第二章 实验设计与数据统计分析
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设计方法： （1）方法与程序描述法，即通过特定的方
法或操作程序给变量或指标下定义的一种 方法。如“饥饿”可定义为剥夺进食24小时 后个体存在的状态。 （2）动态特征描述法，即通过描述个体或 事物所具有的动态特征给变量下定义的一 种方法，如“聪明”可定义为善于解决问 题、运算灵活、记忆快速。 （3）静态特征描述法，即通过描述客体或 事物所具有的静态特征给变量下定义的一 种方法，如“聪明”可定义为知识渊博、 词汇丰富、运算技能熟练。
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一、实验设计的基本问题——实验中的效度
影响内部效度的因素：
2. 成熟或自然发展的影响
人们无论是否参与实验，都在不断地成长和变化。而 此类的变化将影响实验结果。在长期实验中，被试随 着年龄的增长，将会变得日益成熟，经验和能力都会 得到提高。参与时间较短的实验，被试也会发生疲倦、 困倦、无聊、饥饿或其它变化，这些变化也会改变他 们在实验中的行为。
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一、实验设计的基本问题——实验中的效度
实验的内部效度：指实验变量（处理） 能被精确估计的程度。
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一、实验设计的基本问题——实验中的效度
影响内部效度的因素： 1. 历史（经历）
历史事件指那些在实验过程中，与实验变量同时发生， 并对实验结果产生影响的特定事件。当出现这种情况 时，研究者往往无法判断实验结果是由处理（自变量） 引起的，还是由特定事件引起的。
周期比较长的实验容易历史因素的影响。 例如，在某项教学改革实验中，实验学校在实验进行
期间参与了上级教育主管部门在全地区范围开展的教 学评比活动，这一事件势必会对整个学校的教学活动 带来某种程度的影响，从而影响到我们对教改实验结 果的评估。很多教育实验往往需要较长周期，所以历 史事件对实验结果的影响应该得到关注和考虑。
简单随机抽样 分层随机抽样
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一、实验设计的基本问题——变量选择与控制
使用控制组 逻辑：米尔的第一原则（如果a在A后面发 生，那么A有可能是a的原因）和第二原则 （如果a总是跟在A后面发生，并且如果A 不存在，则a也不存在，那么可以断定A是 a发生的原因）
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一、实验设计的基本问题——变量选择与控制
2.实验设计中的控制
（1）实验控制：指对实验条件的限制。 （2）控制的应用
对变量的控制：随机化是实验研究中的重要 控制变量的技术。利用随机化原则对自变量 进行控制包含两种含义：一是从限定的总体 中随机抽取被试作为实验的样本；二是将抽 取的被试随机分配到相应的实验处理中去。
.
从限定总体中随机抽取样本的常用方法有：
有 （1）在内容上，用具体的事物来说明变量或概念； （2）在方法上，用经验的方法，即可直接感知、
度量的方法进行定义； （3）在着重点上，着重于界定变量的外延和操作
过程。
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3、操作定义设计的原则与方法
科学地设计操作定义，必须遵循对称 性原则和独特性原则。前者指操作定 义必须与其抽象定义相对称，不能过 宽或过窄；后者指操作定义必须使其 具有区别于其他事物、现象的独特特 征。
实验的外部效度：指实验研究的结果 能被概括到实验情景以外的程度。即 实验结果的普遍代表性和适用性。
实验设计的核心在于实验控制，但是，在人 为控制创设的实验情景下得出的规律，其推 论也往往有相当的局限性。
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一、实验设计的基本问题——实验中的效度
影响外部效度的因素： 1. 测验的反作用
前测增加或降低被试对实验条件的敏感性， 使得实验结果难以推广。
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一、实验设计的基本问题——变量选择与控制
3. 实验误差
尽可能减少误差的措施 调整实验中的被试，以减少其内在的变差效 应 在可能的情况下，增加实验重复的次数，对 实验结果进行综合评价
.
一、实验设计的基本问题——实验中的效度
因变量的效度概念回顾：效度即有效 性，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 因变量是有效的。
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一、实验设计的基本问题——实验中的效度
教材上没有提到的其他实验内部效度 和外部效度的重要影响因素：
2. 实验者或实验助理人员的偏向
皮格马利翁效应（期望效应）：在美国
心理学家罗森塔尔和雅各布森（1968）针对 实验者的期望对被试带来的影响所进行的一 项实验
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实例分析
自变量是被操纵的； 因变量是被观察 的；额外变量（控制变量）是保持恒 定的。
效度反映的是对因变量的测量是否测 得到的是因变量自身真正代表的属性。
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实例
在一项研究解题方法（自变量）对解题 能力影响的研究中，若以被试在一定时间 内解答出来的问题的多少为因变量的指标， 当要解答的问题足够多，而且按困难程度 排列时，以解答问题的数目作为因变量指 标是有效的。但是，如果问题很多但又都 非常容易，那么解答问题的数目作为因变 量的指标就不能说是有效的。因为它可能 是由阅读速度和书写速度造成的，而并不 能准确地反映出学生的解题能力。
R O1 X O2 R O3 X O4 R代表随机化， O代表观测，X代表实 验处理
.
二、真实验设计——完全随机化设计
1.随机实验组控制组前测后测设计 (2)数据的统计检验：
① 增值分数比较：
△a＝O2-O1 △b＝O4-O3 ? △a＝ △b
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两种错误的统计检验方法
错误的检验方法一：
？O2 ＝ O1
？O4 ＝ O3
If
（O2 ≠ O1 and O4 ＝ O3 ）
.
一、实验设计的基本问题——实验中的效度
影响外部效度的因素： 4. 重复实验处理的干扰
同一组被试在短期内接受两种或两种以上的 实验处理时，前一实验处理往往会对后一实 验处理产生积极或消极的影响，使被试产生 练习效应或疲劳效应。
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一、实验设计的基本问题——实验中的效度
教材上没有提到的其他影响实验内部效度 或外部效度的重要因素：
例四：语言教师想知道在一个语言教学班 里班容量的大小是否会影响学生学习的积 极性。
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二、真实验设计——完全随机化设计 完全随机化设计（简单随机化设计）， 指用随机化方法将被试随机分为几组， 然后依实验的目的对各组被试实施不 同的处理。
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二、真实验设计——完全随机化设计
1.随机实验组控制组前测后测设计 (1)设计模式：
随机化选择和分配被试的必要性、教育研究中的自然 班的问题
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一、实验设计的基本问题——实验中的效度
影响内部效度的因素：
4. 测验
指由于实验处理之前所施行的前测量可能积极地或消 极地影响着实验处理后的测量，进而混淆实验的结果。 在有前测的实验中，被试可能会由于在前测中获得了 经验，从而提高了在后测中的答题能力；也可能会由 于前测带来疲劳而影响到后测的成绩（前测和后测间 隔时间很短）。
3. 实验误差
实验误差是存在于实验单元内做同样处理所得 到观测数据间的变差的度量。
实验误差的三个主要来源：
来自被试差异的误差（S-类误差，G-类误差） 来自实验环境和操作过程的误差（G-类误差） 重复实验引起的误差（R-类误差） 注 S:subjects; G:groups; R:replications
周期比较长的实验容易发生
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一、实验设计的基本问题——实验中的效度
影响内部效度的因素： 6. 统计回归
指由于选用在某一特征方面具有极端分数 （最优或最差）的被试，到了实验后期测验 时分数通常会发生自然向群体的平均值靠拢 的趋势（集中趋势）——变得不再是最优或 最劣，在重复测量中分数向平均分靠拢。
指出下列实验中的自变量、因变量和控制 变量。 例一：一汽车制造商想了解为了使后面的汽 车司机能够尽快地知道前面的车子已经停住， 汽车的刹车灯应该多亮？
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例二：训练一只鸽子看见绿光啄键盘，看 见红光不啄键盘，正确啄键盘后，给予谷 子作为强化。
例三：想知道一个人估计时间的准确性， 设计如下：一只绿色小灯泡和电子记时器 相连，主试按键让灯亮5秒、10秒、30秒、 60秒，然后让被试相应复制出按键时间。
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一、实验设计的基本问题——实验中的效度
影响内部效度的因素： 8. 上述影响因素的交互作用：其中特别
是选择和成熟的交互作用最为常见
选择与成熟的交互作用是指成熟程度不同的 被试被安排在不同的组中将会影响实验结果 的正确解释。（说明前测在某些研究条件下 的必要性）
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一、实验设计的基本问题——实验中的效度
练习效应、学习效应、疲劳效应
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一、实验设计的基本问题——实验中的效度
影响内部效度的因素：
3. 选择
选择因素指由于没有用随机取样和随机分配的方法来 选择两组或几组被试，因而在实验处理之前各被试组 在各方面就事先存在着差异。这样，以本来就存在差 异的几个实验组施加实验处理之后再来比较各个组之 间的差异，比较出来的结果就说明不了到底是本来就 具有的差异造成的还是实验处理的不同造成的，研究 假设就无从证明。
.
概念
实验设计包括：
形成统计假设 制定实验计划：证明实验假设的思路？如何搜
集数据？如何分析数据？ 阐明检验统计假设所遵循的决策：决策标准？
（探索性研究与验证性研究的决策标准通常存 在差异） 实施计划：按计划搜集资料，并分析资料 统计决策：对统计假设的真伪作出归纳性推断
.
操作定义
1、含义： 在研究中，对变量作出明确的定义有两种
方式：一是抽象定义，指对研究变量或Βιβλιοθήκη Baidu 标本质的概括，以揭示其内涵，并将其与 其他变量或指标区别开来；二是操作定义， 指用可感知、可度量的事物事件、现象和 方法对变量或指标作出具体的界定、说明。 作出操作定义的过程就是将变量或指标的 抽象陈述转化为具体的操作陈述的过程。
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2、特征 操作定义最大的特征就是它的可观测性，另外还
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一、实验设计的基本问题——实验中的效度
影响内部效度的因素：
7. 仪器使用
指实验中测试手段、技术和工具的失效或缺乏一致性。 这可能是测试工具发生了变化（如仪器失灵、问卷涂 损等），或者是在实验过程中由于试验者主观情绪状 态发生变化（如变得更严格、疲倦或粗心等），或者 是评判标准发生了变化（如前后难度不同，不同班用 不同的测验，或者评判者的差异等），这些情况带来 的可能结果是测量和评级的精确性的会受到严重影响。
前测的作用及可能的影响
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一、实验设计的基本问题——实验中的效度
影响内部效度的因素：
5. 被试亡失
在一个延续时间较长的研究中，被试的更换、淘汰或 中途退出可能会对实验结果产生显著影响。例如，在 有实验组和控制组的两组实验中，由于控制组在中途 有优秀生转学进来，结果实验组效果很好，这就可能 是由于被试更换造成两组被试不等而造成的，而不一 定就是实验处理的效果。
第二章 实验设计与数据统计分析
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一、实验设计的基本问题 二、真实验设计 三、准实验设计和非实验设计
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概念
实验设计：指研究者针对需要验证的 实验假设，为有计划地搜集资料而预 先建立和依据的设计模式。
心理学的实验设计是心理学与统计学相结合的 实验技术科学（心理测量学也同样是心理学与 统计学相结合的科学）
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一、实验设计的基本问题——实验中的效度
影响外部效度的因素： 2. 选择偏差与实验变量的交互作用
抽样或分组没有做到真正的随机化，带来选 择偏差（即以非对等组进行比较）。
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一、实验设计的基本问题——实验中的效度
影响外部效度的因素： 3. 实验安排的反作用
被试在实施处理前了解实验的安排或因参加 实验而受到暗示，被试可能产生霍桑效应 （安慰剂效应）
1. 实验处理的“传染”
假如实验组与控制组有机会相互沟通，实验组的被试 就可能把一些实验刺激的因素传递给控制组的被试。 例如，某学校在进行一项教师是否进行学习方法指导 对学生成绩影响的实验研究中，实验班和对照班的学 生可能会私下交流学习经验，得到学习方法指导的实 验班学生会把好的学习方法传播给对照班的学生。这 时候我们就说对照班受到了“污染”，已经不是真正 的对照班了。
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一、实验设计的基本问题——变量 选择与控制
1.变量的选择
心理学实验的目的在于探讨刺激与行为（反应） 之间的关系或说明关系的性质
S－R或S－O－R之间的关系在心理学实验研究 中则以自变量、因变量、额外变量（控制变 量）、中间变量、调节变量、无关变量等变量 之间的关系来进行描述
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一、实验设计的基本问题——变量 选择与控制
设计方法： （1）方法与程序描述法，即通过特定的方
法或操作程序给变量或指标下定义的一种 方法。如“饥饿”可定义为剥夺进食24小时 后个体存在的状态。 （2）动态特征描述法，即通过描述个体或 事物所具有的动态特征给变量下定义的一 种方法，如“聪明”可定义为善于解决问 题、运算灵活、记忆快速。 （3）静态特征描述法，即通过描述客体或 事物所具有的静态特征给变量下定义的一 种方法，如“聪明”可定义为知识渊博、 词汇丰富、运算技能熟练。
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一、实验设计的基本问题——实验中的效度
影响内部效度的因素：
2. 成熟或自然发展的影响
人们无论是否参与实验，都在不断地成长和变化。而 此类的变化将影响实验结果。在长期实验中，被试随 着年龄的增长，将会变得日益成熟，经验和能力都会 得到提高。参与时间较短的实验，被试也会发生疲倦、 困倦、无聊、饥饿或其它变化，这些变化也会改变他 们在实验中的行为。
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一、实验设计的基本问题——实验中的效度
实验的内部效度：指实验变量（处理） 能被精确估计的程度。
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一、实验设计的基本问题——实验中的效度
影响内部效度的因素： 1. 历史（经历）
历史事件指那些在实验过程中，与实验变量同时发生， 并对实验结果产生影响的特定事件。当出现这种情况 时，研究者往往无法判断实验结果是由处理（自变量） 引起的，还是由特定事件引起的。
周期比较长的实验容易历史因素的影响。 例如，在某项教学改革实验中，实验学校在实验进行
期间参与了上级教育主管部门在全地区范围开展的教 学评比活动，这一事件势必会对整个学校的教学活动 带来某种程度的影响，从而影响到我们对教改实验结 果的评估。很多教育实验往往需要较长周期，所以历 史事件对实验结果的影响应该得到关注和考虑。
简单随机抽样 分层随机抽样
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一、实验设计的基本问题——变量选择与控制
使用控制组 逻辑：米尔的第一原则（如果a在A后面发 生，那么A有可能是a的原因）和第二原则 （如果a总是跟在A后面发生，并且如果A 不存在，则a也不存在，那么可以断定A是 a发生的原因）
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一、实验设计的基本问题——变量选择与控制
2.实验设计中的控制
（1）实验控制：指对实验条件的限制。 （2）控制的应用
对变量的控制：随机化是实验研究中的重要 控制变量的技术。利用随机化原则对自变量 进行控制包含两种含义：一是从限定的总体 中随机抽取被试作为实验的样本；二是将抽 取的被试随机分配到相应的实验处理中去。
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从限定总体中随机抽取样本的常用方法有：
有 （1）在内容上，用具体的事物来说明变量或概念； （2）在方法上，用经验的方法，即可直接感知、
度量的方法进行定义； （3）在着重点上，着重于界定变量的外延和操作
过程。
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3、操作定义设计的原则与方法
科学地设计操作定义，必须遵循对称 性原则和独特性原则。前者指操作定 义必须与其抽象定义相对称，不能过 宽或过窄；后者指操作定义必须使其 具有区别于其他事物、现象的独特特 征。
实验的外部效度：指实验研究的结果 能被概括到实验情景以外的程度。即 实验结果的普遍代表性和适用性。
实验设计的核心在于实验控制，但是，在人 为控制创设的实验情景下得出的规律，其推 论也往往有相当的局限性。
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一、实验设计的基本问题——实验中的效度
影响外部效度的因素： 1. 测验的反作用
前测增加或降低被试对实验条件的敏感性， 使得实验结果难以推广。
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一、实验设计的基本问题——变量选择与控制
3. 实验误差
尽可能减少误差的措施 调整实验中的被试，以减少其内在的变差效 应 在可能的情况下，增加实验重复的次数，对 实验结果进行综合评价
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一、实验设计的基本问题——实验中的效度
因变量的效度概念回顾：效度即有效 性，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 因变量是有效的。
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一、实验设计的基本问题——实验中的效度
教材上没有提到的其他实验内部效度 和外部效度的重要影响因素：
2. 实验者或实验助理人员的偏向
皮格马利翁效应（期望效应）：在美国
心理学家罗森塔尔和雅各布森（1968）针对 实验者的期望对被试带来的影响所进行的一 项实验
.
实例分析
自变量是被操纵的； 因变量是被观察 的；额外变量（控制变量）是保持恒 定的。
效度反映的是对因变量的测量是否测 得到的是因变量自身真正代表的属性。
.
实例
在一项研究解题方法（自变量）对解题 能力影响的研究中，若以被试在一定时间 内解答出来的问题的多少为因变量的指标， 当要解答的问题足够多，而且按困难程度 排列时，以解答问题的数目作为因变量指 标是有效的。但是，如果问题很多但又都 非常容易，那么解答问题的数目作为因变 量的指标就不能说是有效的。因为它可能 是由阅读速度和书写速度造成的，而并不 能准确地反映出学生的解题能力。
R O1 X O2 R O3 X O4 R代表随机化， O代表观测，X代表实 验处理
.
二、真实验设计——完全随机化设计
1.随机实验组控制组前测后测设计 (2)数据的统计检验：
① 增值分数比较：
△a＝O2-O1 △b＝O4-O3 ? △a＝ △b
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两种错误的统计检验方法
错误的检验方法一：
？O2 ＝ O1
？O4 ＝ O3
If
（O2 ≠ O1 and O4 ＝ O3 ）
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一、实验设计的基本问题——实验中的效度
影响外部效度的因素： 4. 重复实验处理的干扰
同一组被试在短期内接受两种或两种以上的 实验处理时，前一实验处理往往会对后一实 验处理产生积极或消极的影响，使被试产生 练习效应或疲劳效应。
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一、实验设计的基本问题——实验中的效度
教材上没有提到的其他影响实验内部效度 或外部效度的重要因素：
例四：语言教师想知道在一个语言教学班 里班容量的大小是否会影响学生学习的积 极性。
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二、真实验设计——完全随机化设计 完全随机化设计（简单随机化设计）， 指用随机化方法将被试随机分为几组， 然后依实验的目的对各组被试实施不 同的处理。
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二、真实验设计——完全随机化设计
1.随机实验组控制组前测后测设计 (1)设计模式：
随机化选择和分配被试的必要性、教育研究中的自然 班的问题
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一、实验设计的基本问题——实验中的效度
影响内部效度的因素：
4. 测验
指由于实验处理之前所施行的前测量可能积极地或消 极地影响着实验处理后的测量，进而混淆实验的结果。 在有前测的实验中，被试可能会由于在前测中获得了 经验，从而提高了在后测中的答题能力；也可能会由 于前测带来疲劳而影响到后测的成绩（前测和后测间 隔时间很短）。
3. 实验误差
实验误差是存在于实验单元内做同样处理所得 到观测数据间的变差的度量。
实验误差的三个主要来源：
来自被试差异的误差（S-类误差，G-类误差） 来自实验环境和操作过程的误差（G-类误差） 重复实验引起的误差（R-类误差） 注 S:subjects; G:groups; R:replications
周期比较长的实验容易发生
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一、实验设计的基本问题——实验中的效度
影响内部效度的因素： 6. 统计回归
指由于选用在某一特征方面具有极端分数 （最优或最差）的被试，到了实验后期测验 时分数通常会发生自然向群体的平均值靠拢 的趋势（集中趋势）——变得不再是最优或 最劣，在重复测量中分数向平均分靠拢。
指出下列实验中的自变量、因变量和控制 变量。 例一：一汽车制造商想了解为了使后面的汽 车司机能够尽快地知道前面的车子已经停住， 汽车的刹车灯应该多亮？
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例二：训练一只鸽子看见绿光啄键盘，看 见红光不啄键盘，正确啄键盘后，给予谷 子作为强化。
例三：想知道一个人估计时间的准确性， 设计如下：一只绿色小灯泡和电子记时器 相连，主试按键让灯亮5秒、10秒、30秒、 60秒，然后让被试相应复制出按键时间。
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一、实验设计的基本问题——实验中的效度
影响内部效度的因素： 8. 上述影响因素的交互作用：其中特别
是选择和成熟的交互作用最为常见
选择与成熟的交互作用是指成熟程度不同的 被试被安排在不同的组中将会影响实验结果 的正确解释。（说明前测在某些研究条件下 的必要性）
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一、实验设计的基本问题——实验中的效度
练习效应、学习效应、疲劳效应
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一、实验设计的基本问题——实验中的效度
影响内部效度的因素：
3. 选择
选择因素指由于没有用随机取样和随机分配的方法来 选择两组或几组被试，因而在实验处理之前各被试组 在各方面就事先存在着差异。这样，以本来就存在差 异的几个实验组施加实验处理之后再来比较各个组之 间的差异，比较出来的结果就说明不了到底是本来就 具有的差异造成的还是实验处理的不同造成的，研究 假设就无从证明。
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概念
实验设计包括：
形成统计假设 制定实验计划：证明实验假设的思路？如何搜
集数据？如何分析数据？ 阐明检验统计假设所遵循的决策：决策标准？
（探索性研究与验证性研究的决策标准通常存 在差异） 实施计划：按计划搜集资料，并分析资料 统计决策：对统计假设的真伪作出归纳性推断
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操作定义
1、含义： 在研究中，对变量作出明确的定义有两种
方式：一是抽象定义，指对研究变量或Βιβλιοθήκη Baidu 标本质的概括，以揭示其内涵，并将其与 其他变量或指标区别开来；二是操作定义， 指用可感知、可度量的事物事件、现象和 方法对变量或指标作出具体的界定、说明。 作出操作定义的过程就是将变量或指标的 抽象陈述转化为具体的操作陈述的过程。
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2、特征 操作定义最大的特征就是它的可观测性，另外还
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一、实验设计的基本问题——实验中的效度
影响内部效度的因素：
7. 仪器使用
指实验中测试手段、技术和工具的失效或缺乏一致性。 这可能是测试工具发生了变化（如仪器失灵、问卷涂 损等），或者是在实验过程中由于试验者主观情绪状 态发生变化（如变得更严格、疲倦或粗心等），或者 是评判标准发生了变化（如前后难度不同，不同班用 不同的测验，或者评判者的差异等），这些情况带来 的可能结果是测量和评级的精确性的会受到严重影响。
前测的作用及可能的影响
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一、实验设计的基本问题——实验中的效度
影响内部效度的因素：
5. 被试亡失
在一个延续时间较长的研究中，被试的更换、淘汰或 中途退出可能会对实验结果产生显著影响。例如，在 有实验组和控制组的两组实验中，由于控制组在中途 有优秀生转学进来，结果实验组效果很好，这就可能 是由于被试更换造成两组被试不等而造成的，而不一 定就是实验处理的效果。
第二章 实验设计与数据统计分析
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一、实验设计的基本问题 二、真实验设计 三、准实验设计和非实验设计
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概念
实验设计：指研究者针对需要验证的 实验假设，为有计划地搜集资料而预 先建立和依据的设计模式。
心理学的实验设计是心理学与统计学相结合的 实验技术科学（心理测量学也同样是心理学与 统计学相结合的科学）
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一、实验设计的基本问题——实验中的效度
影响外部效度的因素： 2. 选择偏差与实验变量的交互作用
抽样或分组没有做到真正的随机化，带来选 择偏差（即以非对等组进行比较）。
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一、实验设计的基本问题——实验中的效度
影响外部效度的因素： 3. 实验安排的反作用
被试在实施处理前了解实验的安排或因参加 实验而受到暗示，被试可能产生霍桑效应 （安慰剂效应）
1. 实验处理的“传染”
假如实验组与控制组有机会相互沟通，实验组的被试 就可能把一些实验刺激的因素传递给控制组的被试。 例如，某学校在进行一项教师是否进行学习方法指导 对学生成绩影响的实验研究中，实验班和对照班的学 生可能会私下交流学习经验，得到学习方法指导的实 验班学生会把好的学习方法传播给对照班的学生。这 时候我们就说对照班受到了“污染”，已经不是真正 的对照班了。
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一、实验设计的基本问题——变量 选择与控制
1.变量的选择
心理学实验的目的在于探讨刺激与行为（反应） 之间的关系或说明关系的性质
S－R或S－O－R之间的关系在心理学实验研究 中则以自变量、因变量、额外变量（控制变 量）、中间变量、调节变量、无关变量等变量 之间的关系来进行描述
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一、实验设计的基本问题——变量 选择与控制