基本实验设计

8.3　基本实验设计

8.3.1　经典实验设计

经典实验设计(the Classical Experiment Design)也称为古典实验设计，是最基本同时也是最为标准的实验设计。它通过随机化程序将实验对象分派到实验组和控制组，且对两组均实施前测和后测。有的书中称它为“双组前后测设计”或者“完全随机化前后测设计”，这是由于经典实验设计中包含了实验设计的全部要素：实验组、控制组、前测、后测、自变量(实验刺激)、因变量，以及随机指派等。

经典实验设计的具体实施步骤可以概括如下：

(1)随机指派实验对象到实验组和控制组。

(2)对两个组的对象同时进行前测。

(3)对且仅对实验组给予实验刺激。

(4)对两个组的对象同时进行后测。

(5)通过比较和分析两个组前后测结果之差，得出实验刺激的影响。

此时可知，实验刺激的影响=实验组的差分－控制组的差分=(后测1－前测1)－(后测2－前测2)

通过这样一个过程，我们不难了解控制组的重要作用。如果没有控制组，我们就无法说明在实验组前后测数据之间的差别中，究竟有多少是自变量的影响，多少是其他外在因素的影响。因为实验组的差分中，有一部分可能是实验刺激的影响，还有一部分则可能是其他外在因素的影响。而这种外在因素的影响究竟有多大我们无法知道。加上了控制组后，控制组差分所代表的就是这种外在因素的影响。因为控制组并没有给予实验刺激。这样，用实验组差分减去控制组差分，实际上就等于从总的影响中减去外在因素的影响，所剩下的自然就是实验刺激，即自变量的影响了。这便是控制组作用过程的理论逻辑。

在实验结果的解读上，如果实验组差分(的绝对值)比控制组差分(的绝对值)大，则说明实验刺激对因变量有影响；如果实验组差分与控制组差分相等，则实验刺激的影响为零，即自变量对因变量不起任何作用；如果实验组差分比控制组差分小，说明实验刺激对因变量的影响是负向的，即与研究假设中所陈述的关系相反。

经典实验设计的优点在于它可以较好地消除历史、研究对此案的成熟、测量经验、选择、统计回归、测量工具的使用等因素对内部效度的干扰，从而达到较高的内部效度。其不足之处则主要在于：由实验消耗、局部历史因素、实验处理的扩散或模仿、补偿性等同、补偿性对抗、报复性士气低落等因素对内部效度造成的影响难以消除。另外，这种实验设计的外部效度不如内部效度高，这主要是两个原因造成的。一是测试经验，这在有关态度改变的研究中影响非常显著；二是实验消耗，尽管研究者对实验对象进行了随机化分组，但如果实验消耗过快，可能不得不使用大量的志愿者来填补实验对象的不足，这样就有可能降低样本的代表性。

8.3.2　索罗门三组设计

索罗门三组设计以及下面要谈到的索罗门四组设计与经典实验设计相比，都属于多组实验设计的范畴。所谓多组实验设计是指参与实验的小组数量多于经典实验设计中的两组的实验设计。多组实验设计可以部分地克服简单实验设计的两个主要缺点：一是它可以排除某些交互作用效应的影响；二是它可以考察多种因素(自变量)与因变量之间的因果关系。

索罗门三组设计是一种比经典实验设计更为严密的实验设计形式。这种方法缘于对这样一种现实的意识：前测作为一种刺激，同样对实验对象有一定影响。经验告诉我们，就算不给予实验刺激，第二次测量时，实验对象的偏见也会略有下降。这也正是需要控制组的一个原因。它可以帮助我们排除包含在实验组总的差分中的前测的影响。然而，除了前测的影响外，前测和实验刺激之间还会产生某种“交互作用效应”，即二者的交互作用所产生的另一种外加的影响。也就是说，研究对象可能会将前测的内容和实验刺激联系起来，从而意识到实验设计的意图，因而在后测中他们就可能会做出某种不太真实的回答，以避免给研究者造成负面的印象。这也即是说，在实验组后测和前测的差分中，可能还会包含一部分由前测和实验刺激的交互作用所产生的影响。因此，为了得出实验刺激真正的效果，我们还必须设法排除这种影响。索罗门三组设计正是针对这一问题的一种实验设计。它是在经典实验设计的基础上，再增加一个控制组后形成的。这个控制组没有前测，只有实验刺激和后测，以弥补经典实验设计的不足。具体来说，其逻辑如下：由于新增加的第二个控制组有实验刺激，而无前测，因而这个组中因变量的任何变化只能归因于实验刺激。但是要实际计算实验刺激的影响时，还需要一个条件，即控制组2的前测得分。根据上面所说的道理，我们可以用实验组与控制组1的前测平均数来代替。有了控制组2，我们还能计算出前测与实验刺激交互作用所形成的影响。这便是增加控制组2的诸多用处。

8.3.3　索罗门四组设计

索罗门四组设计能够精确测量干扰因素和交互作用的影响，它综合了典型设计和无前测设计的优点。我们之所以引进索罗门四组设计，是因为尽管索罗门三组设计已考虑了多种因素的影响，但实际上仍存在缺陷。因为除了前测、实验刺激，以及二者的交互作用这些出现在实验内部结构中的因素外，还存在实验外部因素的影响。正是为了进一步从实验组总的差分中再排除掉这种外部因素的影响，索罗门设计了更为复杂的四组实验设计。这种设计是在三组设计的基础上，再增加一个控制组：控制组3，该控制组既无前测也无实验刺激，而仅仅有一个后测。

索罗门四组实验设计的实验效度较高，可以区分出外部因素和测量干扰的影响。但它也有其局限：首先，设置四个组，必然要增加受试者人数，从而增加了实验的困难。其次，对结果必须进行复杂的统计检验，对单变量实验的检验一般比较简单，对两组的平均值变异可采用t检验，对三组的平均值可采用F检验，而对四组的平均值变异的检验要用比较复杂的x²检验。这就使较简单的问题复杂化。最后，它只能判断其他外部因素对因变量是否有影响，但无法确定哪些变量与因变量之间还存在着因果关系。所以虽然从理论上说，索罗门四组设计应该是最为理想的实验设计：它具有很多的优点，离研究者希望达到的目标最近。但是这种理想的设计实际上包含着许多潜在的假定和前提，比如假定可以找到足够的实验对象，假定实验环境等其他条件保持不变……这些假定和前提在实践中往往会被逐一打破：寻找实验对象的困难，缺少足够的实验场所或实验设备，实验的时间不够，实验的经费有限等，都会使得研究者放弃或退却。当然，这种困难也并非为实验研究方法所独有，比如在抽样调查研究方法中，虽然实验法此处的困难对抽样调查不构成大的影响，但抽样调查本身也有独特的难题或操作上的困难。所以关键在于选择好适合所研究的问题的研究方法，然后尽量创造研究条件，达成研究目标。