实验心理学实验设计

实验心理学实验设计第1页/共360页2内容回顾心理实验的二级方法统计法描述统计推断统计第2页/共360页3内容回顾心理实验的三级方法（1）可证伪原则（2）决定论原则（3）反映论原则（4）实践论原则（5）客观性原则

（6）发展性原则（7）系统性原则（8）个性观原则（9）伦理道德原则

第3页/共360页4内容回顾心理学实验的基本程序

课题的确定;

提出实验假设；进行实验设计；实施实验（收集实验数据）；实验资料的分析与综合；撰写实验报告。第4页/共360页5内容回顾课题来源实际需要理论需要个人经验前人的研究与文献资料第5页/共360页6内容回顾实验假设：因素型实验函数型实验第6页/共360页7内容回顾实验设计被试选择（取样）控制实验变量实验设计第7页/共360页8研究报告的主要内容：1.标题和作者2.摘要和关键词3.前言4.方法5.结果6.讨论与分析7.结论8.参考文献9.附录第8页/共360页9内容回顾文章分析第9页/共360页10引言：

1作者的目的是什么？考察工作记忆中汉字与空间信息保持的时间进程、汉字和空间延迟反应任务激活的部位、左右半球优势，以及各脑区激活表现出的时间顺序和动态变化的脑机制模式特点

2实验要验证的是什么？

3如果我来验证这个假设，我的实验设计是什么？第10页/共360页11方法：1我的方法比作者好吗？

2作者的方法能验证假设吗？

3实验的自变量、因变量和控制变量是什么？自变量：汉字、方框；因变量：正确率、反应时、ERP结果额外变量：字频、笔画数、字号、被试特征

4使用作者的被试、仪器或材料和程序，我对实验报告结果的预测是什么？第11页/共360页12结果：

1作者的结果意外吗？

2我将如何解释这些结果？

3从我对结果的解释中，能得出的启发和应用是什么？

第12页/共360页13讨论：1谁的解释能更好的说明数据，是我的，还是作者的？

2对于结果的启发和应用方面，说的讨论更有说服力，是我的，还是作者的？第13页/共360页14内容概览实验心理学史实验设计第14页/共360页15第二节实验心理学发展史第一阶段实验心理学的孕育大约在18世纪中叶到19世纪中叶近一个世纪的时间里，一些天文学家、物理学家、生理学家就开始采用自然科学的实验方法对一些心理现象进行研究了。第15页/共360页16心理实验在这一阶段的特点是：（1）应用的方法类似于某些简单的物理学和生理学的实验方法，研究的问题只限于某些简单的心理现象的测量。（2）实验技术简单，对条件的控制及试验结果的处理都还有欠缺。（3）被试的自我观察与陈述都带有十分初级的性质。第16页/共360页17第二阶段实验心理学的建立实验心理学的建立，当从费希纳的研究工作算起，因为是他首创了科学的心理实验，1860年刊印的《心理物理学纲要》；但是实验心理学的正式建立，却是以冯特1879年在莱比锡所建立的第一个心理实验室为标志。第17页/共360页18心理实验在这一阶段的特点是：在严格控制条件的实验室中研究心理现象。第18页/共360页19实验心理学的发展在实验心理学发展史上，先后出现了不同的学派，形成了不同的发展阶段。第一阶段为结构主义或构造学派。代表人物是冯特，以及铁钦纳(Titchener·E·B)，詹姆士(James·W·T)等；冯特以为人的心理也像化学元素一样，可以孤立地一个个地进行分析，采用的主要方法为内省法，即在严格控制的条件下通过系统的自我观察和口头报告来分析感觉经验。第19页/共360页20第二阶段是行为主义学派。主要代表人物是华生；认为心理学的对象不是意识而是客观地可以观察到的行为，完全把人的复杂心理现象归结为刺激——反应联结。行为主义反对使用内省法，认为这种方法是一种主观的方法，主张用严格的实验法研究外显的行为。第20页/共360页21第三阶段为认知心理学的兴起与发展。这是20世纪50年代后期兴起的思潮，它的观点与行为主义相对立，主张研究人的内部心理过程，把人脑视作电子计算机一样的信息加工系统，既注重实验研究方法、又重视主观经验的报告。第21页/共360页22心理实验在这一阶段的特点是：（1）发展了心理学实验研究的一般方法和特殊方法；（2）研究的问题和研究的类型大大扩展；（3）应用了最新科学技术成就和统计学方法。第22页/共360页23本章内容摘要实验心理学的性质实验法与其它研究方法的比较什么是心理实验？什么是自变量、因变量、额外变量？什么是范式？心理实验的类型有哪些？心理实验的基本程序包括哪几部分？第23页/共360页24被试样本选择的依据和主要方法是什么？心理实验中收集的资料分哪几种类型？一个完整的实验报告主要包括哪些内容？心理学研究方法包含哪几个层次？各个层次包含哪些方法？实验心理学的历史包含哪些阶段和重要人物？第24页/共360页25第25页/共360页26实验设计变量的控制实验设计的基本类型实验设计的基本问题（信效度、结果解释等）第26页/共360页27第一节变量的控制自变量因变量控制变量（无关变量）第27页/共360页28自变量自变量：研究者选定并操纵、变化的，能够引起和影响所要研究的心理现象的因素，或因素的组合。有时也称之为独立变量、刺激变量、因素。第28页/共360页29一、自变量的种类（一）刺激特点变量（作业变量）由刺激的不同特性引起，在量和质上都是可操纵的。（二）环境特点变量实验时的各种环境因素，如温度、明度等；第29页/共360页30（三）被试特点变量被试自身的特点，如年龄、性别、智力等。实验时只能选择，不能改变。（四）暂时的被试变量通过主试者或研究者的言语、态度以及用某些方法使被试的特性、机能状态等方面产生影响。第30页/共360页31自变量，一般作为控制变量，是心理学实验特殊性的本质特征之一，控制不当则会引起“实验污染”。第31页/共360页32

二、自变量的控制（一）操作定义（operationaldefinition）

1定义：根据可观察、可测量、可操作的特征来界定变量含义的方法。指一个心理现象根据测定它的程序下定义就是操作定义，即从具体的行为、特征、指标上对变量的操作进行描述，将抽象的概念转换成可观测、可检验的项目。第32页/共360页33从本质上说，下操作性定义就是详细描述研究变量的操作程序和测量指标。美国物理学家Bridgeman提出该概念，1971年被美国的《科学》杂志列为世界五大哲学成就之一。第33页/共360页342作用（1）争论（2）可比性（3）可重复性（4）多属性（5）可证伪性第34页/共360页353如何界定操作定义（1）条件描述法陈述测量程序来界定概念，规定某种条件，观察产生的结果；如：“饥饿”，指连续24小时没进食物的状态。

第35页/共360页36（2）

指标描述法陈述测量标准来界定概念，解释对象的测量手段、测量指标、判断标准作出规定；如：“青少年”可以界定为“年龄在7岁以上，18岁以下的人”。第36页/共360页37（3）行为描述法陈述测量结果来界定概念，是对所解释对象的动作特征进行描述，对可观测的行为结果进行描述。如：

“合作”对别人的活动给予支持，并直接参与活动，成为其中一员。第37页/共360页38“压力”的操作定义要求3小时之内，写一篇高质量的论文；“生活压力量表”得分大于300分；“压力”生理感觉、焦虑、烦躁、抑郁等第38页/共360页39界定操作定义注意：避免单一性偏差疲劳VS大疲劳攻击VS大攻击第39页/共360页402规定自变量的不同水平水平即为检查点质的变量——

实验检查点；连续变量——

不同水平值（检查点）；（1）变化范围（2）检查点的数量（一般3-5个，复杂的需5个以上）（3）间距（两个检查点能引起被试不同的反应）第40页/共360页41因变量因变量：是由自变量的变化引起的被试的特定反应，是研究者要观察和测量的行为变化。也可称之为反应变量、依变量。第41页/共360页42一、因变量的种类客观指标：反应速度；反应速度的差异；反应的正确性；反应的难度；神经生理指标；主观指标：口语记录第42页/共360页43二、因变量的控制（一）指导语速度——

准确性权衡；（二）操作定义指标描述法、行为描述法；如：攻击行为VS攻击性语言第43页/共360页44（三）因变量的选择及量程效应因变量选择需考虑：

1有效性（效度）指标能充分代表所研究现象或过程的的程度；S-R，特异性

2客观性指标是客观存在的，是可以通过一定的方法观察、测量到的，并能在一定实验条件下重复实验，进行验证；第44页/共360页453数量化指标能数量化，便于记录、统计、分析与比较等；4量程效应量程——因变量的变化范围，天花板效应（Ceilingeffect）——

都在顶上地板效应（Flooreffect）——

都在地上第45页/共360页46设计实验任务和选择反应指标的指导思想是使被试的反应分布在指标量程的中等范围内；第46页/共360页47额外变量额外变量（extraneousvariable）实验者不用于研究，但又对因变量产生影响的那部分变量。控制变量（controlledvariable）第47页/共360页48一、额外变量的种类（一）随机额外变量——

随机误差在实验中随机出现的、偶然起作用的额外变量，如实验仪器不稳定、被试状态等。

（二）系统额外变量——系统误差与实验目的无关，相对恒定的对因变量起作用的额外变量，如习惯效应等第48页/共360页49（三）额外变量的混淆效应1、主试效应（实验者效应）主试在实验中可能会有意无意地以某种方式（如动作、表情和语言等）影响被试，使他们的反应符合自己的期望；2、被试效应被试总是以某种动机、态度对待实验，自发地对实验目的产生一定的假设或猜测，然后用自认为能满足目的的方式进行反应；如：安慰剂效应第49页/共360页50二、额外变量的控制

（一）鉴别额外变量

1参考有关的研究文献；

2用因素型实验做预备实验；

3根据已有的理论、知识和经验来分析、预测额外变量；

4可以由实验结果误差分散程度的大小来鉴别；2011-9-5第50页/共360页51内容回顾自变量的种类及控制因变量的种类及控制额外变量的种类第51页/共360页52一、自变量的种类

刺激特点变量（作业变量）环境特点变量被试特点变量暂时的被试变量第52页/共360页53二、自变量的控制操作定义规定自变量的不同水平第53页/共360页54因变量的种类客观主观

反应速度；反应速度的差异；反应的正确性；反应的难度；神经生理指标口语报告第54页/共360页55因变量的控制指导语操作定义因变量的选择及量程效应第55页/共360页56额外变量的种类随机额外变量——

随机误差系统额外变量——

系统误差第56页/共360页57第57页/共360页58（二）额外变量的控制方法

额外变量的来源（额外变量的分类）1实验仪器的性能与技术参数；2实验环境3主试者4被试5实验设计和实验过程的控制方面任何环节的失败都有可能导致实验的失败6数据整理和统计分析极端数据、缺失值的处理第58页/共360页591对来自被试者的额外变量的控制方法指导语标准化。主试者的态度规范化。采用双盲实验，可避免主试者效应和被试者效应。用随机取样和扩大样本容量,控制被试的个别差异。用随机化方法分派实验组与控制组，使两组被试的特征尽量相等。第59页/共360页602消除法（排除法）3恒定法4随机化法5匹配法6抵消平衡法7兼作组法8统计控制法第60页/共360页612消除法（排除法）

消除法(eliminationmethod)，是用一定的手段或措施将额外变量从实验中消除掉，或排除出去，使实验在较为单纯的条件下进行。

如：双盲实验（doubleblind）噪音——

隔音室头发——

剃光头

第61页/共360页62消除法评价优点：从控制额外变量的观点来看，消除法确实有效。缺点：用消除法所得到的研究结果却缺乏推论的普遍性。对于心理实验中无法消除的变量，如年龄、性别、机体特征、职业、智力、性格等变量，不能采用消除的方法来控制。第62页/共360页633恒定法恒定法(constantmethod)，是使额外变量在实验的过程中保持不变。如：空间记忆——被试同性别指导语——

放录音同样的仪器、环境第63页/共360页64恒定法评价优点：如果消除额外变量有困难，可采用恒定法，能够保证额外变量在整个实验过程中保持不变，以及对实验组和控制组有同等的影响，便于分析自变量引起的效应。缺点:实验结果不能推广到额外变量的其他水平上去；主试者操纵的自变量和保持恒定的额外变量之间可能产生交互作用。如：男性的结果不能推广到女性；第64页/共360页654随机化法随机化(randomizationmethod)，是根据概率理论，随机地选择被试和分派被试。即从被试者总体中用随机法抽取被试者样本，然后把选出的被试者随机地分到各实验组和控制组中去。不仅能应用于被试者，也能应用于刺激的呈现。采用随机化法的前提：样本量大第65页/共360页66随机化法评价优点：随机化法可以使样本对总体有较好的代表性，它不仅能克服匹配法顾此失彼的缺点，还能控制一些来自机体的额外变量(如动机、情感、疲劳、注意等)。从理论上讲，随机法是控制额外变量的最佳方法。缺点：需要被试数量较多。第66页/共360页675匹配法匹配法（matchingmethod）是使实验组和控制组中的被试特点相等的一种方法。

例如：16名被试，8名男性，8名女性

第67页/共360页68使用匹配法时，先要测量所有被试者有哪些特点与实验中所要完成的作业密切相关，然后根据测得的结果，把实验组和控制组被试的特点匹配成相等状态。第68页/共360页69例如：研究两种教学方法对高二学生学习成绩的影响。

练习匹配第69页/共360页70随机化法VS匹配法样本大的时候随机化法可以较好的控制额外变量的影响，样本小的时候，匹配法可以较好的控制额外变量的影响。

第70页/共360页71匹配法评价优点：能使实验组和控制组中的被试者变量尽量相等，排除被试者变量对自变量效果的混淆。缺点：匹配法虽然在理论上较理想，但在实际上很难施行。因为，如果被试者特性超过一个以上时，实验者常会顾此失彼，甚至无法匹配；又如动机、态度等因素无法找到可靠的依据进行匹配。第71页/共360页726抵消平衡法抵消平衡法(counterbalancingmethod)，是通过实验设计的方法来抵消或平衡额外变量所带来误差的方法，是心理实验最常用的方法之一。第72页/共360页73能控制的误差：

顺序误差（刺激呈现的先后顺序所引起的误差）空间误差（在不同空间呈现刺激所引起的误差）习惯误差（实验过程中被试习惯化造成的误差）疲劳效应（在持续实验后被试疲劳带来的误差）练习效应（被试由于练习成绩变好引起的误差）第73页/共360页746.1抵消法如果只有A、B两种实验处理，最常用的抵消序列效应的方法是用ABBA的安排。如果有两种以上的实验处理，要将被试分成几个等组，每一个组接受所有的实验处理，但接受实验处理的顺序不同。多重ABBA法，

ABBABAABBAABABBA第74页/共360页75例如：研究两种音乐类型对学习效率的影响两种音乐：轻音乐（A）和摇滚音乐（B）每位被试都听两种音乐并分别测两种音乐做背景时的学习成绩

ABBA法的原理：在测B音乐时A对B音乐的影响是存在的，但反之B音乐也对A音乐产生影响，所以两者对学习效率的影响相互抵消；统计分析时，把A与B的结果分别平均比较第75页/共360页76抵消法的评价优点：这种方法的主要作用是控制序列效应或顺序误差，即被试者接受以固定顺序出现的一系列不同实验处理，被试者的反应会受到时序先后的影响。缺点：这种方法，假设ABBA所产生的顺序效应严格相等(即每次的练习效应是线性增加的)，如果不是这样，则不能用此方法，而要用随机安排顺序的方法。第76页/共360页776.2平衡法设置实验组和控制组，使两组的额外变量的效果相等。具体做法是：将被试随机分成两个组，一个为实验组，一个为控制组（对照组），让它们的额外变量相等（如果实验组为多个，其原理一样），在实验中对控制组不给予实验处理，对实验组给予实验处理，由于控制组与实验组的额外变量相同，所产生的效果相同，而且其他实验条件也相等，所以两组被试反应之间的差异，就可以认为是由自变量或实验处理造成的。第77页/共360页78如下所示：实验组1：实验处理1，额外变量1、2………n反应实验组2：实验处理2，额外变量1、2………n反应控制组：额外变量1、2………n反应第78页/共360页79平衡法的应用——实验组、控制组事前事后测定法第79页/共360页80其中，（B2-B1）代表实验处理的主效应，（C2－C1）代表事前测定的主效果，｛（A2-A1)－（B2－B1）－（C2－C1）｝代表事前测定与实验处理交互作用的效果。第80页/共360页81平衡法评价优点：当用消除法或恒定法控制额外变量有困难时，往往采用平衡法来控制。缺点：事实上，影响实验组和控制组的各种额外变量难以保证完全相等。第81页/共360页827兼作组法把变量设为被试内变量来消除被试间变量的差异；

如学生阅读课文时，生字密度对于阅读速度的影响低（3个/100个）中（10个/100个）高（20个/100个）第82页/共360页83兼作组法评价优点：条件之间的个体差异得到了控制，所需要的被试数少；缺点：容易造成顺序效应、练习效应第83页/共360页848统计控制法当某些额外变量无法在实验中加以控制时，只有在实验后通过协方差分析或偏相关分析等统计技术将这些因素分析出来，并将其影响排除出去。这种事后采用统计技术控制额外变量的方法，称为统计控制。

第84页/共360页85例如：研究不同的教学方法对学习成绩是否有影响自变量：教学方法；因变量：学习成绩；额外变量：智力；第85页/共360页86在一个实验设计中，实验者通常根据实验设计的具体要求，经常采用多种额外变量的控制方法来排除各种差异；但实际上任何实验都不可能把所有的额外变量都控制掉，所以要尽量将一些对实验结果会造成重要影响的变量控制好，只要额外变量对因变量的影响不是很大就行。第86页/共360页87练习列举在实验中因实验仪器性能控制不当引起的额外变量说出一个实验环境方面的额外变量主试方面的额外变量被试方面的额外变量实验过程控制不当引起的额外变量数据整理和统计方面的额外变量第87页/共360页88练习列举的六个额外变量为什么会影响实验结果？第88页/共360页89额外变量的控制练习：列举用消除法控制额外变量的方法；恒定法控制；随机法控制；匹配法；抵消法&平衡法；兼作组法；统计控制法；第89页/共360页90具体实验设计练习：优酷网想请你做一个研究：分析一下节目播放前广告的持续时间对观众满意度的影响；自变量：广告的持续时间因变量：观众满意度2011-9-7第90页/共360页91内容回顾：额外变量的控制：

2消除法（排除法）3恒定法4随机化法5匹配法6抵消平衡法7兼作组法8统计控制法第91页/共360页92具体实验设计练习：优酷网想请你做一个研究：分析一下节目播放前广告的持续时间对观众满意度的影响；自变量：广告的持续时间因变量：观众满意度第92页/共360页93自变量的水平数：2水平（长、短）如何操纵自变量？长短的持续时间、间距、范围第93页/共360页94如何对因变量下操作定义？

量表的方法编制一个满意度量表，让被试进行评定第94页/共360页95该实验的额外变量有哪些？如何控制？实验环境：自然环境、实验室环境长、短广告的插播次数电视节目广告的重复性广告的种类恒定法第95页/共360页96第96页/共360页97第二节实验设计的基本类型一、实验设计的定义是进行科学实验前做的具体计划，包括控制实验条件和安排实验程序的计划。目的在于尽可能的减少额外的或未控制的变量的干扰，有效操纵自变量、观测因变量，增强实验结果的可靠性。第97页/共360页98

实验设计是心理实验的重要环节、也是实验成败的关键。第98页/共360页99二、实验设计的内容①刺激变量(或刺激变项)的确定及其呈现的方式；②反应变量(或反应变项)的指标及其测量方法；③对一切有关变量(或变项)的控制措施；第99页/共360页100④确定被试总体及被试样本人数和选择被试的方法；⑤拟定主试在实验开始前对被试者要说的指示语；⑥规定实验次数；⑦安排实验程序；⑧规定使用仪器的型号；⑨规定处理实验数据的方法。第100页/共360页101三、实验设计的功能使研究变量最大化对额外变量进行有效控制使实验误差变异最小化充分体现自变量和因变量之间的关系和内在联系第101页/共360页102四、实验设计的基本类型根据在各种自变量及各种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多因素实验设计第102页/共360页103四、实验设计的基本类型从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非实验设计被试按等质原则分派到控制组与实验组的方式

①完全随机化设计②区组设计第103页/共360页104*另外一种分类一、组间设计二、组内设计三、混合设计四、单组后测设计五、单组前测后测设计六、固定组比较设计七、事后回溯设计八、中断时间序列设计九、单被试实验设计真实验设计准实验设计非实验设计第104页/共360页105实验设计

被试内设计被试间设计混合设计第105页/共360页106被试内设计（within-subjectsdesign）也叫组内设计、单组实验设计，是每个被试必须接受自变量的所有水平的处理。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。第106页/共360页107X1X2X3…….XnP1P2

P3

……Pn

O1O2O3OnO1O2O3OnO1O2O3OnO1O2O3On第107页/共360页108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108页/共360页1091、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109页/共360页110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110页/共360页111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111页/共360页112实验前后设计评价优点：（1）能较明显地检测初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：（1）前后两次观测之间存在时间间隔，会带来外来影响；（2）易产生顺序误差。第112页/共360页1132、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113页/共360页114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114页/共360页115定时系列设计举例代币法对儿童问题行为矫正的作用第115页/共360页116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116页/共360页1173、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。前面讲到，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，最简单的方法就是用ABBA的排列顺序来安排实验顺序。其模式如下表所示。第117页/共360页118抵消实验条件的设计模式第118页/共360页119抵消实验条件的设计示例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119页/共360页120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120页/共360页121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121页/共360页122第122页/共360页123

最效性的解决办法:从不同方向分别向肿瘤射几束弱射线，并使它们会聚在一起。由于每束射线本身强度较弱，因此通过机体时不致产生伤害，但是所有这些射线的强度聚集在一起则足够摧毁肿瘤。第123页/共360页124设计如何安排人们解决这两个问题的顺序？第124页/共360页125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。第125页/共360页126被试内设计最常用的是平衡技术：ABBA

拉丁方设计多用于自变量为两个水平多用于两个以上自变量水平多用于两个以上自变量水平ABBA

拉丁方设计ABC,BCA第126页/共360页127拉丁方设计列—

实验处理；行—

被试先将被试尽量分成数量相等的n组，使被试的组数和实验处理的数目相等；自变量的水平（偶数VS奇数）

两维矩阵：第127页/共360页128拉丁方设计—

当n为偶数时第128页/共360页129拉丁方设计—

当n为奇数时第129页/共360页130拉丁方设计又叫平衡对抗设计、轮换设计；处理数=横行单位组数=直列单位组数=处理的重复数统计分析时，能将横行、直列二个单位组间的变异从误差中分离出来，因而拉丁方设计的误差比随机单位组设计小，试验精确性比随机单位组设计高；第130页/共360页131关于拉丁方的另外提法拉丁方——

以n个拉丁字母A，B，C……，为元素，作一个n阶方阵，若这n个拉丁方字母在这n阶方阵的每一行、每一列都出现、且只出现一次，则称该n阶方阵为n×n阶拉丁方。第131页/共360页132

例如：2×2阶、3×3阶拉丁方。AABBBBABAACCC第一行与第一列的拉丁字母按自然顺序排列的拉丁方，叫标准型拉丁方。第132页/共360页133练习尝试做一个4×4阶的拉丁方设计；第133页/共360页134选择组内设计的原因（优点）组内设计需要的被试较少。组内设计方便、有效。心理学的某些领域需要使用组内设计，即组内设计用于研究练习的阶段性最为理想。组内设计消除了被试的个别差异对实验的影响。第134页/共360页135组内设计的缺点被试内设计中的混淆因素位置效应（positioneffect）：实验处理所处的序列位置对被试反应的影响；

例如：可乐实验第135页/共360页136延续效应（carryovereffect）：实验进程中，前一阶段的处理对后一阶段处理产生的影响如：练习效应（practiceeffect）疲劳效应（fatigueeffect）第136页/共360页137差异延续效应（differentialcarryovereffect）

前一阶段的处理对于后一阶段处理的影响，与延续效应的差异在于，该效应的影响取决于先出现的是何种处理；被试根据先前的处理区别对待后续处理。如重复次数第137页/共360页138TIPs此方法不能用来研究某些被试特点自变量之间的差异。如果实验中每一种实验条件需要较长时间的恢复期，则不宜使用组内设计。当自变量的不同水平代表一种连续事件的延续结果时，不宜使用组内设计。（阶段性）第138页/共360页139被试间设计（betweensubjectsdesign）也叫组间设计，是要求每位被试只接受一种自变量水平的处理（也称为一种实验处理或一个实验条件）；组间设计，实验者必须尽量减少两个或多个组别间的被试差异，保证各组被试的同质水平，即形成“等组”第139页/共360页140等组的方法：包括配对组设计（配对法）；

随机组设计（随机法）。第140页/共360页1411、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。目的是使实验组、控制组中的被试特性更加相同。这种设计可以控制组内变异和组间变异。不同匹配组的被试接受不同的实验处理第141页/共360页142配对组设计的步骤第一步：让所以被试做“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142页/共360页143配对设计的优缺点优点：在实验处理之前，就把组间变异缩到最小，并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。第143页/共360页144缺点：实验者因分配被试而大大增加工作量；匹配往往不能完全；匹配变量间可能存在交互作用；

回归假象：许多测量情形中，第一次测验时的高分组和低分组这两个极端组的分数在第二次测量时向平均数回归的现象。第144页/共360页1452、随机化法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：各随机被试组在未经受不同处理之前是相等的，即使有差异也是在统计允许范围内的随机误差。第145页/共360页146随机化法分组方法同时分配法次第分配法

第146页/共360页147同时分配法实验者可随意调派其中任何一个被试；该分配技术有：抽签法；笔画法；报数法：第147页/共360页148次第分配法当实验持续时间较长或由于其它原因，被试到达的时间不一致时，可以采用；该分配技术有：简便法；区内随机法；第148页/共360页149随机组设计的优缺点优点是：（1）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。（2）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。缺点是：（1）分成等组的方法仍欠精密。（2）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149页/共360页150被试间设计的评价优点：避免了任务的影响，如练习效应、疲劳效应等；不足：被试数量大；无法排除被试混淆；第150页/共360页151被试内和被试间设计比较被试内设计：也叫单组实验设计，是每个被试须接受自变量的所有情况的处理。被试间设计：被试间设计是要求每个被试者只接受一种实验处理，对另一被试者进行另一种处理，故又称独立组设计。第151页/共360页152（三）混合设计（mixeddesign）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。分析书上P94—

表3-6第152页/共360页153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153页/共360页154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154页/共360页155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科进行加工，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155页/共360页156混合设计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156页/共360页157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157页/共360页158A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。”第158页/共360页159在数字条件下，背诵次数为2次的具体程序如下第159页/共360页160准备背诵一次第160页/共360页1613089第161页/共360页162mapwoodsand第162页/共360页163第163页/共360页1643089第164页/共360页165mapwoodsand第165页/共360页166mapwoodsand第166页/共360页167第167页/共360页168mapwoodsand第168页/共360页169mapwoodsand第169页/共360页170请写下刚才记忆的数字第170页/共360页171实验结束第171页/共360页172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、沙”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172页/共360页173实验结果数字复述句子想象第173页/共360页174思考题：请你尝试设计一个混合实验。2011-9-14第174页/共360页175第175页/共360页176内容回顾实验设计的定义、内容、功能；

实验设计类型：被试内设计；被试间设计；混合设计；第176页/共360页177Tips混合设计应至少包括几个自变量？第177页/共360页178实验设计类型单因素实验多因素实验第178页/共360页179单因素实验单因素设计就是实验中仅有一个自变量，又称单自变量设计评价：设计比较简单；难以用于研究复杂的心理因素；第179页/共360页180多因素实验又称多自变量实验，设计包含了两个或两个以上的自变量；评价：能揭示交互作用；效率高；实验控制较好；实验结果具有较大的普遍性；第180页/共360页181从自变量、被试分配、变量的多少都只是实验设计的某个方面——

实验设计类型Ⅰ根据对内外额外变量的控制程度、能否随机选择和分配被试以及能否主动操纵实验变量等，也就是根据实验控制条件严密程度的不同

——

实验设计类型Ⅱ（基本的实验设计）第181页/共360页Tips实验设计中使用的符号X：表示一种处理，即研究者操作或变化的实验变量（自变量）；在比较不同的处理时，以X0，X1，X2…表示O：表示处理前或后的一种观测或度量自左至右：表示时间次序或先后同一横行的X或O：表示这些X或O作用于同一组被试R：表示被试已被随机化选择、分配M：表示把被试加以配对表事后回溯设计中的自变量，研究者不能操纵或改变X第182页/共360页183第183页/共360页184实验设计类型Ⅱ

真实验设计准实验设计非实验设计第184页/共360页185真实验设计类型真实验设计之一：完全随机化设计（单因素）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185页/共360页186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4.所罗门设计第186页/共360页1871.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187页/共360页188(1)设计的模式R表示采用随机方法分配被试和实验处理XX表示由研究者操纵的实验处理O1和O3

实验前对两组被试进行前测验，得到被试初始状态的成绩O2和O4表示两组被试的后测成绩第188页/共360页189(2)设计的评价优点：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，从而可以控制被试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。第189页/共360页190不足：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190页/共360页191(3)结果分析（设计的显著性检验）增值分数（O2-O1,O4-O3）：

t-检验;曼-惠特尼（Mann-Whitney）U-检验或中位数检验（非参数检验）协方差分析法

将前测分数作为协变量，后测成绩就不受前测影响第191页/共360页192

常犯的错误：对两组后测的成绩进行差数显著性检验；

O2O4检验前测无显著性差异，后测有显著性差异，认为实验效应；a、不符合设计所遵循的统计原理b、两次统计决策增加了Ⅰ型错误概率第192页/共360页193(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。训练可以培养根据标题预测内容的能力第193页/共360页194研究背景第194页/共360页195实验设计方法第195页/共360页1962．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)结果分析（设计的显著性检验）(4)设计的实例分析第196页/共360页197(1)设计的模式R表示采用随机方法分配被试和实验处理XX表示由研究者操纵的实验处理O1和O2

表示两组被试的后测成绩第197页/共360页198(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；由于两组被试没有进行前测验，从而控制了测验的反作用对实验外部效度的影响。

第198页/共360页199（3）结果分析t-检验；曼-惠特尼（Mann-Whitney）U-检验或中位数检验（非参数检验）第199页/共360页200(4)设计的实例分析第200页/共360页201第201页/共360页2023.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。(1)设计的模式(2)设计的评价(3)结果分析（设计的显著性检验）(4)设计的实例分析第202页/共360页203(1)设计的模式第203页/共360页204(2)设计的评价同随机实验组控制组后测设计

第204页/共360页205（3）结果分析（设计的显著性检验）单因素方差分析；差异显著事后检验第205页/共360页(4)设计的实例分析：对不同教学方法的教学效果进行比较

组别自变量因变量实验组1讲授法实验组2案例法实验组3实验法第206页/共360页2074所罗门四组设计（重迭实验设计）是指将被试随机取样，并随机分为四组，两组为实验组，两组为控制组，两组中一组有前测，一组无前测；(1)设计的模式(2)设计的评价(3)结果分析（设计的显著性检验）第207页/共360页208(1)设计的模式第208页/共360页209

R1

O1

X

O2

（实验组Ⅰ）

R2

O3

O4

（控制组Ⅰ）

R3

X

O5

（实验组Ⅱ）

R4

O6

（控制组Ⅱ）第209页/共360页210（2）设计的评价优点：结合了“实验组控制组前测后测设计”与“实验组控制组后测设计”，所以具有这两种设计的所有优点；检验实验处理与前测验之间的交互效应，是研究心理和行为的一种理想的实验设计缺点

费时费力费钱、一般不轻易用第210页/共360页(3)结果分析

A、如果忽略前测的影响，以及前测和实验处理的交互作用，则可以采用单因素方差分析，对四个组的后测平均数（O2、O4

、O5

、O6）进行比较和检验。

B、如果不能确信前测效应是否可以忽略，则把前测成绩作为协变量，采用协方差分析，来比较O2、O4。采用t检验来比较O5

、O6。如果O2、O4比较的结果与O5、O6比较的结果不一致，则应该考虑前测与实验处理的交互效应。

C、分析前测和实验处理的交互作用，则采用2×2方差分析。第211页/共360页212真实验设计之二：多因素实验设计多因素实验设计是指在实验中包括两个或两个以上因素(自变量)，并且每个因素都有两个或两个以上的水平，各因素的各个水平互相结合，构成多种组合处理的一种实验设计，又称完全随机析因设计。第212页/共360页1、因素与水平因素：自变量；水平：因素的特定值称为“水平”或称为“处理”2、水平结合一个因素的某一水平与另一因素的某一水平的结合，成为一个水平结合，或者一个处理结合例如：噪声强度：40分贝（A1）、60分贝（A2）;

任务难度：高（B1）、低（B2）包含的实验处理有2×2=4第213页/共360页214特点在多因素实验设计中，研究者可以考察各个自变量交互作用对因变量的主要影响效应(交互作用)，并同时考察各自变量对同一因变量的主要效应(主效应)，以及考察一个因素的各个水平在另一个因素的某个水平上的效应(简单效应)；在心理学的实验研究中，这种设计具有很大的实用价值。第214页/共360页215交互作用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。

第215页/共360页216主效应由每个单独因素(自变量)所引起的因变量的变化，因素的独立效应。简单效应

一个因素的水平在另一个因素的某个水平上的效应第216页/共360页217杨治良等（1981）的实验目的：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，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217页/共360页218年龄的主效应第218页/共360页219在初中生中，词与具体图画的再认有没有差异，如果有，就认为存在简单效应（材料在初中生中存在简单效应）第219页/共360页220第220页/共360页221Tips：交互作用存在，要分析简单效应；交互作用不存在，要分析主效应；第221页/共360页222完全随机析因设计的类型在析因设计中，为简化表述，常常采用一些英文字母、符号和数字，作为各个因素和因素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。第222页/共360页223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个水平的析因设计中，以A和B代表两个因素，以a1、a2和b1、b2、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，完全随机双因素析因分析。如果有A、B、C，3个因素，水平数分别为2、3、4，又可称三因素设计，完全随机三因素析因分析第223页/共360页224完全随机双因素析因设计完全随机双因素实验设计是指研究者用随机分配的方法将被试分为若干同质组(分组的个数等于实验处理的个数)，同时用随机的方法分配每一组被试接受一种实验处理的实验设计。第224页/共360页225完全随机双因素实验设计的模式

由于双因家析因设计实验处理的个数是由两个因素的水平数交叉组合决定的，所以双因素析因设计的模式也与各因素的水平数有关。

2×23×2第225页/共360页2262×2完全随机双因素实验设计的模式RXa1Xb1O1RXa1Xb2O3RXa2Xb1O2RXa2Xb2O4XbXaXa1Xa2Xb1O11O12O1:….

O1kO31O32O2:….

O3kOb1Xb2O21O22O3:….

O2kO41O42O4:….

O4kOb2Oa1Oa2第226页/共360页2273×2完全随机双因素实验设计的模式RXa1Xb1O1RXa1Xb2O2RXa2Xb1O3RXa2Xb2O4RXa3Xb1O5RXa3Xb2O6XbXaXa1Xa2Xa3Xb1O11O12O1:….

O1kO31O32O3:….

O3kO51O52O5:….

O5kOb1Xb2O21O22O2:….

O2kO41O42O4:….

O4kO61O62O6:….

O6kOb2Oa1Oa2Oa3第227页/共360页228完全随机双因素实验设计的结果分析多因素方差分析第228页/共360页229交互作用、主效应的深入理解

——

双因素析因设计第229页/共360页第230页/共360页231教学方法第231页/共360页第232页/共360页233第233页/共360页234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发实验处理。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，而对区组之间的差异依据设计要求而定。第234页/共360页235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，每个配对组为一个区组，H个被试随机分配到H个处理中；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235页/共360页236总之，每个区组应该接受全部实验处理，每一种实验处理在不同区组内的次数也都应该完全相同。第236页/共360页237随机化区组设计类型1.随机化区组单因素设计2.随机化区组多因素设计第237页/共360页2381.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238页/共360页239随机化区组单因素设计的模式第239页/共360页240例子：研究不同声音刺激对学生解答数学问题的影响声音刺激分为X1，X2，X3，X4四种处理水平第240页/共360页241区组实验处理区组平均X1X2X3X4优良O11O12O13O14O1中等O21O22O23O24O2较差O31O32O33O34O3处理平均O.1O.2O.3O.4O..第241页/共360页2422.随机化区组多因素设计随机化区组两因素设计与双因素析因设计基本相似，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242页/共360页243随机化区组二因素设计的模式第243页/共360页244随机化区组的评价优点：考虑到了个别差异对实验结果的影响（区组效应）；缺点：划分区组的困难第244页/共360页245舒华.心理学研究方法:实验设计和数据分析.人民教育出版社.2008年8月第245页/共360页246第246页/共360页247内容回顾真实验设计真实验设计之一：完全随机化设计（单因素）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247页/共360页248完全随机化设计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4.所罗门四组设计第248页/共360页2492×2完全随机双因素实验设计的模式3×2完全随机双因素实验设计的模式多因素实验设计

——完全随机析因设计的类型第249页/共360页250随