心理学的研究方法(十二).ppt

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1、心理学的研究方法（十二）,第六章 实验法,实验研究概述真实验设计准实验设计多因素实验设计实验法的评价,第六章 实验法,一、实验研究概述,（一）实验法的涵义、特点和类型,实验法是指对研究的某些变量进行操纵或控制，创设一定的情境，以探求心理现象的因果关系规律的方法,实验研究和非实验研究方法（观察、问卷、访谈、测验）的关系,操纵或控制变量，人为创设一定的情境目的在于揭示变量之间的因果关系严格的研究的设计（被试、材料工具、程序、分析方法）随机取样、严密控制条件、结果记录客观、使用大量的仪器,第六章 实验法,一、实验研究概述,（一）实验的含义、特点和类型,探索性实验和验证性实验（目的）动物实验和人类实验

2、（实验对象）定性实验和定量实验（变量的质量特征）实验室实验和现场实验（实验情境）前实验、准实验和真实验（控制无关变异）单因素实验和多因素实验（操纵自变量数量）完全随机、随机区组、拉丁方实验（控制无关变异）被试间、被试内、混合实验（变量性质与实验设计）,第六章 实验法,一、实验研究概述,（二）实验研究中自变量、因变量的选择与确定,1、自变量（Independent Variable）的选择与确定（理论因素、实验设计因素和可行性问题）2、因变量（Dependent Variable）的选择与确定（有效性、敏感性和可信任性；适当的观测方式）,因变量观测方式可分为生理测试（生理测量：脑电图、瞳孔反射、

3、肌电反射、血压、内分泌、眼动状况等。）、行为测试（错误率、反应时、行为频数等）、言语测试,第六章 实验法,一、实验研究概述,（三）实验设计类型的选择,根据研究目的确定实验情境根据变量多少确定是采用单因素实验设计还是多因素实验设计对实验设计进行补充或修改分析实验中可能出现的无关变量,第六章 实验法,一、实验研究概述,（四）实验研究设计中的一些常用术语,1.因素与因素实验设计(factoral experimental design)2.处理(treatment)与处理水平的结合(treatment combinations)3.主效应(main effects)与交互作用(interaction

4、)4.简单效应(simple effect)处理效应(treatment effects)与误差变异比较（comparisons）,第六章 实验法,二、真实验设计,（一）被试间设计,每个被试只接受一种自变量水平或多个自变量水平组合中的一种的实验处理，即不同的被试接受不同的自变量水平或自变量水平组合的实验处理。,1、后测设计,实验组：随机取样 R1 实验处理 后测O1控制组：随机取样 R2 后测O2,第六章 实验法,二、真实验设计,（一）被试间设计,2、前测、后测设计,实验组：随机取样 R1 前测O1 实验处理 后测O2控制组：随机取样 R2 前测O3 后测O4,结果分析：,1）独立样本t检验：

5、若O1O3无差异，则比较后测O2O4；若前测有差异，则比较两组的增值平均数。2）单因素协方差分析：把两组前测成绩作为协变量，通过统计控制前测对后测影响，比较后测差异。,第六章 实验法,二、真实验设计,（一）被试间设计,3、所罗门四组设计,实验组1：随机取样 前测O1 实验处理 后测O2控制组1：随机取样 前测O3 后测O4,实验组2：随机取样 实验处理 后测O5控制组2：随机取样 后测O6,第六章 实验法,二、真实验设计,（一）被试间设计,3、所罗门四组设计,数据分析方法:,1)允许忽略前测效应:ANOVA(one-way)2)无法确认可忽略前测效应:把前测成绩作为协变量3)采用2*2方差分析

6、(实验变量与前测变量),评价:无研究效度问题,但四组同质被试难觅,第六章 实验法,二、真实验设计,（二）被试内设计,被试内设计指每个被试接受所有自变量水平的实验处理的真实验设计,被试 实验处理（如四种工作任务）1 A 测量 B 测量 C 测量 D 测量 2 A 测量 B 测量 C 测量 D 测量 3 A 测量 B 测量 C 测量 D 测量优点：控制被试无关变量。缺点：练习效应与疲劳效应。,第六章 实验法,二、真实验设计,（三）随机区组设计,把实验单位分为若干区组,每个区组接受全部的实验处理。设计目的是将区组作为无关变量加以控制,可以多因素方差分析来处理数据。如果实验处理与区组因素存在交互作用，

7、应考虑把区组因素作为自变量,第六章 实验法,二、真实验设计,（四）配对组设计,实验组与控制组同质,实验组 实验处理 后测O1前测O 配对 随机分组 控制组 后测O4,第六章 实验法,二、真实验设计,（五）混合设计,涉及两个以上自变量的处理，其中每个自变量的实验设计是不相同的，如其中一个用被试间设计，另一个用被试内设计（如情绪诱发与主试性别）,第六章 实验法,三、准实验设计,（一）时间序列设计,介于前实验和真实验设计之间，对无关变量的控制比前实验设计严格，但不如真实验设计那样控制充分和广泛。往往以原始群体为被试，一般无法随机取样。,对一组非随机取样的被试实施实验处理，并在实验处理前后周期性地做一

8、系列测量，并分析前后测量分数是否具有连续性，以推断实验处理的效果,一系列前测实验处理系列后测 O1 O2 O3 O4 X O5 O6 O7 O8,第六章 实验法,三、准实验设计,（一）时间序列设计,第六章 实验法,三、准实验设计,（一）时间序列设计,数据统计方法:1.前测与后测的平均数检验(?)2.如果实验处理效果是暂时的，可根据系列前测的结果,采用直线回归或曲线回归的方法，把没有引入实验处理时的再一次观测的可能结果进行估算,然后通过相关样本t检验的方法检验估计值和实际观测值的差异显著性。如果实验处理效果是稳定的，一般采用比较两条回归直线截距和斜率的差异显著性检验（相关方法）。,第六章 实验法

9、,三、准实验设计,（一）时间序列设计,能控制成熟、测验或练习效应，一定程度控制历史；不能控制与实验处理同时发生的偶发事件的影响，不能排除与自变量同时出现的附加变量，容易导致疲劳效应,第六章 实验法,三、准实验设计,（二）相等时间样本设计,指对一组被试抽取两个相等的时间样本，前一个时间样本里出现实验变量，而在另一个时间样本中不出现实验变量，其基本形式如下（如教师鼓励对学生学习动机的影响）：,X1O1 X0 O2 X1O3 X0O4,第六章 实验法,三、准实验设计,（二）相等时间样本设计,有效控制历史因素，内部效度高，但受霍桑效应、练习效应和疲劳效应等影响，适用于一次实验处理，某些行为矫正也常用这

10、种设计,统计方法：可以对两种实验条件下的平均观测结果进行比较可以考察两种实验条件下的顺序效应（O1、O2平均数和O3、O4 平均数的比较）,第六章 实验法,三、准实验设计,（三）不相等控制组前后测设计,控制了历史、成熟、测验等因素，但实验组和控制组由于无法随机化抽取而可能存在选择偏差，因此只能通过前测来保证在因变量上静态组之间是相等的。,实验组：前测O1 实验处理 后测O2控制组：前测O3 后测O4,第六章 实验法,三、准实验设计,（四）不相等实验组控制组前后测时间序列设计,统计：前测平均与后测平均的差值，两组独立样本t检验,实验组：一系列前测 实验处理 系列后测控制组：一系列前测 系列后测,

11、更好地控制了历史、成熟、测验的练习和敏感性等因素，但容易引起疲劳。,第六章 实验法,三、准实验设计,（五）分解样本前后测设计,大样本分解，每次只能使一批被试接受处理,干扰：前测带来测验效应；成熟因素（O3和O1时间不等）；选择与成熟之间的相互作用。,第六章 实验法,三、准实验设计,（六）平衡对抗设计,数据分析:方差分析包括四列总和的比较，四行总和的比较，ABCD四种处理效果的比较,评价:控制了成熟、历史和测验因素的影响，但由于无法随机分配被试，因此依然存在由于选择偏差而产生的组间差异，这种差异还可能会与历史、成熟等发生交互作用。,第六章 实验法,三、准实验设计,（七）交叉滞后相关设计,在时间1

12、对两个变量的关系作出测定和相关分析，再在时间2做相似测定和分析，求得同步相关ra1b1和ra2b2，再做交叉相关ra1b2和ra2b1,如果ra1b1 rb1a2，可能意味着A是B的因；如果ra1b1 rb1a2，可能意味着B是A的因。,1）因果关系不随时间推移而变化2）同步相关与稳定性相关应尽可能一致,第六章 实验法,四、多因素实验设计,同一实验研究中控制、操作两个或两个以上的自变量的实验设计,1、特点：,有两个自变量，每个自变量有两个或多个水平。随机分配被试接受实验处理的结合，每个被试只接受一种实验处理的结合。实验结果不仅有每一自变量的主效应，还有两个自变量的交互作用效应。,（一）完全随机

13、化实验设计,第六章 实验法,四、多因素实验设计,2、举例（两因素完全随机化实验设计）,（一）完全随机化实验设计,1）两因素完全随机实验设计的模型数据模型23 a1b1 a1b2 a1b3 a2b1 a2b2 a2b3 S1 S2 S3 S4 S5 S6 S7 S8 S9 S10 S11 S12 SPSS数据输入方法(A B 观察值）数据结构模型：Yijk=+j+k+()jk+i(jk),第六章 实验法,四、多因素实验设计,2、举例（两因素完全随机化实验设计，生字密度、主题熟悉度阅读理解）,（一）完全随机化实验设计,2）两因素完全随机实验设计的统计假设检验A因素的处理效应为0，即j=0 或1.=

14、2.=p.B因素的处理效应为0，即 k=0 或.1=.2=.qA、B因素的交互作用为0，即()jk=0 或jk-jk-jk-jk=0,第六章 实验法,四、多因素实验设计,2、举例（两因素完全随机化实验设计）,（一）完全随机化实验设计,3）设计实例研究问题：生字密度和文章主题熟悉性对阅读理解的影响。自变量？因变量？文章主题熟悉性(A)2个水平，生字密度(B)3个水平，2 3实验设计；被试数：12人SPSS数据输入方法方差分析,第六章 实验法,四、多因素实验设计,2、举例（两因素完全随机化实验设计）,（一）完全随机化实验设计,3）设计实例方差分析,A因素的主效应B因素的主效应AB的交互作用简单效应

15、检验：SSA(在b1水平上)SSA(在b2水平上)SSA(在b3水平上)SSB(在a1水平上)SSB(在a2水平上),第六章 实验法,四、多因素实验设计,1、特点（两因素重复测验被试内实验设计）,（二）完全重测多因素实验设计,1)研究中有两个自变量，一个有p个水平，一个有q个水平，p与q2。实验中含有pq个处理的结合。2)两个自变量都是被试内变量。a1b1 a1b2 a1b3 a1b1 a2b2 a2b3 s1 s1 s1 s1 s1 s1 s2 s2 s2 s2 s2 s2 s3 s3 s3 s3 s3 s3.,第六章 实验法,四、多因素实验设计,2、实例,（二）完全重测多因素实验设计,研究

16、主题熟悉性(A)和生字密度(B)对阅读理解的影响，A为被试内变量，2个水平，B为被试内变量，3个水平。共有6种处理水平的结合。4名被试阅读主题熟悉的3种不同生字密度的文章和主题不熟悉的3种不同生字密度的文章。用拉丁方平衡被试阅读文章的先后顺序。,第六章 实验法,四、多因素实验设计,2、实例,（二）完全重测多因素实验设计,数据输入方式？(观测值，多种实验条件）平方和分解模式SS总=SS被试间+SS被试内=SS被试间+(SSA+SS A被试+SSB+SSB被试+SSAB+SSAB被试)FA=MSA/MS A被试 FB=MSB/MS B被试FAB=SSAB/MS AB被试,第六章 实验法,四、多因素

17、实验设计,1、特点（两因素混合设计）,（三）多因素混合实验设计,1)两个自变量，一个为被试内设计，另一个为被试间设计。2)研究者更感兴趣于研究中的被试内因素的处理效应，以及两个因素的交互作用，而被试间因素的处理效应不是研究者最感兴趣的。,第六章 实验法,四、多因素实验设计,1、特点,（三）多因素混合实验设计,第六章 实验法,四、多因素实验设计,2、举例,（三）多因素混合实验设计,研究主题熟悉性(A)和生字密度(B)对阅读理解的影响，A为被试间变量，2个水平，B为被试内变量，3个水平。8名被试随机分为两组，一组阅读主题熟悉的3种不同生字密度的文章。另一组阅读主题不熟悉的3种不同生字密度的文章。用

18、拉丁方平衡被试阅读文章的先后顺序。,第六章 实验法,四、多因素实验设计,3、举例（数据输入方式）A,实验条件下的观察值,（三）多因素混合实验设计,A b1 b2 b3 1 3 4 5 1 6 6 7 1 4 4 5 1 3 2 2 2 4 8 12 2 5 9 13 2 3 8 12 2 3 7 11,第六章 实验法,四、多因素实验设计,3、举例（数据输入方式）,（三）多因素混合实验设计,平方和的分解SS总=SS被试间+SS被试内=(SSA+SS被试(A)+(SSB+SSAB+SSB被试(A)F=MSA/MS被试(A)F=MSB/MS B被试(A)F=SSAB/MS B被试(A),现场实验研究

19、范例1,1）研究目的：背景音乐对超级市场消费行为的影响2）假设：不同水平的音响会影响顾客行为3）实验变量：A：播放音乐的音量,B：超市规模；C 时间4）因变量：购物时间长短和花钱总量5）参考因变量：是否意识到背景音乐，是否喜欢,6）结果：高音量迅速购物（时间）,7）应用价值：控制超市及超市不同区域的人流量,现场实验研究范例2,1）研究目的：护士穿着对住院精神病患者行为影响2）假设：不同穿着影响病人不同行为3）实验变量：护士穿着（白色、流行、普通便服）,4）因变量：病人行为（攻击、未经允许离开病房）5）控制变量：时间（6周）,6）结果：白色导致不适应行为最多，普通便服其次，流行最少7）解释：病人

20、把白色制服与控制、治疗及疼痛联系,8）应用价值：改进精神病医院的设施和医护人员穿着,现场实验研究的策略,2、策略,1）假主办单位法：变换单位或假借其他单位的名义进行实验，使被试把评价测量与实验处理分开2）伪装测量：把要测量的内容混入例行的普通测量中（如新教学法效果、速溶咖啡广告）3）不实报告法：让被试接受一种不真实的经验或评估（如体育成绩）4）隐蔽随机化法：在被试不被觉察的情况下比较不同处理方式的效果（如广告）5）虚构处理方式：虚构看起来真实的不同处理方式（如犯罪记录与就业）,第六章 实验法,一、现场研究法,（三）评价,第六章 实验法,四、实验研究的评价,拓展作业,阅读多因素实验设计的研究文献

21、，并制作PPT内容包括自变量、因变量的抽象定义与测量指标实验设计的类型（被试内、被试间、混合实验）研究假设数据分析方法、结果表达（要求呈现出文章中的图表）研究结果是否充分证明了研究假设,实验研究举例,共设计了3个实验对假设进行验证。,实验1a采用线索范式研究高胖负面身体自我个体对胖相关词语的注意警觉和注意维持,实验1b采用同样的实验范式,只是将实验材料变为更具直接意义的身体轮廓图。两个实验的结果均支持实验假设,但是未能排除反应准备和线索对目标产生掩蔽等因素的影响。因此,实验2在身体和花瓶轮廓图周围呈现字母,要求被试对字母进行辨认,对被试的注意维持成分进行直接的测量。,实验1a设计,研究结论,研

22、究结果发现了高胖负面身体自我女大学生对胖相关信息的注意维持时间更长。,拓展作业,采用图片作为刺激材料，模拟这项研究。软件编程,拓展练习交互作用,主效应：每一自变量的总效应被称为主效应，表示一个自变量的每一个水平在第二个变量水平上平均成绩的差异。自变量间的交互作用：是指一个自变量的效应在第二个自变量的某些或全部水平上存在差异。,描述交互作用,在论文写作过程中，通常用线形图来说明交互作用，非平行线表示存在交互作用，而平行线表明不存在交互作用。,拓展练习设计实验,请设计一个双因素实验。其中变量A具有三个水平，变量B具有2个水平，A 请画图表示变量B存在主效应、变量A不存在主效应以及两个变量之间不存在

23、交互作用B请画图表示变量A和B均不存在主效应，但两个变量之间存在交互作用。C请画图表示变量A和B均存在主效应，但两个变量之间不存在交互作用。,有交互作用的数据分析,如果复合设计的结果存在一个显著的交互作用，交互作用的意义可以通过简单效应分析，两两平均数比较来进一步确认。简单效应：一个自变量在另外一个自变量不同水平上的显著差异,不存在交互作用的数据分析,如果复合设计结果的分析表明交互作用不显著，下一步应该是确定主效应主效应的来源可通过平均数的两两比较获得。,交互作用与外部效度,复合设计中的交互作用可以帮助解决一些矛盾的发现。当一个复合设计不存在交互作用时，每一个自变量的效应可适用于另一个自变量的

24、所有水平上，自变量的外部效度提升了。通过确定自变量产生效应的条件，交互作用实际上为一个实验的外部效度界定了范围。,重复测量设计拓展作业,对每个被试执行所有的实验条件，重复测量设计提供了一种有效的实验方法。适用条件：少量被试，或者只有通过对少数被试进行多次测试才能对自变量进行最好的研究时，研究被试在时间维度上的变化。练习效应平衡：练习效应：由于重复测试导致的被试行为上的变化，表现的越来越好，也可能越来越差。,在完全设计中平衡练习效应,完全设计是通过在被试内使用随机区组分配或ABBA抵消平衡法来平衡练习效应的。在随机区组分配中。实验条件（一个区组内的）以随机的方式排序。在ABBA抵消平衡法中，实验条件先以一种随机顺序呈现，然后再呈现相反的顺序。当练习效应呈非线性时，或者当被试成绩会被期望效应影响时，随机区组分配比ABBA抵消平衡法更好。,在不完全设计中平衡练习效应,在不完全设计中，练习效应在多个被试间进行平衡，而不是像完全设计那样在每个被试内进行平衡。在不完全设计中平衡练习效应的规则：实验的每一个条件在每一个序列位置上呈现的可能性必须相等。当拥有四个或四个以下条件时，在不完全设计中最好的方法是使用所有可能的条件顺序。在不完全设计中，两种特别的顺序呈现方法分别是拉丁方和轮转的随机开始顺序。,