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89 深刻理解 随机误差和系统误差对实验结果的影响及控制方法
亲，第 89 题“随机误差和系统误差对实验结果的影响及控制方法”，这一题要比第 88 题更综合。核心是要理解：
随机误差让实验结果“不稳定”；系统误差让实验结果“有方向地偏”。
PPT 第三讲对两者有直接区分：随机误差是研究中由于一些难以控制的偶然因素导致的因变量数据变化；随机误差必然存在，无法预料和控制，主要避免方法是增加实验次数和被试人数。系统误差则是由于某种或几种无关因素影响，导致因变量数据发生系统变化，例如顺序效应、实验者效应、智力对教学方法效果的影响等；系统误差是实验控制的主要对象。
89 深刻理解：随机误差和系统误差对实验结果的影响及控制方法
一、随机误差的含义
随机误差，是指实验研究中由于偶然因素造成的数据波动。
它的特点是：
方向不固定；
难以预料；
无法完全消除；
有时让结果偏高，有时让结果偏低。
比如同一个被试今天状态好，反应快一点；明天睡眠不好，反应慢一点。或者实验过程中突然有噪音、被试临时分心、电脑短暂卡顿，这些都可能造成随机误差。
PPT 中也举例说，不同被试之间存在差异，同一被试每次试验结果往往也不同。
二、随机误差对实验结果的影响
随机误差主要影响实验结果的稳定性和可靠性。
也就是说，它不一定让结果固定偏向某一边，但会让数据变得更“乱”。
比如研究 A、B 两种记忆方法，A 法平均正确 80 个，B 法平均正确 78 个。如果随机误差很大，有些人今天状态好、有些人状态差，那么这个 2 分差异可能只是偶然波动，不一定说明 A 法真的更好。
随机误差过大，会造成几个问题：
第一，数据波动增大。
第二，实验结果不稳定，重复研究时可能不一致。
第三，真实效果容易被噪音掩盖。
第四，统计检验不容易发现真正差异。
第五，研究信度下降。
所以随机误差主要破坏的是实验结果的精确性、稳定性和统计可靠性。
三、随机误差的控制方法
随机误差不能完全消除，但可以减小。
1. 增加实验次数
PPT 中明确说，随机误差的主要避免方法之一是增加实验次数。
比如反应时实验不能只测一次，而要测很多次，然后取平均值。这样一次偶然快、一次偶然慢的影响会被平均掉。
2. 增加被试人数
PPT 中也提到，减少随机误差的主要方法包括增加被试人数。
样本越小，个别被试的偶然状态影响越大；样本越大，个体偶然波动越容易相互抵消。
3. 提高测量工具的信度
测量工具越稳定，随机误差越小。
比如题目太少、评分标准不清、观察记录不一致，都会增加随机波动。
4. 统一实验程序
虽然随机误差不能完全控制，但统一指导语、实验材料、实验环境和记录方式，可以减少不必要的偶然差异。
5. 多次测量取平均
单次测量容易受偶然因素影响，多次测量取平均更稳定。
四、系统误差的含义
系统误差，是指由于某种或几种无关因素持续影响因变量，使实验结果发生有方向、有规律偏差的误差。
PPT 中说，系统误差是研究中由于某种或几种无关因素的影响导致因变量数据的系统变化，例如顺序效应、实验者效应、智力对教学方法效果的影响等。
比如研究“新教学法是否提高成绩”，但实验组是重点班，对照组是普通班。实验组成绩更好，可能不是新教学法有效，而是实验组学生基础本来就好。
这种误差不是随机乱波动，而是稳定地偏向某一方向，所以更危险。
五、系统误差对实验结果的影响
系统误差主要影响实验结果的真实性和内部效度。
它会让研究者把无关变量的作用误认为自变量的作用。
比如：
实验者更鼓励实验组，实验组表现更好；
所有被试都先做 A 条件，再做 B 条件，B 条件表现更好；
实验组智力水平高于对照组，实验组成绩更好；
前测题难、后测题简单，后测成绩提高。
这些都会让研究者误判：
“自变量有效。”
但实际上，结果可能是实验者效应、顺序效应、组间差异或测量工具差异造成的。
所以系统误差比随机误差更容易导致错误结论。随机误差让结果不稳定，系统误差会让结果稳定地偏错。
六、系统误差的控制方法
PPT 第四讲把额外变量，也就是无关变量、干扰变量的控制方法列为：排除法、恒定法、平衡法、随机化法、抵消平衡法、兼作组法、系统变化法、统计控制法、控制主试法，包括单盲、双盲控制与电脑主试实验。
1. 排除法
把可能影响结果的无关变量排除掉。
比如研究噪音对注意力的影响，就尽量排除其他声音干扰。
2. 恒定法
让无关变量在各组中保持一致。
比如实验组和对照组都在同一教室、同一时间、同一教师、同一指导语下完成任务。
3. 平衡法或匹配法
让实验组和对照组在重要无关变量上保持相近。
比如比较两种教学方法时，先按原有成绩或智力水平匹配，再分到不同组。
4. 随机化法
通过随机分配，使各种无关因素在实验组和对照组中大体均衡。
健康促进 PPT 也讲到，随机可以使受试对象有同等机会接受不同处理，通过随机均衡干扰因素影响，使实验组和对照组具有可比性，控制实验误差，避免主观安排带来偏倚。
5. 抵消平衡法
主要用于控制顺序误差。
比如一半被试按 A→B 顺序，另一半按 B→A 顺序，让顺序影响在不同条件之间互相抵消。
6. 统计控制法
如果某些无关变量不能在实验中直接控制，可以在统计分析时控制。
比如智力无法完全匹配时，可以把智力作为协变量进行分析。PPT 中也提到，偏相关分析和协方差分析都可以从统计上控制无关变量。
7. 控制主试法
主要用于减少实验者效应。
比如使用统一指导语、训练实验者、电脑呈现实验材料、单盲或双盲设计、评分者盲评等。
健康促进 PPT 中也提到，盲法的目的是克服来自研究者或被试主观因素所导致的偏倚。
七、随机误差与系统误差的区别
| 比较点 | 随机误差 | 系统误差 |
|---|---|---|
| 来源 | 偶然因素 | 固定或较稳定的无关变量 |
| 方向 | 不固定，忽高忽低 | 有方向，稳定偏向一边 |
| 主要影响 | 结果稳定性、信度、统计功效 | 结果真实性、内部效度、因果解释 |
| 举例 | 被试临时分心、偶然噪音、状态波动 | 顺序效应、实验者效应、组间智力差异 |
| 控制重点 | 增加样本量、增加试次、多次测量 | 控制无关变量、随机化、平衡、盲法 |
| 是否能完全消除 | 不能完全消除，只能减小 | 应尽量识别和控制 |
最好记这一句：
随机误差让结果“散”；系统误差让结果“偏”。
八、对实验结论的不同影响
随机误差大，可能导致研究者发现不了真实差异。
比如某训练其实有效，但由于数据波动太大，统计结果不显著。
系统误差大，可能导致研究者发现一个假的差异。
比如训练其实无效，但实验组得到更多鼓励，结果表现更好，研究者误以为训练有效。
所以：
随机误差主要导致“看不清”；
系统误差主要导致“看错了”。
考试背诵版
随机误差是指研究中由于一些难以控制的偶然因素导致因变量数据发生变化的误差。它具有偶然性、方向不固定、难以预料和不能完全消除的特点。随机误差会使数据波动增大，降低实验结果的稳定性和可靠性，也会降低统计检验发现真实效应的能力。PPT 中指出，随机误差必然存在，无法预料和控制，主要避免方法是增加实验次数和被试人数。因此，控制随机误差主要依靠增加样本量、增加实验次数、多次测量取平均、提高测量工具信度和统一实验程序。
系统误差是指研究中由于某种或几种无关因素的影响，导致因变量数据发生系统变化的误差。它具有方向性和稳定性，会使实验结果有规律地偏向某一方向。PPT 中指出，系统误差的例子包括顺序效应、实验者效应、智力对教学方法效果的影响等，系统误差是实验控制的主要对象。系统误差会降低实验内部效度，使研究者可能把无关变量的影响误认为自变量的作用，从而得出错误因果结论。控制系统误差的方法包括排除法、恒定法、平衡法、随机化法、抵消平衡法、兼作组法、系统变化法、统计控制法和控制主试法，如单盲、双盲和电脑主试实验。总体来说，随机误差主要使结果不稳定，系统误差主要使结果有方向地偏差；实验研究既要通过增加样本和实验次数减少随机误差，也要通过严格实验控制减少系统误差。
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