心理学实验设计讲解

“重复测定设计”）又可默认为“相关组设计” / “随
机区组设计”
（而“匹配设计”属于
“被试间设计”、“相关组设计”）
3、“随机区组设计”（即“相关组设计”）可包括 “配对设计”与“重复测定设计”
第一节 真实验（一）：单因素实验设计
一、自变量为两个水平（即双组设计）
2、（低层建筑）比较自变量在两个量值或属性上 差异的实验设计
题型均为四选一的选择题，在计算机上操作，要 求被试得出正确答案并按键作答，每次作答后均 给予正误反馈。每题有且仅有两次运算，一次为 加减法、一次为乘法（如，“58 + 29×37”为中等难度任 务的计算题），同一难度任务中的各题尽量保证难度 相当。各难度的题量足够一般被试做满20分钟， 运算过程中提供纸笔让被试可以打草稿。
在此类“呈现-不呈现”的情景中，接受实验处理 的为实验组、未接受实验处理的为控制组/对照组。
第一节 真实验（一）：单因素实验设计
专题：被试分配
⑴随机分配（独立组设计）
优点：a. 被试接受实验的时间短，避免其厌烦或疲劳； b. 避免了序列效应；c. 操作简易。
缺点：a. 各组被试仍可能存在差异；b. 被试利用率低， 实验需要更多被试；c. 统计效率不高。
第二节 真实验（二）：两因素实验设计
几个重要概念： 《心理统计学》P388-396
1、主效应：在多因素实验设计中，由单个自变量 （不同水平的改变）引起的因变量的变化。
实验设计中有N个自变量就对应有N个主效应。
2、交互作用（交互效应）：一个自变量的各水平 在因变量上的差异随着其他自变量的水平不同而 有表现出不一致。
多因素实验设计可同时考察不同自变量的组合， 这更接近现实的情形。
其优点：a. 实验效率高；b. 能考察交互作用；c. 更 有利于干扰变量的控制。
一、（最简单的）2x2实验设计（图示）
即实验有两个自变量，每个各2个水平，共4个处理。
举例：商场售货员对待不同衣着风格、不同年龄段顾客
的态度差异。 [变量命名] （假定的结果）
⑶题目随机呈现。待被试做到规定的7分28秒时中 止计算题作业，屏幕上呈现：时间到，请你估计 刚才正式做题用了多少时间。（精确至几分几秒）以 填空形式输入数字，电脑记录结果。
实验设计示例
5 数据处理（1分）
针对两个反应指标均可分别采用完全随机化的方 差分析来进行差异检验。
整体思路及方案的可行性（1分）
⑶区组内各单元由各团体构成（即如前两种情况中的
将一个团体看作一名被试）
第一节 真实验（一）：单因素实验设计
注意：有关的概念辨析
1、随机抽取/选择被试；随机分配/分派被试（随
机分组）
2、无特别说明时，“被试间设计”（即“组间设计”）
又可默认为“独立组设计” / “完全随机设计”；
“被试内设计”（即“组内设计”、
附“被试的分组情况”
实验设计示例
考察“语调在6-10岁儿童对不同类型反语认知中的作用”
3 实验材料（略，按实验的真实需要来编制） 4 实验程序（略，按实验的真实需要来安排）
如有必要，请说明计分方法（如本题中“正确率”
的计算）
5 数据处理（略，只需按实验目的拟出适宜的统 计方法）
课外作业：查阅一篇实验报告论文，简要摘录 文中关于研究方法的内容 [ 被试构成、实验设计、 实验材料、实验程序、统计方法 ]，并注明出处。 （限700字）
实验设计示例
4 实验程序（3分）
⑴在正式实验前，被试要接受3道该组难度的计算 题作为练习（这些题只在练习中使用），以熟悉数字 运算与按键反应。
[专门外设用于心理实验的反应键盘，四个按键与屏幕上呈 现的四个选项位置一一对应，以尽量减少用于按键选择的时间]
⑵练习完后休息45秒，进行正式实验。其指导语 为：“在接下来的一段时间里你将继续进行此类 题目的正式计算，请用心作答”。被试按键确认 后即开始正式实验，同时电脑开始计时。期间不 再中断休息。
根据各被试组的类型不同区分为：独立组设计、相关组 设计（包括配对设计、被试内设计）；对应对随机化 设计与区组设计。
多因素实验设计中根据各自变量的相应类型区分为：被 试间设计（默认为独立组设计） 、被试内设计与 混合设计。
链接：各设计适用的统计方法；因变量的多少
第一节 真实验（一）：单因素实验设计
因变量为时距估计的长短与准确性，分别用被试 对时距的估计值、以及估计值与真实值之差的绝 对值作为其反应指标。（2分）
另外，规定其作业的时间均为7分28秒（448s）。 所以数据均转换成秒来计算。
实验设计示例
3 实验材料（3分）
低难度任务为正整数一位数的加减及乘法运算题、 中等难度任务为正整数两位数的加减及乘法运算 题、高难度任务为正整数三位数的加减及乘法运 算题。
第一节 真实验（一）：单因素实验设计
二、（低层建筑的拓展）自变量为三个水平及以上
（即多组设计） P31/35
1、（针对安慰剂效应）一个实验组、两个控制组
2、两个实验组、一个控制组（即综合了双组设计的
两种方案）
举例：
[被试分配、统计方法]
①恐惧情绪状态对合群性存在影响。
②汉字清晰率为70%时对汉字识别率无明显影响， 但会影响汉字识别的反应时；而40%时则既会影响汉 字的识别率，也会影响其反应时。
专题：被试分配
⑶重复测定（被试内设计）。
前两种设计被试只接受某一种处理，而重复测定则 要求被试接受该自变量所有水平的实验处理。
Leabharlann Baidu点：a. 确保各组被试（在特征上）同质；b. 被试利
用率高，节省被试；c. 从组内效应中区分出被试效应，
统计效率高。 缺点：a. 被试接受多次实验处理，时间长，易导致其
每个区组内被试分配的情况： [统计P279]
⑴一名被试即为一个区组（即被试内设计，最常见，
但存在序列效应，应采取随机化或抵消平衡法加以控制）
⑵每个区组内的被试数是实验处理数的整数倍：例
如处理数为3（即3个实验组），选24名被试分为4个区组，每 区组为（同质的）6人，每2人接受同一处理。（即匹配设计）
③关于从众现象，群体规模为3人时即可产生显著效 应，但增至6人时其效应并未有明显提升。
第一节 真实验（一）：单因素实验设计
二、 自变量为三个水平及以上（即多组设计）
3、三个（及以上）实验组
适用于自变量为连续变量或多个属性的离散变量。
如果自变量为连续变量，那么水平数越多，越有利 于建立函数型的因果关系；并且在均值比较的基础上， 还可使用回归分析等统计方法。
补充：实验设计应遵循的原则——最简原则
（奥卡姆的威廉）著名格言：“不应不必要地增加 事物的复杂性。” （即某课题能简单设计既达成实验
目的，那就不要把设计复杂化了）
“真实验”内容梗概
根据实验自变量的多少区分为：单因素实验设计、 多因素实验设计（课堂只讲两因素实验设计）。
单因素实验设计中根据自变量水平的多少区分为：双组 设计、多组设计。
补充章 实验设计类型及其方案
（即第二章第二节内容） P30-40
第一节 真实验（一）：单因素实验设计 第二节 真实验（二）：两因素实验设计 第三节 准实验、非实验
实验设计方案示范
课题（实验目的）：考察“在相同时间内，完成不
同难度的任务对该段时距估计的影响” （15分）
[预期可能结果：作业任务越简单，所用时间估计得越短/长； 或者，作业任务越简单，所用时间估计得越准。]
实例探讨
设计一个实验方案来检验以下理论假设：
1、“恐惧状态下的人们更愿意与他人沟通” 2、“针对社交障碍者，团体辅导比个别辅导更
有效”。
3、“商场售货员对待不同年龄段顾客的态度存 在差异”。
4、“当代社会，年长者对于纸制文字材料的阅 读效果要好于青少年，而青少年则在阅读电子文 字材料上要优于年长者”。
厌烦或疲劳；b. 序列效应的存在可能导致有些实验不
能采用重复测定（顺序的不可逆）。
“匹配”与“重复测定”均属于相关组/区组设计
[统计方法]
第一节 真实验（一）：单因素实验设计
专题：区组设计/相关组设计
其设计目的在于使区组内的被试差异尽量缩小 （保持区组内的同质，以及各实验组间的同质），从 而将区组间的差异从误差中剔除出来。
实验设计示例
考察“语调在6-10岁儿童对不同类型反语认知中的作用”
2 实验设计
采用2x2x3的三因素混合设计。自变量为语调（中 性语调、强调语调。中性语调即说话人的最后评论以中性的、
无强调的语调说出；强调语调即说话人的最后评论以与说话人真
实意图一致的语调说出）、反语类型（反语批评、反语 恭维）和年龄（6岁、8岁、10岁），其中语调和年 龄为被试间变量。在每一个年龄组的被试中，各有 一半被试在中性语调条件下实验，另外一半被试在 强调语调条件下实验。反语类型为被试内变量，所 有被试都接受同样包含两种反语类型（反语批评和 反语恭维）的故事。因变量为被试在态度判断、话 语含义判断和语言现象解释上的正确率。
两因素实验设计中有1个交互作用（AxB）。[三因素 实验设计中有4个交互作用（AxB、AxC、BxC、 AxBxC）……]
如果交互作用不显著，那么检验每个自变量的主效 应很重要；若交互作用显著，则检验主效应的意义就 不大了，应检验各简单效应。
基于实验组-控制组设计，对已发现的影响因素做进 一步的（两点）划分，以确定其影响趋势或状况。
举例：
[被试分配、统计方法]
①高恐惧水平者比低恐惧者更趋于与他人沟通。
②对于缺失同样信息量的汉字，内嵌缺失的汉字比 外围缺失的汉字更易被识别出。
③针对社交障碍者，团体辅导比个别辅导更有效。
在此类“呈现两个不同量值或属性”的情景中， 两组均接受实验处理（均为实验组，只是不同的处理）。
1 被试构成（2分）
从某中学随机抽取90名初一学生作为被试，男女 各半，年龄为13-14岁。随机分成3组，每组30人。
实验设计示例
考察“在相同时间内，完成不同难度的任务对该段时 距估计的影响”
2 实验设计
采用单因素被试间设计（1分）。自变量为作业的 任务难度，区分为低难度、中等难度及高难度三 个水平。每组被试只接受一种实验处理。（2分）
举例：
[被试分配、统计方法]
①动机水平对工作效率的影响。（如何唤起不同动机水平）
②新信息的识记与提取之间的间隔时间对记忆保持 量的影响。
③商场售货员对待不同年龄段顾客的态度差异。
第二节 真实验（二）：两因素实验设计
单因素实验设计只是“打地基、盖平房”，只能 一次找出一个原因；而“建成高楼大厦”还是需 要多因素实验设计（又称析因实验设计），它能同时 找出多个原因。
实验设计示例
课题（实验目的）：考察“语调在6~10岁儿童对
不同类型反语认知中的作用”
出处：张萌, 张积家. 语调在6~10岁儿童对不同类型反语认知 中的作用. 心理学报, 2006, 38(2): 197~206
1 被试
从（广州市）某普通幼儿园和某普通小学随机抽取 160名汉语儿童为被试，男女各半。6岁组为64名 幼儿园大班儿童（平均年龄6.20岁）；8岁组为48名 小学二年级儿童（平均年龄8.25岁）；10岁组被试为 48名小学四年级儿童（平均年龄10.19岁）。
“真实验”的特点
（1）研究者能够随机选择和分配被试。 （2）研究者能够对额外变量进行严格控制。 （3）研究者能够操纵自变量的不同水平。
这样才能真正揭示变量间的因果关系。（而其
他方法只能进行变量的描述与变量间关系的预测）
注：本章的“真实验”只讲述“因素型心理实 验设计”（并且为大样本实验）。
实验至少具有一个自变量和一个因变量，变量至少 有两个水平。
一、自变量为两个水平（即双组设计）
1、（基石）实验组-控制组设计
主要用于初探某自变量是否对因变量产生作用。
举例：
[变量命名]
①恐惧状态下的人们更愿意与他人沟通。
②语境信息有助于对课文的理解。
③系统脱敏法治疗幽闭恐惧症相当有效。
⑵（等组）匹配：①人为配对；②自然配对
优点：a. 可控制某些干扰变量，使各组尽量同质；b.
避免了序列效应及被试的厌烦、疲劳；c. 从组内效应
中区分出区组效应，统计效率高。
缺点：a. 匹配要花费更多时间、精力；b. 匹配过程可 能引起练习效应；c. 有些变量无法进行匹配。
第一节 真实验（一）：单因素实验设计