实验设计概述

实验设计概述

实验设计：是指对人类或者动物的心理和行为进行实验性观察时，对控制条件的设计（Robert Solso，2002）；包括如何选择被试、如何将被试分配到各实验条件、如何控制额外变量以及如何收集数据（Randolph Smith，2004）；目的在于使研究者观察到实验处理效应（张学民，舒华，2004）。

实验处理效应：研究者操纵并希望看到的效应，即由自变量的变化而引起的因变量的变化效应。

误差效应：由自变量之外的因素引发的变化效应。

二、实验设计的评价标准

1.宏观评价标准（孟庆茂，2000）

（1）能够恰当地解决所欲的问题。

（2）恰当地控制实验中的无关变量。

（3）使实验结果有很高的可靠性。

2.微观评价（舒华，2008）

（1）使研究变量的处理效应最大化

（2）对额外变量进行有效控制

（3）使实验误差变异最小化

（4）充分体现自变量和因之间的内在联系——因果关系

三、影响实验可靠性的因素

1.成熟或自然发展因素：指在实验过程中随着时间的延续，被试身心发生变化，如变得较为成熟，变得疲倦、对实验失去兴趣或饥渴，观察力、记忆力、想象力、智力等方面的自然成熟等。

2.历史（经历）因素：指在实验过程中，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，还是由特定事件引出的。

3.测验和练习

在许多研究中，研究者为了取得实验前被试的初始状态，常对被试实施前测验，而这种前测验可能会积极或消极地影响实验处理实施后所进行的测验。

4.仪器的精确性、稳定性和可靠性

指在实验过程中使用仪器不当或仪器失灵、测验材料出现问题或主试身心发生变化（更严格或疲劳等因素）。

5.统计回归：指在实验处理前选择了在某一特征方面具有极端分数（高分或低分）的被试，实验处理后的测验分数有回归到平均数的趋向（变得不优也不差）。

6.被试缺失

在实验过程中，由于种种原因使实验组或控制组中有较多的被试中途退出实验或中途死亡（动物实验），研究者无法对实验结果作出正确的解释。

7. 被试的选择

在实验过程中，由于没有采用随机化的方法来选择被试和分配被试，因而造成在实验处理前被试的组与组之间在很多方面并不相等或有偏向性。

8.实验者效应

9.许多其他因素，包括被试的机体变量、环境变量等，也会对实验结果产生影响。

四、实验研究的效度

（一）理论构思效度（构想效度）

1.理论构思效度的定义

理论构思效度指实验研究假设的理论构思及其转换的有效性。它涉及实验研究的问题假设、自变量操纵和因变量测量指标的理论构思及其操作化问题。

2.保证理论构思效度的条件

（1）要求研究的理论构思效度严谨、层次分明，形成对问题假设的结构网络。

（2）要求针对理论构思的特点，对实验研究中的自变量与因变量做出严格的操作性定义，并对自变量的操作水平和因变量的测量指标做出明确的界定。

3.影响理论构思效度的因素

心理学研究者具备相应的心理学专业领域的知识，这是影响理论构思效度的首要因素。除此之外，下列因素也是影响理论构思效度的重要方面：

（1）对于实验研究假设的解释

（2）实验过程操作的单一性

（3）实验方法的局限性

（4）实验者的期待和被试的猜测

（5）自变量水平选择的误差造成的混淆

（6）不同实验处理的交互作用

（二）逻辑关系效度（内部效度）

1.逻辑关系效度的定义

逻辑关系效度是指自变量和因变量之间因果关系的逻辑基础的明晰程度，又被称为内部效度。

2.保证逻辑关系效度的条件

（1）正确地选择饰演的自变量和因变量

（2）周密地进行实验设计

3、影响逻辑关系效度的因素

（1）实验设计的恰当性

（2）历史（经历）因素

（3）被试的选择偏差

（4）成熟或自然发展因素

（5）实验被试的变更和主观倾向

（6）实验主持者和测试工具

（7）统计回归效应

（8）实验处理的新怡效应和泛化效应

（9）多种实验条件之间的交互作用

在实验设计中，如果研究者缺乏对变量进行精确控制，上述诸因素就常会产生交互作用的效果。这一效果与实验处理的效果相混淆，遂使研究者因无法确定实验结果的来源而误认为所产生的效果就是实验处理的作用。在诸因素的交互作用中，选择与成熟之间的交互作用是最常出现的。

Tips:

内部效度与无关变量的控制有关,即只要是能引发无关变量改变的因素均是内部效度的影响因素

（三）外推生态效度（外部效度）

1.外推生态效度的定义

外推生态效度是指实验的结果能够外推到其他被试总体、实验条件、时间和背景中去的程度，即实验变量和实验结果的普遍性或可应用性。因此，外推生态效度又称为外部效度。一般认为，逻辑关系效度是外推生态效度的必要条件，但不是充分条件。

2.保证外推生态效度的条件

从外推生态效度的定义我们可以看出，它所要求的实际上就是实验研究要能够代表真实的、自然的客观世界。

（1）采用系列实验研究

（2）采用多因素实验设计

3.影响外推生态效度的因素

（1）总体效度：指的是实验结果对于实验者最终关心的总体所具有的普遍意义。

（2）实验变量的定义和测试方式

（3）对测量的敏感化

（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，因此用这种实验设计得到的结果就不能适用于非重复实验处理的情境。

（5）特异性效应

（6）实验者效应

（7）测验的反作用效果

在采用有前测验和后测验的实验设计时，前测验的作用有可能会增加或降低被试对实验处理的敏感作用。由于被试在前测验时已经察觉本身正处在实验情境中，所以对后来进行的测验就比较注意，致使他们本来的特征被有意或无意地掩盖下来。在这种情况下，用这类有前测验的实验设计所得到的结果，就不能直接推论到无前测验的实验中去，否则，将会导致错误。

（8）实验安排的反作用效果：

在有些实验研究过程中，如果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，那么被试可能会产生霍桑效应和安慰剂效应，从而对实验结果产生影响。这样的实验结果自然也就不能推广到非实验情境中去。

（9）选择偏差与实验变量的交互作用

由于某种原因或抽样出现错误，研究者所选择的被试样本都具有某种特征，而且这种特征与实验处理发生作用对实验结果产生积极或消极的影响。这种在选择中有偏向的样本并不能代表总体，故这种结果的可推广性也就因此而受到限制。

（四）统计结构效度（统计效度）

1.统计结构效度的定义

统计结构效度是指实验处理效应的数据分析程序的恰当性和正确性。它所涉及的是实验研究的方差变异来源和如何适当运用统计显著性的问题。

2.保证统计结构效度的条件

（1）数据的质量

（2）统计检验的假设

3.影响统计结构效度的因素

（1）统计功效低

（2）违反统计检验假设

（3）测量信度低

（4）实验处理设施的可靠性

（5）实验背景中随机的无关因素

（6）被试的随机异质性

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