及时章科学研究概述

一个人可以由于各种各样的原因而被科学吸引：对实现生存价值的渴望、探索新领域的激情、对寻求秩序的希望以及检验现有知识的动力。

—托马斯 库恩

心理学是一门科学吗？心理学这一术语与科学不能等同吗？心理学在“真正”的科学的阴影下度过了太长的时间，以至还有很多人认为心理学仍处于前科学阶段—一个类似于炼金术的阶段，即关于心理学的任何东西(包括人类行为的复杂本质和大脑与思维的内在机制等)都是无法进行科学研究的。那么，心理学真的可以被称为“科学”吗？当然可以！因为科学的特征是其研究的方法，而非研究的内容。与化学或生物学类似，心理学有实验室研究的传统，有专门的实验设备和技术，有对数据的统计分析，以及由此得出的结论。心理学的研究主题变化多端，而系统的实验探究是心理学与哲学、外行意见或纸上谈兵的区别之所在。

如今，心理学家对思维和行为的实验研究遵循着其他科学领域的科学研究所遵循的基本原则。虽然心理学家的研究对象(思维和行为)与其他研究领域有所区别，但探究的方法是类似的。

实验心理学的主题

实验心理学家研究广泛的现象，例如，情绪的心理成分，人们在快餐店的进餐行为、对诗歌的学习、不同身份个体的人际关系、苍鸮的捕食行为、新生儿的眼动、人格特质、精神分裂症的病因、解决逻辑问题的大脑机制以及面孔吸引力等。这些都是心理学家可以使用实验方法进行研究的问题。

外行人一般通过推测、主观评论或个人经验来思考上述主题。这种非科学的解释虽然看起来有趣，但通常是不的，并可能得到错误的结论(尽管我们的个人经验常常令我们对特定的研究领域和特定的研究问题感兴趣)。例如，你可能想知道的搭讪方式。这能否通过实验进行研究呢？事实上是可以的。Kleinke、Meeker和Staneski(1986)以及Cunningham(1988)都开展了关于如何开始交谈的研究。在Kleinke等人的一个研究中，被试要对几种开场白进行等级评定：“天冷吧？一起暖和暖和！”“你是学生吗？”“我有些害羞，但我希望能认识你。”这些开场白分别表示不同的社会接近类型：俏皮—轻浮型、无害型和直接型。总体上，评定者认为俏皮—轻浮型的开场白最不可取。

在这些常模数据的基础上，Cunningham(1988)进行了一次现场测试，他让主试在一个单身者聚集的酒吧里使用这几种社会接近类型的开场白与多位异性搭讪。一般来说，女性对俏皮—轻浮型的开场白反应消极，对直接型或无害型的开场白反应积极；而男性的反应比较模糊。或许当女性主动搭话时，无论是无害的方式还是俏皮的方式，都会被男性知觉为积极的。该研究说明，即使是简单的聊天开场白，也可以通过实验来进行分析。

是的，我们能够科学地对各种各样的人类思想与行为进行研究，即按照已有的方法进行研究并获得且有效的结论。信度(reliability)和效度(validity)在心理科学中有特殊的意义。信度是指实验、测量或观察的一致性。当研究者在某个情境下观测到某种行为时，为了保障这一观测的性，该研究者或其他研究者应当能够重复这次观测。效度是指某次观测或测量的真实性。例如，你开发了一种智力测验，并声称它能够预测学生能否取得学业成功，那么这个测验能够预测这种成功的程度就称作效度。除心理测验之外，心理学其他领域的观察和结论都要考虑效度。科学家从观测中得出的结论依赖于实验的性和有效性，信度与效度是的科学研究不可或缺的成分。

为了发现科学真理，研究者使用实验法和理性分析来获得关于各种人类思想和行为的且有效的结论。实验法和理性分析是可以减少主观性的解释或个人偏差的研究工具。研究对象越是看似古怪，心理学家就越要严格地使用实验技术。

Solso一直对艺术感兴趣，但作为一名认知心理学家，他也关注大脑及其工作的机制。这样，他就能够利用自己的知识和技能科学地研究自己感兴趣的主题—艺术和艺术家。

案例分析

Solso(2010)对艺术家和非艺术家大脑活动的差异感兴趣。他使用功能性核磁共振(fMRI)对一名艺术家和一名非艺术家的脑部进行了扫描，被试的任务是勾画几何图形和人脸照片。扫描结果显示，艺术家和非艺术家在加工人脸时，大脑特定部位的血流量都有增加，但艺术家的脑血流活动程度没有非艺术家高，这说明艺术家对人脸信息的加工可能更有效率。另外，该大脑部位(右侧顶枕区)只在被试画人脸时才被激活，而在画几何图形时没有被激活，而且艺术家大脑的右侧额叶区域有更多的活动，Solso推断：“艺术家通过想象绘画，而非靠肉眼观察。”

科学

如果问学生“什么是科学”，学生可能会给出许多具体的实例：物理学、化学、生物学等。这种定义表明，科学是描述特定学科领域的通称。例如，大学生通常需要进修许多“科学课程”，而这些课程通常是物理学、化学、天文学、植物学、生物学之类的学科。虽然有些人赞同科学的这种定义，但它是不够充分具体的。如果问到为什么化学是科学而历史不是，为什么物理学是科学而音乐不是，你会发现科学的这种定义就变得有些复杂和令人困惑了。人们通常认为，科学侧重事实(可历史也是)，或科学侧重理论(音乐学也有理论)，或科学包括了实验室实验(如果实验室实验可以界定科学，那天文学或植物分类学是科学吗？它们通常都被认为是科学，但往往不需要进行实验室实验)。

找到一个合适的对科学的定义是科学家和哲学家共同的难题。很多科学家认为，一个领域可以被标识为科学的先决条件包括：收集事实，使用实验法作为得到证据的方法，使用理论作为暂时的解释等。其他定义则强调科学的发展或动态的本质—“科学”是发现新的事实和理论以取代旧的事实和理论，正如爱因斯坦的某些理论取代了牛顿的理论。James Conant(1951)表述了科学的这一性质，他认为，科学是“一系列由实验和观察得出的相互联系的概念或概念图式，并引导着进一步的实验和观察”。当一个科学家希望通过实验和观察弄清楚“什么”与“什么”相关或“什么原因”导致“什么结果”时，就能很容易地觉察科学的这种动态过程。新的事实被纳入概念图式中。这些图式(通常被称作理论或模型)都是暂时性的，只能解释我们手头掌握的信息之间的关系。当新的知识产生时，旧的知识和图式就将被新的知识和图式所取代。

当代科学家(可以是物理学家、地质学家、天文学家、人类学家或心理学家)在对其研究领域进行探究时，都遵循着自己对宇宙结构的基本假设。科学思维的普遍假设是—自然是按照法则构成并运行的。例如，有个简单但基本的物理法则是，从高处掷出的物体会落向地面，就如同铅球从比萨斜塔上坠地一般；而且这种观察能够被重复并得到一样的结果。自然法则是的，反映了宇宙的规则。

正是基于这些由实验和观察得出的假设，我们触及了科学的核心。例如，我们知道了在自由落体的过程中，速度会发生变化—物体在开始下落时速度很慢，然后会不断加速。通过观察，科学家能够发现这种加速度的基本规律，由此可以引出基本原理或模型来描述越来越多的宇宙特征，促进理论的不断发展。这一过程显示了科学与非科学思维或科学学科和非科学学科的明显区别。因此，科学是你做的事情，而不仅仅是研究的某一对象。

案例分析

古希腊哲学家亚里士多德(Aristotle)讨论了自由落体的加速度问题，他认为，按照“逻辑”，重的物体的下落速度应当比轻的物体快。大石头从屋顶坠地的时间应当比小石子短，因为大石头更重。许多人仍然相信在所有其他可能影响自由落体速度的因素都保持一致的情况下，一颗大炮弹的下落速度会比一个小铅球快。“常识逻辑”看上去是有道理的，但科学是怀疑常识逻辑的。伽利略(Galileo)质疑了这一逻辑结论的效度，正如所有学生都知道的，他决定观察自由落体的相对速度。他的“实验室”是比萨斜塔(虽然其他的高层建筑也可以用来做这个实验，但比萨斜塔是一个更有趣的故事发生地。许多世纪以来，它也吸引了大批的游客去意大利北部游览)。

回顾一下伽利略当时的实验，我们可以发现该程序由四个符合当代科学探究标准的阶段组成。以下是实验过程的四个阶段：

1. 提出假设。不同重量的物体会以相同的速度落地。

2. 观测。测量不同重量的物体下落的相对速度。

3. 可重复性。要对不同重量的物体的自由落体运动进行多次观测。

4. 引出规律(或模型)。如果观测结果证实了物体重量及其下落速度的某种关系，则可以得出一个普遍性的结论。

当然，这一早期实验存在着某些“控制问题”。这会在后面的内容中详细讨论，现在我们先来了解其中的一个控制问题。首先，伽利略必须保障两个物体在同一时间开始坠落。例如，如果他让物体从手中坠落，可能会先放开更大更重的那个；又或者他希望支持自己的假设，因而会无意识地先放开更轻的物体(在物理学的科学观测中也包含心理学的因素！)。要控制这些问题，伽利略只需设计一个带闸门的箱子，就可以保障物体在同一时间被释放。

接着是下落速度的判断问题。该实验要观测哪个物体率先着地，所以应当采取某种客观指标，以便观察者地判断物体的着地情况。

另一个可能影响落体速度的重要变量是大气条件，如物体下落时的空气阻力。观察发现，羽毛比同样质量的实心球下落得慢。控制空气阻力变量的一种方法是排出实验室中的所有空气，但由于伽利略的实验室是由比萨斜塔和周围的空间组成的，创建这样的一个真空的实验环境显然是当时的技术水平不可能实现的(后来的不同质量的自由落体速度实验确实是在真空中进行的，实验结果同样证实了伽利略的观测)。

(A)亚里士多德：“逻辑表明，重的物体比轻的物体能更快落地。”(B)伽利略：“实验表明，不同重量的物体会以相同的速度落地。”图1.1亚里士多德的理性逻辑法和伽利略的实验法

自伽利略时代以来，越来越多的精密观察证实了他的简单实验的结论：不论是羽毛或是炮弹，物体在恒定重力条件下会以相同的速度下落。这一运动定律(law)所依照的原则被称为“等效原理”，被认为是宇宙范围内物体运行的最重要法则之一。

重力定律及其实验很好地解释了两种重要的科学探究水平。及时个水平是基本的观察，第二个水平是意识到观察是更大体系的一部分。希望你在学习这本书的过程中，甚至是在你作为实验心理学家的职业生涯中，都能意识到这两种探究水平。例如，在研究的及时阶段，假设你发现了社会经济地位高的孩子上大学的人数比社会经济地位低的孩子多，这或许是个有意义的观测；但下一步你必须将这一观测融入一个更大的讨论人类行为和社会的模型中。如果没有第二阶段的探究，伽利略的观察将是科学史中的一个无趣的研究，顶多在脚注中提一句，有这么一个怪异的意大利人从比萨斜塔上扔下了一些东西。

事实、理论和推测

首先要弄清楚一些用来理解心理学研究的重要术语。理解事实、理论和推测的区别对于产生研究思路乃至整个科学研究都是非常重要的。事实(facts)是可以看到、闻到、听到、尝到或接触到的真实的事物。它们能通过感觉而证实；我们还可以对事实进行测量和操作。理论(theory)是对事物本身的可能的解释。你可以搜集证据对理论进行检验，这些证据最终会支持或者不支持某个理论。有些理论太“好”了，我们甚至会把它们视为事实(如重力定律)；有些则需要进一步的科学检验或讨论(如组织干细胞的克隆)；还有些虽然有大量的数据支持，但仍存在社会或政治上的争议(如进化论)。推测(speculation)是对未知事物的猜测。推测与理论的区别在于，它或者没有足够的证据支持，或者无法进行科学的检验。当推测与事实或好的理论不符时，它就是有害的；但推测如果被用于激发求知欲或科学探究，则是非常好的。有些重要的问题目前无法使用科学探究的工具进行研究，这些问题可能难以描述、研究，或难以量化；将来或许会有合适的科学工具出现，来更好地研究这类问题。与此同时，请用好奇心来引导你的科学探索。

心理科学

你可能会问：“为什么心理学家总关注建立心理科学？”答案很简单：心理学家试图了解行为的规律，而地了解、预测或控制行为是非常困难的任务。科学探究则会使完成这些困难任务成为可能。

行为科学家(包括心理学家)的假设同伽利略关于宇宙的规则性本质的假设是一样的；只是研究的对象和使用的技术设备不同，而非科学方法的不同。心理学家研究的是思想和行为，而不是某些加速运动的物体；虽然研究对象与专业工具的不同好像可以将不同的学科区分开来，但科学的方法和关于宇宙的假设将这些学科和科学家联合起来共同进行科学探索。

George C. Homans(1967)认为，“成就科学的是其目的，而不是结果。如果一个学科的目的是建立自然特性之间的或多或少的普遍联系，如果对该联系真实性的验证最终归于数据，则这个学科就是科学”。

心理学的科学探究基于与其他科学领域一样的假设：行为和思维的真相可以通过科学分析的方法揭示出来。我们的探究还有进一步的假设：人在本质上是一个系统，一个非常复杂的系统，通过科学实验和对实验结果的理性分析能够理解并解释这一系统。有些现象看上去似乎不能进行科学分析，但通常并非如此！由于这些主题常常易受多方面因素的影响，因此实验心理学家们要用最的科学方法进行研究，如测量应激期间的皮肤电阻、有阅读障碍的儿童的眼动或者面孔吸引力等。

不是行为学家的外行人也了解行为；或者说，他们对行为的了解至少能够让他们与他人共处。他们有一些行为的原则，例如，一个原则是“相见不如怀念”；另一个原则却是 “眼不见，心不烦”。这种不一致是因为人们对行为的解释总受到个人预期的影响。例如，从基督教激进主义者到激进的无神论者，他们对堕胎诊所的描述因其信仰与态度而表现出了很大的不同。但心理学家试图避免这种主观主义的影响，他们开展对行为的系统研究，形成对行为的假设，并通过系统的方法进行检验。下面的科学方法部分会介绍心理学家用来检验假设的方法与技术。

科学方法

从之前的讨论可以看出，给科学下一个确切的定义是多么困难；同样，确切地界定科学方法(scientific method)也很困难。有些研究者似乎认为，科学方法由一些简单的步骤组成，只要遵循那些步骤，就一定能够获得对事物或者人的本质的精彩发现。可如果真有这么一种方法，那为什么科学总是以缓慢、笨拙、坎坷的方式向前发展呢？一个广为人知的例子就是，对癌症治疗的研究已经持续了半个多世纪，虽有才华横溢的研究者和数以百万计的资金投入，但进展始终缓慢。类似地，对于变态行为(如儿童自闭症)成因的探索也是曲折缓慢的。虽然过程缓慢，但心理学研究在某些领域也取得了令人瞩目的进展，有些甚至获得了突破性的进展。在这里，我们只列举当代实验心理学研究中的部分成功例子，如对记忆成分的研究、行为的遗传基础、刻板印象对行为表现的影响、阅读障碍的治疗、脑成像研究等。不过，科学进展缓慢引起了对科学方法是简单的或的说法的质疑。

心理学研究对科学方法的使用基于两个原则。及时个原则是：科学观察基于感觉经验。我们通过视、听、触、尝、嗅来感觉我们所生活的世界。这种观察通常在某种确定的情境下进行，即在实验心理学中所谓的控制条件下进行，观察结果应当和另一位科学家在类似条件下获得的观察结果一致。实验结果可以被重复的特征称为结果的信度，信度是科学性的主要要求。

但是，我们的感觉系统有能力和范围上的局限，正常感觉范围之外的信号往往无法引起注意；这意味着那些被检测到的信息获得了不成比例的过分关注。我们把它称作感觉专制(tyranny of the senses)，表示我们很难意识到在人类的知觉范围之外的那些真实现象的重要性。

以无处不在的电磁力为例。在电磁波谱的一端是宇宙射线、γ射线、X射线，而另一端是无线电波、电视波，而在波谱的中间，大约380～760纳米才是肉眼能检测到的电磁波。在人类历史的绝大部分时间里，只有可见光谱范围内的能量才被认为是“真实的”。其他感觉上也存在同样的局限性。我们即使已经意识到无法直接察觉的能量形式是存在的，仍然会强调那些通过普通感觉通道能够直接检测到的感觉。

技术的发展在一定程度上扩展了感觉的范围。许多科学工具和技术能够使感觉系统中“不可见”的东西“可见”。这些工具，如电子显微镜、射电望远镜、光谱仪等可以将人类正常觉察范围以外的能量转换成人类能够理解的信号。在心理学中，已经有许多精密的仪器(例如，脑成像技术)能让我们深入某个物种的心理，并揭示那些过去无法探知而只能进行猜想或推测的人类和动物的生命秘密。本书中还会讨论许多类似的技术，读者们还应注意，如果在你感兴趣的研究主题中，某种技术还没有出现，你甚至可以自己发明一种。

心理学中使用科学方法的第二个原则是：将感官的观察所得按照逻辑组织成知识的结构。通常，实验心理学中的知识结构被称为模型(models)。例如，认知心理学家可能会在观察两种记忆及其信息储存、关系的规律的基础上提出一个记忆模型。模型来自于观察，并最终变得越来越完整而成为理论。科学方法的一大宗旨就是对理论进行检验或证伪。

科学方法论由各种技术、方法、策略、设计、设备和逻辑法则组成。在不同的问题和不同的学科中会用到不同的方法。本书将向学生简要介绍心理学使用的实验技术。基于这一理念，我们先来介绍一种心理学家所做的实验，并以此说明实验设计的一些特征。

实验设计

科学实验是有控制的观察。科学家会根据观察得出的差异进行推论，这些推论可以用来提出理论，并推广到其他类似的情境中。实验设计(experimental design)是研究者设立的并用于观察不同条件下存在差异的情境。通常要求情境中尽可能多的条件保持恒定，这样各组之间的任何变异都被预先进行了确定和控制。实验中被操纵的变量称作自变量(independent variable)，而被测量的变量称作因变量(dependent variable)。所以，实验设计包括创设一个控制的情境，对自变量进行操纵，以及对效应进行测量。最简单的设计中只有一个自变量。

我们来看一个“教科书式”的心理学实验设计的定义：实验设计即设计有控制的条件，人们可以在控制条件下对人类或动物的活动、思维或行为进行实证观察。实际上，观察是在可验证的假设的指导下进行的，该假设陈述了实验条件及其结果的可能的联系。简单来说，你可以选择一组被试，在一个有控制的环境中引入一个因素，然后测量该因素对思维或行为的效应。举个例子来说明简单的实验设计就是，假设你对眼球大小是否影响人脸的“好感度”感兴趣。你可能会假设，当注视人脸的照片时，眼球较大的人脸会比眼球较小的人看起来更具“好感度”(实际上，关于这个问题的研究结果已经表明了这个结果的正确性)。为了检验这一假设，你希望设计一个实验，或是在一个控制的环境下进行的观察。在这个例子中，你需要用仪器(apparatus)对思想和活动进行实际测量。本实验可以使用计算机程序呈现眼球大小不同的人脸照片和一个等级评定量表，被试使用这个量表对自己对每张面孔的喜欢程度进行评分。在实验中要呈现一系列的人脸图片，并要求多个被试根据对每张面孔图片的喜欢程度做出反应。在实际实验中，大眼球面孔和小眼球面孔对两组被试以相反的顺序呈现，这种技术称作反向抵消平衡(将在后面的内容中进行讨论)。在这个例子中，使用反向抵消平衡技术可以降低“好感度”判断受到除了眼球大小的面孔特征影响的可能性。本实验具有几个特征，包括在控制的环境下(由实验室的计算机呈现)对事件(如眼球大小)进行操纵，并进行实证测量(被试判断面孔的好感度)。这个实验中包含了心理实验的所有必要特征。