实验(处理)组与控制(对照)组。在实验研究中,一些被试将接受一个或多个称之为“处理”的实验刺激(实验组),而另外一些被试并不接受这些刺激(控制组)。当实验组中的被试对产出变量的评价优于控制组被试对该变量的评价时,则该实验处理被视作为成功的。实验刺激可能具有多个水平,因此会有多个实验组。例如,为了检验一项用于治疗某种病情(如痴呆)的新药的作用时,如果由痴呆病人组成的样本被随机分成三个组,第一个组接受高剂量的药,第二组接受低剂量的药,第三组接受安慰剂如糖片(控制组),那么前两组是实验组而第三组是控制组。经过一段时间的处理,如果实验组的被试比控制组的被试的病情获得显著改善,我们可以声称新药是有效的。我们还可以通过比较高剂量与低剂量两个实验组的被试来判断采用高剂量是否比采用低剂量更有效。
实验处理的操控。实验处理是实验研究区别于其他研究方法的独特属性。处理的操控有助于对因果关系中“原因”进行控制。显然,实验研究的有效性取决于是否很好地对实验处理进行了操控。处理的操控必须通过正式实验前的前测或初步试验来验证。所有在处理执行之前的测量都称之为前测试测量,而那些在处理执行后的测量则被称为后测试测量。
随机选取与分派。随机选取是指从总体或者抽样框中随机抽取样本的过程。这种方法也在调查研究中所采用,其可以保证总体中的任何一个个体都有可能被选入样本。随机分派是指随机地将被试分派到实验组或控制组中的过程。这是在真实验研究中的一种标准方法,用以确保在处理执行之前实验组与控制组是相似或等价的。随机选取是与抽样相关的,因而与研究的外部效度或普遍性是相关的。然而,随机分派是与设计相关的,因而与内部效度紧密相关。一个设计良好的实验研究可以同时满足随机选取与随机分派,但准实验研究则即不能做到随机选取也不能做到随机分派。
内部效度的威胁。虽然实验设计因其在内部效度方面的优越表现(即其有能力通过处理的操控来对原因进行控制)而被认为比其他研究方法更为严谨,其并非一点也不存在内部效度的威胁。在下文中,结合一项用于研究数学补习班对提升高中生数学能力的作用的研究,我们将列出内部效度的几种威胁。
- 历史威胁是指观测到的结果(因变量)是由随机变量或者历史事件而非实验处理所引致的概率。例如,学生在参与补习班之后的成绩提升可能是因为其好好准备数学考试而非数学补习班而导致的。
- 成熟威胁是指观测到的结果是由被试的自然成熟度(例如理解复杂概念的智力的一般性提升)而非实验处理而导致的概率。
- 测试威胁是指由于前测-后测设计构成的一种威胁,因为被试的后测结果是建立在前测结果的基础之上的。例如,如果学生记住了前测阶段中的答案,他们很可能再后测阶段重复该答案。不进行前测有助于避免此类威胁。
- 量表威胁指的是在前测-后测设计中,前后测之间分数的差距并非因为数学补习班的作用而是因为在前后测中采用不同的测试(如在后测的考试难度低于前测)而引起的。
- 实验对象流失威胁指的是由于系统性原因(如退出实验的大多数是在前测中分数低的学生),从实验组和控制组中退出的被试的比例不同的。如果低成绩的学生中途退出实验,后测结果将被人为地放大了因为留下来的成绩好的学生居多。
- 回归威胁又称均值回归,指的是一个组在后测阶段在某些测量上的整体表现有向该测量的均值而非向预期方向回归的一种统计倾向。例如,当被试在前测中成绩优异时,其后测成绩有降低倾向(靠近均值)因为他们在前测中的高成绩(偏离均值)可能是一种统计偏差。这种问题在非随机样本以及两次测量并不完全相关的情况下更普遍。
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