第二章 心理实验设计

第二章心理实验设计•第一节心理实验设计的意义•第二节心理实验设计的基本问题•第三节心理实验设计技术•第四节心理实验报告的写法第一节心理实验设计的意义•一、心理实验设计概述•（一）心理实验设计概念•实验设计是指实验进程的计划，其中包括实验对象的选择，实验因素的控制和实验程序的编排等。•（二）心理实验设计的意义•任何科学研究，只要进行实验，就必须有一个周密的设计。否则，不但不能以较少的人力、物力和时间，收集到足够的资料，而且还会因此得不到预期的结果，甚至导致错误的结论。•１.心理实验设计的必要性•心理学的实验对象是动物和人，动物和人的心理现象是极其复杂，是极易受各种因素影响的。•要想探求某种心理现象发生和发展的规律，就必须控制其中一部分因素，以便观测其余因素所发生的作用，或者先控制一部分因素，之后再控制另一部分因素，以便逐步探明各个因素所起的作用。•有时不仅要探明单个因素的作用，还要探明多个因素的交互作用。•2.从部分推断全体需要设计•要探明某种心理现象及其规律，最好是对产生该种心理现象的全体加以调查或实验，但这简直是无法办到的。•测试其中一部分，然后从这部分来推测全体的情况。•如何做到准确地从部分推断全体，这又必须做好实验设计，才能正确地使用数理统计的方法，科学地处理和分析数据，做出准确的推断。二、心理实验设计的目的（一）刺激与反应（二）刺激与反应的函数关系•如果用字母S代表刺激，用字母R代表反应，用字母O代表有机体或被试。•那么就可以用S—O—R标志一个心理实验，且可用下列公式表示三者间的函数关系，R=f(S、O)•这个公式的意思是说反应R是S因素和O因素的函数。•三、实验设计的基本原则•在实验组之外，并列安排一个控制组，目的是暴露某些潜在的干扰因素；•掌握实验设计的基本技巧，克服由于个体差别造成的累积偏差；•建立可行的实验结果检验步骤；•选用适当的数据处理技术；•审慎地下结论。第二节心理实验设计的基本问题心理实验设计的基本问题包括：研究问题的选定；实验对象的选择；实验因素的控制；实验程序的安排等。一、研究问题的选定•（一）问题的来源•实验是对现象或事件提出“为什么”“怎么样”等问题，并探求其答案的科学手段。所以，进行实验首先要选定问题。•问题往往从如下四个方面来的：•1.来自实际的需要•实际工作中存在许多问题需要实验研究来解决。•2.来自理论•从理论或学说中推演出的某个假设是否符合实际。这就需要实验来检验。•例如，为了说明遗忘的原因，曾提出过一种干扰理论。根据这个理论推论，学习以后再现以前，如其它条件相等，则插入学习的材料越多，原来学习的材料遗忘量就越大。根据这个推论就可设计“学习额外材料的数量对原来材料保持的影响的实验研究”等课题。•３.来自个人的经验•在学习、工作与日常生活中，经常会遇到一些心理学问题。•例如，外语单词应该怎样识记，每次记多少个比较适合?立体电影本身是平面的，为什么戴上偏光镜看起来就成为立体的?在黑暗里我们有时看到有东西在移动，为什么定睛注视时又不见了?•４.来自过去的研究与文献•虽然不认为实验研究要从文献出发，但是在确立问题前系统的查阅有关文献是有好处的。•阅读文献可以提出需要进一步研究的问题。•（二）实验的类型•实验有两种类型：•１.因素型实验•“追求规定反应(或行为)的条件是什么”的实验。•２.函数型实验•求出各种条件与行为之间有什么样的函数关系的实验。•只有在因素型实验的基础上，才能进行函数型实验。因为连什么条件变化，才能引起反应(行为)的变化都不知道，就根本不能找出条件与反应之间的函数关系。•（三）问题的表现方式—假设•问题以假设的形式提出来时，就变得明确了。•假设是关于条件和反应关系的陈述。一般说来，一个假设应提供这样的内容：回答该实验的实际问题，对已知事实能作出解释，并且能预言一些能被证实的观察。•一个假设应越简单明了越好，如果设条件为a，反应为b。则一般取“如果a，则b”这样的形式。它的真伪是用实验来验证。二、实验对象的选择•（一）选择的原则•根据实验目的特别是最终目的和实验所要求的操作来选定合适的被试。•被试可能是正常成人、中学生、六岁儿童、精神病患者或鼠、兔、狗、猴等。•到底选什么样的被试，由实验结果的结论直接用于什么总体来决定。•（二）选择的要求•实验只能在少数被试身上进行。这些被试个体，原则上应从该总体中随机抽出。•如被试的选择最好来自全国各不同地区，不同职业，甚至不同民族的人来作实验。•在各小范围内选谁可由随机抽取。这样抽取的一定数量的被试所得的实验结果的结论，就可以代表全国各族人民这个总体。•（三）样本容量的确定•当实际进行实验时，该用多少被试个体，这也是个极重要的问题。•样本既然代表总体，那么，总体越大，样本也相应地要大。•一般地说，大样本的代表性当然优于小样本，但是单纯加大样本，工作量势必增大，因为人力、时间所限而不可能。•如果经过科学的设计，即使样本较小(一般个体数达十个以至数十个)结果仍相当可靠。三、实验因素的控制（一）实验因素控制的意义实验因素的控制就是自变量的操作、控制和无关变量的控制。如果实验的控制不充分，那么随着自变量的操作变化，无关变量也发生变化，这样，因之而得到的因变量的变化，就不单纯是由自变量的变化所引起和所规定的，这就是实验的失败。所以实验成功与否，实验好坏之别，与如何充分地设计所控制的实验变量以及如何控制无关变量有关。•（二）自变量•1.自变量的概念•它是由主试选择、控制的变量，决定着被试行为或心理的变化。如声音和灯光。•当自变量的水平(数量)有了变化并导致行为的变化，我们就说行为是处在自变量的控制之下，或者说，自变量是有效的。•２.自变量的种类•（１）刺激特点自变量•刺激的不同特性会引起被试不同的反应。•刺激的强度，刺激的空间位置，刺激的呈现时间和呈现次数都可作为自变量。•刺激首先在感觉通道上有别，有视觉刺激、听觉刺激、嗅觉刺激等。•每一感觉道的刺激又有不同强度和久暂。例如光刺激可有各种波长，声音刺激也可有各种频率，嗅觉、味觉又可有各种化学成分或浓度等。•（２）环境特点自变量•进行实验时环境的特点，如温度、是否有观众在场、是否有噪音、白天或夜晚等，都可以作为自变量。•在记忆实验中，两组被试都在同一实验室学习，但在测验时，第一组被试在原来实验室进行，而第二组被试换一间实验室进行，研究者想要知道，不同的测验环境是否对记忆有影响。•（３）被试特点自变量•一个人的特点，如年龄、性别、职业、文化程度、内外倾个性特征、左手或右手为利手、自我评价高或低等等，都可以作为自变量。•老年记忆的研究中常把老人的记忆与青年人的记忆作比较；在儿童心理学的研究中年龄、性别的选择十分重要。•对于被试特点自变量，只作选择而不能改变，这和可以任意调节声音刺激的强度是不同的。•（４）暂时造成的被试差别•当被试来到实验室时，他们在各方面都是大致相同的。但是当主试对被试进行分组时，一组被试与另一组被试的差别便产生了。•如，研究者对3种不同的学习方法是否对记忆有不同影响感兴趣。第一组被试对每次呈现的3个单字机械复述即死记硬背；第二组用每次呈现的3个单字造一句子；第三组对3个单字所代表的实物形象进行想像。•例如，如果3个单字是狗、水、月，那么被试就可以想像一只狗对月亮汪汪的时候掉进水坑了。•三组的学习时间是相等的。这样，三组被试由于使用的学习方法不同而产生了差别。这种差别可以产生不同的记忆效果。应该指出的是，被试的暂时差别通常都是由主试给予不同的指示语而造成的。•３.自变量的操作与控制•首先必须注意操作的严密性，即在自变量操作时要使其它的无关变量不变，要充分控制无关变量。严密注意不要发生混淆。•刺激呈现的仪器设备，同样要求具有保证作为自变量的刺激操作控制的严密性。•要在充分预试中或在以前的研究结果的基础上，要求准确预定自变量在什么样的水平，在什么样的等级，在什么样的阶段上发生变化。•如因素型实验，原则上在“有”和“无”两个水平上使自变量发生变化。•在函数型实验中，一般需要5—7个等级的自变量变化，变化等级小于差别阈就没有意义。如果等级多，可采取算术级数的间隔，但要将转折点附近的等级划细，这样精确度就高一点。•（三）因变量•1.因变量的概念•即被试的反应变量，它是自变量造成的结果，是主试观察或测量的行为变量。•如在刚才叙述的记忆实验中，三组被试学习完毕即进行再现和再认测验，能够再现和再认的单字在全部学过的单字中的百分比就是反应变量。•２.因变量的要求•（１）可靠性（信度）•信度是指一致性，同一被试在相同的实验条件下应该得到相近的结果。•如果同一被试在相同的实验条件下有时(结果)得分很高，有时得分很低，那么我们就可以说，这种因变量(或测量被试反应的方法)是不可靠的，它缺乏一致性。•（２）有效性（效度）•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，我们就说这种因变量是有效的。•例如，在问题解决的实验中，你规定的因变量是在一定时间内被试解决问题的多少。•当要解决的问题很多且是按困难程度越来越难排列时，解决问题的数目作为因变量是有效的；•但如果问题很多且非常容易，那么解决问题的数目就不能说明或测量一个人解决问题的能力，而只不过是说明或测量阅读速度罢了。•（３）敏感性•如果自变量发生变化可以引起相应的因变量的变化，这样的因变量是敏感的。•如果自变量的变化不能引起相应的因变量的变化，就说这样的因变量是不敏感的。•不敏感的因变量有两类典型的例子：高限效应和低限效应。•高限效应(ceilingeffect)•当要求被试完成的任务过于容易，所有不同水平(数量)的自变量都获得很好的结果，并且没有什么差别时，就说实验中出现了高限效应。•例如，要求被试学习30个单字，有些人读一遍，有些人读两遍，有些人读三遍。测验表明，3种情况下被试都能再认90％以上的单字。在这种情况下，不同的学习遍数(即自变量的不同水平)并未造成再认百分比(因变量)的变化。在这种情况下再认这一指标(因变量)是不敏感的。•低限效应(flooreffect)•当要求被试完成的任务过于困难，所有不同水平的自变量都获得很差的结果，并且没有什么差别时，就说实验中出现了低限效应。•如在刚才的例子中，如果要求被试学习200个单字而不是30个，测验又由再认改为再现，结果表明，3种情况下被试的再现百分比都不超过20％。•（４）客观性•指标是客观存在的，是可以通过一定的方法观察到的。一个客观的指标一定能在一定的条件下重现。这样的指标能经得起检验。•（５）数量化•指标能数量化，也就便于记录，便于统计，这样精确度就能高一些。•在这些指标中，有效性是最重要的。•选择指标时还要考虑技术上的可能性。如用脑电波来研究高级神经活动，这是有效的。但是没有脑电波设备就不能以此作指标。•在测定、记录、观察反应时候，常常有仪器本身误差，操作者的记录误差等，这都要尽力防止。•３.因变量常用指标•（１）正确率。如计算的正误次数，走迷宫进入盲路的次数，射击中靶的次数等。•（２）速度。如反应时间，完成一次作业所需的时间或一定时间内完成的件数。•（３）难度。可以定出一个难易的等级，以测定被试者能达到什么水平。如智力量表等。•（４）次数。即一定时限内被试做出反应的机率。如几种判断中某种判断出现的机率。•（５）强度。如唾液分泌的滴数，皮肤电阻变化的大小，膝跳反射的幅度等。•４.因变量的控制•对一个刺激，被试个体所产生的反应是无限的。•如何把无限的反应控制在主试所设想的方向上，这就是反应的控制或因变量的控制。•（１）指示语•主试为交待任务向被试讲的话，在心理实验中称为“指示语”，也称“指导语”。•在人作被试时，指示语在实验中不仅是对被试说明实验，更重要的是给被试设定课题，这也是控制被试有机体变量的一种手段。•指示语不同，所得结果也不相同。•（２）给指示语时应注意的问题•要严格确定给被试什么样的指示语。是让被试尽量做得准确，还是尽量做得快，还是要求又准又快。是让被试按特殊的方式完成某种任务，还是随便用什么方式去完成任务。•在指示语中要把被试应该知道的事交待清楚。主试要求被试做的事，可