第二章 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析(上)

《實(shí)驗(yàn)心理學(xué)》教案李鵬云南師范大學(xué)教育科學(xué)與管理學(xué)院2008年9月—12月選用教材：《實(shí)驗(yàn)心理學(xué)》，朱瀅主編，北京大學(xué)出版社主要參考書(shū)：《實(shí)驗(yàn)心理學(xué)》，楊治良著，浙江教育出版社第二章實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析心理學(xué)實(shí)驗(yàn)研究的一般程序

（教材之外的補(bǔ)充）心理學(xué)實(shí)驗(yàn)研究的一般程序課題選擇與文獻(xiàn)查閱提出問(wèn)題與研究假設(shè)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與實(shí)施數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計(jì)分析研究報(bào)告的撰寫(xiě)一、課題選擇與文獻(xiàn)查閱選擇研究課題包括確定研究方向和選擇具體研究課題兩個(gè)方面的內(nèi)容：研究方向：研究者在一個(gè)較長(zhǎng)時(shí)期內(nèi)長(zhǎng)期從事的研究活動(dòng)的工作方向。研究課題：研究所要解決的問(wèn)題。一、課題選擇與文獻(xiàn)查閱研究課題的類(lèi)型（按研究目的）：理論性課題——以揭示心理現(xiàn)象本質(zhì)及其發(fā)展變化規(guī)律為主要目的的課題。應(yīng)用性課題——直接為社會(huì)實(shí)踐服務(wù)，以提出解決某種社會(huì)實(shí)踐問(wèn)題的具體方案或?qū)Σ邽橹饕康牡恼n題。一、課題選擇與文獻(xiàn)查閱研究課題的類(lèi)型（按深度）：描述性課題——對(duì)心理現(xiàn)象的真實(shí)情況進(jìn)行具體描述的課題，回答“是什么”、“怎么樣”的問(wèn)題。因果性課題——旨在揭示兩種或兩種以上心理現(xiàn)象之間因果關(guān)系的課題，回答“為什么”、“怎么辦”的問(wèn)題。預(yù)測(cè)性課題——在弄清了心理現(xiàn)象的現(xiàn)狀及其因果聯(lián)系的基礎(chǔ)上，對(duì)事物將來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)和狀況進(jìn)行預(yù)測(cè)的課題，回答“將來(lái)怎樣”、“將來(lái)應(yīng)怎樣”的問(wèn)題。一、課題選擇與文獻(xiàn)查閱課題選擇的原則：需要性原則——即根據(jù)社會(huì)需要和心理學(xué)自身發(fā)展的需要選擇研究課題。創(chuàng)造性原則——即研究必須有創(chuàng)新性，有獨(dú)到之處。科學(xué)性原則——即研究選題應(yīng)在一定的科學(xué)理論的指導(dǎo)下進(jìn)行，必須有一定的事實(shí)依據(jù)和科學(xué)根據(jù)，以保證研究工作最大可能地取得成功。可行性原則——即研究者具備完成研究課題的主觀條件。一、課題選擇與文獻(xiàn)查閱文獻(xiàn)搜集的方法：檢索工具查找法參考文獻(xiàn)查找法（文獻(xiàn)追蹤法）二、提出問(wèn)題與研究假設(shè)所提出的研究問(wèn)題應(yīng)具有的特征：研究問(wèn)題通常涉及兩個(gè)或兩個(gè)以上的變量，并詢(xún)問(wèn)其關(guān)系如何研究問(wèn)題應(yīng)該以提問(wèn)的形式出現(xiàn)研究問(wèn)題應(yīng)當(dāng)具有可解性，即研究者通過(guò)各種研究方法能夠回答研究問(wèn)題研究問(wèn)題的陳述不應(yīng)該帶有任何主觀好惡等感情色彩二、提出問(wèn)題與研究假設(shè)研究假設(shè)的類(lèi)型：預(yù)測(cè)性假設(shè)，即對(duì)客觀事物存在的某些情況，特別是差異情況作出推測(cè)判斷。相關(guān)性假設(shè)，即對(duì)客觀事物相互聯(lián)系的性質(zhì)、方向、密切程度作出推測(cè)判斷。因果性假設(shè)，即對(duì)客觀事物之間的因果聯(lián)系的推測(cè)判斷。二、提出問(wèn)題與研究假設(shè)評(píng)價(jià)研究假設(shè)的標(biāo)準(zhǔn)：是否具有一定的科學(xué)依據(jù)是否對(duì)兩個(gè)或兩個(gè)以上的變量之間的關(guān)系作出推測(cè)是否表述清楚是否具有可檢驗(yàn)性陳述是否簡(jiǎn)單、明了三、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與實(shí)施實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)一般包括一下步驟：考察假設(shè)中含有的行為指標(biāo)的內(nèi)容，選擇其中某個(gè)或幾個(gè)研究者所關(guān)心的變量進(jìn)行研究。定義總體和樣本，制定抽樣方案。選擇研究變量，確定自變量、因變量和需要控制的額外變量。建立操作性定義。操作性定義：指用事物可觀察的、可測(cè)量的特征把研究變量具體化，由操作變量的步驟或操作來(lái)定義。預(yù)期變量的關(guān)系，對(duì)可能的結(jié)果進(jìn)行預(yù)測(cè)。三、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與實(shí)施實(shí)驗(yàn)的實(shí)施：被試的取樣與分配創(chuàng)建實(shí)驗(yàn)材料執(zhí)行實(shí)驗(yàn)、獲取數(shù)據(jù)四、數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計(jì)分析數(shù)據(jù)處理的一般步驟：對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理、審核，剔除無(wú)效數(shù)據(jù)。對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼、錄入計(jì)算機(jī)。（充分利用MSExcel的計(jì)算表功能）通過(guò)適當(dāng)?shù)慕y(tǒng)計(jì)分析方法，得到恰當(dāng)?shù)慕Y(jié)論。統(tǒng)計(jì)分析的方法：描述統(tǒng)計(jì)推斷統(tǒng)計(jì)（利用SPSS、Excel或其他統(tǒng)計(jì)軟件的功能）五、研究報(bào)告的撰寫(xiě)一篇完整的心理學(xué)研究報(bào)告一般包括：題目、關(guān)鍵詞、摘要、前言、方法、結(jié)果、討論、參考文獻(xiàn)等。心理學(xué)論文的寫(xiě)作可參考中國(guó)心理學(xué)會(huì)編寫(xiě)的《心理學(xué)論文寫(xiě)作規(guī)范》（可在網(wǎng)上搜索下載免費(fèi)的電子版）按教材的內(nèi)容概念實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)：指研究者針對(duì)需要驗(yàn)證的實(shí)驗(yàn)假設(shè)，為有計(jì)劃地搜集資料而預(yù)先建立和依據(jù)的設(shè)計(jì)模式。心理學(xué)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)是心理學(xué)與統(tǒng)計(jì)學(xué)相結(jié)合的實(shí)驗(yàn)技術(shù)科學(xué)（心理測(cè)量學(xué)也同樣是心理學(xué)與統(tǒng)計(jì)學(xué)相結(jié)合的科學(xué)）概念實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)包括：形成統(tǒng)計(jì)假設(shè)制定實(shí)驗(yàn)計(jì)劃：證明實(shí)驗(yàn)假設(shè)的思路？如何搜集數(shù)據(jù)？如何分析數(shù)據(jù)？闡明檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)假設(shè)所遵循的決策：決策標(biāo)準(zhǔn)？（探索性研究與驗(yàn)證性研究的決策標(biāo)準(zhǔn)通常存在差異）實(shí)施計(jì)劃：按計(jì)劃搜集資料，并分析資料統(tǒng)計(jì)決策：對(duì)統(tǒng)計(jì)假設(shè)的真?zhèn)巫鞒鰵w納性推斷一、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本問(wèn)題——變量選擇與控制1.變量的選擇心理學(xué)實(shí)驗(yàn)的目的在于探討刺激與行為（反應(yīng)）之間的關(guān)系或說(shuō)明關(guān)系的性質(zhì)S－R或S－O－R之間的關(guān)系在心理學(xué)實(shí)驗(yàn)研究中則以自變量、因變量、額外變量（控制變量）、中間變量、調(diào)節(jié)變量、無(wú)關(guān)變量等變量之間的關(guān)系來(lái)進(jìn)行描述一、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本問(wèn)題——變量選擇與控制2.實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中的控制（1）實(shí)驗(yàn)控制：指對(duì)實(shí)驗(yàn)條件的限制。（對(duì)比實(shí)驗(yàn)操作）（2）控制的應(yīng)用對(duì)變量的控制：隨機(jī)化是實(shí)驗(yàn)研究中的重要控制變量的技術(shù)。利用隨機(jī)化原則對(duì)自變量進(jìn)行控制包含兩種含義：一是從限定的總體中隨機(jī)抽取被試作為實(shí)驗(yàn)的樣本；二是將抽取的被試隨機(jī)分配到相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)處理中去。從限定總體中隨機(jī)抽取樣本的常用方法有：簡(jiǎn)單隨機(jī)抽樣：從總體中隨機(jī)抽取個(gè)體，直到滿(mǎn)足樣本數(shù)量。系統(tǒng)隨即抽樣：從總體人群中，每間隔恒定個(gè)體數(shù)就選取一個(gè)被試。分層隨機(jī)抽樣：先把總體按照被試的某個(gè)或某些特點(diǎn)分層，然后在每一層次中隨即抽樣。一、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本問(wèn)題——變量選擇與控制2.實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中的控制（2）控制的應(yīng)用對(duì)變量的控制隨機(jī)化是重要的控制變量技術(shù)，包含兩層含義：一、從總體中隨即抽取被試作為樣本；二、隨機(jī)分配被試到各個(gè)實(shí)驗(yàn)處理中。使用控制組邏輯：米爾的第一原則（如果a在A后面發(fā)生，那么A有可能是a的原因）和第二原則（如果a總是跟在A后面發(fā)生，并且如果A不存在，則a也不存在，那么可以斷定A是a發(fā)生的原因）一、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本問(wèn)題——變量選擇與控制2.實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中的控制（2）控制的應(yīng)用額外變量控制的方法：消除法：通過(guò)一定的手段或措施，將影響研究結(jié)果的各種額外變量消除掉。是最主要、最理想、最基本的方法。恒定法：采取一定的措施，使某些額外變量在整個(gè)研究過(guò)程中保持恒定不變，從而使額外變量對(duì)研究結(jié)果的影響保持恒定。一、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本問(wèn)題——變量選擇與控制2.實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中的控制（2）控制的應(yīng)用額外變量控制的方法：平衡法：對(duì)某些不能被消除，又不能或不便被恒定的額外變量，通過(guò)采取某些綜合平衡的方式使其效果平衡的方法。具體方式有：對(duì)比組法：按隨機(jī)原則抽取兩個(gè)被試組。循環(huán)法：用于平衡順序效應(yīng)，如ABBA法、拉丁方法。匹配法：根據(jù)被試某些方面的特征或行為，將被試人為地劃分為具有相同特質(zhì)的若干組，以保證被試在可能影響研究結(jié)果的特質(zhì)上嚴(yán)格地平衡。一、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本問(wèn)題——變量選擇與控制2.實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中的控制（2）控制的應(yīng)用額外變量控制的方法：統(tǒng)計(jì)控制法：當(dāng)實(shí)驗(yàn)中某些額外變量在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中未能有效控制時(shí)，可以采取剔除極端數(shù)據(jù)、統(tǒng)計(jì)學(xué)校正或根據(jù)主試觀察剔除不可靠數(shù)據(jù)的方法，保證實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的可靠性。一、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本問(wèn)題——變量選擇與控制3.實(shí)驗(yàn)誤差實(shí)驗(yàn)誤差是存在于實(shí)驗(yàn)單元內(nèi)做同樣處理所得到觀測(cè)數(shù)據(jù)間的變差的度量。（何謂實(shí)驗(yàn)單元？）實(shí)驗(yàn)誤差的三個(gè)主要來(lái)源：來(lái)自被試差異的誤差（S-類(lèi)誤差，G-類(lèi)誤差）來(lái)自實(shí)驗(yàn)環(huán)境和操作過(guò)程的誤差（G-類(lèi)誤差）重復(fù)實(shí)驗(yàn)引起的誤差（R-類(lèi)誤差）一、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本問(wèn)題——變量選擇與控制3.實(shí)驗(yàn)誤差盡可能減少誤差的措施調(diào)整實(shí)驗(yàn)中的被試，以減少其內(nèi)在的變差效應(yīng)在可能的情況下，增加實(shí)驗(yàn)重復(fù)的次數(shù)，對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)一、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本問(wèn)題——實(shí)驗(yàn)中的效度因變量的效度概念回顧：效度即有效性，當(dāng)確是自變量而不是其他各種因素造成了因變量的變化時(shí)，我們就說(shuō)因變量是有效的。效度反映的是對(duì)因變量的測(cè)量是否測(cè)得到的是因變量自身真正代表的屬性。實(shí)例在一項(xiàng)研究解題方法（自變量）對(duì)解題能力影響的研究中，若以被試在一定時(shí)間內(nèi)解答出來(lái)的問(wèn)題的多少為因變量的指標(biāo)，當(dāng)要解答的問(wèn)題足夠多，而且按困難程度排列時(shí)，以解答問(wèn)題的數(shù)目作為因變量指標(biāo)是有效的。但是，如果問(wèn)題很多但又都非常容易，那么解答問(wèn)題的數(shù)目作為因變量的指標(biāo)就不能說(shuō)是有效的。因?yàn)樗赡苁怯砷喿x速度和書(shū)寫(xiě)速度造成的，而并不能準(zhǔn)確地反映出學(xué)生的解題能力。一、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本問(wèn)題——實(shí)驗(yàn)中的效度實(shí)驗(yàn)的內(nèi)部效度：指實(shí)驗(yàn)變量（處理）能被精確估計(jì)的程度。實(shí)驗(yàn)的內(nèi)部效度是指實(shí)驗(yàn)中的自變量與因變量之間的因果聯(lián)系的真實(shí)程度。一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)的內(nèi)部效度高，就意味著因變量的變化確是由實(shí)驗(yàn)中的自變量引起的。在實(shí)際研究中，除了自變量之外，任何無(wú)關(guān)變量都可能對(duì)因變量產(chǎn)生影響。如果出現(xiàn)了自變量混淆，所得出的實(shí)驗(yàn)結(jié)論將不能正確地反映出自變量和因變量之間的關(guān)系。因此沒(méi)有內(nèi)部效度的實(shí)驗(yàn)研究是沒(méi)有價(jià)值的，因?yàn)閮?nèi)部效度決定了對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果解釋的正確性。一、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本問(wèn)題——實(shí)驗(yàn)中的效度影響內(nèi)部效度的因素：歷史（經(jīng)歷）歷史事件指那些在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，與實(shí)驗(yàn)變量同時(shí)發(fā)生，并對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生影響的特定事件。當(dāng)出現(xiàn)這種情況時(shí)，研究者往往無(wú)法判斷實(shí)驗(yàn)結(jié)果是由處理（自變量）引起的，還是由特定事件引起的。周期比較長(zhǎng)的實(shí)驗(yàn)容易歷史因素的影響。例如，在某項(xiàng)教學(xué)改革實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)學(xué)校在實(shí)驗(yàn)進(jìn)行期間參與了上級(jí)教育主管部門(mén)在全地區(qū)范圍開(kāi)展的教學(xué)評(píng)比活動(dòng)，這一事件勢(shì)必會(huì)對(duì)整個(gè)學(xué)校的教學(xué)活動(dòng)帶來(lái)某種程度的影響，從而影響到我們對(duì)教改實(shí)驗(yàn)結(jié)果的評(píng)估。很多教育實(shí)驗(yàn)往往需要較長(zhǎng)周期，所以歷史事件對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響應(yīng)該得到關(guān)注和考慮。一、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本問(wèn)題——實(shí)驗(yàn)中的效度影響內(nèi)部效度的因素：成熟或自然發(fā)展的影響人們無(wú)論是否參與實(shí)驗(yàn)，都在不斷地成長(zhǎng)和變化。而此類(lèi)的變化將影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果。在長(zhǎng)期實(shí)驗(yàn)中，被試隨著年齡的增長(zhǎng)，將會(huì)變得日益成熟，經(jīng)驗(yàn)和能力都會(huì)得到提高。參與時(shí)間較短的實(shí)驗(yàn)，被試也會(huì)發(fā)生疲倦、困倦、無(wú)聊、饑餓或其它變化，這些變化也會(huì)改變他們?cè)趯?shí)驗(yàn)中的行為。練習(xí)效應(yīng)、學(xué)習(xí)效應(yīng)、疲勞效應(yīng)一、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本問(wèn)題——實(shí)驗(yàn)中的效度影響內(nèi)部效度的因素：選擇選擇因素指由于沒(méi)有用隨機(jī)取樣和隨機(jī)分配的方法來(lái)選擇兩組或幾組被試，因而在實(shí)驗(yàn)處理之前各被試組在各方面就事先存在著差異。這樣，以本來(lái)就存在差異的幾個(gè)實(shí)驗(yàn)組施加實(shí)驗(yàn)處理之后再來(lái)比較各個(gè)組之間的差異，比較出來(lái)的結(jié)果就說(shuō)明不了到底是本來(lái)就具有的差異造成的還是實(shí)驗(yàn)處理的不同造成的，研究假設(shè)就無(wú)從證明。隨機(jī)化選擇和分配被試的必要性、教育研究中的自然班的問(wèn)題一、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本問(wèn)題——實(shí)驗(yàn)中的效度影響內(nèi)部效度的因素：測(cè)驗(yàn)指由于實(shí)驗(yàn)處理之前所施行的前測(cè)量可能積極地或消極地影響著實(shí)驗(yàn)處理后的測(cè)量，進(jìn)而混淆實(shí)驗(yàn)的結(jié)果。在有前測(cè)的實(shí)驗(yàn)中，被試可能會(huì)由于在前測(cè)中獲得了經(jīng)驗(yàn)，從而提高了在后測(cè)中的答題能力；也可能會(huì)由于前測(cè)帶來(lái)疲勞而影響到后測(cè)的成績(jī)（前測(cè)和后測(cè)間隔時(shí)間很短）。前測(cè)的作用及可能的影響一、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本問(wèn)題——實(shí)驗(yàn)中的效度影響內(nèi)部效度的因素：被試亡失在一個(gè)延續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)的研究中，被試的更換、淘汰或中途退出可能會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生顯著影響。例如，在有實(shí)驗(yàn)組和控制組的兩組實(shí)驗(yàn)中，由于控制組在中途有優(yōu)秀生轉(zhuǎn)學(xué)進(jìn)來(lái)，結(jié)果實(shí)驗(yàn)組效果很好，這就可能是由于被試更換造成兩組被試不等而造成的，而不一定就是實(shí)驗(yàn)處理的效果。周期比較長(zhǎng)的實(shí)驗(yàn)容易發(fā)生一、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本問(wèn)題——實(shí)驗(yàn)中的效度影響內(nèi)部效度的因素：統(tǒng)計(jì)回歸指由于選用在某一特征方面具有極端分?jǐn)?shù)（最優(yōu)或最差）的被試，到了實(shí)驗(yàn)后期測(cè)驗(yàn)時(shí)分?jǐn)?shù)通常會(huì)發(fā)生自然向群體的平均值靠攏的趨勢(shì)（集中趨勢(shì)）——變得不再是最優(yōu)或最劣，在重復(fù)測(cè)量中分?jǐn)?shù)向平均分靠攏。例如在一次測(cè)驗(yàn)中，平均分為75分，最高分的學(xué)生第一次測(cè)驗(yàn)獲得了98分，最低分的學(xué)生第一次測(cè)驗(yàn)僅得了55分，但在第二天緊接著進(jìn)行的與第一次基本相當(dāng)?shù)牡诙螠y(cè)驗(yàn)時(shí)，原來(lái)最高分的學(xué)生獲得了92分，而最低分的學(xué)生獲得了60分。這種變化不是以是否實(shí)施以實(shí)驗(yàn)處理為轉(zhuǎn)移，這就是統(tǒng)計(jì)回歸現(xiàn)象。對(duì)這種由于統(tǒng)計(jì)回歸