實(shí)心I06 心理學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)-被試間設(shè)計(jì)與被試內(nèi)設(shè)計(jì);

1、第六講 被試間和被試內(nèi)設(shè)計(jì),實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本術(shù)語(yǔ),用來(lái)區(qū)別被試組或?qū)嶒?yàn)條件的維度叫因素（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(jiǎn)單效應(yīng)（simple effect）和簡(jiǎn)單簡(jiǎn)單效應(yīng) 處理效應(yīng)（treatment effect） 因素設(shè)計(jì)（factorial design）,單因素設(shè)計(jì),準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì) 一組后測(cè)設(shè)計(jì)和一組前后測(cè)設(shè)計(jì) 單組時(shí)間序列設(shè)計(jì)/單組相等時(shí)間樣本設(shè)計(jì) 典型的完全隨機(jī)設(shè)計(jì) 匹配組設(shè)計(jì) 不等組設(shè)計(jì) 前后測(cè)完全隨機(jī)設(shè)計(jì)

2、所羅門四組設(shè)計(jì) 被試內(nèi)設(shè)計(jì),一組后測(cè)設(shè)計(jì)（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(shuō)明處理有效果。 例：“心理干預(yù)能否幫助戒酒”,一組前后測(cè)設(shè)計(jì)（one group pretest-posttest design）,模式： 邏輯：如果同前測(cè)相比，后測(cè)分?jǐn)?shù)發(fā)生變化，則說(shuō)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(cè)驗(yàn)維度意識(shí)（testing）、工具使用（instrumentation

3、） 、前測(cè)與處理的交互作用。,舉例,假設(shè)被試前測(cè)（新學(xué)期開始時(shí)的測(cè)驗(yàn)）時(shí)語(yǔ)文成績(jī)平均為70分，參與一項(xiàng)旨在提高語(yǔ)文成績(jī)的訓(xùn)練計(jì)劃（處理）后，后測(cè)（期末進(jìn)行的一次測(cè)驗(yàn)）時(shí)語(yǔ)文成績(jī)平均為90分 o1（70）to2（90）,單組時(shí)間序列設(shè)計(jì),模式： 邏輯： 從一系列測(cè)量值中剔除成熟效應(yīng)，然后比較前測(cè)和后測(cè)是否存在明顯的差異。 如果引入處理后，使得前測(cè)和后測(cè)數(shù)據(jù)不再連續(xù)，即靠近引入實(shí)驗(yàn)處理的前測(cè)與后測(cè)成績(jī)水平截距高低發(fā)生明顯變化，則有處理效應(yīng)。,特點(diǎn)：前后測(cè)數(shù)目相等，時(shí)間間隔相等。 優(yōu)缺點(diǎn)： （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(lái)。 （2）通過(guò)多次觀測(cè)避免了可能由于

4、一次測(cè)驗(yàn)而造成的有偏向性樣本成績(jī)的概率，從而克服了測(cè)驗(yàn)可靠性的問(wèn)題。 （3）多次觀測(cè)克服了統(tǒng)計(jì)回歸的影響。 （4）多次測(cè)量，可能會(huì)降低被試對(duì)實(shí)驗(yàn)處理的敏感性。 （5）難以排除測(cè)驗(yàn)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(shí)間樣本設(shè)計(jì),模式： 邏輯： 無(wú)處理時(shí)（t1）的觀測(cè)值作為前測(cè)、基線成績(jī)，而有處理時(shí)的觀測(cè)值作為后測(cè)成績(jī)，通過(guò)對(duì)比這兩組值是否存在差異，推斷處理的效應(yīng)。 特點(diǎn)： 多次處理，多次觀測(cè)；處理與測(cè)量交替進(jìn)行，時(shí)間間隔相等,舉例：“某降壓藥品是否對(duì)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(cè)量血壓，每10天為一個(gè)單位，取平均值作為該時(shí)段的血壓。

5、10個(gè)時(shí)段中，5個(gè)時(shí)段服藥，5個(gè)時(shí)段不服藥，交替進(jìn)行。,優(yōu)點(diǎn)： 較好地控制了歷史因素、測(cè)驗(yàn)因素、統(tǒng)計(jì)回歸等額外變量的影響。 缺點(diǎn) 外部效度低，原因可能是多次測(cè)驗(yàn)降低或增加了被試對(duì)實(shí)驗(yàn)變量的敏感性；實(shí)驗(yàn)安排的反作用效果（reactive effects of experimental arrangements）會(huì)影響該設(shè)計(jì)的外部效度； 重復(fù)實(shí)驗(yàn)處理的干擾（multiple-treatment interference） 。,典型的完全隨機(jī)設(shè)計(jì),模式：實(shí)驗(yàn)組 r|to 控制組 r|o 也稱獨(dú)立組設(shè)計(jì)（independent groups design） 邏輯： 由于兩組被試采用隨機(jī)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(kuò)大兒童詞匯量”,1. 單組前后測(cè)設(shè)計(jì),用詞匯量拓展訓(xùn)練方法進(jìn)行一年的訓(xùn)練,100名5歲兒童，測(cè)得他們的詞匯量，作為前測(cè)成績(jī),一年后后測(cè),2. 固定組比較設(shè)計(jì),對(duì)實(shí)驗(yàn)組用詞匯量拓展訓(xùn)練方法進(jìn)行一年的訓(xùn)練,選擇兩個(gè)幼兒園，一個(gè)作為實(shí)驗(yàn)組，一個(gè)作為對(duì)照組,一年后，再次測(cè)得他們的詞匯量，作為后測(cè),優(yōu)點(diǎn)：實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組相對(duì)同質(zhì)，克服了成熟、歷史等因素的影響。 缺點(diǎn)：如果沒(méi)有按照隨機(jī)化原則和等組法選擇對(duì)等組，則會(huì)影響實(shí)驗(yàn)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(jì)（matched groups design）,模式 邏輯：兩組被試基本相等，可以把后測(cè)成績(jī)的差異歸為由實(shí)驗(yàn)處理造成，能較好地進(jìn)行變量間的因果推論。,不等組設(shè)計(jì)（nonequivalent groups design）,自然組（natural groups） 可行性方面限制無(wú)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(shí)）：g1|to g2|o 模式2（涉及因素為被試變量時(shí)）： g1|o g2|o,前后測(cè)完全隨機(jī)設(shè)計(jì)（pretest-posttest studies）,模式：r|o1to2 r|o1o2 邏輯： 如果實(shí)驗(yàn)組和控制組間分?jǐn)?shù)變化（o2-o1 ）差異顯著，說(shuō)明處理有效果。 也稱作前后測(cè)控制組設(shè)計(jì) 優(yōu)缺點(diǎn)： 可以基本排除2至6類可能的解釋（歷史、成熟、測(cè)驗(yàn)等）；通過(guò)前測(cè)明確處理前的初始狀態(tài)，利于變量選擇和控制 分?jǐn)?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(cè)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(yǔ)文訓(xùn)練計(jì)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(cè)時(shí)間序列設(shè)計(jì),模式： 邏輯： 先剔除成熟效應(yīng)，然后比較控制組和實(shí)驗(yàn)組前后測(cè)成績(jī)的變化趨勢(shì)，從中分析處理效應(yīng)是否存在 增添了控制組，并進(jìn)行了多次測(cè)量，較好地控制了選擇、成熟、測(cè)驗(yàn)、統(tǒng)計(jì)回歸等因素的影響；對(duì)測(cè)驗(yàn)的反作用效果，以及選擇與處理之間的交互作用可能會(huì)降低實(shí)驗(yàn)的外部效度。,所羅門四組設(shè)計(jì)（solomon four-group design）,模式：r| o1to2（expr1） r| o3o4（ctrl1） r|to5（expr2） r|o6（ctrl2） o6-o4：測(cè)驗(yàn)維

10、度意識(shí) o4-o3：歷史、成熟與回歸 o5-o2：前測(cè)與處理交互作用 o6-o5： t的效應(yīng),舉例：“語(yǔ)文訓(xùn)練計(jì)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(jì),兩個(gè)或更多因素，每個(gè)因素有兩個(gè)或更多個(gè)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(jì),被試間（between-subjects design） 又稱作組間設(shè)計(jì)（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(cè)量設(shè)計(jì)（repeated-measures design）或組內(nèi)設(shè)計(jì)（within-groups design） 被試間因素或被試間變量 混合設(shè)計(jì)（mixed design） 2（年齡：年輕人、老年人）2（詞的具體性：具體、抽象）,項(xiàng)目間設(shè)計(jì)和項(xiàng)目?jī)?nèi)設(shè)計(jì),within-/between-items design 比較是在項(xiàng)目（實(shí)驗(yàn)材料）之間還是相同項(xiàng)目上進(jìn)行,被試間設(shè)計(jì),當(dāng)因素為刺激或任務(wù)變量時(shí)，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(gè)條件的實(shí)驗(yàn) 任務(wù)

12、有關(guān)（獨(dú)立組或匹配組）； 被試變量擇（事后設(shè)計(jì)、自然組設(shè)計(jì)或不等組設(shè)計(jì)） tversky & kahneman的判斷實(shí)驗(yàn)，1974 12345678 = _ 87654321 = _ 5s估計(jì)的中位數(shù) 錨定偏向,被試間設(shè)計(jì)的優(yōu)缺點(diǎn),優(yōu)點(diǎn)： 避免練習(xí)和疲勞等遺留效應(yīng)所引起的混淆 缺點(diǎn)： 由被試個(gè)體差異所帶來(lái)的無(wú)關(guān)變異，并沒(méi)有從誤差變異中分離；這會(huì)導(dǎo)致誤差變異增大，降低實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的敏感度。 需要被試數(shù)目成倍增加，有時(shí)特殊被試難以獲得。,單因素被試內(nèi)設(shè)計(jì),獨(dú)立組設(shè)計(jì) 莫里斯水迷宮（morris等，1982） 水池、平臺(tái)、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(tái)象限的游泳時(shí)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(dú)立樣本t檢驗(yàn)（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(diǎn)擊ok開始t檢驗(yàn) 3、描述統(tǒng)計(jì)與t檢驗(yàn)結(jié)果（方差是否齊性） 4、levene equality of variance決定報(bào)告t檢驗(yàn)結(jié)果，報(bào)告方差不齊時(shí)的結(jié)果要予以說(shuō)明 5

14、、p不可能等于零，.000說(shuō)明p一定小于.0005,匹配組設(shè)計(jì) 匹配法創(chuàng)建相等組（如大鼠年齡） 數(shù)據(jù)格式（與獨(dú)立組不同），實(shí)驗(yàn)組與控制組大鼠一一對(duì)應(yīng) 數(shù)據(jù)分析paired-samples t test 描述統(tǒng)計(jì)、相關(guān)分析（可忽略）、配對(duì)樣本t檢驗(yàn)結(jié)果 實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)組大鼠的逃避潛伏期（27s）較短。,不等組設(shè)計(jì) 雄性與雌性大鼠（控制年齡） 獨(dú)立樣本t檢驗(yàn) 關(guān)注：三類設(shè)計(jì)的自由度,單因素完全隨機(jī)多組設(shè)計(jì),“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(gè)水平）、因變量l e

15、xcel輸入（利用average函數(shù)計(jì)算各大鼠l的平均數(shù)），spss導(dǎo)入 數(shù)據(jù)分析：?jiǎn)我蛩乇辉囬g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(jì)； 點(diǎn)擊ok開始f檢驗(yàn)。,f檢驗(yàn)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(wú)計(jì)劃比較 un

16、ivariate：post hoc multiple comparisons 報(bào)告：tukey-hsd事后檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，同安慰劑控制組相比，無(wú)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(gè)實(shí)驗(yàn)組之間并沒(méi)有顯著差異,計(jì)劃比較 線性對(duì)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(hào)（正與負(fù)號(hào)） 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(diǎn)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(jì)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(jī)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì),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(jī)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(jì)；plot繪圖 點(diǎn)擊ok開始f檢驗(yàn)。,報(bào)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(jiǎn)單效應(yīng)檢驗(yàn) 固定一個(gè)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(jiǎn)單效應(yīng)的報(bào)告

19、當(dāng)從出生開始的飼養(yǎng)空間大時(shí)，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(shí)，藥物類型的主效應(yīng)不顯著，f1。,三因素完全隨機(jī)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì),有無(wú)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(jī)分派,數(shù)據(jù)格式 excel計(jì)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(jì)；plot繪圖 點(diǎn)擊ok開始f檢驗(yàn)。,結(jié)果報(bào)告 有無(wú)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(wú)同伴與飼養(yǎng)空間大小的交互作用顯著， f(1,88)=5.472，p=.022