后回溯设计中的自变量,是研究者不能操纵或改变
五、实验设计的基本术语 1、因素与水平
因素:自变量:可以是刺激变量,也可以是被试变量 水平:因素的特定值称为“水平”或称为“处理”
2、水平结合:一个因素的某一水平与另一因素的某一水平的结合,成为一个水平结合,或者一个处理结合 例如:噪声强度两个水平:40分贝(A1)、60分贝(A2); 任务难度两个水平:高(B1)、低(B2) 包含的实验处理有2×2=4 3、主效应与交互效应
主效应:指的是一个因素的独立效应,即它的不同水平所引起的变异 3×2 2×2×2:噪声强度、任务难度、有无竞争
交互效应:反映两个或者多个因素的联合效应。当一个因素如何起作用受到另一个因素影响时,称为两个因素之间存在交互效应;当一个因素如何起作用受到另外两个因素影响时,称为三个因素之间存在交互效应
4、简单效应与简单简单效应••A、简单效应:一个因素的水平在另一个因素的某个水平上的变异。例如:噪声强度两个水平:40分贝(A1)、60分贝(A2);任务难度两个水平:高(B1)、低(B2)••如果两个因素之间存在交互效应,就需要做简单效应分析。在B1(任务难度高)水平上,40分贝(A1)与60分贝(A2)时,测验成绩有没有差异,如果有,称为A在B1水平上有简单效应;
•••同样A在B2水平上是否简单效应;B在A1水平上是否简单效应;B在A2水平上是否简单效应;
•B、简单简单效应••一个因素的水平在另外两个因素的水平结合上的效应例如:噪声强度(A)、有无竞争(B)、任务难度(C)之间存在交互作用。•可以检验简单简单效应:•在C1B1水平的结合上,A1与A2之间的任务成绩有无差异,如果有差异,说明存在简单简单效应。•同样:5、处理效应:指的是,总变异中由自变量
所引起的那部分变异。
主效应、交互效应、简单效应、简单简单效应,都属于处理效应
第二节 实验设计类型
一、真实验设计的类型
(一)完全随机化设计(独立样本设计或被试间设计)
每个被试只接受一种自变量水平或者多个自变量水平结合中的一种实验处理,不同被试接受不同的自变量水平或者多个自变量水平结合中的不同实验处理,所以称为被试间设计; 被试随机取样,随机安排到不同的实验处理,称为完全随机化设计 各个实验处理组的被试之间没有关系,称为独立样本设计 1.实验组控制组后测设计 (1)设计模式 R1 X O1
2
R O2
(2)数据的统计检验
独立样本平均数的t-检验:?O1 = O2 (3)实验组控制组多组后测设计 R1 X1 O1 … … … Rn Xn On
n+1
R Xn+1 On+1
数据的统计检验:单因素方差分析,事后多重比较
2.实验组控制组前测后测设计 (1)设计模式
R O1 X O2 R O3 O4 (2)数据的统计 A、增值分数比较:
△a=O2-O1 △b=O4-O3 ? △a= △b
B、协方差分析:以前测分数为协变量,对实验实施前的被试的组间差异进行统计控制和调整,以使得两组的后测成绩具有可比性,排除前测成绩的影响
不可以使用:先考察(O1、O3)没有显著性差异,然后对后测分数(O2、O4)t检验。 b、两次统计决策增加了Ⅰ型错误概率 (3)评价
优点:同实验组控制组后测设计
缺点:使用了前测,虽然为检查随机分组是否存在偏差提供了充分的依据,但可能影响后测的敏感性、疲劳效应、熟悉效应。
3.所罗门四组设计(重迭实验设计) 原因:a、不符合设计所遵循的统计原理
(1)设计模式
R1 O1 X O2 (实验组Ⅰ) R2 O3 O4 (控制组Ⅰ) R3 X O5 (实验组 Ⅱ) R4 O6 (控制组 Ⅱ) (2)特点
特点是将“有无前测验”这一变量纳入实验设计之中,将此变量所造成的方差从总的方差中排除出去,以检验实验处理所产生的影响是否显著。
相当于2(有无前测)×2(有无实验处理)设计
R1 O1 X O2 (实验组Ⅰ) R2 O3 O4 (控制组Ⅰ) R3 X O5 (实验组 Ⅱ) R4 O6 (控制组 Ⅱ)
有前测 无前测 无实验处理 有实验处理 O4 O6 O2 O5 (3)数据的统计分析
A、如果忽略前测的影响,以及前测和实验处理的交互作用,则可以采用单因素方差分析,对四个组的后测平均数(O2、 O4 、 O5 、 O6 )进行比较和检验。
B、如果不能确信前测效应是否可以忽略,则把前测成绩作为协变量,采用协方差分析,来比较O2、O4。采用t检验来比较 O5 、 O6 。
如果O2、 O4比较的结果与O5、 O6比较的结果不一致,则应该考虑前测与实验处理的交互效应。
C、分析前测和实验处理的交互作用,则采用2 ×2方差分析。 例题1:
有无实验处理效应?有无前测效应?统计方法?
答:有处理效应无前侧影响。 例题2:
有无实验处理效应?有无前测效应?统计方法?
答:有处理效应与前侧效应均存。 (4)评价
优点:因把实验组控制组前测后测设计与实验组控制组后测设计结合起来使用,所以具有这两种设计的所有优点;另外,还可以检验实验处理与前测验之间的交互效应。所以该设计模式在内在效度和外在效度方面都无缺点,是研究心理的行为的一种理想的实验设计
缺点:该设计要使用四组同质的被试,往往难以找到,所以一般使用在验证性实验研究中,试探性研究不采用该设计。
(二)随机化区组设计(相关样本设计或被试内设计) 1、区组(plot)的概念
心理学实验中的区组是指把被试按照个体差异分配到不同的被试组,并且把这种“区组”的差异作为一个额外变量来进行控制。
2、随机化区组设计的目的:①使区组内的被试差异尽量缩小(区组内被试同质),区组之间的差异尽量扩大②每一区组都接受全部实验处理,每一种实验处理在不同的区组中重复的次数也相同 3、三种分配区组被试的方式:
A、一名被试作为一个区组重复接受H种处理,即重复测量设计。
B、采用配对法,把在某些特性相同的H个(或H的倍数)被试加以配对,这时每个配对组为一个区组,H个被试随机分配H个处理中。
C、区组内的基本单元是一个团体或一个子集,如一个年级为一个区组,用随机分配的方法给予每个班的实验处理方面。 4、评价
优点:考虑了个别差异对实验结果的影响(即区组效应),并可通过统计处理排除这种影响 缺点:区组的划分不一定容易进行;划分得到的区组内部的被试差异也可能很大 5、随机化区组单因素设计的基本模式 6、实验组控制组配对被试设计 A、基本模式
R X O1
实验处理 区 组 X1 X2 X3 X4 优良 中等 较差 处理平均 O11 O12 O13 O14 O21 O22 O23 O24 O31 O32 O33 O34 O.1 O.2 O.3 O.4 区组平均 O1 O2 O3 O.. O M
R O2
B、数据统计分析:相关样本的 t 统计法
C、优点:a、对机体变量的控制方面要比完全随机化设计更为严格,特别是被试人数较少时;b、统计方法比较简单
(三)多因素实验设计(析因设计) 1、多因素实验设计(析因设计)
是指在同一个实验里可以同时观测两个或两个以上自变量对一个因变量的影响,以及自变量与自变量
交互作用效果的实验设计。
一般用×表示因素之间的相互结合关系,每个数字表示一个因素,数字取值表示该因素的水平数,如2×3×2是三因素设计,第一个因素为2个水平,第二因素为3个水平,第三个因素为2个水平。如本实验采用3(项目难度:难、中、易)×2(时间压力:有、无)两因素被试内设计。 2、多因素实验设计的优点:
① 可考察各个自变量对同一因变量的主要影响效应(主效应)。 ②可考察各个自变量交互作用对因变量的主要影响效应(交互作用)。
③可考察一个自变量的各个水平在另一个因素的某个水平上的效应(简单效应)。
•3、完全随机化多因素实验设计(随机析因设计)A、基本模式2 ×2完全随机化多因素设计模式XaXa1O11 O12O1: ….O1kXa2O31 O32O2: ….O3kXa13 ×2完全随机化多因素设计模式XaXa2Xa3O51 O52Ob1O5: ….O5kR Xa1Xb1R Xa1Xb2R Xa2Xb1R Xa2Xb2O1O2O3O4Xb1XbOb1Xb2O21 O22O3: ….O2kOa1O41 O42O4: ….O4kOa2R Xa1Xb1R Xa1Xb2R Xa2Xb1R Xa2Xb2R Xa3Xb1R Xa3Xb2O1O2O3O4O5O6Xb1O11 O31 O12O32O1: ….O3: ….O1kO3kXbO21 O41 O22O42O2: ….O4: ….O2kO4kOa1Oa2O61 O62Ob2O6: ….O6kOa3Ob2Xb2B、数据的统计分析独立样本的多因素方差分析4、随机化区组多因素实验设计
A、什么是随机化区组多因素实验设计
在析因设计中,还可以用一个组的被试去接受设计中每一种因素各个水平组合成的全部处理,观测得到每个被试的全部反应分数就是一个区组,至于哪个被试先接受哪一种实验处理,则须用随机分配的方法来决定
B、基本模式( 2 × 3 随机化区组多因素设计)
实验处理组合 区 组 Xa1 Xb1 1 2 … n O111 O211 … On11 Xa1 Xb2 O112 O212 … On12 Xa1 Xb3 O113 O213 … On13 Xa2 Xb1 O121 O221 … On21 Xa2 Xb2 O122 O222 … On22 Xa2 Xb3 O123 O223 … On23 C、数据的统计分析
随机化区组多因素方差分析(重复测量的方差分析) D、优点
a、所需的被试人数少,是完全随机化多因素设计中的一组 b、减少了个体差异
5、分区重复测量的多因素实验设计
在析因实验设计中,对被试的分配,有时采用随机分配与重复测量相结合的方法,即对一种或几种自变量用随机分配法,而对其它自变量则用重复测量法,这种综合分配的多因素实验设计被称为分区重复测
量多因素实验设计(多因素混合设计) A、基本模式( 3 × 2多因素混合设计) B、数据的统计分析:采用重复测量的方差分析
Xa1 O11 O12 O1: …. O1k O41 O42 O4: …. O4k Oa1
Xa Xa2 O21 O22 O2: …. O2k O51 O52 O5: …. O5k Oa2
Xa3 O31 O32 O3: …. O3k O61 O62 O6: …. O6k Oa3
Xb1 Xb
Ob1
Xb2 Ob2
二、准实验设计(Quasi-Experimental Designs)
单组准实验设计 1、时间系列设计
A、设计模式:O1 O 2 O3 O4 X O5 O6 O7 O8 B、引入实验变量X后,时间系列设计的某些可能的结果模型
C、数据的统计检验
检验实验处理X前的回归直线与实验处理X后的回归直线是否存在显著差异,包括对残差(剩余标准差)、截距和斜率的差异显著性检验。 D、评价
优点:能较好控制“成熟”因素、降低历史因素对内部效度的影响,可控制测验因素的干扰,有时能控制统计回归的因素;
缺点:不能控制与实验处理同时发生的偶发事件的影响,不能排除与自变量同时出现的附加变量的影响,不易控制测验与实验处理的交互作用,多次施测可能降低或增加被试对实验处理的敏感性。 2、相等时间样本设计
A、设计模式: X1O1 X0O 2 X1O3 X0O4 B、数据的统计检验
两因素方差分析:2(实验处理)×2(实施顺序)
第一次施行 第二次施行 X1 O1 O3 X0 O 2 O4
C、评价:优点——能较好控制“历史”因素对内部效度的影响。所以该设计被广泛应用于研究不同条件下学生学习的效应。
缺点——在控制影响外部效度的因素方面不够理想:测验的反作用、实验安排的反作用、选择偏差与实验变量的交互作用重复实验处理的干扰均可能影响相等时间样本设计下的研究的外部效度。
多组准实验设计
1、不相等实验组控制组前测后测设计
A、基本模式 O1 X O2
… … … … … … … … O
X O4
3
B、主要缺点:选择与其他因素的交互作用可能会降低该设计的效度 2、不相等实验组控制组前测后测时间系列设计
A、基本模式 :O1 O2 O3 O4 X O5 O6 O7 O8
… … … … … … … … … … … … … … … … …
O9 O10 O11 O12 O13 O14 O15 O16
B、评价:①影响内部效度的因素基本上得到控制;
②测验的反作用、选择偏差等因素是实验处理X的交互作用可能会影响该设计的外部效度 3、平衡对抗设计(轮组设计、拉丁方设计) A、定义
a、平衡对抗设计(Counterbalanced Designs)
实验中由于前一个实验处理影响后一个实验处理的效果,采用此设计可对实验处理顺序进行控制,使实验条件均衡,抵消由于实验处理先后顺序的影响而产生的系统性误差。 b、轮组设计(Switch-Over Designs)
在实验中,由于学习的首因效应和近因效应的存在,因而在实验方法上,使实验内容的先后次序轮换,使情景条件和先后顺序对各个实验组机会均等,从而排除这两种效应的影响。 c、拉丁方设计(Latin-Sguare Designs)
数学家欧拉发明的一种“数字拼图”,即每一数字(或字母)在每一横行和纵列只出现一次,不许重复,如此安排实验处理顺序被称为拉丁方设计。 B、拉丁方设计的标准方与基本模式
4×4 拉丁方的4个标准方
A B C D A B C D A B C D A B C D B A D C B C D A B D A C B A D C C D B A C D A B C A D B C D A B D C A B D A B C D C B A D C B A 第一个标准方的基本模式 组A 组B 组C 组D X1O X2O X3O X4O X2O X3O X4O X1O 时间顺序 X3O X4O X1O X2O X4O X1O X2O X3O C、设计的评价
a、基本控制了成熟、历史和测验因素对实验结果的影响 b、不能采用随机分配被试的方法,受选择因素的影响
(从结果数据的统计分析方法看:拉丁方试验的精确度比随机区组试验更高!)
D、数据的统计分析:采用不考虑交互作用的三因素方差分析:涉及实验处理、组别、时间顺序三个因素 三、非实验设计(Non-Experimental Design)
没有真正操作自变量,但具有实验设计的某些特点,也可对因果关系进行尝试性探讨的研究设计
单组后测设计
1、设计模式: X O
2、设计的评价:不符合大多数用于控制内部效度的原则,难以得出实验处理X是引起实验结果O的原因的结论,但简便易行,可作为对问题的初步探索的研究方案
单组前测后测设计
1、设计模式: O1 X O2
2、设计的评价:①相比单组后测设计增加了前测,可提供被试的基线数据,可控制选择偏差的影响
②容易受到历史、成熟、测验的反作用、及仪器和统计回归及测验等因素与实验处理的交
互作用的影响
固定组比较设计(静态组比较设计、整组比较设计)
………………
O2
2、设计评价:①基本上能对历史、成熟因素进行控制,不会受测验、仪器的因素干扰 ②可能受选择及选择与成熟的交互作用的影响 事后回溯设计 1、基本设计模式:
O
1、设计模式 : X O1
表示该设计的自变量或实验处理无法被操作或改变,O则代表研究者观察到的结果
事后回溯设计的原则是从已经发生并在某方面有差异的组别开始,追溯研究产生这种差异的原因 2、事后回溯设计的类型
A、相关研究设计 : O1 O2
相关研究是从一个被试组收集两个或更多个可测变量,并试图研究其间的关系,即阐明它们之间的关系是属于正相关还是负相关或是无相关
目的是为了说明在实验变量之间存在着某种关系,并提出因果关系可能存在的基础 B、准则组设计: C O1
… … … … …
O2
C表示按照一定的准则,代表一种经验的选择
准则组设计的用途可归纳为三点:(1)可以通过对比,确定与准则组相联系的特征是哪些;(2)比较准则组与非准则组对学习效果的影响有何差异;(3)可供研究准则的伴随情况 。 3、评价
A、优点:a、可对自然条件下出现的时间或现象进行时间上的追溯,以了解产生这些现象的信息;b、适用于研究简单的因果关系问题;c、可为提出研究假设提供证据,以便于后续研究对该假设的严格检验;d、较少人为性,研究更具有生态效度;e、比严格的实验设计更具实用性 B、缺点:缺乏对实验变量的严格控制,无法获得确定的因果
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