研究变量的测量与研究误差的控制

在心理与教育科学研究的设计过程中，对研究变量的关系作出推测后，下一步的工作就要给研究变量以明确的定义并进行恰当的测量。这不仅关系到研究假设的检验，而且还关系到研究的可重复性、研究的可检验性及研究结果的普遍适用性。

一、研究变量的抽象定义与操作定义

如前所述，变量是研究的基本单位。要进行心理与教育研究工作，必须首先明确界定研究变量。研究变量的定义方式有两种：一种为抽象定义；另一种为操作定义。

抽象定义（conceptual definition）是以严谨、精确的语言来概括研究变量的共同本质。它是以概念的形式来描述和界定研究变量，利用其他多个概念将研究变量的内涵逐层剖析，使其结构成分变得一目了然。比如，我们研究有效教学，先将“有效教学”定义为“能增进学习效果的教学”，然后再对“学习效果”下定义，如此层层推进，使研究者的思路逐渐变得清晰。

操作定义（operational definition）是抽象定义的具体化。它以具体、可直接感知度量的事物、现象或方法来说明变量的外延或操作过程。换句话说，它实际上是用来描述如何测量变量的。比如，将“智力”定义为“解决问题的能力”，则缺乏具体的标准作为观察和了解的依据，如将其定义为“在斯坦福-比奈（Stanford-Binet）智力量表上的分数”，就变得具体而具有可操作性。心理与教育研究中的研究变量，比如，“焦虑”、“挫折”等，不像自然科学中的许多变量能被直接测量，因此，必须对它们下操作定义，才能使其在真实的情境中得以测量。就以上述的“焦虑”为例，如果将其定义为“在一种竞争性测验实施前的紧张的心理状态”，则研究者就可以设置一个具有竞争性的测验情境，以此来引起个体的焦虑状态。

由上述可知，操作定义的基本特征在于它的可观测性与可操作性，即将变量的抽象陈述转化为具体的操作陈述。

二、研究变量操作定义的界定方法

在心理与教育科学研究中，变量的操作定义具有极其重要的作用。因为操作性定义有利于提高研究的客观性与研究结果的可比性，有利于提高心理与教育科学研究的统一性，有助于研究假设的检验及研究的评价、结果的检验与重复。

界定操作定义的方法有许多。通常，界定变量操作定义的基本方法有三种，说明如下：

（一）程序描述法

在心理与教育科学研究中，研究者常常要界定一种现象或状态，比如，“挫折”或“饥饿”，此时需要以能够引起这种现象或状态的特定方法或操作程序来给变量下定义。也就是说，研究者必须要创造或找到能够引起拟研究现象或状态的特定方法或程序，此即程序描述法（description of procedure method）。只要按照这种方法或程序去操作，就可以使拟研究现象或状态产生。就“挫折”而言，在操作上可将其定义为通过阻碍个体达到其渴望的目标而使该个体产生的一种心理状态；“好奇”在操作上可定义为呈现一新奇物品时，个体表现出的状态。

（二）动态特征描述法

在心理与教育科学研究中，作为主要研究对象的人，具有许多通过行为客观表现出来的动态特征。因此，可以通过描述客体或事物的可观察的动态特征（如活动、行为等）来给变量下定义，此即动态特征描述法（description of dynamic character method）。比如“学习动机”在操作上可定义为上课缺席次数这种外显行为的特征。

在定义教师、校长、学生或家长的特征时，运用动态特征描述法也很适用。比如，用教师在实际教育工作中的各种具体行为表现来定义“权威型教师”或“民主型教师”；或者，用父母在生活中对子女的具体教养行为方式来定义“民主型父母”或“放任型父母”。

（三）静态特征描述法

与动态特征描述法相对，静态特征描述法（description of static character method）是通过描述客体或事物的静态特征来给变量下定义。静态特征可分为外在特征和内在特征。外在特征，比如“校园绿化程度”，可以用在校园中能够观察到的绿化比例来定义；内在特征，如人格倾向、对教师的态度等，如果不能够直接观察到，则需要借助问卷法、测验法或被试自我陈述法。

通过上述三种界定操作定义的基本方法，我们可知：界定变量的操作定义就是以具体的方法、程序、行为或现象来说明变量。研究者应根据变量的性质和研究的情景选择最恰当的方法给研究变量下操作定义。

三、研究变量的测量量表与要领

操作定义为研究者提供了可观察的标准，但要切实地测量变量，还要对研究变量的类别、性质、状态、水平等特征进行具体的分析，确定研究变量的测量量表。一般说来，根据数值中所包含的信息量，测量量表可分为如下四类：

1.命名量表命名量表（或名义量表）（nominal scale）是根据研究变量的性质，对其进行归类。比如，运用命名量表，可将个体分为“男性”和“女性”，将家庭分为“正常家庭”和“离异家庭”等。命名量表不代表顺序，只是用来区分类别，如“男性”可用“1”来表示，“女性”可用“2”来表示。这些数据并没有原来数字的大小的意义，只是一种编码。

2.顺序量表顺序量表（或序级量表）（ordinal scale）是根据研究变量性质的大小或多少，对其进行排序。比如，要研究学生对教师的态度，可以根据顺序量表，将学生的态度分为满意、中性态度和不满意，从表中我们可知各个学生的态度不同，而且还能按它们的满意程度来进行排序。可见，顺序量表是用来排列等级、比较顺序的。要注意的是，顺序量表既没有相等的单位，也没有绝对零点。因此，在排序中，如全校教师中的第一名、第二名、第三名，只能说明学生对其态度的差异，而不能说明第一名与第二名之间的差异，一定等于第二名与第三名之间的差异。

3.等距量表等距量表（interval scale）是根据研究变量性质的差异对其进行赋值。这些数据不仅有连续性，而且单位也相等，因此，可说明变量各水平之间的差距。比如，用等距量表来测量学生的成绩，根据学生所得分数，不仅可知学生成绩高低的顺序，还可以了解学生间成绩的差距，90分与80分的成绩差异等于80分与70分的成绩差异。要注意的是，等距量表没有绝对零点。如果一个学生某次数学测验得了0分，不能说明他没有数学能力，只能说明他做错了这次测验的所有题目。由于等距量表没有绝对零点，在比较差异时，只能进行加减运算，而不能进行乘除运算。如甲学生数学成绩为100分，乙学生只得了50分，并不能说明甲的数学能力是乙的两倍。

4.等比量表　等比量表（或比率量表）（ratio scale）不仅可说明研究变量的差异、顺序和相等单位，而且它具有绝对零点，因此，可进行乘除运算。比如年龄30岁可以说是15岁的两倍，因为人出生的时间是年龄的绝对零点。但在心理与教育的实际测量中，等比量表用得不多，因为心理特征很难找到绝对零点，所以大多采用等距量表。

通过以上介绍，说明了四种量表的作用与特点，我们用表5-1对其进行总结。

表5-1　量表的作用及特点

（采自　维尔斯曼，1997）

根据四种量表所能提供的信息，可知四种量表的层次不同，命名量表最低，其次是顺序量表和等距量表，等比量表层次最高。层次越高，提供的信息也越多，而且，较高层次的量表可以转变为较低层次的量表。在研究过程中，研究者应该根据变量性质、研究目的及使用的统计方法来选择测量的量表。每种量表使用何种统计方法，将在第十四章中具体讨论。

在实际研究工作中，不仅要注意选择恰当的测量量表，而且还要注意以下一些要领：

1.研究变量的定义是测量的依据　测量应根据研究者对变量所作的定义来进行，定义不同，测量的标准也就不同。比如，要测量学生的健康状况，是将健康状况定义为生理健康还是生理与心理健康，将直接导致不同的测量。

2.组合多个研究指标以精确的方式表示变量　同一个研究变量，往往可以用多个研究指标共同代表。比如要研究学习动机，可以用出勤率、上课发言次数、交作业情况等多个指标来作为测量的依据。研究指标的确定，应以一定的理论假设为指导，应具有完整性、简明性、可行性。研究者一般应采用演绎法，先由理论假设到研究变量的定义，接着确定指标，然后决定量表与规则，最后进行具体施测。

3.慎选测量工具　研究者在选用测量工具时，一定要选择信度与效度较高的测量工具。

四、研究误差的来源

在心理与教育科学研究中，存在着大量影响研究结果的因素。这些因素可能导致测量结果偏离真值，从而产生研究误差（research error）。研究误差主要有两种：随机误差和系统误差。

随机误差（random error）是由偶然的、随机的因素引起的，表现为用同一方法多次测量同一对象，其结果不完全相同。由于它没有固定的影响方向，其大小变化也无规律可循，因此，既难以控制又难以解释。虽然如此，通过取多次测量的平均数，随机误差便可相互抵消。

系统误差（systematic error）是由恒定的因素引起的，也称常误（或恒定误差）（constant error）。系统误差有固定的影响方向，其大小变化也有规律，因此它只影响研究结果的准确性，不影响研究结果的一致性。系统误差是由稳定的因素引起的，因此，研究者要辨明误差的来源，确定造成误差的原因，从而采取适当的措施对其加以控制。

误差的来源很多，归纳起来有以下几方面：

1.主试误差（或主观误差）研究表明，研究者本人的特点及在研究过程中的行为表现会对研究结果产生影响，其中包括：（1）研究者的个人特点：如性别、年龄、身份、地位、人格特征、态度以及研究经验等，可能使研究者在研究过程中的行为、言语存在差异，这些差异将引起被试的不同反应，从而产生研究误差；（2）实验者效应（experimenter effect）：研究者为了得到能证明其提出的假设的研究结果，在研究过程中，有意无意地通过表情、动作、语言等将预期的要求暗示给被试，造成研究结果向有利于证明研究假设的方向偏移；（3）主试的晕轮效应（或成见效应）（halo effect）：研究者在观察记录研究数据时，有时可能以第一印象为基础或以被试某些比较鲜明但与研究无关的特征为基础，来解释随后的观察现象或事实，从而造成研究误差。

2.被试误差指研究误差是由被试稳定的个人特点引起的，也可能与被试在研究过程中对研究情境的特殊反应有关。被试误差主要有以下几个方面：（1）被试的个性特征：被试的个性特征会对研究产生多方面的影响。比如被试在研究过程中对研究的态度、对主试的态度、焦虑水平、动机强度等都受到其个性特征的影响，从而影响被试在研究过程中的表现，使研究产生误差。（2）被试的有关经验：有类似研究的参与经验的被试在研究中的反应方式、操作水平与没有类似研究经验的被试存在差异，由此导致研究误差。（3）被试的生理状态：被试在研究过程中的生理状态会影响其心理状态及行为。如果被试当时的生理状态不正常，则导致其情绪、行为及一些反应产生异常，从而影响研究结果。（4）被试的实验效应：当被试知道研究目的或知道自己正在被研究时，他的行为或表现可能会与平时的真实情况有异，由此影响研究结果。安慰剂效应（placebo effect）（指药物对病人所产生的纯心理作用）就是一种被试实验效应的典型体现。

3.设计误差（design error）是指在研究设计过程中考虑不周或研究程序实施不当所产生的误差。这方面的误差主要包括以下几方面：（1）测量工具不完善：如题目用词模棱两可，难度不当，指导语不明确，测量工具的信度、效度不可靠，没有按照标准化程序运用测量工具；（2）分组误差：被试分组时未采用随机原则，导致研究中实验组与对照组被试的条件不同；（3）时间误差：在研究资料收集过程中，时间安排不当或前后施测时间间隔太长，导致研究结果不准确。

4.情境误差（situation error）是指研究情境中无关因素的干扰，包括研究场地的物理条件，比如研究场地的空间比较狭窄、光线太暗或噪音干扰等，均可能影响被试的行为，从而影响研究结果；还包括研究实施现场的意外事件，比如停电、仪器发生故障等；此外，研究期间发生在主试、被试身上的一些意外事件会通过主试、被试的反常情绪或行为而间接地影响研究结果。

研究误差可能存在于整个研究过程的各个方面、各个环节。因此，在进行研究设计时，应周密考虑，对各种误差加以辨明，并采取适当的措施予以消除或平衡。

五、研究误差的控制方法

从前面对研究误差来源的分析，我们可以看出，研究误差可能源于主试、被试、研究设计和研究情境等各个方面。因此，在研究设计时，也应从这些方面考虑控制研究误差。

1.主试误差控制　为了消除主试误差，可以采用以下几种措施：（1）严格训练主试，在研究前对主试进行统一训练，使其严格按照研究规定的程序操作；（2）要求主试在研究过程中，使用统一的指导语，不得随意改变指导语的内容；（3）在用观察法收集数据时，安排两个以上主试参与，以克服主试的片面性。

2.被试误差控制　在研究中，许多被试方面的误差是难以消除的，如被试的年龄、性别、能力、动机等，因此，需要用一些方法来控制这些无关变量的影响。在研究中经常采用的方法有：（1）随机区组（或随机分派）（random assignment）：将被试随机分配到控制组和实验组中。因为某些研究因素（如参与的动机、被试的情绪状态、被试的有关经验等）对两组都会有影响，随机分配被试就可以使这些因素同时影响实验组和控制组，从而相互抵消。（2）对比分组（contrastive assignment）：在研究过程中，将被试按照某一研究变量分组，被试除了在该研究变量上存在差异外，其他方面基本相同。如比较1000名来自离异家庭的儿童与1000名来自完整家庭的儿童，按照父母是否离异把儿童分为两组，其他方面的条件，两组儿童基本相同。这样，两组儿童的差异便可视为是家庭类型变量造成的。（3）平衡顺序效应（balance the serial effect）：在经验训练研究中，当被试接受两种以上实验处理时，刺激呈现的先后顺序可能会影响被试的评价。因此，在研究中，可以采取变化被试顺序或变化变量呈现顺序的方法消除顺序效应。例如，第一组先呈现A处理，后呈现B处理；第二组先呈现B处理，后呈现A处理。

3.设计误差控制设计误差往往是由于研究设计考虑不周或研究者缺乏经验所造成的。因此，设计误差一般是可以控制的。在研究设计时，研究者应注意：（1）做好研究预实验：为了保证研究准确、有效地进行，同时保证研究工具的可靠性，应在正式研究进行之前做小范围的预实验，并根据预实验的结果修改研究的程序、指导语及测量题目中存在的各种语言方面的问题；（2）选取信度、效度较高的测量工具：如果研究的目的不是修订某种测量工具，则在研究中应选用比较可靠的研究工具，特别要注意研究工具适用的对象和范围。

4.情境误差控制来自情境的误差有些是可以人为改变的，在控制情境误差时，可以采用的方法有：（1）排除法（method of excludability）：即排除环境中的各种干扰。充分做好研究的准备工作，选择好研究场地，避免意外事故的发生。根据研究需要，可在暗室、隔音室中进行有关的研究。（2）恒定法（method of constancy）：即采取一定的措施，使某些无关变量在整个研究过程中保持恒定不变。如在研究过程的不同时间里，保持研究环境、仪器设备与测量工具恒定不变；保持施测的时间在不同被试间恒定不变；保持施测顺序恒定不变等。

上述控制误差的方法不是截然分开的，如恒定法既可以控制情境误差，也可以控制设计误差，还可以控制主试误差。除了上述控制误差的方法外，还有其他控制误差的方法，如双盲法（或双重保密法）（double-blind technique），它采用双重保密的方法，主试与被试均不了解研究的具体要求。这样既可以控制主试误差，也可以控制被试误差，是心理学中常用的方法。