第二章 实验设计与数据统计分析(上)

《实验心理学》教案李鹏云南师范大学教育科学与管理学院2008年9月—12月选用教材：《实验心理学》，朱滢主编，北京大学出版社主要参考书：《实验心理学》，杨治良著，浙江教育出版社第二章实验设计与数据统计分析心理学实验研究的一般程序

（教材之外的补充）心理学实验研究的一般程序课题选择与文献查阅提出问题与研究假设实验设计与实施数据处理与统计分析研究报告的撰写一、课题选择与文献查阅选择研究课题包括确定研究方向和选择具体研究课题两个方面的内容：研究方向：研究者在一个较长时期内长期从事的研究活动的工作方向。研究课题：研究所要解决的问题。一、课题选择与文献查阅研究课题的类型（按研究目的）：理论性课题——以揭示心理现象本质及其发展变化规律为主要目的的课题。应用性课题——直接为社会实践服务，以提出解决某种社会实践问题的具体方案或对策为主要目的的课题。一、课题选择与文献查阅研究课题的类型（按深度）：描述性课题——对心理现象的真实情况进行具体描述的课题，回答“是什么”、“怎么样”的问题。因果性课题——旨在揭示两种或两种以上心理现象之间因果关系的课题，回答“为什么”、“怎么办”的问题。预测性课题——在弄清了心理现象的现状及其因果联系的基础上，对事物将来的发展趋势和状况进行预测的课题，回答“将来怎样”、“将来应怎样”的问题。一、课题选择与文献查阅课题选择的原则：需要性原则——即根据社会需要和心理学自身发展的需要选择研究课题。创造性原则——即研究必须有创新性，有独到之处。科学性原则——即研究选题应在一定的科学理论的指导下进行，必须有一定的事实依据和科学根据，以保证研究工作最大可能地取得成功。可行性原则——即研究者具备完成研究课题的主观条件。一、课题选择与文献查阅文献搜集的方法：检索工具查找法参考文献查找法（文献追踪法）二、提出问题与研究假设所提出的研究问题应具有的特征：研究问题通常涉及两个或两个以上的变量，并询问其关系如何研究问题应该以提问的形式出现研究问题应当具有可解性，即研究者通过各种研究方法能够回答研究问题研究问题的陈述不应该带有任何主观好恶等感情色彩二、提出问题与研究假设研究假设的类型：预测性假设，即对客观事物存在的某些情况，特别是差异情况作出推测判断。相关性假设，即对客观事物相互联系的性质、方向、密切程度作出推测判断。因果性假设，即对客观事物之间的因果联系的推测判断。二、提出问题与研究假设评价研究假设的标准：是否具有一定的科学依据是否对两个或两个以上的变量之间的关系作出推测是否表述清楚是否具有可检验性陈述是否简单、明了三、实验设计与实施实验设计一般包括一下步骤：考察假设中含有的行为指标的内容，选择其中某个或几个研究者所关心的变量进行研究。定义总体和样本，制定抽样方案。选择研究变量，确定自变量、因变量和需要控制的额外变量。建立操作性定义。操作性定义：指用事物可观察的、可测量的特征把研究变量具体化，由操作变量的步骤或操作来定义。预期变量的关系，对可能的结果进行预测。三、实验设计与实施实验的实施：被试的取样与分配创建实验材料执行实验、获取数据四、数据处理与统计分析数据处理的一般步骤：对数据进行整理、审核，剔除无效数据。对数据进行编码、录入计算机。（充分利用MSExcel的计算表功能）通过适当的统计分析方法，得到恰当的结论。统计分析的方法：描述统计推断统计（利用SPSS、Excel或其他统计软件的功能）五、研究报告的撰写一篇完整的心理学研究报告一般包括：题目、关键词、摘要、前言、方法、结果、讨论、参考文献等。心理学论文的写作可参考中国心理学会编写的《心理学论文写作规范》（可在网上搜索下载免费的电子版）按教材的内容概念实验设计：指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。心理学的实验设计是心理学与统计学相结合的实验技术科学（心理测量学也同样是心理学与统计学相结合的科学）概念实验设计包括：形成统计假设制定实验计划：证明实验假设的思路？如何搜集数据？如何分析数据？阐明检验统计假设所遵循的决策：决策标准？（探索性研究与验证性研究的决策标准通常存在差异）实施计划：按计划搜集资料，并分析资料统计决策：对统计假设的真伪作出归纳性推断一、实验设计的基本问题——变量选择与控制1.变量的选择心理学实验的目的在于探讨刺激与行为（反应）之间的关系或说明关系的性质S－R或S－O－R之间的关系在心理学实验研究中则以自变量、因变量、额外变量（控制变量）、中间变量、调节变量、无关变量等变量之间的关系来进行描述一、实验设计的基本问题——变量选择与控制2.实验设计中的控制（1）实验控制：指对实验条件的限制。（对比实验操作）（2）控制的应用对变量的控制：随机化是实验研究中的重要控制变量的技术。利用随机化原则对自变量进行控制包含两种含义：一是从限定的总体中随机抽取被试作为实验的样本；二是将抽取的被试随机分配到相应的实验处理中去。从限定总体中随机抽取样本的常用方法有：简单随机抽样：从总体中随机抽取个体，直到满足样本数量。系统随即抽样：从总体人群中，每间隔恒定个体数就选取一个被试。分层随机抽样：先把总体按照被试的某个或某些特点分层，然后在每一层次中随即抽样。一、实验设计的基本问题——变量选择与控制2.实验设计中的控制（2）控制的应用对变量的控制随机化是重要的控制变量技术，包含两层含义：一、从总体中随即抽取被试作为样本；二、随机分配被试到各个实验处理中。使用控制组逻辑：米尔的第一原则（如果a在A后面发生，那么A有可能是a的原因）和第二原则（如果a总是跟在A后面发生，并且如果A不存在，则a也不存在，那么可以断定A是a发生的原因）一、实验设计的基本问题——变量选择与控制2.实验设计中的控制（2）控制的应用额外变量控制的方法：消除法：通过一定的手段或措施，将影响研究结果的各种额外变量消除掉。是最主要、最理想、最基本的方法。恒定法：采取一定的措施，使某些额外变量在整个研究过程中保持恒定不变，从而使额外变量对研究结果的影响保持恒定。一、实验设计的基本问题——变量选择与控制2.实验设计中的控制（2）控制的应用额外变量控制的方法：平衡法：对某些不能被消除，又不能或不便被恒定的额外变量，通过采取某些综合平衡的方式使其效果平衡的方法。具体方式有：对比组法：按随机原则抽取两个被试组。循环法：用于平衡顺序效应，如ABBA法、拉丁方法。匹配法：根据被试某些方面的特征或行为，将被试人为地划分为具有相同特质的若干组，以保证被试在可能影响研究结果的特质上严格地平衡。一、实验设计的基本问题——变量选择与控制2.实验设计中的控制（2）控制的应用额外变量控制的方法：统计控制法：当实验中某些额外变量在实验过程中未能有效控制时，可以采取剔除极端数据、统计学校正或根据主试观察剔除不可靠数据的方法，保证实验数据的可靠性。一、实验设计的基本问题——变量选择与控制3.实验误差实验误差是存在于实验单元内做同样处理所得到观测数据间的变差的度量。（何谓实验单元？）实验误差的三个主要来源：来自被试差异的误差（S-类误差，G-类误差）来自实验环境和操作过程的误差（G-类误差）重复实验引起的误差（R-类误差）一、实验设计的基本问题——变量选择与控制3.实验误差尽可能减少误差的措施调整实验中的被试，以减少其内在的变差效应在可能的情况下，增加实验重复的次数，对实验结果进行综合评价一、实验设计的基本问题——实验中的效度因变量的效度概念回顾：效度即有效性，当确是自变量而不是其他各种因素造成了因变量的变化时，我们就说因变量是有效的。效度反映的是对因变量的测量是否测得到的是因变量自身真正代表的属性。实例在一项研究解题方法（自变量）对解题能力影响的研究中，若以被试在一定时间内解答出来的问题的多少为因变量的指标，当要解答的问题足够多，而且按困难程度排列时，以解答问题的数目作为因变量指标是有效的。但是，如果问题很多但又都非常容易，那么解答问题的数目作为因变量的指标就不能说是有效的。因为它可能是由阅读速度和书写速度造成的，而并不能准确地反映出学生的解题能力。一、实验设计的基本问题——实验中的效度实验的内部效度：指实验变量（处理）能被精确估计的程度。实验的内部效度是指实验中的自变量与因变量之间的因果联系的真实程度。一项实验的内部效度高，就意味着因变量的变化确是由实验中的自变量引起的。在实际研究中，除了自变量之外，任何无关变量都可能对因变量产生影响。如果出现了自变量混淆，所得出的实验结论将不能正确地反映出自变量和因变量之间的关系。因此没有内部效度的实验研究是没有价值的，因为内部效度决定了对实验结果解释的正确性。一、实验设计的基本问题——实验中的效度影响内部效度的因素：历史（经历）历史事件指那些在实验过程中，与实验变量同时发生，并对实验结果产生影响的特定事件。当出现这种情况时，研究者往往无法判断实验结果是由处理（自变量）引起的，还是由特定事件引起的。周期比较长的实验容易历史因素的影响。例如，在某项教学改革实验中，实验学校在实验进行期间参与了上级教育主管部门在全地区范围开展的教学评比活动，这一事件势必会对整个学校的教学活动带来某种程度的影响，从而影响到我们对教改实验结果的评估。很多教育实验往往需要较长周期，所以历史事件对实验结果的影响应该得到关注和考虑。一、实验设计的基本问题——实验中的效度影响内部效度的因素：成熟或自然发展的影响人们无论是否参与实验，都在不断地成长和变化。而此类的变化将影响实验结果。在长期实验中，被试随着年龄的增长，将会变得日益成熟，经验和能力都会得到提高。参与时间较短的实验，被试也会发生疲倦、困倦、无聊、饥饿或其它变化，这些变化也会改变他们在实验中的行为。练习效应、学习效应、疲劳效应一、实验设计的基本问题——实验中的效度影响内部效度的因素：选择选择因素指由于没有用随机取样和随机分配的方法来选择两组或几组被试，因而在实验处理之前各被试组在各方面就事先存在着差异。这样，以本来就存在差异的几个实验组施加实验处理之后再来比较各个组之间的差异，比较出来的结果就说明不了到底是本来就具有的差异造成的还是实验处理的不同造成的，研究假设就无从证明。随机化选择和分配被试的必要性、教育研究中的自然班的问题一、实验设计的基本问题——实验中的效度影响内部效度的因素：测验指由于实验处理之前所施行的前测量可能积极地或消极地影响着实验处理后的测量，进而混淆实验的结果。在有前测的实验中，被试可能会由于在前测中获得了经验，从而提高了在后测中的答题能力；也可能会由于前测带来疲劳而影响到后测的成绩（前测和后测间隔时间很短）。前测的作用及可能的影响一、实验设计的基本问题——实验中的效度影响内部效度的因素：被试亡失在一个延续时间较长的研究中，被试的更换、淘汰或中途退出可能会对实验结果产生显著影响。例如，在有实验组和控制组的两组实验中，由于控制组在中途有优秀生转学进来，结果实验组效果很好，这就可能是由于被试更换造成两组被试不等而造成的，而不一定就是实验处理的效果。周期比较长的实验容易发生一、实验设计的基本问题——实验中的效度影响内部效度的因素：统计回归指由于选用在某一特征方面具有极端分数（最优或最差）的被试，到了实验后期测验时分数通常会发生自然向群体的平均值靠拢的趋势（集中趋势）——变得不再是最优或最劣，在重复测量中分数向平均分靠拢。例如在一次测验中，平均分为75分，最高分的学生第一次测验获得了98分，最低分的学生第一次测验仅得了55分，但在第二天紧接着进行的与第一次基本相当的第二次测验时，原来最高分的学生获得了92分，而最低分的学生获得了60分。这种变化不是以是否实施以实验处理为转移，这就是统计回归现象。对这种由于统计回归