实验心理学第二章-变量及控制

第二章心理实验中变量的分析与处理本章内容第一节心理实验中的变量分析第二节自变量及控制第三节因变量及控制第四节额外变量及控制第一节心理实验中的变量分析一、变量概述二、变量的分类一、变量概述variable：在性质上和数量上可以发生变化的事物的属性。变量是使实验运转的嵌齿和齿轮，因此，实验的关键在于变量的有效选择和操纵。content二、变量的分类（一）根据变量之间关系的性质分：相关变量与因果变量（二）根据变量的数据形式分：连续变量、非连续变量（三）根据变量的性质分：存在变量和引发变量（四）根据其来源分:刺激变量、机体变量、反应变量（五）根据实验研究过程中所起的作用不同分：自变量、因变量、额外变量（一）根据变量之间关系的性质分：相关变量与因果变量1、相关变量：在方向、大小方面存在一定关系，但不能确定它们之间哪个是因，哪个是果，主要存在于相关研究中。正相关；负相关；伪相关：两变量的相关只是表面上的，实际上由第三变量引起，当第三变量消失时，相关关系亦随之消失；中介相关关系，即变量x与中介变量c相关，而x又与变量y相关；或可能是“伪零度相关”，即两变量本来存在相关，由于第三变量各与两者相关，使两变量之间显现不出相关关系（了解）。content2、因果变量相互之间存在因果关系。如果说变量x是导致变量y变化的因。则必然会有：x和y之间存在关系；非对称的关系，即x的变化先于y的变化，而不是相反；•不管其他因素发生与否，x的变化必然会引起y的变化，即有x必有y（充分条件），但并不意味着“没有x就没y（必要条件）”，y通常不止有x一个因素的影响。存在变量引发变量预先已经存在的，并非研究过程中引起的变量，如性别，学校类型等。属于准自变量，只能选择，不能操纵。在研究过程中由研究者施加或引起的变量，如刺激的呈现方式等。属于真正的自变量，可以操纵。（三）根据变量的性质分：存在变量和引发变量（四）根据其来源分:stimulusvariable（S）、organismvariable，（O）、reactionvariable/responsevariable（R）。心理学的实验研究就是要探明这三类变量间的相互关系，特别是因果关系，因此，现代心理学的实验方程式可以写成如下形式：R=f（S，O）1、刺激变量刺激变量：来自外部的刺激情境，是心理实验中对被试的心理或行为可能产生影响的各种外在条件或因素。包括自变量与额外变量。自变量：是研究者想研究的并借助于实验过程以探明其对被试的心理或行为能否产生影响的变量；额外变量：不是主试想研究的，但是可能对被试的心理或行为产生影响。混淆变量：指那些不想研究但却与自变量一起发生系统改变的变量，使得被试心理或行为变化的原因无法确定。研究问题：集中学习和分散学习的效果比较表2.1存在混淆变量的检验学习方式的实验设计周一周二周三周四周五第一组3小时——————测验第二组3小时3小时————测验第三组3小时3小时3小时——测验结果：证实了假设，分散学习比集中学习好2、机体变量可能对被试的心理或行为发生影响的被试自身的特征或身心特征。如被试的性别、年龄、身心健康水平、认知方式等。值得注意的是，在心理学实验中，可操纵的变量和机体变量都可以作为自变量，但实验中至少有一个可操纵变量，才可以揭示出自变量和因变量之间的因果关系。一般来说，如果一个实验的自变量全部为被试变量，则该实验很难揭示自变量和因变量之间的因果关系。如：吸烟导致肺癌3、反应变量也叫因变量，由于自变量的变化而引起的被试反应或内外变化。因变量是在实验中需要观察和记录的，通常包括强度、速度等。心理学实验中变量的分类自变量被操纵因变量被观察额外变量被控制第二节自变量及控制一、自变量的定义independentvariable：又叫独立变量、刺激变量，指在实验中由实验者操纵、控制的，对被试的反应产生影响的变量。相关的术语：因素、水平、实验处理。在实验设计中，自变量也叫因素或因子（factor）。通常讲的单因素实验设计、多因素实验设计是指自变量的个数，一个、两个或多个。水平是同一个自变量采取的维度，即自变量的不同取值，也叫实验处理。每种自变量水平也叫一种实验处理。2、环境变量二、自变量的分类1、作业变量3、被试变量1、作业变量2、环境变量taskvariable：实验作业、任务，各种可以操纵质和量变化的刺激。environmentalindependentvariable：各种环境因素充当的自变量。如学校、地区、班级等。3、被试变量4、暂时的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、不同文化程度、职业、健康状况等的个体差异。严格讲这些变量是准自变量。通过主试的言语、态度及用某些方法使被试的特性、机能状态等产生一时的变化，由这一时的变化作为自变量的被试因素。如疲劳、焦虑、恐惧、奖励、饥饿等。5、复合变量大多实验往往是同时操纵两个或两个以上的自变量。效率高，易保持额外变量的恒定，结果更接近实际。三、自变量的特性♣可控性：可以由实验者直接操纵♣变化性：值是可以变化的♣诱发性：可以引起某些心理活动或行为表现的变化四、自变量的控制（一）制定操作性定义（二）确定检查点（三）自变量呈现仪器的控制（四）确定自变量的呈现方式、次序、空间位置、时间长短等（一）制定操作性定义operationaldefinition：用可感知、度量的事物事件、现象和方法对自变量或指标作出具体的界定、说明。例：给“学习态度”进行操作定义？答：用学生到校率、迟到和早退的次数与时数、上课认真听讲情况、作业完成的认真程度等具体可感知的现象代表学习态度。例：饥饿答：剥夺仅是24小时后个体存在的状态。练习：给“幸福”“班主任的业绩”进行操作定义？具体包含确定它的数量、间距及范围。1、确定检查点的数量要根据变量的自身性质而定，检查点过少，有时难以反映出变量内部的规律；检查点过多，又容易引起实验的复杂化，最终也很难探讨清楚变量的本质特性。主要针对定量变量而言的。设置原则：至少确定两个或两个以上的检查点。（二）确定检查点如，动机强度对作业成绩的影响图1检查点的数量对因变量的影响2、间距的设置要适宜设置原则：检查点间距至少要大于差别阈限。主要针对定量变量而言。以上面的例子为例，距离太小、适中。图2不同距离的检查点对实验结果的影响3、检查点的范围。当自变量的数量和间距都合适的情况下，如果它的测试区段不合理，同样也不能反映自变量的变化趋势。图3数量、间距相同，测试范围不同对结果的影响（三）自变量呈现仪器的控制1、实验仪器应准确、精密、不失真；2、仪器性能要稳定（稳压装置）；3、仪器的显示范围要满足自变量的变化的要求；4、仪器要操作方便、反应灵敏。5、最好一个实验的不同被试使用同一台仪器。（四）确定自变量的呈现方式、次序、空间位置、时间长短等第三节因变量及控制一、因变量的定义dependentvariable：又称反应变量，指由自变量的变化而引起的行为或心理上的变化，是研究者力图测量、记录的指标。因变量自变量二、因变量必备的性质必备性质信度效度区分度（一）信度Reliability：指在所有的条件都不变的情况下，重复测量的结果的相似程度。即对于自变量来说，在相同或相近条件下测量结果的前后一致性。思考：如果判断一个因变量信度的高低？Validity：测量的有效性，即因变量能不能确实测量到它所要测量的被试心理或行为的变化。包括：内部效度和外部效度。内部效度：是指因变量的变化确实是由自变量的变化而引起的程度。凡是因变量的变化不能明确确定是由自变量引起的，都说明此实验的内部效度有问题。外部效度：是指研究结果的代表性、普遍性或可推广性。（二）效度——因变量最重要的性质例：研究作业难度对识记效果的影响。再如，有人用磅秤测量人的身高，虽然有信度，但却没有效度。答案：经验+专家效度需要特别注意的是，当测量的因变量不具有高效度时，研究可能得到错误的、甚至是荒谬的结论。这种错误或荒谬即使没有被专家评审时提出，也最终会在实践中暴漏出来。思考：当测量信度较低时，自然就没有了高效度。但是当信度较高时，又如何判断因变量的效度高低呢？（三）区分度Discrimination：随着自变量的变化，因变量也随着变化，即因变量对自变量的变化比较敏感、灵敏。天花板效应和地板效应都会影响因变量的区分度。ceilingeffect：任务过于容易引起所有自变量水平都获得很好的结果，没有什么差别。flooreffect：任务过于困难，所有自变量水平反应都极差，没有什么差别。例：材料的难度和数量对记忆能力的影响。实验环节——记忆传递小明今天去食堂吃了一个肉包、两个饺子和一碗粥。吃饱了刚想回宿舍的时候，小芳打电话叫他帮忙打包两个肉包、一个饺子和两碗粥。公园有四排石狮子，每排是十四只大石狮子，每只大石狮子背上是一只小石狮子，每只大石狮子脚边是四只小石狮子，史老师领四十四个学生去数石狮子，你说共数出多少只大石狮子和多少只小石狮子？讨论：该研究可能存在什么问题？研究者想要比较游泳和跑步的减肥效果。他找来两个肥胖的人做被试。首先用一架最大量程为300磅（1磅=0.454千克）的台秤称他们的体重，发现两个被试的体重正好都是300磅。然后，这两个被试开始减肥计划，一个通过跑步减肥，另一个游泳。几个月后，两人又一次用同一台秤称体重，结果发现两个人的体重都是250磅。研究者认为两个人都减重50磅。因此断定跑步和游泳的减肥效果一样好。请问该研究可能存在的原因是什么？假如你叫一个动作不太协调的朋友打保龄球。你认为奖赏可以提高作业水平，因此每当他打一个全中你就为他买一杯啤酒。然而你的朋友将球都扔到沟里去了。这样，你就不能提供奖赏了。由于再没有比沟球更低的水平了，所以你观察不到成绩单任何下降。此时你朋友的作业水平已经到了反应指标量程的最低端。这就是地板效应。因变量必须同时具备信度、效度、区分度三个基本条件，才是较好的心理实验中被试心理或行为的有效测量指标。一般来说，信度和区分度是效度的必要条件，但不是充分条件。当信度和区分度较高时，因变量才可能具有高效度；具有高效度的因变量则肯定具有较高的信度和一定的区分度。三、因变量的种类（一）常用的认知指标1、反应速度2、反应的正确性3、反应难度4、反应的次数或机率5、反应的强度二）生理指标1、眼动模式（眼跳、扫描轨迹、第一次注视时间、总注视时间、注视次数等）2、脑电、皮肤点、肌电3、心血管指标（心率、血压、血流量等）4、脑激活区的位置与强度三）其他行为指标1、口语记录（protocol）：被试在实验时对自己心理活动进程所作叙述的记录，或在实验后，对主试提出问题所做回答的记录。目前，广泛用于问题解决中。2、行为模式四、因变量的控制•（一）指导语的制定：1、指导语要清楚、全面，避免使用专业术语；•2、指导语要简明扼要，不能模棱两可、一语双关，以避免难记和不同被试的不同理解；•3、指导语必须标准化，以便对所有被试都使用相同的指示语。•（二）主试和被试的态度：1、主试对被试要尊重、有礼貌，热情接待，不浪费被试时间，注意对实验结果的保密。•2、在实验的始终，主试的言行、态度应保持一致。•3、尽可能用同一个主试。•（三）反应的观察、记录和测定：观察应详细；记录应使用客观方法；测定应准确•（四）反应指标的平衡第四节额外变量及控制一、什么是额外变量extraneousvariable：又叫控制变量：与实验的目的无关，但又对被试的反应有一定影响的变量。额外变量是相对于具体的研究目的而言的。（注意：额外变量不同于无关变量。无关变量是指实验中存在，但对因变量不会产生任何影响的无需考虑顾及的变量。）例：如在工作环境与工作效率关系的研究中，光线、噪音等可为自变量；但在多数实验中为额外变量（同一实验在多个房间、用多台电脑进行，则有干扰作用）。智力水平与创造力关系的研究中，智力为自变量；但在注意、记忆、思维等个体差异研究（性别特点、年龄特点）中常为额外变量。二、额外变量的来源（一）被试方面被试参与是否认真；是否真正懂得了指导语；做实验