實驗設(shè)計Word版

1、第三章 實驗設(shè)計本章主要內(nèi)容n 主要內(nèi)容：n 一實驗設(shè)計的概念n 二實驗設(shè)計的內(nèi)容n 三實驗設(shè)計的基本類型n 四實驗設(shè)計的基本類型一實驗設(shè)計的概念n 實驗設(shè)計（experimental design）是控制實驗條件和安排實驗程序的計劃。二實驗設(shè)計的內(nèi)容n 自變量(或刺激變量) 的確定及其呈現(xiàn)的方式；n 因變量 (或反應(yīng)變量)的指標(biāo)及其測量方法；n 對一切有關(guān)變量(或變項)的控制措施；n 確定被試總體及被試樣本人數(shù)和選擇被試的方法；n 擬定主試在實驗開始前對被試者要說的指導(dǎo)語；n 規(guī)定實驗次數(shù)；n 安排實驗程序；n 規(guī)定使用儀器的型號；n 規(guī)定處理實驗數(shù)據(jù)的方法。怎樣確定被試樣本人數(shù)n 一項研究

2、應(yīng)從總體中抽取多少被試好?n 容量越大越好?n 容量越小，會影響樣本的代表性，使抽樣誤差增大而降低實驗研究推論的精確性。n 樣本容量過大，雖然減少了抽樣誤差，但可能增大過失誤差，增大無謂的經(jīng)費開支和精力。怎樣確定被試樣本人數(shù)n 在樣本的選擇上，最重要的是樣本要有高的代表性，愈有代表性的樣本，類推樣本總體的性質(zhì)就愈正確。對總體而言，選取的樣本是否具有代表性，根據(jù)下列三項因素而定：n 一是選取的樣本大小是否足夠，n 二是樣本選取時抽樣的方法是否恰當(dāng)；n 三是從樣本處所獲得的數(shù)據(jù)是否精確。 n 取樣的樣本要多少才算“夠大”？n 在研究設(shè)計中，被試的數(shù)目要多大才算具有代表性，多大的樣本才算夠大，這個議

3、題，社會科學(xué)研究領(lǐng)域中，似乎無一致結(jié)論。其中，學(xué)者sudman（1976）提出的看法，可供研究者參考。Sudman認(rèn)為：n 初學(xué)者進行與前人相類似的研究時，可參考別人樣本數(shù)，作為自己取樣的參考。n 如果是地區(qū)性的研究，平均樣本人數(shù)在500-1000人之間較為適合；而如果是全國性研究，平均樣本人數(shù)約在1500-2500人之間較為適宜。 n 學(xué)者Gay（1992）對于樣本數(shù)多少，則提出以下看法：n 描述研究時，樣本數(shù)最少占總體的10%，如果總體較小，則最小的樣本數(shù)最好為總體的20%.n 相關(guān)研究的目的在于探究變量間的有無關(guān)系存在，受試者至少須在30人以上。1 / 25n 因果比較研究與許多實驗研究

4、，各組的人數(shù)至少要有30位。n 如果實驗研究設(shè)計得宜，有嚴(yán)密的實驗控制，每組受試者至少在15人以上，但權(quán)威學(xué)者還是認(rèn)為每組受試者最少應(yīng)有30人，最為適宜。 n 學(xué)者Borg與Gall（1983）二者即認(rèn)為，樣本數(shù)多少受到多種變量的影響，在下列幾種條件或情景中，要采取較大的樣本數(shù)：n 編制之測量工具的“信度”（可靠性）較低時。n 研究進行中有較多變量無法控制時。n 統(tǒng)計分析時，受試者須再細(xì)分為較小的各群組來分析比較時。n 實驗設(shè)計時，預(yù)期會有較多受試者中途推出時。 怎樣確定實驗研究中被試樣本人數(shù)n 確定樣本人數(shù)時要考慮以下因素n 、實驗研究所要求的精確度n 精確度是指樣本平均數(shù)與總體平均數(shù)的一致

5、性程度。精確度是確定樣本容量的一個重要因素。d是評價抽樣結(jié)果精確度的一個指標(biāo)。n 樣本平均數(shù)（ x）估計總體平均數(shù)（u），從總體中隨機抽取一個樣本，即使沒有系統(tǒng)誤差和過失誤差， x也不一定等于u ，此時（x-u）就是抽樣誤差。n 一般情況下，樣本的分布為正態(tài)分布，所以對任一（xi）而言，盡管存在著抽樣誤差，但由于xi有的可能性在臨界值范圍內(nèi)，抽樣誤差不超過這個范圍的一半（用d 表示），稱d為最大允許抽樣誤差。n 但是如果（ xi u ）大于d，即x落到臨界區(qū)之外，統(tǒng)計上就認(rèn)為xi 已不是來自該總體的一個樣本了。n 2、研究問題所涉及的總體大小n 如6歲兒童的注意特點.n 3、研究者的經(jīng)費、人力

6、、物力等條件n 4、實驗對象可供選擇的可能性也制約著樣本的大小n 如連體兒n 5、所選樣本大小與實驗類型有關(guān)n 如果實驗是屬于因素型實驗，并采用相關(guān)設(shè)計的方法，那么樣本的被試要大于40。若實驗是屬于函數(shù)型實驗，并且用T檢驗，那么被試數(shù)可小于30。n 總之，上述5種因素，應(yīng)綜合起來考慮，決定一個研究的被試數(shù)量。實驗設(shè)計的基本類型n 從對實驗控制條件的嚴(yán)密程度的不同：n 真實驗設(shè)計n 準(zhǔn)實驗設(shè)計n 非實驗設(shè)計n 根據(jù)實驗中要操縱變量的多少：n 單因素實驗設(shè)計n 多因素實驗設(shè)計n 根據(jù)在各種自變量及各種處理水平中是否用相同被試：n 被試內(nèi)設(shè)計n 被試間設(shè)計n 混合設(shè)計三實驗設(shè)計的基本類型n （一）被

7、試間設(shè)計n （二）被試內(nèi)設(shè)計n （三）混合設(shè)計（一）被試間設(shè)計n 被試間設(shè)計是每個被試（組）只接受一個自變量的處理，對另一被試者（組）進行另一種處理，故又稱獨立組設(shè)計。（一）被試間設(shè)計n 優(yōu)點：一種實驗處理（或?qū)嶒灄l件）不會影響另一種實驗處理，避免了練習(xí)效應(yīng)和疲勞效應(yīng)等由實驗順序造成的誤差。n 缺點：n 1、所需要的被試數(shù)量巨大。n 2、由于接受不同處理的總是不同的個體，不能排除個體差異對實驗結(jié)果的混淆。 n 舉例：在一個實驗中測定30個學(xué)生記憶無意義單詞的能力。n 自變量：每個單詞被誦讀的次數(shù)：一次或五次。n 被試間設(shè)計：被試分成兩組，每組十五個學(xué)生，一組學(xué)習(xí)五次，另一組學(xué)習(xí)一次。n 思考：

8、本設(shè)計存在問題嗎？ n 等組問題n 在被試間設(shè)計中，實驗者必須盡量減少兩個或多個組別中的被試差異。n 被試間設(shè)計采用兩類分組技術(shù)來解決等組問題：匹配和隨機化。 1、匹配（matching）設(shè)計n 匹配設(shè)計是指將被試按某一個或幾個特征上水平的相同或相似加以配對，然后再把每一對中的每個被試隨機分配到各個組別。也叫對等組設(shè)計、配對組設(shè)計。匹配組設(shè)計的步驟n 第一步：先對所有被試進行前測（pretest），然后根據(jù)前測的作業(yè)分?jǐn)?shù)進行匹配。n 匹配時，前測的內(nèi)容必須是和實驗作業(yè)高度相關(guān)的。n 相同任務(wù)：如打靶；根據(jù)打靶成績進行分組；n 類似任務(wù)：如問題解決不同種類問題解決；n 相關(guān)任務(wù)：如智力測驗問題解

9、決。匹配組設(shè)計的步驟n 第二步，得到前測分?jǐn)?shù)后，就可以根據(jù)這個成績進行匹配分組。n 舉例：在某項研究中要將30 個被試分配到三個自變量水平A、B、C 中。n 研究者需要先將被試按前測作業(yè)分?jǐn)?shù)的高低排列，然后將前三個被試隨機分配到A、B、C 三組，接著將接下來的三個被試如法分配，直到分配完畢。1、匹配（matching）設(shè)計n 對動物進行被試間設(shè)計的實驗研究時，一項重要的匹配技術(shù)是拆窩技術(shù)（split-litter technique）。匹配設(shè)計的優(yōu)缺點n 優(yōu)點：在實驗處理之前，就把組間變異縮到最小，并使各組內(nèi)變異比單獨的隨機分配更接近相等。n 缺點：n （1）匹配往往是不完全的。n （2）匹配

10、法往往耗費大量的工作量。n （3）匹配的多個特征之間如果存在交互作用，就可能混淆實驗結(jié)果。n （4）防止統(tǒng)計回歸效應(yīng)介入。 2、隨機化設(shè)計n 將被試隨機分配在不同的組內(nèi)接受不同的自變量處理。n 隨機化法的統(tǒng)計學(xué)前提是：各隨機被試組在未經(jīng)受不同處理之前是相等的，即使有差異也是在統(tǒng)計允許的限度以內(nèi)的隨機誤差。 隨機化設(shè)計的優(yōu)缺點n 優(yōu)點：n （1）控制兩組被試變量的差異，分組方法簡單可行。n （2）由于對每一被試者只作一次觀測，可消除某些實驗誤差。n 缺點：n （1）分成等組的方法仍欠精密。n （2）若兩組在不同時期觀測，就有可能插入實驗以外的偶發(fā)事件，影響因變量的觀測結(jié)果。 被試間設(shè)計總結(jié)n 每

11、個被試只接受一個自變量水平的處理（即簡稱一種實驗處理或稱一個實驗條件）。由于每一個人只接受一種處理方式，因此一種處理方式不可能影響或污染另一種處理方式。 （二）被試內(nèi)設(shè)計n 被試內(nèi)設(shè)計就是把相同的被試分配到不同的自變量或自變量的不同水平下（實驗處理），也叫單組實驗設(shè)計。n 優(yōu)點：n 1、內(nèi)設(shè)計需要的被試較少。n 2、組內(nèi)設(shè)計方便、有效。n 3、心理學(xué)的某些領(lǐng)域需要使用組內(nèi)設(shè)計。n 4、組內(nèi)設(shè)計消除了被試的個別差異對實驗的影響。n 缺點：n 1、順序效應(yīng)。n 2、不能用來研究某些被試特點自變量之間的差異。n 3、對實驗條件需要較長恢復(fù)期的實驗，要防止間隔內(nèi)偶然發(fā)生的事件對實驗結(jié)果的影響。n 4、

12、當(dāng)自變量的不同水平代表一種連續(xù)事件的延續(xù)結(jié)果時，不宜使用組內(nèi)設(shè)計。n 被試內(nèi)設(shè)計可分為三種子類型：1、實驗前后設(shè)計；2、定時系列設(shè)計；3、抵消實驗條件的設(shè)計。 1、實驗前后設(shè)計n 指在實驗條件處理前對被試進行觀測的結(jié)果與實驗條件處理后的同樣觀測結(jié)果加以對比的設(shè)計。實驗前后設(shè)計舉例n 目的：第一次參加射擊運動的人在接受打靶訓(xùn)練前后打靶成績的變化。n 方法：選擇10名從來沒有參加過射擊運動的被試，在他們進行打靶練習(xí)前，先進行一次打靶測驗，記錄下他們的打靶成績（前測成績）。然后對他們進行為期1周的打靶訓(xùn)練，每天2小時。訓(xùn)練結(jié)束后，再次對他們進行打靶測驗，記錄下他們的成績（后測成績）。將前后兩次成績進

13、行比較，就可以看出1周的訓(xùn)練是否有效果。實驗前后設(shè)計評價n 優(yōu)點：n （1）能較明顯地檢測出實驗處理的效果如何；n （2）被試的需要量較少。n 缺點：n （1）前后兩次觀測之間存在時間間隔，會帶來外來影響；n （2）易產(chǎn)生順序誤差。2、定時系列設(shè)計n 指實驗處理前對一組被試作一系列的定時重復(fù)觀測，然后實施實驗處理,再對被試作一系列的定時重復(fù)觀測，分析自變量對因變量的影響。定時系列設(shè)計舉例n 代幣法對兒童問題行為矯正的作用n 代幣法又稱獎勵強化法，代幣管制法。這是一種通過強化（獎勵）而形成某種期望出現(xiàn)的適應(yīng)性行為的方法。代幣實際上是一種可以在某一范圍內(nèi)兌換為物品、愿望、要求的證券?？梢允切〖t旗、

14、帶有分值的小卡片等。n 代幣法不僅可以使每次行為反應(yīng)都能獲得強化，而且可以使行為發(fā)生之后立刻獲得滿意的結(jié)果。這種籌碼就像游樂場用來代替貨幣的銅板，是行為改變和強化物之間的媒介。學(xué)生有好的行為出現(xiàn)，可以得到籌碼，有了籌碼可以和教師換取玩具、學(xué)習(xí)用品或其他喜歡的東西。如果學(xué)生有不好的行為出現(xiàn)，就要相應(yīng)地罰沒一部分籌碼。 定時系列設(shè)計評價n 優(yōu)點：除具有前后設(shè)計的優(yōu)點，還具有n （1）降低由于一次觀測而得到被試不正常行為的機率；n （2）提供測量過程中的信息。n 缺點：n （1）多次的觀測延長了實驗時間，從而會有更多的外來影響；n （2）多次的觀測易引起順序誤差，更易導(dǎo)致練習(xí)、疲勞、緊張或厭煩等效應(yīng)

15、。3、抵消實驗條件的設(shè)計n 指抵消實驗過程中額外變量的一種設(shè)計。n 要抵消順序誤差，最簡單的方法就是用ABBA的排列順序來安排實驗順序。其模式如下表所示。 抵消實驗條件的設(shè)計示例n 實驗設(shè)計題一： 飲料喜好問題n 實驗設(shè)計題二n 人們解決兩個不同問題的思維特點分析n 實驗任務(wù)：分馬問題和腫瘤問題喜好飲料問題n 美國兩大飲料公司的百事可樂公司做過一個實驗，想證明顧客更喜歡哪個公司的飲料。n 把聲稱喜歡可口可樂的顧客請來，讓他們品嘗兩種飲料。寫有Q字母的玻璃杯中裝可口可樂，寫有M字母的玻璃杯中裝百事可樂。顧客不知道哪只杯放的是哪種飲料。喜好飲料問題n 實驗表明半數(shù)以上的人更喜歡百事可樂。n 實驗結(jié)

16、果不可靠，也許顧客只是更喜歡用帶有M字母的杯子?？煽诳蓸饭就ㄟ^實驗證明了這點，但并沒有證明顧客到底喜歡哪種飲料。n 你能自己設(shè)計一個實驗來解決這個問題嗎？喜好飲料問題n 有效的實驗設(shè)計應(yīng)該是這樣的：兩個杯子一模一樣，既沒有字母，也沒有任何其他不同的標(biāo)記可以讓被試看見或摸得到。n 將可口可樂或百事可樂分別倒進兩只杯里，一半被試先飲可口可樂，然后飲百事可樂；另一半被試先飲百事可樂，然后飲可口可樂。n 這樣的實驗安排就不存在喜歡字母的問題了，而且，實驗順序的效應(yīng)也抵消了。 喜好飲料問題n 如果設(shè)A為可口可樂，B為百事可樂，那么實驗設(shè)計就是： n 被試實驗順序n 50%ABn 50%BA 分馬問題n

17、 如下圖所示，欄內(nèi)有九匹馬，請畫出兩個正方形將每一匹馬分隔開。腫瘤問題n 假如你是個醫(yī)生，面臨一個胃部患惡性腫瘤的病人，這個病人不能動手術(shù)，但如果不摧毀腫瘤，病人會死掉。有一種射線可用來摧毀腫瘤，但如果用高強度射線幅射腫瘤，腫瘤雖會被摧毀，但這種高強度射線也會使腫瘤通道上的健康組織受到損傷。強度較低的射線對健康組織無害，但也不會摧毀腫瘤，用什么方式能使射線摧毀腫瘤同時又避免傷害健康組織呢?設(shè)計n 如何安排人們解決這兩個問題的順序？抵消實驗條件的設(shè)計評價n 優(yōu)點：n （1）能較好地控制被試變量；n （2）能較好地控制順序誤差；n （3）時間上比較經(jīng)濟。n 缺點：n （1）反應(yīng)變量在時間維度（軸）

18、上的關(guān)系是線性時才能使用。n 如：被試對實驗室照明的適應(yīng)可能對初始的實驗處理有影響 n （2）對有些實驗不適用。n 如用兩種學(xué)習(xí)方法學(xué)習(xí)同一實驗材料。（三）混合設(shè)計n 混合設(shè)計是指在一個研究中有些自變量按組內(nèi)設(shè)計安排，有些自變量按組間設(shè)計安排。（三）混合設(shè)計n 混合設(shè)計的基本方法n 首先確定實驗中的被試間因素和被試內(nèi)因素，將被試按被試間因素的水平數(shù)隨機分組，然后，每組被試接受被試間因素的某一處理水平與被試內(nèi)因素所有處理水平的結(jié)合?；旌显O(shè)計舉例一n Johnson等（1983）用混合設(shè)計的方法比較抑郁者和非抑郁者的記憶成績。n 他們假設(shè)，抑郁者比非抑郁者對于未完成的記憶任務(wù)的記憶效果更好。n 實

19、驗中，要求抑郁組和非抑郁組完成20項記憶任務(wù)，其中，10項記憶任務(wù)在完成之前被打斷。在全部任務(wù)完成后，要求被試回憶記憶任務(wù)的名稱或盡可能多地描述記憶任務(wù)。比較n 被試變量是組間設(shè)計（抑郁、非抑郁）n 任務(wù)類型是組內(nèi)設(shè)計（完成、未完成）。混合設(shè)計舉例二n 讓被試以不同的背誦方式對一系列意義上沒有聯(lián)系的3個英語單詞為一組的材科進行加工，背誦的次數(shù)也不相同。n 背誦方式有4種，產(chǎn)生了4種實驗條件： (1)數(shù)字條件。(2)機械背誦。 (3)造句背誦。(4)想象背誦。n 背誦次數(shù)分別為1， 2，4，8，10次，每次背誦時間為2秒。n 背誦方式（A）為組間設(shè)計：所有被試分成4組，每組被試只用一種方法背誦。

20、n 背誦次數(shù)（B）為組內(nèi)設(shè)計：但在每種背誦方式下，背誦次數(shù)都有1，2，4，8，10五種每個被試都要按隨機安排的順序輪流進行這五種不同次數(shù)的背誦。n 本實驗的設(shè)計模式n A表示背誦方式n B表示背誦次數(shù)實驗程序n 1、選擇被試n 2、被試分組n 3、安排被試接受哪些實驗處理n 4、分組實驗1組：數(shù)字條件實驗n 指導(dǎo)語：“你的任務(wù)是記憶數(shù)字如30、89等等，但這個任務(wù)過于容易，于是呈現(xiàn)三個一組的單詞map、wood、sand來干擾你對數(shù)字的記憶。”n 每次背誦完畢，要求被試默寫剛背過的數(shù)字。n 但在整個實驗結(jié)束時，卻在被試未曾料到的情況下立即要求被試把他所見過的單字默寫出來，如“地圖、木頭、紗”等

21、等。n 在這種實驗條件下，主試有意對被試進行欺騙，讓他把主要注意力用于背數(shù)字，而只用最少的注意力去觀察單字，目的是考察在最少注意時對單字的記憶成績?nèi)绾?。在?shù)字條件下，背誦次數(shù)為2次的具體程序如下實驗結(jié)果練習(xí)n 練習(xí)1n A、B是兩個自變量，各有兩個水平，如A為組內(nèi)設(shè)計，B為組間設(shè)計，試說明在一項混合設(shè)計中具體的實驗過程（程序）是怎樣的？ n 練習(xí)2n 有人要了解手動作的穩(wěn)定性是否受情緒的影響，他讓青年組在興奮狀態(tài)測定，平均得10分，讓老年組在安靜中測定，平均得9分。經(jīng)過統(tǒng)計檢驗，兩組手穩(wěn)定性得分差異不顯著，因此他下結(jié)論說：手動作穩(wěn)定性不受情緒的影響。你認(rèn)為他的結(jié)論是否正確？為什么？ 四、實驗設(shè)

22、計的基本類型§ （一）真實驗設(shè)計§ （二）準(zhǔn)實驗設(shè)計§ （三）非實驗設(shè)計（一）真實驗設(shè)計n 實驗者能有效地操縱實驗變量，有效地控制內(nèi)在無效來源和外在無關(guān)因素的影響，能在隨機化原則基礎(chǔ)上選擇和分配被試。（P19）（一）真實驗設(shè)計n 真實驗設(shè)計有兩個特點：n 1. 包含兩組（或兩組以上）的被試: “實驗組”與“控制組”。 n 2. 被試采取隨機取樣與隨機分派。 真實驗設(shè)計類型n 真實驗設(shè)計之一：完全隨機化設(shè)計n 真實驗設(shè)計之二：多因素實驗設(shè)計n 真實驗設(shè)計之三：隨機化區(qū)組設(shè)計真實驗設(shè)計之一：完全隨機化設(shè)計n 完全隨機化設(shè)計也稱簡單隨機化設(shè)計，是指用隨機化方法將被試隨機

23、分為幾組，然后依實驗的目的對各組被試實施不同的處理。（P20）n 1.隨機實驗組控制組前測后測設(shè)計 n 2.隨機實驗組控制組后測設(shè)計 n 3.隨機多組后測設(shè)計 n 4.所羅門四組設(shè)計1.隨機實驗組控制組前測后測設(shè)計n (1)設(shè)計的模式 n (2)設(shè)計的評價 n (3)設(shè)計的顯著性檢驗 n (4)設(shè)計的實例分析 (1)設(shè)計的模式(2)設(shè)計的評價n 優(yōu)點:n 隨機實驗組控制組前測后測設(shè)計基本控制了絕大多數(shù)影響內(nèi)部效度的因素。n 使用前測驗，為檢查隨機分組是否存在偏差提供了充分的依據(jù)n 缺點:n 出現(xiàn)測驗的反作用效果，導(dǎo)致對實驗設(shè)計外部效度的影響。 (3)設(shè)計的顯著性檢驗n 1、對增值分?jǐn)?shù)進行統(tǒng)計分

24、析。n 方法有：t-檢驗(參數(shù)統(tǒng)計)；曼惠特尼(MannWhitney)U-檢驗或中位數(shù)檢驗(非參數(shù)檢驗)。n 2、協(xié)方差分析法。(4)設(shè)計的實例分析 n 沃坦阿貝、黑爾和洛馬克斯曾應(yīng)用隨機實驗組控制組前沒后測設(shè)計做過研究：“通過一系列教學(xué)程序和方法的訓(xùn)練，來培養(yǎng)學(xué)生根據(jù)報紙標(biāo)題預(yù)測所報道內(nèi)容的能力” 。 方法步驟n 1、被試：沃坦阿貝等研究者隨機抽取了46名8年級的學(xué)生，把將其隨機分為兩組，隨機布置一組為實驗組，接受標(biāo)題閱讀教學(xué)，而另一組為控制組，仍接受常規(guī)閱讀教學(xué)。n 2、對兩組學(xué)生進行前測：閱讀20個標(biāo)題并預(yù)測其所述內(nèi)容。n 3、用3周時間，對實驗組進行標(biāo)題閱讀教學(xué)，對控制組進行常規(guī)教學(xué)

25、。n 4、對兩組學(xué)生進行后測。記分方式n 對前測后測所預(yù)測內(nèi)容實施五點量表的客觀記分標(biāo)準(zhǔn)。n 0分表示對標(biāo)題所含內(nèi)容未正確預(yù)測任何內(nèi)容n 1分表示預(yù)測標(biāo)題所含內(nèi)容基本不正確。n 2分表示預(yù)測標(biāo)題所含內(nèi)容難以確定。n 3分表示預(yù)測標(biāo)題所含內(nèi)容基本正確。n 4分表示預(yù)測標(biāo)題所含內(nèi)容完全正確。統(tǒng)計方法n 協(xié)方差分析，前測分?jǐn)?shù)作協(xié)變量。結(jié) 果n 實驗組成績顯著高于控制組。2隨機實驗組控制組后測設(shè)計 n (1)設(shè)計的模式 n (2)設(shè)計的評價 n (3)設(shè)計的顯著性檢驗 n (4)設(shè)計的實例分析(1)設(shè)計的模式(2)設(shè)計的評價 n 1、控制了歷史和成熟因素對內(nèi)部效度的影響；n 2、控制了選擇和被試的中途

26、退出等影響內(nèi)部效應(yīng)的因素。n 3、控制了測驗與實驗處理交互作用對實驗外部效度的影響。 (3)設(shè)計的顯著性檢驗n 1、t檢驗n 2、曼-惠特尼U-檢驗或中位數(shù)檢驗法。 (4)設(shè)計的實例分析n 盧仲衡等(1981)的研究項目“初中一年級數(shù)學(xué)自學(xué)輔導(dǎo)教學(xué)協(xié)作實驗研究” 。見P233.隨機多組后測設(shè)計 n （1）設(shè)計模式n （2）設(shè)計的顯著性檢驗 （1）設(shè)計的模式R xl OlR x2 O2R x3 O3(2）設(shè)計的顯著性檢驗n 采用單因素方差分析n 組間變異n 每個實驗處理平均數(shù)與總平均數(shù)之間的差異。n 組內(nèi)變異n 被試組內(nèi)每個被試與所在實驗處理組平均數(shù)之間的差異之和。n F組間變異/組內(nèi)變異4.所

27、羅門四組設(shè)計設(shè)計模式 4.所羅門四組設(shè)計n 統(tǒng)計方法:n 獨立樣本2×2的方差分析n 基本格式如下真實驗設(shè)計之二：多因素實驗設(shè)計真實驗設(shè)計之二：多因素實驗設(shè)計n 多因素實驗設(shè)計是指在實驗中包括兩個或兩個以上因素(自變量)，并且每個因素都有兩個或兩個以上的水平，各因素的各個水平互相結(jié)合，構(gòu)成多種組合處理的一種實驗設(shè)計(P25)。n 一、多因素實驗的優(yōu)點n 二、多因素實驗設(shè)計的分類n 三、多因素設(shè)計的主要效應(yīng)與交互作用的效應(yīng)一、多因素實驗的優(yōu)點n 有三個明顯的優(yōu)點：n 效率高n 實驗控制較好n 可以獲得交互作用二、多因素實驗設(shè)計的分類（一）自變量的數(shù)目及其水平（二）被試分派程序（一）自變

28、量的數(shù)目及其水平n 按照自變量的數(shù)目和每一自變量的水平，可分為雙因素析（二向）因設(shè)計和三因素（三向）析因設(shè)計等等。n 由于每個自變量又有不同的水平，所以雙因素析因設(shè)計又分為2X2設(shè)計、2X3設(shè)計等等。 n 三因素析因設(shè)計： 2X2X2設(shè)計、 2X3X3設(shè)計n 在因素設(shè)計中，為簡化表述，常常采用一些英文字母、符號和數(shù)字，作為各個因素和因素各個水平及其相互關(guān)系的標(biāo)志。 n 通常用英文大寫字母來表示因素，用與大寫字母相對應(yīng)的小寫字母來代表因素的水平，而用乘號(×)表示因素之間的相互結(jié)合關(guān)系。n 例如，像包括Xa和Xb兩個自變量的設(shè)計，簡寫為A×B因素設(shè)計。包括Xa、Xb和Xc三個

29、自變量的設(shè)計，簡寫為A×B×C因素設(shè)計。n 例如，有人想研究大學(xué)生對紅、綠、黃三種燈光的反應(yīng)是否與燈光的強度有關(guān)。n 在這項實驗中，A代表燈光強度，是一種因素（自變量Xa），包括強和弱兩種水平；B代表燈光頻率，是另一個因素（自變量Xb），包括紅、綠、黃三種水平。這種二因素析因設(shè)計就是2X3因素設(shè)計。n 若它還想同時研究反應(yīng)時是否有性別差別，則C代表性別（自變量Xc），分男女兩個水平。這種三因素析因設(shè)計就是2X3X2 因素設(shè)計。 n 實驗處理的計算方法n 在析因設(shè)計中，研究者要操作的實驗處理的個數(shù)就是各自變量的水平個數(shù)的乘積。例如，在一項二因素實驗設(shè)計中，設(shè)A因素有p個水平，

30、B因素有q個水平，則研究者就應(yīng)操作p×q個實驗處理。 n 只要確定了一個設(shè)計是2X2，2X3或2X2X2， 2X3X3因素設(shè)計，也就確定了不同的處理的數(shù)目。n 若是2X2因素設(shè)計，那么有個處理n 若是2X3因素設(shè)計，那么有個處理n 若是2X2X2因素設(shè)計，那么有個處理n 若是2X3X3因素設(shè)計，那么有個處理n 1、隨機分派n 當(dāng)被試按照隨機原則分派到每個處理中去時，這種設(shè)計稱為隨機多因素設(shè)計。結(jié)合自變量數(shù)目和每個自變量水平的標(biāo)準(zhǔn)來分類，可形成隨機2X2因素設(shè)計、隨機2X3因素設(shè)計、隨機2X2X2因素設(shè)計、隨機2X3X3因素設(shè)計。n 實驗設(shè)計中需要多少被試？n 2、重復(fù)測量n 若被試分

31、派根據(jù)重復(fù)測量來分派，那么所有的被試要接受全部處理組合，這種設(shè)計稱為重復(fù)測量的多因素設(shè)計。可分為兩因素、三因素等重復(fù)測量設(shè)計。n 需要的被試人數(shù)少n 被試分配如下n 3、混合分派n 是指實驗研究中有些自變量（被試間自變量）按隨機原則分派被試，組成獨立的隨機組，分別接受不同的處理或處理組合；而有些自變量（被試內(nèi)變量）按重復(fù)測量的方式分派被試，即全部被試接受所有的處理或處理組合。n 這種在一個實驗研究中既有被試間自變量又有被試內(nèi)自變量的設(shè)計稱為混合實驗設(shè)計。 2x2因素混合設(shè)計的被分派2x3混合設(shè)計被試分派 n 兩因素混合設(shè)計中分派被試注意事項：n 被試間自變量有幾個水平，就形成幾個隨機獨立組，再

32、分別接受不同水平的處理組合。n 被試內(nèi)自變量的所有處理組合是全部被試都要接受的。三、多因素設(shè)計的主要效應(yīng)與交互作用的效應(yīng)n 主效應(yīng)是指由每個單獨因素(自變量)所引起的因變量的變化。n 如：學(xué)習(xí)動機（強、弱）與智力（高、低）對學(xué)習(xí)成績的影響。n 交互作用的效應(yīng)是指當(dāng)一個因素(自變量)對因變量影響大小因其他因素的水平或安排的不同而有所不同時，所產(chǎn)生的交互作用影響因變量的結(jié)果。n 舉例一n 舉例二n 舉例三n 簡單效應(yīng)是指一個因素的各個水平在另一個因素的某個水平上的效應(yīng)。交互作用舉例n 例一n 某醫(yī)藥開發(fā)公司要檢驗?zāi)乘幍乃帲╰reat）劑量對男女性疾病的治療效果。n 藥劑量： treat=1與tre

33、at=2n 性別：男與女n 如果某藥對男性的療效要好于女性，則該藥對疾病治療的效果（作用大小，也就是treat=1與treat=2兩組均數(shù)之差）在性別（gender）的不同取值水平下(男、女)是不同的。本例，是男性組均數(shù)之差要大于女性組。如果沒有交互作用，則該藥物在男、女性兩組的治療效果相同。 n 例二n 沃林頓和韋斯克蘭茨（Warrington 和Weiskrantz，1970）用不同的方式對遺忘癥患者和控制組被試進行記憶測驗，并從交互作用中得到了改變科學(xué)家對記憶看法的重大發(fā)現(xiàn)。n 他們的實驗有兩個自變量，一個是記憶缺陷的存在與否，另一個是測驗的類型:外顯記憶測驗和內(nèi)隱記憶測驗。前者只是簡單

34、地要求被試盡可能多地回憶出詞匯，而后者則是讓被試看一些模糊的單詞（單詞中的每一個字母都被擦掉了一部分，測驗前被試根本不可能辨認(rèn)出這些單詞）；然后要求 被試勾畫出這些詞并說出來（這些詞均在學(xué)習(xí)階段呈現(xiàn)過）。實驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)了兩個自變量的交互作用。 n 例三，見課本多因素設(shè)計的主要效應(yīng)與交互作用的效應(yīng)計算交互作用的個數(shù)n 1、如果有AB兩個因素，存在幾個交互作用？n 2、如果有ABC三個因素，存在幾個交互作用？n 3、ABCD四個因素呢？真實驗設(shè)計之三：隨機化區(qū)組設(shè)計n 隨機化區(qū)組設(shè)計是將被試按某種標(biāo)準(zhǔn)分為不同的組（區(qū)組），每個區(qū)組的被試接受全部實驗處理。隨機化區(qū)組設(shè)計的原則n 隨機化區(qū)組設(shè)計的原則是

35、同一區(qū)組內(nèi)的被試盡量“同質(zhì)”。n 每一區(qū)組內(nèi)被試的人數(shù)分配有3鐘情況：Ø 一名被試作為一個區(qū)組。這時，每名被試(區(qū)組)均接受全部處理，在接受處理的順序上要采用隨機化的方法。Ø 每個區(qū)組內(nèi)被試的人數(shù)是實驗處理數(shù)目的整倍數(shù)。Ø 區(qū)組內(nèi)的基本單元不是一名被試或幾名被試，而是以一個團體為單元。 1.隨機化區(qū)組單因素設(shè)計n 隨機化區(qū)組單因素設(shè)計要求將被試劃分為不同的區(qū)組，并且每一區(qū)組隨機接受所有不同的處理。隨機化區(qū)組單因素設(shè)計的基本模式舉例2隨機化區(qū)組多因素設(shè)計 n 以隨機化區(qū)組兩因素設(shè)計為例n 隨機化區(qū)組兩因素設(shè)計是將被試劃分為不同的區(qū)組，每個區(qū)組都隨機接受兩因素各個水平

36、組合的全部處理，然后觀測每個區(qū)組對不同處理的反應(yīng)，并將反應(yīng)值作為后測成績。 舉 例n 假定一個實驗有兩個自變量A和C，每一自變量有兩個水平a1和a2和c1和c2。因變量是操作器上測試的分?jǐn)?shù)，這就是一個2×2因素設(shè)計。另外，已知被試的智力水平會影響因變量，因此，有必要對被試的智力這一額外變量加以控制。為了控制這一額外變量，在實施處理之前，向被試進行智力測試。在智力測試的分?jǐn)?shù)上，研究者選擇20名被試，分成5個區(qū)組，每一區(qū)組的4名被試由智力分?jǐn)?shù)相同的被試組成。在每個區(qū)組內(nèi)4名被試隨機分派接受其中一個處理組合。本實驗設(shè)計的具體安排數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析n 相關(guān)樣本方差分析與T檢驗n SSt=SST+S

37、SWn SST=SSA+SSC+SSAC (處理間) n SSW=SSB+SSe (處理內(nèi)) 隨機區(qū)組設(shè)計的評價n 具體見課本P33。(二)準(zhǔn)實驗設(shè)計（quasi- experimental designs） n 準(zhǔn)實驗設(shè)計是介于非實驗設(shè)計和真實驗設(shè)計之間的實驗設(shè)計，它對額外變量的控制比非實驗設(shè)計要嚴(yán)格一些，但不如真實驗設(shè)計控制得充分和廣泛。 （二）準(zhǔn)實驗設(shè)計n 主要類型：n 1.單組準(zhǔn)實驗設(shè)計n （1）時間序列設(shè)計n （2）相等時間樣本設(shè)計n 2.多組準(zhǔn)實驗設(shè)計n （1）不相等組實驗組控制組前測后測設(shè)計n （2）不相等組實驗組控制組前測后測時間序列設(shè)計n （3）平衡設(shè)計 1.單組準(zhǔn)實驗設(shè)計n

38、 （1）時間序列設(shè)計n （2）相等時間樣本設(shè)計時間序列設(shè)計模式時間序列設(shè)計舉例n 學(xué)習(xí)心理咨詢前后學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)習(xí)慣。時間序列設(shè)計可能的實驗結(jié)果時間序列設(shè)計評價Ø 優(yōu)點：Ø 時間序列設(shè)計可以較好地控制“成熱”因素對內(nèi)部效度的影響。Ø 其次，該設(shè)計可以控制測驗因素的干擾。n 綜上所述，由于時間序列設(shè)計可以多次測量被試在處理前后的數(shù)據(jù)，因此通過觀察處理x前后的變化趨勢，也就可以判斷處理x前后在整個實驗過程中的作用。缺點n 1、不能控制與實驗處理同時發(fā)生的偶發(fā)事件的影響，不能排除那些與自變過同時出現(xiàn)的附加變量的影響。n 2、測驗與處理x的交互作用作為影響實驗外部效度

39、的因素在該設(shè)計中不易受到充分控制。n 3、多次實施前測驗往往會降低或增加被試對實驗處理的敏感性，從而在被試身上產(chǎn)生作用而影響被試在實驗處理后的成績。相等時間樣本設(shè)計模式 相等時間樣本設(shè)計舉例n 教師批改作業(yè)對學(xué)生學(xué)習(xí)成績的影響。n 教師用4名學(xué)生作為被試組，X1表示不批改作業(yè)，僅給出簡單答案，X0表示全批全改作業(yè)。相等時間樣本設(shè)計評價n 相等時間樣本設(shè)計在控制影響內(nèi)部效度的因素方面是完全有效的。Ø 它能較好控制“歷史”作用的影響；Ø 其他影響內(nèi)部效度的因素也同時被較好地控制。缺點n 相等時間樣本設(shè)計在控制影響外部效度的因素方面并不理想。n 測驗的反作用效果會影響該設(shè)計的外部

40、效度。n 實驗安排的反作用效果會影響該設(shè)計的外部效度。n 選擇偏差與實驗變量的交互作用可能會影響該設(shè)計的外部效度。n 重復(fù)實驗處理的干擾也會影響該設(shè)計的外部效度。2.多組準(zhǔn)實驗設(shè)計n 在心理學(xué)研究中，為使實驗結(jié)果盡量少受無關(guān)因索的干擾，使實驗結(jié)果具有較高的可靠性，在條件允許的情況下應(yīng)該采用多組實驗設(shè)計，即包括有實驗組和控制組存在的實驗設(shè)計。（1）不相等組實驗組控制組前測后測設(shè)計n 不相等實驗組控制組前測后測設(shè)計的特點是研究者不能按隨機化原則和等組法來選擇對等組，有時也不能隨機安排哪個為實驗組、哪個為控制組。設(shè)計模式評 價n 首先，由于增添了控制組，從而使該設(shè)計基本上控制了歷史、成熟、測驗等因素

41、對實驗的干擾。n 其次，由于兩組都有前測驗，研究者可以了解實驗處理實施前的初始狀態(tài)，從而也就對選擇因素有了初步的控制。缺點n 1、該設(shè)計沒有使用隨機化方法來分配被試或?qū)嶒炋幚?，實驗組與控制組是不對等的，因而選擇與成熟、選擇與實驗處理的交互作用可能會降低該設(shè)計的效度。n 2、由于兩組都使用前測驗安排，因而其實驗結(jié)果不能校直接推廣到無前測的情境中去。（2）不相等組實驗組控制組前測后測時間序列設(shè)計n 不相等實驗組控制組前潦后測時間序列設(shè)計是在單組時間序列設(shè)計和不相等實驗組控制組前測后測設(shè)計的基礎(chǔ)上，組合而成的一種多組準(zhǔn)實驗設(shè)計。設(shè)計模式評價n 優(yōu)點：基本上控制了歷史、成熟、測驗、選擇與成熟交互作用等

42、因素對實驗結(jié)果的影響。 n 缺點：測驗的反作用效果，以及選擇偏差與實驗處理X的交互作用則可能會成為影響該設(shè)計外部效度的因素。 （3）平衡設(shè)計n 平衡設(shè)計又叫輪換設(shè)計，或拉丁方設(shè)計。在該設(shè)計中，研究者為了達(dá)到對實驗控制的目的，使各組被試都接受不同的實驗處理而對實驗處理的順序和實驗時間的順序采用輪換的方法。n 見P44設(shè)計模式舉例n 研究4類測驗對學(xué)生問題解決的影響n 具體見課本p46評價n 見P45-46 n 當(dāng)自變量的水平有兩個以上時，拉丁方設(shè)計（balanced Latin square design）是較為常見的設(shè)計。一個平衡的拉丁方是一個兩維距陣，其中列表示自變量水平，行表示被試。 實驗順序的安排n 用鮑爾的實驗為例，鮑爾（Bower，1961）曾經(jīng)以老鼠來研究獎賞對反應(yīng)形成的影響。 實驗任務(wù)是讓老鼠走迷宮，自變量是獎賞量。假設(shè)現(xiàn)在獎賞量有6個或5個水平，而不是2個，如何安排實驗順序呢？ n 首先，把老鼠盡量分成數(shù)量相等的6組或5組，使被試的組數(shù)和自變量水平數(shù)（獎賞量的數(shù)目）相等。n 接下來，建立拉丁方的步驟將取決于自變量的水平是奇數(shù)還是偶