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及時章科學研究概述

一個人可以由于各種各樣的原因而被科學吸引：對實現(xiàn)生存價值的渴望、探索新領域的激情、對尋求秩序的希望以及檢驗現(xiàn)有知識的動力。

—托馬斯 庫恩

心理學是一門科學嗎？心理學這一術語與科學不能等同嗎？心理學在“真正”的科學的陰影下度過了太長的時間，以至還有很多人認為心理學仍處于前科學階段—一個類似于煉金術的階段，即關于心理學的任何東西(包括人類行為的復雜本質(zhì)和大腦與思維的內(nèi)在機制等)都是無法進行科學研究的。那么，心理學真的可以被稱為“科學”嗎？當然可以！因為科學的特征是其研究的方法，而非研究的內(nèi)容。與化學或生物學類似，心理學有實驗室研究的傳統(tǒng)，有專門的實驗設備和技術，有對數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析，以及由此得出的結論。心理學的研究主題變化多端，而系統(tǒng)的實驗探究是心理學與哲學、外行意見或紙上談兵的區(qū)別之所在。

如今，心理學家對思維和行為的實驗研究遵循著其他科學領域的科學研究所遵循的基本原則。雖然心理學家的研究對象(思維和行為)與其他研究領域有所區(qū)別，但探究的方法是類似的。

實驗心理學的主題

實驗心理學家研究廣泛的現(xiàn)象，例如，情緒的心理成分，人們在快餐店的進餐行為、對詩歌的學習、不同身份個體的人際關系、蒼鸮的捕食行為、新生兒的眼動、人格特質(zhì)、精神分裂癥的病因、解決邏輯問題的大腦機制以及面孔吸引力等。這些都是心理學家可以使用實驗方法進行研究的問題。

外行人一般通過推測、主觀評論或個人經(jīng)驗來思考上述主題。這種非科學的解釋雖然看起來有趣，但通常是不的，并可能得到錯誤的結論(盡管我們的個人經(jīng)驗常常令我們對特定的研究領域和特定的研究問題感興趣)。例如，你可能想知道的搭訕方式。這能否通過實驗進行研究呢？事實上是可以的。Kleinke、Meeker和Staneski(1986)以及Cunningham(1988)都開展了關于如何開始交談的研究。在Kleinke等人的一個研究中，被試要對幾種開場白進行等級評定：“天冷吧？一起暖和暖和！”“你是學生嗎？”“我有些害羞，但我希望能認識你。”這些開場白分別表示不同的社會接近類型：俏皮—輕浮型、無害型和直接型。總體上，評定者認為俏皮—輕浮型的開場白最不可取。

在這些常模數(shù)據(jù)的基礎上，Cunningham(1988)進行了一次現(xiàn)場測試，他讓主試在一個單身者聚集的酒吧里使用這幾種社會接近類型的開場白與多位異性搭訕。一般來說，女性對俏皮—輕浮型的開場白反應消極，對直接型或無害型的開場白反應積極；而男性的反應比較模糊。或許當女性主動搭話時，無論是無害的方式還是俏皮的方式，都會被男性知覺為積極的。該研究說明，即使是簡單的聊天開場白，也可以通過實驗來進行分析。

是的，我們能夠科學地對各種各樣的人類思想與行為進行研究，即按照已有的方法進行研究并獲得且有效的結論。信度(reliability)和效度(validity)在心理科學中有特殊的意義。信度是指實驗、測量或觀察的一致性。當研究者在某個情境下觀測到某種行為時，為了保障這一觀測的性，該研究者或其他研究者應當能夠重復這次觀測。效度是指某次觀測或測量的真實性。例如，你開發(fā)了一種智力測驗，并聲稱它能夠預測學生能否取得學業(yè)成功，那么這個測驗能夠預測這種成功的程度就稱作效度。除心理測驗之外，心理學其他領域的觀察和結論都要考慮效度。科學家從觀測中得出的結論依賴于實驗的性和有效性，信度與效度是的科學研究不可或缺的成分。

為了發(fā)現(xiàn)科學真理，研究者使用實驗法和理性分析來獲得關于各種人類思想和行為的且有效的結論。實驗法和理性分析是可以減少主觀性的解釋或個人偏差的研究工具。研究對象越是看似古怪，心理學家就越要嚴格地使用實驗技術。

Solso一直對藝術感興趣，但作為一名認知心理學家，他也關注大腦及其工作的機制。這樣，他就能夠利用自己的知識和技能科學地研究自己感興趣的主題—藝術和藝術家。

案例分析

Solso(2010)對藝術家和非藝術家大腦活動的差異感興趣。他使用功能性核磁共振(fMRI)對一名藝術家和一名非藝術家的腦部進行了掃描，被試的任務是勾畫幾何圖形和人臉照片。掃描結果顯示，藝術家和非藝術家在加工人臉時，大腦特定部位的血流量都有增加，但藝術家的腦血流活動程度沒有非藝術家高，這說明藝術家對人臉信息的加工可能更有效率。另外，該大腦部位(右側(cè)頂枕區(qū))只在被試畫人臉時才被激活，而在畫幾何圖形時沒有被激活，而且藝術家大腦的右側(cè)額葉區(qū)域有更多的活動，Solso推斷：“藝術家通過想象繪畫，而非靠肉眼觀察。”

科學

如果問學生“什么是科學”，學生可能會給出許多具體的實例：物理學、化學、生物學等。這種定義表明，科學是描述特定學科領域的通稱。例如，大學生通常需要進修許多“科學課程”，而這些課程通常是物理學、化學、天文學、植物學、生物學之類的學科。雖然有些人贊同科學的這種定義，但它是不夠充分具體的。如果問到為什么化學是科學而歷史不是，為什么物理學是科學而音樂不是，你會發(fā)現(xiàn)科學的這種定義就變得有些復雜和令人困惑了。人們通常認為，科學側(cè)重事實(可歷史也是)，或科學側(cè)重理論(音樂學也有理論)，或科學包括了實驗室實驗(如果實驗室實驗可以界定科學，那天文學或植物分類學是科學嗎？它們通常都被認為是科學，但往往不需要進行實驗室實驗)。

找到一個合適的對科學的定義是科學家和哲學家共同的難題。很多科學家認為，一個領域可以被標識為科學的先決條件包括：收集事實，使用實驗法作為得到證據(jù)的方法，使用理論作為暫時的解釋等。其他定義則強調(diào)科學的發(fā)展或動態(tài)的本質(zhì)—“科學”是發(fā)現(xiàn)新的事實和理論以取代舊的事實和理論，正如愛因斯坦的某些理論取代了牛頓的理論。James Conant(1951)表述了科學的這一性質(zhì)，他認為，科學是“一系列由實驗和觀察得出的相互聯(lián)系的概念或概念圖式，并引導著進一步的實驗和觀察”。當一個科學家希望通過實驗和觀察弄清楚“什么”與“什么”相關或“什么原因”導致“什么結果”時，就能很容易地覺察科學的這種動態(tài)過程。新的事實被納入概念圖式中。這些圖式(通常被稱作理論或模型)都是暫時性的，只能解釋我們手頭掌握的信息之間的關系。當新的知識產(chǎn)生時，舊的知識和圖式就將被新的知識和圖式所取代。

當代科學家(可以是物理學家、地質(zhì)學家、天文學家、人類學家或心理學家)在對其研究領域進行探究時，都遵循著自己對宇宙結構的基本假設。科學思維的普遍假設是—自然是按照法則構成并運行的。例如，有個簡單但基本的物理法則是，從高處擲出的物體會落向地面，就如同鉛球從比薩斜塔上墜地一般；而且這種觀察能夠被重復并得到一樣的結果。自然法則是的，反映了宇宙的規(guī)則。

正是基于這些由實驗和觀察得出的假設，我們觸及了科學的核心。例如，我們知道了在自由落體的過程中，速度會發(fā)生變化—物體在開始下落時速度很慢，然后會不斷加速。通過觀察，科學家能夠發(fā)現(xiàn)這種加速度的基本規(guī)律，由此可以引出基本原理或模型來描述越來越多的宇宙特征，促進理論的不斷發(fā)展。這一過程顯示了科學與非科學思維或科學學科和非科學學科的明顯區(qū)別。因此，科學是你做的事情，而不僅僅是研究的某一對象。

案例分析

古希臘哲學家亞里士多德(Aristotle)討論了自由落體的加速度問題，他認為，按照“邏輯”，重的物體的下落速度應當比輕的物體快。大石頭從屋頂墜地的時間應當比小石子短，因為大石頭更重。許多人仍然相信在所有其他可能影響自由落體速度的因素都保持一致的情況下，一顆大炮彈的下落速度會比一個小鉛球快。“常識邏輯”看上去是有道理的，但科學是懷疑常識邏輯的。伽利略(Galileo)質(zhì)疑了這一邏輯結論的效度，正如所有學生都知道的，他決定觀察自由落體的相對速度。他的“實驗室”是比薩斜塔(雖然其他的高層建筑也可以用來做這個實驗，但比薩斜塔是一個更有趣的故事發(fā)生地。許多世紀以來，它也吸引了大批的游客去意大利北部游覽)。

回顧一下伽利略當時的實驗，我們可以發(fā)現(xiàn)該程序由四個符合當代科學探究標準的階段組成。以下是實驗過程的四個階段：

1. 提出假設。不同重量的物體會以相同的速度落地。

2. 觀測。測量不同重量的物體下落的相對速度。

3. 可重復性。要對不同重量的物體的自由落體運動進行多次觀測。

4. 引出規(guī)律(或模型)。如果觀測結果證實了物體重量及其下落速度的某種關系，則可以得出一個普遍性的結論。

當然，這一早期實驗存在著某些“控制問題”。這會在后面的內(nèi)容中詳細討論，現(xiàn)在我們先來了解其中的一個控制問題。首先，伽利略必須保障兩個物體在同一時間開始墜落。例如，如果他讓物體從手中墜落，可能會先放開更大更重的那個；又或者他希望支持自己的假設，因而會無意識地先放開更輕的物體(在物理學的科學觀測中也包含心理學的因素！)。要控制這些問題，伽利略只需設計一個帶閘門的箱子，就可以保障物體在同一時間被釋放。

接著是下落速度的判斷問題。該實驗要觀測哪個物體率先著地，所以應當采取某種客觀指標，以便觀察者地判斷物體的著地情況。

另一個可能影響落體速度的重要變量是大氣條件，如物體下落時的空氣阻力。觀察發(fā)現(xiàn)，羽毛比同樣質(zhì)量的實心球下落得慢。控制空氣阻力變量的一種方法是排出實驗室中的所有空氣，但由于伽利略的實驗室是由比薩斜塔和周圍的空間組成的，創(chuàng)建這樣的一個真空的實驗環(huán)境顯然是當時的技術水平不可能實現(xiàn)的(后來的不同質(zhì)量的自由落體速度實驗確實是在真空中進行的，實驗結果同樣證實了伽利略的觀測)。

(A)亞里士多德：“邏輯表明，重的物體比輕的物體能更快落地。”(B)伽利略：“實驗表明，不同重量的物體會以相同的速度落地。”圖1.1亞里士多德的理性邏輯法和伽利略的實驗法

自伽利略時代以來，越來越多的精密觀察證實了他的簡單實驗的結論：不論是羽毛或是炮彈，物體在恒定重力條件下會以相同的速度下落。這一運動定律(law)所依照的原則被稱為“等效原理”，被認為是宇宙范圍內(nèi)物體運行的最重要法則之一。

重力定律及其實驗很好地解釋了兩種重要的科學探究水平。及時個水平是基本的觀察，第二個水平是意識到觀察是更大體系的一部分。希望你在學習這本書的過程中，甚至是在你作為實驗心理學家的職業(yè)生涯中，都能意識到這兩種探究水平。例如，在研究的及時階段，假設你發(fā)現(xiàn)了社會經(jīng)濟地位高的孩子上大學的人數(shù)比社會經(jīng)濟地位低的孩子多，這或許是個有意義的觀測；但下一步你必須將這一觀測融入一個更大的討論人類行為和社會的模型中。如果沒有第二階段的探究，伽利略的觀察將是科學史中的一個無趣的研究，頂多在腳注中提一句，有這么一個怪異的意大利人從比薩斜塔上扔下了一些東西。

事實、理論和推測

首先要弄清楚一些用來理解心理學研究的重要術語。理解事實、理論和推測的區(qū)別對于產(chǎn)生研究思路乃至整個科學研究都是非常重要的。事實(facts)是可以看到、聞到、聽到、嘗到或接觸到的真實的事物。它們能通過感覺而證實；我們還可以對事實進行測量和操作。理論(theory)是對事物本身的可能的解釋。你可以搜集證據(jù)對理論進行檢驗，這些證據(jù)最終會支持或者不支持某個理論。有些理論太“好”了，我們甚至會把它們視為事實(如重力定律)；有些則需要進一步的科學檢驗或討論(如組織干細胞的克隆)；還有些雖然有大量的數(shù)據(jù)支持，但仍存在社會或政治上的爭議(如進化論)。推測(speculation)是對未知事物的猜測。推測與理論的區(qū)別在于，它或者沒有足夠的證據(jù)支持，或者無法進行科學的檢驗。當推測與事實或好的理論不符時，它就是有害的；但推測如果被用于激發(fā)求知欲或科學探究，則是非常好的。有些重要的問題目前無法使用科學探究的工具進行研究，這些問題可能難以描述、研究，或難以量化；將來或許會有合適的科學工具出現(xiàn)，來更好地研究這類問題。與此同時，請用好奇心來引導你的科學探索。

心理科學

你可能會問：“為什么心理學家總關注建立心理科學？”答案很簡單：心理學家試圖了解行為的規(guī)律，而地了解、預測或控制行為是非常困難的任務。科學探究則會使完成這些困難任務成為可能。

行為科學家(包括心理學家)的假設同伽利略關于宇宙的規(guī)則性本質(zhì)的假設是一樣的；只是研究的對象和使用的技術設備不同，而非科學方法的不同。心理學家研究的是思想和行為，而不是某些加速運動的物體；雖然研究對象與專業(yè)工具的不同好像可以將不同的學科區(qū)分開來，但科學的方法和關于宇宙的假設將這些學科和科學家聯(lián)合起來共同進行科學探索。

George C. Homans(1967)認為，“成就科學的是其目的，而不是結果。如果一個學科的目的是建立自然特性之間的或多或少的普遍聯(lián)系，如果對該聯(lián)系真實性的驗證最終歸于數(shù)據(jù)，則這個學科就是科學”。

心理學的科學探究基于與其他科學領域一樣的假設：行為和思維的真相可以通過科學分析的方法揭示出來。我們的探究還有進一步的假設：人在本質(zhì)上是一個系統(tǒng)，一個非常復雜的系統(tǒng)，通過科學實驗和對實驗結果的理性分析能夠理解并解釋這一系統(tǒng)。有些現(xiàn)象看上去似乎不能進行科學分析，但通常并非如此！由于這些主題常常易受多方面因素的影響，因此實驗心理學家們要用最的科學方法進行研究，如測量應激期間的皮膚電阻、有閱讀障礙的兒童的眼動或者面孔吸引力等。

不是行為學家的外行人也了解行為；或者說，他們對行為的了解至少能夠讓他們與他人共處。他們有一些行為的原則，例如，一個原則是“相見不如懷念”；另一個原則卻是 “眼不見，心不煩”。這種不一致是因為人們對行為的解釋總受到個人預期的影響。例如，從基督教激進主義者到激進的無神論者，他們對墮胎診所的描述因其信仰與態(tài)度而表現(xiàn)出了很大的不同。但心理學家試圖避免這種主觀主義的影響，他們開展對行為的系統(tǒng)研究，形成對行為的假設，并通過系統(tǒng)的方法進行檢驗。下面的科學方法部分會介紹心理學家用來檢驗假設的方法與技術。

科學方法

從之前的討論可以看出，給科學下一個確切的定義是多么困難；同樣，確切地界定科學方法(scientific method)也很困難。有些研究者似乎認為，科學方法由一些簡單的步驟組成，只要遵循那些步驟，就一定能夠獲得對事物或者人的本質(zhì)的精彩發(fā)現(xiàn)。可如果真有這么一種方法，那為什么科學總是以緩慢、笨拙、坎坷的方式向前發(fā)展呢？一個廣為人知的例子就是，對癌癥治療的研究已經(jīng)持續(xù)了半個多世紀，雖有才華橫溢的研究者和數(shù)以百萬計的資金投入，但進展始終緩慢。類似地，對于變態(tài)行為(如兒童自閉癥)成因的探索也是曲折緩慢的。雖然過程緩慢，但心理學研究在某些領域也取得了令人矚目的進展，有些甚至獲得了突破性的進展。在這里，我們只列舉當代實驗心理學研究中的部分成功例子，如對記憶成分的研究、行為的遺傳基礎、刻板印象對行為表現(xiàn)的影響、閱讀障礙的治療、腦成像研究等。不過，科學進展緩慢引起了對科學方法是簡單的或的說法的質(zhì)疑。

心理學研究對科學方法的使用基于兩個原則。及時個原則是：科學觀察基于感覺經(jīng)驗。我們通過視、聽、觸、嘗、嗅來感覺我們所生活的世界。這種觀察通常在某種確定的情境下進行，即在實驗心理學中所謂的控制條件下進行，觀察結果應當和另一位科學家在類似條件下獲得的觀察結果一致。實驗結果可以被重復的特征稱為結果的信度，信度是科學性的主要要求。

但是，我們的感覺系統(tǒng)有能力和范圍上的局限，正常感覺范圍之外的信號往往無法引起注意；這意味著那些被檢測到的信息獲得了不成比例的過分關注。我們把它稱作感覺專制(tyranny of the senses)，表示我們很難意識到在人類的知覺范圍之外的那些真實現(xiàn)象的重要性。

以無處不在的電磁力為例。在電磁波譜的一端是宇宙射線、γ射線、X射線，而另一端是無線電波、電視波，而在波譜的中間，大約380～760納米才是肉眼能檢測到的電磁波。在人類歷史的絕大部分時間里，只有可見光譜范圍內(nèi)的能量才被認為是“真實的”。其他感覺上也存在同樣的局限性。我們即使已經(jīng)意識到無法直接察覺的能量形式是存在的，仍然會強調(diào)那些通過普通感覺通道能夠直接檢測到的感覺。

技術的發(fā)展在一定程度上擴展了感覺的范圍。許多科學工具和技術能夠使感覺系統(tǒng)中“不可見”的東西“可見”。這些工具，如電子顯微鏡、射電望遠鏡、光譜儀等可以將人類正常覺察范圍以外的能量轉(zhuǎn)換成人類能夠理解的信號。在心理學中，已經(jīng)有許多精密的儀器(例如，腦成像技術)能讓我們深入某個物種的心理，并揭示那些過去無法探知而只能進行猜想或推測的人類和動物的生命秘密。本書中還會討論許多類似的技術，讀者們還應注意，如果在你感興趣的研究主題中，某種技術還沒有出現(xiàn)，你甚至可以自己發(fā)明一種。

心理學中使用科學方法的第二個原則是：將感官的觀察所得按照邏輯組織成知識的結構。通常，實驗心理學中的知識結構被稱為模型(models)。例如，認知心理學家可能會在觀察兩種記憶及其信息儲存、關系的規(guī)律的基礎上提出一個記憶模型。模型來自于觀察，并最終變得越來越完整而成為理論。科學方法的一大宗旨就是對理論進行檢驗或證偽。

科學方法論由各種技術、方法、策略、設計、設備和邏輯法則組成。在不同的問題和不同的學科中會用到不同的方法。本書將向?qū)W生簡要介紹心理學使用的實驗技術。基于這一理念，我們先來介紹一種心理學家所做的實驗，并以此說明實驗設計的一些特征。

實驗設計

科學實驗是有控制的觀察。科學家會根據(jù)觀察得出的差異進行推論，這些推論可以用來提出理論，并推廣到其他類似的情境中。實驗設計(experimental design)是研究者設立的并用于觀察不同條件下存在差異的情境。通常要求情境中盡可能多的條件保持恒定，這樣各組之間的任何變異都被預先進行了確定和控制。實驗中被操縱的變量稱作自變量(independent variable)，而被測量的變量稱作因變量(dependent variable)。所以，實驗設計包括創(chuàng)設一個控制的情境，對自變量進行操縱，以及對效應進行測量。最簡單的設計中只有一個自變量。

我們來看一個“教科書式”的心理學實驗設計的定義：實驗設計即設計有控制的條件，人們可以在控制條件下對人類或動物的活動、思維或行為進行實證觀察。實際上，觀察是在可驗證的假設的指導下進行的，該假設陳述了實驗條件及其結果的可能的聯(lián)系。簡單來說，你可以選擇一組被試，在一個有控制的環(huán)境中引入一個因素，然后測量該因素對思維或行為的效應。舉個例子來說明簡單的實驗設計就是，假設你對眼球大小是否影響人臉的“好感度”感興趣。你可能會假設，當注視人臉的照片時，眼球較大的人臉會比眼球較小的人看起來更具“好感度”(實際上，關于這個問題的研究結果已經(jīng)表明了這個結果的正確性)。為了檢驗這一假設，你希望設計一個實驗，或是在一個控制的環(huán)境下進行的觀察。在這個例子中，你需要用儀器(apparatus)對思想和活動進行實際測量。本實驗可以使用計算機程序呈現(xiàn)眼球大小不同的人臉照片和一個等級評定量表，被試使用這個量表對自己對每張面孔的喜歡程度進行評分。在實驗中要呈現(xiàn)一系列的人臉圖片，并要求多個被試根據(jù)對每張面孔圖片的喜歡程度做出反應。在實際實驗中，大眼球面孔和小眼球面孔對兩組被試以相反的順序呈現(xiàn)，這種技術稱作反向抵消平衡(將在后面的內(nèi)容中進行討論)。在這個例子中，使用反向抵消平衡技術可以降低“好感度”判斷受到除了眼球大小的面孔特征影響的可能性。本實驗具有幾個特征，包括在控制的環(huán)境下(由實驗室的計算機呈現(xiàn))對事件(如眼球大小)進行操縱，并進行實證測量(被試判斷面孔的好感度)。這個實驗中包含了心理實驗的所有必要特征。