第四講真實(shí)驗(yàn)(一)單因素實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

基本概念因素：研究者在實(shí)驗(yàn)中感興趣的一個(gè)變量，通過操縱這個(gè)變量，來評(píng)估它對(duì)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(gè)自變量：單因素實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)兩個(gè)或兩個(gè)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)現(xiàn)在是1頁\一共有62頁\編輯于星期四單因素實(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(gè)水平：高頻、低頻例子2字號(hào)的大小是否會(huì)影響讀者的閱讀速度自變量：字號(hào)三個(gè)處理水平：大、中、小號(hào)，操作定義分別是1號(hào)，5號(hào)和8號(hào)現(xiàn)在是2頁\一共有62頁\編輯于星期四多因素實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)兩因素實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)同時(shí)探討字頻和字號(hào)是否會(huì)影響讀者的閱讀速度自變量：字頻和字號(hào)兩個(gè)因素六種處理水平：字頻兩個(gè)水平，字號(hào)三個(gè)水平表示為：2字頻（高頻、低頻）×3字號(hào)（大號(hào)、中號(hào)、小號(hào)）現(xiàn)在是3頁\一共有62頁\編輯于星期四三因素實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)同時(shí)探討字頻、字號(hào)及字體對(duì)讀者閱讀速度的影響自變量：字頻、字號(hào)、字體三個(gè)因素12種處理水平：字頻兩個(gè)水平，字號(hào)三個(gè)水平，字體兩個(gè)水平表示為：2字頻（高頻、低頻）×3字號(hào)（大號(hào)、中號(hào)、小號(hào)）×2字體（正體、斜體）現(xiàn)在是4頁\一共有62頁\編輯于星期四被試間設(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(gè)被試只接受一個(gè)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(gè)被試接受自變量的所有處理水平現(xiàn)在是5頁\一共有62頁\編輯于星期四被試間設(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(gè)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(gè)設(shè)計(jì)是被試間設(shè)計(jì)，字頻是一個(gè)被試間變量“字號(hào)”的例子現(xiàn)在是6頁\一共有62頁\編輯于星期四被試內(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(gè)水平：高頻、低頻一組被試，每個(gè)被試既命名高頻字，也命名低頻字這個(gè)設(shè)計(jì)是被試內(nèi)設(shè)計(jì)，字頻是一個(gè)被試內(nèi)變量現(xiàn)在是7頁\一共有62頁\編輯于星期四混合設(shè)計(jì)（mixed-design）一個(gè)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(gè)自變量，多因素實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)同時(shí)探討字頻和字號(hào)是否會(huì)影響讀者對(duì)漢字的閱讀速度自變量：字頻和字號(hào)兩個(gè)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(gè)被試都閱讀所有字號(hào)水平的字字頻是被試間變量，字號(hào)是被試內(nèi)變量現(xiàn)在是8頁\一共有62頁\編輯于星期四完全隨機(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(gè)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(gè)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(gè)同質(zhì)的區(qū)組，然后將每個(gè)區(qū)組內(nèi)的被試隨機(jī)分配給各個(gè)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(gè)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)現(xiàn)在是9頁\一共有62頁\編輯于星期四主效應(yīng)、交互作用、處理效應(yīng)主效應(yīng)：實(shí)驗(yàn)中由一個(gè)因素的不同水平引起的因變量的變異字頻的兩個(gè)水平命名速度差異就是一個(gè)主效應(yīng)；字號(hào)的三個(gè)水平命名速度差異實(shí)驗(yàn)中有幾個(gè)因素（自變量）就有幾個(gè)主效應(yīng)現(xiàn)在是10頁\一共有62頁\編輯于星期四字頻對(duì)閱讀速度的影響現(xiàn)在是11頁\一共有62頁\編輯于星期四交互作用：多因素設(shè)計(jì)中，一個(gè)因素的水平在另一個(gè)因素的不同水平上變化趨勢(shì)不一致，稱兩個(gè)因素之間存在交互作用，可以寫成A×B一個(gè)自變量產(chǎn)生的效果在第二個(gè)自變量的每一個(gè)水平上不一樣：兩個(gè)自變量對(duì)因變量的影響不是獨(dú)立的，而是相互依存、相互制約的現(xiàn)在是12頁\一共有62頁\編輯于星期四2字頻（高、低）×2字號(hào)（大、?。﹥梢蛩卦O(shè)計(jì)現(xiàn)在是13頁\一共有62頁\編輯于星期四簡單效應(yīng)在因素實(shí)驗(yàn)中，一個(gè)因素的水平在另一個(gè)因素的某個(gè)水平上的變異，稱簡單效應(yīng)方差分析中發(fā)現(xiàn)幾個(gè)因素間交互作用顯著時(shí)，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(gè)2×2的兩因素實(shí)驗(yàn)中，A因素的兩個(gè)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)現(xiàn)在是14頁\一共有62頁\編輯于星期四處理效應(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(gè)被試接受同樣的實(shí)驗(yàn)條件時(shí)，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(gè)被試接受一種實(shí)驗(yàn)處理時(shí)，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(gè)被試接受一種實(shí)驗(yàn)處理時(shí)，只有殘差現(xiàn)在是15頁\一共有62頁\編輯于星期四多重比較對(duì)各處理水平平均數(shù)之間差異的分析；當(dāng)一個(gè)因素主效應(yīng)顯著，且處理水平多于2時(shí)如一個(gè)2×3的兩因素實(shí)驗(yàn)，A、B兩個(gè)因素的主效應(yīng)都顯著，B因素的三個(gè)水平之間差異需要多重比較現(xiàn)在是16頁\一共有62頁\編輯于星期四方差分析T檢驗(yàn)：檢驗(yàn)兩個(gè)平均數(shù)間的差異方差分析：檢驗(yàn)兩個(gè)以上的平均數(shù)間的差異，幾個(gè)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)存在現(xiàn)在是17頁\一共有62頁\編輯于星期四變異：一組數(shù)據(jù)的離散程度平方和（sumofsquares，SS）均方（meansquare，MS）現(xiàn)在是18頁\一共有62頁\編輯于星期四平方和：總平方和：1396組間平方和：560組內(nèi)平方和：836現(xiàn)在是19頁\一共有62頁\編輯于星期四均方：方差，每個(gè)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)，現(xiàn)在是20頁\一共有62頁\編輯于星期四現(xiàn)在是21頁\一共有62頁\編輯于星期四方差分析：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現(xiàn)在是22頁\一共有62頁\編輯于星期四方差分析的基本假設(shè)正態(tài)分布變異的同質(zhì)性獨(dú)立性現(xiàn)在是23頁\一共有62頁\編輯于星期四實(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(duì)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)控制法等現(xiàn)在是24頁\一共有62頁\編輯于星期四單因素被試間實(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(gè)自變量，自變量有兩個(gè)或多個(gè)水平該自變量是被試間變量每個(gè)被試只接受一個(gè)水平的處理被試隨機(jī)分配給自變量的各個(gè)水平自變量三個(gè)水平（a1，a2，a3），18名被試現(xiàn)在是25頁\一共有62頁\編輯于星期四例子物體的清晰程度對(duì)兒童識(shí)別能力的影響自變量：圖形的清晰度，高、中、低三個(gè)水平實(shí)驗(yàn)材料：100幅圖形36名被試，隨機(jī)分配到三個(gè)處理水平，每個(gè)處理水平12名被試因變量：被試命名100幅圖形的正確數(shù)現(xiàn)在是26頁\一共有62頁\編輯于星期四被試命名不同清晰度圖形的正確數(shù)現(xiàn)在是27頁\一共有62頁\編輯于星期四方差分析表F(2,33)=5.315,p=0.01,MSe=276.783現(xiàn)在是28頁\一共有62頁\編輯于星期四多重比較主效應(yīng)顯著時(shí)，需進(jìn)一步弄清楚哪些水平間差異顯著因素只包含兩個(gè)水平，主效應(yīng)顯著即兩個(gè)水平間差異顯著因素包含兩個(gè)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、低清晰無差異現(xiàn)在是29頁\一共有62頁\編輯于星期四方差齊性檢驗(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現(xiàn)在是30頁\一共有62頁\編輯于星期四在SPSS中的計(jì)算現(xiàn)在是31頁\一共有62頁\編輯于星期四現(xiàn)在是32頁\一共有62頁\編輯于星期四現(xiàn)在是33頁\一共有62頁\編輯于星期四現(xiàn)在是34頁\一共有62頁\編輯于星期四現(xiàn)在是35頁\一共有62頁\編輯于星期四現(xiàn)在是36頁\一共有62頁\編輯于星期四現(xiàn)在是37頁\一共有62頁\編輯于星期四現(xiàn)在是38頁\一共有62頁\編輯于星期四被試間實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)避免單個(gè)被試接受多個(gè)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(duì)不同實(shí)驗(yàn)處理采用平衡法控制順序誤差現(xiàn)在是39頁\一共有62頁\編輯于星期四缺點(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(shí)間和人力現(xiàn)在是40頁\一共有62頁\編輯于星期四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(cè)或預(yù)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果匹配被試現(xiàn)在是41頁\一共有62頁\編輯于星期四單因素被試內(nèi)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

（單因素重復(fù)測(cè)量實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)）基本特點(diǎn)一個(gè)自變量，自變量有兩個(gè)或多個(gè)水平該自變量是被試內(nèi)變量每個(gè)被試接受所有實(shí)驗(yàn)水平的處理自變量三個(gè)水平（a1，a2，a3），6名被試現(xiàn)在是42頁\一共有62頁\編輯于星期四例子物體的清晰程度對(duì)兒童識(shí)別能力的影響自變量：圖形的清晰度，高、中、低三個(gè)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(shí)別300幅圖形因變量：被試命名100幅圖形的正確數(shù)現(xiàn)在是43頁\一共有62頁\編輯于星期四被試命名不同清晰度圖形的正確數(shù)現(xiàn)在是44頁\一共有62頁\編輯于星期四方差分析表F(2,22)=5.803,p=0.009<0.01,MSe=253.528現(xiàn)在是45頁\一共有62頁\編輯于星期四在SPSS中的計(jì)算現(xiàn)在是46頁\一共有62頁\編輯于星期四現(xiàn)在是47頁\一共有62頁\編輯于星期四現(xiàn)在是48頁\一共有62頁\編輯于星期四現(xiàn)在是49頁\一共有62頁\編輯于星期四現(xiàn)在是50頁\一共有62頁\編輯于星期四現(xiàn)在是51頁\一共有62頁\編輯于星期四被試內(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(shí)間和人力，提高了實(shí)驗(yàn)效率避免被試個(gè)體差異對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響適用于特殊被試群體，如腦損傷患者現(xiàn)在是52頁\一共有62頁\編輯于星期四缺點(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(huì)相互污染各實(shí)驗(yàn)處理間隔一段時(shí)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）現(xiàn)在是53頁\一共有62頁\編輯于星期四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)拉丁方格的安排現(xiàn)在是54頁\一共有62頁\編輯于星期四6個(gè)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(huì)相等被試（組）的數(shù)量是排列順序數(shù)的倍數(shù)現(xiàn)在是55頁\一共有62頁\編輯于星期四總結(jié)（單因素被試間和被試內(nèi)設(shè)計(jì)）相同點(diǎn)一個(gè)自變量，自變量有兩個(gè)或多個(gè)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)現(xiàn)在是56頁\一共有62頁\編輯于星期四單因素隨機(jī)區(qū)組實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)適用情境：研究中有一個(gè)自變量，自變量有2個(gè)或多個(gè)水平研究中還有一個(gè)無關(guān)變量，也有兩個(gè)或多個(gè)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(shí)，首先將被試在這個(gè)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(shí)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，以減少誤差變異現(xiàn)在是57頁\一共有62頁\編輯于星期四被試分配模式