第2章　實驗研究的基本問題

2.1　復習筆記

一、實驗研究的變量

變量是指在數量上或質量上可變的事物的屬性。前者為連續變量，后者為非連續變量。實際上，實驗中的變量有兩類，一類是實驗條件，另一類是在這些實驗條件下產生的結果，即因變量。在實驗條件中，一類是對因變量不產生影響的實驗條件，稱為無關變量；另一類是對因變量產生影響的實驗條件，稱為相關變量（relevant variable）。相關變量中實驗者研究的變量就是自變量，而實驗者不研究的相關變量稱為額外相關變量或簡稱為額外變量（extraneous variable），也稱為控制變量（controlled variable）。

（一）變量：實驗的基本特征

1．變量是構成實驗三大要素（假設、變量、控制）中的關鍵要素，是實驗的核心。它作為心理學實驗的基本特征決定了實驗必須操縱環境以產生變化。

2．實驗中要求系統操縱環境并觀察因此導致的行為變化。系統操縱環境要求對環境的操縱至少要有兩個水平。通過比較被試在這兩個環境水平下的反應來判斷環境的改變是否導致了行為的變化。

3．實驗研究就是對各種變量的操縱、控制、觀察和比較等的過程，變量是實驗研究最基本的問題。“改變”“比較”是實驗研究最基本的邏輯和基本特征。

（二）自變量

自變量即實驗中實驗者所操縱的、對被試的反應產生影響的變量。

1．自變量的分類

（1）作業變量：作業指實驗中被試的任務，或者實驗中所呈現的、和被試任務有關的某種刺激，若把這些任務的任何特性作為自變量來操縱，則這種自變量就是一種作業變量。

（2）環境變量：當被試進行某種作業時，如果改變實驗環境的任何特性，則改變了的環境特性即環境自變量。例如，實驗室的照明情況。

（3）被試變量：可能影響對某種刺激做出反應的被試的特性因素稱為被試變量。這些因素包括：被試的性別、年齡、智力、教育水平、人格特征、態度、內驅力等。其中有的是實驗者可以主動操縱加以改變的，如內驅力；有的是被試本身固有，不能主動操縱，只能進行測量的，如智力等。

2．對自變量的操縱

實驗者在具體實驗中根據實驗目的選擇合適的自變量，并對其進行操縱改變，即對其進行控制，它主要經歷以下兩個步驟：

（1）對自變量下操作定義：操作定義由美國物理學家布里奇曼提出，他主張一個概念應由測定他的程序來下定義。那么在心理學上，對一個心理現象根據測定它的程序下定義就叫做操作定義。操作定義明確了自變量的內涵，同時也指出了自變量操縱的方法。

（2）確定自變量的各個水平：自變量的水平，即指自變量的一個取值（或操縱結果）。因素型實驗的自變量一般不超過4個水平，并盡量使自變量全距較大，各水平在全距上分布平均。函數型實驗的自變量水平較多，若預期實驗考察的是線性函數關系，可取3～5個水平；若關于更復雜函數關系的，則至少需要5個水平。若預期自變量和因變量的關系接近于線性函數，則各水平平均分布即可；若預期自變量和因變量符合對數函數關系，則各水平間的間距應按對數單位變化。

（三）因變量

因變量是指在實驗中，由操縱自變量而引起的被試的某種特定反應。

1．對因變量的測量

對于因變量的測量既有客觀指標，又有主觀指標。

（1）客觀指標

客觀指標主要有：①反應速度，如簡單反應時；②反應速度的差異；③反應的正確性，如選擇反應的正確次數；④反應標準，如信號檢測理論中的報告標準C；⑤反應的難度，如斯金納箱的難度等級。

（2）主觀指標

主觀指標主要指被試的口語記錄。它是指被試在實驗時對自己心理活動進程所作敘述的記錄，或在實驗之后，被試對主試提出問題所作回答的記錄。

2．對因變量的控制

對因變量的控制主要是如何精確客觀地記錄因變量的變化。用于因變量控制的主要方法有：

（1）反應控制

其目的是讓被試的反應確實發生在實驗者感興趣的因變量維度上。在人作為被試的實驗中，對反應的控制往往是通過指導語實現的，指導語是心理實驗中主試給被試交代任務時說的話，指導語能夠控制被試的反應。心理學實驗中，規范的指導語應符合內容確定、完全、簡單明確、標準化的要求。

（2）選擇恰當的因變量指標

一個恰當的因變量指標必須滿足以下標準：有效性（效度），即指標充分代表當時的現象或過程的程度；客觀性，即此指標是客觀存在的，并可以通過一定的方法觀察到；數量化，指標數量化后便于記錄、統計及比較。

（3）避免量程限制

主要指天花板效應和地板效應，這兩種效應是指反應指標的量程不夠大，而造成反應停留在指標量表的最頂端或最低端，致使指標的有效性遭受損失。通常的避免措施是：先通過實驗設計避免極端的反應，然后再通過測試少量的先期被試來考察他們對任務操作的反應情況。若被試的反應接近指標量程的頂端或底端，那么實驗任務就需修正。

（四）控制變量

對自變量產生影響的額外變量，由于實驗者必須控制其對因變量的影響，因此又叫控制變量。

1．心理學實驗中典型的額外變量

在實驗中，主試（實驗者）和被試之間可能存在著某種干擾實驗、使實驗結果發生混淆的相互作用。這種相互作用可能帶來一些額外變量。主要表現為兩個方面：

（1）實驗者效應：主試在實驗中可能以某種方式（如表情、手勢、語氣等）有意無意地影響被試，使他們的反應附和實驗者的期望的現象。

（2）要求特征：被試自發地對實驗者的實驗目的產生一個假設或猜想，然后再以一種自以為能滿足這一假想的實驗目的的方式進行反應的現象。要求特征的典型例子是霍桑效應和安慰劑效應。

2．額外變量的控制

在心理學實驗中，對額外變量的控制技術主要有：

（1）排除法：指把額外變量從實驗中排除出去的控制方法。如，雙盲法。

（2）恒定法：旨在使額外變量在實驗過程中保持恒定不變的控制方法。

（3）匹配法：是使實驗組和控制組中的被試屬性相等的一種方法。使用匹配法時，先要測量所有被試身上與實驗任務呈高相關的屬性；然后根據測得結果將被試分成屬性相等的實驗組和控制組。

（4）隨機化法：隨機化指把被試隨機地分派到各處理組中去的一種實驗技術。理論上講，隨機化法是控制額外變量的最佳方法，隨機化法不會導致系統性偏差，能夠控制難以觀察的中介變量（如動機、情感、疲勞、注意等）。不僅能應用于被試，也能應用于刺激呈現和實驗順序的安排。

（5）抵消平衡法：抵消平衡法是采用某些綜合平衡的方法，使額外變量的效果互相抵消，達到控制額外變量目的的一種實驗技術。常見的抵消平衡法有ABBA法和拉丁方設計法。

（6）統計控制法：屬于實驗后控制技術，即在實驗完成后通過一定的統計技術來事后避免實驗中額外變量的干擾的控制方法，常用的統計控制法包括：協方差分析，剔除極端數據，或分別加權等事后控制技術。但是，統計控制是在實驗前控制難以起到完全效果時的補充手段，而不可能取代實驗前控制的重要地位。

二、實驗研究的設計

實驗設計的目的在于盡可能減少額外的或未控制的變量，從而增加實驗產生有效的一致結果的可能性。實驗設計是實驗成功的關鍵。從實驗變量角度，實驗設計涉及三個基本問題：實驗采用多少自變量和因變量？各自變量內又采用多少處理水平？如何將被試分配到各自變量的各處理水平中？

（一）多變量設計

多變量設計即在一個實驗中包含有兩個或兩個以上的自變量或因變量的實驗設計，它適用于有著許多影響因素、復雜多變的心理現象的研究。多變量設計包括多自變量和多因變量兩種情況。

1．多自變量實驗設計

（1）多自變量實驗設計：指在一個實驗中包含兩個或兩個以上自變量（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量。

（2）主效應：實驗中由一個因素的不同水平引起的變異叫因素的主效應。

（3）交互作用：當一個自變量產生的效果在第二個自變量的每一水平上不一樣時，交互作用就發生了。在一個有n個因素（自變量）的實驗中，交互作用數==處理效應總數－主效應數=。

（4）簡單效應（簡單主效應）：在因素實驗中，一個因素在另一個因素的水平上的差異效應稱作簡單效應。

（5）多自變量實驗的優點：效率高，實驗控制好，可獲得交互作用。

2．多因變量實驗設計

（1）多因變量實驗：指在一個實驗中包含有兩個或兩個以上因變量的實驗設計。

（2）多因變量實驗的優點：增加普遍性。多個因變量指標之間可能存在交互作用。借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量進行分析，還可以對多個相互聯系因變量的聯合體進行分析，從而得到多個單因變量實驗無法提供的信息。

（二）被試間設計和被試內設計

1．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量水平的處理（簡稱一種實驗處理或一個實驗條件）。被試間設計一般主要采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征上水平的相同或相似加以配對，然后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，然后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）。得到前測分數后，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

a．實驗者不可能在每一個特征上都進行匹配，因此，匹配往往是不完全的；

b．匹配法往往耗費大量的工作量；

c．當多個匹配特征之間存在交互作用時，可能混淆實驗結果；

d．匹配法需要防止回歸假象的介入。回歸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組這兩個極端組的分數在第二次測量時向平均數回歸：高分組的得分比第一次低些，低分組的則高些。

（2）隨機化

隨機化是被試間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量處理的實驗技術。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：所需要的被試數量巨大；很難分辨出因變量的變化是由于被試間的差異所致，還是由于自變量的變化所致，而匹配和隨機化技術也只是盡可能地緩解而不是根治這一問題。

　 2．被試內設計

　 被試內設計的特點是所有的被試都會受到每一水平自變量的影響。

（1）被試內設計的平衡技術

①定義

平衡是指在實驗中為了消除或減少實驗順序效應而采用一些系統地改變實驗處理順序呈現技術的設計。其邏輯是盡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于自變量而非順序。

②常用的平衡設計技術

a．ABBA設計：適用于自變量的水平只有兩個時（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之前和之后各一次，反之亦然。該設計在理論上能有效平衡成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的時（例如有些實驗會出現初期練習效應），要考慮以下兩種改進方案：一是在實驗正式開始之前，讓被試按實驗要求做一些練習，由于被試接受了一些練習，在實驗處理引進之前，因變量一直保持穩定；另一種辦法是使用幾種平衡設計（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）。

b．拉丁方設計：當自變量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兩維矩陣，其中列表示自變量水平，行表示被試。

建立拉丁方的步驟取決于自變量的水平是奇數還是偶數。當自變量的水平是偶數時，需要一個方陣，而當自變量的水平是奇數時，則需要兩個方陣，其中第二個方陣與第一個方陣正好相反。

　 （2）被試內設計的評價：

①優點

節省了被試人數，且不會受到來自被試個體差異的困擾，能更好的考察實驗組和控制組之間的差異。

②缺點

被試內設計往往需要平衡，因此如果在某些情況下平衡設計難以應用，那就意味著被試內設計也無法適用。差異延續效應就是這類情況的代表，它是指自變量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，那么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。

當被試內和被試間兩種設計都適用時，研究者提出更傾向于使用被試內設計。因為它最大優點是：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。

（三）小樣本設計

1．定義

小樣本設計是被試內設計的一種變式。實驗時向人數較少的被試或單個被試呈現自變量的不同水平或處理方式。由于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并記錄。

2．具體方法

（1）ABA設計

ABA設計可以較好地區分實驗自變量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。

（2）多基線設計

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，當治療結束后，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。基于此，研究者提出了多基線設計。

①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于基線條件下。如果這種未受處理的行為在自變量引進之前保持穩定，然后隨自變量的變化而變化，則認定是自變量而不是一些碰巧在觀察期內發生變化的其他因素導致了該行為的改變。

②設計程序

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量的處理（治療），也就是不同的行為（或不同的被試）在引入自變量之前有長短不等的基線期，從而可以將自變量的影響和時間的因素逐階段地演示出來，以便于研究者最終確定被試行為變化的真正原因和自變量處理的真實效果。

③多基線設計的種類

多基線設計分為被試內多基線設計和被試間多基線設計。在幾個不同的基線階段比較同一被試的不同行為稱為被試內多基線設計；而在幾個不同的基線階段比較不同被試的同一行為則稱為被試間多基線設計。

3．對小樣本設計的評價

（1）優點

①采用一個或為數極少的被試便可進行科學研究，探討變量之間的因果關系；

②無須采用統計方法處理分析數據，僅用圖示法便可表明研究結果；

③內在效度極高。

（2）缺點

①結果概括度有局限性；

②費時甚長；

③長期重復的測驗可能會造成練習效應；

④無法研究多個自變量的交互作用。

（四）準實驗設計

1．定義

準實驗設計即指未對自變量實施充分控制，但使用真正實驗的某些方法搜集、整理以及統計分析數據的研究方法。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

選擇某個特征（自變量）不同的被試，然后將這些在該自變量不同水平的被試行為加以比較。典型的準實驗常用被試變量作為自變量，如天生的被試變量（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（肢體殘缺、智力殘疾、腦外傷、災難后果）等。實驗者只能選擇在這個被試變量上有差異的被試，而不能改變，并且很難保證他們在其他相關變量上相等。

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范圍內盡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。

（五）總結

　 在力所能及的情況下利用多變量實驗，可以揭示更多的信息。根據實際情況選擇被試間設計或被試內設計；在被試極端缺乏的情況下，借助小樣本設計同樣能夠得到有說服力的結論；準實驗設計保證了在實驗無法進行時，仍能借鑒實驗研究的思想進行有價值的工作。

三、實驗研究的效度和信度

（一）實驗研究的效度

1．實驗效度的定義

　 實驗效度是指實驗方法能達到實驗目的的程度，也就是實驗結果的準確性和有效性程度。實驗效度主要包括內部效度和外部效度。這兩者的前提是實驗具有良好的構思效度，即研究題目的來源具有一定的重要性和獨特性，對實驗研究中的自變量和因變量給出嚴格的操作定義，并對自變量的操作水平和因變量的測量指標做出明確的界定。

2．內部效度

（1）內部效度的定義

實驗的內部效度是指實驗中的自變量與因變量之間因果關系的明確程度。如果在實驗中，當自變量發生變化時因變量隨之發生改變，而自變量恒定時因變量則不發生變化，也就是說確實是自變量而不是其他因素引起了因變量的變化，那么這個實驗就具有較高的內部效度。由此可知，內部效度與無關變量的控制有關。當實驗中未得到控制的無關變量越多時，因變量的變化不是由自變量引起的可能性就越大，實驗的內部效度就越低。當實驗結果未受到任何其他變量的干擾，自變量與因變量的因果關系明確時，實驗的內部效度就是高的。

　 （2）內部效度的影響因素

①主試－被試間的相互作用：主要指要求特征和實驗者效應。

心理學實驗中，有效消除主試—被試間不恰當的相互作用的通用手段是雙盲實驗法。即主試和被試都不清楚實驗的具體目的，因而可最大程度地避免主試的暗示和被試的順從。

②統計回歸：即測量分數向常態分布的平均數回歸。

為避免統計回歸對實驗效度的影響，通常建議實驗者在匹配被試時必須考慮兩組被試本身是否同質。如果不同質，就必須以幾組被試各自的相對水平進行匹配。此外，利用統計控制進行協方差分析，在某種程度上也能降低統計回歸對實驗效度的影響。

③其他影響內部效度的因素：被試某些固有和習得的差異，如性別、年齡等；被試選擇的偏差；在一些長期實驗中被試的流失，個體本身的生長和成熟因素。

為避免這些因素對內部效度的影響，在對被試進行分組時，應隨機選取和隨機分配被試；另外，還可以增設控制組，解決由于實驗程序本身、控制方式的不一致以及測量程度的變化對實驗內部效度的影響。

（3）零結果對內部效度問題的提示

①零結果是指在一項實驗研究中，由于上述種種原因造成了嚴重的混淆，導致自變量的操縱和變化沒有引起因變量相應的變化的現象。若零結果不是真正意義上說明自變量和因變量毫無關系，那么就必然提示了實驗的內部效度存在大問題。

②一般來講，要在以下幾方面尋找原因以改進實驗的內部效度。一是自變量的操縱是否有效；二是因變量的測量是否充分；三是額外變量是否得到有效控制。

（4）內部效度的特例——統計結論效度

①實驗研究的統計結論效度是指有關決定實驗處理效應的數據分析程序的有效性和準確性，涉及到研究誤差的變異來源和如何恰當運用統計顯著性檢驗的問題。

②它取決于兩方面條件：一是數據的質量，二是統計檢驗的假設。

3．外部效度

（1）定義

實驗的外部效度是指實驗結果能夠普遍推論到樣本的總體和其他同類現象中去的程度，即實驗結果的普遍代表性和適用性，研究者也將之稱為生態效度。

（2）實驗外部效度的影響因素

①實驗環境的人為性；

②被試樣本缺乏代表性；

③測量工具的局限性。

（3）內部效度與外部效度的關系

實驗的內部效度和外部效度是相互聯系、相互影響的。實驗的內部效度越高，其結果就越能確認是由實驗處理所造成的；而實驗的外部效度越高，其結果的可推論范圍就越大。在一項實驗中，研究者通常會在內部效度的前提下，采取適當措施以提高外部效度。

（二）實驗研究的信度

實驗信度是指實驗結論的可靠性和前后一致性程度。

1．影響實驗信度的因素

（1）觀察量：觀察量越大，人們就越有理由相信樣本統計值接近總體參數值，也就是樣本更能夠代表其所在的總體。

（2）對結果的統計檢驗：若不同實驗條件下所得出的結果之間差異很大，且這種差異由偶然因素造成的概率低于0.05，則可以排除偶然因素造成實驗結果的可能性，認為該結果是由自變量造成的。

2．實驗信度的驗證

為保證實驗信度，應鼓勵研究者進行驗證性實驗，這樣即使推斷統計顯示仍存在犯錯誤的可能，但實驗結果也是可信的。有以下三種驗證方法：

（1）直接驗證，指在盡可能保持原實驗方法的情況下在實際中重復實驗。

（2）系統驗證，指實驗者試圖變化那種先前被認為與實驗結果不相關的因素，即在實驗中引入原來未加控制的變量進行驗證。若原始實驗中發現的某種現象是真的，那么盡管重做時其中一些因素發生了變化，原來的實驗結果應該仍然會出現。若重做時原始實驗的結果不再產生，那么研究者就在他的實驗中發現了重要的邊界條件。

（3）概念驗證，指研究者試圖驗證一個現象，但在某種程度上又與原先的實驗有很大的不同，其目的也在于描述某一心理現象的邊界條件。

直接驗證的目的是能否在第二次得到相同的結果，而系統驗證和概念驗證的目的是描述某一心理現象的邊界條件。邊界條件是指保證某一實驗結果出現的條件，當超過這一條件，則該實驗結果不會出現。

（三）信度和效度的關系

信度是效度的必要非充分條件。即信度低，效度不可能高；信度高，效度未必高；效度低，信度可能高；效度高，信度必然高。

實驗研究的效度和信度是相互聯系、相互影響的，良好的效度和信度是評價實驗設計成功與否的關鍵，而雄厚的理論基礎、周密的思考和設計、謹慎科學的態度則是達到實驗效度和信度的必備素質。

四、實驗研究的儀器

（一）幾種常用實驗儀器

1．聽力計

聽力計（audiometer）是測定個體對各種頻率聲音的感受性大小的儀器，通過與正常聽覺的比較，可確定被測者的聽力損失情況。

2．立體鏡

立體鏡（stereoscope）是一種證實雙眼視差和產生立體知覺的儀器。英國物理學家惠特斯通在1828年首次發現雙眼視差在立體知覺中的作用。

3．深度知覺儀

深度知覺儀（depth perception apparatus）是用來檢驗深度知覺敏銳度的儀器。

4．時間知覺測試儀

時間知覺測試儀（time perception apparatus）是時間知覺實驗的基本儀器，可用于檢驗各種因素對時間知覺的影響，檢查個體的自我估計在估計時間中的作用，測試個體在時間知覺上的閾限，檢驗刺激的不同呈現方式對估計時間的影響，幫助學習用復制法研究時間知覺。

5．空間知覺測試儀

空間知覺測試儀（space perception apparatus）是用于考察人類空間知覺認知特點的儀器，通過人們憑借視覺對空間位置中形狀、方位的辨別過程，來鑒別個體對空間特性的辨別能力，還可用于驗證刺激的空間結構特點對信息傳遞效率的影響。

6．速度知覺儀

速度知覺儀（speed perception apparatus）是測量人的速度判斷能力的儀器。速度知覺反映了每個人對速度知覺的差異。它是順利從事各項活動不可缺少的能力。

7．速示器

速示器（tachistoscope）是一種短時呈現視覺刺激的儀器，在知覺、記憶和學習等方面的研究中，經常要用適當的儀器來把刺激呈現給被試，以記錄他們的反應。

8．記憶鼓

記憶鼓（memory drum）是一種研究記憶的儀器。

9．反應計時器

反應計時器（reaction timer）是一種用來測量個體在不同條件下對單個或多個刺激或刺激組合的反應速度和準確性的儀器。

10．警戒儀

警戒儀（alertness apparatus）是測定個體警戒狀態的儀器。

11．鏡畫儀

鏡畫儀（mirror tracer）是一種主要用于研究練習效果和技能遷移作用的實驗儀器，可考察被試的反轉能力、手眼協調能力和學習能力。

12．眼動儀

眼動儀（eye tracker）是測試人眼活動情況和研究有關心理過程的專用儀器，在閱讀心理學、工程心理學和實驗心理學的研究中均具有極為重要的作用。

（二）計算機在心理實驗中的應用

1．計算機在心理實驗中的應用領域

（1）認知領域；

（2）技術和運動操作領域；

（3）計算機輔助治療；

（4）心理生理學領域；

（5）心理學教學實驗。

2．心理實驗運用計算機的優點

（1）可較好地控制變數；

（2）計時精確；

（3）可減少實驗者對被試的影響；

（4）記錄方便。

3．心理實驗應用計算機的缺點

（1）有些心理實驗不適合通過計算機來實現；

（2）編寫計算機程序有時是一項消耗時間又具有一定難度的工作；

（3）應用計算機進行實驗的真正嚴重缺陷是，剝奪了實驗者去觀察被試的機會。

（三）腦功能成像技術在心理實驗中的運用

1．正電子放射層掃描術（PET）

（1）成像原理

把示蹤同位素注入人體，同位素釋放出的正電子與腦組織中的電子相遇時，會發生湮滅作用，產生一對方向幾乎相反的γ-射線，可以被專門的裝置探測到，據此可以得到同位素的位置分布。

（2）成像策略

在實驗條件和對照條件下分別得到一幅腦血流像，對照條件除了不包括要研究的實驗因素外，其他條件與實驗條件均盡可能相同。然后將兩幅圖像相減，所得到的PET圖像即是與所研究的實驗因素相關的腦血流像，圖中較“亮”的區域則被認為是由該實驗因素所激活的腦區。

（3）評價

①優點：對人體基本無傷害，可重復使用；觀察范圍可達腦的深層部位。

②缺點：成像時間較長，使得實驗模式選擇余地小；受放射性物質劑量的限制，同一被試不宜頻繁參加此類實驗，因此不利于需要被試多次參加實驗的研究；系統造價高，除PET掃描機外，還需配備一臺加速器以制備同位素。

2．高分辨率腦電圖（EEG）

（1）成像原理

大腦在工作時，神經細胞中的離子運動會產生電流，在頭皮表面形成微弱的電位，腦電裝置通過高靈敏度的電極和放大器探測大腦工作時神經細胞中的離子運動在頭皮表面形成的微弱電位。

（2）成像策略

用事件相關電位（誘發電位）來記錄對相同刺激的多次重復呈現所產生的腦電位變化的疊加平均值，以濾去噪聲，得到與刺激相關的電信號，其信噪比與疊加次數的平方根成正比。然后按照一定的物理模型，根據頭皮電位分布計算出大腦神經電興奮源的位置、強度或方向。

（3）評價

①優點：有極高的時間分辨率，幾乎達到實時（記錄與被試的活動幾乎同時進行）；系統造價低，使用維護方便；完全無創。

②缺點：空間分辨率較低，各種定位算法的可靠性亦有待進一步證實。

3．腦磁圖（MEG）

（1）成像原理及策略

大腦工作時所形成的電流，在頭顱外表產生感應磁場，通過捕捉這些極微弱的磁信號，便可反映大腦內部的神經活動。

（2）腦磁圖系統構成的關鍵設備

超導量子干涉儀，磁屏蔽室，梯度儀。

（3）評價

①優點：對神經興奮源的定位較為直接與準確；極高的時間分辨率，幾乎可與EEG媲美。

②缺點：造價太高；只對某些流向的興奮源敏感，而其他流向的興奮源則可能無法探測到。

4．功能性核磁共振成像技術（fMRI）

（1）成像原理

將被試放入一個強大的磁場，測量被試在強磁場中活動時血液中含氧量的變化，以此來確定神經活動的情況。

（2）成像技術

①基于血氧水平的大腦活動成像，用來顯示在執行特定任務時大腦相關區域的興奮狀況。這種技術已被廣泛應用于大腦的認知活動及其功能定位研究。人們通常所說的“功能性核磁共振成像”就是特指這種方式的成像。

②微觀水活動性成像，可用來提供由于血管疾病導致腦組織壞死過程的時態信息。

③微血管血液動力學成像，用于顯示腦血管病理學狀態。

（3）評價

①優點：無創性，同一被試可以反復參加實驗；可同時提供機能性和結構性的圖像，有利于大腦準確的機能定位；極高的空間分辨率；大量參數供實驗者自由控制，以實現各種特定效果的掃描。

②缺點：時間分辨率低于EEG和MEG；實驗環境不適于幽閉恐怖癥患者；其掃描過程中的巨大噪聲妨礙了它在聽覺研究上的應用；系統造價較高。

任何一種腦功能成像技術都有其優勢和不足，它們之間是無法相互替代的。目前較為可行的辦法是結合fMRI與EEG，以產生高時間分辨率與高空間分辨率的、實時無創腦成像。