实验心理学讲义 第二章 实验设计 1
第二章 实验设计一、独立组设计二、组内设计三、混合设计四、单组后测设计五、单组前测后测设计六、固定组比较设计七、事后回溯设计八、中断时间序列设计九、单被试实验设计真实验设计前实验设计准实验设计实验心理学讲义 第二章 实验设计 2
一、独立组设计（ 1）
定义
就是把数目相同的被试分配到自变量的不同水平或不同的自变量上。
优点
一种自变量（或实验条件）不会影响另一种自变量，因为每个被试只对一种自变量做反应。
实验心理学讲义 第二章 实验设计 3
一、独立组设计（ 2）
缺点
分配到各实验条件下的被试可能在各方面不是等同的，如果是这样，那不同实验条件造成的差异也可能是由于被试的差别引起的。
克服方法：
随机组设计（ random groups design）
匹配组设计（ matched groups design）
实验心理学讲义 第二章 实验设计 4
随机组设计
Loftus and Burns (1982)
实验目的：考察暴力场面对人的记忆的影响。
被试,226名 University of Washington的自愿参加者；
随机分配到以下两组。
组一：看带有暴力场面的电影
组二：看非暴力场面的电影
看完电影之后，要求两组被试回答 25道关于电影中事件的问题。其中一道题非常关键：问被试在银行外面露天停车场踢球的男孩穿的足球衫上的号码是多少。
因变量是正确回忆出男孩运动衫号码的人数的百分数。
结果：组一,4%；组二,28%。
实验心理学讲义 第二章 实验设计 5
匹配组设计
匹配被试就是对全部被试进行预备测验，测验的性质与正式实验的性质是类似的，
或者说是相关的，然后按测验成绩均匀地形成组。
实验心理学讲义 第二章 实验设计 6
相关概念
需要特征（ demand characteristics）
安慰剂控制（ placebo effect）
实验者效应（ experimenter effects）
双盲实验（ double-blind experiments）
实验心理学讲义 第二章 实验设计 7
二、组内设计
就是把相同的被试分配到不同的自变量或自变量的不同水平下。
实验心理学讲义 第二章 实验设计 8
选择组内设计的原因（优点）
组内设计需要的被试较少。
组内设计方便、有效。
心理学的某些领域需要使用组内设计，即组内设计用于研究练习的阶段性最为理想。
组内设计消除了被试的个别差异对实验的影响。
实验心理学讲义 第二章 实验设计 9
组内设计的缺点
顺序效应。
此方法不能用来研究某些被试特点自变量之间的差异。
如果实验中每一种实验条件需要较长时间的恢复期，则不宜使用组内设计。
当自变量的不同水平代表一种连续事件的延续结果时，不宜使用组内设计。
实验心理学讲义 第二章 实验设计 10
克服方法
克服方法：
完全的组内设计（ complete within-subjects design）
随机区组设计（ block randomization）
ABBA平衡法（ ABBA counterbalancing）
不完全的组内设计（ incomplete within-subjects design）
所有可能的顺序（ all possible orders）
选择的顺序（ selected orders）
拉丁方设计（ Latin Square）
实验心理学讲义 第二章 实验设计 11
随机区组设计举例（ 1）
Sackheim,Gur和 Saucy（ 1978）使用组内设计研究人的两侧面孔在情绪表达强度上的差异。早期的研究者发现，被试能够准确地区分呈现给他们的人类的 6种基本情绪（快乐、惊奇、恐惧、悲伤、愤怒、和厌恶）的照片。 Sackheim和他的合作者利用一个人的一侧面孔和其镜像重新构成一张完整的面孔的照片。上图为三种实验材料。
实验心理学讲义 第二章 实验设计 12
随机区组设计举例（ 2 ）
给被试呈现如图所示的照片制成的幻灯片，要求被试利用 7点量表评价每一张幻灯片的情绪的强度。每次呈现一张幻灯片，每张呈现 10秒钟，然后给被试 35秒钟进行评定。实验中的自变量为照片的形式（左侧构成，
原始照片，和右侧构成），每位被试评价 54张幻灯片：
18张左侧构成照片,18张原始照片和 18张右侧构成照片。
实验心理学讲义 第二章 实验设计 13
随机区组设计举例（ 3 ）
Trial Cond,Trial Cond,Trial Cond,Trial Cond,Trial Cond,Trial Cond.
1 O 10 L 19 R 28 O 37 L 46 R
2 L 11 O 20 O 29 L 38 R 47 L
3 R 12 R 21 L 30 R 39 O 48 O
4 R 13 O 22 L 31 R 40 O 49 O
5 O 14 L 23 R 32 L 41 R 50 R
6 L 15 R 24 O 33 O 42 L 51 L
7 R 16 R 25 R 34 O 43 R 52 R
8 O 17 L 26 L 35 R 44 O 53 O
9 L 18 O 27 O 36 L 45 L 54 L
实验心理学讲义 第二章 实验设计 14
随机区组设计举例（ 4 ）
问题是，两种重新构成的照片在表现出的厌恶程度上是否相同。在本实验中，被试对左侧构成照片的厌恶强度评价明显高于对右侧构成照片的厌恶强度评价。 Sackheim等人用大脑半球的分化解释以上实验结果。通常，左半球控制身体的右侧，而右半球控制身体的左侧。因此，
左侧构成照片反映的是右半球的控制，而右侧构成照片反映的是左半球的控制。对左侧构成照片情绪强度评价较高表明右半球在情绪的表达方面更为重要。
实验心理学讲义 第二章 实验设计 15
ABBA平衡法（ 1 ）
T r i a l 1 T r i a l 2 T r i a l 3 T r i a l 4 T r i a l 5 T r i a l 6C o n d i t i o n
L e f t O r i g i n a l R i g h t R i g h t O r i g i n a l L e f t
P r a c t i c e e f f e c t ( l i n e a r ) +0 +1 +2 +3 +4 +5
P r a c t i c e e f f e c t ( n o n l i n e a r ) 0 +6 +6 +6 +6 +6
实验心理学讲义 第二章 实验设计 16
ABBA平衡法（ 2 ）
练习效果的线性增长；
预期作用（ anticipation effects）
实验心理学讲义 第二章 实验设计 17
拉丁方设计
Latin Square
Ordinal position
1st 2d 3d 4th
1 2 3 4
2 4 1 3
4 3 2 1
3 1 4 2
实验心理学讲义 第二章 实验设计 18
三、混合设计（ Mixed Design）
混合设计是指在一个研究中有些自变量按组内设计安排，有些自变量按组间设计安排。一般说来，如果一种自变量很可能会影响另一种自变量，那么对这些自变量按组间设计安排，其余的自变量按组内设计安排。
心理学研究领域中的大多数研究都不仅涉及一个自变量，而是多个自变量共同作用的结果。
实验心理学讲义 第二章 实验设计 19
三、混合设计举例
Johnson,Petzel,Hartney和 Morgan（ 1983）用混合设计的方法比较抑郁者和非抑郁者的记忆成绩。他们假设，抑郁者比非抑郁者对于未完成的记忆任务的记忆效果更好。实验中，要求抑郁组和非抑郁组完成 20项记忆任务，其中,10项记忆任务在完成之前被打断。在全部任务完成后，
要求被试回忆记忆任务的名称或尽可能多地描述记忆任务。
被试变量是组间设计（ depressed & nondepressed），任务类型是组内设计
（ completed & uncompleted）。
T y pe of ta sk
T y pe of s u bj e ct C om pl et e d U n co m pl e te d
D e pr es s ed
N o nd e pr e ss e d
实验心理学讲义 第二章 实验设计 20
四、单组后测设计
在单组后测设计中，只有一个实验组，对实验组只给予一次实验处理，然后通过测量得到一个后测成绩。
设计的基本模式：
X O
X是研究者操纵或某种未知因素（研究者经过分析而推断的自变量）的处理,O是研究者操纵自变量引出的结果（后测成绩）或研究者观察到的结果。
实验心理学讲义 第二章 实验设计 21
五、单组前测后测设计
单组前测后测设计是对单组后测设计的一种改进，它增加了在实验处理前的测验，但还是只有一个实验组。
设计的基本模式：
O1 X O2
O1表示在接受处理 X以前对被试进行前测，取得一项作为基线的观测值,X表示引入的实验处理,O2表示处理 X后的测验。
实验心理学讲义 第二章 实验设计 22
六、固定组比较设计
固定组比较设计又称静态组或整组比较设计。
采用实验组和控制组两组被试，但因这两组被试在实验处理前就已经形成，故它不能使用随机化原则选择被试。
基本设计模式：
X O1
O2
O1为实验组接受实验处理后的反应效果； O2为不接受实验处理的控制组的反应效果。
实验心理学讲义 第二章 实验设计 23
七、事后回溯设计
事后回溯设计是指所研究的对象是已发生过的事件。
在研究过程中，研究者不需要设计实验处理或操纵自变量，只需通过观察存在的条件或事实，将这种已自然发生的处理或自变量与某种结果或因变量联系起来加以分析，以便从中发现某种可能的简单关系。
基本设计模式：
X O
X是自变量或实验处理，是研究者不能操纵或改变的；
O是研究者观察到的结果。
事后回溯设计主要包括两种类型
相关研究设计
准则组设计实验心理学讲义 第二章 实验设计 24
八、中断时间序列设计
时间序列设计（ time-series design），基本上是借助多次重复测量的一种前测后测设计，这种设计的实质是对某个被试组或被试个体进行周期性的测量过程，建立反应的基线模式，并在这一时间系列的测量过程中引进实验处理，随后用实施处理后在时间系列的观察中所得分数的不连续性，来表示实验处理结果。
如果接受处理后的反应模式不同于基线模式，表示原先的反应模式的连续性受到中断，便可推断这种变化可能是由于自变量的作用所产生的。
实验心理学讲义 第二章 实验设计 25
（一）简单中断时间序列设计
（ simple interrupted time-series design）
简单中断时间序列设计是最基本的时间序列设计，基本上是一种单组前测后测设计。
它与其他种类前测后测设计的主要区别是没有比较组，
并且不是仅有一次前测和后测，而是对一个实验组或一个被试进行周期性的一系列前测和后测。
设计模式,
O1 O2 O3 O4 O5 X O6 O7 O8 O9 O10
实验心理学讲义 第二章 实验设计 26
（一）简单中断时间序列设计（举例）
英国工业疲劳研究组
如果工作时间从每天的 10小时缩短到 8小时，生产率会出现什么样的变化。
研究者以每小时的平均产量作为因变量指标 。
实验心理学讲义 第二章 实验设计 27
可能存在的问题
可能不管工作时间是否缩短，都会出现生产率提高的现象。
除了每天工作时间长短的变化外，可能还有其他变量影响到每小时的平均生产量。
数据的效度有限。
很可能产生,霍桑效应,（ Hawthorne
effect）。
实验心理学讲义 第二章 实验设计 28
（二）复合中断时间序列设计
复合中断时间序列设计的模式如下：
O1 O2 O3 O4 O5 X O6 O7 O8 O9 O10
O1 O2 O3 O4 O5 O6 O7 O8 O9 O10
实验心理学讲义 第二章 实验设计 29
九、单被试实验设计（ 1）
单被试设计
（ single-case experimental designs）
是指在研究中只有一名被试，着重于对单个被试行为变化的测量。
实验心理学讲义 第二章 实验设计 30
九、单被试实验设计（ 2）
单被试设计的典型实验历程分为三个主要部分：
（ 1）建立基线；
（ 2）施加自变量；
（ 3）消除自变量。
单被试实验设计中，凡是没有接受自变量作用的历程，
都用字母,A”表示；接受自变量作用的历程，用字母
,B”或其它字母表示。
实验心理学讲义 第二章 实验设计 31
九、单被试实验设计（ 3）
单被试设计中,因变量的选择十分重要,一般要重视以下一些标准：
客观性
易产性
重复性
敏感性
第二章 实验设计一、独立组设计二、组内设计三、混合设计四、单组后测设计五、单组前测后测设计六、固定组比较设计七、事后回溯设计八、中断时间序列设计九、单被试实验设计真实验设计前实验设计准实验设计实验心理学讲义 第二章 实验设计 2
一、独立组设计（ 1）
定义
就是把数目相同的被试分配到自变量的不同水平或不同的自变量上。
优点
一种自变量（或实验条件）不会影响另一种自变量，因为每个被试只对一种自变量做反应。
实验心理学讲义 第二章 实验设计 3
一、独立组设计（ 2）
缺点
分配到各实验条件下的被试可能在各方面不是等同的，如果是这样，那不同实验条件造成的差异也可能是由于被试的差别引起的。
克服方法：
随机组设计（ random groups design）
匹配组设计（ matched groups design）
实验心理学讲义 第二章 实验设计 4
随机组设计
Loftus and Burns (1982)
实验目的：考察暴力场面对人的记忆的影响。
被试,226名 University of Washington的自愿参加者；
随机分配到以下两组。
组一：看带有暴力场面的电影
组二：看非暴力场面的电影
看完电影之后，要求两组被试回答 25道关于电影中事件的问题。其中一道题非常关键：问被试在银行外面露天停车场踢球的男孩穿的足球衫上的号码是多少。
因变量是正确回忆出男孩运动衫号码的人数的百分数。
结果：组一,4%；组二,28%。
实验心理学讲义 第二章 实验设计 5
匹配组设计
匹配被试就是对全部被试进行预备测验，测验的性质与正式实验的性质是类似的，
或者说是相关的，然后按测验成绩均匀地形成组。
实验心理学讲义 第二章 实验设计 6
相关概念
需要特征（ demand characteristics）
安慰剂控制（ placebo effect）
实验者效应（ experimenter effects）
双盲实验（ double-blind experiments）
实验心理学讲义 第二章 实验设计 7
二、组内设计
就是把相同的被试分配到不同的自变量或自变量的不同水平下。
实验心理学讲义 第二章 实验设计 8
选择组内设计的原因（优点）
组内设计需要的被试较少。
组内设计方便、有效。
心理学的某些领域需要使用组内设计，即组内设计用于研究练习的阶段性最为理想。
组内设计消除了被试的个别差异对实验的影响。
实验心理学讲义 第二章 实验设计 9
组内设计的缺点
顺序效应。
此方法不能用来研究某些被试特点自变量之间的差异。
如果实验中每一种实验条件需要较长时间的恢复期，则不宜使用组内设计。
当自变量的不同水平代表一种连续事件的延续结果时，不宜使用组内设计。
实验心理学讲义 第二章 实验设计 10
克服方法
克服方法：
完全的组内设计（ complete within-subjects design）
随机区组设计（ block randomization）
ABBA平衡法（ ABBA counterbalancing）
不完全的组内设计（ incomplete within-subjects design）
所有可能的顺序（ all possible orders）
选择的顺序（ selected orders）
拉丁方设计（ Latin Square）
实验心理学讲义 第二章 实验设计 11
随机区组设计举例（ 1）
Sackheim,Gur和 Saucy（ 1978）使用组内设计研究人的两侧面孔在情绪表达强度上的差异。早期的研究者发现，被试能够准确地区分呈现给他们的人类的 6种基本情绪（快乐、惊奇、恐惧、悲伤、愤怒、和厌恶）的照片。 Sackheim和他的合作者利用一个人的一侧面孔和其镜像重新构成一张完整的面孔的照片。上图为三种实验材料。
实验心理学讲义 第二章 实验设计 12
随机区组设计举例（ 2 ）
给被试呈现如图所示的照片制成的幻灯片，要求被试利用 7点量表评价每一张幻灯片的情绪的强度。每次呈现一张幻灯片，每张呈现 10秒钟，然后给被试 35秒钟进行评定。实验中的自变量为照片的形式（左侧构成，
原始照片，和右侧构成），每位被试评价 54张幻灯片：
18张左侧构成照片,18张原始照片和 18张右侧构成照片。
实验心理学讲义 第二章 实验设计 13
随机区组设计举例（ 3 ）
Trial Cond,Trial Cond,Trial Cond,Trial Cond,Trial Cond,Trial Cond.
1 O 10 L 19 R 28 O 37 L 46 R
2 L 11 O 20 O 29 L 38 R 47 L
3 R 12 R 21 L 30 R 39 O 48 O
4 R 13 O 22 L 31 R 40 O 49 O
5 O 14 L 23 R 32 L 41 R 50 R
6 L 15 R 24 O 33 O 42 L 51 L
7 R 16 R 25 R 34 O 43 R 52 R
8 O 17 L 26 L 35 R 44 O 53 O
9 L 18 O 27 O 36 L 45 L 54 L
实验心理学讲义 第二章 实验设计 14
随机区组设计举例（ 4 ）
问题是，两种重新构成的照片在表现出的厌恶程度上是否相同。在本实验中，被试对左侧构成照片的厌恶强度评价明显高于对右侧构成照片的厌恶强度评价。 Sackheim等人用大脑半球的分化解释以上实验结果。通常，左半球控制身体的右侧，而右半球控制身体的左侧。因此，
左侧构成照片反映的是右半球的控制，而右侧构成照片反映的是左半球的控制。对左侧构成照片情绪强度评价较高表明右半球在情绪的表达方面更为重要。
实验心理学讲义 第二章 实验设计 15
ABBA平衡法（ 1 ）
T r i a l 1 T r i a l 2 T r i a l 3 T r i a l 4 T r i a l 5 T r i a l 6C o n d i t i o n
L e f t O r i g i n a l R i g h t R i g h t O r i g i n a l L e f t
P r a c t i c e e f f e c t ( l i n e a r ) +0 +1 +2 +3 +4 +5
P r a c t i c e e f f e c t ( n o n l i n e a r ) 0 +6 +6 +6 +6 +6
实验心理学讲义 第二章 实验设计 16
ABBA平衡法（ 2 ）
练习效果的线性增长；
预期作用（ anticipation effects）
实验心理学讲义 第二章 实验设计 17
拉丁方设计
Latin Square
Ordinal position
1st 2d 3d 4th
1 2 3 4
2 4 1 3
4 3 2 1
3 1 4 2
实验心理学讲义 第二章 实验设计 18
三、混合设计（ Mixed Design）
混合设计是指在一个研究中有些自变量按组内设计安排，有些自变量按组间设计安排。一般说来，如果一种自变量很可能会影响另一种自变量，那么对这些自变量按组间设计安排，其余的自变量按组内设计安排。
心理学研究领域中的大多数研究都不仅涉及一个自变量，而是多个自变量共同作用的结果。
实验心理学讲义 第二章 实验设计 19
三、混合设计举例
Johnson,Petzel,Hartney和 Morgan（ 1983）用混合设计的方法比较抑郁者和非抑郁者的记忆成绩。他们假设，抑郁者比非抑郁者对于未完成的记忆任务的记忆效果更好。实验中，要求抑郁组和非抑郁组完成 20项记忆任务，其中,10项记忆任务在完成之前被打断。在全部任务完成后，
要求被试回忆记忆任务的名称或尽可能多地描述记忆任务。
被试变量是组间设计（ depressed & nondepressed），任务类型是组内设计
（ completed & uncompleted）。
T y pe of ta sk
T y pe of s u bj e ct C om pl et e d U n co m pl e te d
D e pr es s ed
N o nd e pr e ss e d
实验心理学讲义 第二章 实验设计 20
四、单组后测设计
在单组后测设计中，只有一个实验组，对实验组只给予一次实验处理，然后通过测量得到一个后测成绩。
设计的基本模式：
X O
X是研究者操纵或某种未知因素（研究者经过分析而推断的自变量）的处理,O是研究者操纵自变量引出的结果（后测成绩）或研究者观察到的结果。
实验心理学讲义 第二章 实验设计 21
五、单组前测后测设计
单组前测后测设计是对单组后测设计的一种改进，它增加了在实验处理前的测验，但还是只有一个实验组。
设计的基本模式：
O1 X O2
O1表示在接受处理 X以前对被试进行前测，取得一项作为基线的观测值,X表示引入的实验处理,O2表示处理 X后的测验。
实验心理学讲义 第二章 实验设计 22
六、固定组比较设计
固定组比较设计又称静态组或整组比较设计。
采用实验组和控制组两组被试，但因这两组被试在实验处理前就已经形成，故它不能使用随机化原则选择被试。
基本设计模式：
X O1
O2
O1为实验组接受实验处理后的反应效果； O2为不接受实验处理的控制组的反应效果。
实验心理学讲义 第二章 实验设计 23
七、事后回溯设计
事后回溯设计是指所研究的对象是已发生过的事件。
在研究过程中，研究者不需要设计实验处理或操纵自变量，只需通过观察存在的条件或事实，将这种已自然发生的处理或自变量与某种结果或因变量联系起来加以分析，以便从中发现某种可能的简单关系。
基本设计模式：
X O
X是自变量或实验处理，是研究者不能操纵或改变的；
O是研究者观察到的结果。
事后回溯设计主要包括两种类型
相关研究设计
准则组设计实验心理学讲义 第二章 实验设计 24
八、中断时间序列设计
时间序列设计（ time-series design），基本上是借助多次重复测量的一种前测后测设计，这种设计的实质是对某个被试组或被试个体进行周期性的测量过程，建立反应的基线模式，并在这一时间系列的测量过程中引进实验处理，随后用实施处理后在时间系列的观察中所得分数的不连续性，来表示实验处理结果。
如果接受处理后的反应模式不同于基线模式，表示原先的反应模式的连续性受到中断，便可推断这种变化可能是由于自变量的作用所产生的。
实验心理学讲义 第二章 实验设计 25
（一）简单中断时间序列设计
（ simple interrupted time-series design）
简单中断时间序列设计是最基本的时间序列设计，基本上是一种单组前测后测设计。
它与其他种类前测后测设计的主要区别是没有比较组，
并且不是仅有一次前测和后测，而是对一个实验组或一个被试进行周期性的一系列前测和后测。
设计模式,
O1 O2 O3 O4 O5 X O6 O7 O8 O9 O10
实验心理学讲义 第二章 实验设计 26
（一）简单中断时间序列设计（举例）
英国工业疲劳研究组
如果工作时间从每天的 10小时缩短到 8小时，生产率会出现什么样的变化。
研究者以每小时的平均产量作为因变量指标 。
实验心理学讲义 第二章 实验设计 27
可能存在的问题
可能不管工作时间是否缩短，都会出现生产率提高的现象。
除了每天工作时间长短的变化外，可能还有其他变量影响到每小时的平均生产量。
数据的效度有限。
很可能产生,霍桑效应,（ Hawthorne
effect）。
实验心理学讲义 第二章 实验设计 28
（二）复合中断时间序列设计
复合中断时间序列设计的模式如下：
O1 O2 O3 O4 O5 X O6 O7 O8 O9 O10
O1 O2 O3 O4 O5 O6 O7 O8 O9 O10
实验心理学讲义 第二章 实验设计 29
九、单被试实验设计（ 1）
单被试设计
（ single-case experimental designs）
是指在研究中只有一名被试，着重于对单个被试行为变化的测量。
实验心理学讲义 第二章 实验设计 30
九、单被试实验设计（ 2）
单被试设计的典型实验历程分为三个主要部分：
（ 1）建立基线；
（ 2）施加自变量；
（ 3）消除自变量。
单被试实验设计中，凡是没有接受自变量作用的历程，
都用字母,A”表示；接受自变量作用的历程，用字母
,B”或其它字母表示。
实验心理学讲义 第二章 实验设计 31
九、单被试实验设计（ 3）
单被试设计中,因变量的选择十分重要,一般要重视以下一些标准：
客观性
易产性
重复性
敏感性
