1、第二講 研究的基本變量及控制技術(shù)在一個(gè)定量研究中，我們總是要研究若干個(gè)變量之間的關(guān)系，這些關(guān)系有相關(guān)關(guān)系，也有因果關(guān)系的，理想的研究總是想得到若干個(gè)變量之間的因果關(guān)系。心理學(xué)（教育）實(shí)驗(yàn)?zāi)康脑谟谔讲樾袨椋ǚ磻?yīng)，或者特定的效應(yīng)）與實(shí)驗(yàn)中施加的刺激之間的關(guān)系或者說(shuō)明關(guān)系的性質(zhì)。最終建立因變量和自變量之間的函數(shù)關(guān)系。一、 因變量因變量是指實(shí)驗(yàn)中準(zhǔn)備測(cè)量的指標(biāo)，它隨著自變量的改變而改變。因變量有多種形式，例如，反應(yīng)時(shí)間（醫(yī)學(xué)上稱為潛伏期）、反應(yīng)量或者反應(yīng)準(zhǔn)確性等等。在心理和教育實(shí)驗(yàn)中比較常見(jiàn)的因變量是反應(yīng)時(shí)間和反應(yīng)準(zhǔn)確性，兩者之間如何權(quán)衡的問(wèn)題需要很好把握，有時(shí)候，反應(yīng)時(shí)間和準(zhǔn)確性兩者之間可能出現(xiàn)平衡

2、現(xiàn)象（trade-off），這時(shí)就需要研究者在實(shí)驗(yàn)的指導(dǎo)語(yǔ)中說(shuō)明要被試做得既快又準(zhǔn)確，在處理數(shù)據(jù)時(shí)把握好兩者之間的關(guān)系。三國(guó)演義描繪東吳統(tǒng)帥周渝“一步三計(jì)” 而諸葛亮則是“三步一計(jì)”，但兩人計(jì)策的周密性，可行性卻有較大差別。有些實(shí)驗(yàn)中，測(cè)驗(yàn)是有時(shí)間限制的，而有些卻是沒(méi)有時(shí)間限制的，這就需要我們謹(jǐn)慎處理完成測(cè)驗(yàn)的時(shí)間，例如，心理學(xué)中“河內(nèi)塔問(wèn)題的解決”（是否解決問(wèn)題，解決問(wèn)題的時(shí)間長(zhǎng)短）“房間與鑰匙問(wèn)題”（三個(gè)獨(dú)立門的房間，每個(gè)房間只有兩把鑰匙，有三個(gè)家庭成員，該問(wèn)題就有一個(gè)能否解決以及解決的策略問(wèn)題），在心理與教育實(shí)驗(yàn)中孩子們解決問(wèn)題的策略需要重點(diǎn)考慮。也許是否解決問(wèn)題并不是最重要的，最重要的

3、是解決問(wèn)題的策略。因變量如果有兩個(gè)以上，必須注意各因變量之間是否有重疊或者包含關(guān)系。二、自變量也稱為刺激變量，在實(shí)驗(yàn)中有意識(shí)地加以改變，操縱，以觀察它對(duì)自變量的影響。自變量和因變量之間的關(guān)系大致可以描述為六種關(guān)系：自變量的選擇自變量是研究者在實(shí)驗(yàn)中要操縱、改變以影響被試的行為的因素。影響因素很多，但只有其中一部分能操作化的可以作為實(shí)驗(yàn)中的自變量。心理與教育實(shí)驗(yàn)中的自變量來(lái)源主要有以下幾類：外部刺激：例如，研究燈光強(qiáng)度對(duì)閱讀速度的影響，直接改變燈光的強(qiáng)度，就獲得自變量的不同水平。被試固有的特性：例如，性別、年齡、智力、這些特點(diǎn)是被試實(shí)驗(yàn)前就具有的，一般不容易改變，通常通過(guò)按照某種標(biāo)準(zhǔn)對(duì)被試進(jìn)行分

4、類來(lái)獲得自變量的不同水平，例如，被試的身高，體重。被試暫時(shí)的特性：由實(shí)驗(yàn)操縱的外部刺激引起的，并影響被試行為的中介心理變量，例如，動(dòng)機(jī)、疲勞、這類自變量的操作比較難。例如，要研究疲勞對(duì)被試反應(yīng)時(shí)的影響，可以要求被試專心于某種復(fù)雜細(xì)致的任務(wù)10，30，60分鐘，以獲得疲勞的不同水平。但必須注意，這時(shí)疲勞對(duì)反應(yīng)時(shí)的影響的結(jié)論僅僅限于“疲勞”的特定定義。自變量有數(shù)量的和分類的。在一個(gè)實(shí)驗(yàn)中，每個(gè)自變量至少有兩個(gè)水平，以便研究者觀察自變量的改變對(duì)因變量的影響。例如，英語(yǔ)學(xué)習(xí)中的性別差異研究，性別必須有男女兩種水平。光照強(qiáng)度對(duì)閱讀效果的影響，必須變化光照強(qiáng)度。當(dāng)自變量的水平是數(shù)量的時(shí)，選取水平的最大值與

5、最小值之間應(yīng)該有足夠?qū)挼姆秶街底兓阶拥倪x擇應(yīng)能反映自變量與因變量之間的真實(shí)關(guān)系。例如，要探討動(dòng)機(jī)水平對(duì)學(xué)生測(cè)驗(yàn)成績(jī)的影響，當(dāng)選擇的自變量水平全距及其變化的步子合適時(shí)，研究者可以發(fā)現(xiàn)：隨著動(dòng)機(jī)水平的提高，學(xué)生測(cè)驗(yàn)成績(jī)提高，到一定程度后，動(dòng)機(jī)水平再提高，測(cè)驗(yàn)成績(jī)下降，自變量與因變量的關(guān)系如圖所示。一般而言，心理學(xué)和教育學(xué)實(shí)驗(yàn)比較注重實(shí)驗(yàn)開(kāi)始之前，對(duì)自變量和因變量之間的關(guān)系采用假說(shuō)的形式表達(dá)出來(lái)。例如“視覺(jué)記憶實(shí)驗(yàn)”全部報(bào)告法和部分報(bào)告法之間的差異下假說(shuō)的描繪。實(shí)驗(yàn)材料：速示器，字母卡片，上、中、下三行，每行三個(gè)字母?？ㄆ尸F(xiàn)時(shí)間為50毫秒，即時(shí)回憶，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：被試一般只能報(bào)告4-5個(gè)字母。

6、該方法稱為全部報(bào)告法(whole report)；一種假設(shè)是：被試報(bào)告出來(lái)的就是他所記住的。而另外一種假說(shuō)是被試報(bào)告的只是他記住的一部分，在他報(bào)告記住的一部分時(shí)，原先記住的那些由于沒(méi)有重復(fù)機(jī)會(huì)而迅速遺忘了，被試記住的字母應(yīng)當(dāng)比他報(bào)告出來(lái)的多。于是就有了部分報(bào)告法來(lái)（PARTIAL REPORT）檢驗(yàn)這種假說(shuō)。被卡片的每行都配以聲音信號(hào)，給上一行配以高音，中間一行配以中音，下面一行配以低音，事先將這種配對(duì)告訴被試?？ㄆ尸F(xiàn)后，如果出現(xiàn)高音，就報(bào)告他看到的相應(yīng)的一行，出現(xiàn)哪種聲音信號(hào)，就報(bào)告相應(yīng)行的字母。結(jié)果，被試幾乎每次都能正確地報(bào)告出任何一行中的三個(gè)字母，回憶率約達(dá)100%。由于聲音信號(hào)是隨機(jī)

7、出現(xiàn)的，因此可以根據(jù)對(duì)一行字母的回憶來(lái)判斷被試對(duì)整個(gè)卡片上字母的回憶情況。這樣，推定出被試在看過(guò)卡片后。結(jié)論：全部報(bào)告法中，被試記住的字母確實(shí)要多于報(bào)告出來(lái)的，只是其中一部分后來(lái)在被試報(bào)告其它字母時(shí)迅速遺忘了。SPERLING推論：存在著一種獨(dú)特的記憶，它有相當(dāng)大的容量，信息保持時(shí)間及其短暫，很快就會(huì)消失。后來(lái)，他又采用部分報(bào)告法來(lái)研究感覺(jué)記憶的某些特性。將即時(shí)回憶改為間時(shí)回憶（DELAY RECALL），間時(shí)時(shí)距依次加大，100MS，150 MS，300 MS，500 MS，1000 MS，研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)：當(dāng)間時(shí)時(shí)距為500 MS時(shí)，回憶率就與全部報(bào)告法的結(jié)果相近，SPERLING據(jù)此推定，感

8、覺(jué)記憶的作用時(shí)間在500 MS以內(nèi)，約為300 MS。使用的卡片是有4行字母的，16個(gè)字母。研究時(shí)要特別注意自變量的混淆在進(jìn)行心理學(xué)或者教育學(xué)的實(shí)驗(yàn)時(shí)，我們的目的在于確定引起行為變化的因素。我們必須避免所使用的自變量與另外的某些自變量相互混淆。例如，研究記憶的遺忘曲線（普通心理學(xué)中介紹的艾賓浩絲遺忘曲線），如果采用回憶法進(jìn)行研究，則可以讓被試學(xué)習(xí)一個(gè)無(wú)意義字母表后，分別在不同的時(shí)間間隔之后要求被試回憶該字母表，這是可以的。但如果是采用再認(rèn)法來(lái)研究遺忘曲線，使用同樣的程序作實(shí)驗(yàn)就混淆了自變量。當(dāng)間隔不同時(shí)間當(dāng)同組被試再認(rèn)時(shí)，間隔一天進(jìn)行測(cè)驗(yàn)，得到再認(rèn)量，在間隔幾天后重測(cè)，這時(shí)后一個(gè)間隔中就多了一

9、次學(xué)習(xí)機(jī)會(huì)。這里，組內(nèi)設(shè)計(jì)就不合適，因?yàn)樗鼘W(xué)習(xí)次數(shù)和間隔時(shí)間混淆起來(lái)了，這種自變量的混淆現(xiàn)象對(duì)于結(jié)果的可靠性影響極大。這里，我們順帶介紹組間設(shè)計(jì)和組內(nèi)設(shè)計(jì)的適應(yīng)場(chǎng)合，以及教育科學(xué)，尤其是學(xué)校情景下的教學(xué)實(shí)驗(yàn)中如何注意正確使用組間和組內(nèi)設(shè)計(jì)。關(guān)鍵是看實(shí)驗(yàn)條件（學(xué)術(shù)術(shù)語(yǔ)稱之為實(shí)驗(yàn)處理）之間是否相互影響，如果相互影響，則只能采用組內(nèi)設(shè)計(jì)，否則，容易出現(xiàn)自變量混淆的情況，不好解釋。3 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中一些常用術(shù)語(yǔ)31 因素與因素實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)因素指研究者在實(shí)驗(yàn)中感興趣的一個(gè)自變量，研究者通過(guò)操縱，改變它，來(lái)評(píng)估它對(duì)因變量的影響。實(shí)驗(yàn)中所操縱的每個(gè)特定的值（強(qiáng)度）叫“水平”。因素可以是數(shù)量的（例如，聲音刺激的強(qiáng)度

10、），也可以是類別的（例如，性別）。32 處理與處理水平的結(jié)合指實(shí)驗(yàn)中一個(gè)特定的、獨(dú)特的實(shí)驗(yàn)條件。要研究英語(yǔ)閱讀理解材料中生字的密度和閱讀理解成績(jī)的關(guān)系。生字密度可以為5 ：1 ； 10 ：1 ； 20 ： 1；由于學(xué)生智力水平可能影響閱讀理解成績(jī)，我們也把它作為一個(gè)自變量（因素）加以研究，這時(shí)就有兩個(gè)因素，生字密度和智力水平。如果我們將智力水平分為8個(gè)不同的等級(jí)時(shí)，這樣就有8*3個(gè)不同的實(shí)驗(yàn)條件，這些就稱為實(shí)驗(yàn)處理。33 主效應(yīng)和交互作用所謂主效應(yīng)由一個(gè)因素的不同水平引起的變異。當(dāng)一個(gè)因素的水平在另外一個(gè)因素的不同水平上變化趨勢(shì)不一樣時(shí)，稱之為兩個(gè)因素之間存在交互作用。例如：要研究?jī)煞N教學(xué)方法

11、對(duì)不同能力學(xué)生學(xué)習(xí)成績(jī)的影響。研究中有兩個(gè)因素，一個(gè)是教學(xué)方法，它有兩種水平， A1 ：正常講授教學(xué)；A2：獨(dú)立學(xué)習(xí)和討論。另外一個(gè)因素是學(xué)生的學(xué)習(xí)能力，它有兩個(gè)水平，B1 ：能力較高的；B2：能力較低的；實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)如下表所示：表1：兩種教學(xué)方法對(duì)不同能力學(xué)生學(xué)習(xí)成績(jī)的影響因素水平B1 B2A1A2 80 7892 64797886 72材料來(lái)源：參見(jiàn)舒華心理與教育研究中的多因素實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)P69-74）教學(xué)方法與學(xué)習(xí)能力對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)成績(jī)的影響如圖所示： 圖1：教學(xué)方法與學(xué)習(xí)能力對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)成績(jī)的影響分析：兩種教學(xué)方法對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)成績(jī)的影響沒(méi)有明顯的差別，見(jiàn)圖。學(xué)生的學(xué)習(xí)能力對(duì)學(xué)習(xí)成績(jī)有重要影響，能力高的學(xué)生學(xué)習(xí)成績(jī)高于能力低的學(xué)生，見(jiàn)圖 。真實(shí)的關(guān)系只有在同時(shí)考察兩個(gè)因素的作用時(shí)觀察得到。在正常講授條件（A1）下，能力高與能力低的學(xué)生學(xué)習(xí)成績(jī)沒(méi)有差異，見(jiàn)圖 ；當(dāng)使用獨(dú)立學(xué)習(xí)與討論教學(xué)方法（A2）時(shí)，能力高與能力低的學(xué)生學(xué)習(xí)成績(jī)出現(xiàn)了顯著的差異，見(jiàn)圖 。教學(xué)方法與學(xué)習(xí)能力之間的交互作用表明：不同的教學(xué)方法可能適合不同的學(xué)生，對(duì)能力高的學(xué)生，獨(dú)立學(xué)習(xí)和討論可能使他們獲得更大的收獲；而對(duì)于能力低的學(xué)生，正常講授教學(xué)可能使他們較好地掌握知識(shí)。這種復(fù)雜的關(guān)系在單因素實(shí)驗(yàn)中是不可能觀察到的。當(dāng)方差分析表明兩個(gè)因素的交互作用是顯著的時(shí)，研究者常常需要進(jìn)一步了解