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心理学研究的方法多种多样。心理学出于自身的研究目标，常用的研究方法主要有观察法、调查法、测量法、个案法、实验法等。
观察法是在自然情境中对被观察者的行为做系统的观察记录以了解其心理的一种方法。观察法被广泛应用于心理学的各种研究之中，尤其是在无法对被观察者进行控制，或者由于控制会影响其实际行为表现或有碍于伦理道德时采用。
根据观察时情境的人为性，可以将观察分为自然观察和控制观察。前者是在自然情境中对被观察者的行为直接进行的观察，后者则是在预先设置的情境中进行观察。自然观察是传统的旧方法，而控制观察是改良的新方法。在心理学研究中，观察法多用于婴幼儿活动、儿童游戏、学校教室活动、市场交易、街头游行以及动物行为等研究。
根据观察时观察者与被观察者之间的关系，则可以将观察分为非参与观察和参与观察。前者是观察者不参加被观察者的活动，不以被观察者团体中的一个成员而出现；后者是观察者成为被观察者活动中一个正式的成员，但其双重身份一般不为其他参与者所知晓。无论采用哪种形式，原则上都应在被观察者不知晓的情况下对其进行观察，这样被观察者的行为表现才自然真实。所以，通过单向透光玻璃窗或闭路电视录像装置等进行观察，可以让被观察者不受干扰，有利于观察到其自然真实的行为。
根据观察要求的不同，又可以将观察法分为非系统观察和系统观察。前者是日常生活中人们常用的一种方法，可以激发做进一步的系统研究；后者则是有目的、有计划地收集观察资料的过程。
为了避免观察的主观性和片面性，使观察时能够获得正确的资料，在使用观察法时应注意以下几点：（1）观察必须要有明确的研究目的，对拟观察的行为特征要加以明确界定，做好计划，按计划进行观察。（2）观察必须是系统的，而不是零星偶然的。（3）必须随时如实地作好记录。严格地把“传闻”与“事实”、“描述”与“解释”区分开来。如果能用录音机、录像机做记录，效果更好。（4）应在被观察者处于自然状态的情况下进行观察。
调查法是以提问题的方式，要求被调查者就某个或某些问题回答自己的想法。调查法可以用来探讨被调查者的机体变量（如性别、年龄、教育程度、职业、经济状况等）、反应变量（即他对问题的理解、态度、期望、信念、行为等）以及它们之间的相互关系，根据研究的需要，可以向被调查者本人做调查，也可以向熟悉被调查者的人做调查。
调查法可分为问卷调查和访问调查两种方式。问卷调查也称问卷法，是研究者根据研究课题的要求，设计出问题表格，让被调查者自行填写，以便收集资料。这种方法具有向许多人同时收集同类型资料的优点。其缺点是发出去的调查表难以全部收回，只能得到被调查者对问题的相对完整的答案。要得到一份良好的问卷，在设计时应注意以下几点：（1）要针对调查的目的来设计问卷；（2）提出的问题要适合于调查的目的和被调查的对象；（3）使用方便，处理结果省时、经济。
访问调查也称晤谈法，是研究者根据预先拟好的问题向被调查者提出，以面对面的方式进行调查的方法。要使晤谈法富有成效，首先应创造坦率和信任的良好气氛，使被调查者做到知无不言；同时，研究者应当有良好的准备和训练，预先拟好问题，尽量使谈话标准化，记录指标的含义保持一致。这样才有可能对结果进行客观的分析和概括。与问卷法相比，晤谈法有如下优点：（1）可以直接向被调查者解释晤谈的目的，可以提高他们回答问题的准备程度；（2）研究者可以控制晤谈进程，可以使调查中的遗漏大为减少；（3）可以不同的方式考察被调查者回答问题的真实程度；（4）可以根据被试的反应提出临时应变的问题，有可能获得额外有价值的资料。它的主要缺点是：（1）由于在一定时间内只能晤谈数量有限的对象，要收集较多对象的资料太费时间；（2）研究者必须训练有素，才能掌握晤谈法；（3）研究者的言语不当，被调查者有可能拒答或谎答问题；（4）研究者的行为，有时甚至是无意的行为也可能对被调查者的回答有暗示作用。
测量法就是用标准化的量表来测量被试的智力、性格、态度、兴趣以及其他个性心理特征的方法。测验的种类很多。按一次测量的人数，可把测验分为个别测验（一次测一人）和团体测验（一次同时测多人）。按测验的目的，又可把测验分为智力测验、特殊能力测验（性向测验）和人格测验等。
用标准化的量表来测量心理特征时应注意以下几点：（1）选用的测量工具应适合于研究目的的需要。（2）主持测验的人应具备使用测验的基本条件。如口齿清楚，态度镇静，了解测验的实施程序和指导语，有严格控制时间的能力，并严格按测量手册上载明的实施程序进行测验等。（3）应严格按测验手册上载明的方法记分和处理结果。（4）测验分数的解释应有一定的依据，不能随意解释。
个案法是收集单个被试各方面的资料以分析其心理特征的方法。通常收集的资料包括个人的生活史、家庭关系、生活环境和人际关系等特点的资料。根据需要，也常对被试做智力和人格测验，从熟悉被试的亲近者那里了解情况，或从被试的书信、日记、自传或他人为被试写的资料（如传记、病历）等进行分析。用此种方法的研究，不同于用同一种方法或对许多被试的调查所收集到的资料，用统计分析得出一般性倾向的研究。
个案法的优点是，能加深对特定个人的了解，以便发现影响某种行为和心理现象的原因。例如，通过个案分析，可以了解不同的电视节目对个体行为的影响，也可以了解家庭破裂对儿童心理发展的影响等。个案法的缺点是，所收集到的资料往往缺乏可靠性，而研究的结果也可能只适合于个别情况。因此，一般地说，个案法常用于提出理论或假说，要进一步检验理论或假设，则有赖于其他方法。
观察法、调查法、测验法和个案法都属于心理学研究的相关法。这些方法可以用来发现两个或几个变量之间的相关程度，即关系的疏密程度，但却不能确定它们之间是否存在着因果关系。就是说，用这些方法积累的资料只能说明“是什么”，而不能解释“为什么”。要确定变量之间的因果关系，必须借助于实验法。
实验法就是在控制的情境下系统地操纵某种变量的变化，来研究此种变量的变化对其他变量所产生的影响。由实验者操纵变化的变量（通常是用刺激变量）称为自变量；由自变量而引起的某种特定反应称为因变量；实验需在控制的情境下进行，其目的在于排除自变量以外一切可能影响实验结果的因素，即控制变量。在实验中实验者系统地控制和变更自变量、客观地观测因变量，然后考察因变量受自变量影响的情况。因此，实验法不但能揭示问题的“是什么”，而且能进一步探求问题的根源“为什么”。
用实验法研究心理学问题必须设立实验组和控制组，并使这两个组在机体变量方面大致相同，控制实验条件大致相同，然后对实验组施加实验变量的影响，对控制则不施加影响，考察并比较这两组的反应是否不同，以确定实验变量的效应。
实验法可分为实验室实验和现场实验。实验室实验是在严密控制的实验条件下，通常要借助于一定的仪器进行的实验。例如，为了比较人的视觉和听觉简单反应时间的差异，在实验中布置好电秒表、光、声刺激器、电键等仪器，令被试将一只手放在电键上，要求他当看到（或听到）信号时，便立即按下电键，经过多次实验，便可求出它们在统计学上有无差异。实验室实验的最大优点是，对无关变量进行了严格控制，对自变量和因变量作了精确测定，精确度高；其主要缺点是研究情境的人为性。现场实验是在实际生活情境中对实验条件作适当控制所进行的实验。例如，要研究小学一年级儿童普遍存在着的感知算式错误（把加法做成减法，或把减法做成加法）的原因，实验者在一个班里按一定的计划加强实验性训练，对另一平行班则不进行这种实验性训练，进行正常教学，对获得的材料加以整理和分析，就可以找出影响小学一年级儿童感知算式错误的原因。现场实验的优点是研究的问题来自实际，具有直接的实践意义；其缺点是容易受无关因素的影响，不容易严密控制实验条件。可见，实验室实验和现场实验的优缺点有互补性，在心理学的实验研究中可以灵活选择。