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第二章 心理实验的变量
一、实验心理学的含义
实验心理学是运动实验的方法，在实验控制条件下对心理和行为进行研究工作的心理学，目的是探索心理和行为发生、发展、变化的原因和规律，即做出明确的“因果推论”。
实验心理学具有三个特点：
1.操纵或控制变量，人为创设一定情境。
2.基本目的在于揭示变量之间的因果关系；因果推论必须满足的三个条件：共变、时序关系、其他可能原因的排除。
3.有严格的研究设计和实验程序，保证实验结果的科学性。
二、心理学实验与理论
（一）实验范式
在心理学中，为了验证某种假设以及发现某些有意思的现象，实验者会设计具有验证性目的的实验。有些实验比较经典，被有相同或类似目的的后人多次沿用，就形成了一种实验范式，包括实验目的、具体流程、手段以及实验设计等。简单来讲，就是一种相对固定的实验程序。比如，Stroop Test。
实验范式在具体的实验中可以作为模板，并根据自己的新要求进行修改。
用途：1.使某种心理现象更清晰、准确地表达；2.检验某种假设或者新概念。
（二）实验逻辑
如果根据某种理论或经验事实和主观判断得到两个变量之间存在因果联系的假设，即X→Y，那么为了证明这一假设，首先要观察Y的变化情况，即先测量在没有受到X影响之前Y的情况如何；然后，通过操纵某些条件，引人被看作自变量和原因的实验刺激，即X；接着再对受X影响后的Y的情况进行测量，并比较前后两次的测量结果。若前后两次情况发生变化，则可以初步认为X是导致Y变化的原因，即检验了X导致Y。
（三）实验与理论的关系
心理学实验需要理论的指导，心理学理论也需要实验的检验。
三、实验研究中的变量
变量是指在性质上或是在数量上加以改变的任务的属性，是实验的核心和基本特征（用变量说话）。在一个具体的实验中，变量分为自变量、因变量和额外变量。
（一）自变量及其操纵
1.含义：自变量是指实验者所操纵的，对被试反应产生影响的变量，又叫刺激变量、独立变量。
2.种类：作业变量、环境变量、被试变量
（1）作业变量：也叫课题变量，作业是指实验中被试的任务或者实验中所呈现的和被试任务有关的某种刺激，如迅速呈现的字母串、错觉图像等（呈现这些刺激时要求被试做出特定的反应）。把这些任务的任何特征作为自变量来操纵，这样的自变量就是一种作业变量。
（2）环境变量：当被试进行某种作业时，如果改变实验环境的任何特性，那么改变了的环境特性就是环境自变量，如实验室的照明情况或噪音强度都可以作为自变量加以研究。
（3）被试变量：可能影响对某种刺激的反应的被试的特性因素称为被试变量，如被试的年龄、性别、健康状况、智力、受教育水平、人格特征、动机、态度、内驱力等。
3.操纵
（1）对自变量下操作定义指用可感知、度量的事物、时间、现象和方法对自变量或指标做出具体的界定。
（2）确定自变量的各个水平指自变量的取值（或操纵结果）取几个值就意味着自变量有几个水平。
（3）校准测量自变量的仪器。
（4）控制刺激呈现方式。
（二）因变量及其观测
1. 含义：因变量是因为操作自变量而引起的被试的某种特定反应，又称反应变量、依从变量。
2.观测指标
（1）客观指标：反应速度、反应速度的差异、反应的正确性、反应标准、反应的难度、生化指标。
（2）主观指标：口语记录（口头报告）。
3.观测方法
（1）反应控制以人为被试，往往用指导语来控制被试的反应。指导语是心理学实验中主试给被试交代任务时说的话。规范的指导语应该内容确定、完全、简单明确、标准化。
（2）选择恰当的因变量指标对因变量进行明确的操作定义可以有效地对因变量进行观察。因变量指标的选择必须满足：有效性、客观性、数量化、可辨别、稳定性。
（3）避免量程限制
量程限制是指由于反应指标的量程不够大，而造成反应停留在指标量表的最顶端（天花板效应）或最底端（地板效应），从而使指标的有效性遭受损失的现象。
（三）额外变量及其控制
1. 含义
额外变量又叫控制变量，是与实验目的无关但能对被试反应有一定影响的变量。评价一项实验设计好坏的一个重要依据就是看研究者能否成功地控制那些额外变量。
2.分类
（1）按照特点分
①系统的额外变量与实验目的无关，相对恒定的客观条件会对实验结果产生影响，这种影响通常是在一个恒定的水平上下波动，这种额外变量称之为系统的额外变量，系统的额外变量对实验结果会产生系统误差。
②随机的额外变量指随机的、偶然出现的、不可预期的与实验目的无关的但又对实验结果有一定影响的因素，这些因素称之为随机的额外变量，随机变量引起的误差称为随机误差。
（2）按照来源分
①被试方面——要求特征
实验中，被试会自发地对实验者的实验目的产生一个假设或猜想，然后再以一种自以为能满足这一假想的实验目的的方式进行反应，称为要求特征。典型的要求特征有霍桑效应、安慰剂效应、约翰·亨利效应等。
霍桑效应（Hawthorme Effect），又称霍索恩效应，是指当被观察者知道自己成为被观察对象而改变行为倾向的反应。
安慰剂效应（Placo Effect），又称伪药效应、假药效应、代设剂效应。病人虽然接受的是无效治疗，但却“相信”治疗有效，而让病患症状得到舒缓的现象。
约翰·亨利效应（Henry Effect），控制组意识到自己处于控制组且要和实验组竞赛的情况下，超常发挥的现象。
②主试方面——实验者效应
主试在实验中可能以某种方式（如表情、手势、语气等）有意无意地影响被试，使他们的反应符合实验者的期望。这种现象称为实验者效应，也叫作期待效应、罗森塔尔效应、 皮革马利翁效应、毕马龙效应。
③设计方面——顺序效应
例如：练习效应、疲劳效应、空间误差、顺序误差、习惯误差。
④环境方面
⑤数据处理方面
3.额外变量的控制
（1）消除法：把额外变量直接排除， 如声光实验的隔音室、暗室、双盲控制法。
（2）恒定法：额外变量无法消除或很难消除时，让它保持相对恒定，如实验仪器、物理条件。
（3）随机取样法：平衡被试个体差异的方法，从理论上保证了被试具有代表性，一般大于30个。
（4）等组匹配法：根据被试的某些方面的特征或行为表现，将被试人为地划分为具有相同特质的若干组，使被试的特质在一定程度上同质。
（5）抵消平衡法：有些额外变量不能消除也不能恒定，比如顺序误差、空间误差、习惯误差、疲劳效应和练习效应。可以采取ABBA法和拉丁方设计。
（6）统计控制法：用剔除极端数据、统计矫正、协方差分析等来保证数据的可靠性。（实验后控制技术）
四、实验研究的信度
实验信度是指实验结论的可靠性和前后一致性以及稳定性程度。
考察实验信度的方法：推断统计、实验验证。
实验验证方法：直接验证、系统验证、概念验证。直接验证就是重复验证，系统验证是引人原来未加控制的变量，概念验证某种程度上与原先设计有很大不同。
五、实验研究的效度
实验效度是指实验方法能达到实验目的的程度，也就是实验结果的准确性和有效性程度。
（一）内部效度
1.含义
是指实验中的自变量与因变量之间因果关系的明确程度。换句话说就是自变量而不是其他因素引起了因变量的变化，那么这个实验就具有较高的内部效度。所以，内部效度与无关变量的控制有关。
2.影响因素
（1）主试一被试间的相互作用：要求特征和实验者效应。（控制方法：双盲实验法）
（2）统计回归：向常态分布的平均数回归。对有极端特性的被试有较大影响。（控制方法：匹配法和协方差分析）
（3）被试的一些固有的和习得的差异，如性别、年龄、经验、个性等都对研究存在一定的影响。如果在一项实验研究中，由于上述种种原因造成了严重的混淆，导致自变量的操纵和变化没有引起因变量相应的变化，那么实验就会出现零结果。因此，如果零结果不是真正意义上说明自变量和因变量毫无关系，那么就必然提示了实验的内部效度存在问题。
（二）外部效度
1. 含义
指实验结果能够普遍推论到样本的总体和其他同类现象中去的程度，即实验结果的普遍代表性和适用性，研究者也将之称为生态效度。
2.影响因素
（1）实验环境的人为性；（2）被试样本缺乏代表性； （3）测量工具的局限性；
（4）测验反作用；（5）选择偏差与实验变量的交互作用；（6）实验安排反作用；
（7）重复处理。
实验的内部效度和外部效度是相互联系、相互影响的。提高实验内部效度的措施可能会降低其外部效度，而提高实验外部效度的措施又可能会降低其内部效度。一般而言，可以在保证实验内部效度的前提下，适当采取措施提高外部效度。
（三）构想效度
1.含义
是关于关系变量及变量之间关系构想的准确性，以及实验变量在实验时的操作定义与推论时的定义一致性程度，也就是对所研究的特质的理论上构想的全面性。构想效度不仅涉及因果关系的构想，也包括所有有关变量的构想。构想效度直接决定了研究者的设想能不能以实验的形式表现出来。
2.影响因素
（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。
（四）统计结论效度
1.含义
是由于统计方法引起的统计结论有效性的程度，它主要反映统计量与总体参数之间的关系，这里的统计量是指用不同的统计方法计算的统计量。例如，一个按几何级数变化的数据，若用几何平均数计算统计量，就可能较好地反映总体参数的情况；若选算术平均数作为代表值，就不适合，就不能很好地代表总体参数，据此得出的统计结论，其效度当然就存在一定的问题。
2.影响因素
（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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