实验设计教案第二章

实验设计教案第二章实验心理学讲义1第一页，共八十八页，编辑于2023年，星期二第02章实验研究基本问题

一、实验研究变量二、实验研究设计三、实验研究信度与效度四、实验研究仪器

难点：实验研究设计重点：变量、设计、信度、效度实验心理学讲义2第二页，共八十八页，编辑于2023年，星期二第一节实验研究变量一、变量二、自变量三、因变量四、控制变量实验心理学讲义3第三页，共八十八页，编辑于2023年，星期二一、自变量（一）含义主试根据实验目的在实验中有意识地加以改变的条件或因素。（二）种类1、作业变量2、环境变量3、被试变量实验心理学讲义4第四页，共八十八页，编辑于2023年，星期二（三）对自变量的操纵1、对自变量下操作定义

对一个变量根据测定它的程序所下的具体的、明确的定义。2、确定自变量的水平(注意下面3个方面)（1）因素型实验自变量水平不超过四个。（2）要确定好自变量的取值范围。（3）确定好个水平之间的间距。实验心理学讲义5第五页，共八十八页，编辑于2023年，星期二三、因变量（一）含义由操纵自变量引起的被试的某种特定反应。（二）分类

1、客观指标反应时反应延续时间反应准确性反应难度反应次数反应强度

2、主观标准语言反应实验心理学讲义6第六页，共八十八页，编辑于2023年，星期二（三）对因变量的测量1、反应控制——指导语2、选择恰当的指标（1）信度（2）效度（3）客观性（4）数量化3、避免量程局限实验心理学讲义7第七页，共八十八页，编辑于2023年，星期二四、控制变量（一）典型的控制变量1、实验者效应2、要求特征（二）额外变量的控制1、排除法2、恒定法3、匹配法4、随机化法5、抵消平衡法6、统计控制法实验心理学讲义8第八页，共八十八页，编辑于2023年，星期二

第二节实验设计实验设计（experimentaldesign）研究者针对需要验证的实验假设，为有计划地搜集资料而预先建立和依据的设计模式。实验心理学讲义9第九页，共八十八页，编辑于2023年，星期二实验设计的基本类型根据对实验条件控制严密程度的不同：①真实验设计②准实验设计③非实验设计根据实验中要操纵变量的多少：①单实验因素设计②多因素实验设计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混合设计实验心理学讲义10第十页，共八十八页，编辑于2023年，星期二一、被试者内设计1、定义被试者在自变量发生变化的所有情况下接受实验。2、基本原理：每个被试者参与所有的实验处理然后比较相同被试者在不同处理下的行为变化。3、使用前提：

先实施给被试的处理对后实施的处理没有长期影响。实验心理学讲义11第十一页，共八十八页，编辑于2023年，星期二

（一）实验前后设计

1、定义：

在实验条件处理前对被试观测的结果与实验条件处理后所做的同样观测的结果加以对比的设计。

2、基本模式：实验心理学讲义12第十二页，共八十八页，编辑于2023年，星期二

3、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。实验心理学讲义13第十三页，共八十八页，编辑于2023年，星期二4、实验前后设计统计方法为比较y1、y2之间的差异可采用三种恰当的统计方法（1）相关样本T检验（2）非参数的符号检验法（3）非参数的符号迭次检验法（FWilcoxon）实验心理学讲义14第十四页，共八十八页，编辑于2023年，星期二

5、实验前后设计评价

优点（1）能较明显地检查出实验处理的效果。（2）需要的被试量少。缺点（1）前后观测之间的时间间隔会带来外来影响。（2）容易产生顺序误差。

实验心理学讲义15第十五页，共八十八页，编辑于2023年，星期二（二）定时系列设计

1、定义：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。再对被试作一系列的定时重复观测，分析自变量（实验处理）对因变量的作用。实验心理学讲义16第十六页，共八十八页，编辑于2023年，星期二2、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O1O2O3 O4O5XO6O7O8O9O10 实验心理学讲义17第十七页，共八十八页，编辑于2023年，星期二例：小学生思维训练的效果的研究.3、定时系列设计举例实验心理学讲义18第十八页，共八十八页，编辑于2023年，星期二1234567实验观测实验处理实验心理学讲义19第十九页，共八十八页，编辑于2023年，星期二4、定时系列设计模式统计处理

假定试验处理的效应是短期的、暂时性的，可根据实验处理前的各观测分数用线性回归或非线性回归的方法把实验处理后可能的观测分数O6’预测出来，然后用相关样本T检验比较和O6是否有差异。假定试验处理效应是连续的、长期的，则应该把O6’O7’O8’O9’O10’等都预测出来，再将他们和实际观测分数比较。实验心理学讲义20第二十页，共八十八页，编辑于2023年，星期二5、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。实验心理学讲义21第二十一页，共八十八页，编辑于2023年，星期二

(三)抵消实验条件的设计

1、定义抵消实验过程中无关变量的一种设计。又称ABBA平衡法。

2、基本模式：实验心理学讲义22第二十二页，共八十八页，编辑于2023年，星期二3、抵消实验条件的设计举例比较甲乙两种操作方式那种更好。实验心理学讲义23第二十三页，共八十八页，编辑于2023年，星期二4、统计处理方法相关样本T检验实验心理学讲义24第二十四页，共八十八页，编辑于2023年，星期二5、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。实验心理学讲义25第二十五页，共八十八页，编辑于2023年，星期二二、被试间设计每个被试（组）只接受一种实验处理，另一被试者（组）接受另一种实验处理的设计。设计技术：随机组设计配对组设计实验心理学讲义26第二十六页，共八十八页，编辑于2023年，星期二（一）随机组设计1、定义将被试随机分配在不同的组内接受不同的自变量处理。2、基本原理这种设计的基本假设是由于被试是随机分配成组，随机接受不同的处理。被试间的变异在各处理水平间应该是随机分布的，因此在统计上各组是无差异的。实验心理学讲义27第二十七页，共八十八页，编辑于2023年，星期二3、设计模式1、RX1Y1RX2Y22、RX1Y1RX2Y2RX3Y3实验心理学讲义28第二十八页，共八十八页，编辑于2023年，星期二4、随机组设计举例（一）LoftusandBurns(1982)实验目的：考察暴力场面对人的记忆的影响。被试：226名UniversityofWashington的自愿参加者；随机分配到以下两组。组一：看带有暴力场面的电影组二：看非暴力场面的电影看完电影之后，要求两组被试回答25道关于电影中事件的问题。其中一道题很关键：问被试在银行外面露天停车场踢球的男孩穿的足球衫上的号码是几。结果：组一，4%；组二，28%。实验心理学讲义29第二十九页，共八十八页，编辑于2023年，星期二5、随机组设计统计处理方法1、RX1Y1RX2Y22、RX1Y1RX2Y2RX3Y3比较平均数，T检验单因素方差分析实验心理学讲义30第三十页，共八十八页，编辑于2023年，星期二6、随机分组的方法同时分配法（1）抽签法（2）笔画法（3）报数法次第分配法（1）简便法（2）区内随机法实验心理学讲义31第三十一页，共八十八页，编辑于2023年，星期二7、随机组设计的评价优点（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（1）分成等组的方法仍欠精密。

实验心理学讲义32第三十二页，共八十八页，编辑于2023年，星期二（二）配对组设计1、定义也叫对等组设计、匹配组设计，指对全部被试进行预备测验，测验的性质与正式实验的性质类似或者相关，然后按测验成绩均匀地形成各组。是随机组设计的一种扩展。目的是使各组的特性更加相同。这种设计可以控制组内变异和组间变异。实验心理学讲义33第三十三页，共八十八页，编辑于2023年，星期二2、配对组设计基本设计模式

RX1Y1RX2Y2YR实验心理学讲义34第三十四页，共八十八页，编辑于2023年，星期二配对组设计举例：通过对同卵双生子的研究考察智力受遗传影响大还是受环境影响大。实验心理学讲义35第三十五页，共八十八页，编辑于2023年，星期二3、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。

实验心理学讲义36第三十六页，共八十八页，编辑于2023年，星期二4、配对组设计的统计处理方法比较平均数，T检验实验心理学讲义37第三十七页，共八十八页，编辑于2023年，星期二5、配对设计的评价优点：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。缺点实验者因分配被试而大大增加工作量。实验心理学讲义38第三十八页，共八十八页，编辑于2023年，星期二被试内和被试间设计比较被试内设计：也叫单组实验设计或重复测量设计，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。实验心理学讲义39第三十九页，共八十八页，编辑于2023年，星期二

组内设计的优点（1）组内设计需要的被试较少。（2）组内设计方便、有效。（3）组内设计比组间设计更敏感。（4）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。（5）组内设计消除了被试的个别差异对实验的影响实验心理学讲义40第四十页，共八十八页，编辑于2023年，星期二

组内设计的缺点（1）一种实验条件下的操作将会影响另一种实验条件下的操作，也就是实验顺序造成了麻烦。（2）此方法不能用来研究某些被试特点自变量之间的差异。（3）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。（4）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。实验心理学讲义41第四十一页，共八十八页，编辑于2023年，星期二组间设计的评价优点一种实验条件不会影响另一种。缺点分配到各个实验条件下的被试可能在各方面不是等同的。如果是这样，不同实验条件造成的差异也可能是由于被试差异引起的。实验心理学讲义42第四十二页，共八十八页，编辑于2023年，星期二三、混合设计

指在一个实验中同时采用两种基本设计。它要求一个自变量用被试内设计处理，而另一个自变量用被试间设计处理。实验心理学讲义43第四十三页，共八十八页，编辑于2023年，星期二混合设计适用的条件：1、研究中有两个或两个以上自变量，每个自变量有两个或多个水平。2、采用被试间设计的那个自变量一般是被试者变量，即每个被试独特具有的，不可能同时兼备的。如：年龄、性别、智力等。3、研究者更感兴趣的那个自变量一般都会采用被试内设计。实验心理学讲义44第四十四页，共八十八页，编辑于2023年，星期二基本方法：首先确定研究中的被试内变量和被试间变量，把被试随机分配给被试间变量的各个水平，然后使每组被试接受与被试间变量的某一水平相结合的被试内变量的所有水平。实验心理学讲义45第四十五页，共八十八页，编辑于2023年，星期二b1b2b3a1S1S1S1

S2S2S2S3S3S3s4s4s4a2S5S5S5S6S6S6S7S7S7s8s8s8实验心理学讲义46第四十六页，共八十八页，编辑于2023年，星期二混合设计举例一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。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。实验心理学讲义47第四十七页，共八十八页，编辑于2023年，星期二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）。实验心理学讲义48第四十八页，共八十八页，编辑于2023年，星期二混合设计举例二生字密度和主题熟悉性对阅读理解的影响。实验心理学讲义49第四十九页，共八十八页，编辑于2023年，星期二混合设计举例三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。实验心理学讲义50第五十页，共八十八页，编辑于2023年，星期二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。实验心理学讲义51第五十一页，共八十八页，编辑于2023年，星期二实验程序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：想象背诵实验心理学讲义52第五十二页，共八十八页，编辑于2023年，星期二

第二节多变量实验技术一、什么是多因素（多变量）实验设计

多变量实验是指在实验中包含两个或两个以上的自变量的实验设计，即多因素实验设计。实验心理学讲义53第五十三页，共八十八页，编辑于2023年，星期二二、多自变量实验的三个优点：效率高实验控制较好实验结果更有价值在多自变量实验中，研究者可以获得单因素实验设计中无法考察的一些复杂处理效应。实验心理学讲义54第五十四页，共八十八页，编辑于2023年，星期二1、什么是处理效应

在实验的总变异中由自变量引起的变异称为处理效应。单元内误差误差变异残差实验心理学讲义55第五十五页，共八十八页，编辑于2023年，星期二2、几种主要的实验处理效应（1）主效应实验中由一个因素的不同水平引起的变异。（2）交互作用效应一个自变量对因变量的影响大小因另一个自变量的水平不同而有所不同时，我们就称这两个因素间产生了交互作用。（3）简单效应一个因素的水平在另一个因素的某个水平上的变异。实验心理学讲义56第五十六页，共八十八页，编辑于2023年，星期二举例：教学方法和教龄对学生成绩的影响。A：教学方法a1：自学辅导a2：传统教学B：教龄b1：两年以下教龄b2：五年以上教龄实验心理学讲义57第五十七页，共八十八页，编辑于2023年，星期二教师B教师B两年以下b1五年以上b2两年以下b1五年以上b2教学方法A自学辅导a1101626教学方法A自学辅导a1181129传统教学a261218传统教学a24111516282222实验心理学讲义58第五十八页，共八十八页，编辑于2023年，星期二教师B两年以下b1五年以上b2教学方法A自学辅导a1101626传统教学a2612181628实验心理学讲义59第五十九页，共八十八页，编辑于2023年，星期二（1）因变量自变量b1b2a1a2因变量自变量b2b1a1a2实验心理学讲义60第六十页，共八十八页，编辑于2023年，星期二教师B两年以下b1五年以上b2教学方法A自学辅导a1181129传统教学a2411152222实验心理学讲义61第六十一页，共八十八页，编辑于2023年，星期二b1b2a1a2a1a2b1b2实验心理学讲义62第六十二页，共八十八页，编辑于2023年，星期二

例2Kantonitz&Bartell(1977)进行实验，研究“个人空间”对一个人愿意借钱给陌生人的影响。因素A：桌子大小因素B：饭菜处理方式因变量：被试愿意借钱给陌生人的量。实验心理学讲义63第六十三页，共八十八页，编辑于2023年，星期二杨治良等（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，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。实验心理学讲义64第六十四页，共八十八页，编辑于2023年，星期二实验心理学讲义65第六十五页，共八十八页，编辑于2023年，星期二实验心理学讲义66第六十六页，共八十八页，编辑于2023年，星期二实验心理学讲义67第六十七页，共八十八页，编辑于2023年，星期二三因素完全随机设计举例1、研究的问题与实验设计了解文章的生字密度、文章类型和文章的句子长度对学生阅读理解的影响。

实验心理学讲义68第六十八页，共八十八页，编辑于2023年，星期二2、实验数据及计算ABCS表

a1b1c1a1b1c2a1b2c1a1b2c2a2b1c1a2b1c2a2b2c1a2b2c2354485912676596813454387812322376711实验心理学讲义69第六十九页，共八十八页，编辑于2023年，星期二方差分析表变异来源平方和自由度均方FP1.A（生字密度）153.1251153.12598.00<.012.B（文章类型）12.500112.5008.00<.013.C（文章长度）3.12513.1252.004.AB24.500124.50015.68<.015.AC1.12511.125.726.BC12.500112.5008.00<.017.ABC24.500124.50015.68<.018.单元内误差37.500241.5639.合计268.875实验心理学讲义70第七十页，共八十八页，编辑于2023年，星期二实验设计在教育及心理实践中的应用例一：教育中奖励作用的消极方面研究例二：学生品德自我评价倾向的实验实验心理学讲义71第七十一页，共八十八页，编辑于2023年，星期二表1品德自评量表序号等级项目54321诚实做事认真帮助人礼貌大公无私勤劳清洁卫生遵守纪律很好较好一般较差很差实验心理学讲义72第七十二页，共八十八页，编辑于2023年，星期二表2品德他评量表序号等级项目54321严格要求自己团结友爱学习努力文明礼貌损人利己欺骗行为办事拖拉不讲卫生很符合较符合一般不大符合很不符合实验心理学讲义73第七十三页，共八十八页，编辑于2023年，星期二三、拉丁方设计

每个自变量或实验处理都能同等的出现在实验顺序的每个位置的一种设计类型。适用于有两个明显实验误差的实验（时间顺序、被试者差异）。实验心理学讲义74第七十四页，共八十八页，编辑于2023年，星期二设计模式被试者实验顺序b1b2b3c1a1a2a3c2a2a3a1c3a3a1a2实验心理学讲义75第七十五页，共八十八页，编辑于2023年，星期二设计举例四种文章的生字密度对学生阅读理解的影响。实验心理学讲义76第七十六页，共八十八页，编辑于2023年，星期二

标准拉丁方块c1c2c3c4b1a1a2a3a4b2a2a3a4a1b3a3a4a1a2b4a4a1a2a3实验心理学讲义77第七十七页，共八十八页，编辑于2023年，星期二拉丁方设计实验要求：1、每个额外变量的水平数必须与自变量的水平数相同。即研究中要有带有P（P≥2）个水平的自变量还要有两个带有P（P≥2）个水平的额外变量。2、研究者事先假定处理水平与额外变量之间没有交互作用。3、实验设计模式：实验心理学讲义78第七十八页，共八十八页，编辑于2023年，星期二标准拉丁方随机拉丁方123443121ABCD3BACD2BCDA1DCAB3CDAB2ADBC4DABC4CBDA实验心理学讲义79第七十九页，共八十八页，编辑于2023年，星期二实验结果模拟

c1c2c3c4b1a1（10.5）

a2

（7.7）

a3

（12.0）

a4（13.2）

b2a2

（11.1）

a3