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第五章真实验设计第一节单因素完全随机设计心理学研究方法理论（或思辨）的研究方法现象学（或描述）的研究方法实证的研究方法观察法个案法访谈法相关法实验法传统实验心理学方法认知实验心理学方法认知神经科学方法做实验研究，需要具备两方面的知识：1)是有关研究课题的知识；作为研究基础的理论背景、研究的基本假设与预期……。研究课题的确定主要取决于研究者对所要研究的问题的专业知识，它保证开展的研究在特定的领域中有继承、有发展、有一定的科学价值。2)是有关实验的一般结构，即实验设计及统计学知识。研究的质量主要取决于研究者的实验设计及统计学知识，它保证研究结果的可靠性，结论的合理性。什么是实验设计?广义的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、变量的选择等等一直到结果的分析、论文的写作一系列内容。它给研究者展示如何进行科学研究的概貌，试图解决研究的全过程。狭义的实验设计特指实施实验处理的一个计划方案以及与计划方案有关的统计分析。狭义的实验设计着重解决的是从如何建立统计假说到作出结论这一段。实验设计包括的活动如下：1．建立与研究假说有关的统计假说；2．确定实验中使用的实验处理(自变量)和必须控制的多余条件(额外变量)；3．确定实验中需要的实验单元(被试)的数量及被试抽样的总体；4．确定将实验条件分配给被试的方法；5．确定实验中每个被试要记载的测量(因变量)和使用的统计分析。实验设计的内容①刺激变量(或刺激变项)的确定及其呈现的方式；②反应变量(或反应变项)的指标及其测量方法；③对一切有关变量(或变项)的控制措施；④确定被试总体及被试样本人数和选择被试的方法；⑤拟定主试在实验开始前对被试者要说的指导语；⑥规定实验次数；⑦安排实验程序；⑧规定使用仪器的型号；⑨规定处理实验数据的方法。实验设计的基本类型从对实验控制条件的严密程度的不同：①真实验设计②准实验设计③非实验设计根据实验中要操纵变量的多少：①单因素实验设计②多因素实验设计根据在各种自变量及各种处理水平中是否用相同被试：①被试内设计②被试间设计③混合设计实验设计模式一、从被试接受实验处理的情况分（一）被试内设计1.实验前后设计2.定时系列设计3.抵消平衡设计（二）被试间设计1.随机组设计2.配对组设计（三）混合设计二、从实验控制的严密程度分（一）真实验设计1.完全随机化设计（1）随机实验组控制组前测后测设计（2）随机实验组控制组后测设计（3）随机多组后测设计2.多因素实验设计完全随机析因设计3.随机化区组设计（1）随机化区组单因素设计（2）随机化区组多因素设计（二）准实验设计1.单组准实验设计（1）时间序列设计（2）相等时间样本设计2.多组准实验设计（1）不相等组实验组控制组前测后测设计（2）不相等组实验组控制组前测后测时间序列设计（3）平衡设计（三）非实验设计1.单组后测设计2.单组前测后测设计3.固定组比较设计4.事后回溯设计实验设计中使用的符号X：表示一种处理，即研究者操作或变化的实验变量（自变量）；在比较不同的处理时，以X0，X1，X2…表示O：表示处理前或后的一种观测或度量自左至右：表示时间次序或先后同一横行的X或O：表示这些X或O作用于同一组被试R：表示被试已被随机化选择、分配M：表示把被试加以配对……由虚线所隔开的各组是非同质的，虚线表示不能随机选择和部署两组表示事后回溯设计中的自变量，是研究者不能操纵或改变的X1.因素与水平因素(factor)指研究者在实验中感兴趣的一个变量，研究者通过操纵、改变它，来估价它对因变量的影响，这个变量也叫自变量。实验中所操纵的变量的每个特定的值叫因素的水平(1evel)，研究者需要事先确定因素的水平及其数量。因素的水平可以是定量的，如“年龄”、“声音的强度”等，也可以是定性的，如“性别”、“人格类型”等。实验中只有一个自变量的称为单因素实验，有一个以上自变量的就称为多因素实验。实验设计的基本术语2．处理与处理水平的结合处理与处理水平的结合都是指实验中一个特定的、独特的实验条件。例如，在一个探讨人在快速呈现条件下命名汉字的2X2两因素完全随机实验设计中，有呈现速度(A)和汉字频率(B)两个因素，其中呈现速度有50毫秒(A1)和100毫秒(A2)两个水平，汉字有高频字(B1)和低频字(B2)两个水平。这时，实验中有4种处理水平的结合：A1B1、A1B2、A2B1、A2B2。3.主效应(maineffects)与交互作用(interaction)实验中由一个因素的不同水平引起的变异叫因素的主效应。在一个单因素实验中，由自变量的不同水平的数据计算的方差即这个自变量的处理效应，或主效应。在一个多因素实验中，计算一个因素的主效应时应忽略实验中其它因素的不同水平的差异。在一个多因素实验中，研究者常常需要估价因素的不同水平之间的复杂的变化关系。当一个因素的水平在另一个因素的不同水平上变化趋势不一致时，我们称两个因素之间存在交互作用。交互作用也称交互效应。既然因素之间的影响和制约是一种双向的、相互的，我们就把因素间这种相互影响和制约的关系称为交互作用。具体来讲，如果A因素的效应在B因素的不同水平上有差异（或者反过来），那么就说A和B之间有交互作用。A因素与B因素的交互作用05101520253035A1A2B1B24．简单效应(simpleeffects)在因素实验中，一个因素的水平在另一个因素的某个水平上的变异叫简单效应。例如，在一个2X2两因素实验中，A因素和B因素各有两个水平。A因素的两个水平在B1水平的方差叫A在B1水平的简单效应，A因素的两个水平在B2水平的方差叫A在B2水平的简单效应。当方差分析中发现一个两次交互作用时，往往需要进一步做简单效应检验，以说明两个因素之间交互作用的实质。例如：噪声强度两个水平：40分贝（A1）、60分贝（A2）;任务难度两个水平：高（B1）、低（B2）如果两个因素之间存在交互效应，就需要做简单效应分析。在B1（任务难度高）水平上，40分贝（A1）与60分贝（A2）时，测验成绩有没有差异，如果有，称为A在B1水平上有简单效应；同样A在B2水平上是否简单效应；B在A1水平上是否简单效应；B在A2水平上是否简单效应；5．比较(comparisons)对各处理水平平均数之间差异的估价叫比较。例如，在一个2X3两因素实验中，A因素和B因素的主效应都是显著的。对于A因素来说，主效应显著明显是由于A1水平与A2水平之间的差异显著，而B因素的主效应显著则有多种可能因此，当一个处理的主效应显著，且处理的水平数多于2时，需要进一步揭示主效应显著的意义，即到底哪些水平之间比较是差异显著的，这就是比较的主要任务。6、处理效应指的是，总变异中由自变量所引起的那部分变异。主效应、交互效应、简单效应，都属于处理效应开始各种实验设计的学习啦！真实验研究设计是相对准实验研究设计和非实验研究设计而言，是实验类研究中条件控制最为严格的一种，有时也简称实验研究设计。真实验设计的基本逻辑是，根据随机化的原则把被试分配到不同的实验条件中去，所形成的这些组具有同质性或是等组，在控制好无关变量的情况下如果这些组的成绩有所差异，则可以推论这些差异是由于不同的实验条件所造成的。关键：1）研究者可以在两组之间采用随机法和等组法去“创造”实验组和控制组为等组；2）研究者可操纵自变量，只对实验组实施处理，控制组不实施处理。实验设计类型单因素与多因素实验设计被试间、被试内与混合设计完全随机、随机区组与拉丁方设计真实验设计的类型自变量被试因变量额外变量单因素，多因素设计被试内，被试间，混合设计完全随机，随机区组，拉丁方设计单元，多元设计第一节单因素完全随机设计单因素完全随机设计是指研究者在实验中只操纵一个自变量，并采用随机化的原则把被试分配到自变量的不同水平上的一种实验设计。1.适用条件研究中只对一个自变量感兴趣，水平数为P（P=2）。2.设计方案（1）从总体中随机抽取一部分被试；（2）将这部分被试随机分成P个组；（3）每个组随机接受一个自变量水平的处理。自变量Aa1a2a3—————————S11S21S31S12S22S32S13S23S33S15S25S35—————————Y1Y2Y3每个被试只接受一种自变量水平或者多个自变量水平结合中的一种实验处理，不同被试接受不同的自变量水平或者多个自变量水平结合中的不同实验处理，所以称为被试间设计；被试随机取样，随机安排到不同的实验处理，称为完全随机化设计各个实验处理组的被试之间没有关系，称为独立样本设计一、实验组控制组后测设计（一）实验组控制组后测设计模式（独立样本t检验）EXP：R1XO1———————CON：R2—O2观看暴力电视对攻击行为的影响.实验组儿童控制组儿童看暴力电视攻击次数-攻击次数差异?例如，研究衣着风格是否会引起营业员对顾客接待时间的不同。自变量是衣着风格，有两个水平—考究和邋遢，随机分配8名营业员去接待衣着考究的顾客，另外8名去接待衣着邋遢的顾客。结果用独立t检验，显示营业员对衣着考究的顾客的反应时间（M=48.38,SD=10.11）显著少于招待衣着邋遢的顾客的时间（M=63.25,SD=12.54，,t（14）=2.61，p=0.021）（二）实验组控制组多组后测设计模式（单因素F分析、事后多重比较）R1XO1R2XO2R3XO3RnXnOnRn+1—On+1电视内容对攻击行为的影响实验1组儿童实验2组儿童看暴力电视攻击次数看助人电视攻击次数差异?控制组儿童-攻击次数注意：F检验如有显著差异，则还需进一步多重比较。例如，我们把上个实验中顾客的穿着改为3种不同风格——增加“衣着随意组”（这里注意要重新考虑新自变量的操作定义）。将24名同学假装顾客，各8名不同风格。结果表述如下，不同穿着风格对营业员的反应时间有显著效应，F（2，21）=4.71，p=0.02。Tukey检验显示（p0.05）,营业员接待衣着邋遢（M=63.25,SD=11.73）的学生的反应慢于接待衣着考究（M=48.38,SD=9.46）或衣着随意（M=48.88,SD=9.55）的学生。而营业员接待衣着考究或衣着随意的学生的反应时间之间没有差异。假设的衣着风格实验中营业员的反应时间衣着风格衣着考究衣着邋遢衣着随意375039384638446247475244497450496948547770697655M=48.38M=63.25M=48.88（三）实验组控制组后测设计的评价优点：1）采用随机选取和分配被试的方法形成两个或两个以上的等组，从而可以控制选择、被试消亡以及选择和成熟的交互作用等因素对实验结果的影响。2）由于安排和使用了实验组和控制组，并以两组后测成绩的比较为依据，因此可以控制历史、成熟、仪器的使用等因素对实验结果的干扰。3）对实验组和控制组不进行前测，可以避免因前测经验而产生对后测的练习、熟悉和疲劳效应，从而控制前测对后测的反作用效应。此外节省人力、物力和时间。局限：只有一个自变量，所以不能分析多个自变量及其交互作用对因变量的影响。这是所有单因素实验设计共同具有的研究局限。二、实验组控制组前测后测设计（一）实验组控制组前测后测设计模式（独立样本t检验或单因素协方差分析）EXP：R1O1XO2（实验组）————————————CON：R2O3—O4（控制组）教学训练对标题预测内容的能力影响实验组内容预测2方法训练内容预测1控制组内容预测4常规训练内容预测3注意:1独立样本T检验;2单因素协方差分析（二）实验组控制组前测后测设计的数据分析1）独立样本的t检验。O2—O1/O4—O32）单因素的协方差分析。（三）实验组控制组前测后测设计的评价优点：1）随机分配被试的方法形成等组，从而可以控制选择、被试亡失以及选择与成熟的交互作用等因素对实验结果的干扰。2）由于安排了实验组和控制组，对于实验结果的分析是以实验组和控制组后测成绩的比较为依据，因此在前测