实验心理学 第3版 课件 第三章 相关设计和准实验设计

“十二五”普通高等教育本科国家级规划教材第2版曾获首届全国教材建设奖全国优秀教材一等奖实验心理学（第3版）白学军

等

编著感谢编写《实验心理学》一书的PPT的人员：张琪涵章

鹏

杨宇原胜陈怡馨白璐

贺斐刘颖第三章相关设计和准实验设计01相关设计02准实验设计目录CONTENTS1掌握相关设计的本质，明白相关的含义、相关类型和相关的表示方法教学目标2两种类型相关的计算方法3理解运用相关设计需要注意的问题4理解准实验设计的含义和使用条件5掌握回溯性研究的模式掌握不等两组前测-后测设计、时间系列设计、不等两组时间系列设计、相等时间样本设计、平衡设计和修补设计的模式1相关设计的含义以及两种类型的相关的计算方法学习重点2使用相关设计的原因及注意问题3准实验设计的含义及使用条件5时间系列设计、不等两组时间系列设计、相等时间样本设计的含义与模式4回溯性研究的模式6平衡设计和修补设计的含义和模式及注意问题相关设计01相关设计

1相关的含义

2相关的类型

3相关的表示方法

4简单相关关系的可能因果方向

5为什么要使用相关设计

6运用相关设计时需要注意的问题相关设计

1相关的含义

2相关的类型

3相关的表示方法

4简单相关关系的可能因果方向

5为什么要使用相关设计

6需注意的问题1相关的含义相关（correlation）指两个变量之间的关系揭示两变量之间相关程度的大小描述两变量之间的共变关系相关设计

1相关的含义

2相关的类型

3相关的表示方法

4简单相关关系的可能因果方向

5为什么要使用相关设计

6需注意的问题2相关的类型依据两个变量的变化方向正相关、负相关、零相关、曲线相关依据两个变量的相关程度高相关、低相关2相关的类型依据两个变量的变化方向正相关、负相关、零相关、曲线相关依据两个变量的相关程度高相关、低相关2相关的类型正相关两个变量之间，如果有一个变量的值增高，另一个变量的对应值也随之增高；或一个变量的值降低，另一个变量的对应值也随之降低两个变量的变化方向相同1相关的含义正相关例如一个人的身高越高，其体重就越重一名学生学习动机越强，学习就会越努力，学习成绩就越好1相关的含义正相关例如：遗传与养育环境对成人人格的影响研究对象：同卵双生子（MZ）、异卵双生字（DZ）条件：幼年时被分开抚养、平均大约37年后再重聚过程：对被试施加了加州心理问卷（CPI），计算它们的遗传度指标是否相关1相关的含义正相关：例如：遗传与养育环境对成人人格的影响2相关的类型负相关两个变量之间，如果有一个变量的值增高，另一个变量的对应值却随之降低；或一个变量的值降低，另一个变量的对应值却随之增高两个变量的变化方向相反例如：学生智商与其解决问题所需的时间2相关的类型零相关一个变量的变化不受另一个变量的制约两个变量的变化相对独立例如：学生的性别与学生学习的好坏2相关的类型曲线相关两个变量之间的关系是一种非直线的关系例如：耶克斯－道德森定律2相关的类型依据两个变量的变化方向正相关、负相关、零相关、曲线相关依据两个变量的相关程度高相关、低相关2相关的类型高相关两个变量之间的关系非常密切例如：大学生的学习成绩和智商低相关两个变量之间存在一定的关系但并不密切例如：3岁时的智商与20岁时的智商相关设计

1相关的含义

2相关的类型

3相关的表示方法

4简单相关关系的可能因果方向

5为什么要使用相关设计

6需注意的问题3相关的表示方法相关的表示方法散点图相关系数含义取值范围积差相关系数及计算等级相关系数及计算相关系数检验线性回归含义线性回归方程及计算3相关的表示方法散点图3相关的表示方法相关的表示方法散点图相关系数含义取值范围积差相关系数及计算等级相关系数及计算相关系数检验线性回归含义线性回归方程及计算3相关的表示方法相关系数（correlationcoefficient）含义：是对两个变量之间关系大小及其关系方向进行数量化表述的一个统计量取值范围：

－1.00

≤

r

≤

1.003相关的表示方法相关系数（correlationcoefficient）取值范围：

－1.00～1.00取值范围相关程度0.00～0.19极低相关0.20～0.39低相关0.40～0.69中等相关0.70～0.89高相关0.90～1.00极高相关3相关的表示方法相关系数（correlationcoefficient）积差相关系数及计算皮尔逊积差相关系数使用条件两个变量的总体均是正态分布或接近正态的单峰对称分布两个变量的数据都是连续数据两个变量的数据是成对的数据两个变量的数据之间是相互独立的两个变量之间呈现线性关系3相关的表示方法相关系数皮尔逊积差相关系数及计算计算方法在公式中，X和Y分别代表两个变量的测定值，N代表样本容量3相关的表示方法相关系数积差相关系数及计算例如：某学校为调查学生学习各门功课后能力之间迁移问题，随机抽取10名学生的数学与语文成绩，结果见表3-2所示，请计算他们的相关系数3相关的表示方法相关系数等级相关系数及计算斯皮尔曼等级相关－使用条件两个变量的资料为等级测量数据，且具有线性关系连续变量的测量数据，按其大小排成等级，即可用等级相关计算不要求总体呈正态分布3相关的表示方法相关系数等级相关系数及计算斯皮尔曼等级相关－计算方法在公式中，D为两个变量每对数据的等级之差；N表示样本容量3相关的表示方法相关系数等级相关系数及计算例如：计算10名学生的语文成绩与阅读能力成绩的相关程度3相关的表示方法相关系数等级相关系数及计算肯德尔和谐系数－使用条件计算两列以上等级变量的相关例如：在体育比赛想了解几个评定者对同一组运动员成绩等级评定的一致性程度3相关的表示方法相关系数等级相关系数及计算肯德尔和谐系数－计算方法K为等级变量的列数或评价者数目，n为被评对象的数目3相关的表示方法相关系数等级相关系数及计算例如：有7人组成的评委依据已确定的4个维度对某位运动员成绩打分，将分数转换为等级后的结果见表5，计算这7人对该运动员评价意见的一致性程度3相关的表示方法相关系数相关系数的检验确定相关系数是否与0存在显著差异例如：n=30相关系数的绝对值达到0.36时，其在0.05水平上显著相关系数的绝对值达到0.46时，其在0.01水平上显著3相关的表示方法相关的表示方法散点图相关系数含义取值范围积差相关系数及计算等级相关系数及计算相关系数检验线性回归含义线性回归方程及计算3相关的表示方法线性回归含义：根据个体在一个变量上的得分来预测其在另一个变量上得分的一种分析方法相关关系≠因果关系计算方法：相关设计

1相关的含义

2相关的类型

3相关的表示方法

4简单相关关系的可能因果方向

5为什么要使用相关设计

6需注意的问题4简单相关关系的可能因果方向X代表儿童暴力电视的数量，Y代表儿童的攻击行为，以它们之间的相关系数r=0.60，来说明四种可能的因果方向第一种：

X→Y第二种：Y←X第三种：XY第四种：Z

X

Y相关设计

1相关的含义

2相关的类型

3相关的表示方法

4简单相关关系的可能因果方向

5为什么要使用相关设计

6需注意的问题5为什么要使用相关设计在研究的早期阶段收集资料典型的例子是廷伯根对三脊刺棘鱼行为的研究无法操纵变量当变量不可能进行操纵或不符合伦理道德时，需要选择相关设计提高研究的生态学效度为了探讨所研究的变量在自然条件下是如何发生变化的，需要选择相关设计5为什么要使用相关设计心理学研究中的生态化运动研究方法准实验设计方法改进后的自然观察法多因素设计和分析技术相关设计

1相关的含义

2相关的类型

3相关的表示方法

4简单相关关系的可能因果方向

5为什么要使用相关设计

6需注意的问题6需注意的问题正确认识相关系数的高与低高相关只是表示其关系密切，不意味着其内部关联性更高或存在着因果关系低相关，不意味着内部关联性就弱偶然巧合导致实际上其内部关联性可能很高全距限制导致当数值之间的变异很小时，即使两个变量本来存在高相关，但实际计算得到的相关系数也会很低6需注意的问题合理选择样本仅选择极端个体作为研究样本，考察两个变量之间的关系正确判断相关系数的重要性与显著性不能仅仅根据相关系数的大小来做简单判断，需要根据研究目的和研究情境来确定6需注意的问题正确认识相关关系与因果关系路径分析（pathanalysis）以相关为基础的研究方法可用于对被试几种相关行为均测量的情况下建立变量间可能的因果关系6需注意的问题相关关系与因果关系路径分析（pathanalysis）例如：探讨动机因素、学习策略、智力水平对学生学业成就的影响被试：高一，男34名，女27名，共61人高二，男37名，女21名，共58人方法：学业自我效能问卷、学习策略问卷、内外在动机问卷、成就目标问卷和智力测量问卷6需注意的问题相关关系与因果关系路径分析（pathanalysis）结果6需注意的问题相关关系与因果关系路径分析（pathanalysis）结果：多元回归分析6需注意的问题相关关系与因果关系路径分析（pathanalysis）结果：建立路径分析模型6需注意的问题相关关系与因果关系交叉滞后组设计（cross-laggedpaneldesign）被试在两个不同时间点上接受同样的行为测量，然后用一种特殊的方式对这些测量所得的分数进行相关分析，产生的相关模型用来推测因果关系例如：观看电视的时间与词汇量得分的关系被试：70个孩子观测时间点：3岁时、8岁时6需注意的问题相关关系与因果关系例如：观看电视的时间与词汇量得分的关系结果准实验设计02准实验设计

1相关的准实验设计概述

2回溯性研究

3不等两组前测－后测设计

4时间系列设计

5不等两组时间系列设计

6相等时间样本设计

7平衡设计

8修补设计准实验设计

1相关的准实验设计概述

2回溯性研究

3不等两组前测－后测设计

4时间系列设计

5不等两组时间系列设计

6相等时间样本设计

7平衡设计

8修补设计1准实验设计概述准实验设计（

quasi-experimentdesign）由坎贝尔（Campbell）和斯坦利（Stanley）提出含义不能对被试随机分配，但可以操纵自变量，测量因变量的实验设计对无关变量的控制非实验设计<

准实验设计<真实验设计1准实验设计概述准实验设计（

quasi-experimentdesign）使用条件许多变量无法进行随机分配对当前研究内容或干预效果进行评估时，特别是回顾性研究特定条件下的研究，例如民族、失业、流动等社会因素所造成的问题因研究者经费、时间、控制因素上有很大困难而无法随机分配被试时实验的伦理要求1准实验设计概述准实验设计（

quasi-experimentdesign）准实验设计与真实验设计的区别准实验设计

1相关的准实验设计概述

2回溯性研究

3不等两组前测－后测设计

4时间系列设计

5不等两组时间系列设计

6相等时间样本设计

7平衡设计

8修补设计2回溯性研究含义研究者试图系统考察被试特征（被试变量）的效果，但是之前又没有进行实际操作的研究属于对已有条件操作性弱，生态学效度高的实验设计例如：在一项研究中，不同条件下的被试就是根据其已有的差异来定义的。张同学热情豪爽，所以把他安排在性格外向组中；李同学少言寡语，所以把他安排在性格内向组中。2回溯性研究特点缺点根据被试已有特征进行分组内部效度都比较低优点可获得不同个体在心理功能和个体加工方面有用的信息例如：反社会的人格特征可探索许多维度下的心理特征例如：特殊个体（患癌压抑者等）面对重大负性生活事件的应对方式具有较高的外部效度2回溯性研究应用例子：探讨大学生关于离婚的态度和信念的潜在后果流程对父母离异家庭和正常家庭大学生的世界观、对普通他人的信念、自我价值观和对人际关系的信念等进行调查结果两组被试的世界观、对普通他人的信念、自我价值观基本相同离异家庭大学生对离婚持接受的态度，对自己将来婚姻是否成功持悲观态度准实验设计

1相关的准实验设计概述

2回溯性研究

3不等两组前测－后测设计

4时间系列设计

5不等两组时间系列设计

6相等时间样本设计

7平衡设计

8修补设计3不等两组前测－后测设计含义包括一个实验组和一个控制组（或对照组），并且在研究过程中既有前测又有后测的研究设计但两组不是按随机化原则和等组匹配法操作的有时甚至哪一名被试参加实验组和哪一名被试参加控制组也不是随机设置的3不等两组前测－后测设计基本模式与前测－后测设计的比较相同点：均有实验组、控制组；前测、后测不同点：被试选择、安排的随机性；被试数量等3不等两组前测－后测设计需注意的问题同随机等组的两组前测-后测设计相比，其在控制内在无效源和对机体变量的控制方面是不够充分的，有明显的局限性不等两组在实验处理之前就存在差异，会在接受处理后造成两组对照比较的困难到学校开展研究时，不能随机分配被试，存在系统误差。但依现实情况，只能采用不等两组前测-后测设计3不等两组前测－后测设计应用教育心理学中的应用例子：学生参与课堂管理引起适宜性行为增加被试：低年级大学生两个整班学生为被试，每班25人；将其中一个班作为实验组，另一班作为控制组。流程确定了学生的适宜性和不适宜性课堂行为的概念、定义和范畴由经过训练的观察者用周期性的取样方法，分别观察并记录两组中每一名学生在课堂上适宜的行为和不适宜的行为（相当于前测）在实施实验处理结束之后，再次对两组同时进行观察（相当于后测）3不等两组前测－后测设计应用组织管理心理学中的应用例子：一个训练程序对采银业的生产力和安全保障的影响力被试：引进训练项目的银矿厂A和一个没引进的银矿厂B流程在研究之前，考察三年安全记录（前测）帮助A矿开发评估程序，将银矿安全工提拔为管理人员，拿出一大笔钱作为资金，分给每个安全记录好的班组。对B矿无任何干预在实施组织发展计划后，收集了A矿、B矿安全的数据（后测）3不等两组前测－后测设计经事后匹配的不等两组前测－后测设计克服不能随机选择与分配两个等组而可能产生潜在选择偏差的弱点，所采用的一种混合控制的程序根据现有资料，寻找一个或几个匹配变量，尽可能保证实验组与控制组相匹配但这仅是一种补救措施，与真实验中完全随机设计的配对等组相比，在匹配方法和目的上都是不同的3不等两组前测－后测设计经事后匹配的不等两组前测－后测设计例如：少女母亲刻板印象的研究与正常被试相比，少女母亲更容易遇到贫困、失学、婴儿死亡等消极事件的威胁将对照组换成：这些年轻母亲未怀孕的姐妹家庭背景基本相等许多与少女母亲相联系的消极后果都消失了准实验设计

1相关的准实验设计概述

2回溯性研究

3不等两组前测－后测设计

4时间系列设计

5不等两组时间系列设计

6相等时间样本设计

7平衡设计

8修补设计4时间系列设计含义是一种借助多次重复测量的一种前测-后测设计与其它前测－后测设计的区别没有控制组，对实验组进行周期性的前测和后测时间系列设计有两种变式间时系列设计等时样本设计4时间系列设计变式间时系列设计（interrupttimeseriesdesign）对一组被试进行反复测量（时间序列），而且引入一个实验处理（间断），然后再次对被试进行反复测量（更多的时间序列）4时间系列设计变式等时样本设计（equivalenttimesampledesign）先引进处理，然后再做测量（O）；接着是没有处理的条件下进行测量；如此重复这一序列4时间系列设计通常引入处理后的时间系列数据变化模式与引入处理前时间序列数据变化模式之间，有两种可能的结果连续性变化，斜率的变化非连续性变化，截距的变化4时间系列设计O1O2O3O4XO5O6O7

O8GFEDCBAA线处理后没有出现不连续性B线处理前后的成绩水平基本相同C线处理前后的变化趋势一致D线处理后的水平发生了高的变化E线也发生了高的变化，但不久又恢复到处理前的水平F线处理后的水平变化过一段时间才发生了G线处理后的水平发生了低的变化4时间系列设计O1O2O3O4XO5O6O7

O8CBAA、B、C三线：没有在处理后出现非连续性，所以它们的连续性或水平变化，都不是由于引进处理变量而引起的，或者说处理对成绩没有影响。4时间系列设计O1O2O3O4XO5O6O7

O8GFEDD、E、F和G四线：引入实验处理之后，因变量开始的水平与处理前的成绩水平相对照，不是连续性的，即处理后的成绩水平不是处理前成绩水平的继续。表明实验处理确实引起了成绩水平的变化4时间系列设计通常引入处理后的时间系列数据变化模式与引入处理前时间序列数据变化模式之间，有两种可能的结果连续性变化，斜率的变化非连续性变化，截距的变化持续性潜伏性4时间系列设计非连续性变化，截距的变化持续性如果引入实验处理后的成绩水平或斜率的变化不是持续的，则这种暂时性的变化不久又会恢复到处理前的水平，如E线所示处理后的水平变化将程度不同地持续下去，如D、F、G线表示出变化的延续性潜伏性4时间系列设计非连续性变化，截距的变化持续性潜伏性引入实验处理后的变化是即时发生还是潜伏一段时间后才发生如果是即时的，则引入实验处理后，成绩水平或斜度就会很快发生变化，如D、E、G线的O5所示如果具有潜伏性，则在引入实验处理之后，测验成绩水平的变化要过一段时间才会发生，如F线的O5所示4时间系列设计时间系列设计的应用在工业心理学中的应用例如：比较改变日工作时间的新措施对于提高产量水平是否有效操作自1918年3月至1919年7月按19小时工作日的产量数据，用作实施新措施之前的基准线于1919年8月开始将10小时工作日改为8小时工作日（引进实验处理X）。此后，又连续记录了每小时的平均产量4时间系列设计时间系列设计的应用在工业心理学中的应用例如：比较改变日工作时间的新措施对于提高产量水平是否有效4时间系列设计时间系列设计的应用在交通心理学中的应用例如：限制车速对交通死亡事故数量的影响操作美国康涅狄格州在1955年发生了324次交通死亡事故，创历史最高记录迫使州政府立即采取了限制车速的严厉措施1956年的交通死亡事故比1955年下降了40次4时间系列设计时间系列设计的应用在交通心理学中的应用例如：限制车速对交通死亡事故数量的影响准实验设计

1相关的准实验设计概述

2回溯性研究

3不等两组前测－后测设计

4时间系列设计

5不等两组时间系列设计

6相等时间样本设计

7平衡设计

8修补设计5不等两组时间系列设计又称多重时间系列设计（themultipletimeseriesdesign）实验中，被试不只进行一次前测和一次后测，而是在实验处理的前后，进行一系列的前测和后测不仅设置实验组，还要设置控制组5不等两组时间系列设计基本模式5不等两组时间系列设计需要注意的问题优点能够通过一系列的前测与后测，对被试比较稳定的行为变化进行预测对被试接受处理前后两组的系列变化进行对照比较5不等两组时间系列设计需要注意的问题缺点通过时间系列来考察处理的效果比较费时，通常处理效果不能立即观察研究者不容易获得一定数量的、完整的、定时的数据在实施实验处理之前和之后要进行一系列的前测与后测，特别容易引起实验组和控制组被试的疲劳或产生练习效应5不等两组时间系列设计不等两组时间系列设计的应用例如：对美国一家雇员矿工率很高的现象进行研究被试实验组：工人参与制定工资刺激计划的全过程控制组：工人不参与制定工资刺激计划的全过程操作纪录实施工资刺激计划前12个星期和后16个星期工人的出勤率5不等两组时间系列设计不等两组时间系列设计的应用例如：对美国一家雇员矿工率很高的现象进行研究结果：实验组（88%到94％）；控制组（88%到88%）准实验设计

1相关的准实验设计概述

2回溯性研究

3不等两组前测－后测设计

4时间系列设计

5不等两组时间系列设计

6相等时间样本设计

7平衡设计

8修补设计6相等时间样本设计含义对一组被试抽取两个相等的时间样本，前一个时间样本里出现实验处理，而在另一个时间样本中不出现实验处理基本模式X1代表实验处理，O1代表第一次测试；X0代表无实验处理（或控制条件），O2代表第二次测试；……6相等时间样本设计区别时间系列设计对一组被试只施加一次处理相等时间样本设计对同一组被试，在一个时间样本中，重复接受实验处理（X1）在另一个时间样本中，不接受任何实验处理（X0）6相等时间样本设计需要注意的问题多重实验处理间存在相互干扰缺乏对照组，样本代表性差周期性循环施加实验处理的影响6相等时间样本设计相等时间样本设计的应用例如：集体积极行为是否可减少幼儿在课堂里出现的攻击性行为被试：幼儿园中的一个有20名（男12名，女8名）4岁幼儿的班方法：连续观测43天，每天上午观察3小时6相等时间样本设计相等时间样本设计的应用例如：集体积极行为是否可减少幼儿在课堂里出现的攻击性行为步骤先观察并记录了全班儿童在课堂中攻击性行为的比率（O1），作为基线资料第1和第3阶段，施行控制条件（X0），即单独使用奖励和惩罚的方法。对1小时内无攻击性行为的儿童奖给糖果，令有攻击性行为者离开课堂3分钟。获得1、3阶段的观察结果O2和O4第2和第4阶段，给予实验处理条件（X1），即使用集体影响和奖惩相结合的方法，将全班20人分为5组，根据小组伙伴的行为进行奖惩，在1小时内小组中1人受罚，4人均不能得奖；小组内无1人受罚，则每人受奖。并获得2、4阶段的观察结果O3和O56相等时间样本设计相等时间样本设计的应用例如：集体积极行为是否可减少幼儿在课堂里出现的攻击性行为结果在实施实验处理（X1）的第2和第4阶段，课堂中出现攻击性行为的次数最少集体控制与外部奖励、惩罚结合使用，比仅用奖励和惩罚的方法，对于控制学龄前儿童在课堂中的攻击性行为更有效6相等时间样本设计相等材料样本设计含义相等时间样本设计的一种特殊形式研究者除了划分出两个相等的时间样本，对同一组被试既实施处理条件又实施控制条件外，还要确保所使用的实验材料是匹配的6相等时间样本设计相等材料样本设计基本模式MA和MB是研究中所用的两项相同材料。O1和O3是前测，X是实验处理，O2和O4是后测MA、MC和MB、MD代表实验材料，样本MA、MC和样本MB、MD相等6相等时间样本设计相等材料样本设计例如：课堂里提供音乐背景是否能提高学生学习拼写的效率被试：某学校一个班级的学生步骤选区两套词，每套100个，完全匹配，分别用MA和MB表示实验进行的第一个周期（控制期），用MA对全班同学进行前测让学生在两周内，每天用20分钟来学习这些单词。两周结束后，给被试进行后测6相等时间样本设计相等材料样本设计例如：课堂里提供音乐背景是否能提高学生学习拼写的效率被试：某学校一个班级的学生步骤在实验进行的第二个周期（实验处理期），用MB对全班同学进行前测给被试呈现轻松的背景音乐，让学生仍用与控制期内同样的时间学习MB，每天也是20分钟两周结束后，给被试进行后测6相等时间样本设计相等材料样本设计例如：课堂里提供音乐背景是否能提高学生学习拼写的效率结果在实验处理周期，学生的平均分显著高于控制周期的平均得分对被试实施实验处理的确能够提高他们的学习效率准实验设计

1相关的准实验设计概述

2回溯性研究

3不等两组前测－后测设计

4时间系列设计

5不等两组时间系列设计

6相等时间样本设计

7平衡设计

8修补设计7平衡设计含义用于控制实验处理的顺序效应确保每组被试在接受各种实验处理水平的先后顺序是匹配的又称轮换实验设计、转换设计、拉丁方设计7平衡设计基本模式可用拉丁方阵来展示拉丁方阵：指用几个拉丁字母按随机顺序排列，使每个字母在每行每列中只能且必须出现一次拉丁方的基本结构模式将几个被试组排列成拉丁方将各实验处理水平排列成拉丁方7平衡设计拉丁方的基本结构模式将几