實心I06 心理學(xué)實驗設(shè)計-被試間設(shè)計與被試內(nèi)設(shè)計;

1、第六講 被試間和被試內(nèi)設(shè)計,實驗設(shè)計的基本術(shù)語,用來區(qū)別被試組或?qū)嶒灄l件的維度叫因素（factor），即自變量。 因素的特定值稱作水平（level）或處理（treatment） 水平結(jié)合（level combination） 主效應(yīng)（main effect）和交互作用（interaction） 簡單效應(yīng)（simple effect）和簡單簡單效應(yīng) 處理效應(yīng)（treatment effect） 因素設(shè)計（factorial design）,單因素設(shè)計,準實驗設(shè)計 一組后測設(shè)計和一組前后測設(shè)計 單組時間序列設(shè)計/單組相等時間樣本設(shè)計 典型的完全隨機設(shè)計 匹配組設(shè)計 不等組設(shè)計 前后測完全隨機設(shè)計

2、所羅門四組設(shè)計 被試內(nèi)設(shè)計,一組后測設(shè)計（one group post-test design）,模式：to 邏輯：如果同記憶中的一般情況相比，或同已有記憶相比，施加處理（t）后，所觀察變量有變化，則說明處理有效果。 例：“心理干預(yù)能否幫助戒酒”,一組前后測設(shè)計（one group pretest-posttest design）,模式： 邏輯：如果同前測相比，后測分數(shù)發(fā)生變化，則說明處理有效。 混淆因素（可能解釋）： 處理效應(yīng)； 歷史（history）、自然成熟（maturation ）、 回歸（regression）、測驗維度意識（testing）、工具使用（instrumentation

3、） 、前測與處理的交互作用。,舉例,假設(shè)被試前測（新學(xué)期開始時的測驗）時語文成績平均為70分，參與一項旨在提高語文成績的訓(xùn)練計劃（處理）后，后測（期末進行的一次測驗）時語文成績平均為90分 o1（70）to2（90）,單組時間序列設(shè)計,模式： 邏輯： 從一系列測量值中剔除成熟效應(yīng)，然后比較前測和后測是否存在明顯的差異。 如果引入處理后，使得前測和后測數(shù)據(jù)不再連續(xù)，即靠近引入實驗處理的前測與后測成績水平截距高低發(fā)生明顯變化，則有處理效應(yīng)。,特點：前后測數(shù)目相等，時間間隔相等。 優(yōu)缺點： （1）較好地控制了被試成熟因素的影響，能把該因素的效應(yīng)從總體數(shù)據(jù)中分離出來。 （2）通過多次觀測避免了可能由于

4、一次測驗而造成的有偏向性樣本成績的概率，從而克服了測驗可靠性的問題。 （3）多次觀測克服了統(tǒng)計回歸的影響。 （4）多次測量，可能會降低被試對實驗處理的敏感性。 （5）難以排除測驗與處理之間的交互作用，也難以克服歷史因素的影響。,單組相等時間樣本設(shè)計,模式： 邏輯： 無處理時（t1）的觀測值作為前測、基線成績，而有處理時的觀測值作為后測成績，通過對比這兩組值是否存在差異，推斷處理的效應(yīng)。 特點： 多次處理，多次觀測；處理與測量交替進行，時間間隔相等,舉例：“某降壓藥品是否對高血壓患者有效”,方法： 選擇50名患者追蹤調(diào)查100天，每天固定測量血壓，每10天為一個單位，取平均值作為該時段的血壓。

5、10個時段中，5個時段服藥，5個時段不服藥，交替進行。,優(yōu)點： 較好地控制了歷史因素、測驗因素、統(tǒng)計回歸等額外變量的影響。 缺點 外部效度低，原因可能是多次測驗降低或增加了被試對實驗變量的敏感性；實驗安排的反作用效果（reactive effects of experimental arrangements）會影響該設(shè)計的外部效度； 重復(fù)實驗處理的干擾（multiple-treatment interference） 。,典型的完全隨機設(shè)計,模式：實驗組 r|to 控制組 r|o 也稱獨立組設(shè)計（independent groups design） 邏輯： 由于兩組被試采用隨機分派（r），兩組

6、在性質(zhì)上屬相等組，因而兩組間的任何差異都只能歸于處理的效果。,舉例：“某訓(xùn)練方法能否有效擴大兒童詞匯量”,1. 單組前后測設(shè)計,用詞匯量拓展訓(xùn)練方法進行一年的訓(xùn)練,100名5歲兒童，測得他們的詞匯量，作為前測成績,一年后后測,2. 固定組比較設(shè)計,對實驗組用詞匯量拓展訓(xùn)練方法進行一年的訓(xùn)練,選擇兩個幼兒園，一個作為實驗組，一個作為對照組,一年后，再次測得他們的詞匯量，作為后測,優(yōu)點：實驗組和對照組相對同質(zhì)，克服了成熟、歷史等因素的影響。 缺點：如果沒有按照隨機化原則和等組法選擇對等組，則會影響實驗結(jié)果的推論，難以克服的因素主要有： 1. 選擇（differential selection） ；

7、 2.選擇與成熟的交互作用（selection-maturation interaction ）； 3.選擇與處理的交互作用（interaction effects of selection biases and experimental variable）,匹配組設(shè)計（matched groups design）,模式 邏輯：兩組被試基本相等，可以把后測成績的差異歸為由實驗處理造成，能較好地進行變量間的因果推論。,不等組設(shè)計（nonequivalent groups design）,自然組（natural groups） 可行性方面限制無法操縱變量、或變量為選擇的被試變量 模式1（涉及因素為

8、操縱變量時）：g1|to g2|o 模式2（涉及因素為被試變量時）： g1|o g2|o,前后測完全隨機設(shè)計（pretest-posttest studies）,模式：r|o1to2 r|o1o2 邏輯： 如果實驗組和控制組間分數(shù)變化（o2-o1 ）差異顯著，說明處理有效果。 也稱作前后測控制組設(shè)計 優(yōu)缺點： 可以基本排除2至6類可能的解釋（歷史、成熟、測驗等）；通過前測明確處理前的初始狀態(tài)，利于變量選擇和控制 分數(shù)變化的差異可能是單純處理的效果；也可能是處理與前測交互作用的結(jié)果。不能完全消除成熟等效應(yīng)影響。,舉例：“如何解釋下列結(jié)果”,語文訓(xùn)練計劃結(jié)果模式 a：r|o1（70）to2 （70

9、） r|o1（70）o2 （70） b：r|o1（70）to2 （70） r|o1（70）o2 （80）,控制組前后測時間序列設(shè)計,模式： 邏輯： 先剔除成熟效應(yīng)，然后比較控制組和實驗組前后測成績的變化趨勢，從中分析處理效應(yīng)是否存在 增添了控制組，并進行了多次測量，較好地控制了選擇、成熟、測驗、統(tǒng)計回歸等因素的影響；對測驗的反作用效果，以及選擇與處理之間的交互作用可能會降低實驗的外部效度。,所羅門四組設(shè)計（solomon four-group design）,模式：r| o1to2（expr1） r| o3o4（ctrl1） r|to5（expr2） r|o6（ctrl2） o6-o4：測驗維

10、度意識 o4-o3：歷史、成熟與回歸 o5-o2：前測與處理交互作用 o6-o5： t的效應(yīng),舉例：“語文訓(xùn)練計劃結(jié)果模式”,結(jié)果a：r| o1（60）to2（80） r| o3（60）o4（80） r|to5（70） r|o6（70） 結(jié)果b：r| o1（60）to2（90） r| o3（60）o4（70） r|to5（80） r|o6（70）,多因素設(shè)計,兩個或更多因素，每個因素有兩個或更多個水平，因而產(chǎn)生多種水平結(jié)合 可以是被試內(nèi)，也可以是被試間 允許考察不同因素之間可能的交互作用,被試間、被試內(nèi)和混合設(shè)計,被試間（between-subjects design） 又稱作組間設(shè)計（bet

11、ween-groups design） 被試間因素或被試間變量 被試內(nèi)（within-subjects design） 又稱作重復(fù)測量設(shè)計（repeated-measures design）或組內(nèi)設(shè)計（within-groups design） 被試間因素或被試間變量 混合設(shè)計（mixed design） 2（年齡：年輕人、老年人）2（詞的具體性：具體、抽象）,項目間設(shè)計和項目內(nèi)設(shè)計,within-/between-items design 比較是在項目（實驗材料）之間還是相同項目上進行,被試間設(shè)計,當(dāng)因素為刺激或任務(wù)變量時，每名被試只能接受一種處理或處理結(jié)合，或者只能參加一個條件的實驗 任務(wù)

12、有關(guān)（獨立組或匹配組）； 被試變量擇（事后設(shè)計、自然組設(shè)計或不等組設(shè)計） tversky & kahneman的判斷實驗，1974 12345678 = _ 87654321 = _ 5s估計的中位數(shù) 錨定偏向,被試間設(shè)計的優(yōu)缺點,優(yōu)點： 避免練習(xí)和疲勞等遺留效應(yīng)所引起的混淆 缺點： 由被試個體差異所帶來的無關(guān)變異，并沒有從誤差變異中分離；這會導(dǎo)致誤差變異增大，降低實驗設(shè)計的敏感度。 需要被試數(shù)目成倍增加，有時特殊被試難以獲得。,單因素被試內(nèi)設(shè)計,獨立組設(shè)計 莫里斯水迷宮（morris等，1982） 水池、平臺、圖像采集與處理系統(tǒng) 大鼠 （place navigationspatial pro

13、be） 因變量：逃避潛伏期；大鼠在 原平臺象限的游泳時間和距離 自變量：如藥物a處理,數(shù)據(jù)格式 excel輸入與處理 數(shù)據(jù)分析獨立樣本t檢驗（independent t-test） spss導(dǎo)入.xls文件 analyzecompare meansindependent t test 1、將因變量和自變量分別選入test variable(s)和grouping variable 2、define groups，區(qū)組水平，點擊ok開始t檢驗 3、描述統(tǒng)計與t檢驗結(jié)果（方差是否齊性） 4、levene equality of variance決定報告t檢驗結(jié)果，報告方差不齊時的結(jié)果要予以說明 5

14、、p不可能等于零，.000說明p一定小于.0005,匹配組設(shè)計 匹配法創(chuàng)建相等組（如大鼠年齡） 數(shù)據(jù)格式（與獨立組不同），實驗組與控制組大鼠一一對應(yīng) 數(shù)據(jù)分析paired-samples t test 描述統(tǒng)計、相關(guān)分析（可忽略）、配對樣本t檢驗結(jié)果 實驗組和控制組兩組大鼠之間逃避潛伏期差異顯著，t=4.305，df=11，p=.001。同控制組大鼠（41s）相比，實驗組大鼠的逃避潛伏期（27s）較短。,不等組設(shè)計 雄性與雌性大鼠（控制年齡） 獨立樣本t檢驗 關(guān)注：三類設(shè)計的自由度,單因素完全隨機多組設(shè)計,“水迷宮研究藥物效果” 藥物a、b、安慰劑 數(shù)據(jù)格式：自變量m（三個水平）、因變量l e

15、xcel輸入（利用average函數(shù)計算各大鼠l的平均數(shù)），spss導(dǎo)入 數(shù)據(jù)分析：單因素被試間方差分析（one-way between subject anova） analyzeglmunivariate 選擇dependent variable和fixed factor(s)； options選擇希望輸出的描述統(tǒng)計； 點擊ok開始f檢驗。,f檢驗的多重比較 planned or unplanned comparisons（是否在收集數(shù)據(jù)前就已經(jīng)決定要做的比較，前者是一種預(yù)先比較priori comparison，后者是一種事后比較post-hoc comparison） 無計劃比較 un

16、ivariate：post hoc multiple comparisons 報告：tukey-hsd事后檢驗發(fā)現(xiàn)，同安慰劑控制組相比，無論是接受藥物a的大鼠還是接受藥物b的大鼠，逃避潛伏期都要短，前者，p.0005，后者p=.025。然而，分別接受藥物a和b的兩個實驗組之間并沒有顯著差異,計劃比較 線性對比技術(shù)：a與b比較；a與b、c等比較；ab等與cd等比較 指派權(quán)重 不參與比較的條件權(quán)重為0 互相比較的條件指派相反符號（正與負號） 權(quán)重和為0，如0，1，-1或-2，1，1 analyzecompare meansone-way anova 選擇dependent list和factor

17、點擊contrast，在coefficients框中，添加(add)各條件的權(quán)重系數(shù) continue ok. 結(jié)果：計劃的比較顯示，同接受安慰劑的控制組大鼠相比，接受藥物的兩組大鼠逃避潛伏期更短，t=4.361,df=33,p.0005。,兩因素完全隨機實驗設(shè)計,除藥物a外，飼養(yǎng)空間大小是否也影響大鼠的學(xué)習(xí)與記憶？ 2（藥物類型：藥物a ，安慰劑）2（飼養(yǎng)空間大?。捍罂臻g，小空間） 共48只大鼠，隨機分派到四組大鼠,數(shù)據(jù)格式 s代表飼養(yǎng)空間大小、m代表藥物類型，l代表潛伏期 數(shù)據(jù)分析：兩因素被試間方差分析 analyzeglmunivariate 選擇dependent variable和f

18、ixed factor(s)； options選擇希望輸出的描述統(tǒng)計；plot繪圖 點擊ok開始f檢驗。,報告： 飼養(yǎng)空間大小的主效應(yīng)顯著，f(1,44)=47.055，p.0005；藥物類型的主效應(yīng)顯著，f(1,44)=14.523，p.0005；更重要的是，飼養(yǎng)空間大小與藥物類型的交互作用顯著。,簡單效應(yīng)檢驗 固定一個方向，考察另一因素的效應(yīng) newsyntax manova l by s(1,2)m(1,2) /print=cellinfo(means) /design /design=m within s(1) m within s(2) 激活run菜單，選all命令,簡單效應(yīng)的報告

19、當(dāng)從出生開始的飼養(yǎng)空間大時，藥物類型的主效應(yīng)顯著，f(1,45)=9.52，p=.003，同接受安慰劑的大鼠相比，接受藥物a的大鼠逃避潛伏期更短；然而，當(dāng)從出生開始的飼養(yǎng)空間小時，藥物類型的主效應(yīng)不顯著，f1。,三因素完全隨機實驗設(shè)計,有無同伴c、飼養(yǎng)空間大小s、藥物類型m 八組大鼠: c1s1m1c2s2m2 完全隨機分派,數(shù)據(jù)格式 excel計算每只大鼠在若干次trial中的逃避潛伏期的均數(shù)，整理成c、s、m、l四列數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù)分析：三因素被試間方差分析 analyzeglmunivariate 選擇dependent variable和fixed factor(s)； options選擇希望輸出的描述統(tǒng)計；plot繪圖 點擊ok開始f檢驗。,結(jié)果報告 有無同伴、飼養(yǎng)空間大小與藥物類型的主效應(yīng)均顯著，分別為，f(1,88)=41.175，p.0005； f(1,88)=92.340，p.0005； f(1,88)=63.957，p.0005。有無同伴與飼養(yǎng)空間大小的交互作用顯著， f(1,88)=5.472，p=.022