第3章 实验设计

1、第三章第三章 心理学实验研究的设计心理学实验研究的设计涉及涉及3 3个基本问题个基本问题：1、实验采用多少个自变量和因变量？2、各自变量内有多少处理水平？3、如何将被试分配到各自变量的各水平上？第一节第一节 单变量设计、多变量设计单变量设计、多变量设计第二节第二节 被试间设计、被试内设计和混合被试间设计、被试内设计和混合 设计设计第三节第三节 小样本设计小样本设计第四节第四节 准实验设计准实验设计第一节第一节 单变量设计、多变量设计单变量设计、多变量设计o 根据自变量的数量划分：根据自变量的数量划分：o （一）单变量设计（一）单变量设计o （二）（二）多变量多变量实验设计（实验设计（multi

2、ple dependent multiple dependent variable experimentvariable experiment） （一）单变量设计o 实验中仅有一个自变量和因变量。o 例如：自信对捐钱行为的影响o 人际距离对创造力的影响（二）多变量实验设计（二）多变量实验设计o 1、多自变量实验设计（多因素实验设计）o 用大写字母表示因素（自变量），用对应的小写用大写字母表示因素（自变量），用对应的小写字母及下标表示因素的水平，各个因素之间的不字母及下标表示因素的水平，各个因素之间的不同水平之间的相互结合，用同水平之间的相互结合，用“”表示。表示。 实验处理实验处理o 22 X

3、a1Xb1 o Xa1Xb2 o Xa2Xb1 o Xa2Xb2o 322（1）、主效应）、主效应o （舒华）实验中由一个因素的不同水平引起的变异（舒华）实验中由一个因素的不同水平引起的变异 o （朱滢）每个单独因素（自变量）所引起的因变量的变（朱滢）每个单独因素（自变量）所引起的因变量的变化化o 因素因素A A的主效应：的主效应：Xa1与与Xa2比较比较o 因素因素B B的主效应：的主效应：Xb1与与Xb2比较比较o 举例：P16o 22桌子（大小）桌子（大小）处理午饭的方式（扫走或掉地）处理午饭的方式（扫走或掉地）（2）、交互作用）、交互作用o （舒华）（舒华）当一个因素的水平在另一个因素

4、的当一个因素的水平在另一个因素的不同水平上变化趋势不一致时，称这两个因不同水平上变化趋势不一致时，称这两个因素之间存在交互作用。素之间存在交互作用。o （朱滢）（朱滢）当一个因素（自变量）对因变量影当一个因素（自变量）对因变量影响大小因其它因素水平的不同而有所不同时，响大小因其它因素水平的不同而有所不同时，称这两个称这两个 因素有交互作用。因素有交互作用。（3）、简单效应）、简单效应o （舒华）在因素实验中，一个因素的水平在（舒华）在因素实验中，一个因素的水平在另一个因素的某个水平上的变异另一个因素的某个水平上的变异o A A因素的两个水平在因素的两个水平在b1b1水平的方差叫水平的方差叫A

5、A在在b1b1水平的简单效应水平的简单效应o A A因素的两个水平在因素的两个水平在b2b2水平的方差叫水平的方差叫A A在在b2b2水平的简单效应水平的简单效应o 同理得同理得B B因素在因素在a1a1、a2a2水平上的简单效水平上的简单效应应2、多因变量实验设计第二节 被试间设计、被试内设计和混合设计o （一）被试间设计（一）被试间设计（between-subjects designbetween-subjects design）o （二）被试内设计（二）被试内设计（within-subjects designwithin-subjects design）o （三）混合设计（三）混合设计（

6、mixed designmixed design）（一）被试间设计（一）被试间设计o 1 1、被试分配、被试分配每个被试只接受一种实验处理每个被试只接受一种实验处理a1a2a3S1、S2、S3S4、S5、S6S7、S8、S92 2、如何保证等组？、如何保证等组？o （1 1）匹配）匹配o 就是将被试按某一个或几个特征上水平的就是将被试按某一个或几个特征上水平的相同或相似加以配对，然后再把每一对中的相同或相似加以配对，然后再把每一对中的每个被试随机分配到各个组别。这样可以保每个被试随机分配到各个组别。这样可以保证各组被试在这些特征上同质。证各组被试在这些特征上同质。o 前测前测匹配匹配3030名

7、被试配对分组的结果名被试配对分组的结果 o 在对动物进行被试间设计时，一项重要在对动物进行被试间设计时，一项重要的匹配技术是的匹配技术是“拆窝技术拆窝技术”。即把同胎生的。即把同胎生的动物随机分配到不同的组中，因为这些动物动物随机分配到不同的组中，因为这些动物有类似的遗传素质，有助于实验中减少个体有类似的遗传素质，有助于实验中减少个体差异的影响。差异的影响。（2 2）随机化）随机化o 把被试随机分配到不同的组内接受不同把被试随机分配到不同的组内接受不同的实验处理。的实验处理。o 随机化的统计学前提是：各随机被试组在未随机化的统计学前提是：各随机被试组在未经受不同处理之前是相等的，即使有差异，经

8、受不同处理之前是相等的，即使有差异，也是在统计允许范围内的随机误差。也是在统计允许范围内的随机误差。实验举例实验举例o Loftus and Burns (1982)Loftus and Burns (1982)o 实验目的：考察暴力场面对人的记忆的影响。实验目的：考察暴力场面对人的记忆的影响。o 被试：被试：226226名名University of WashingtonUniversity of Washington的自愿的自愿参加者；随机分配到以下两组。参加者；随机分配到以下两组。o 组一：看带有暴力场面的电影组一：看带有暴力场面的电影o 组二：看非暴力场面的电影组二：看非暴力场面的电影

9、o 看完电影之后，要求两组被试回答看完电影之后，要求两组被试回答2525道关于电道关于电影中事件的问题。其中一道题非常关键：问被试影中事件的问题。其中一道题非常关键：问被试在银行外面露天停车场踢球的男孩穿的足球衫上在银行外面露天停车场踢球的男孩穿的足球衫上的号码是多少。计算出正确回忆出男孩运动衫号的号码是多少。计算出正确回忆出男孩运动衫号码的人数的百分数。结果：组一，码的人数的百分数。结果：组一，4%4%；组二，；组二，28%28%。o 2 22 2完全随机化设计的实例完全随机化设计的实例n 被试：小学刚升入初中的新生班学生被试：小学刚升入初中的新生班学生n 自变量：自变量：教学方法教学方法（

10、自学辅导教学（自学辅导教学 vs. vs. 传统传统 教学）；教学）；教师教龄教师教龄（2 2年以下年以下 vs. 5vs. 5年以上）年以上）n 因变量：测验成绩因变量：测验成绩o 2 22 2完全随机析因设计的实例完全随机析因设计的实例n 可能的结果一：可能的结果一：05101520自学辅导传统教学测验成绩2年以下5年以上051015202年以下5年以上测验成绩自学辅导传统教学o 2 22 2完全随机析因设计的实例完全随机析因设计的实例n 可能的结果二：可能的结果二：051015202年以下5年以上测验成绩自学辅导传统教学（3）随机区组设计o 要求首先对被试做测验，要求首先对被试做测验，o

11、 然后按成绩将相似的被试分到一组，然后按成绩将相似的被试分到一组，o 再把全部的实验条件随机分配到各组中的被再把全部的实验条件随机分配到各组中的被试。试。o P133 3、设计评价、设计评价o （1 1）优点）优点o 每个人只接受一种实验处理，而一种实验处理每个人只接受一种实验处理，而一种实验处理不可能影响或污染另一种实验处理，因此避免了练不可能影响或污染另一种实验处理，因此避免了练习效应和疲劳效应等由实验顺序造成的误差。习效应和疲劳效应等由实验顺序造成的误差。o （2 2）缺点）缺点o 所需被试数量巨大；所需被试数量巨大；o 不能从根本上排除个体差异对实验结果的混不能从根本上排除个体差异对实

12、验结果的混淆，而匹配和随机化技术也只是尽可能缓解而不是淆，而匹配和随机化技术也只是尽可能缓解而不是根治这一问题根治这一问题 （二）被试内设计（二）被试内设计a1a2a3S1、S2、S3S1、S2、S3S1、S2、S3o 1 1、被试分配、被试分配所有被试接受所有实验处理所有被试接受所有实验处理平衡是指在实验中为了消除或减少实验平衡是指在实验中为了消除或减少实验顺序效应、练习效应等而采用一些系统顺序效应、练习效应等而采用一些系统地改变实验处理顺序呈现技术的设计：地改变实验处理顺序呈现技术的设计：随机化法、抵消平衡随机化法、抵消平衡o （1）ABBA设计设计o 适用于自变量水平为两个的情况o 假设

13、有假设有A、B两种实验条件，被试按照两种实验条件，被试按照ABBA的顺序接受实验处理，被试的顺序接受实验处理，被试1按照按照AB顺序，则被试顺序，则被试2按照按照BA顺序进行，以此顺序进行，以此类推。类推。（2 2）拉丁方设计拉丁方设计（Latin Square designLatin Square design）每种条件在横行和纵列的顺序中分别只出现一次每种条件在横行和纵列的顺序中分别只出现一次。 组组1 1 A B C D A B C D 组组2 2 B C D A B C D A 组组3 3 C D A B C D A B 组组4 4 D A B C D A B C传递效应传递效应o 自

14、变量水平数为偶数时，第一行公式为：自变量水平数为偶数时，第一行公式为：o 1 1、2 2、n n、3 3、n-1n-1、4 4、n-2n-2、5 5、n-3n-3o 六个自变量水平的平衡拉丁方设计六个自变量水平的平衡拉丁方设计测试顺序测试顺序被试被试第一第一第二第二第三第三第四第四第五第五第六第六A126354B231465C342516D453621E564132F615243自变量水平数为奇数时，使用正反两个方阵自变量水平数为奇数时，使用正反两个方阵o 五个变量的平衡的拉丁方设计五个变量的平衡的拉丁方设计测试顺序测试顺序被被试试第第一一第第二二第第三三第第四四第第五五第第一一第第二二第第三

15、三第第四四第第五五A A1 12 25 53 34 44 43 35 52 21 1B B2 23 31 14 45 55 54 41 13 32 2C C3 34 42 25 51 11 15 52 24 43 3D D4 45 53 31 12 22 21 13 35 54 4E E5 51 14 42 23 33 32 24 41 15 53 3、评价、评价 （1 1）优点优点 较好控制被试变量（个体差异）较好控制被试变量（个体差异） 节省人数节省人数 （2 2）缺点缺点 可能验处理间相互污染（顺序效应）可能验处理间相互污染（顺序效应） 有些实验不适用被试内设计：有些实验不适用被试内设计

16、： 不能用来研究某些被试特点自变量间的差异；不能用来研究某些被试特点自变量间的差异； 如果实验中每一种实验条件需要较长时间的如果实验中每一种实验条件需要较长时间的恢复期，不宜使用。恢复期，不宜使用。 被试内设计举例（被试内设计举例（1 1）o SackheimSackheim，GurGur和和SaucySaucy（19781978）使用被试内设计研究人）使用被试内设计研究人的两侧面孔在情绪表达强度上的差异。的两侧面孔在情绪表达强度上的差异。o SackheimSackheim和他的合作者利用一个人的一侧面孔和其镜像重和他的合作者利用一个人的一侧面孔和其镜像重新构成一张完整的面孔的照片。上图为三

17、种实验材料。新构成一张完整的面孔的照片。上图为三种实验材料。（三）混合设计（三）混合设计o 指在一个研究中有些自变量按组内设计安排，指在一个研究中有些自变量按组内设计安排，有些自变量按组间设计安排。有些自变量按组间设计安排。o 一般说来，如果一种自变量很可能会影响另一一般说来，如果一种自变量很可能会影响另一种自变量，那么对这些自变量按组间设计安排，种自变量，那么对这些自变量按组间设计安排，其余的自变量按组内设计安排其余的自变量按组内设计安排混合设计举例混合设计举例 1o 研究表明，人们倾向于回忆与他们当前情绪致的研究表明，人们倾向于回忆与他们当前情绪致的信息。因此当心情愉快时，容易回忆快乐的事

18、情，信息。因此当心情愉快时，容易回忆快乐的事情，心情沮丧时容易回忆出悲伤的事情。心情沮丧时容易回忆出悲伤的事情。混合设计举例混合设计举例 1o 研究中，实验者使用诱导法创设了一个被试间变研究中，实验者使用诱导法创设了一个被试间变量：情绪高兴组和情绪沮丧组。量：情绪高兴组和情绪沮丧组。o 然后给所有人呈现一个词单，其中包括一些积极、然后给所有人呈现一个词单，其中包括一些积极、令人愉快的词汇，也包括一些消极的、令人沮丧令人愉快的词汇，也包括一些消极的、令人沮丧的词汇。最后，分别记下被试能回忆的正向情绪的词汇。最后，分别记下被试能回忆的正向情绪词数和负向情绪词数。词数和负向情绪词数。 正向情绪词 负

19、向情绪词愉快组70 23沮丧组48 35被试间因子：愉快组和沮丧组被试内因子：正负向情绪词 混合设计举例混合设计举例 2o 用混合设计的方法比较抑郁者和非抑郁者的记用混合设计的方法比较抑郁者和非抑郁者的记忆成绩。忆成绩。o 假设：抑郁者比非抑郁者对于未完成的记忆任假设：抑郁者比非抑郁者对于未完成的记忆任务的记忆效果更好。务的记忆效果更好。o 实验中，要求抑郁组和非抑郁组完成实验中，要求抑郁组和非抑郁组完成2020项记忆任项记忆任务，其中，务，其中，1010项记忆任务在完成之前被打断。在项记忆任务在完成之前被打断。在全部任务完成后，要求被试回忆记忆任务的名称全部任务完成后，要求被试回忆记忆任务的

20、名称或尽可能多地描述记忆任务。或尽可能多地描述记忆任务。小样本设计小样本设计o 心理学的典型实验是测量大样本的行为，这心理学的典型实验是测量大样本的行为，这是因为大样本能够消除被试个体差异对因变量是因为大样本能够消除被试个体差异对因变量产生的影响。但是在产生的影响。但是在特殊情况下特殊情况下，临床心理学，临床心理学家希望确定某种疗法的效果却又只有一两个患家希望确定某种疗法的效果却又只有一两个患者时，只能应用小样本设计。者时，只能应用小样本设计。o 小样本设计是小样本设计是被试内设计被试内设计的一种变式，实验的一种变式，实验时它向人数极少的被试或单个被试呈现自变量时它向人数极少的被试或单个被试呈

21、现自变量的不同水平或处理方式。的不同水平或处理方式。o 由于测试的人数少，因此需要相当经济和高由于测试的人数少，因此需要相当经济和高度控制的实验者中对每个被试进行大量观察，度控制的实验者中对每个被试进行大量观察，并进行记录。并进行记录。（一）（一）ABA设计设计o ABA设计典型实验历程分为三个主要部分：设计典型实验历程分为三个主要部分：n （1）建立基线；）建立基线；n （2）施加自变量；）施加自变量；n （3）消除自变量。）消除自变量。o 单被试实验设计中，凡是没有接受自变量作用单被试实验设计中，凡是没有接受自变量作用的历程，都用字母的历程，都用字母“A”表示；接受自变量作表示；接受自变量

22、作用的历程，用字母用的历程，用字母“B”或其它字母表示。或其它字母表示。ABAABA设计设计o ABAABA设计得以顺利进行的前提是：设计得以顺利进行的前提是：B B阶段的阶段的治疗效果应该是不持久的，只有这样，当治疗治疗效果应该是不持久的，只有这样，当治疗结束后，被试行为才能回到治疗前的基线状态。结束后，被试行为才能回到治疗前的基线状态。但是很多时候，但是很多时候，这一前提难以满足，即治疗的这一前提难以满足，即治疗的痕迹很难消除回到从前状态。痕迹很难消除回到从前状态。基于此，研究者基于此，研究者提出多基线设计。提出多基线设计。（二）多基线设计（二）多基线设计补充实例补充实例11被试内多基线设

23、计被试内多基线设计o 某被试缺少与父母、同学、老师的正确交往行某被试缺少与父母、同学、老师的正确交往行为。干预的目标让其建立正确的交往行为反应。为。干预的目标让其建立正确的交往行为反应。 训练前对与父母、同学、老师的交往行为进行训练前对与父母、同学、老师的交往行为进行基线观察；基线观察；o 第一个阶段只对与父母交往行为进行训练，看第一个阶段只对与父母交往行为进行训练，看其行为的变化。并对其它两种行为仍做基线观察；其行为的变化。并对其它两种行为仍做基线观察；o 第二阶段对与同学交往行为进行训练，然后记第二阶段对与同学交往行为进行训练，然后记录其行为方面的变化。此时对于与父母交往时干录其行为方面的

24、变化。此时对于与父母交往时干预后的行为仍做记录，对与老师的交往行为仍做预后的行为仍做记录，对与老师的交往行为仍做基线观察；基线观察；o 第三阶段对与老师的交往行为进行干预，看其第三阶段对与老师的交往行为进行干预，看其干预后的变化，并对另外两种行为进行观察。干预后的变化，并对另外两种行为进行观察。补充实例补充实例22被试间多基线设计被试间多基线设计o 三个有强迫症的被试，通过某种方法的干预来三个有强迫症的被试，通过某种方法的干预来治疗强迫行为或思维。治疗强迫行为或思维。o 第一阶段对三个被试进行基线观察，记录其每第一阶段对三个被试进行基线观察，记录其每天强迫行为出现的频率（可以让被试自己报告，天

25、强迫行为出现的频率（可以让被试自己报告，周围人报告，以及主试自己观察来进行）。基线周围人报告，以及主试自己观察来进行）。基线稳定一段时间后，对第一个被试进行干预，观察稳定一段时间后，对第一个被试进行干预，观察记录被试记录被试1 1的行为变化，同时仍对被试的行为变化，同时仍对被试2 2和被试和被试3 3进进行基线观察。行基线观察。o 第二阶段对被试第二阶段对被试2 2干预，对被试干预，对被试1 1、3 3进行观察；进行观察；o 第三阶段对被试第三阶段对被试3 3干预，对被试干预，对被试1 1、2 2进行观察。进行观察。o 如图所示，三个被试的行为变化趋势都是如图所示，三个被试的行为变化趋势都是在对其进行行为干预后发生的，在干预之前在对其进行行为干预后发生的，在干预之前没有变化。我们可以认为被试行为发生的改没有变化。我们可以认为被试行为发生的改变是自变量对行为干预的结果而不是其它无变是自变量对行为干预的结果而不是其它无关因素，