实验心理学实验设计

实验心理学实验设计第一页，共一百九十二页，2022年，8月28日二、实验设计主要内容：（一）实验设计的概念（二）实验设计的内容（三）多变量实验设计（四）被试间设计和被试内设计（五）小样本设计（六）准实验设计第二页，共一百九十二页，2022年，8月28日（一）实验设计的概念实验设计乃是进行科学实验前做的具体计划。它主要是控制实验条件和安排实验程序的计划。它的目的在于尽可能减少额外的或未控制的变量，从而增加实验产生有效的一致结果的可能性。

实验设计是实验成败的关键。第三页，共一百九十二页，2022年，8月28日（二）实验设计的内容从实验变量的角度，实验设计涉及三个基本问题：（1）实验采用多少自变量和因变量？（2）各自变量内又采用多少处理水平？（3）如何将被试分配到各自变量的各处理水平中？对上述问题的不同回答就产生了不同的实验设计方案。第四页，共一百九十二页，2022年，8月28日实验设计的基本类型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自变量及各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混合设计根据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处理中被试人数的多少：①大样本设计②小样本设计第五页，共一百九十二页，2022年，8月28日任何实验设计方案都需要考虑以下几个方面：①自变量的确定及其呈现的方式；②因变量的指标及其测量方法；③对额外变量的控制措施；④确定被试总体、样本大小、取样方法、分组处理方法；⑤拟定指导语；⑥规定实验次数；⑦安排实验程序；⑧规定使用的仪器及其型号；⑨规定处理实验数据的方法。第六页，共一百九十二页，2022年，8月28日实验设计的基本类型1根据实验中要操纵变量的多少：①单因素实验设计②多因素实验设计分类标准：实验中自变量数目的多少一个自变量：单因素实验设计两个或两个以上自变量：多因素实验设计因素：研究者在实验中感兴趣的一个变量，通过操纵这个变量，来评估它对因变量的影响。第七页，共一百九十二页，2022年，8月28日单因素实验设计定义：只有一个自变量和因变量的实验设计；例如：数学兴趣对数学成绩的影响。优点：简单，易懂如果学习兴趣高，但学生的学习动机不强，数学成绩也有可能不好。缺点：只能关注单个变量的影响，忽视了其他有可能的影响因素，以及因素间交互作用对因变量的影响。与实际情况不相符，结果的推论性低。第八页，共一百九十二页，2022年，8月28日单因素实验设计例子1汉字的频率是否影响读者命名汉字的速度自变量：字频两个水平：高频、低频例子2字号的大小是否会影响读者的阅读速度自变量：字号三个处理水平：大、中、小号，操作定义分别是1号，5号和8号第九页，共一百九十二页，2022年，8月28日涉及到的关键概念效应或影响（effect）通常说某件事对我们产生了影响，这句话的含义是什么？就是说这件事情的发生使我们的状况（外在物质的、生理的、心理的或行为的）发生了某种改变。如果这件事发生了，我们的状况却没有丝毫的变化，就说明这件事对我们没有影响。第十页，共一百九十二页，2022年，8月28日效应或影响（effect）可以将事件的发生看作是自变量（从无到有两个水平），而将我们的心理或行为的状况看作因变量。一般我们说自变量有影响或效应，就是指它的变化使因变量也发生了变化。而该效应也是特指自变量对该因变量的效应。第十一页，共一百九十二页，2022年，8月28日效应或影响（effect）判断自变量有没有效应，就是看它变化时，因变量有没有发生相应的改变。具体一点，自变量从一个水平变化到另一个水平时，因变量有没有发生相应的改变。可以用因变量的改变值作为衡量效应的指标。如果改变值为0，那么就是没有效应。改变值越大，效应也就越大。第十二页，共一百九十二页，2022年，8月28日（三）多因素实验设计多因素实验设计在实验中包括两个或两个以上自变量或因变量的实验设计。1、多自变量实验设计（multipleIVexperiment)2、多因变量实验设计（multipleDVexperiment)第十三页，共一百九十二页，2022年，8月28日1、多自变量实验设计多自变量实验设计，也叫多因素实验设计，是指在一个实验中包含两个或两个以上自变量的实验设计。例如：数学兴趣和数学动机对数学成绩的影响。优点：可以考察两个或两个以上因素对因变量的影响作用，还可以看出这些因素之间是否具有交互作用。第十四页，共一百九十二页，2022年，8月28日主效应与交互作用的效应主效应是指由每个单独因子(自变量)所引起的因变量的变化。交互作用的效应是指当一个因素(自变量)对因变量影响大小因其他因素的水平或安排的不同而有所不同时，所产生的交互作用影响因变量的结果。相反，如果某一因素(自变量)对因变量影响大小，不受其他因素的水平或安排的影响，我们就说这个因素与其他因素是没有交互作用的。在多因素实验设计中，实验者更加关注交互作用，它反映了自变量之间的相互制约、以及如何共同影响因变量的关系。第十五页，共一百九十二页，2022年，8月28日A的效应不随B的变化而变化的图示动机强兴趣大兴趣小第十六页，共一百九十二页，2022年，8月28日动机弱兴趣大兴趣小第十七页，共一百九十二页，2022年，8月28日兴趣大兴趣小动机弱动机强第十八页，共一百九十二页，2022年，8月28日A的效应随B的变化而变化的图示兴趣大兴趣小动机强第十九页，共一百九十二页，2022年，8月28日兴趣大兴趣小动机弱第二十页，共一百九十二页，2022年，8月28日动机弱动机强兴趣大兴趣小第二十一页，共一百九十二页，2022年，8月28日动机强兴趣大兴趣小第二十二页，共一百九十二页，2022年，8月28日动机弱兴趣大兴趣小第二十三页，共一百九十二页，2022年，8月28日兴趣大兴趣小动机弱动机强第二十四页，共一百九十二页，2022年，8月28日第二十五页，共一百九十二页，2022年，8月28日多因素实验设计举例目的：了解年龄对再认能力的影响第一个自变量是年龄，选取初中生年龄组和大学生年龄组。第二个自变量是实验材料，这里我们选取具体实物图形组和词组两个组。因变量取再认能力d‘作指标。这个实验的方法是采用再认法，把被试者识记过的材料和没有识记过的材料混在一起，要求被试者把两种材料区分开来。第二十六页，共一百九十二页，2022年，8月28日第二十七页，共一百九十二页，2022年，8月28日有交互作用的情形第二十八页，共一百九十二页，2022年，8月28日无交互作用的情形第二十九页，共一百九十二页，2022年，8月28日多因素实验设计两因素实验设计同时探讨字频和字号是否会影响读者的阅读速度自变量：字频和字号两个因素六种处理水平：字频两个水平，字号三个水平表示为：2字频（高频、低频）×3字号（大号、中号、小号）第三十页，共一百九十二页，2022年，8月28日三因素实验设计同时探讨字频、字号及字体对读者阅读速度的影响自变量：字频、字号、字体三个因素12种处理水平：字频两个水平，字号三个水平，字体两个水平表示为：2字频（高频、低频）×3字号（大号、中号、小号）×2字体（正体、斜体）第三十一页，共一百九十二页，2022年，8月28日多因素实验设计的简化表达在多因素实验设计中，为简化表述，常常采用一些英文字母、符号和数字，作为各个自变量和自变量各个水平及其相互关系的标志。通常用英文大写字母来表示因素，用与大写字母相对应的小写字母来代表因素的水平，而用乘号(×)表示因素之间的相互结合关系。例如，在包括两个因素且其中一个因素有2个水平，而另一个因素有3个水平的多因素设计中，以A和B代表两个因素，以a1、a2和b1、b2和b3分别代表因素A和因素B的水平。我们称其为双因素设计，又称A×B因素设计，也可称2×3因素设计。

第三十二页，共一百九十二页，2022年，8月28日多自变量实验设计评价多自变量实验设计具有三个明显的优点：效率高，事半功倍；实验控制较好，包含了更多自变量，降低了额外变量的干扰性（能增加实验结果的普遍性）；实验结果更有价值（能够揭示自变量间的相互作用，提供新的信息）第三十三页，共一百九十二页，2022年，8月28日2、多因变量实验设计多因变量实验设计是指在一个实验中包含有两个或两个以上因变量的实验设计。在心理学实验中，因变量通常以行为指标来表示，因而实验者必须决定行为的哪些方面与实验有关，并从这些方面中挑选因变量。第三十四页，共一百九十二页，2022年，8月28日多因变量实验设计示例：实验目的：考察是否提供示意图对问题解决的影响。实验材料1（问题）：两个车站相距100英里，星期六下午2：00两列火车分别从各自车站相向而行。一列火车每小时行驶60英里，另一列是40英里。在火车开出时，有一只鸟在火车前飞行，速度是每小时80英里，鸟以恒定的速度在两列火车之间来回飞行。问火车相遇时，鸟飞了多少英里?第三十五页，共一百九十二页，2022年，8月28日实验材料：车鸟问题图示第三十六页，共一百九十二页，2022年，8月28日实验设计两组被试，给一组被试呈现问题的同时呈现图解，一组被试只看到问题，没有图解。第三十七页，共一百九十二页，2022年，8月28日因变量指标的选择（1）在限定时间内有多少被试解决了问题。问题：如果两组中每个人都解决了问题，是不是可以判定自变量（有无图示）不起作用呢？不是。由于天花板效应的作用，从两组解决问题百分比相等得出自变量不起作用的结论当然是不正确的，因为问题太容易不能揭示任何可能的区别。第三十八页，共一百九十二页，2022年，8月28日（2）第二个因变量指标：潜伏期潜伏期，即解决问题所花的时间。即使两组中所有被试都解决了这个问题，他们可能在不同条件下花的时间不同。因此，即使两组被试在解决问题的百分比上没有差别，但是解决这一难题所花时间上会有差别。实验结果证实了这一点。因此解决问题所花的时间被证明是一个敏感指标。即使没有天花板效应，（比如说两组被试中都有60％的人解决了这个问题），那么其差别仍可由潜伏期揭示出来。因此，我们说潜伏期可能是一种比反应正确率灵敏的因变量指标。第三十九页，共一百九十二页，2022年，8月28日（3）第三个因变量指标：问题解决的质量在某些问题的解决存在一种以上的方法时，可以把问题解决的方法按从好到坏进行排序。这样，即使正确率和潜伏期测量不能反映出两种条件下的差别，但一种条件下的被试也许比另一种条件下的被试获得更多满意的解决方法。第四十页，共一百九十二页，2022年，8月28日多因变量实验设计评价多个因变量可以增加普遍性。多因变量实验的多个因变量指标之间可能是有关联的。借由多元统计分析技术，研究者不但可以对每一个单独的因变量进行分析，还可以对多个相互联系因变量的联合体进行分析，从而得到多个单因变量实验无法提供的信息。第四十一页，共一百九十二页，2022年，8月28日实验设计的基本类型2根据在各自变量及各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混合设计第四十二页，共一百九十二页，2022年，8月28日被试间设计和被试内设计1、被试间设计2、被试内设计3、混合设计第四十三页，共一百九十二页，2022年，8月28日1、被试间设计被试间设计是要求每个被试（组）只接受自变量一种情况的处理，故又称独立组设计。第四十四页，共一百九十二页，2022年，8月28日案例：网站对于未来求职者的吸引力Williamson等（2003）评估了不同公司网站对未来求职者的吸引力。研究人员邀请了252名商校学生浏览了一家在建的陈列馆网站。研究人员制作了两个版本的网站，但每个学生只能看到其中的一个。除了老一套的公司简介、部门介绍、组织模式专栏外，网站还专辟了招聘一栏：第一个版本，招聘专栏介绍了各个职位以及在公司内部的晋升空间；第二个版本设计了一个专门的链接，询问求职者的学历背景、技能与工作经历，供求职者作自评用。参与者须表态，如果有可能，他们会去应聘该公司吗？以7分为总分衡量他们应聘的意愿。结果是，观看第一个版本网站的学生应聘该单位的意愿更大。第四十五页，共一百九十二页，2022年，8月28日案例：动作对感知的影响Bhalla和Proffitt（1999）请美国某所大学的130位学生对一个小山坡的坡度进行目测。研究人员一共进行了四项实验，以观察个体之间的差异。与那些轻装上阵的学生相比，背着大背包的学生往往把山坡看得更加陡峭。【另：累得气喘吁吁的学生（刚跑过百米冲刺）和年龄较大以及生病的学生也把山坡看得更加陡峭（分别相对于不累、年龄较小、健康的学生。】第四十六页，共一百九十二页，2022年，8月28日案例：联想到“老”对行走速度的影响Bargh,Chen,Burrow(1996)用无序排列的词组（如：离开/沙滩上/已经/去：他已经离开去沙滩了）让被试造句，其中有一组中有部分词句会让人联想起老态龙钟（衰老，孤独，依赖，小心谨慎……）。被试完成了这项任务，在接受感谢之后，被告知可以离开，于是他走出实验室，来到走廊上。走廊上坐着一个观察员，假装在等人，实际上要测量被试走完事先确定的一段路程所用的时间。实验结果：联想到“老”的那组被试平均用了8.24秒走完那段事先确定的路程，而控制条件被试平均只用了7.25秒。第四十七页，共一百九十二页，2022年，8月28日案例：背景图案对消费倾向的影响Mandel和Johnson（2002）让被试看同一个网站，页面底部有一个按钮，点击进入商品（长沙发）介绍的页面。一种条件下网站的背景是蓝天上布满了漂亮的云彩，另一种条件下网站的背景是美元的绿色点缀着硬币。被试要从两种长沙发种做出选择：A款（便宜但不够舒适）和B款（更贵但更舒适）。记录选择结果。实验结果：看过蓝天上布满了漂亮的云彩背景的被试更喜欢B款，而看过美元绿上镶硬币为背景的被试多选择A款。第四十八页，共一百九十二页，2022年，8月28日案例：人们更偏爱含有自己姓名的事物Brendl和同事们（2003）请被试品尝两种茶，每种的名称有六个字目组成。其中一组，实验人员设法在每次介绍茶时，使茶的牌子中前三个字母和被试的名字中前三个相同（如，当着叫Charlie名字的人的面把茶命名为Chaley）.品过茶后，邀请被试选取一份30克的样品带走。实验结果：人们会选取和自己的名字相像的牌子的茶。第四十九页，共一百九十二页，2022年，8月28日被试间设计的评价优点：由于每一个人只接受一种处理方式，因此一种处理方式不可能影响或污染另一种处理方式。缺点/等组问题：由于接受自变量不同水平处理的被试各不相同，我们就很难分辨出因变量的变化是由于被试间的差异所致，还是由于自变量的变化所致。随机组设计和配对组设计。第五十页，共一百九十二页，2022年，8月28日（1）、随机组设计将被试随机分配在不同的组内接受不同的自变量处理。随机组设计的基本假设是将被试随机分配到不同的组，若对各组用同一样的课题，在系统的条件下进行测量，其结果就成为等价组，他们的成绩在统计上应是相等的。第五十一页，共一百九十二页，2022年，8月28日随机组设计的优缺点优点：用随机分配被试者的方法可控制两组被试者变量的差异，分组方法简单可行。由于对每一被试者只作一次观测，可消除某些实验误差，如消除学习误差的影响。缺点：分成等组的方法仍欠精密，存在抽样误差。若两组在不同时期观测，就有可能插入实验以外的偶发事件，影响因变量的观测结果。

第五十二页，共一百九十二页，2022年，8月28日（2）、配对组设计也叫对等组设计、匹配组设计，是随机组设计的一种扩展。目的是使各组的特性更加相同。匹配被试就是对全部被试进行预备测验，然后按测验成绩均匀地形成组。预备测验分为两种：和实验作业有高度相关的其他作业利用被试实验作业的初期表现。通常，同一作业两个阶段的行为表现是相关的第五十三页，共一百九十二页，2022年，8月28日配对组设计的步骤第一步：让所有被试做“共同作业”，即接受预备测验，获得作业分数；相同任务：如打靶；根据打靶成绩进行分组；类似任务：如问题解决→不同种类问题解决；相关任务：如智力测验→问题解决第二步，根据作业分数形成配对组。第五十四页，共一百九十二页，2022年，8月28日配对设计的优缺点优点：在实验处理之前，使各组内变异比单独的随机分配更接近相等。因此，这种设计能对被试个别差异给予更多的控制，小型实验用配对设计，其效果比用随机分组的效果更为显著。缺点：实验者因分配被试而大大增加工作量；不可能在每一个特征上都匹配；需防止回归假象的介入。[高分组和低分组在第二次测量中分数趋向于平均数]第五十五页，共一百九十二页，2022年，8月28日2、被试内设计也叫单组实验设计（within-subjectsdesign)，是每个被试须接受自变量的所有情况的处理。基本原理：每个被试参与所有的实验处理，然后比较相同被试在不同处理下的行为变化。在实验研究中，如果实验者主要想研究每一个被试对实验处理所引起的行为上的变化，可考虑采用被试内设计。被试内设计可分为三种子类型：1、实验前后设计；2、定时系列设计；3、抵消实验条件的设计。第五十六页，共一百九十二页，2022年，8月28日1、实验前后设计指在实验条件处理前对被试进行观测的结果与实验条件处理所做的同样观测结果加以对比的设计。即，这种设计类型是实验处理前后的比较设计。第五十七页，共一百九十二页，2022年，8月28日实验前与实验后设计模式

说明：Y1表示实验处理前对被试者观测所得值

Y2表示实验处理后对被试者观测所得值

X表示实验条件处理第五十八页，共一百九十二页，2022年，8月28日实验前后设计举例目的：第一次参加射击运动的人在接受打靶训练前后打靶成绩的变化。方法：选择10名从来没有参加过射击运动的被试，在他们进行打靶练习前，先进行一次打靶测验，记录下他们的打靶成绩（前测成绩）。然后对他们进行为期1周的打靶训练，每天2小时。训练结束后，再次对他们的进行打靶测验，记录下他们的成绩（后测成绩）。将前后两次成绩进行比较，就可以看出1周的训练是否有效果。第五十九页，共一百九十二页，2022年，8月28日实验前后设计评价优点：（1）能较明显地检测出实验处理的效果如何；（2）对被试的需要量较少，一组被试当两组被试用，无须设控制组，不但提高效率，被试变量也得到较好控制。缺点：前后两次观测之间存在时间间隔，会带来额外干扰[时间短有练习效应，时间长会受机体成熟影响]第六十页，共一百九十二页，2022年，8月28日2、定时系列设计指实验处理前对一组被试作一系列的定时重复观测，然后实施实验处理。在对被试作一系列的定时重复观测，分析自变量（实验处理）对因变量的关系。第六十一页，共一百九十二页，2022年，8月28日定时系列设计模式说明：Y1a、Y1b、Y1c分别表示实验处理前之观测值

Y2a、Y2b、Y2c分别表示实验处理后之观测值

X表示实验条件处理第六十二页，共一百九十二页，2022年，8月28日定时系列设计举例代币法对儿童问题行为矫正的作用第六十三页，共一百九十二页，2022年，8月28日定时系列设计评价优点：除具有前后设计的优点，还具有（1）降低由于一次观测而得到被试不正常行为的几率；（2）提供测量过程中的时序信息。缺点：（1）由于更多次的观测，势必延长实验时间，从而会有更多的外来影响；（2）也正是更多次的观测，更易引起顺序误差，更易导致练习、疲劳、紧张或厌烦等效应。第六十四页，共一百九十二页，2022年，8月28日3、抵消实验条件的设计指抵消实验过程中无关变量的一种设计。有些无关变量在某些实验情况下既不能被消除，又不能保持恒定。例如，单组实验往往由于前一处理影响后一处理的效果，产生顺序误差。为了抵消顺序误差，可以采用两种方法来解决：(1)ABBA法(2)拉丁方实验设计第六十五页，共一百九十二页，2022年，8月28日ABBA设计适用于自变量的水平只有两个时的情况，被试要按照ABBA的顺序接受4次实验处理，两次A条件，两次B条件。A在B之前和之后各一次，反之亦然。假设被试内设计的顺序误差按照时间顺序系统地变化，那么在ABBA设计中，被试接受A、B两种处理的平均顺序是一样的（A处理的总顺序是1+4，而B处理则是2+3）。ABBA法在理论上能有效平衡成线性系统变化的时间顺序误差。第六十六页，共一百九十二页，2022年，8月28日抵消实验条件的设计案例1鲍尔（1961）以老鼠来研究奖赏对反应形成的影响。任务是让老鼠走迷宫，自变量是奖赏量。在实验的对照组中，每只老鼠都要接受两种奖赏水平的处理：A是走完迷宫得到8粒食丸，B是得到1粒。问题是，如果研究者先进行所有的A实验，然后进行B实验，或者反过来，都会导致奖赏量和实验顺序本身发生混淆。该如何安排实验处理的顺序呢？——ABBA法第六十七页，共一百九十二页，2022年，8月28日抵消实验条件的设计案例2人们解决两个不同问题的思维特点分析实验任务：分马问题和肿瘤问题第六十八页，共一百九十二页，2022年，8月28日分马问题如下图所示，栏内有九匹马，请画出两个正方形将每一匹马分隔开。第六十九页，共一百九十二页，2022年，8月28日假如你是个医生，面临一个胃部患恶性肿瘤的病人，这个病人不能动手术，但如果不摧毁肿瘤，病人会死掉。有一种射线可用来摧毁肿瘤，但如果用高强度射线幅射肿瘤，肿瘤虽会被摧毁，但这种高强度射线也会使肿瘤通道上的健康组织受到损伤。强度较低的射线对健康组织无害，但也不会摧毁肿瘤，用什么方式能使射线摧毁肿瘤同时又避免伤害健康组织呢?肿瘤问题第七十页，共一百九十二页，2022年，8月28日设计如何安排人们解决这两个问题的顺序？第七十一页，共一百九十二页，2022年，8月28日特殊情况如果时间顺序误差不是按照线性系统变化时，ABBA设计就会遇到问题。例如，有些实验会出现初期练习效应：一个很强的练习效应在实验一开始就产生了，之后由于适应过程很迅速，后继任务并不会继续受到影响。这时，ABBA法也难以抵消此类初期练习效应；采用“ABBA+BAAB”方法来平衡。第七十二页，共一百九十二页，2022年，8月28日拉丁方设计当自变量的水平有两个以上时，平衡的拉丁方设计（balancedLatinsquaredesign）是较为常见的设计。一个平衡的拉丁方是一个两维距阵，其中列表示自变量水平，行表示被试。特点：使每一条件相等频次地先于或跟随于其他条件，类似于ABBA的抵消方式。第七十三页，共一百九十二页，2022年，8月28日拉丁方的构造自变量水平为偶数时：1，2，n，3，n-1，4，n-2，5，n-3，6（n=10）自变量水平为奇数时：每一被试必须在每一条件中测定两次，才能获得平衡式拉丁方，即构造出“ABBA”形式。第七十四页，共一百九十二页，2022年，8月28日第七十五页，共一百九十二页，2022年，8月28日抵消实验条件的设计评价优点：（1）能较好地控制被试变量；（2）能较好地控制顺序误差；（3）时间上比较经济。缺点：（1）反应变量在时间维度（轴）上的关系是线性时才能使用。（2）对有些实验不适用。如用两种学习方法学习同一实验材料，会有练习效应、以及方法之间的交互影响在其中。第七十六页，共一百九十二页，2022年，8月28日3、混合设计混合设计是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。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，其余的自变量按组内设计安排。第七十七页，共一百九十二页，2022年，8月28日混合设计举例一Johnson等（1983）用混合设计的方法比较抑郁者和非抑郁者的记忆成绩。他们假设，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。实验中，要求抑郁组和非抑郁组完成20项记忆任务，其中，10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或尽可能多地描述记忆任务。第七十八页，共一百九十二页，2022年，8月28日比较被试变量是组间设计（抑郁、非抑郁）任务类型是组内设计（完成、未完成）。第七十九页，共一百九十二页，2022年，8月28日混合设计举例二让被试以不同的背诵方式对一系列意义上没有联系的3个英语单词为一组的材料进行加工，背诵的次数也不相同。背诵方式有4种，产生了4种实验条件：(1)数字条件。(2)机械背诵。(3)造句背诵。(4)想象背诵。背诵次数分别为1，2，4，8，10次，每次背诵时间为2秒。第八十页，共一百九十二页，2022年，8月28日混合设计举例二背诵方式为组间设计：所有被试分成4组，每组被试只用一种方法背诵。背诵次数为组内设计：但在每种背诵方式下，背诵次数都有1，2，4，8，10五种。每个被试都要按随机安排的顺序轮流进行这五种不同次数的背诵。第八十一页，共一百九十二页，2022年，8月28日混合设计举例二的实验程序1、选择被试2、被试分组3、安排被试接受哪些实验处理4、分组实验A、B、C、D四组A组：数字条件B组：机械背诵C组：造句背诵D组：想象背诵第八十二页，共一百九十二页，2022年，8月28日A组：数字条件实验指导语：“你的任务是记忆数字如30、89等等，但这个任务过于容易，于是呈现三个一组的单词‘map、wood、sand’来干扰你对数字的记忆。”每次背诵完毕，要求被试默写刚背过的数字。但在整个实验结束时，却在被试未曾料到的情况下立即要求被试把他所见过的单字默写出来，如“地图、木头、纱”等等。在这种实验条件下，主试有意对被试进行欺骗，让他把主要注意力用于背数字，而只用最少的注意力去观察单字，目的是考察在最少注意时对单字的记忆成绩如何。第八十三页，共一百九十二页，2022年，8月28日实验结果第八十四页，共一百九十二页，2022年，8月28日设计类型差异对实验结果的影响第八十五页，共一百九十二页，2022年，8月28日格莱斯等（1964）：刺激强度对眨眼条件反射形成的影响刺激：条件刺激（自变量，2个水平）：50db的轻声和100db的响声。非条件刺激（吹气）.被试及设计：三组被试：其中两组被试接受不同的刺激强度，第三组中每一被试接受不同的刺激强度。第八十六页，共一百九十二页，2022年，8月28日实验程序在每次试验前，被试都要听到一种预示实验开始的警示声，两秒后，他们就会听到一种大的或小的声音，声音持续半秒，再过半秒(中间间隔半秒)，就有一股气吹向他们的眼睛。在这里，声音是条件刺激，吹气是无条件刺激。响声组被试每次试验中都听到100分贝的声音，而轻声组被试每次试验中都听到50分贝的声音，这两组代表了眨眼条件反射中刺激强度水平的被试间比较。每个被试都要完成100次试验。第三组(响声／轻声组)被试听50次响声（L）、50次轻声（S），这两种声音按两种不规则的顺序呈现，其中，一种顺序是另一种顺序的镜像。即，如果最初十次试验的声音顺序为L、S、S、L、S、L、L、L、S、L，那么，另一种顺序就是S、L、L、S、L、S、S、S、L、S，在第三组中，听到两种声音序列的被试各一半。第八十七页，共一百九十二页，2022年，8月28日实验结果（1）当刺激强度在被试间发生变化时，每个被试只接受一种声音：或是响声或是轻声刺激，没有发现刺激强度的效应。当刺激强度在被试内发生变化时，每个被试都接受两种强度不同的刺激，刺激强度的效应就表现得非常明显。（测量指标是后60次试验中条件反应所占的百分比。）结果表明：实验设计的类型对实验结果影响很大。第八十八页，共一百九十二页，2022年，8月28日实验结果2图中表明的是在以每20次为一组的训练过程中，被试产生条件反射的次数所占的百分比。在被试间设计的操作中，当他们对响声和轻声刺激作出反应时，在最初的40次试验中，几乎没有差异，而只是在后60次试验中略有不同。然而，在进行被试内设计的操作时，在最初的20次试验中就表现出明显的差异，而且在整个100次试验中这种差异一直在加大。第八十九页，共一百九十二页，2022年，8月28日启示格赖斯和亨特的实验结果表明，实验设计的选择对实验结果的影响很大。在这个例子中，用来检验刺激强度效应实验的结果却是由实验设计决定的。当被试分别接受两种刺激时，他们的反应不一样；但当被试只接受一种刺激时，他们在反应上就没有什么差别。格赖斯(1966)还发现了支持该结论的其他实验情境。但在许多实验情境中，研究者自己也不知道他们的实验结果是否会随实验设计的改变而改变。格赖斯和亨特(1964)的研究提醒我们，实验设计的选择除了考虑像样本容量这些问题，还有一些细节需要注意，它可能影响到实际的研究结果。第九十页，共一百九十二页，2022年，8月28日实验设计的基本类型3根据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非实验设计第九十一页，共一百九十二页，2022年，8月28日（一）真实验设计真实验设计对实验条件的控制程度要求较高，在使用这类实验设计时，实验者可以有效地操纵实验变量，能有效地控制内在无效来源和外在无关因素的影响，能在随机化原则基础上选择和分配被试，从而使实验结果更能客观地反映实验处理的作用。第九十二页，共一百九十二页，2022年，8月28日真实验设计类型真实验设计之一：完全随机化设计真实验设计之二：多因素实验设计真实验设计之三：随机化区组设计第九十三页，共一百九十二页，2022年，8月28日真实验设计之一：完全随机化设计完全随机化设计也称简单随机化设计，是指用随机化方法将被试随机分为几组，然后依实验的目的对各组被试实施不同的处理。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.随机多组后测设计第九十四页，共一百九十二页，2022年，8月28日1.随机实验组控制组前测后测设计随机实验组控制组前测后测设计是指研究者在实验前采用随机分配的方法将被试分为两组，并随机选择一组为实验组；另一组为控制组。实验组接受实验处理，而控制组则不给予实验处理。(1)设计的模式(2)设计的评价(3)设计的显著性检验(4)设计的实例分析第九十五页，共一百九十二页，2022年，8月28日(1)设计的模式RO1XO2

RO3O4

第九十六页，共一百九十二页，2022年，8月28日(2)设计的评价随机实验组控制组前测后测设计基本控制了绝大多数影响内部效度的因素。这是因为该设计采用随机布置的方法将被试分为两组，从而可以控制选择、被试的中途退出以及选择与成熟的交互作用等因素对实验结果的干扰。另外，由于安排了实验组和控制组，在实验过程中，发生在前测到后测这段时间内的事件对实验组控制组的影响基本相同，因而可以控制历史、成熟、测验、仪器使用等影响内部效度的因素对实验结果的影响。该设计使用了前测验．它为检查随机分组是否存在偏差提供了充分的依据．但它也带来了不利的一面，即被试由于前测验而获得的经验，可能对后测验产生敏感性，出现测验的反作用效果，导致对实验设计外部效度的影响。

第九十七页，共一百九十二页，2022年，8月28日(3)设计的显著性检验其一是对增值分数进行统计分析。方法是对每一名被试，用其后测成绩减去前测成绩(O2-O1，O4-O3)，分别求出两组增值分数的差数。对两组增值分数进行显著性检验的方法有：t-检验(参数统计)；曼—惠持尼(Mann—Whitney)U-检验或中位数检验(非参数检验)。另外，还有协方差分析法，这种方法被研究者认为是很好的方法。此方法是将前测分数作为协变量，对实施实验处理前的组间差异进行控制和调整，以便使两组的后测成绩能够比较不受前测成绩的影响。第九十八页，共一百九十二页，2022年，8月28日(4)设计的实例分析沃坦阿贝、黑尔和洛马克斯关于“通过一系列教学程序和方法的训练，来培养学生根据报纸标题预测所报道内容的能力”的实验。请同学们进行实验设计第九十九页，共一百九十二页，2022年，8月28日2．随机实验组控制组后测设计

(1)设计的模式(2)设计的评价(3)设计的显著性检验第一百页，共一百九十二页，2022年，8月28日(1)设计的模式RXO2

RO4第一百零一页，共一百九十二页，2022年，8月28日(2)设计的评价

首先，由于采用实验组接受实验处理，控制组不接受实验处理，从而控制了历史和成熟因素对内部效度的影响；另外，由于实验是在同等条件下进行的，因此它控制了选择和被试的中途退出等影响内部效应的因素。同时，由于两组被试没有进行前测验，从而控制了测验与实验处理交互作用对实验外部效度的影响。

由于没有前测，无法获知处理的处理效应具体有多大。第一百零二页，共一百九十二页，2022年，8月28日(3)设计的显著性检验随机实验组控制组后测设计使用的统计分析方法比较简单。大部分研究者使用t检验对两组后测成绩进行比较研究；非参数检验也常使用曼-惠持尼U-检验或中位数检验法。

第一百零三页，共一百九十二页，2022年，8月28日3.随机多组后测设计在心理学的研究中，有时要进行实验处理的方案不只是一个或两个，即有时研究者要进行的实验处理x的个数有3个或3个以上。第一百零四页，共一百九十二页，2022年，8月28日设计的模式RxlOlRx2O2Rx3O3第一百零五页，共一百九十二页，2022年，8月28日真实验设计之二：多因素实验设计请参考之前学习内容第一百零六页，共一百九十二页，2022年，8月28日真实验设计之三：随机化区组设计随机化区组设计是将被试按某种标准分为不同的组（区组），每个区组的被试接受全部的实验处理。随机化区组设计的目的在于使区组内的被试差异尽量缩小，区组之间的差异尽量拉大。每种处理出现在每个区组中，这时区组之间的差异就被恒定了。第一百零七页，共一百九十二页，2022年，8月28日随机化区组设计的原则随机化区组设计的原则是同一区组内的被试尽量“同质”。每一区组内被试的人数分配有3钟情况：一名被试作为一个区组。这时，每名被试(区组)均接受全部处理，在接受处理的顺序上要采用随机化的方法。每个区组内被试的人数是实验处理数目的整倍数。区组内的基本单元不是一名被试或几名被试，而是以一个团体为单元。第一百零八页，共一百九十二页，2022年，8月28日1.随机化区组单因素设计随机化区组单因素设计与随机多组后测设计是基本相似的，不同的是随机化区组单因素设计要求将被试划分为不同的区组，并且每一区组随机接受所有不同的处理。然后观察实验处理后每个区组对不同处理的反应，并作为后测成绩。第一百零九页，共一百九十二页，2022年，8月28日2．随机化区组多因素设计随机化区组两因素设计与随机化双因素设计基本相似，只是随机化区组两因素设计将被试划分为不同的区组，每个区组都随机接受两因素各个水平组合的全部处理，然后观测每个区组对不同处理的反应，并将反应值作为后测成绩。第一百一十页，共一百九十二页，2022年，8月28日（二）准实验设计主要类型：1.单组准实验设计（1）时间序列设计（2）相等时间样本设计（3）交叉滞后组相关设计（4）回归间断点设计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）平衡设计第一百一十一页，共一百九十二页，2022年，8月28日1、单组准实验设计在心理学研究中，有时会因条件的限制和问题的性质而使研究无法采用控制组，从而选取准实验设计进行研究。例如，用fmri对数学认知障碍的学生进行大脑扫描，由于被试、经费等问题，不能使用控制组。第一百一十二页，共一百九十二页，2022年，8月28日（1）时间序列设计时间序列设计是指对一组被试或个体进行一系列周期性测量，并在测量的时间序列中引进实验处理（X），然后观测引进实验处理后的一系列测量结果，并与引入实验处理X前的一系列测量结果相比较，研究插入实验处理前后测量结果的变化趋势，从而推断实验处理是否产生效果。第一百一十三页，共一百九十二页，2022年，8月28日时间序列设计模式系列前测实验处理系列后测时间序列设计是只有一个实验组的单组设计。要求研究者要分别在实验处理前后进行一系列连续的观测，最后通过对比前测和后测的差异来推断实验处理的效果。根据研究的内容和目的不同来确定实验处理前、后的观测次数，并且前、后的观测次数也可以不同。第一百一十四页，共一百九十二页，2022年，8月28日时间序列设计举例学习心理咨询前后学生的学习兴趣和学习习惯。第一百一十五页，共一百九十二页，2022年，8月28日时间序列设计可能的实验结果第一百一十六页，共一百九十二页，2022年，8月28日例子：坎贝尔（Campbell）于1969年采用时间序列设计研究了康涅狄格洲的交通死亡人数与实施严惩制度的关系。从下图中我们可以看到，在1955-1956年实施严惩制度后，比1955年以前的交通死亡人数下降了。而且继后的几年里（1957，1958，1959），交通死亡的人数仍在继续下降。第一百一十七页，共一百九十二页，2022年，8月28日第一百一十八页，共一百九十二页，2022年，8月28日时间序列设计评价时间序列设计可以较好地控制“成熟”因素对内部效度的影响。第一百一十九页，共一百九十二页，2022年，8月28日其次，该设计可以控制测验因素的干扰。由于每名被试都要经过多次测验，并得到一系列测验结果．这就能够降低由于只作一次测验而出现的有偏向性样本成绩的概率。同时，该设计有可能控制统计回归的因素。第一百二十页，共一百九十二页，2022年，8月28日综上所述，由于时间序列设计可以多次测量被试在处理前后的数据，因此通过观察处理x前后的变化趋势，也就可以判断处理x在整个实验过程中的作用。第一百二十一页，共一百九十二页，2022年，8月28日缺点首先，由于该设计研究是在没有控制组的情况下进行的，因而它不能控制与实验处理同时发生的偶发事件的影响，不能排除那些与自变量同时出现的附加变量的影响。第一百二十二页，共一百九十二页，2022年，8月28日其次，测验与处理x的交互作用作为影响实验外部效度的因素在该设计中不易受到充分控制。第一百二十三页，共一百九十二页，2022年，8月28日再次，多次实施前测验往往会降低或增加被试对实验处理的敏感性，从而在被试身上产生作用而影响被试在实验处理后的成绩。第一百二十四页，共一百九十二页，2022年，8月28日（2）相等时间样本设计在心理研究中，与选择两等价样本组（实验组和控制组）相对应，当只有一组被试时，常使用两相等的时间样本，在其中的一个时间样本出现实验变量（X1），在另一个时间样本中不出现实验变量，而采用常规安排X0。第一百二十五页，共一百九十二页，2022年，8月28日相等时间样本设计其中O1、O3表示被试接受实验处理X1后的观测结果，O2、O4表示被试接受常规安排后的测验结果。通过对两种实验条件下观测结果的分析比较，考察X1和X0产生的效应差异。第一百二十六页，共一百九十二页，2022年，8月28日相等时间样本设计举例一教师想测量参观艺术展览对艺术专业学生的知识和态度的影响。第一周，参观（X1），进行测试（O1）；第二周正常教学（X0），测试（O2）；第三周参观（X1），测试（O3）；第四周正常教学（X0），测试（O4）。请问：预期的变化图应该是什么样的呢？第一百二十七页，共一百九十二页，2022年，8月28日相等时间样本设计评价相等时间样本设计在控制影响内部效度的因素方面是完全有效的。它能较好控制“历史”、“成熟”作用的影响；其他影响内部效度的因素也同时被较好地控制。第一百二十八页，共一百九十二页，2022年，8月28日缺点相等时间样本设计在控制影响外部效度的因素方面并不理想*。为什么呢？第一百二十九页，共一百九十二页，2022年，8月28日①实验安排的反作用效果会影响该设计的外部效度。采用相等时间样本设计时，由于不同的实验处理实施于同一组被试，很容易使被试知道自己在接受实验。因此该实验的研究结果不能推论到无这种反作用效果的群体。第一百三十页，共一百九十二页，2022年，8月28日②选择偏差与实验变量的交互作用可能会影响该设计的外部效度。由于该种设计只选用一个被试组，研究者选到的被试很可能对某种性质的实验敏感或不敏感。因此，所得到的实验结果只能适用于与参加实验的被试具有相同性质的群体。第一百三十一页，共一百九十二页，2022年，8月28日③重复实验处理的干扰也会影响该设计的外部效度。由于该种设计需要对同一组被试多次重复的施加实验处理的影响，可能会使被试产生练习或疲劳效应。另外，在实验中，实验处理的循环出现，可能会使实验处理的效果持续到没有实验处理的观测成绩中，导致对实验处理效果的低估。因此，该设计的实验结果不能推论到没有重复实验处理的情境中。第一百三十二页，共一百九十二页，2022年，8月28日（3）交叉滞后组相关设计交叉滞后组相关设计要求在时间1对两个变量（A、B）的关系作出测定和相关分析，再在时间2作相似测定和分析，当交叉滞后相关之间有显著差异时，就可以推测变量A和B之间具有因果关系。第一百三十三页，共一百九十二页，2022年，8月28日交叉滞后组相关设计举例三年级儿童对于暴力或凶杀电视片与他们的攻击性行为之间的关系饮食和体重之间的关系第一百三十四页，共一百九十二页，2022年，8月28日（4）回归间断点设计这种准实验设计通过实验处理与事后测量回归线的间断点的特征，确定准实验处理的主效应。即如果实验处理前后的的回归线出现了间断，说明实验处理是有效果的。第一百三十五页，共一百九十二页，2022年，8月28日回归间断点设计举例奖励对职工工作成效的作用。2025第一百三十六页，共一百九十二页，2022年，8月28日2、多组准实验设计在心理学研究中，为使实验结果尽量少受无关因索的干扰，使实验结果具有较高的可靠性，在条件允许的情况下应该采用多组实验设计，即包括有实验组和控制组存在的实验设计。争取创造这样的条件吧！第一百三十七页，共一百九十二页，2022年，8月28日（1）不相等组实验组、控制组前测后测设计不相等实验组控制组前测后测设计的特点是研究者不能按随机化原则和等组法来选择对等组，有时也不能随机安排哪个为实验组、哪个为控制组。第一百三十八页，共一百九十二页，2022年，8月28日设计模式包括一个实验组和一个控制组，其中接受实验处理的为实验组，没有接受实验处理的为控制组，并且对两组均进行前测和后测。但是，准实验设计类型的实验组和控制组不是随机分组，因此两组被试在实验前是不对等的，用虚线表示。第一百三十九页，共一百九十二页，2022年，8月28日举例教学类型的作用第一百四十页，共一百九十二页，2022年，8月28日评价首先，由于增添了控制组，从而使该设计基本上控制了历史、成熟、测验等因素对实验的干扰。其次，由于两组都有前测验，研究者可以了解实验处理实施前的初始状态，从而也就对选择因素有了初步的控制。第一百四十一页，共一百九十二页，2022年，8月28日缺点该设计没有使用随机化方法来分配被试或实验处理，实验组与控制组是不对等的，因而选择与成熟、选择与实验处理的交互作用可能会降低该设计的效度。又由于两组都使用前测验安排，因而，实验结果不能直接推广到无前测的情境中去。第一百四十二页，共一百九十二页，2022年，8月28日（2）不相等组实验组控制组前测后测时间序列设计不相等实验组控制组前测后测时间序列设计是在单组时间序列设计和不相等实验组控制组前测后测设计的基础上，组合而成的一种多组准实验设计。是一个混合体第一百四十三页，共一百九十二页，2022年，8月28日设计模式第一百四十四页，共一百九十二页，2022年，8月28日例子：在坎贝尔关于康涅狄格洲的交通死亡人数与实施严惩制度的关系的研究中，也可以采用不等组实验组控制前测后测时间序列设计。第一百四十五页，共一百九十二页，2022年，8月28日第一百四十六页，共一百九十二页，2022年，8月28日（3）平衡设计即前面所学的拉丁方设计，也叫轮换设计。在该设计中，研究者为了达到对实验控制的目的，使各组被试都接受不同的实验处理。而对实验处理的顺序与实验时间的顺序采用了轮换的方法。第一百四十七页，共一百九十二页，2022年，8月28日设计模式第一百四十八页，共一百九十二页，2022年，8月28日（三）非实验设计（特点）缺点：不能随机选取和分配被试几乎不对额外变量加以控制难以揭示变量间的因果关系受观察者主观偏好影响大比较费时繁琐优点人为干涉程度低情境自然，结果推论性高为后续研究提供方向第一百四十九页，共一百九十二页，2022年，8月28日（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.事后回溯设计第一百五十页，共一百九十二页，2022年，8月28日1.单组后测设计在单组后测设计中，只有一个实验组，而对实验组只给予一次实验处理，然后通过测量得到一个后测成绩。第一百五十一页，共一百九十二页，2022年，8月28日单组后测设计模式第一百五十二页，共一百九十二页，2022年，8月28日举例数学课外辅导讲座对学生数学学习成绩的影响。第一百五十三页，共一百九十二页，2022年，8月28日2.单组前测后测设计单组前测后测设计是对单组后测设计的一种改进，它增加了在实验处理前的测验，但还是仅有一组实验组。第一百五十四页，共一百九十二页，2022年，8月28日单组前测后测设计模式第一百五十五页，共一百九十二页，2022年，8月28日举例威特（JWitter）“七年级低成就学生态度和成就的咨询和辅导效应”第一百五十六页，共一百九十二页，2022年，8月28日3.固定组比较设计固定组比较设计又称静态组或整组比较设计，该设计采用实验组和控制组两组被试，但因这两组被试在实验处理前就已经形成，故它不能使用随机化的原则来选择被试。第一百五十七页，共一百九十二页，2022年，8月28日设计模式第一百五十八页，共一百九十二页，2022年，8月28日4.事后回溯设计事后回溯设计是指所研究的对象是已发生过的事件。在研究过程中，研究者不需要设计实验处理或操纵自变量，只需通过观察存在的条件或事实，将这种已自然发生的处理或自变量与某种结果或因变量联系起来加以分析，以便从中发现某种可能的简单关系。第一百五十九页，共一百九十二页，2022年，8月28日设计模式第一百六十页，共一百九十二页，2022年，8月28日两类事后回溯设计（1）相关研究设计（2）准则组设计第一百六十一页，共一百九十二页，2022年，8月28日（1）相关研究设计相关研究设计是在一个被试组内收集两个集合的数据，其中一个数据集合是观察到的结果，另一个则是被追溯的数据集合，研究的目的是确定这两个数据集合之间的关系(正相关、负相关和无关)。第一百六十二页，共一百九十二页，2022年，8月28日相关研究设计模式第一百六十三页，共一百九十二页，2022年，8月28日相关研究设计举例吸烟与肺癌的关系第一百六十四页，共一百九十二页，2022年，8月28日关于相关关系相关关系≠因果关系这一点可要记住啊！第一百六十五页，共一百九十二页，2022年，8月28日（2）准则组设计准则组设计与相关研究设计相类似，是对已经发生的事件进行研究的一种非实验设计。它要求研究者通过对所研究现象的被试的比较，确定某些被试(准则组)具有一种状态的特征，而另一些被试(非准则组)不具有这种状态的特征，然后去追溯可能存在的原因。第一百六十六页，共一百九十二页，2022年，8月28日准则组设计模式第一百六十七页，共一百九十二页，2022年，8月28日准则组设计举例影响教师教学效果的因素已知道教学结果，反过来查看两组被试具有差异的那些特征。第一百六十八页，共一百九十二页，2022年，8月28日评价相关研究与准则组研究是事后回溯设计的两种主要形式，这两种研究是相辅相成的。相关研究的主要用途是辨认两个变量或两种现象之间是否存在一定的关系及存在什么形式的关系；而准则组研究的主要用途则是通过准则组与非准则组的对比，研究存在一定关系的两变量之间具有什么样的状态特征。第一百六十九页，共一百九十二页，2022年，8月28日缺点主要缺点是它缺乏对变量的控制。第一百七十页，共一百九十二页，2022年，8月28日就相关研究设计而言，如果两变量存在因果关系，那么该设计就缺乏对影响因变量效果的自变量的控制。第一百七十一页，共一百九十二页，2022年，8月28日对准则组设计来说，它影响着对两个因变量效果差异的观测。该设计还缺乏对随机化分配的控制。第一百七十二页，共一百九十二页，2022年，8月28日实验设计的基本类型4根据实验处理中被试人数的多少：①大样本设计②小样本设计第一百七十三页，共一百九十二页，2022年，8月28日（一）小样本设计（小N设计)大样本能够消除被试个体差异对因变量产生的影响。大数定律什么时候需要用到小N设计呢？临床心理学家想确定某种疗法的效果，但是只有一两个患者……心理学物理学实验（因为它研究的是一些比较简单的心理过程，它们不可能导致人与人之间很大的差异，而且相关变量能得到很好控制……）第一百七十四页，共一百九十二页，2022年，8月28日小样本设计是被试内设计的一种变式，实验时，它向人数较少的被试或单个被试呈现自变量的不同水平或者处理方式。由于被试数量较少，因此需要在相当经济和高度控制的实验中对每一个被试进行大量观察，并进行记录。第一百七十五页，共一百九十二页，2022年，8月28日举例：儿