心理学研究方法.

心理学研究方法沈阳师范大学教育科学学院王江洋2第三章因果(实验)研究设计及其统计思路第一节实验研究概述第二节真实验设计及其统计思路第三节准实验设计及其统计思路第四节多因素实验设计及其统计思路第五节实验研究的评价3第一节实验研究概述一、实验的含义和基本特点二、实验法的类型三、实验设计概述4一、实验的含义和基本特点•实验的含义：是在人为的严密的控制条件下，有计划地逐步操纵实验变量，观测与这些变量相伴随的现象的变化，探究实验因子与反应现象之间的因果关系的一种方法。5一、实验的含义和基本特点•实验的特点：1、人为创设情境，有目的地控制变量。2、目的在于揭示变量间的因果关系，回答“为什么”的问题。3、能够致物以变。4、有严格的实验设计和确定的实验程序。5、具有可重复性。6二、实验法的类型•实验室实验与现场实验：根据实验场地的不同来划分•前实验、准实验和真实验：根据不同的实验设计，系统操纵自变量的程度和内外效度的高低来划分•试探性实验与验证性实验：根据对问题的已知程度和目的的不同来划分•单因素实验和多因素实验：根据实验中控制、操纵的自变量的数量的多少来划分7三、实验设计概述•广义实验设计：指科学研究的一般程序的知识，它包括从问题的提出、假说的形成、变量的选择等一直到结果的分析、论文的写作这一系列内容。着重于解决研究的全过程。•狭义实验设计：特指实验实施处理的一个计划方案以及与计划方案有关的统计分析。着重于解决从如何建立统计假说到做出结论这一段。8三、实验设计概述•实验设计的功能：1、使研究变量的效果最大化2、对无关变量进行有效控制3、使实验误差变异最小化4、充分体现自变量和因变量之间的关系和内在联系9三、实验设计概述•实验设计的基本过程：1、研究问题的提出和假设的形成（1）实验研究问题具有以下特征：①它应当是可以用客观的方法来检验的问题；②应当是旨在探索两个或多个变量之间的关系；③提出的问题应是可行的。（2）实验研究假设具有以下特征：①研究假设是从问题转化而来的，假设应当明确的、毫不含混地陈述出来，不应用摸棱两可的陈述方式；②研究假设是对两个或多个变量间关系的预测，这种预测是建立在理论分析、前人研究或经验基础上的；③研究假设应是可检验的。10三、实验设计概述•实验设计的基本过程：2、实验变量的选择和确定选择实验变量要同时符合两方面要求：一是研究的理论假说；二是实验设计及统计的要求。自变量因变量无关变量11三、实验设计概述（1）自变量的选择和确定•自变量：是由研究者操控的能够独立的变化和引起特定心理或行为（因变量）变化的条件或因素。•自变量的特点：变化性、可控制性、诱发性12三、实验设计概述（1）自变量的选择和确定•自变量的选择：要根据研究目的、理论假设和研究的可行性来确定。•自变量的来源：外部刺激，会对人的心理与行为产生影响的外部的物理刺激和社会刺激；被试固有特性，如性别、年龄、智力等；被试暂时特性，指由实验操纵的外部刺激引起的，并影响被试行为的中介心理变量，如动机、疲劳等。13三、实验设计概述（1）自变量的选择和确定•自变量水平的确定：即一个自变量变化在量上的差异。一个自变量最少要有两个水平，如实验处理出现与不出现，或具有与不具有某种特征。•自变量的水平的选择：要注意它们的代表性、典型性和概括性，这样才能揭示出真实、全面的关系。14三、实验设计概述（1）自变量的选择和确定•自变量个数的确定：这要根据特定的研究目的来确定，可以是一个、两个、三个或更多，但最好不要超过三个，因为自变量越多越难以控制。15三、实验设计概述（2）因变量的选择和确定•因变量：是由自变量引发的特定心理或行为变量，它随着自变量的改变而变化，是实验中研究者要观测的量。•因变量的特点：是可以通过直接或间接的方式被观察、测量的；是可以数量化的；具有较高的效度、信度和灵敏度。•因变量的选择：首先要根据理论假设，考虑实验中选取的因变量是否能反映所研究的问题。所以需要考虑到以下因素：16三、实验设计概述（2）因变量的选择和确定第一，因变量应对自变量水平变化最为敏感；第二，因变量应能得出可靠稳定一致的结果；第三，因变量观测值应大体呈正态分布；第四，在其它条件相同的情况下，应选择在观测和数据转换上最容易、最能节省时间和精力的变量为因变量；第五，当不能找到一种最合适的因变量观测指标，或为了更完整表达一种因变量时，应考虑选择多种观测指标来表示同一因变量；17三、实验设计概述（2）因变量的选择和确定第六，观测因变量的方式要适当。主要有生理测试，如脑电图、瞳孔反射、肌电反射、血压、大脑的化学成分和活动测试等；行为测试，即非言语测试，如正确与错误率、反应时、对刺激的选择性反应、被试完成任务的时间等；言语测试，如被试对自己解决问题中思维模式的描述等；第七，要参考前人有关研究中所用的因变量及选择的原因；第八，要考虑实验中的被试情况、自变量、实验程序、任务和所用仪器，这些因素将限定对因变量的选择。18三、实验设计概述（3）自变量没有引发因变量变化的原因•可能自变量选择有误：二者本身就没关系；•研究者没有有效地操控自变量，不足以显示自变量的效果：如自变量的几个变化水平之间差别太小；•无关变量的干扰太大，混淆了自变量的效果：没有有效的识别和控制无关变量。•因变量本身有缺陷：如测量的敏感度、灵敏度不够，就容易导致“天花板效应”（得分普遍偏高）、“地板效应”（得分普遍偏低），理想状态是因变量分数变化呈正态分布（得分有高中低之分）。19三、实验设计概述3、识别和控制无关变量•无关变量：指一个研究中除自变量以外所有可能对因变量产生影响的因素。•一般来说，一个因变量，可能有很多变量对之是产生影响，只要这些变量不在该研究探讨的范围内，就成为无关变量，需要采用适当的方法加以控制。•在心理与教育实验中，这种无关变量是相当复杂的。需要考虑到多方面因素，通过阅读大量文献，积累深厚的实验经验来逐渐提高对无关变量的识别与控制能力。20三、实验设计概述4、实验被试的设计•被试设计：指实验中按照实验处理数来对被试进行的分配或分组的问题。•在实验研究中，需要让完全同质的被试群体接受不同的实验处理，看是否会在因变量上发生不同的变化。因此，在研究设计中必须考虑如何按照实验处理数将被试分为相应的同质群体，这实质上就是将被试的特性作为一种无关变量加以控制。214、实验被试的设计22第二节真实验设计及其统计思路一、前实验设计二、真实验设计G：被试非随机分组RG：被试随机分组×：接受实验处理（施加自变量）○：观测（测查因变量）——：不接受实验处理23一、前实验设计（一）单组后测设计•形式：G×后测○•过程：对一组被试实施实验处理，然后再对这组被试进行观测，以评价实验处理的效应。•局限性：没有控制无关变量的干扰和影响，因而难以下结论认为实验处理引起了实验结果。24一、前实验设计（二）单组前后测设计•形式：G前测○1×后测○2•过程：通过前测可以获得所抽取样本的最初水平或心理特征，与后测结果进行比较，以分析实验处理的效应。•局限性：后测表现出来的变化可能是由于练习效应造成的，也可能是实验过程中的历史、成熟等干扰因素带来的，研究结论仍缺乏可靠性。•统计思路：应使用配对（相关）样本t检验25一、前实验设计（三）静态组（非随机取样的自然组）比较后测设计•形式：实验组G1×后测○1控制组G2——后测○2•过程：与接受实验处理的实验组相对照，设置了一个不接受实验处理的控制组，比较两组后测的结果，以分析实验处理的效应。•优点：使历史、测量工具和统计回归等因素的影响都得到了控制。•局限性：实验组和控制组被试的选取和分配不是随机的，而且没有前测，这样就导致了实验组与控制组后测结果的差异不能肯定地归因于实验处理。•统计思路：应使用独立样本t检验。26二、真实验设计•真实验设计：即通常所说的实验设计。•本质特征：内部效度高。对影响内部效度的无关变量采取了严格的控制并有效地操纵研究变量。•实验设计中综合采取了随机取样、前测和控制组等手段。27二、真实验设计（一）实验组控制组（等组）后测设计•形式：实验组RG1×后测○1控制组RG2——后测○2•优点：采用了随机取样的方法，有效地控制了选择、选择与成熟交互作用等无关变量对实验结果的干扰；在实验处理之前没有前测，可避免练习效应的影响；控制组的设置控制了历史、成熟、测验和统计回归等无关变量的影响。•局限性：因为没有前测，因而不能进行实验处理前后差异的比较。•统计思路：应使用独立样本t检验对○1和○2做差异检验。28二、真实验设计（二）实验组控制组（等组）前后测设计•形式：实验组RG1前测○1×后测○2控制组RG2前测○3——后测○4•优点：可以对实验组前后测的差异（○2—○1）和控制组前后测的差异（○4—○3）进行比较。同时还具有后测设计的其他优点。•局限性：前测可能导致练习效应，对结果产生影响。•统计思路：可以先比较实验组与控制组的前测（○1—○3），如果二者基本相等，就可以比较后测（○2—○4），这时应使用独立样本t检验；反之，就要比较实验组和控制组各自前后测的变化的幅度，即（○2—○1）与（○4—○3）的比较，这时应使用配对（相关）样本t检验。如果有多个实验处理组，可以用方差分析。29二、真实验设计（三）所罗门四组设计•形式：实验组1RG1前测○1×后测○2控制组1RG2前测○3——后测○4实验组2RG3×后测○5控制组2RG4——后测○6•将后测设计和前后测设计加以合并，因而又称“重叠实验设计”。30二、真实验设计（三）所罗门四组设计•优点：除了具有上述两种设计的优点外，对实验处理的效果进行了两次检验，可以确认实验处理的效果；还可以检验测验与实验处理的交互作用。是一种比较完善的真实验设计，对无关变量的控制比较全面，实验的内部效度和外部效度都很高。•局限性：唯一不足的是在于四组同质的被试较难选取，实验程序也比较复杂。•统计思路：对于比较○2—○4，○5—○6，○1—○3要使用独立样本t检验；○2—○1，○4—○3要使用配对样本t检验；若想比较有无前测与实验处理的交互作用，就需要做方差分析，其自变量是：前测A（有、无）、实验处理B（有、无），因变量是四次后测的结果，方差分析应采用2×2两因素方差分析。31二、真实验设计（四）匹配组（区组）设计实验组RG1×后测○1•形式：按区组变量做前测○→匹配→控制组RG2——后测○2•过程：对所有被试按匹配（区组）变量做前测，然后将被试随机分配到实验组与控制组，对实验组施加实验处理，而控制组不施加，只需比较两个后测的结果即可考察实验处理的效果。•优点：控制了一个无关变量，即匹配（区组）变量，使得实验组与控制组更加同质，所以匹配（区组）变量的选择应该是与因变量有关的无关变量。•局限性：在实验研究中，关键是要找到这种匹配变量，这是比较困难的，如果找的是与因变量无关的匹配变量那么采用这种设计就是不适当的。•统计思路：对后测○1—○2之间应做配对（相关）样本t检验。32二、真实验设计•关于被试设计的说明：（一）（二）（三是随机分组设计；（四）是匹配组（区组）设计。•关于无关变量控制的说明：对于真实验设计而言，通过随机化分组、设置控制组的方式控制无关变量是必须的；而通过增加前测、增加匹配（区组）变量则不是必须的，可根据实际情况有选择的决定。33二、真实验设计•关于统计思路的说明：以上真实验设计实验效果的检验，多是针对实验处理有无（单因素两水平）而言的；如果实验处理为单因素三水平或多个自变量的不同水平的结合，在统计思路上都应采用方差分析的检验方法，至于具体采用何种方差分析，则应根据属于何种实验设计而确定。34第三节准实验设计及其统计思路•以真实验设计为主的实验室实验局限性逐渐显露，研究者越来越重视外部效度较高的现场实验，但其难以采用真实验设计，在这种情况下，准实验设计日益受到重视并完善起来。•准实验设计：是介于前实验设计和真实验设计之间的实验设计，它对无关变量的控制比前实验设计要更严格一些，能对一部分无关变量进行控制，但却不如真实验设计对无关变量控制的充分和广泛。•准实验设计运用