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第二節實驗研究的設計
實驗設計是進行科學實驗前做的具體計劃。實驗設計的目的在於儘可能減少額外的或未控制的變數，從而增加實驗產生有效的一致結果的可能性。從實驗變數角度，實驗設計涉及三個基本問題：實驗採用多少自變數和因變數？各自變數內叉採用多少處理水平？如何將被試分配到各自變數的各處理水平中？
一、多變數設計
多變數設計即在一個實驗中包含有兩個或兩個以上的自變數或因變數的實驗設計，它適用於有著許多影響因素、複雜多變的心理現象的研究。多變數設計包括多自變數和多因變數兩種情況。
（一）多自變數實驗設計
多自變數實驗設計：指在一個實驗中包含兩個或兩個以上自變數（因素）的實驗設計。典型的心理學實驗往往同時操縱二到四個自變數。
互動作用：自變數之間的相頭關係，當－一個自變數產生的效果在第一個自變數的行一來半上不一樣時，互動作用就發生了。
多自變數實驗的優點
（1）可以獲得互動作用，提供新的資訊；
（2）效率高，有兩個自變數的實驗要比分別做兩個只有單一自變數的實驗效率要高；
（3）實驗控制較好，做一個實驗時某些控制變數比進行兩個實驗時更易於控制和保持恆定。
（二）多因變數實驗設計
多因變數實驗指在一個實驗中包含有兩個或兩個以上因變數的實驗設計。
多因變數實驗的優點：增加普遍性。多個因變數指標之間可能存在互動作用。藉由多元統計分析技術，研究者不但可以對每一個單獨的因變數進行分析，還可以對多個相互聯絡因變數的聯合體進行分析，從而得到多個單因變數實驗無法提供的資訊。
三、被試間設計和被試內設計
（一）被試間設計
被試間設計的特點是每個被試只接受一個自變數水平地處理（簡稱一種實驗處理或一個實驗條件）。在被試間設計中，實驗者必須儘量減少兩個或多個組別中的被試差異，以保證兩組被試在實驗開始時各方面都相等，一般主要採用匹配和隨機化這兩種分組技術來解決等組問題。
1.匹配
（1）定義
匹配是指將被試按某一個或幾個特徵上水平的相同或相似加以配對，然後再把每一對中的每個被試隨機分配到各個組別的實驗技術。
（2）步驟
先對所有被試進行前測，然後根據前測的作業分數進行匹配。匹配時，前測的內容必須和實驗作業高度相關。前測作業一般有兩種：一種是和實驗作業有高度相關的其他作業：另一種是利用被試實驗作業的初期表現（通常，同一作業兩個階段的行為表現是相關的）。得到前測的分數後，就可以根據這個成績進行匹配分組。
（3）在實施時遇到的問題
①實驗者不可能在每一個特徵上都進行匹配，因此，匹配往往是不完全的；
②匹配法往往耗費大量的工作量；
③當多個匹配特徵之間存在互動作用時，可能混淆實驗結果；
④匹配法需要防止迴歸假象的介入。回月假象是指在許多測量情形中，第一次測驗時的高分組和低分紅這兩個極端組的分數在三次測量時向平均數迴歸：高分組的得分比第一次低些，低分組的則高些。
2.隨機化
隨機化是被試問設計中較為常用的分組方法。即是把被試隨機地分配到不同的組內接受不同的自變數處理的實驗技術。其統計學前提是：各隨機被試組在未經受不同處理之前是相等的，即使有差異也是在統計允許的限度以內的隨機誤差。
3、對被試間設計的評價
（1）優點：處理方式之間不存在相互影響或干擾。
（2）缺點
①所需要的被試數量巨大；
②很難分辨出因變數的變化是由於被試問的差異所致，還是由於自變數的變化所致，而匹配和隨機化技術也只是儘可能地緩解而不是根治這一問題。
（二）被室內設計
被室內設計的特點是所行的被試都分叉到行－水平自變數的影響。
1.被室內設計的平衡技術
平衡是指在實驗中為了消除或減少實驗順序效應而採用一些系統地改變實驗處理順序呈現技術的設計。其邏輯是儘量讓被試在所有順序下接受處理，使得各處理下結果的不同歸因於自變數而非順序。
（1）ABBA設計：適用於自變數的水平只有兩個時（分別用A和B表示）的情況，被試要按照ABBA的順序接受4次實驗處理，兩次A條件，兩次B條件。這樣，A在B之前和之後各一次，反之亦然。該設計在理論上能有效平衡呈線性系統變化的時間順序誤差。
當時間順序誤差不是線性系統變化時的改進方案：①在實驗正式開始之前，讓被試按實驗要求做一些練習，由於被試接受了一些練習，在實驗處理引進之前，因變數一直保持穩定；
②使用八種平衡設計（例如，一半被試按一種設計進行，而另一半則按相反的設計進行）。
（2）拉丁方設計：當自變數的水平有兩個以上時，使用平衡的拉丁方設計。一個平衡的拉丁方是一個二維矩陣，其中列表示自變數水平，行表示被試。如表2-1所示。建立平衡的拉丁方的第一行公式1、2、m、3、n-1、4、n-2，如此類推。在逑裡，n代表史強條件的點數。當第—行明確以後，對於行--列，只要按順序；從小到火寫出印可，巡到口時，之後再按順序從1開始。
當自變數水平數為奇數時，必須使用兩個方陣，第一個方陣可以按照上述方法建構，第三個方陣與第一個方陣相反，也就是每個被試必須在每個自變數水平下進行兩次試驗。如表
2-2所示自變數水平為5個時的拉丁方表格。
表2-2五個自變數水平的平衡拉丁方沒汁
（1）優點
①節省了被試人數；
②不會受到來自被試個體差異的干擾，能更好的考察實驗組和控制組之間的差異；
③當被試內和被試間兩種設計都適用時，研究者提出更傾向於使用被室內設計。被試內更有力或更敏感，其由被試變異性而導致誤差的可能性比被試間設計小。
（2）缺點
①被試接受不同的自變數水平的處理之間總存在時間間隔，這期間發生的偶然事件會影響實驗結果；
②實驗處理之間相互汙染，時間順序誤差可能混淆進來，包括練習效應和疲勞效應。
③差異延續效應就指自變數中一個水平的處理可能會完全改變其另一水平的處理時所發生的情況，那麼這時以往的平衡技術已很難對付這種因不同處理水平間較為持久的相互作用了。
三、小樣本設計
小樣本設計是室內設計的一種變式。實驗時向人數較少的被試或單個被試呈現自變數的不同水平或處理方式。由於測驗的被試人數很少，因此需要在相當經濟和高度控制的實驗中對每一個被試進行大量觀察並記錄。
（一）ABA沒汁
ABA設計可以較好地區分實驗自變數的效果和時間順序等其他因素的效果，從而進一步解決AB設計中常會發生的混淆問題。
1.設計要點
A：代表基線狀態
B：代表出現（治療）後的狀態
A：再回到來線狀態以怡驗B的效果
2.評價
ABA設計得以順利進行的一個前提是，B階段的治療效果不應該是持久的，因為只有這樣，當治療結束後，被試的行為才能回到治療前的基線狀態。然而，這一前提經常無法滿足，即很難消除治療的痕跡而回到從前的狀態。
（二）多基線設計
1、設計程式
找到一個或若干個與所要研究的行為（或被試），接近的行為（或被試），在不同時間內對它們引入同一自變數的處理（治療），也就是不同的行為（或不同的被試）在引入自變數之前有長短不等的基線期，從而可以將自變數的影響和時間的因素逐階段地演示出來，以便於研究者最終確定被試行為變化的真正原因和自變數處理的真實效果。
2．內在邏輯
當一種行為或一個被試正在接受處理時，另一種行為或另一個被試仍處於基線條件下。
如果這種未受處理的行為在自變數引進之前保持穩定，然後隨自變數的變化而變化，則認定是自變數而不是一些徘巧在觀察期內發生變化的其他因素導致了該行為的改變。
3.多基線設計的種類
（1）被試內多基線設計：在幾個不同的基線階段比較同一被試的不同行為：
（2）被試間多基線設計：在幾個不同的基線階段比較不同被試的同一行為；當自變數有明顯的遷移效應或行為之間會產生相互影響時，研究者應該採用被試間多基線設計。
4.對小樣本設計的評價
ABA設計和多基線設計沒有運用推斷統計來證實所得出的結論，只是透過對自變數的良好控制和因變數的反覆測量，致使實驗條件之間出現了明顯差異。
四、準實驗設計
1、定義
準實驗設計即指未對自變數實施充分控制，但使用真正實驗的某些方法蒐集、整理以及統計分析資料的研究方法。準實驗設計能夠在嚴格實驗無法進行的時候取得結果。
2、具體方法
選擇某個特徵（自變數）不同的被試，然後將這些在該自變數不同水平的被試行為加以比較。典型的準實驗常用被試變數作為自變數，如天生的被試變數（年齡、性別、種族、種群）、社會引起的被試屬性（社會階層、宗教或居住區）、疾病以及與疾病有關的被試因素（肢體殘疾谼、智力殘疾、腦外份、災難後果）兮。
特點：實驗者只能選擇在這個被試變數1有差異的被試，而不能改變，並且很難保證他們在其他相關變數上相等。實驗者的自由度比較小，對額外變數的控制也是較弱的。
3.對準實驗設計的評價
（1）優點
彌補了嚴格意義上實驗研究的不足，使研究者能夠在道德和能力的限制範圍內儘可能地關注感興趣的問題。
（2）缺點
本質上是一種相關研究，難以進行因果推論。