实验心理学讲义(实验研究的基本问题)

实验心理学讲义(实验研究的基本问题)第一页，共83页。章节内容第一节实验研究的变量第二节实验研究的设计第三节实验研究的效度和信度第四节实验研究的仪器2第二页，共83页。第一节实验研究的变量一、变量：实验的基本特征二、自变量三、因变量四、控制变量3第三页，共83页。变量定义

变量（variable）是指在数量上或质量上可变的事物的属性。它可分为量的变量（连续变量）和质的变量（非连续变量）。

4第四页，共83页。

实验中的变量可分为两类，一类是实验条件，另一类是在这些实验条件下产生的结果（即：因变量）。在实验条件中，一类是对因变量不产生影响的实验条件，称为无关变量（irrelevantvariable）；另一类是对因变量产生影响的实验条件，称为相关变量（relevantvariable）。相关变量中实验者用以研究的变量就是自变量，而实验者不用与研究的相关变量称为额外相关变量（extraneousrelevantvariable）或简称为额外变量（extraneousvariable），也称为控制变量（controlledvariable）。理清变量类型及其定义5第五页，共83页。示意图实验变量实验条件因变量对因变量无影响的：对因变量有影响的无关变量控制变量（不考虑）研究者不关心：研究者关心：自变量（控制）（操纵）（测量）6第六页，共83页。一、变量：实验的基本特征构成实验的三大要素：假设、变量、控制。其中，变量是实验的核心。当研究者系统地操纵环境，观察对环境的操纵导致的行为变化时，实验就产生了。实验中对环境的操纵至少要有两个值或两个水平。通过在两个环境水平下被试反应的比较，就可以判断环境的改变是否导致了行为的变化。

7第七页，共83页。二、自变量在实验中实验者所操纵的、对被试的反应产生影响的变量就是自变量（independentvariable）。8第八页，共83页。（一）自变量的分类1．作业变量（taskvariable）作业就是指实验中被试的任务，或者实验中所呈现的、和被试任务有关的某种刺激。

2．环境变量（environmentalvariable）当被试进行某种作业时，如果改变实验环境（environment）的任何特性，那么改变了的环境特性就是环境自变量。3．被试变量（subjectvariable）可能影响对某种刺激的反应的被试的特性因素称为被试变量。这些因素包括：被试的性别、年龄、健康状况、智力、教育水平、人格特征、动机、态度、内驱力等。9第九页，共83页。（二）对自变量的操纵1．对自变量下操作定义

操作定义（operationaldefinition）是由美国物理学家布里奇曼（Bridgman，1972）提出的，他主张一个概念应由测定他的程序来下定义。那么在心理学上，对一个心理现象根据测定它的程序下定义就叫做操作定义。明确、统一、可量化10第十页，共83页。（二）对自变量的操纵2．确定自变量的各个水平解决操作自变量到什么程度的问题。

因素型实验的自变量一般不超过4个水平，并应尽量使自变量变化范围（全距）较大。

函数型实验的自变量水平需要更多些，如果预期实验考察的是线性函数关系，可以取3—5个水平；如果是关于更复杂函数关系的，则至少需要5个水平。

自变量各个水平在全距范围上的分布，则可以根据实际情况而定。若预期自变量和因变量的关系是接近于线性函数，则各水平平均分布即可；而如果预期自变量和因变量符合对数函数关系，则各水平间的间距应按对数单位变化。11第十一页，共83页。三、因变量（dependentvariable）

在实验中，由操纵自变量而引起的被试的某种特定反应称为因变量。12第十二页，共83页。（一）因变量的分类一般来说，对于因变量的测量有客观指标也有主观指标。客观指标主要有：1.反应速度

例如，简单反应时、或潜伏期，走完一个迷津所需要的时间，在一定时间内完成某项作业的数量等。

2.反应速度的差异

在现代认知心理学实验中，经常以反应速度的差异作为考察被试各种高级认知机能的指标。

13第十三页，共83页。（一）因变量的分类3.反应的正确性

例如，选择反应的正确次数、走迷宫入盲巷的次数、跟踪盘离靶的次数或距离等。

4.反应的难度

有些作业可以定出一个难易等级，看被试或动物能达到什么水平，如斯金纳箱就有三个难度等级。

14第十四页，共83页。（一）因变量的分类主观指标主要是指被试的口语记录。口语记录（protocol）是指被试在实验时对自己心理活动进程所作叙述的记录，或在实验之后，被试对主试提出问题所作回答的记录。在心理学实验中,口语记录是很重要的参考资料,有助于我们分析被试的内部心理活动。15第十五页，共83页。（二）对因变量的控制1．反应控制

反应控制的目的，是让被试的反应确实发生在实验者感兴趣的因变量维度上。在人作为被试的实验中，对反应的控制往往是通过指导语实现的，指导语是心理实验中主试给被试交代任务时说的话。

16第十六页，共83页。（二）对因变量的控制心理学实验中，规范的指导语应符合以下要求：（1）内容确定（2）完全（3）简单明确（4）标准化

在指导语不能充分控制反应时，就要很好地考虑刺激条件和实验装置，使刺激条件、实验装置与指导语配合起来，使被试只能作出主试所要求的反应。

17第十七页，共83页。2．选择恰当的因变量指标在心理学实验中，一般常用的反应指标有：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。18第十八页，共83页。2．选择恰当的因变量指标一个恰当的因变量指标必须满足以下标准：（1）有效性。即指标充分代表当时的现象或过程的程度，也称为效度（validity）。（最重要）（2）客观性。即指标是客观存在的，可以通过一定的方法观察到。（3）数量化。指标要能数量化，以便于记录与统计，并且量化的指标能进行比较。19第十九页，共83页。3．避免量程限制在影响指标有效性的各种因素里，天花板效应（ceilingeffect）和地板效应（flooreffect）是尤其典型的情况。（P64例子）预备实验能使研究者了解到实验中存在的有关设计或实验程序方面的问题。

20第二十页，共83页。四、控制变量

一般来说，实验过程中的温度、环境噪音、照明情况、被试身体状况等都能成为额外变量的来源。

21第二十一页，共83页。（一）心理学实验中典型的额外变量1．实验者效应(罗森塔尔效应)

主试在实验中可能以某种方式（如表情、手势、语气等）有意无意地影响被试，使他们的反应附和实验者的期望。这种现象称为实验者效应（experimentereffect）。

22第二十二页，共83页。（一）心理学实验中典型的额外变量2．要求特征

在实验中，被试自发地对实验者的实验目的产生一个假设或猜想，然后再以一种自以为能满足这一假想的实验目的的方式进行反应。这种现象称为要求特征（demandcharacteristics）。要求特征是一个潜在的、强有力的、也是社会科学所独有的偏差来源，与被试及他们对实验的设想有关。要求特征的典型例子是霍桑效应（Hawthorneeffect）和安慰剂效应（placeboeffect）。

23第二十三页，共83页。（二）额外变量的控制1.排除法

排除法（eliminationmethod）是把额外变量从实验中排除出去。双盲实验（double-blindexperiment）就是一个很好的排除法。但用排除法所得到的研究结果却常常难于推广。24第二十四页，共83页。（二）额外变量的控制2.恒定法

恒定法（constantmethod）旨在使额外变量在实验过程中保持恒定不变。主要体现在保持实验条件恒定的方面。

用恒定法控制额外变量也有缺点：（1）实验结果不能推广到额外变量的其他水平上去。（2）操纵的自变量和保持恒定的额外变量可能产生交互作用。

25第二十五页，共83页。（二）额外变量的控制3.匹配法

匹配法（matchingmethod）是使实验组和控制组中的被试属性相等的一种方法。

26第二十六页，共83页。（二）额外变量的控制4.随机化和平衡法

随机化法（randomization）是把被试随机地分派到各处理组中去的技术。从理论上讲，随机法是控制额外变量的最佳方法。常见的抵消平衡法有ABBA法和拉丁方设计法

27第二十七页，共83页。（二）额外变量的控制5.统计控制法

是在实验完成后通过一定的统计技术来事后避免实验中额外变量的干扰。常用的统计控制法包括：协方差分析；剔除极端数据，或分别加权；偏相关分析等事后控制技术。

28第二十八页，共83页。第二节实验研究的设计一、多变量设计二、被试间设计和被试内设计三、小样本设计四、准实验设计

29第二十九页，共83页。第二节实验研究的设计实验设计是进行科学实验前做的具体计划，主要用来控制实验条件和安排实验程序，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、一致结果的可能性。实验设计是实验成功的关键。一个好的实验设计能够用最少的人力、物力获得最多和最有效的实验数据以达到实验的最佳状态。如果实验设计不当、对非实验条件控制不严、实验方法和程序安排不合理，即使实验的规模较大、实验次数较多，所得到的实验数据也仍有可能无法对最初提出的问题给予合理的回答，达不到原来的实验目的。

30第三十页，共83页。第二节实验研究的设计从实验变量角度，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？31第三十一页，共83页。一、多变量设计

是在一个实验中包含有两个或两个以上的自变量或因变量的实验设计，主要包括多自变量和多因变量两种情况。

32第三十二页，共83页。（一）多自变量实验

多自变量（multipleindependentvariable）实验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。

33第三十三页，共83页。（一）多自变量实验当自变量数量超过一个的时候，实验中就出现了新的现象：交互作用。所谓交互作用，即自变量之间的相互关系。当一个自变量产生的效果在第二个自变量的每一水平上不一样时，交互作用就会出现。

34第三十四页，共83页。（一）多自变量实验多自变量实验的优点：（1）效率高（2）实验控制较好（3）可以获得交互作用35第三十五页，共83页。（二）多因变量实验（了解）

多因变量（multipledependentvariable）实验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。分析方法常采用多元统计分析技术。36第三十六页，共83页。二、被试间设计和被试内设计（一）被试间设计

被试间设计的特点是每个被试只接受一个自变量水平的处理（即一种实验处理或实验条件）。

实验水平AB被试S1—S5S6—S1037第三十七页，共83页。（一）被试间设计在被试间设计中，实验者必须尽量减少两个或多个组别中的被试差异，以保证两组被试在实验开始时各方面都相等，这就是被试间设计的等组问题。

38第三十八页，共83页。（一）被试间设计被试间设计采用两类分组技术来解决等组问题：匹配和随机化。1．匹配设计（同质）

匹配（matching）设计是指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每个被试随机分配到各个组别。

39第三十九页，共83页。（一）被试间设计匹配法实施遇到的一些问题：（1）实验者不可能在每一个特征都进行匹配，常常是只在一些特征上进行匹配，而在另一些可能相关的特征上则有差异。因此，匹配往往是不完全的。（2）匹配法往往耗费大量的工作量。（3）在实验者同时匹配多个特征的时候，这些特征之间如果存在交互作用，就可能混淆实验结果。（4）匹配法需要防止回归假象的介入。

40第四十页，共83页。（一）被试间设计2．随机化设计

被试间设计中较为常用分组方法是随机化法（randomization），就是把被试随机地分配到不同的组内接受不同的自变量处理。

41第四十一页，共83页。（一）被试间设计被试间设计的优点是每一个人只接受一种处理方式，而一种处理方式不可能影响或污染另一种处理方式，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。缺点：所需要的被试数量巨大；不能完全排除个体差异对实验结果的混淆。42第四十二页，共83页。(二)被试内设计（二）被试内设计

被试内设计的特点是所有的被试都会受到每一水平自变量的影响。

实验水平AB被试S1—S5S1—S543第四十三页，共83页。（二）被试内设计和被试间设计相反，被试内设计不会受到来自被试个体差异的困扰，但却必须面对实验处理之间相互污染的问题：

其一，练习效应（practiceeffect）其二，疲劳效应（fatigueeffect）解决顺序误差的应对方法—平衡设计技术。

44第四十四页，共83页。（二）被试内设计常用的平衡设计技术：ABBA设计和拉丁方设计。（1）ABBA设计

适用于自变量的水平只有两个时的情况，在理论上能有效平衡呈线性系统变化的时间顺序误差。（2）拉丁方设计

45第四十五页，共83页。三、小样本设计

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处理方式。46第四十六页，共83页。三、小样本设计（一）ABA设计

小样本的ABA设计，可以较好地区分实验中自变量与时间、顺序等其他因素的效果，从而进一步解决了以往AB设计中常常会发生的混淆问题。47第四十七页，共83页。三、小样本设计（二）多基线设计

多基线设计的程序是：找到一个或若干个与所要研究的行为（或被试）接近的行为（或被试），在不同时间内对它们引入同一自变量的处理（治疗）。在引入自变量之前有长短不等的基线期，从而可以将自变量的影响和时间的因素逐阶段地演示出来，以便于研究者最终确定被试行为变化的真正原因和自变量处理的真实效果。

48第四十八页，共83页。（二）多基线设计多基线设计的内在逻辑是：当一种行为或一个被试正在接受处理时，另一种行为或另一个被试仍处于基线条件下。如果这种未受处理的行为在自变量引进之前保持稳定，然后随自变量的变化而变化，那么就可以认为，是自变量导致了该行为的改变，而不是一些碰巧在观察期内发生变化的其他因素。

49第四十九页，共83页。（二）多基线设计多基线设计有被试内多基线设计和被试间多基线设计之分。如果在几个不同的基线阶段比较同一被试的不同行为，那么就是被试内多基线设计；如果在几个不同的基线阶段比较不同被试的同一行为，那么就是被试间多基线设计。50第五十页，共83页。三、准实验设计

指未对自变量实施充分控制，但使用真正实验的某些方法搜集、整理以及统计分析数据的研究方法。51第五十一页，共83页。三、准实验设计典型的准实验常用被试变量作为自变量，通过准实验得到的结果不能象真正的实验结果那样可以安全地、毫无闪失地归因于自变量，而所得出的只能是自变量和结果变量之间的相关。也就是说，准实验本质上是一种相关研究。52第五十二页，共83页。第三节实验研究的效度和信度一、实验研究的效度二、实验研究的信度

53第五十三页，共83页。一、实验研究的效度

实验效度是指实验方法能达到实验目的的程度，也就是实验结果的准确性和有效性程度。主要包括内部效度和外部效度。54第五十四页，共83页。一、实验研究的效度实验的构思效度是指实验研究假设和测量指标的理论构思及其操作化问题，即理论构思及其转换的有效性。构思效度是实验研究初期不可忽视的重要因素，也是研究者形成实验假设和进行实验设计时必须考虑到的因素。

55第五十五页，共83页。一、实验研究的效度构思效度首先要求研究题目的来源具有合理性，在有关理论中占有一定的权重，也就是说具有一定的重要性，同时还要具有一定的独特性。其次要求研究的理论构思结构严谨、清晰明确，有一定的层次性。最后根据理论构思的要求，要对实验研究中的自变量和因变量给出严格的操作定义，并对自变量的操作水平和因变量的测量指标做出明确的界定。56第五十六页，共83页。（一）内部效度

指实验中的自变量与因变量之间因果关系的明确程度。

57第五十七页，共83页。（一）内部效度1．内部效度的影响因素（1）主试－被试间的相互作用（2）统计回归（3）其他影响内部效度的因素（见书P91）58第五十八页，共83页。（一）内部效度2．零结果问题（1）自变量的操纵是否有效。（2）因变量的测量是否充分。（3）额外变量是否得到有效控制。

59第五十九页，共83页。（二）外部效度

指实验结果能够普遍推论到样本的总体和其他同类现象中去的程度，即实验结果的普遍代表性和适用性。有时也称为生态效度。

60第六十页，共83页。（二）外部效度影响外部效度的因素：（1）实验环境的人为性（2）被试样本缺乏代表性（3）测量工具的局限性

61第六十一页，共83页。二、实验研究的信度

指实验结论的可靠性和前后一致性的程度。

62第六十二页，共83页。二、实验研究的信度（一）影响实验信度的因素

决定实验信度的一个关键是观察量。同时，实验信度还涉及到对结果的统计检验。

63第六十三页，共83页。（二）实验信度的验证1．直接验证是指在尽可能保持原实验方法的情况下在实际中重复实验。2．系统验证

运用系统验证时，实验者试图变化那种先前被认为与实验结果不相关的因素。3．概念验证

在某种程度上验证那种没有明确指导条件下的类推困难现象的本质。64第六十四页，共83页。（二）实验信度的验证在直接验证中，研究者努力尽可能准确地重复原实验，看能否在第二次得到同样的实验结果。而在系统验证和概念验证中，研究者的兴趣并不在于精确地重复实验，在于描述某一心理现象的边界条件，即保证该现象存在的条件。65第六十五页，共83页。第四节实验研究的仪器一、几种常用实验仪器二、计算机在心理学实验中的应用三、脑功能成像技术在心理学实验中的应用66第六十六页，共83页。一、几种常用实验仪器（一）听力计

听力计（audiometer）是测定个体对各种频率声音的感受性大小的仪器，通过与正常听觉的比较，可确定被测者的听力损失情况。（二）立体镜

立体镜（stereoscope）是一种证实双眼视差和产生立体知觉的仪器。67第六十七页，共83页。一、几种常用实验仪器（三）深度知觉仪

深度知觉仪（depthperceptionapparatus）是用以检验深度知觉敏锐度的仪器。（四）速度知觉仪

速度知觉仪（speedperceptionapparatus）是测量人的速度判断能力的仪器。68第六十八页，共83页。一、几种常用实验仪器（五）时间知觉测试仪

时间知觉仪（timeperceptionapparatus）是时间知觉实验的基本仪器，可用于检验各种因素对时间知觉的影响；检查个体的自我估计在估计时间中的作用；测试个体在时间知觉上的阈限等。

69第六十九页，共83页。一、几种常用实验仪器（六）空间知觉测试仪

空间知觉测试仪（spaceperceptionapparatus）是用于考察人类空间知觉的认知特点的仪器，通过人们凭借视觉对空间位置中形状、方位的辨别过程，来鉴别个体对空间特性的辨别能力。还可用于验证刺激的空间结构特点对信息传递效率的影响。

70第七十页，共83页。一、几种常用实验仪器（七）速示器

速示器（tachistoscope）是一种短时呈现视觉刺激的仪器，在知觉、记忆和学习等方面的研究中，经常要用适当的仪器来把刺激呈现给被试，以记录他们的反应。（八）记忆鼓

记忆鼓（memorydrum）为一种研究记忆的仪器。最初由缪勒和舒曼（Muller和Schumann，1894）设计，后来由李普曼（Lipmann，1904）等不断改进。

71第七十一页，共83页。一、几种常用实验仪器