體育科學(xué)研究方法第七章-實驗法

1、第七章 實驗法 體育科學(xué)研究方法編寫組 科學(xué)的真理不應(yīng)該在古代圣人的蒙著灰塵的書上去找，而應(yīng)該在實驗中和以實驗為基礎(chǔ)的理論中去找。（意大利）伽利略學(xué)習(xí)目標(biāo)1.了解實驗法的基本特點。2.熟悉實驗設(shè)計的基本內(nèi)容。3.掌握實驗設(shè)計的基本原則。4.了解控制實驗內(nèi)部效度的常見方法。5.學(xué)會常見的實驗設(shè)計方法。目 錄第一節(jié)實驗法概述第二節(jié) 實驗研究的程序第三節(jié) 實驗研究計劃的基本內(nèi)容第四節(jié) 實驗設(shè)計的原則第五節(jié) 實驗的效度第六節(jié) 常用的實驗設(shè)計方法第一節(jié) 實驗法概述 實驗法是指研究者按照研究目的，充分地控制實驗的環(huán)境，創(chuàng)設(shè)一定的實驗條件，科學(xué)地選擇實驗對象，以確立自變量與因變量（反應(yīng)變量）之間的因果關(guān)系的

2、一種研究方法。一、實驗的基本要素與實驗的基本條件 自變量（實驗處理） 實驗對象（被試） 因變量（觀測指標(biāo)）（一）實驗的基本要素1.自變量（1）多數(shù)自變量是可以被研究者操縱的；（2）自變量的變化主要有以下幾種方式： 不同種類的自變量，如運動與營養(yǎng)補劑； 某種自變量的出現(xiàn)與不出現(xiàn)， 如采用有氧運 動模型和不運動； 同一種自變量的不同水平。（3）實驗自變量的水平或類型有時被稱為實驗處理。表7-1 實驗處理舉例實驗變量可能的水平動物的服藥量5g10g15g體育教學(xué)的教學(xué)方法分組教學(xué)集體教學(xué)個別化教學(xué)訓(xùn)練時間（每天）15分鐘30分鐘60分鐘治療類型只用藥物只鍛煉藥物和鍛煉混合2.實驗對象（1）實驗對象是

3、研究者設(shè)計的實驗處理的對象、應(yīng)用范圍等。（2）研究者操縱和控制自變量是通過對實驗對象進行實驗處理實現(xiàn)的。（3）實驗對象是接受實驗處理的參與者，通常稱之為被試。3.因變量（1）研究所測量的變量就是因變量。 因變量是由自變量引起變化的變量，所以自變量也被稱作原因變量，因變量則被稱為結(jié)果變量。 實驗研究的中心目標(biāo)是探討變量之間的因果關(guān)系，其基本內(nèi)同是考察自變量對因變量的影響，即考察實驗處理因素對因變量的影響。（2）在明確因變量的過程中，需要對因變量進行界定，即給因變量下操作性定義，把抽象的變量轉(zhuǎn)化為可觀察的、可度量的觀測指標(biāo)。正式的實驗包括兩個基本條件：第一，要使自變量產(chǎn)生變化。第二，要有比較，通過

4、比較自變量變化而產(chǎn)生的不同實驗效應(yīng)來驗證實驗假設(shè)。 組間比較指實驗組和對照組之間的比較方式。 組內(nèi)比較指每個或每組被試都接受所有的實驗處理后，對同一個或同一組被試不同實驗處理的效果之間進行比較。 自身前后比較則是比較實驗組實驗處理前和實驗處理結(jié)束后的數(shù)據(jù)。（二）實驗的基本條件二、實驗法的類型（一）實驗室實驗法與現(xiàn)場實驗法實驗室實驗法是指僅限于在實驗室內(nèi)進行的實驗方法。運動現(xiàn)場實驗法是指直接在運動教學(xué)、訓(xùn)練場地進行的實驗方法。（二）定性實驗法與定量實驗法定性實驗法是指通過實驗，根據(jù)事物的某些特征因素，判定事物的全部或部分屬性的實驗方法。 定量實驗法是指通過實驗，以量化指標(biāo)反映事物變化的根本特征，

5、并進而發(fā)現(xiàn)事物內(nèi)在規(guī)律的實驗方法。（三）基礎(chǔ)研究實驗法和應(yīng)用實驗法基礎(chǔ)研究實驗法是指專門研究體育運動中基本理論問題的實驗方法。應(yīng)用研究實驗法是指有針對性地解決體育運動中當(dāng)前存在問題的實驗方法。（四）單組實驗法、對照組實驗法和多組實驗法按照組織形式不同，實驗法可分為單組實驗法、對照組實驗法和多組實驗法。第二節(jié) 實驗研究的程序點擊添加文本點擊添加文本點擊添加文本點擊添加文本實驗準(zhǔn)備實驗資料處理實驗實施實驗研究可分為：一、實驗準(zhǔn)備階段1.根據(jù)研究目的確定研究問題。2.研究問題的確定是在分析總結(jié)前人或別人在已取得的成果和尚未解決的問題的基礎(chǔ)上，找出所要探索的研究課題的關(guān)鍵所在，或在實際研究工作中發(fā)現(xiàn)問

6、題，查閱有關(guān)文獻，建立假說。3.研究問題是自變量和因變量因果關(guān)系假設(shè)的體現(xiàn)。（一）明確研究目的，提出研究問題和研究假說（二）制訂研究計劃 為了利用有限的條件得到明確可靠的科學(xué)結(jié)論，在研究之前，應(yīng)針對研究目的、內(nèi)容、方法、觀察指標(biāo)等進行深入的研究和思考，制訂切實可行的計劃，指導(dǎo)實驗的開展。（三）建方法和建模 建方法與建模（復(fù)制動物模型）是進行正式實驗前的重要一步，是準(zhǔn)備物質(zhì)條件、建立主要實驗技術(shù)和復(fù)制有關(guān)動物模型的階段。通過這一階段，對該研究的實驗對象（被試）、自變量（實驗處理）和因變量（觀測指標(biāo)）有一個基本的了解。二、實驗實施階段（一）預(yù)實驗1.預(yù)實驗的主要作用： 通過小規(guī)模實驗，估計假說成立

7、與否及其可能性大小，樣本量大小，估計實驗結(jié)束時間的長短，對原始假說、實驗方法和技術(shù)操作進行必要的修改，如修正實驗對象的數(shù)量，改進實驗方法和指標(biāo)，調(diào)整處理因素的強度或量等，完善實驗設(shè)計，為正式實驗做好準(zhǔn)備。2.預(yù)實驗不僅是對原始假說作初步探索和進行非正式驗證，還是對初步確定采取怎么樣的實驗方法和操作步驟進行學(xué)習(xí)。（二）正式實驗 正式實驗通常是在預(yù)實驗的基礎(chǔ)上，盡可能消除無關(guān)因素的影響，按照研究計劃按部就班、一絲不茍地進行觀察和記錄，積累實驗數(shù)據(jù)，對研究假說做出肯定或否定的判斷。正式實驗不僅要按照研究計劃和研究假說設(shè)定的觀察內(nèi)容和指標(biāo)進行觀察，同時對可能出現(xiàn)的預(yù)期之外的現(xiàn)象進行自發(fā)性、有效的觀察。

8、三、實驗資料處理階段（一）整理、分析實驗資料（二）撰寫實驗研究論文（三）評價實驗研究成果第三節(jié) 實驗研究計劃的基本內(nèi)容一、明確研究目的（一）明確研究目的是進行研究的前提，因為實驗對象、研究范圍、觀察指標(biāo)等都是由研究目的來確定的。（二）對于一項具體的實驗研究來說，應(yīng)該有明確而具體的研究目的：主攻方向是什么，近期目標(biāo)、遠期目標(biāo)是什么，本研究要解決什么問題，得到何種預(yù)期結(jié)果，本研究的創(chuàng)新是什么。（三）一般來說，一項具體的實驗研究，只能解決一兩個問題，不要涉及問題太多，避免貪大求全，影響工作質(zhì)量。（一）選擇實驗對象 實驗對象由研究目的和方法來確定，大致可分為人和動物。二、確定實驗對象 1.以人為實驗對

9、象（1）需要明確納入標(biāo)準(zhǔn)，即實驗對象的具體條件和要求。（2）同時明確規(guī)定不適宜做實驗對象的排除標(biāo)準(zhǔn)。（3）不能妨礙實驗對象的正?；顒印＃?）實驗要符合當(dāng)?shù)氐姆梢?guī)范和人文道德標(biāo)準(zhǔn)。2.以動物為實驗對象 選擇實驗動物的一般原則主要有以下幾條：（1）盡量選擇功能、代謝、結(jié)構(gòu)及疾病性質(zhì)與人類相似的動物。（2）根據(jù)實驗動物不同品種、品系的特點選擇動物。（3）根據(jù)對實驗質(zhì)量的要求擇標(biāo)準(zhǔn)化的實驗動物。（4）選擇、飼養(yǎng)實驗動物時應(yīng)考慮動物的年齡、體重、性別、生理狀態(tài)、健康狀況及實驗動物的生活環(huán)境等可能影響實驗結(jié)果的因素。（5）善待實驗動物，遵守3R原則（Reduction減少、Replacement替代、R

10、efinement優(yōu)化）。（二）獲得實驗對象知情同意 任何涉及到人的研究都必須事先征得實驗對象或其監(jiān)護人的書面或口頭同意后才能進行，并且應(yīng)該說明用什么方法獲得實驗對象的知情同意。（三）確定樣本量大小1.樣本量大小取決于：處理效果：指標(biāo)越靈敏，實驗處理效果越明顯所需樣本量越小。系統(tǒng)誤差：系統(tǒng)誤差越小所需樣本量越小。同質(zhì)性：樣本的個體間差異越小，所需樣本量就越小。資料性質(zhì)：計數(shù)資料樣本量要大一些，計量資料則樣本量要小一些。2.具體的樣本量大小并沒有明確規(guī)定。實踐中，樣本量的估算可以根據(jù)文獻報告或相關(guān)統(tǒng)計書上的公式進行計算。3.一般來說，研究所用的樣本量需要在估算好的樣本量的基礎(chǔ)上少量增加一些，防止

11、研究過程中可能出現(xiàn)樣本丟失而造成樣本量不足。（四）明確實驗對象代表的總體1.實驗對象要代表研究總體。 絕大多數(shù)實驗研究是通過樣本推斷總體，即從眾多實驗對象的總體中抽取部分單位作為樣本進行觀察研究，進而說明總體情況。這些樣本是實驗的具體參加者、被試，通過被試得到的實驗結(jié)果，其外推程度同樣本特征與總體特征的相似程度有關(guān)。2.隨機抽樣是保證樣本代表總體的一種重要的方法，也是提高實驗外部效度的一種重要方法。為了保證組間均衡性，在分組時實驗對象也要進行隨機分配。所以在設(shè)計時，需要說明實驗的抽樣方案和分組方案。三、確定實驗處理因素（自變量）（一）實驗處理因素是研究者依據(jù)實驗的目的，選擇并施加于被試，并使其

12、發(fā)生變化的作用突出的刺激因素，是實驗前實驗對象所不具備的某些內(nèi)容、結(jié)構(gòu)等因素。（二）實驗處理因素可以是一個自變量不同的水平（單因素），也可以是多個自變量（多因素）。（三）將實驗處理因素具體化，即明確規(guī)定和設(shè)計處理因素的內(nèi)容范圍、結(jié)構(gòu)、強度、施加時間、施加程序、操作方法等，并力求使其規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化，具有穩(wěn)定性、客觀性和可操作性，從而保證實驗的可行性和有連續(xù)穩(wěn)定的實驗效應(yīng)。四、確定觀測指標(biāo)（因變量）（一）指標(biāo)是在實驗觀察中用來反映實驗對象中某些特征的、可被研究者或儀器感知的一種現(xiàn)象標(biāo)志。（二）指標(biāo)可分為計數(shù)指標(biāo)和計量指標(biāo)，或主觀指標(biāo)與客觀指標(biāo)等。（三）選擇觀測指標(biāo)的基本條件: 1.準(zhǔn)確性和精確性

13、2.特異性和靈敏性 3.客觀性和標(biāo)準(zhǔn)化 4.可行性、代表性和認可性（四）確定指標(biāo)觀測的方法、所需儀器、試劑或工具。 五、確定統(tǒng)計方法 在研究設(shè)計中要考慮好最后用什么方法進行統(tǒng)計分析。因為研究內(nèi)容、觀察指標(biāo)、資料收集方式等均與統(tǒng)計方法密切相關(guān)。根據(jù)統(tǒng)計方法要求有目的地收集數(shù)據(jù)，又可對收集資料的方法及內(nèi)容提出進一步的要求。 六、擬定研究記錄 原始記錄必須寫明實驗題目、實驗對象、實驗方法、實驗條件、實驗操作者、實驗日期，記錄好觀察測量的結(jié)果和數(shù)據(jù)，把實驗中的原始資料或數(shù)據(jù)完整地收集下來，圖形、圖片一定要整理保存。規(guī)定填寫的項目要及時、完整、整潔、準(zhǔn)確地填寫好，嚴(yán)禁撕頁或涂改，并保存好。七、誤差的控制

14、與組織實施的設(shè)計（一）控制誤差1.誤差來源 誤差是指研究觀察結(jié)果與真實情況之間的差異，即樣本統(tǒng)計量與總體相應(yīng)參數(shù)間的差異，包括隨機誤差和系統(tǒng)誤差（1）隨機誤差指由于多種無法控制及不能預(yù)料的因素引起的一類表現(xiàn)不恒定、隨機變化的誤差，包括隨機測量誤差和抽樣誤差。（2）系統(tǒng)誤差是在重復(fù)性條件下，對同一被測量進行無限多次測量所得結(jié)果的平均值與被測量的真值之差。包括儀器誤差、方法誤差、操作誤差、試劑誤差和心理偏差等。2.誤差控制 減少誤差的主要方法： （1）可采用標(biāo)準(zhǔn)化措施（使實驗儀器、實驗步驟、操作規(guī)程等諸多因素標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化）； （2）可采用均衡性措施（使非特異因素、外附因素等盡可能均勻分配到不同的

15、樣本，使組間齊同）； （3）可采用分層化措施。（二）確定研究時間1.研究時間包括研究期限和具體實驗時間的安排。2.研究期限應(yīng)根據(jù)研究需要等確定。3.研究的具體時間安排指研究的時間進度，主要依據(jù)研究要求、內(nèi)容、及主客觀條件來確定。4.研究時間的確定，一定要留有余地，以防意料不到的情況出現(xiàn)。（三）做好組織工作 在研究設(shè)計時，必須思考整個實驗的組織工作，如經(jīng)費預(yù)算、研究人員分工、實驗物質(zhì)條件準(zhǔn)備（如安排實驗室或訓(xùn)練場地器械、實驗對象及實驗儀器等現(xiàn)實問題）等。經(jīng)費預(yù)算包括購置必要的儀器設(shè)備、消耗用品（動物、試劑等）、交通等后勤開支、實驗對象補貼等，要依據(jù)財力安排研究工作。第四節(jié) 實驗設(shè)計的原則一、對照

16、原則 通過對照，可以消除非處理因素的影響，找出綜合因素的主要矛盾，驗證實驗方法的可靠性。常用的對照方式可分為：1.空白對照 對照組不施加任何處理因素。如觀察運動對心血管的影響，實驗組采用某種運動模式，而空白對照組不運動。2.假處理對照（實驗對照）（1）對照組不進行實驗特定的處理，其他處理相同。 如賴氨酸添加實驗中，實驗組給予添加賴氨酸的面包，而對照組為不加賴氨酸的面包。當(dāng)處理因素的時間需伴隨其他因素時（如面包、注射），若這些因素有可能影響實驗結(jié)果，應(yīng)設(shè)立假處理對照，以保證組間的均衡性。類似的假處理還有假照射、假手術(shù)等。（2）安慰劑對照也是一種假處理對照，即對照組采用一種無藥理作用、無害的安慰劑

17、的對照。 安慰劑在外形、顏色、劑量和處置上均與實驗藥物相近，但不含任何有效成分。安慰劑對照有助于避免對照組和實驗組產(chǎn)生不同的心理作用，影響實驗結(jié)果。3.自身對照 對照與處理在同一受試對象中進行，比較受試對象接受處理因素前、后觀察指標(biāo)的差別。4.相互對照 幾種處理（或水平）互為對照。如采用不同強度的運動方案的組別之間互為對照。5.歷史對照 用以往的研究結(jié)果或歷史文獻資料為對照。二、隨機化原則 隨機化是指總體中每一個體都有同等的機會被抽取作為受試對象，或每一受試對象有同等機會被分配到不同處理組。即從制取樣本、實驗分組到實驗過程中的操作程序都要具有隨機性，其目的是為了使總體中的每個單位都具有同等被抽

18、取的機會，從而保證樣本對總體有較好的代表性，避免人為造成各組之間的非均衡性。三、重復(fù)原則1.每一實驗應(yīng)有足夠的數(shù)量的樣本例數(shù)或重復(fù)次數(shù)（重復(fù)實驗、重復(fù)測量和重復(fù)取樣）；2.最重要的具體實施是確定樣本量；3.樣本量過小或過大都不合適；4.實驗設(shè)計就是要做實驗的重復(fù)次數(shù)減少到不影響實驗結(jié)果的最小限度。四、盲法原則 所謂盲法原則，就是“不知道”原則。盲法包括單盲、雙盲和三盲，其中使用較多的盲法是單盲和雙盲。1.單盲 單盲指研究者知道分組情況，而被試不知道自己屬于實驗組還是對照組。單盲法可以控制被試期待心理對實驗結(jié)果產(chǎn)生影響。2.雙盲 雙盲指研究者和被試都不知道哪個是實驗組，哪個是對照組，需要第三方來

19、負責(zé)安排、控制整個實驗。雙盲法可以控制研究者和被試主觀偏向所帶來的誤差。五、齊同原則 齊同是指除處理因素外，不同比較組實驗對象的其他因素或條件相同，即組間要有良好的可比性。齊同包括以下幾個方面：1.各組被試的條件應(yīng)相同2.對實驗效應(yīng)的觀察方式要相同3.其他對研究效應(yīng)有影響的因素也應(yīng)相同第五節(jié) 實驗的效度一、內(nèi)部效度 內(nèi)部效度是指實驗中的自變量與因變量之間的因果關(guān)系的明確程度，即實驗研究的有效性，如結(jié)果的可信度、真實性和有效性等。1.被試特征 點擊添加文本點擊添加文本點擊添加文本點擊添加文本2.被試缺失7.突發(fā)事件3.被試環(huán)境6.前測效應(yīng)5.數(shù)據(jù)采集者4.被試態(tài)度（一）影響內(nèi)部效度的主要因素8.

20、生長發(fā)育（二）控制影響內(nèi)部效度因素的方法 控制影響內(nèi)部效度因素就是對無關(guān)變量進行控制。在研究中，除了實驗處理外，還混雜著其他變量的干擾，這些變量的存在影響了實驗的內(nèi)部效度，這些變量通稱為無關(guān)變量。自變量無關(guān)變量因變量原因結(jié)果 控制無關(guān)變量主要有以下的幾種基本方法：1.對實驗條件進行標(biāo)準(zhǔn)化 如保證實驗處理的方式、收集數(shù)據(jù)的方式規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化、恒定性等。2.收集更多有關(guān)被試的信息 即得到充分的與實驗相關(guān)的被試特征的信息，并在分析和解釋結(jié)果時運用這些信息。3.收集更多有關(guān)研究細節(jié)的信息 即研究在哪里和何時進行的、所發(fā)生的無關(guān)事件等。4.選擇一種適當(dāng)?shù)膶嶒炘O(shè)計 合適的實驗設(shè)計可以在很大程度上控制這些影

21、響內(nèi)部效度的因素。二、外部效度 實驗的外部效度是指研究結(jié)果能夠推廣到樣本所來自的總體和推廣到其它的總體中的程度，即研究結(jié)果和變量條件、時間和背景的代表性和普遍適用性。外部效度可以分為總體效度和生態(tài)效度兩類。影響外部效度的因素主要有以下幾種： 1.前測效應(yīng) 2.被試選擇 3.實驗情境三、結(jié)構(gòu)效度 結(jié)構(gòu)效度是指關(guān)于關(guān)系變量及變量之間關(guān)系構(gòu)想的準(zhǔn)確性，以及實驗變量在實驗時的操作定義與推理時的定義的一致性程度。提高結(jié)構(gòu)效度需要對實驗中的自變量和因變量進行定義以及在實驗設(shè)計中說明的這些變量是如何被操控的。 影響結(jié)構(gòu)效度的因素主要有以下幾種：1.對自變量或因變量定義不充分2.混淆結(jié)構(gòu)和結(jié)構(gòu)的水平3.單一方

22、法偏差四、統(tǒng)計結(jié)論效度 統(tǒng)計結(jié)論效度是指做出實驗組和控制組之間存在統(tǒng)計上的顯著差異的結(jié)論的效度。如果統(tǒng)計結(jié)論錯誤，就會對自變量是否影響因變量做出錯誤的結(jié)論。 影響統(tǒng)計結(jié)論效度的因素主要有以下幾種：1.樣本量過小2.違反統(tǒng)計假設(shè)3.偶然發(fā)現(xiàn)和錯誤率問題4.測量的信、效度第六節(jié) 常用的實驗設(shè)計方法一、弱實驗設(shè)計 弱實驗設(shè)計，又被稱作非實驗設(shè)計，是因為這類設(shè)計沒有對影響內(nèi)部效度的無關(guān)因素進行內(nèi)在控制。除了自變量外，有很多因素可以影響到結(jié)果，所以很難對自變量的效果做出評價。但弱實驗設(shè)計可以使研究者對變量之間存在的相關(guān)關(guān)系作出因果關(guān)系的假設(shè)，為后續(xù)的真實驗提供必要的補充。（一）單組后測設(shè)計單組被試XO后

23、 對觀測指標(biāo)在實施處理因素前進行觀察和測量，此為前測；對觀測指標(biāo)在實驗處理結(jié)束時進行觀察和測量，此為后測。這種設(shè)計最明顯的弱點是它缺乏任何控制，研究者無法知道所獲得的結(jié)果有沒有產(chǎn)生變化，也無法知道這個結(jié)果是由實驗處理所導(dǎo)致的，還是其他因素導(dǎo)致的。 只有一組接受一種實驗處理，并對因變量進行后測。我們用X代表某種實驗處理，O代表測試結(jié)果（后同），這種設(shè)計如表7-2所示：表7-2 單組后測設(shè)計（二）單組前后測設(shè)計 單組前后測設(shè)計中，單組被試在實驗處理前和實驗處理后都接受觀察或測量。這種設(shè)計如表7-3所示：單組被試O前XO后表7-3 單組前后測設(shè)計 這種設(shè)計要優(yōu)于單組后測設(shè)計，研究者至少知道因變量是否

24、發(fā)生了變化，但仍有無關(guān)因素沒有得到控制。研究者無法知道前后測之間的差異是實驗處理導(dǎo)致的，還是其他因素造成的。（三）固定組比較設(shè)計 固定組設(shè)計就是使用兩個已經(jīng)存在或自然形成的組，如固定組是已經(jīng)存在的兩個班級。其中一個組不接受實驗處理，作為對照組，另一個接受實驗處理，作為實驗組。這樣就矯正了單組設(shè)計中實驗結(jié)果的差異是來自于實驗處理還是無關(guān)因素的問題。這種設(shè)計如表7-4所示：固定組1XO后固定組2O后表7-4 固定組比較設(shè)計 由于被比較的兩個組是已經(jīng)存在的，也就是說，被試不是被隨機分配到這兩個組中去的，那么實驗結(jié)果會受到這兩個組不同的被試特征的影響，而且，也比較容易受到被試流失因素和被試環(huán)境因素的影

25、響。（四）固定組前后測設(shè)計 固定組前后測設(shè)計對兩個固定組都要進行前測和后測。這種設(shè)計如表7-5所示：固定組1（實驗組）O前XO后固定組2（對照組）O前O后表7-5 固定組前后測設(shè)計 在進行分析時，用后測減去前測得到的差（即獲得量或改變量）作為分析數(shù)據(jù)，比較兩個固定組差值之間是否不同。這種分析雖然對被試特征因素進行了一定的控制，因為分析的是被試自身的改變，但是仍然不能完全排除被試特征因素的影響，因為這種改變量可能與初始情況（前測）有關(guān)，可能出現(xiàn)好的更好（或差的更差）的情況。為了優(yōu)化這個設(shè)計，可以利用前測來進行組的配對，這種設(shè)計就變成配對前后測對照組設(shè)計（準(zhǔn)實驗設(shè)計有介紹）。二、真實驗設(shè)計 真實驗

26、設(shè)計最重要的是遵循隨機化原則，隨機原則是實現(xiàn)不同組間齊同的必須措施，能有效地控制被試特征因素對內(nèi)部效度的影響。（一）隨機化分組1.完全隨機化 實踐中常用的完全隨機化方法有抽簽法、隨機數(shù)表法、隨機排列表法、計算機隨機法等。下面介紹一種完全隨機化方法隨機數(shù)表法 隨機數(shù)表法可將實驗對象按一定的順序（如身高、體重等）排隊編號，然后在隨機表上隨機選擇起點，根據(jù)實驗對象的數(shù)量具體要求，將此隨機數(shù)字自左向右依次讀取，最后把隨機數(shù)字為奇數(shù)的實驗對象分為一組，偶數(shù)的分為另一組。若兩組的實驗對象不相等，則可再次使用隨機數(shù)字表分配，直到兩組的實驗對象數(shù)相等為止。隨機數(shù)表法舉例例如，試把體重在一定范圍內(nèi)的20名被試用

27、隨機數(shù)表法分成甲、乙兩組。 首先稱量被試體重，然后按體重編為1-20號。 然后在隨機數(shù)目表中任一數(shù)字開始，如自第3行第6列的數(shù)字56開始自左向右取20個數(shù)目，按編號和隨機數(shù)目表上查得的20個數(shù)目對應(yīng)排列，并令隨機數(shù)目屬于單數(shù)的歸于甲組，屬于雙數(shù)的歸于乙組，結(jié)果如表7-6所示：甲組4、5、8、10、11、12、15、178名乙組1、2、3、6、7、9、13、14、16、18、19、2012名表7-6 完全隨機分組結(jié)果1 為使兩組被試相等，須把乙組中的2名用隨機法改為甲組?？山又褂们懊嬗眠^的隨機數(shù)目，按順序在第4行第1列開始查找第21和22位數(shù)字為12和56，為使乙組中12名被試都有改為甲組的機

28、會，故用12除12得余數(shù)為0，因為沒有0號，故后推一個數(shù)字為56和85，用12除56得余數(shù)8，則應(yīng)將乙組中第8名被試改為甲組，12除85得余數(shù)為1，則應(yīng)將乙組中第1名被試改為甲組。 隨機數(shù)表法使被試完全有均等的機會被分配到各組而不受任何固定因素的影響，但分配的結(jié)果，各組數(shù)目常不相等，而需要經(jīng)過調(diào)整，平均體重亦有一定差別。 還有一種簡單的隨機數(shù)表分配方法，就是從在隨機數(shù)目表中任一數(shù)字開始取數(shù)，大于20的舍去，這樣取到一個隨機序列的120的數(shù)字，與編號的被試一一對應(yīng)，然后單號歸于甲組，雙號歸于乙組。分配情況見表7-7：被試編號1234567891011121314151617181920隨機數(shù)字0

29、713141012050309061801161720041119150802組別甲甲乙乙乙甲甲甲乙乙甲乙甲乙乙甲甲甲乙乙表7-7 完全隨機分組結(jié)果2 確定哪一組為實驗組、哪一組為對照組也需要用完全隨機化方法，如抽簽法。2.配伍組隨機化（區(qū)組隨機化） （1）配伍組隨機化也叫做區(qū)組隨機化，是將被試按照一定條件劃分為配伍組或區(qū)組，再將每一配伍組（區(qū)組）的各被試隨機分配到各個處理組去。每個配伍組（區(qū)組）的例數(shù)等于處理組個數(shù)。劃分配伍組（區(qū)組）的條件是影響實驗效應(yīng)的非處理因素。 （2）這種設(shè)計的優(yōu)點是能縮小受試對象間的個體差異，可提高各處理組間的均衡性，從而減少實驗誤差，提高實驗效率。因此，配伍組設(shè)計

30、主要應(yīng)用于被試個體差異較大（如年齡、體重等差異較大）、個體因素對實驗效應(yīng)有明顯影響、被試的選取條件未控制。例如，動物實驗里，常按月齡、性別體重等條件進行劃分配伍組（區(qū)組）；在人群實驗中，常根據(jù)性別、年齡、生活或工作條件等劃分配伍組（區(qū)組）。例如，將18個被試用配伍組法分配到A、B、C 三個組。 先把18個被試按條件每三個編為一個配伍組，并編號，13為第一配伍組，46為第二配伍組，以此類推。查隨機數(shù)表，隨機指定6行，每行只取隨機數(shù)1-3，其余舍掉，依次標(biāo)在各配伍組被試編號下。預(yù)先規(guī)定隨機數(shù)字為1歸入A組，為2歸入B組，為3歸入C組。分配結(jié)果如表7-8所示：被試編號1234567891011121

31、21415161718隨機數(shù)字123231312312213321組別ABCBCACABCABBACCBA配對設(shè)計是最簡單的配伍組法設(shè)計。表7-8 配伍組隨機化分組3.其他隨機化分組（1）分段（或分層）隨機化法。 分段（或分層）隨機化法是按實驗對象特征，即可能產(chǎn)生混雜作用的某些因素（如年齡、性別、種族、文化程度、居住條件等）先進行分層，然后在每層內(nèi)隨機地分組，最后把實驗對象分別合并為實驗組和對照組。（2）分層區(qū)組隨機化法。 分層區(qū)組隨機化法是區(qū)組隨機化法和分層隨機化法相結(jié)合的一種方法。（3）動態(tài)隨機化法。 動態(tài)隨機化法指在分組過程中被試分到各組的概率不是固定不變的，而是根據(jù)一定的條件進行調(diào)整的

32、方法。（二）單因素實驗設(shè)計1.單因素設(shè)計指實驗中只操縱一個自變量（可為多個不同水平）的設(shè)計，其他實驗因素保持不變，從而研究該實驗因素（自變量）與實驗結(jié)果（因變量）之間關(guān)系的方法。 2.真實驗的單因素設(shè)計中，實驗組和對照組都是隨機分配被試的方式進行分組。各個處理組樣本例數(shù)可以相等，也可以不等，可進行兩組或多組設(shè)計。1.隨機后測對照組設(shè)計三級標(biāo)題例如，欲研究某個運動方案對糖尿病小鼠的療效，以血糖作為實驗效應(yīng)的觀測指標(biāo)，被試糖尿病小白鼠已用完全隨機法分成甲、乙兩組，試用后測對照組進行實驗設(shè)計。乙組（實驗組）XO后甲組（對照組）O后表7-9隨機后測對照組設(shè)計 這種設(shè)計，通過隨機分配，很好地控制了被試特

33、征等可能影響實驗結(jié)果的因素，但還有一些可能影響內(nèi)部效度的因素沒有得到控制，如被試的流失，這可能導(dǎo)致兩個組的特征不再相似，而這又會相應(yīng)地影響實驗結(jié)果。同時，也可能存在實驗操作、突發(fā)事件等因素對實驗內(nèi)部效度的影響。另外，由于實驗前沒有對兩組被試進行前測，無法表明隨機分配后，兩個組是否真的均衡。2.隨機前后測對照組設(shè)計 與隨機前測對照組設(shè)計相比，隨機前后測對照組設(shè)計使用了前測，即實驗組和對照組在實施處理因素前都接受一次測量，在實驗處理結(jié)束時都接受第二次測量，需注意兩組的觀察和測量都要同時進行。仍使用上例，設(shè)計如表7-10所示：乙組（實驗組）O前XO后甲組（對照組）O前O后表7-10 隨機前后測對照組

34、設(shè)計 進行前測，可以使研究者檢查隨機分配是否成功地使兩個組達到均衡，特別是當(dāng)每個組的被試比較少時，這個前測是非常必要的。如果前測表明兩個組并不均衡，研究者需要采用配對技術(shù)等，使兩個組達到均衡后，再進行實驗處理。3.隨機化所羅門四組設(shè)計 隨機前后測設(shè)計不足的是，前測與實驗處理之間可能產(chǎn)生交互作用效應(yīng)，就是說，實驗組可能從前測中受到影響，在后測中比對照組表現(xiàn)更好（或更差）。隨機所羅門4組設(shè)計的目的就是減少前測可能導(dǎo)致的影響。但缺點是被試要分為4個組，所需樣本量增大，實驗工作量增加一倍。這種設(shè)計如表7-11所示：實驗組1O前XO后對照組1O前O后實驗組2XO后對照組2O后表7-11 隨機化所羅門四組

35、設(shè)計4.單因素隨機區(qū)組實驗設(shè)計 在有些實驗中，各區(qū)組之間的差別對因變量有明顯的影響，這個差別又不是研究者關(guān)注的內(nèi)容，這時劃分區(qū)組后，各區(qū)組被試不再隨機分配，而是作為一個整體，把區(qū)組劃分條件作為一個協(xié)變量引入到實驗中，通過統(tǒng)計處理，消除協(xié)變量的影響。 由上可見，隨機區(qū)組實驗設(shè)計是在考察自變量影響效應(yīng)的實驗中，考慮到一個額外變量的影響，將這個額外變量作為協(xié)變量，對其在各種實驗處理條件下產(chǎn)生的影響進行平衡，同時將該協(xié)變量引起的變異從誤差項中分離出來，以防止這些無關(guān)變量降低實驗研究的內(nèi)部效度。例：考察三個體育教學(xué)方案的優(yōu)劣，試設(shè)計實驗。 處理因素體育教案有三個水平：X1、X2、X3。如果認為被試體育成

36、績的不同可能會引起因變量的變化，就可以將體育成績作為協(xié)變量，這樣就可以形成一個區(qū)組實驗設(shè)計。隨機抽取同質(zhì)被試，按照體育成績分成三個區(qū)組，每個區(qū)組內(nèi)再隨機分三個小組，如表7-12所示：區(qū)組X1X2X3區(qū)組平均優(yōu)O11O12O13O1中021O22O23O2差O31O32O33O3結(jié)果OA1OA2OA3表7-12 單因素隨機區(qū)組設(shè)計5.拉丁方實驗設(shè)計 拉丁方實驗設(shè)計是隨機區(qū)組設(shè)計的一種特殊排列，也可以平衡無關(guān)變量。一般來說，區(qū)組實驗設(shè)計多用于平衡一個無關(guān)變量，拉丁方實驗設(shè)計可以平衡兩個（或以上）無關(guān)變量。 依然用上例， 現(xiàn)在做進一步假設(shè)：假如，被試來自不同的班級也可能會引起因變量變化。這樣需要對班

37、級這個無關(guān)變量進行平衡處理，研究中采用班級和體育成績兩方面因素的平衡方法安排實驗，構(gòu)成了一個單因素的拉丁方實驗設(shè)計，設(shè)計模式如表7-13所示：表7-13 拉丁方實驗設(shè)計區(qū)組班級1班級2班級3區(qū)組平均優(yōu)X1X2X3O優(yōu)中X2X3X1O中差X3X1X2O差區(qū)組平均 O班1 O班2 O班3（三）多因素實驗設(shè)計 多因素設(shè)計指實驗中操縱2個或2個以上自變量（每個自變量可包括多個不同水平）的設(shè)計。 真實驗的多因素設(shè)計，進行分組時也遵循隨機化原則。 多因素設(shè)計不僅可檢驗每個因素各水平的差異，而且可以檢驗各因素間的交互作用。兩個或多個因素間如存在交互作用，表示各因素不是各自獨立的，而是一個因素的水平有改變時，

38、另一個或幾個因素的效應(yīng)也相應(yīng)有所改變；反之，如不存在交互作用，則表示各因素具有獨立性，一個因素的水平改變不影響其他因素的效應(yīng)。1.析因?qū)嶒炘O(shè)計 例如，欲研究某個運動方案（一個自變量的兩個水平為采用運動方案不運動）和某個營養(yǎng)方案（另一個自變量的兩個水平為采用某營養(yǎng)方案和常規(guī)營養(yǎng)方案）對糖尿病小鼠的療效，以血糖（因變量）作為觀測指標(biāo)，被試為同質(zhì)的糖尿病小白鼠40只，試作出析因?qū)嶒炘O(shè)計。 首先，我們明確實驗處理因素組合的數(shù)量。實驗處理因素的數(shù)量是因素個數(shù)與水平個數(shù)的乘積，本例中有兩個自變量（2個因素），每個自變量有2個水平，因此有22共4個組。 其次，把受試對象用隨機化技術(shù)分組。本例被試可以隨機分為

39、4組。我們用X代表運動方案，用X代表營養(yǎng)方案實驗設(shè)計，如表7-14所示：表7-14 析因?qū)嶒炘O(shè)計X1X2X1X1+X1X2+X1X2X1+X2X2+X22.裂區(qū)實驗設(shè)計（1）完全隨機裂區(qū)實驗設(shè)計。 首先，要把兩個自變量分為一級處理因素和二級處理因素。設(shè)計中應(yīng)把主要分析的因素、實驗操作難度大、變異大的因素作為一級處理因素。然后按一級處理因素的水平數(shù)進行完全隨機化分組（裂區(qū)）。 其次，按照二級處理因素的水平數(shù)把已分好的各組再進行完全隨機化分組，這種設(shè)計相當(dāng)于幾個完全隨機設(shè)計的組合。我們用A、B表示兩個不同的自變量，用1、2表示自變量的水平，如表7-15所示：表7-15 完全隨機裂區(qū)實驗設(shè)計ABB1

40、 隨機分配 B2A1A1-B1B2-A1A1-B2B1-A1A2A2-B1B2-A2A2-B2B1-A2（2）隨機區(qū)組裂區(qū)實驗設(shè)計 即幾個隨機區(qū)組法設(shè)計的組合。其基本步驟也是先劃分區(qū)組，然后按照一級實驗單位將各區(qū)組被試按一級處理因素的水平數(shù)隨機分組，再將一級處理單位隨機分到二級實驗單位接受B因素各水平處理。如2個處理因素隨機區(qū)組裂區(qū)實驗設(shè)計，實驗分組設(shè)計如表7-16所示：表7-16 隨機區(qū)組裂區(qū)實驗設(shè)計區(qū)組AB B1 隨機分配 B2區(qū)組1A1A1-B1B2-A1B1-A1A1-B2A2A2-B1B2-A2B1-A2A2-B2區(qū)組2A1A1-B1B2-A1B1-A1A1-B2A2A2-B1B2-

41、A2B1-A2A2-B23.正交實驗設(shè)計 正交實驗的基本特點是用部分實驗代替全面實驗，通過對部分實驗結(jié)果的分析，了解全面實驗的情況。 正交實驗設(shè)計是利用一套現(xiàn)成規(guī)格化的表格，合理安排多種處理因素和不同水平，以便能經(jīng)濟、快速地取得實驗結(jié)果的一種實驗設(shè)計方案。實驗次數(shù)實驗對象ABAB1A1B1A1B1 (1,1)2A1B2A1B2 (1,2)3A2B1A2B1 (2,1)4A2B2A2B2 (2,2)表7-17 L4（23）實驗安排表 例如，欲研究某個運動方案和某個治療藥物對糖尿病小鼠的療效，以血糖測定作為實驗效應(yīng)，被試為某品系、體重在一定范圍內(nèi)的糖尿病小白鼠，試作出正交實驗設(shè)計。首先，擬定影響觀察指標(biāo)的因素和水平。因素A：水平1（A1）某運動方案 水平2（A2）不運動因素B：水平1（B1）某藥物 水平2（B2）不使用這種藥物因素C：水平1（C1）雄性小白鼠 水平2（C2）雌性小白鼠 選擇合適的正交表。根據(jù)題意，除了要分析A、B、C的主效應(yīng)外，還要分析交互作用AB、AC，主效應(yīng)有3個，分析的交互作用有兩個，一共5個因素，每個因素兩水平，顯然L4（23）不夠用，可選擇L