真實(shí)驗(yàn)一單因素實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

關(guān)于真實(shí)驗(yàn)一單因素實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)第1頁，共66頁，2023年，2月20日，星期五基本概念因素：研究者在實(shí)驗(yàn)中感興趣的一個變量，通過操縱這個變量，來評估它對因變量的影響。單因素實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、多因素實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)分類標(biāo)準(zhǔn)：實(shí)驗(yàn)中自變量數(shù)目的多少一個自變量：單因素實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)兩個或兩個以上自變量：多因素實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)處理水平：自變量的檢查點(diǎn)第2頁，共66頁，2023年，2月20日，星期五單因素實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)例子1漢字的頻率是否影響讀者命名漢字的速度自變量：字頻兩個水平：高頻、低頻例子2字號的大小是否會影響讀者的閱讀速度自變量：字號三個處理水平：大、中、小號，操作定義分別是1號，5號和8號第3頁，共66頁，2023年，2月20日，星期五多因素實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)兩因素實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)同時探討字頻和字號是否會影響讀者的閱讀速度自變量：字頻和字號兩個因素六種處理水平：字頻兩個水平，字號三個水平表示為：2字頻（高頻、低頻）×3字號（大號、中號、小號）第4頁，共66頁，2023年，2月20日，星期五三因素實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)同時探討字頻、字號及字體對讀者閱讀速度的影響自變量：字頻、字號、字體三個因素12種處理水平：字頻兩個水平，字號三個水平，字體兩個水平表示為：2字頻（高頻、低頻）×3字號（大號、中號、小號）×2字體（正體、斜體）第5頁，共66頁，2023年，2月20日，星期五被試間設(shè)計(jì)、被試內(nèi)設(shè)計(jì)怎樣把被試分配到自變量的不同水平中去每一種處理水平接受不同的被試，被試間設(shè)計(jì)（between-subjectsdesign）：每個被試只接受一個自變量水平的處理每一種處理水平接受相同的被試，被試內(nèi)設(shè)計(jì)（within-subjectsdesign）：每個被試接受自變量的所有處理水平第6頁，共66頁，2023年，2月20日，星期五被試間設(shè)計(jì)、被試間變量漢字的頻率是否影響讀者命名漢字的速度自變量：漢字頻率兩個水平：高頻、低頻把被試分成兩組，一組只命名高頻字，一組只命名低頻字這個設(shè)計(jì)是被試間設(shè)計(jì)，字頻是一個被試間變量“字號”的例子第7頁，共66頁，2023年，2月20日，星期五被試內(nèi)設(shè)計(jì)、被試內(nèi)變量漢字的頻率是否影響讀者命名漢字的速度自變量：漢字頻率兩個水平：高頻、低頻一組被試，每個被試既命名高頻字，也命名低頻字這個設(shè)計(jì)是被試內(nèi)設(shè)計(jì)，字頻是一個被試內(nèi)變量第8頁，共66頁，2023年，2月20日，星期五混合設(shè)計(jì)（mixed-design）一個實(shí)驗(yàn)中既包括被試間設(shè)計(jì)，也包括被試內(nèi)設(shè)計(jì)：既有被試間變量，也有被試內(nèi)變量最少有兩個自變量，多因素實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)同時探討字頻和字號是否會影響讀者對漢字的閱讀速度自變量：字頻和字號兩個因素把被試分成兩組，一組只閱讀高頻字，一組只閱讀低頻字；每個被試都閱讀所有字號水平的字字頻是被試間變量，字號是被試內(nèi)變量第9頁，共66頁，2023年，2月20日，星期五完全隨機(jī)、隨機(jī)區(qū)組和拉丁方設(shè)計(jì)三種設(shè)計(jì)的主要區(qū)別是控制無關(guān)變異的方法完全隨機(jī)設(shè)計(jì)通過隨機(jī)分配被試給各個實(shí)驗(yàn)處理，以期實(shí)現(xiàn)各組被試比較同質(zhì)；所有不能由處理效應(yīng)解釋的變異全部歸為誤差變異隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)通過區(qū)組技術(shù)控制無關(guān)變異，如一個教學(xué)實(shí)驗(yàn)如果研究者考慮到被試的智力可能影響實(shí)驗(yàn)處理的效應(yīng)，可事先按照智力分?jǐn)?shù)將被試分成若干個同質(zhì)的區(qū)組，然后將每個區(qū)組內(nèi)的被試隨機(jī)分配給各個處理水平。隨機(jī)區(qū)組的方差分析可以將智力引起的無關(guān)變異從總變異中分離出去，減小了誤差變異，提高處理效應(yīng)F檢驗(yàn)的精度拉丁方設(shè)計(jì)利用同樣的思想，能夠區(qū)分出兩個無關(guān)變異，可進(jìn)一步提高實(shí)驗(yàn)的精度三種設(shè)計(jì)都屬于被試間設(shè)計(jì)第10頁，共66頁，2023年，2月20日，星期五主效應(yīng)、交互作用、處理效應(yīng)主效應(yīng)：實(shí)驗(yàn)中由一個因素的不同水平引起的因變量的變異字頻的兩個水平命名速度差異就是一個主效應(yīng)；字號的三個水平命名速度差異實(shí)驗(yàn)中有幾個因素（自變量）就有幾個主效應(yīng)第11頁，共66頁，2023年，2月20日，星期五字頻對閱讀速度的影響第12頁，共66頁，2023年，2月20日，星期五交互作用：多因素設(shè)計(jì)中，一個因素的水平在另一個因素的不同水平上變化趨勢不一致，稱兩個因素之間存在交互作用，可以寫成A×B一個自變量產(chǎn)生的效果在第二個自變量的每一個水平上不一樣：兩個自變量對因變量的影響不是獨(dú)立的，而是相互依存、相互制約的第13頁，共66頁，2023年，2月20日，星期五2字頻（高、低）×2字號（大、?。﹥梢蛩卦O(shè)計(jì)第14頁，共66頁，2023年，2月20日，星期五簡單效應(yīng)在因素實(shí)驗(yàn)中，一個因素的水平在另一個因素的某個水平上的變異，稱簡單效應(yīng)方差分析中發(fā)現(xiàn)幾個因素間交互作用顯著時，需要進(jìn)一步做簡單效應(yīng)檢驗(yàn)，以說明因素間交互作用的實(shí)質(zhì)如一個2×2的兩因素實(shí)驗(yàn)中，A因素的兩個水平在B1水平上的方差叫A在B1水平上的簡單效應(yīng)，在B2水平上的方差叫A在B2水平上的簡單效應(yīng)第15頁，共66頁，2023年，2月20日，星期五處理效應(yīng)和誤差變異處理效應(yīng)指實(shí)驗(yàn)中由自變量引起的變異，主效應(yīng)、交互作用、簡單效應(yīng)都是處理效應(yīng)誤差變異指總變異中不能由自變量解釋，或明顯的由無關(guān)變量解釋的那部分變異。單元內(nèi)誤差：當(dāng)幾個被試接受同樣的實(shí)驗(yàn)條件時，他們之間所出現(xiàn)的差異，如完全隨機(jī)設(shè)計(jì)和拉丁方設(shè)計(jì)；當(dāng)只有一個被試接受一種實(shí)驗(yàn)處理時，不存在單元內(nèi)誤差殘差：實(shí)驗(yàn)的誤差變異中除了單元內(nèi)誤差之外的誤差，當(dāng)只有一個被試接受一種實(shí)驗(yàn)處理時，只有殘差第16頁，共66頁，2023年，2月20日，星期五多重比較對各處理水平平均數(shù)之間差異的分析；當(dāng)一個因素主效應(yīng)顯著，且處理水平多于2時如一個2×3的兩因素實(shí)驗(yàn)，A、B兩個因素的主效應(yīng)都顯著，B因素的三個水平之間差異需要多重比較第17頁，共66頁，2023年，2月20日，星期五方差分析T檢驗(yàn)：檢驗(yàn)兩個平均數(shù)間的差異方差分析：檢驗(yàn)兩個以上的平均數(shù)間的差異，幾個因素間的交互作用檢驗(yàn)變異是否存在：組間變異顯著大于誤差變異，處理效應(yīng)存在第18頁，共66頁，2023年，2月20日，星期五變異：一組數(shù)據(jù)的離散程度平方和（sumofsquares，SS）均方（meansquare，MS）第19頁，共66頁，2023年，2月20日，星期五平方和：總平方和：1396組間平方和：560組內(nèi)平方和：836第20頁，共66頁，2023年，2月20日，星期五均方：方差，每個自由度（degreeoffreedom，df）上的平均變異計(jì)算公式：平方和除以其自由度自由度計(jì)算總體自由度：總數(shù)據(jù)數(shù)減1，組間自由度：組數(shù)減1，組內(nèi)自由度：被試數(shù)減1之差再乘以組數(shù)，第21頁，共66頁，2023年，2月20日，星期五第22頁，共66頁，2023年，2月20日，星期五方差分析：組間變異顯著大于誤差變異，處理效應(yīng)存在F（2，27）=9.043，p<0.01，MSe=30.963第23頁，共66頁，2023年，2月20日，星期五方差分析的基本假設(shè)正態(tài)分布變異的同質(zhì)性獨(dú)立性第24頁，共66頁，2023年，2月20日，星期五實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的最終目的使實(shí)驗(yàn)處理的變化最大選擇合適的自變量和因變量操作定義合理被試分組實(shí)驗(yàn)材料選擇實(shí)驗(yàn)實(shí)施使實(shí)驗(yàn)誤差變異最小化對額外變量的有效控制減少系統(tǒng)誤差和隨機(jī)誤差消除法、恒定法、平衡法、統(tǒng)計(jì)控制法等第25頁，共66頁，2023年，2月20日，星期五單因素被試間實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

（單因素完全隨機(jī)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)）基本特點(diǎn)一個自變量，自變量有兩個或多個水平該自變量是被試間變量每個被試只接受一個水平的處理被試隨機(jī)分配給自變量的各個水平自變量三個水平（a1，a2，a3），18名被試第26頁，共66頁，2023年，2月20日，星期五例子物體的清晰程度對兒童識別能力的影響自變量：圖形的清晰度，高、中、低三個水平實(shí)驗(yàn)材料：100幅圖形36名被試，隨機(jī)分配到三個處理水平，每個處理水平12名被試因變量：被試命名100幅圖形的正確數(shù)第27頁，共66頁，2023年，2月20日，星期五被試命名不同清晰度圖形的正確數(shù)第28頁，共66頁，2023年，2月20日，星期五方差分析表F(2,33)=5.315,p=0.01,MSe=276.783第29頁，共66頁，2023年，2月20日，星期五多重比較主效應(yīng)顯著時，需進(jìn)一步弄清楚哪些水平間差異顯著因素只包含兩個水平，主效應(yīng)顯著即兩個水平間差異顯著因素包含兩個以上的水平，主效應(yīng)顯著需進(jìn)行多重比較方差分析：高清晰>中清晰；高清晰>低清晰。F（1，22）=4.78，p<0.05，MSe=285.59中、低清晰無差異第30頁，共66頁，2023年，2月20日，星期五方差齊性檢驗(yàn)方差分析的前提條件：各組被試要同質(zhì)方法：比較變異最大的組與變異最小的組之間是否差異顯著差異顯著，方差不齊，被試組分配不同質(zhì)，不能用常規(guī)的方差分析F（3，11）=2.574，p>0.05第31頁，共66頁，2023年，2月20日，星期五在SPSS中的計(jì)算第32頁，共66頁，2023年，2月20日，星期五第33頁，共66頁，2023年，2月20日，星期五第34頁，共66頁，2023年，2月20日，星期五第35頁，共66頁，2023年，2月20日，星期五第36頁，共66頁，2023年，2月20日，星期五第37頁，共66頁，2023年，2月20日，星期五第38頁，共66頁，2023年，2月20日，星期五第39頁，共66頁，2023年，2月20日，星期五被試間實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)避免單個被試接受多個水平的實(shí)驗(yàn)處理排除組內(nèi)設(shè)計(jì)中的練習(xí)效應(yīng)、疲勞效應(yīng)等問題不需要對不同實(shí)驗(yàn)處理采用平衡法控制順序誤差第40頁，共66頁，2023年，2月20日，星期五缺點(diǎn)分配給不同實(shí)驗(yàn)處理的各組被試之間可能存在差異組間設(shè)計(jì)需要更多的被試花費(fèi)更多的時間和人力第41頁，共66頁，2023年，2月20日，星期五避免被試組間差異的方法隨機(jī)化的分配被試到各實(shí)驗(yàn)處理等組匹配：將某一特征相同或相似的被試分配到不同的處理組，一般根據(jù)前測或預(yù)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果匹配被試第42頁，共66頁，2023年，2月20日，星期五單因素被試內(nèi)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

（單因素重復(fù)測量實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)）基本特點(diǎn)一個自變量，自變量有兩個或多個水平該自變量是被試內(nèi)變量每個被試接受所有實(shí)驗(yàn)水平的處理自變量三個水平（a1，a2，a3），6名被試第43頁，共66頁，2023年，2月20日，星期五例子物體的清晰程度對兒童識別能力的影響自變量：圖形的清晰度，高、中、低三個水平實(shí)驗(yàn)材料：100幅圖形12名被試，每名被試接受所有的實(shí)驗(yàn)處理，即識別300幅圖形因變量：被試命名100幅圖形的正確數(shù)第44頁，共66頁，2023年，2月20日，星期五被試命名不同清晰度圖形的正確數(shù)第45頁，共66頁，2023年，2月20日，星期五方差分析表F(2,22)=5.803,p=0.009<0.01,MSe=253.528第46頁，共66頁，2023年，2月20日，星期五在SPSS中的計(jì)算第47頁，共66頁，2023年，2月20日，星期五第48頁，共66頁，2023年，2月20日，星期五第49頁，共66頁，2023年，2月20日，星期五第50頁，共66頁，2023年，2月20日，星期五第51頁，共66頁，2023年，2月20日，星期五第52頁，共66頁，2023年，2月20日，星期五被試內(nèi)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)只需要少量被試就可以獲得大量數(shù)據(jù)節(jié)省了時間和人力，提高了實(shí)驗(yàn)效率避免被試個體差異對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響適用于特殊被試群體，如腦損傷患者第53頁，共66頁，2023年，2月20日，星期五缺點(diǎn)被試一次接受多種實(shí)驗(yàn)處理，易產(chǎn)生疲勞、厭倦情緒各實(shí)驗(yàn)處理間可能會相互污染各實(shí)驗(yàn)處理間隔一段時間進(jìn)行，需防止偶然事件的影響連續(xù)接受實(shí)驗(yàn)處理，易產(chǎn)生練習(xí)效應(yīng)或疲勞效應(yīng)（順序誤差）第54頁，共66頁，2023年，2月20日，星期五解決順序誤差的方法——平衡設(shè)計(jì)技術(shù)：為了消除實(shí)驗(yàn)順序效應(yīng)而采取的一些系統(tǒng)改變實(shí)驗(yàn)處理順序的設(shè)計(jì)；讓被試在所有順序下接受處理ABBA或BAAB設(shè)計(jì)拉丁方格的安排第55頁，共66頁，2023年，2月20日，星期五6個自變量水平的拉丁方安排不同被試（組）循環(huán)接受全部實(shí)驗(yàn)處理不同實(shí)驗(yàn)處理在不同呈現(xiàn)順序上出現(xiàn)的機(jī)會相等被試（組）的數(shù)量是排列順序數(shù)的倍數(shù)第56頁，共66頁，2023年，2月20日，星期五總結(jié)（單因素被試間和被試內(nèi)設(shè)計(jì)）相同點(diǎn)一個自變量，自變量有兩個或多個水平不同點(diǎn)被試間設(shè)計(jì)——自變量是被試間變量被試內(nèi)設(shè)計(jì)——自變量是被試內(nèi)變量各有優(yōu)缺點(diǎn)第57頁，共66頁，2023年，2月20日，星期五單因素隨機(jī)區(qū)組實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)適用情境：研究中有一個自變量，自變量有2個或多個水平研究中還有一個無關(guān)變量，也有兩個或多個水平自變量的水平和無關(guān)變量的水平之間沒有交互作用當(dāng)無關(guān)變量是被試變量時，首先將被試在這個無關(guān)變量上匹配，形成不同的區(qū)組，然后將區(qū)組內(nèi)的被試分配給不同的實(shí)驗(yàn)處理；區(qū)組內(nèi)的被試在無關(guān)變量上更同質(zhì)，接受實(shí)驗(yàn)處理時可以看作不受無關(guān)變量的影響；區(qū)組之間的變異反映了無關(guān)變量的影響，可以利用方差分析進(jìn)行分離，以減少誤差變異第58頁，共66頁，2023年，2月20日，星期五被試分配模式(A因素4個水平)每個區(qū)組內(nèi)的四個被試在區(qū)組變量上同質(zhì)第59頁，共66頁，2023年，2月20日，星期五如考察生字密度對閱讀理解的影響，生字密度有4個水平；考慮到學(xué)生的智力會對閱讀理解分?jǐn)?shù)產(chǎn)生影響，智力可以作為一個無關(guān)變量，分離其效應(yīng)單因素隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)：選擇32個學(xué)生，進(jìn)行智力測驗(yàn)，按照智力測驗(yàn)分?jǐn)?shù)將學(xué)生分成8個區(qū)組(每個區(qū)組內(nèi)的4名學(xué)生智力分?jǐn)?shù)相仿)，然后分配每個區(qū)組內(nèi)4個同質(zhì)的被試分別閱讀一種生字密度的文章第60頁，共66頁，2023年，2月20日，星期五平方和的分