實驗心理學講義(實驗研究的基本問題)

實驗心理學講義(實驗研究的基本問題)第一頁，共83頁。章節(jié)內(nèi)容第一節(jié)實驗研究的變量第二節(jié)實驗研究的設計第三節(jié)實驗研究的效度和信度第四節(jié)實驗研究的儀器2第二頁，共83頁。第一節(jié)實驗研究的變量一、變量：實驗的基本特征二、自變量三、因變量四、控制變量3第三頁，共83頁。變量定義

變量（variable）是指在數(shù)量上或質(zhì)量上可變的事物的屬性。它可分為量的變量（連續(xù)變量）和質(zhì)的變量（非連續(xù)變量）。

4第四頁，共83頁。

實驗中的變量可分為兩類，一類是實驗條件，另一類是在這些實驗條件下產(chǎn)生的結(jié)果（即：因變量）。在實驗條件中，一類是對因變量不產(chǎn)生影響的實驗條件，稱為無關(guān)變量（irrelevantvariable）；另一類是對因變量產(chǎn)生影響的實驗條件，稱為相關(guān)變量（relevantvariable）。相關(guān)變量中實驗者用以研究的變量就是自變量，而實驗者不用與研究的相關(guān)變量稱為額外相關(guān)變量（extraneousrelevantvariable）或簡稱為額外變量（extraneousvariable），也稱為控制變量（controlledvariable）。理清變量類型及其定義5第五頁，共83頁。示意圖實驗變量實驗條件因變量對因變量無影響的：對因變量有影響的無關(guān)變量控制變量（不考慮）研究者不關(guān)心：研究者關(guān)心：自變量（控制）（操縱）（測量）6第六頁，共83頁。一、變量：實驗的基本特征構(gòu)成實驗的三大要素：假設、變量、控制。其中，變量是實驗的核心。當研究者系統(tǒng)地操縱環(huán)境，觀察對環(huán)境的操縱導致的行為變化時，實驗就產(chǎn)生了。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，就可以判斷環(huán)境的改變是否導致了行為的變化。

7第七頁，共83頁。二、自變量在實驗中實驗者所操縱的、對被試的反應產(chǎn)生影響的變量就是自變量（independentvariable）。8第八頁，共83頁。（一）自變量的分類1．作業(yè)變量（taskvariable）作業(yè)就是指實驗中被試的任務，或者實驗中所呈現(xiàn)的、和被試任務有關(guān)的某種刺激。

2．環(huán)境變量（environmentalvariable）當被試進行某種作業(yè)時，如果改變實驗環(huán)境（environment）的任何特性，那么改變了的環(huán)境特性就是環(huán)境自變量。3．被試變量（subjectvariable）可能影響對某種刺激的反應的被試的特性因素稱為被試變量。這些因素包括：被試的性別、年齡、健康狀況、智力、教育水平、人格特征、動機、態(tài)度、內(nèi)驅(qū)力等。9第九頁，共83頁。（二）對自變量的操縱1．對自變量下操作定義

操作定義（operationaldefinition）是由美國物理學家布里奇曼（Bridgman，1972）提出的，他主張一個概念應由測定他的程序來下定義。那么在心理學上，對一個心理現(xiàn)象根據(jù)測定它的程序下定義就叫做操作定義。明確、統(tǒng)一、可量化10第十頁，共83頁。（二）對自變量的操縱2．確定自變量的各個水平解決操作自變量到什么程度的問題。

因素型實驗的自變量一般不超過4個水平，并應盡量使自變量變化范圍（全距）較大。

函數(shù)型實驗的自變量水平需要更多些，如果預期實驗考察的是線性函數(shù)關(guān)系，可以取3—5個水平；如果是關(guān)于更復雜函數(shù)關(guān)系的，則至少需要5個水平。

自變量各個水平在全距范圍上的分布，則可以根據(jù)實際情況而定。若預期自變量和因變量的關(guān)系是接近于線性函數(shù)，則各水平平均分布即可；而如果預期自變量和因變量符合對數(shù)函數(shù)關(guān)系，則各水平間的間距應按對數(shù)單位變化。11第十一頁，共83頁。三、因變量（dependentvariable）

在實驗中，由操縱自變量而引起的被試的某種特定反應稱為因變量。12第十二頁，共83頁。（一）因變量的分類一般來說，對于因變量的測量有客觀指標也有主觀指標?？陀^指標主要有：1.反應速度

例如，簡單反應時、或潛伏期，走完一個迷津所需要的時間，在一定時間內(nèi)完成某項作業(yè)的數(shù)量等。

2.反應速度的差異

在現(xiàn)代認知心理學實驗中，經(jīng)常以反應速度的差異作為考察被試各種高級認知機能的指標。

13第十三頁，共83頁。（一）因變量的分類3.反應的正確性

例如，選擇反應的正確次數(shù)、走迷宮入盲巷的次數(shù)、跟蹤盤離靶的次數(shù)或距離等。

4.反應的難度

有些作業(yè)可以定出一個難易等級，看被試或動物能達到什么水平，如斯金納箱就有三個難度等級。

14第十四頁，共83頁。（一）因變量的分類主觀指標主要是指被試的口語記錄?？谡Z記錄（protocol）是指被試在實驗時對自己心理活動進程所作敘述的記錄，或在實驗之后，被試對主試提出問題所作回答的記錄。在心理學實驗中,口語記錄是很重要的參考資料,有助于我們分析被試的內(nèi)部心理活動。15第十五頁，共83頁。（二）對因變量的控制1．反應控制

反應控制的目的，是讓被試的反應確實發(fā)生在實驗者感興趣的因變量維度上。在人作為被試的實驗中，對反應的控制往往是通過指導語實現(xiàn)的，指導語是心理實驗中主試給被試交代任務時說的話。

16第十六頁，共83頁。（二）對因變量的控制心理學實驗中，規(guī)范的指導語應符合以下要求：（1）內(nèi)容確定（2）完全（3）簡單明確（4）標準化

在指導語不能充分控制反應時，就要很好地考慮刺激條件和實驗裝置，使刺激條件、實驗裝置與指導語配合起來，使被試只能作出主試所要求的反應。

17第十七頁，共83頁。2．選擇恰當?shù)囊蜃兞恐笜嗽谛睦韺W實驗中，一般常用的反應指標有：絕對閾限、差別閾限、反應時、反應持續(xù)時間、反應程度、完成量、錯誤率、完成一定的作業(yè)所需要的時間、達到一定基準所需要的次數(shù)以及口頭報告等等。18第十八頁，共83頁。2．選擇恰當?shù)囊蜃兞恐笜艘粋€恰當?shù)囊蜃兞恐笜吮仨殱M足以下標準：（1）有效性。即指標充分代表當時的現(xiàn)象或過程的程度，也稱為效度（validity）。（最重要）（2）客觀性。即指標是客觀存在的，可以通過一定的方法觀察到。（3）數(shù)量化。指標要能數(shù)量化，以便于記錄與統(tǒng)計，并且量化的指標能進行比較。19第十九頁，共83頁。3．避免量程限制在影響指標有效性的各種因素里，天花板效應（ceilingeffect）和地板效應（flooreffect）是尤其典型的情況。（P64例子）預備實驗能使研究者了解到實驗中存在的有關(guān)設計或?qū)嶒灣绦蚍矫娴膯栴}。

20第二十頁，共83頁。四、控制變量

一般來說，實驗過程中的溫度、環(huán)境噪音、照明情況、被試身體狀況等都能成為額外變量的來源。

21第二十一頁，共83頁。（一）心理學實驗中典型的額外變量1．實驗者效應(羅森塔爾效應)

主試在實驗中可能以某種方式（如表情、手勢、語氣等）有意無意地影響被試，使他們的反應附和實驗者的期望。這種現(xiàn)象稱為實驗者效應（experimentereffect）。

22第二十二頁，共83頁。（一）心理學實驗中典型的額外變量2．要求特征

在實驗中，被試自發(fā)地對實驗者的實驗目的產(chǎn)生一個假設或猜想，然后再以一種自以為能滿足這一假想的實驗目的的方式進行反應。這種現(xiàn)象稱為要求特征（demandcharacteristics）。要求特征是一個潛在的、強有力的、也是社會科學所獨有的偏差來源，與被試及他們對實驗的設想有關(guān)。要求特征的典型例子是霍桑效應（Hawthorneeffect）和安慰劑效應（placeboeffect）。

23第二十三頁，共83頁。（二）額外變量的控制1.排除法

排除法（eliminationmethod）是把額外變量從實驗中排除出去。雙盲實驗（double-blindexperiment）就是一個很好的排除法。但用排除法所得到的研究結(jié)果卻常常難于推廣。24第二十四頁，共83頁。（二）額外變量的控制2.恒定法

恒定法（constantmethod）旨在使額外變量在實驗過程中保持恒定不變。主要體現(xiàn)在保持實驗條件恒定的方面。

用恒定法控制額外變量也有缺點：（1）實驗結(jié)果不能推廣到額外變量的其他水平上去。（2）操縱的自變量和保持恒定的額外變量可能產(chǎn)生交互作用。

25第二十五頁，共83頁。（二）額外變量的控制3.匹配法

匹配法（matchingmethod）是使實驗組和控制組中的被試屬性相等的一種方法。

26第二十六頁，共83頁。（二）額外變量的控制4.隨機化和平衡法

隨機化法（randomization）是把被試隨機地分派到各處理組中去的技術(shù)。從理論上講，隨機法是控制額外變量的最佳方法。常見的抵消平衡法有ABBA法和拉丁方設計法

27第二十七頁，共83頁。（二）額外變量的控制5.統(tǒng)計控制法

是在實驗完成后通過一定的統(tǒng)計技術(shù)來事后避免實驗中額外變量的干擾。常用的統(tǒng)計控制法包括：協(xié)方差分析；剔除極端數(shù)據(jù)，或分別加權(quán)；偏相關(guān)分析等事后控制技術(shù)。

28第二十八頁，共83頁。第二節(jié)實驗研究的設計一、多變量設計二、被試間設計和被試內(nèi)設計三、小樣本設計四、準實驗設計

29第二十九頁，共83頁。第二節(jié)實驗研究的設計實驗設計是進行科學實驗前做的具體計劃，主要用來控制實驗條件和安排實驗程序，目的在于盡可能減少額外的或未控制的變量，從而增加實驗產(chǎn)生有效、一致結(jié)果的可能性。實驗設計是實驗成功的關(guān)鍵。一個好的實驗設計能夠用最少的人力、物力獲得最多和最有效的實驗數(shù)據(jù)以達到實驗的最佳狀態(tài)。如果實驗設計不當、對非實驗條件控制不嚴、實驗方法和程序安排不合理，即使實驗的規(guī)模較大、實驗次數(shù)較多，所得到的實驗數(shù)據(jù)也仍有可能無法對最初提出的問題給予合理的回答，達不到原來的實驗目的。

30第三十頁，共83頁。第二節(jié)實驗研究的設計從實驗變量角度，實驗設計涉及三個基本問題：（1）實驗采用多少自變量和因變量？（2）各自變量內(nèi)又采用多少處理水平？（3）如何將被試分配到各自變量的各處理水平中？31第三十一頁，共83頁。一、多變量設計

是在一個實驗中包含有兩個或兩個以上的自變量或因變量的實驗設計，主要包括多自變量和多因變量兩種情況。

32第三十二頁，共83頁。（一）多自變量實驗

多自變量（multipleindependentvariable）實驗是指在一個實驗中包含兩個或兩個以上自變量的實驗設計。

33第三十三頁，共83頁。（一）多自變量實驗當自變量數(shù)量超過一個的時候，實驗中就出現(xiàn)了新的現(xiàn)象：交互作用。所謂交互作用，即自變量之間的相互關(guān)系。當一個自變量產(chǎn)生的效果在第二個自變量的每一水平上不一樣時，交互作用就會出現(xiàn)。

34第三十四頁，共83頁。（一）多自變量實驗多自變量實驗的優(yōu)點：（1）效率高（2）實驗控制較好（3）可以獲得交互作用35第三十五頁，共83頁。（二）多因變量實驗（了解）

多因變量（multipledependentvariable）實驗是指在一個實驗中包含有兩個或兩個以上因變量的實驗設計。分析方法常采用多元統(tǒng)計分析技術(shù)。36第三十六頁，共83頁。二、被試間設計和被試內(nèi)設計（一）被試間設計

被試間設計的特點是每個被試只接受一個自變量水平的處理（即一種實驗處理或?qū)嶒灄l件）。

實驗水平AB被試S1—S5S6—S1037第三十七頁，共83頁。（一）被試間設計在被試間設計中，實驗者必須盡量減少兩個或多個組別中的被試差異，以保證兩組被試在實驗開始時各方面都相等，這就是被試間設計的等組問題。

38第三十八頁，共83頁。（一）被試間設計被試間設計采用兩類分組技術(shù)來解決等組問題：匹配和隨機化。1．匹配設計（同質(zhì)）

匹配（matching）設計是指將被試按某一個或幾個特征上水平的相同或相似加以配對，然后再把每一對中的每個被試隨機分配到各個組別。

39第三十九頁，共83頁。（一）被試間設計匹配法實施遇到的一些問題：（1）實驗者不可能在每一個特征都進行匹配，常常是只在一些特征上進行匹配，而在另一些可能相關(guān)的特征上則有差異。因此，匹配往往是不完全的。（2）匹配法往往耗費大量的工作量。（3）在實驗者同時匹配多個特征的時候，這些特征之間如果存在交互作用，就可能混淆實驗結(jié)果。（4）匹配法需要防止回歸假象的介入。

40第四十頁，共83頁。（一）被試間設計2．隨機化設計

被試間設計中較為常用分組方法是隨機化法（randomization），就是把被試隨機地分配到不同的組內(nèi)接受不同的自變量處理。

41第四十一頁，共83頁。（一）被試間設計被試間設計的優(yōu)點是每一個人只接受一種處理方式，而一種處理方式不可能影響或污染另一種處理方式，因此避免了練習效應和疲勞效應等由實驗順序造成的誤差。缺點：所需要的被試數(shù)量巨大；不能完全排除個體差異對實驗結(jié)果的混淆。42第四十二頁，共83頁。(二)被試內(nèi)設計（二）被試內(nèi)設計

被試內(nèi)設計的特點是所有的被試都會受到每一水平自變量的影響。

實驗水平AB被試S1—S5S1—S543第四十三頁，共83頁。（二）被試內(nèi)設計和被試間設計相反，被試內(nèi)設計不會受到來自被試個體差異的困擾，但卻必須面對實驗處理之間相互污染的問題：

其一，練習效應（practiceeffect）其二，疲勞效應（fatigueeffect）解決順序誤差的應對方法—平衡設計技術(shù)。

44第四十四頁，共83頁。（二）被試內(nèi)設計常用的平衡設計技術(shù)：ABBA設計和拉丁方設計。（1）ABBA設計

適用于自變量的水平只有兩個時的情況，在理論上能有效平衡呈線性系統(tǒng)變化的時間順序誤差。（2）拉丁方設計

45第四十五頁，共83頁。三、小樣本設計

小樣本設計是被試內(nèi)設計的一種變式，實驗時它向人數(shù)較少的被試或單個被試呈現(xiàn)自變量的不同水平或處理方式。46第四十六頁，共83頁。三、小樣本設計（一）ABA設計

小樣本的ABA設計，可以較好地區(qū)分實驗中自變量與時間、順序等其他因素的效果，從而進一步解決了以往AB設計中常常會發(fā)生的混淆問題。47第四十七頁，共83頁。三、小樣本設計（二）多基線設計

多基線設計的程序是：找到一個或若干個與所要研究的行為（或被試）接近的行為（或被試），在不同時間內(nèi)對它們引入同一自變量的處理（治療）。在引入自變量之前有長短不等的基線期，從而可以將自變量的影響和時間的因素逐階段地演示出來，以便于研究者最終確定被試行為變化的真正原因和自變量處理的真實效果。

48第四十八頁，共83頁。（二）多基線設計多基線設計的內(nèi)在邏輯是：當一種行為或一個被試正在接受處理時，另一種行為或另一個被試仍處于基線條件下。如果這種未受處理的行為在自變量引進之前保持穩(wěn)定，然后隨自變量的變化而變化，那么就可以認為，是自變量導致了該行為的改變，而不是一些碰巧在觀察期內(nèi)發(fā)生變化的其他因素。

49第四十九頁，共83頁。（二）多基線設計多基線設計有被試內(nèi)多基線設計和被試間多基線設計之分。如果在幾個不同的基線階段比較同一被試的不同行為，那么就是被試內(nèi)多基線設計；如果在幾個不同的基線階段比較不同被試的同一行為，那么就是被試間多基線設計。50第五十頁，共83頁。三、準實驗設計

指未對自變量實施充分控制，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。51第五十一頁，共83頁。三、準實驗設計典型的準實驗常用被試變量作為自變量，通過準實驗得到的結(jié)果不能象真正的實驗結(jié)果那樣可以安全地、毫無閃失地歸因于自變量，而所得出的只能是自變量和結(jié)果變量之間的相關(guān)。也就是說，準實驗本質(zhì)上是一種相關(guān)研究。52第五十二頁，共83頁。第三節(jié)實驗研究的效度和信度一、實驗研究的效度二、實驗研究的信度

53第五十三頁，共83頁。一、實驗研究的效度

實驗效度是指實驗方法能達到實驗目的的程度，也就是實驗結(jié)果的準確性和有效性程度。主要包括內(nèi)部效度和外部效度。54第五十四頁，共83頁。一、實驗研究的效度實驗的構(gòu)思效度是指實驗研究假設和測量指標的理論構(gòu)思及其操作化問題，即理論構(gòu)思及其轉(zhuǎn)換的有效性。構(gòu)思效度是實驗研究初期不可忽視的重要因素，也是研究者形成實驗假設和進行實驗設計時必須考慮到的因素。

55第五十五頁，共83頁。一、實驗研究的效度構(gòu)思效度首先要求研究題目的來源具有合理性，在有關(guān)理論中占有一定的權(quán)重，也就是說具有一定的重要性，同時還要具有一定的獨特性。其次要求研究的理論構(gòu)思結(jié)構(gòu)嚴謹、清晰明確，有一定的層次性。最后根據(jù)理論構(gòu)思的要求，要對實驗研究中的自變量和因變量給出嚴格的操作定義，并對自變量的操作水平和因變量的測量指標做出明確的界定。56第五十六頁，共83頁。（一）內(nèi)部效度

指實驗中的自變量與因變量之間因果關(guān)系的明確程度。

57第五十七頁，共83頁。（一）內(nèi)部效度1．內(nèi)部效度的影響因素（1）主試－被試間的相互作用（2）統(tǒng)計回歸（3）其他影響內(nèi)部效度的因素（見書P91）58第五十八頁，共83頁。（一）內(nèi)部效度2．零結(jié)果問題（1）自變量的操縱是否有效。（2）因變量的測量是否充分。（3）額外變量是否得到有效控制。

59第五十九頁，共83頁。（二）外部效度

指實驗結(jié)果能夠普遍推論到樣本的總體和其他同類現(xiàn)象中去的程度，即實驗結(jié)果的普遍代表性和適用性。有時也稱為生態(tài)效度。

60第六十頁，共83頁。（二）外部效度影響外部效度的因素：（1）實驗環(huán)境的人為性（2）被試樣本缺乏代表性（3）測量工具的局限性

61第六十一頁，共83頁。二、實驗研究的信度

指實驗結(jié)論的可靠性和前后一致性的程度。

62第六十二頁，共83頁。二、實驗研究的信度（一）影響實驗信度的因素

決定實驗信度的一個關(guān)鍵是觀察量。同時，實驗信度還涉及到對結(jié)果的統(tǒng)計檢驗。

63第六十三頁，共83頁。（二）實驗信度的驗證1．直接驗證是指在盡可能保持原實驗方法的情況下在實際中重復實驗。2．系統(tǒng)驗證

運用系統(tǒng)驗證時，實驗者試圖變化那種先前被認為與實驗結(jié)果不相關(guān)的因素。3．概念驗證

在某種程度上驗證那種沒有明確指導條件下的類推困難現(xiàn)象的本質(zhì)。64第六十四頁，共83頁。（二）實驗信度的驗證在直接驗證中，研究者努力盡可能準確地重復原實驗，看能否在第二次得到同樣的實驗結(jié)果。而在系統(tǒng)驗證和概念驗證中，研究者的興趣并不在于精確地重復實驗，在于描述某一心理現(xiàn)象的邊界條件，即保證該現(xiàn)象存在的條件。65第六十五頁，共83頁。第四節(jié)實驗研究的儀器一、幾種常用實驗儀器二、計算機在心理學實驗中的應用三、腦功能成像技術(shù)在心理學實驗中的應用66第六十六頁，共83頁。一、幾種常用實驗儀器（一）聽力計

聽力計（audiometer）是測定個體對各種頻率聲音的感受性大小的儀器，通過與正常聽覺的比較，可確定被測者的聽力損失情況。（二）立體鏡

立體鏡（stereoscope）是一種證實雙眼視差和產(chǎn)生立體知覺的儀器。67第六十七頁，共83頁。一、幾種常用實驗儀器（三）深度知覺儀

深度知覺儀（depthperceptionapparatus）是用以檢驗深度知覺敏銳度的儀器。（四）速度知覺儀

速度知覺儀（speedperceptionapparatus）是測量人的速度判斷能力的儀器。68第六十八頁，共83頁。一、幾種常用實驗儀器（五）時間知覺測試儀

時間知覺儀（timeperceptionapparatus）是時間知覺實驗的基本儀器，可用于檢驗各種因素對時間知覺的影響；檢查個體的自我估計在估計時間中的作用；測試個體在時間知覺上的閾限等。

69第六十九頁，共83頁。一、幾種常用實驗儀器（六）空間知覺測試儀

空間知覺測試儀（spaceperceptionapparatus）是用于考察人類空間知覺的認知特點的儀器，通過人們憑借視覺對空間位置中形狀、方位的辨別過程，來鑒別個體對空間特性的辨別能力。還可用于驗證刺激的空間結(jié)構(gòu)特點對信息傳遞效率的影響。

70第七十頁，共83頁。一、幾種常用實驗儀器（七）速示器

速示器（tachistoscope）是一種短時呈現(xiàn)視覺刺激的儀器，在知覺、記憶和學習等方面的研究中，經(jīng)常要用適當?shù)膬x器來把刺激呈現(xiàn)給被試，以記錄他們的反應。（八）記憶鼓

記憶鼓（memorydrum）為一種研究記憶的儀器。最初由繆勒和舒曼（Muller和Schumann，1894）設計，后來由李普曼（Lipmann，1904）等不斷改進。

71第七十一頁，共83頁。一、幾種常用實驗儀器