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实验心理学教案实验心理学教案n n选用教材:实验心理学,朱滢主编,北京大学出版社n n主要参考书:实验心理学,杨治良著,浙江教育出版社第二章第二章 实验设计与数据统计分析实验设计与数据统计分析概念概念n n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。n n心理学的实验设计是心理学与统计学相结合的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实验技术科学(心理测量学也同样是心理学与统心理测量学也同样是心理学与统计学相结合的科学计学相结合的科学)概念概念n n实验设计包括:n n形成统计假设形成统计假设n n制定实验计划制定实验计划:证明实验假设的思路证明实验假设的思路?如何搜集如何搜集数据数据?如何分析数据如何分析数据?n n阐明检验统计假设所遵循的决策阐明检验统计假设所遵循的决策:决策标准决策标准?(?(探探索性研究与验证性研究的决策标准通常存在差索性研究与验证性研究的决策标准通常存在差异异)n n实施计划实施计划:按计划搜集资料按计划搜集资料,并分析资料并分析资料n n统计决策统计决策:对统计假设的真伪作出归纳性推断对统计假设的真伪作出归纳性推断一、实验设计的基本问题一、实验设计的基本问题变量变量 选择与控制选择与控制n n1.变量的选择n n心理学实验的目的在于探讨刺激与行为心理学实验的目的在于探讨刺激与行为(反应反应)之间的关系或说明关系的性质之间的关系或说明关系的性质n nS SR R或或S SOOR R之间的关系在心理学实验研究之间的关系在心理学实验研究中则以自变量、因变量、额外变量中则以自变量、因变量、额外变量(控制变量控制变量)、中间变量、调节变量、无关变量等变量之间的中间变量、调节变量、无关变量等变量之间的关系来进行描述关系来进行描述一、实验设计的基本问题一、实验设计的基本问题变量变量 选择与控制选择与控制n n2.实验设计中的控制n n(1)(1)实验控制实验控制:指对实验条件的限制。指对实验条件的限制。(对比实验对比实验操作操作)n n(2)(2)控制的应用控制的应用n n对变量的控制对变量的控制:随机化随机化是实验研究中的重要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进行控制包含两种含义:一是从限定的总体一是从限定的总体中随机抽取被试作为实验的样本中随机抽取被试作为实验的样本;二是将抽二是将抽取的被试随机分配到相应的实验处理中去。取的被试随机分配到相应的实验处理中去。n n从限定总体中随机抽取样本的常用方法有:简单随机抽样分层随机抽样一、实验设计的基本问题一、实验设计的基本问题变量选择与控制变量选择与控制n n2.实验设计中的控制n n(2)控制的应用n n对变量的控制对变量的控制n n使用控制组使用控制组n n逻辑逻辑:米尔的第一原则米尔的第一原则(如果如果a a在在A A后面发后面发生生,那么那么A A有可能是有可能是a a的原因的原因)和第二原则和第二原则(如果如果a a总是跟在总是跟在A A后面发生后面发生,并且如果并且如果A A不不存在存在,则则a a也不存在也不存在,那么可以断定那么可以断定A A是是a a发发生的原因生的原因)一、实验设计的基本问题一、实验设计的基本问题变量选择与控制变量选择与控制n n3.实验误差n n实验误差是存在于实验单元内做同样处理所得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。到观测数据间的变差的度量。(何谓实验单元何谓实验单元?)?)n n实验误差的三个主要来源实验误差的三个主要来源:n n来自被试差异的误差来自被试差异的误差(S-(S-类误差类误差,G-,G-类误差类误差)n n来自实验环境和操作过程的误差来自实验环境和操作过程的误差(G-(G-类误差类误差)n n重复实验引起的误差重复实验引起的误差(R-(R-类误差类误差)一、实验设计的基本问题一、实验设计的基本问题变量选择与控制变量选择与控制n n3.实验误差n n尽可能减少误差的措施尽可能减少误差的措施n n调整实验中的被试调整实验中的被试,以减少其内在的变差效以减少其内在的变差效应应n n在可能的情况下在可能的情况下,增加实验重复的次数增加实验重复的次数,对实对实验结果进行综合评价验结果进行综合评价一、实验设计的基本问题一、实验设计的基本问题实验中的效度实验中的效度n n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。n n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。一、实验设计的基本问题一、实验设计的基本问题实验中的效度实验中的效度n n实验的内部效度:指实验变量(处理)能被精确估计的程度。n n实验的内部效度是指实验中的自变量与因变量之间的实验的内部效度是指实验中的自变量与因变量之间的因果联系的真实程度。一项实验的内部效度高因果联系的真实程度。一项实验的内部效度高,就意味就意味着因变量的变化确是由实验中的自变量引起的。在实着因变量的变化确是由实验中的自变量引起的。在实际研究中际研究中,除了自变量之外除了自变量之外,任何无关变量都可能对因任何无关变量都可能对因变量产生影响。如果出现了变量产生影响。如果出现了自变量混淆自变量混淆,所得出的实验所得出的实验结论将不能正确地反映出自变量和因变量之间的关系。结论将不能正确地反映出自变量和因变量之间的关系。因此没有内部效度的实验研究是没有价值的因此没有内部效度的实验研究是没有价值的,因为内部因为内部效度决定了对实验结果解释的正确性。效度决定了对实验结果解释的正确性。一、实验设计的基本问题一、实验设计的基本问题实验中的效度实验中的效度n n影响内部效度的因素影响内部效度的因素:1.历史历史(经历经历)n n历史事件指那些在实验过程中历史事件指那些在实验过程中,与实验变量同时发生与实验变量同时发生,并对实验结果产生影响的特定事件。当出现这种情况并对实验结果产生影响的特定事件。当出现这种情况时时,研究者往往无法判断实验结果是由处理研究者往往无法判断实验结果是由处理(自变量自变量)引起的引起的,还是由特定事件引起的。还是由特定事件引起的。n n周期比较长的实验容易历史因素的影响。周期比较长的实验容易历史因素的影响。n n例如例如,在某项教学改革实验中在某项教学改革实验中,实验学校在实验进行期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评比活动,这一事件势必会对整个学校的教学活动带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来某种程度的影响,从而影响到我们对教改实验结果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的评估。很多教育实验往往需要较长周期,所以历史所以历史事件对实验结果的影响应该得到关注和考虑。事件对实验结果的影响应该得到关注和考虑。一、实验设计的基本问题一、实验设计的基本问题实验中的效度实验中的效度n n影响内部效度的因素:2.成熟或自然发展的影响n n人们无论是否参与实验人们无论是否参与实验,都在不断地成长和变化。而都在不断地成长和变化。而此类的变化将影响实验结果。在长期实验中此类的变化将影响实验结果。在长期实验中,被试随被试随着年龄的增长着年龄的增长,将会变得日益成熟将会变得日益成熟,经验和能力都会得经验和能力都会得到提高。参与时间较短的实验到提高。参与时间较短的实验,被试也会发生疲倦、被试也会发生疲倦、困倦、无聊、饥饿或其它变化困倦、无聊、饥饿或其它变化,这些变化也会改变他这些变化也会改变他们在实验中的行为。们在实验中的行为。n n练习效应、学习效应、疲劳效应练习效应、学习效应、疲劳效应 一、实验设计的基本问题一、实验设计的基本问题实验中的效度实验中的效度n n影响内部效度的因素:3.选择n n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选择两组或几组被试,因而在实验处理之前各被试组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。这样在各方面就事先存在着差异。这样,以本来就存在差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间的差异,比较出来的结果就说明不了到底是本来就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具有的差异造成的还是实验处理的不同造成的,研究研究假设就无从证明。假设就无从证明。n n随机化选择和分配被试的必要性、教育研究中的随机化选择和分配被试的必要性、教育研究中的自然自然班班的问题的问题一、实验设计的基本问题一、实验设计的基本问题实验中的效度实验中的效度n n影响内部效度的因素:4.测验n n指由于实验处理之前所施行的前测量可能积极地或消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极地影响着实验处理后的测量,进而混淆实验的结果。进而混淆实验的结果。在有前测的实验中在有前测的实验中,被试可能会由于在前测中获得了被试可能会由于在前测中获得了经验经验,从而提高了在后测中的答题能力从而提高了在后测中的答题能力;也可能会由于也可能会由于前测带来疲劳而影响到后测的成绩前测带来疲劳而影响到后测的成绩(前测和后测间隔前测和后测间隔时间很短时间很短)。n n前测的作用及可能的影响前测的作用及可能的影响一、实验设计的基本问题一、实验设计的基本问题实验中的效度实验中的效度n n影响内部效度的因素:5.被试亡失n n在一个延续时间较长的研究中在一个延续时间较长的研究中,被试的更换、淘汰或被试的更换、淘汰或中途退出可能会对实验结果产生显著影响。例如中途退出可能会对实验结果产生显著影响。例如,在在有实验组和控制组的两组实验中有实验组和控制组的两组实验中,由于控制组在中途由于控制组在中途有优秀生转学进来有优秀生转学进来,结果实验组效果很好结果实验组效果很好,这就可能是这就可能是由于被试更换造成两组被试不等而造成的由于被试更换造成两组被试不等而造成的,而不一定而不一定就是实验处理的效果。就是实验处理的效果。n n周期比较长的实验容易发生周期比较长的实验容易发生一、实验设计的基本问题一、实验设计的基本问题实验中的效度实验中的效度n n影响内部效度的因素影响内部效度的因素:6.统计回归统计回归n n指由于选用在某一特征方面具有极端分数指由于选用在某一特征方面具有极端分数(最优或最差最优或最差)的被试的被试,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的趋势(集中趋势集中趋势)变得不再是最优或最劣变得不再是最优或最劣,在重复测量中分在重复测量中分数向平均分靠拢。数向平均分靠拢。n n例如在一次测验中例如在一次测验中,平均分为平均分为7575分分,最高分的学生第一次测验获最高分的学生第一次测验获得了得了9898分分,最低分的学生第一次测验仅得了最低分的学生第一次测验仅得了5555分分,但在第二天紧但在第二天紧接着进行的与第一次基本相当的第二次测验时接着进行的与第一次基本相当的第二次测验时,原来最高分的学原来最高分的学生获得了生获得了9292分分,而最低分的学生获得了而最低分的学生获得了6060分。这种变化不是以是分。这种变化不是以是否实施以实验处理为转移否实施以实验处理为转移,这就是统计回归现象。对这种由于统这就是统计回归现象。对这种由于统计回归效应与实验处理效应相混淆而取得的实验结果计回归效应与实验处理效应相混淆而取得的实验结果,如不加分如不加分析析,易产生错误结论。为了避免此因素的干扰易产生错误结论。为了避免此因素的干扰,在研究中最好不在研究中最好不采用两极极端的被试。采用两极极端的被试。一、实验设计的基本问题一、实验设计的基本问题实验中的效度实验中的效度n n影响内部效度的因素:7.仪器使用n n指实验中测试手段、技术和工具的失效或缺乏一致性。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这可能是测试工具发生了变化(如仪器失灵、问卷涂如仪器失灵、问卷涂损等损等),),或者是在实验过程中由于试验者主观情绪状态或者是在实验过程中由于试验者主观情绪状态发生变化发生变化(如变得更严格、疲倦或粗心等如变得更严格、疲倦或粗心等),),或者是评或者是评判标准发生了变化判标准发生了变化(如前后难度不同如前后难度不同,不同班用不同的不同班用不同的测验测验,或者评判者的差异等或者评判者的差异等),),这些情况带来的可能结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。果是测量和评级的精确性的会受到严重影响。一、实验设计的基本问题一、实验设计的基本问题实验中的效度实验中的效度n n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n选择与成熟的交互作用是指成熟程度不同的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被试被安排在不同的组中将会影响实验结果的正确解释。的正确解释。(说明前测在某些研究条件下的说明前测在某些研究条件下的必要性必要性)一、实验设计的基本问题一、实验设计的基本问题实验中的效度实验中的效度n n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。n n实验设计的核心在于实验控制实验设计的核心在于实验控制,但是但是,在人为在人为控制创设的实验情景下得出的规律控制创设的实验情景下得出的规律,其推论也其推论也往往有相当的局限性。往往有相当的局限性。n n与外部效度类似的另外一个概念:生态效度一、实验设计的基本问题一、实验设计的基本问题实验中的效度实验中的效度n n影响外部效度的因素:1.测验的反作用n n前测增加或降低被试对实验条件的敏感性前测增加或降低被试对实验条件的敏感性,使使得实验结果难以推广。得实验结果难以推广。一、实验设计的基本问题一、实验设计的基本问题实验中的效度实验中的效度n n影响外部效度的因素:2.选择偏差与实验变量的交互作用n n抽样或分组没有做到真正的随机化抽样或分组没有做到真正的随机化,带来选择带来选择偏差偏差(即以非对等组进行比较即以非对等组进行比较)。一、实验设计的基本问题一、实验设计的基本问题实验中的效度实验中的效度n n影响外部效度的因素:3.实验安排的反作用n n霍桑效应霍桑效应(安慰剂效应安慰剂效应):):美国学者罗茨里伯格和迪克美国学者罗茨里伯格和迪克森森(1939)(1939)在芝加哥市郊霍桑地区的西部电器工厂进行在芝加哥市郊霍桑地区的西部电器工厂进行有关工作条件与生产效率关系的实验研究。开始的实有关工作条件与生产效率关系的实验研究。开始的实验结果非常令研究人员满意验结果非常令研究人员满意,他们发现他们发现,工作条件的改工作条件的改善善,使满足感与生产效率都提高了。例如使满足感与生产效率都提高了。例如,车间照明条车间照明条件改善件改善,生产效率因而提高。照明条件进一步改善生产效率因而提高。照明条件进一步改善,生生产效率又随之提高。研究者抱着严谨的态度产效率又随之提高。研究者抱着严谨的态度,为了进为了进一步证实其科学结论一步证实其科学结论,在把灯光转暗在把灯光转暗,但是这是出乎意但是这是出乎意料的结果出现了料的结果出现了,生产效率仍然跟着提高生产效率仍然跟着提高!对这种现象对这种现象的解释与其说是工人们因为工作条件改善而工作得更的解释与其说是工人们因为工作条件改善而工作得更好好,不如说是因为工人们感觉到研究者及厂方对改善不如说是因为工人们感觉到研究者及厂方对改善其工作条件的关注从而提高了工作的积极性和满意度。其工作条件的关注从而提高了工作的积极性和满意度。一、实验设计的基本问题一、实验设计的基本问题实验中的效度实验中的效度n n影响外部效度的因素:4.重复实验处理的干扰n n同一组被试在短期内接受两种或两种以上的同一组被试在短期内接受两种或两种以上的实验处理时实验处理时,前一实验处理往往会对后一实验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处理产生积极或消极的影响,使被试产生练习使被试产生练习效应或疲劳效应。效应或疲劳效应。n n讨论讨论:被试内设计的优点及可能存在的问题被试内设计的优点及可能存在的问题一、实验设计的基本问题一、实验设计的基本问题实验中的效度实验中的效度n n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:1.实验处理的“传染”n n假如实验组与控制组有机会相互沟通假如实验组与控制组有机会相互沟通,实验组的被试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。就可能把一些实验刺激的因素传递给控制组的被试。例如例如,某学校在进行一项教师是否进行学习方法指导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对学生成绩影响的实验研究中,实验班和对照班的学实验班和对照班的学生可能会私下交流学习经验生可能会私下交流学习经验,得到学习方法指导的实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时候我们就说对照班受到了“污染污染”,已经不是真正已经不是真正的对照班了。的对照班了。一、实验设计的基本问题一、实验设计的基本问题实验中的效度实验中的效度n n教材上没有提到的其他实验内部效度和外部效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度的重要影响因素:2.实验者或实验助理人员的偏向实验者或实验助理人员的偏向 n n皮格马利翁效应皮格马利翁效应(期望效应期望效应):在美国心理学家罗森塔尔和在美国心理学家罗森塔尔和雅各布森雅各布森(1968)(1968)一项针对实验者的期望对被试带来的影响所进一项针对实验者的期望对被试带来的影响所进行的一项实验中行的一项实验中,对一所学校的学生首先进行某一项测验对一所学校的学生首先进行某一项测验,然后然后跟这些学生的老师会面跟这些学生的老师会面,告诉他们测验的结果告诉他们测验的结果,并指出某一些学并指出某一些学生根据这个测试的预测生根据这个测试的预测,下一学年中学业可能会突飞猛进。但事下一学年中学业可能会突飞猛进。但事实上实上,这完全是虚假信息这完全是虚假信息,被预测将会有较大学业进步的学生实被预测将会有较大学业进步的学生实际上是由实验者随机从所有接受测试的学生中挑选出来的际上是由实验者随机从所有接受测试的学生中挑选出来的,而教而教师所获得的并不真是测验的结果。结果非常有意思的是师所获得的并不真是测验的结果。结果非常有意思的是,被预测被预测为将有较大进步的学生在下一学年中却果然进步神速为将有较大进步的学生在下一学年中却果然进步神速,在学业考在学业考试中出类拔萃。罗森塔尔认为试中出类拔萃。罗森塔尔认为,之所以出现这样的结果之所以出现这样的结果,其真正其真正的原因是教师在获得虚假信息之后的原因是教师在获得虚假信息之后,对那些学生寄托了更高的期对那些学生寄托了更高的期望望,并会有意无意地对他们付出了更多的关注、鼓励和奖励。并会有意无意地对他们付出了更多的关注、鼓励和奖励。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。指出下列实验中的自变量、因变量和控制变量。n n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?n n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。n n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。n n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。二、真实验设计二、真实验设计完全随机化设计完全随机化设计n n1.随机实验组控制组前测后测设计(1)设计模式:R O1 X O2R O3 X O4二、真实验设计二、真实验设计完全随机化设计完全随机化设计n n1.随机实验组控制组前测后测设计(2)数据的统计检验:增值分数比较增值分数比较:aO2-O1 bO4-O3?a b两种错误的统计检验方法两种错误的统计检验方法n n错误的检验方法一:?O2 O1?O4 O3 If (O2 O1 and O4 O3)Then 自变量对因变量有效应自变量对因变量有效应 两种错误的统计检验方法两种错误的统计检验方法n n错误的检验方法二:?O1 O3?O2 O4 If (O1 O3 and O2 O4)Then 自变量对因变量有效应自变量对因变量有效应为什么不对为什么不对?进行了两次统计决策进行了两次统计决策,导致统计误导致统计误差增大差增大(0.950.95(0.950.950.90)0.90);无法很好地排除历无法很好地排除历史、成熟、自然发展及测验等影响内部效度因史、成熟、自然发展及测验等影响内部效度因素的影响。素的影响。二、真实验设计二、真实验设计完全随机化设计完全随机化设计n n1.随机实验组控制组前测后测设计(2)数据的统计检验:协方差分析协方差分析:以前测分数为协变量以前测分数为协变量,对实验实施对实验实施前的被试的组间差异进行统计控制和调整前的被试的组间差异进行统计控制和调整,以以使得两组的后测成绩具有可比性使得两组的后测成绩具有可比性,排除前测成排除前测成绩的影响。绩的影响。(优先选择的统计方案优先选择的统计方案)曼曼-惠特尼惠特尼(Mann-Whitney)U-(Mann-Whitney)U-检验检验 或或 中位数检中位数检验验(非参数检验非参数检验)二、真实验设计二、真实验设计完全随机化设计完全随机化设计n n1.随机实验组控制组前测后测设计(3)评价:优点:基本控制了绝大多数影响内部效度的因素 缺点:使用了前测,虽然为检查随机分组是否存在偏差提供了充分的依据,但可能对后测产生敏感性,出现测验的反作用效应。二、真实验设计二、真实验设计完全随机化设计完全随机化设计n n(4)研究实例分析(P 22)n n被试:46名8年级学生n n自变量:教学方法(实验组 vs.控制组)实验处理实验处理:实验组接受标题阅读教学实验组接受标题阅读教学;控制组控制组接受常规阅读教学接受常规阅读教学n n因变量:阅读成绩(阅读新闻标题,预测新闻内容)二、真实验设计二、真实验设计完全随机化设计完全随机化设计n n2.随机实验组控制组后测设计(1)设计模式:R X O1R X O2二、真实验设计二、真实验设计完全随机化设计完全随机化设计n n2.随机实验组控制组后测设计(2)数据的统计检验:t-t-检验检验:?O1 O2 曼曼-惠特尼惠特尼(Mann-Whitney)U-(Mann-Whitney)U-检验检验 或或 中位数中位数检验检验(非参数检验非参数检验)二、真实验设计二、真实验设计完全随机化设计完全随机化设计n n2.随机实验组控制组后测设计(3)评价:优点优点:几乎具有随机实验组前测后测设计所有几乎具有随机实验组前测后测设计所有的优点。是更为理想的实验设计方案。的优点。是更为理想的实验设计方案。缺点缺点:有些实验需要在对被试施加实验处理之有些实验需要在对被试施加实验处理之前前,实行前测实行前测,以了解被试在实验阶段的初始以了解被试在实验阶段的初始状态。状态。二、真实验设计二、真实验设计完全随机化设计完全随机化设计n n2.随机实验组控制组后测设计(4)研究实例分析(P 23)n n 被试:小学刚升入初中的学生n n自变量:教学方法(实验班 vs.控制班)实验处理实验处理:自学辅导教学自学辅导教学;传统教学传统教学n n因变量:三次单元测验及一次期末考试成绩(分别作为因变量的4个指标)二、真实验设计二、真实验设计完全随机化设计完全随机化设计n n3.随机多组后测设计(1)设计模式:R X O1R X O2R X O3二、真实验设计二、真实验设计完全随机化设计完全随机化设计n n2.随机多组后测设计(2)数据的统计检验:多因素方差分析多因素方差分析 方差分析显著前提下的进一步成对比较方差分析显著前提下的进一步成对比较(多重多重比较比较):q):q检验、检验、NNK K检验等等。检验等等。二、真实验设计二、真实验设计多因素实验设计多因素实验设计n n多因素实验设计包含两个及两个以上的因素(自变量)n n多因素实验设计的优点:n n可考察各个自变量对同一因变量的主要影响可考察各个自变量对同一因变量的主要影响效应效应(主效应主效应)n n可考察各个自变量交互作用对因变量的主要可考察各个自变量交互作用对因变量的主要影响效应影响效应(交互作用交互作用)n n可考察一个因变量的各个水平在另一个因素可考察一个因变量的各个水平在另一个因素的某个水平上的效应的某个水平上的效应(简单效应简单效应)二、真实验设计二、真实验设计多因素实验设计多因素实验设计n n完全随机析因设计模式的表达方式 用英文大写字母表示因素用英文大写字母表示因素,用对应的小写字母用对应的小写字母来表示该因素的水平来表示该因素的水平,用用 表示因素之间的相表示因素之间的相互结合关系。互结合关系。二、真实验设计二、真实验设计多因素实验设计多因素实验设计n n22完全随机析因设计的模式R XR Xa1a1X Xb1b1 O O1 1R XR Xa1a1X Xb2b2 O O2 2R XR Xa2a2X Xb1b1 O O3 3R XR Xa2a2X Xb2b2 O O4 4X Xb bX Xa aX Xa1a1X Xa2a2X Xb1b1OO11 11 OO1212OO1:1:.OO1k1kOO31 31 OO3232OO2:2:.OO3k3kOOb1b1X Xb2b2OO21 21 OO2222OO3:3:.OO2k2kOO41 41 OO4242OO4:4:.OO4k4kOOb2b2OOa1a1OOa2a2二、真实验设计二、真实验设计多因素实验设计多因素实验设计n n32完全随机析因设计的模式R XR Xa1a1X Xb1b1 O O1 1R XR Xa1a1X Xb2b2 O O2 2R XR Xa2a2X Xb1b1 O O3 3R XR Xa2a2X Xb2b2 O O4 4R XR Xa3a3X Xb1b1 O O5 5R XR Xa3a3X Xb2b2 O O6 6X Xb bX Xa aX Xa1a1X Xa2a2X Xa3a3X Xb1b1OO11 11 OO1212OO1:1:.OO1k1kOO31 31 OO3232OO3:3:.OO3k3kOO51 51 OO5252OO5:5:.OO5k5kOOb1b1X Xb2b2OO21 21 OO2222OO2:2:.OO2k2kOO41 41 OO4242OO4:4:.OO4k4kOO61 61 OO6262OO6:6:.OO6k6kOOb2b2OOa1a1OOa2a2OOa3a3二、真实验设计二、真实验设计多因素实验设计多因素实验设计n n22完全随机析因设计的实例n n被试被试:小学刚升入初中的新生班学生小学刚升入初中的新生班学生n n自变量自变量:教学方法教学方法(自学辅导教学自学辅导教学 vs.vs.传统教学传统教学););教师教师 教龄教龄(2(2年以下年以下 vs.5 vs.5年以上年以上)n n因变量因变量:测验成绩测验成绩二、真实验设计二、真实验设计多因素实验设计多因素实验设计n n22完全随机析因设计的实例n n可能的结果一可能的结果一:二、真实验设计二、真实验设计多因素实验设计多因素实验设计n n22完全随机析因设计的实例n n可能的结果二可能的结果二:二、真实验设计二、真实验设计随机化区组设计随机化区组设计n n区组的概念n n区组在实验设计中的概念起源于农业田间研究区组在实验设计中的概念起源于农业田间研究中按土地的特点把实验区域划分为不同的中按土地的特点把实验区域划分为不同的“区区域域”或或“区块区块”n n心理学实验中的心理学实验中的区组区组是指把被试按照个体差异是指把被试按照个体差异分配到不同的被试组分配到不同的被试组,并且把这种并且把这种“区组区组”的差的差异作为一个额外变量来进行控制。异作为一个额外变量来进行控制。二、真实验设计二、真实验设计随机化区组设计随机化区组设计n n随机化区组设计的原则是同一区组内的被试尽量“同质”,每一区组都接受全部实验处理,每一种实验处理在不同的区组中重复的次数也相同。n n3种分配区组被试的方式:n n一名被试作为一个区组一名被试作为一个区组n n每个区组内被试的人数是实验处理数目的整倍数每个区组内被试的人数是实验处理数目的整倍数n n区组内的基本单元是一个团体区组内的基本单元是一个团体(自然班问题的解决方案自然班问题的解决方案)二、真实验设计二、真实验设计随机化区组设计随机化区组设计n n优点:考虑了个别差异对实验结果的影响(即区组效应),并可通过统计处理排除这种影响n n缺点:区组的划分不一定容易进行;划分得到的区组内部的被试差异也可能很大。二、真实验设计二、真实验设计随机化区组设计随机化区组设计n n随机化区组单因素设计的基本模式区 组实验处理区组平均 X1 X2 X3 X4优良O11 O12 O13 O14O1中等O21 O22 O23 O24O2较差O31 O32 O33 O34O3处理平均 O.1 O.2 O.3 O.4 O.二、真实验设计二、真实验设计随机化区组设计随机化区组设计n n32随机化区组单因素设计的基本模式区 组实验处理组合 X Xa1b1 a1b1 X Xa1b2 a1b2 X Xa2b1 a2b1 X Xa2b2 a2b2 X Xa3b1 a3b1 X Xa3b2a3b21OO111 111 OO112 112 OO121 121 OO122 122 OO131 131 OO1321322OO211 211 OO212 212 OO221 221 OO222 222 OO231 231 OO232232 n O On11 n11 OOn12 n12 OOn21 n21 OOn22 n22 OOn31 n31 OOn32n32二、真实验设计二、真实验设计随机化区组设计随机化区组设计n n统计分析方法:随机化区组设计的方差分析三、准实验设计和非实验设计三、准实验设计和非实验设计准实验设计准实验设计n n1.单组准实验设计n n(1)时间系列设计设计模式:O1 O 2 O3 O4 X O5 O6 O7 O81 1 1 12 2 2 2的测量中的测量中的测量中的测量中,引入实验变量引入实验变量引入实验变量引入实验变量X X X X后后后后,时间系列设计的时间系列设计的时间系列设计的时间系列设计的某些可能的结果模型某些可能的结果模型某些可能的结果模型某些可能的结果模型XABCDEFHG三、准实验设计和非实验设计三、准实验设计和非实验设计准实验设计准实验设计n n1.单组准实验设计n n(1)时间系列设计 对设计的评价:n n能较好控制能较好控制能较好控制能较好控制“成熟成熟成熟成熟”因素对内部效度的影响因素对内部效度的影响因素对内部效度的影响因素对内部效度的影响,可可可可控制测验因素的干扰控制测验因素的干扰控制测验因素的干扰控制测验因素的干扰,有时能控制统计回归的因有时能控制统计回归的因有时能控制统计回归的因有时能控制统计回归的因素素素素;n n不能控制与实验处理同时发生的偶发事件的影不能控制与实验处理同时发生的偶发事件的影不能控制与实验处理同时发生的偶发事件的影不能控制与实验处理同时发生的偶发事件的影响响响响,不能排除与自变量同时出现的附加变量的影不能排除与自变量同时出现的附加变量的影不能排除与自变量同时出现的附加变量的影不能排除与自变量同时出现的附加变量的影响响响响,不易控制测验与实验处理的交互作用不易控制测验与实验处理的交互作用不易控制测验与实验处理的交互作用不易控制测验与实验处理的交互作用,多次多次多次多次施测可能降低或增加被试对实验处理的敏感性。施测可能降低或增加被试对实验处理的敏感性。施测可能降低或增加被试对实验处理的敏感性。施测可能降低或增加被试对实验处理的敏感性。三、准实验设计和非实验设计三、准实验设计和非实验设计准实验设计准实验设计n n1.单组准实验设计n n(1)时间系列设计数据的统计检验:n n检验实验处理检验实验处理检验实验处理检验实验处理X X前的回归直线与实验处理前的回归直线与实验处理前的回归直线与实验处理前的回归直线与实验处理X X后的后的后的后的回归直线是否存在显著差异回归直线是否存在显著差异回归直线是否存在显著差异回归直线是否存在显著差异,包括对残差包括对残差包括对残差包括对残差(剩余剩余剩余剩余标准差标准差标准差标准差)、截距和斜率的差异显著性检验。、截距和斜率的差异显著性检验。、截距和斜率的差异显著性检验。、截距和斜率的差异显著性检验。三、准实验设计和非实验设计三、准实验设计和非实验设计准实验设计准实验设计n n1.单组准实验设计n n(2)相等时间样本设计设计模式:X1O1 X0O 2 X1O3 X0O4三、准实验设计和非实验设计三、准实验设计和非实验设计准实验设计准实验设计n n1.单组准实验设计n n(2)相等时间样本设计设计的评价:n n能较好控制能较好控制能较好控制能较好控制“历史历史历史历史”因素对内部效度的影响。因素对内部效度的影响。因素对内部效度的影响。因素对内部效度的影响。所以该设计被广泛应用于研究不同条件下学生所以该设计被广泛应用于研究不同条件下学生所以该设计被广泛应用于研究不同条件下学生所以该设计被广泛应用于研究不同条件下学生学习的效应。学习的效应。学习的效应。学习的效应。n n在控制影响外部效度的因素方面不够理想在控制影响外部效度的因素方面不够理想在控制影响外部效度的因素方面不够理想在控制影响外部效度的因素方面不够理想:测验测验测验测验的反作用、实验安排的反作用、选择偏差与实的反作用、实验安排的反作用、选择偏差与实的反作用、实验安排的反作用、选择偏差与实的反作用、实验安排的反作用、选择偏差与实验变量的交互作用重复实验处理的干扰均可能验变量的交互作用重复实验处理的干扰均可能验变量的交互作用重复实验处理的干扰均可能验变量的交互作用重复实验处理的干扰均可能影响相等时间样本设计下的研究的外部效度。影响相等时间样本设计下的研究的外部效度。影响相等时间样本设计下的研究的外部效度。影响相等时间样本设计下的研究的外部效度。三、准实验设计和非实验设计三、准实验设计和非实验设计准实验设计准实验设计n n1.单组准实验设计n n(2)相等时间样本设计数据的统计检验:n n两因素方差分析两因素方差分析两因素方差分析两因素方差分析:2(:2(实验处理实验处理实验处理实验处理)2()2(实施顺序实施顺序实施顺序实施顺序)第一次施行第一次施行第一次施行第一次施行 第二次施行第二次施行第二次施行第二次施行 X1 O1 O3 X0 O 2 O4三、准实验设计和非实验设计三、准实验设计和非实验设计准实验设计准实验设计n n2.多组准实验设计n n(1)不相等实验组控制组前测后测设计O1 X O2 O3 X O4n n虚线表示不能随机选择和部署两组虚线表示不能随机选择和部署两组n n主要缺点主要缺点:选择与其他因素的交互作用可能会降选择与其他因素的交互作用可能会降低该设计的效度低该设计的效度三、准实验设计