3心理实验的变量与设计

本章考研大纲（一）心理学实验的含义与基本形式（二）心理学实验与理论1．实验范式2．实验逻辑3．实验与理论的关系（三）心理学实验中的变量1．自变量及其操纵2．因变量及其观测3．额外变量及其控制4．统计结论效度（四）实验设计1．实验设计及评价标准2．前实验设计与事后设计3．准实验设计4．真实验设计（五）实验研究的效度1．内部效度2．外部效度3．构思效度讲授提纲本章主要内容：一、心理学实验的基本含义与基本形式实验二、心理学实验与理论三、研究中的变量及其控制四、实验设计五、实验的效度要点复习实验的灵魂：控制实验控制的目的：探索人的心理和行为发生、发展变化的原因一、心理学实验的基本含义与基本形式心理实验是指通过人为地、系统地操作环境，导致某些行为发生变化，并对之进行观察、记录和解释的科学方法。在实验法中，研究者可以积极地利用仪器设备干预被试的心理活动，人为地创设出一些条件，使被试者作出某些行为，并且这些行为是重复出现的。二、心理学实验与理论1、实验范式在心理学中，为了验证某种假设以及发现某些有意思的现象，实验者会设计具有验证性目的的实验。有些实验比较经典，被有相同或类似目的的后人多次沿用，就形成了一种实验范式。实验范式包括实验的目的，具体流程，手段以及实验设计等。（其实就是经典的实验例子，比如，stroop实验范式）1935年美国心理学家JohnRiddlyStroop在一项研究中发现。当命名用红墨水写成的有意义刺激（如“绿”）和无意义的刺激词的颜色时，会出现前者的颜色命名时间比后者长的现象。这种同一刺激的颜色信息（红）和词义信息（绿）相互发生干扰的现象就是著名的Stroop效应。2、实验逻辑如果我们根据某种理论命题得到两个变量间存在因果关系，或者我们根据经验事实和主观判断推测现象X是造成现象Y的原因，即：X→Y，为了证明这一假设，我们要首先观察Y的变化情况。先在没有X时Y的情况，然后引入X后Y的情况，然后比较两次有没有变化。这就是实验最基本的分析逻辑。实际情况更加复杂，要排除其他各种因素造成Y在前后两次中所得结果不同的可能性。（这就是为什么我们要对自变量，因变量和额外变量进行控制的原因）3、实验与理论的关系一方面，心理学实验需要理论的指导。（问题与假设的提出是基于理论的）另一方面，心理学的理论也需要实验的检验（实践才是检验真理的唯一标准）什么是变量变量（variable）是指在数量上或质量上可变的事物的属性。•变量包括作业变量（刺激变量）、环境变量、机体变量•在一个具体的实验中，变量分为自变量、因变量和额外变量。三、实验研究中的变量及其控制实验设计的流程图自变量被试因变量额外变量（一）变量的类型1、自变量2、因变量3、额外变量凡是对因变量产生影响的实验条件都称为相关变量；对因变量不产生影响的实验条件称为无关变量（或无关变项）。在相关变量中，实验者用以研究的变量称为自变量，实验者不用于研究的那些相关变量称为额外相关变量，或简称为额外变量。由于在实验中额外变量是必须加以控制的，所以额外变量也被称为控制变量。评价一项实验设计的好坏的一个重要依据就是看研究者能否成功地控制那些额外变量。额外变量心理学实验中典型的额外变量实验者效应:主试在实验中可能以某种方式（如表情、手势、语气等）有意无意地影响被试，使他们的反应附和实验者的期望。这种现象称为实验者效应。（罗森塔尔效应或皮格马利翁效应）要求特征:被试自发地对实验者的实验目的产生一个假设或猜想，然后再以一种自以为能满足这一假想的实验目的的方式进行反应。（霍桑效应、安慰剂效应）（二）变量的操纵1.自变量的控制2.因变量的控制3.额外变量的控制在实验中对自变量的操纵、变化称为自变量的控制。对自变量的控制，首先要对自变量进行严格的规定，对心理学中一些含混不清的变量必须使之操作定义化，只有这样才能进行实验。操作定义：指用可感知、度量的事物、时间、现象和方法对变量或指标作出具体的界定。•例如，把“刚刚感受到”定义为“50%次感受到”，就可测定感觉阈限了。•又如，疲倦（fatigue）没有一个共同的起点和尺度，怎么测量呢？如果定义为“工作效率的下降”，那么就可以进行测量和比较了。1.自变量的控制其次，对于在刺激维度上连续变化的自变量，要做好三项工作：（1）要确定好自变量的范围（2）要选一定数量的检查点（3）要确定好各检查点之间的间距(艾宾浩斯记忆曲线的自变量)校准测量自变量的仪器控制呈现刺激的方式。2.因变量的控制把实验中的被试者的反应控制在主试者所设想的方向上，这就是反应的控制问题。以人作被试者，往往用指示语来控制被试者的反应。指示语乃是心理实验中主试者给被试者交代任务时说的话。使用指导语时，应注意在允许的范围内做到引起动机，激发兴趣。被试者来到实验室时，不一定对参加实验感兴趣。因此主试者必须利用言词来引起他们的兴趣。在可能的范围内，告诉他们实验目的与应用价值，使他们认识到参与和合作的意义。反应指标的选择在心理学实验中，一般常用的指标有：绝对阈限差别阈限反应时反应持续时间反应程度完成量错误率完成一定的作业所需要的时间达到一定基准所需要的次数口头报告……选择指标的条件主要有：有效性，即指标充分代表当时的现象或过程的程度，也称为效度。可靠性敏感性：高限效应和低限效应数量化3.额外变量的控制排除法恒定法匹配法随机化法抵消平衡法统计控制法实验中的变量分析学习走迷津实验实验目的：研究随着学习次数的增加，走迷津所用的时间和错误次数的变化。实验材料：触棒迷津（见下图）、小棒、遮眼罩（见下图）、秒表、记录纸。遮眼罩实验程序（1）三人一组，被试者带上遮眼罩，用小棒走迷津（实验前被试者勿看迷津，也勿用手触摸迷津）。主试者对被试者的指示语必须这样说明：“在排除视觉的条件下，尽快地学会用小棒走迷津，中间不要停顿，要积极运用动觉、记忆和思维，争取早些学会”。主试者把小棒放在迷津的入口处，然后让被试者用优势手拿住小棒，手臂悬空。（2）被试者手执小棒静候。主试者在每次开始前2秒钟，先发出“预备”口令，主试者再说“开始”时，被试者才用小棒走动。在发出“开始”口令的同时，主试者开动秒表。（3）被试者在走迷津的过程中，凡进入盲巷一次就算出错一次，主试者记下错误次数。（4）当被试者的小棒进入迷津终点，主试者立刻说“到了”，同时停秒表，记录走一遍迷津所用的时间（秒）。再做下一次的准备工作。（5）学习遍数因被试者而异，均以连续三次不出错为学会的标准。（6）若被试者在学习途中感到疲劳，可在某次走到终点后休息几分钟。本实验的变量分析自变量：学习次数因变量：时间、错误次数控制变量：刺激因素、被试自身因素、主试因素、环境因素变量命名练习因为理解自变量、因变量和控制变量非常重要，所以我们在这里再举一些例子以便你检查自己是否真的理解了。对于每一个例子都要说出三种变量。汽车制造者想知道刹车灯多亮可最大程度地减少后面司机意识到前方正在停车的时间。实验就是回答这一问题。对变量命名。答案自变量(被操纵变量)：刹车灯的明度因变量(被观察变量)：刹车灯亮到尾随车司机踩刹车踏板之间的时间控制变量(恒定变量)：刹车灯颜色、刹车板的形状、刹车所需力气、额外照明度等训练鸽子绿灯亮时啄键、红灯亮时停止。对作出正确反应的鸽子给予玉米的奖励。对变量命名。答案自变量灯的颜色(红或绿)因变量啄键次数控制变量食物剥夺时间、键的大小、红灯绿灯的强度等答案自变量用于奖励的语言种类。因变量语言数量(或频率)控制变量办公室情境、治疗者治疗者试图改善患者的自我形象。每次患者描述自己积极的一面时，治疗者就以点头、微笑和额外注意予以奖励。对变量命名。社会心理学家做了一个实验，为了发现当六个人挤在一个电话亭里时是男人还是女人感到更不舒服。对变量命名。答案自变量参与者性别因变量不舒服的程度控制变量电话亭的大小、挤在电话亭的人数(6)、个体的大小等变量命名练习1、不同阅读过程文章信息保持特点的实验研究莫雷、陈雪枫，心理科学，1997年06期2、观察不同形状和颜色时眼运动的顺序性韩玉昌，心理科学，1997年01期3、强的和弱的学习者记忆监控能力的比较研究张萌,牛雄鹰，山东师大学报(社会科学版)，1997年02期4、幼儿假设检验思维能力发展的实验研究杨春燕，张庆林，西南师范大学学报(自然科学版)，1999年03期实验效度实验效度是指实验方法能达到实验目的的程度。主要包括内部效度和外部效度。构念效度，实验研究假设和测量指标的理论构思及其操作化问题，即理论构思及其转换的有效性。内部效度及其影响因素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关系的明确程度。内部效度高，意味着因变量的变化由特定的自变量引起的。要使实验具有较高的内部效度，就必须控制各种额外变量。内部效度的影响因素主试－被试间的相互作用要求特征和实验者效应统计回归其他影响内部效度的因素固有的和习得的差异被试的选择偏性被试的流失本身的生长和成熟实验程序和控制方式的不一致实验的外部效度及其影响因素实验的外部效度是指实验结果能够普遍推论到样本的总体和其他同类现象中去的程度，即实验结果的普遍代表性和适用性。以人的行为为对象所获得的实验结果，其推论法往往有相当的局限性。实验的外部效度主要受下列三方面的影响：实验环境的人为性实验是在控制条件下进行的，实验环境的人为性可能使某些实验结果难以用来解释日常生活中的行为现象。实验室中的仪器设备会影响被试者的典型行为。被试者参与实验的动机也会影响其行为表现。而在实验室之外的日常生活中，就不会有这些因素的影响。因此，实验结果还不能完全等同于实验室之外的日常行为现象。被试者样本缺乏代表性从理论上讲，从事于实验的被试者必须具有代表性、必须从将来预期推论、解释同类行为现象的总体中进行随机取样。但实际上这是很难做到的。因为，如果总体很大，即使能够随机取样，但心理学实验的被试者通常是自愿的，所以也很难把被随机选上的人全都请来做实验。如果总体是无限的（例如，“七岁儿童”就是一个无限的总体，其包括过去的、现在的、将来的所有七岁儿童），随机取样实际上是行不通的。这样的实验结果自然会降低其外部效度。测量工具的局限性实验者对实验变量（即自变量）和反应变量的操作性定义往往以所使用的测量工具的测量结果来加以考虑的。例如，把成就动机作为一个因变量，实验者常以某种成就动机量表所测得的分数来界定并评定其强度。但成就动机的测量工具有各种不同的形式，所测量出的分数并不代表同一种成就动机及其强度。如果在实验时采用的是某一种成就动机的量表，那么所得出的实验结果便不能推论到采用其他成就动机的量表的情况中去。实验的内部效度和外部效度是相互联系、相互影响的。提高实验内部效度的措施可能会降低其外部效度，而提高实验外部效度的措施又可能会降低其内部效度。这两种效度的相对重要性，主要取决于实验的目的和实验的要求。一般而言，在实验中控制额外变量的程度越大，则对因果关系的测量就越有效。因此，可以在保证实验内部效度的前题下，采取适当措施以提高外部效度。