实验心理学的变量与设计

实验心理学的变量与设计（一）心理学实验的含义与基本形式1）观察法：是描述性质的方法，特点：直接性，描述性；缺点：过于直接和简单；其中自然观察法是最受推崇的一种方法，是指对自然情境下的现象进行深入观察的一种方法；其中个案法，是指深入研究单个或少数几个被试的观察法；（注意无干扰观察：：指研究者为了避免被试由于知晓正在被观察，产生非自然状态下的行为，而采用的一种无干扰观察技术）相关研究：探索两个或多个变量之间的相互关系。实验法：是科学心理学研究的最高级的方法；实验法的优点：①实验者带有特定的目的进行实验，这比起耐心等待自然观察要有效、经济和方便得多②实验者可以控制一切无关变量而只改变一些研究感兴趣自变量，因此结论更加严谨③实验条件为实验者的观察和记录创造了最好的条件，测量较为精确④设定明确的实验条件可以使别人来重复并检验实验的结果实验法的缺点：①实验条件控制有过多的人为性②实验干涉程度高③对于复杂的行为无法测量④不适合大规模探索性研究根据实验的条件要求严格程度分类：自然实验法：在自然情境下，对实验情境进行一定控制来对人的心理和行为变化进行研究，结果与真实生活或工作情境比较接近，具有很好的推论性；实验室实验：在实验室条件下，通过精确和严格的控制进行研究，结果与真实情况差异较大，推论性较差；（二）心理学实验中的变量及其控制自变量的种类与控制自变量：在实验中实验者所操纵的，对被试的反应产生影响的变量；自变量的分类：①作业变量（课题变量）：即各种可以操纵的具有质或量的变化的刺激，如教材、教法、教学手段或教学组织形式等；②环境变量，即实验的环境，如实验室的照明情况或噪音强度等；③被试变量，又称机体变量，是指在外界条件一致的情况下，被试间不同程度的持续性特征，如年龄、性别、血型、不同文化程度、职业特点、健康状况等；④暂时的被试变量，指通过主试的言语、态度以及用某些方法使被试的机能状态、特性等产生一时的变化，将这种一时的变化作为引起被试反应的自变量，如疲劳、焦虑等。自变量的控制：（1）对自变量下操作定义（由Bridgeman提出该概念）。指一个心理现象根据测定它的程序下定义就是操作定义；例如，把疲劳定义为，从事某种体力劳动的时间量。（2）确定自变量的各个水平，所谓自变量的水平，指自变量的一个取值；（因素型实验的自变量一般不超过4个水平；如果考察线性关系，可取3--5个水平，如果函数关系复杂，至少要5个水平）因变量的种类与控制因变量的种类：反应速度；反应速度的差异；反映的正确性；反应标准；主观指标主要是口语纪录；因变量的控制：（1）反映控制，目的：是让被试的反应确实发生在实验者感兴趣的因变量纬度上。其中指导语能够控制被试的反应，指导语应符合以下要求：内容确定；完全；简单明确；标准化；（2）选择恰当的因变量指标：一个恰当的因变量指标应该具有：可靠性，有效性，敏感性；（有效性，客观性，数量化）（3）避免量程限制：天花板效应与地板效应：反映指标的量程不够大，造成反应停留在指标量表的最顶端或最底端；额外变量及其控制额外变量的定义：又叫控制变量，是与实验目的无关，但又对被试的反应有一定影响的变量额外变量的控制方法：（1）排除法：把额外变量从实验中排除出去（2）恒定法：使额外变量在实验过程中保持恒定不变（3）匹配法：旨在使实验组和控制组中的被试属性相等。使用匹配法的具体做法就是：先就某些与实验有着高相关的特性对所有被试进行测量；然后根据测得的结果匹配分组让实验组和控制组相等。（4）随机化法：被试随机地分配到各处理组中去的技术。它的逻辑是：如果总体中的所有成员都有同等机会被抽取到任一处理组，那么可以期望随机分别形成的各处理组的各种条件和机会均等。（5）统计控制法：事后采用统计技术控制额外变量的方法。（6）抵消平衡法：ABBA法，拉丁方法；（上述各种方法为实验者提供了控制额外变量的有力手段，但它们各有所长，所有实验者应分析实验的具体条件，适当地运用它们。）（三）实验设计（详见朱莹，北大实验心理学）（四）实验研究的效度内部效度内部效度：实验中自变量与因变量之间因果关系的明确程度。内部效度的影响因素：主试因素；被试因素；选择；测验；成熟；历史；被试的亡失；统计回归；仪器的使用。外部效度外部效度：实验结果能否普遍推论到样本总体和其他同类现象中去。即实验结果的普遍性与适用性；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）测量工具的局限性构思效度构想效度：关于关系变量及变量之间关系构想的准确性，以及实验变量在实验时的操作定义与推理时的定义的一致性程度。影响构想效度的因素为：①理论上构想的代表性不足；②构想的代表性过于宽泛；统计结论效度统计结论效度：是指由统计方法适切性所引起的统计结论有效性的程度，它主要反映统计量与总体参数值间的关系。影响统计结论效度的因素：（1）统计检定力低。（2）所选用的统计方法依据的各种假设条件满足的程度。（3）多重比较和误差变异。（4）测量工具的信度。（5）实验处理执行的信度，即实施实验时遵守设计要求的程度。（6）实验环境内，无定形非相关事故的影响。（7）被试者的随机变异。反应时法（一）反应时概述1）反应时的含义：不是指执行反应的时间，而是指刺激施于有机体之后，到明显反应开始所需要的时间；反应时实验的基本原则：准确--速度性权衡；反应时的开端：德国天文学家，贝塞尔提出人差方程：B-A=1.233秒历史研究：赫尔姆霍兹，成功测定蛙的神经传导速度为（26m/s），人的神经传导速度60m/s，将反应时正式引入心理学的是荷兰心理学家唐德斯（ABC减数法），之后斯腾伯格又提出了加因素法；因此，第一阶段：以减数法为核心（ABC时期）第二阶段：以加因素法为标志（新时期）反应时的种类A反应时：一个反应仅对应于一个刺激，当一个刺激呈现时，就立即对其做出反应这种反应时间也称作简单反应时间B反应时：多个反应，各自对应事先所规定的那个刺激进行反应测得的反应时间包含简单反应时、辨别时间和选择时间C反应时：一个反应，仅对应于多个刺激中的那个事先规定好的刺激，对其他刺激的呈现不需反应测得的反应时间包括简单反应时和辨别反应时（二）反应时的影响因素：分为外部因素与机体因素：其中外部因素分为：刺激方面的因素；环境方面的因素；实验仪器的因素；刺激方面的因素：（1）刺激呈现的感觉通道的性质，一般而言：触觉的反应时听觉反应时视觉反应时（2）刺激的物理特性：刺激物的形状大小，颜色，等属性都会影响反应时的产长短；（3）刺激的物理特性的复杂程度：刺激物体是平面的还是立体的，是简单的还是复杂的等等，也会影响到反应时；（4）刺激呈现的位置：在显示器屏幕的中间还是两侧，是视野中心还是边缘；（5）有无线索提示，以及线索与刺激的相容性：当有线索存在时可能会加快刺激的反应速度；环境方面的因素：比如噪音的影响，光线，通风情况等都会对反应时造成影响；实验仪器：实验仪器的准确性与可靠性也会影响反应时的测量；主观因素：感觉器官的适应水平；被试的注意和准备状态；练习效应；被试的动机与态度；年龄因素及个体方面的差异因素；被试的身心状态，比如药物，疾病的作用；（三）反应时技术减数法：减数法的原理：减数法的实验逻辑：如果一个作业包含另一个作业所没有的某个特定的心理过程，且除此以外两者在其他方面均相同，那么这两种反应时的差即为此心理过程所需要的时间；减数法的应用：证明心理旋转的存在；证明短视记忆的视觉编码；加因素法：加因素法的前提：人的信息加工过程是系列进行的而不是平行发生的；人的信息加工过程是一系列有先后顺序的加工阶段组成的。加因素法的实验逻辑：如果两个因素有交互作用，那么它们是作用与同一加工阶段的，如果两个因素之间不存在交互作用，即是相互独立的，那么它们作用于不同的加工阶段；加因素法涉及的反应时实验：斯腾伯格曾借助加因素法揭示了短时记忆信息提取过程的四个独立加工阶段，即刺激编码阶段（测试项目的质量）、顺序比较阶段（测试项目的数量），决策阶段（反映类型）和反应组织阶段（反映类型的相对频率）。（刺顺决反）开窗实验是由汉密尔顿（Hamilton）和霍客基（Hockey）提出的；从他们的实验中可以看出字母转换作业的三个加工阶段：编码阶段（从按键看到第一个字母到出声转换），转换阶段（出声转换所需要的时间）和存储阶段（从前一个字母转换结束到按键看见下一个字母）；反应时的新进展序列反应时：内隐学习的新的研究范式；内隐联想测验：是由格林沃尔德（Greenwald）提出的；内隐联想测验的各种变式：Go/No-Go测验：采用信号检测论的辨别力指数d‘为指标；外在情感性西蒙任务：米尔克和克劳尔（Mierke&Klauer）；心理物理学方法（一）阈限的测量感觉阈限可以分为两种：一种是绝对阈限：指刚好能引起心理感受的刺激大小；另一种是差别阈限：指刚好能引起差异感受的刺激变化量；操作定义：绝对阈限：有50%的实验次数能引起反应的刺激值；差别阈限：有50%的实验次数能引起差别感觉的两个刺激强度之差；1）极限法又叫最小变化法、序列探索法、最小可觉差法；基本概念：不肯定间距Iu：上限与下限之间的距离；Iu=Lu-Ll主观相等点PSE：不肯定间距的中点；PSE=（Lu+Ll）/2差别阈限DL：取不肯定间距的一半，或上差别阈限与下差别阈限之和的一半。误差方面极限法进行实验时，被试主要产生习惯误差和期望误差，还会偶尔产生练习误差和疲劳误差这两种系统误差。习惯误差：被试因习惯于由原先的刺激所引起的感觉或感觉状态，而对新的刺激作了错误的判断；在递减系列中----使阈限偏低；在递增系列中---使阈限偏高；期望误差：被试因过早期望将要来临的刺激而导致错误的判断；在递减系列中---使阈限偏高，在递增系列中--使阈限偏低；采用递增递减交替进行的设计能抵消这两种误差，并且递增递减的系列要保持数量一致。练习误差：由于实验的多次重复，被试逐渐熟悉了实验情景，对实验产生了兴趣和学习效果，导致反应速度加快和准确性逐步提高的一种系统误差。可能使阈限降低；疲劳误差：由于实验多次重复而发展的疲倦或厌烦情绪，导致被试反应速度减慢和准确性逐步降低的一种系统误差，可能使阈限升高；随着时间的进展，练习可能使阈限降低，而疲劳可能使阈限升高。为了平衡这两种误差，最小变化法的递增与递减，采用ABBA法，交替进行；注：分清差别阈限的上限和上差别阈限的区别？差别阈限的上限：在递减系列中，最后一次“+”到非“+”之间的中点为差别阈限的上限，即Lu；上差别阈限：等于差别阈限的上限减去标准刺激的值：DLu=Lu-St具体测定方法：见实验心理学P2342）平均差误法实验规定以某一刺激为标准刺激，然后要求被试调节另一比较刺激，使后者在感觉上与标准刺激相等。（1）平均差误法的特点①需要被试亲自参与，因此能更好地调动被试的实验积极性②只能对可以连续变化的刺激进行测量（2）绝对阈限与差别阈限的测定（见实验心理学P238）（3）误差的控制为了消除空间误差，标准刺激在刺激的左边和右边的次数应各占一半；为了消除动作误差，被试从大于或小于标准刺激处开始调剂的次数也应各占一半其实也是ABBA法。为了消除时间误差，采用多层次的ABBA法；（4）计算差别阈限的方法有两种：①把每次调节的结果与标准刺激之差的绝对值平均起来作为差别阈限：②把每次调节的结果与主观相等点之差的绝对值平均起来作为差别阈限，这里的主观相等点等于各个比较刺激的平均值；3）恒定刺激法恒定刺激法又叫正误法，次数法，是心理物理学中最准确，应用最广的方法；（1）绝对阈限的测定①直线内插法②平均Z分数法③最小二乘法（2）差别阈限的测定①两类反应：我们取25%和75%处的刺激的差的一半作为差别阈限，即75%差别阈限。75%差别阈限：详见朱莹实验心理学P75将75%重于标准刺激的量（差别阈限的上限）减去25%重于标准刺激的量，也就是75%轻于标准刺激的量（差别阈限的下限）即得75%绝对差别阈限②三类反应：用50%的“+”反应的刺激与50%“-”反应刺激的差的一半作为差别阈限，也就是不肯定间距的一半。例：不肯定间距可以看作是对被试态度的