文／徐莉雯 臨床心理師
協助編輯／黃芸新 助理教授
今天要講的主題比較硬核一點，是跟學術研究有關的話題——「實驗」。不論是心理學家或是各種領域的科學家，都在試圖理解世界中的各種因果關係，了解世界運行的奧秘。其中，實驗設計就是探索心理研究中原因和結果兩者關係的最直接方法。
本文將討論實驗設計的主要元素、優缺點以及應用。
實驗設計的主要元素
上次我們有討論過制約學習，詳見：《孩子可以怎麼教？透過行為矯正促進學習的方法》一文，其實這篇文章所探討的內容就包含了心理學的實驗。
心理學實驗設計透過操縱某種因素（稱為「獨變項））並觀察其對實驗室中的「依變項」的影響，來探討因果關係。獨變項通常被假設為另一現象的「原因」，因此，研究人員藉由操弄獨變項，以檢驗它對於被實驗假設影響的現象（稱為「依變項」），因為它的變化取決於獨變項。舉例來說：病毒被認為是流感的原因，因此科學家將病毒注入研究老鼠當中的「實驗組」，看看牠們是否因此生病了？
為了更好的做對比，還會有另一個組別稱為「對照組」，對照組裡面的實驗老鼠則沒有被病毒感染。在這個例子中，病毒稱為獨變項，流感則是依變項，注射病毒與否則為獨變項的操弄。
但是我們都知道，現實世界當中會影響到一個個體得到流感的因素有很多，如果只單純看上述注射病毒與否的獨變項，可能無法看清楚因果關係或其他關係，因此研究人員還必須控制其他可能影響依變項的「混淆變項」。
如果混淆變項沒有被控制，我們就難以得知到底哪個因素是後續現象的真正原因，以及彼此之間的影響關係如何？
以同一個例子來看，如果科學家想要研究病毒和流感之間的關係，其中的「體溫」這一項混淆變項應該受到控制，否則我們會較難以區分該疾病是流感還是感冒。
將以上總結來看，實驗設計的主要過程是獨變項的操弄、混淆變項的控制，以及依變項的觀察，三者缺一不可！
實驗設計的特點
心理學研究的實驗設計和非實驗設計之間有三個主要差異：
一、首先，由於在實驗設計中，研究人員需要控制混淆變項並遵循一定的順序，他們才能夠推斷真正的因果關係。在實驗中，獨變項改變後，依變項也會跟著改變。只有這樣，我們才能有比較高的信心去說明獨變項「影響」依變項。相較之下，當使用非實驗設計（例如：問卷調查等）時，研究人員只能了解一個現象「與」另一個現象「有相關」，但不能證明彼此具有因果關係。
二、其次，實驗設計主要關注的是普遍現象。相反的，它將個體差異視為「誤差」，怎麼說呢？以上述的病毒為例，實驗老鼠免疫系統的原先強度可能被控制，因為研究人員可能會選擇具有相似免疫系統特徵的老鼠，並將其餘的差異視為「組內變異性」（variation within group）。反之，非實驗設計的研究方法則會處理個體差異，例如：研究人員可能會去關注班級中成績的變異性，並試圖找出是什麼原因使同班級學生之間的成績不同。
三、最後一點，實驗通常在與外界干擾隔離的實驗室中進行，例如：隔離了噪音等刺激，因為實驗必須在一個受到良好控制的環境下進行。這就與我們的現實世界極為不同了，但如果進行非實驗設計的研究則無需如此，例如：研究人員可以觀察兒童在日常生活中如何學習和遊戲互動。
考慮到上述三個特點，我們可以了解到實驗設計中存在優點和缺點，有兩個主要的優勢和兩個缺點。
優點方面
- 第一個優點是實驗設計是心理學家較能夠自信地說「因素A影響因素B」的唯一方法，因為經過嚴謹的實驗後確認的因果關係在科學研究中是非常必要的。
- 其次，實驗研究中的主要關注點是世界中經常可見的普遍現象，這在心理學中非常重要，因為有個研究結果之後，可以節省我們許多人尋找可靠且有用的資訊的時間。
缺點方面
- 心理實驗具有一定的「人為性」，因為實驗不管參與者彼此的個體差異如何，他們在研究中都被視為相似的受試者。
- 當實驗在人為的實驗室中進行，或者在特定種類的人群中進行時，其對現實世界和各種人群的應用價值必須受到質疑。在心理學中，這被稱為缺乏「生態效度」（ecological validity），因為實驗得出的結果可能不適用於現實世界中的其他人。
實驗設計的應用
實驗設計同時擁有優勢和其限制，因此它可能適用於某些目標、情境，但某些則不適用。如果我們想了解更多特定的因果關係，原因和結果是最重要的現象，我們可以進行實驗來探索。
檢驗心理治療的有效性可能是一個例子，我們想知道一種治療是否比另一種更好，以及接受治療是否比不接受治療對大多數人來說更好，那麼經常就會使用實驗設計。研究人員可能將憂鬱症患者分為不同組別，例如：一組接受認知行為治療，另一組接受藥物治療，最後一組接受安慰劑。在不同獨變項介入之後，測量患者的憂鬱症狀，並測量憂鬱症狀的改善程度作為依變項。
然而，有時候當我們想要了解兩個現象之間的關係時，而剛好這兩個現象都無法被操弄時，實驗就無法設計出來。例如：我們可能會想要檢驗高焦慮和低焦慮特質兩組人群之間的日常記憶差異，雖然研究人員假設焦慮特質會對日常記憶產生影響，但研究人員無法操弄人們的這個焦慮的這項特質。
幸運的是，心理學家仍然可以通過臨床觀察、問卷調查和長期的追蹤研究（例如：其中的受試者被追蹤一段很長的時間來觀察他們某方面的變化）以利更加了解這些變項之間的關係。透過所有這些非實驗方法，心理學家可以推斷出因果關係，但支持該結果得信心就會比較低。
實驗設計是探索人類之間因果關係的一種科學方法，儘管它在在進行的過程和結果應用、類推到現實世界的方面都有限制，但它仍然讓我們更了解這個世界的運作，能夠提供許多訊息好讓人類重新審視自身行為。因此，在心理研究中，實驗是永遠無法被取代的。
