第四講真實驗一單因素實驗設計演示文稿

第四講真實驗一單因素實驗設計演示文稿當前第1頁\共有61頁\編于星期六\9點優(yōu)選第四講真實驗一單因素實驗設計當前第2頁\共有61頁\編于星期六\9點單因素實驗設計例子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號當前第3頁\共有61頁\編于星期六\9點多因素實驗設計兩因素實驗設計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）當前第4頁\共有61頁\編于星期六\9點三因素實驗設計同時探討字頻、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）當前第5頁\共有61頁\編于星期六\9點被試間設計、被試內(nèi)設計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，被試間設計（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)設計（within-subjectsdesign）：每個被試接受自變量的所有處理水平當前第6頁\共有61頁\編于星期六\9點被試間設計、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計是被試間設計，字頻是一個被試間變量“字號”的例子當前第7頁\共有61頁\編于星期六\9點被試內(nèi)設計、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計是被試內(nèi)設計，字頻是一個被試內(nèi)變量當前第8頁\共有61頁\編于星期六\9點混合設計（mixed-design）一個實驗中既包括被試間設計，也包括被試內(nèi)設計：既有被試間變量，也有被試內(nèi)變量最少有兩個自變量，多因素實驗設計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)變量當前第9頁\共有61頁\編于星期六\9點完全隨機、隨機區(qū)組和拉丁方設計三種設計的主要區(qū)別是控制無關變異的方法完全隨機設計通過隨機分配被試給各個實驗處理，以期實現(xiàn)各組被試比較同質；所有不能由處理效應解釋的變異全部歸為誤差變異隨機區(qū)組設計通過區(qū)組技術控制無關變異，如一個教學實驗如果研究者考慮到被試的智力可能影響實驗處理的效應，可事先按照智力分數(shù)將被試分成若干個同質的區(qū)組，然后將每個區(qū)組內(nèi)的被試隨機分配給各個處理水平。隨機區(qū)組的方差分析可以將智力引起的無關變異從總變異中分離出去，減小了誤差變異，提高處理效應F檢驗的精度拉丁方設計利用同樣的思想，能夠區(qū)分出兩個無關變異，可進一步提高實驗的精度三種設計都屬于被試間設計當前第10頁\共有61頁\編于星期六\9點主效應、交互作用、處理效應主效應：實驗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；字號的三個水平命名速度差異實驗中有幾個因素（自變量）就有幾個主效應當前第11頁\共有61頁\編于星期六\9點字頻對閱讀速度的影響當前第12頁\共有61頁\編于星期六\9點交互作用：多因素設計中，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立的，而是相互依存、相互制約的當前第13頁\共有61頁\編于星期六\9點2字頻（高、低）×2字號（大、?。﹥梢蛩卦O計當前第14頁\共有61頁\編于星期六\9點簡單效應在因素實驗中，一個因素的水平在另一個因素的某個水平上的變異，稱簡單效應方差分析中發(fā)現(xiàn)幾個因素間交互作用顯著時，需要進一步做簡單效應檢驗，以說明因素間交互作用的實質如一個2×2的兩因素實驗中，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，在B2水平上的方差叫A在B2水平上的簡單效應當前第15頁\共有61頁\編于星期六\9點處理效應和誤差變異處理效應指實驗中由自變量引起的變異，主效應、交互作用、簡單效應都是處理效應誤差變異指總變異中不能由自變量解釋，或明顯的由無關變量解釋的那部分變異。單元內(nèi)誤差：當幾個被試接受同樣的實驗條件時，他們之間所出現(xiàn)的差異，如完全隨機設計和拉丁方設計；當只有一個被試接受一種實驗處理時，不存在單元內(nèi)誤差殘差：實驗的誤差變異中除了單元內(nèi)誤差之外的誤差，當只有一個被試接受一種實驗處理時，只有殘差當前第16頁\共有61頁\編于星期六\9點多重比較對各處理水平平均數(shù)之間差異的分析；當一個因素主效應顯著，且處理水平多于2時如一個2×3的兩因素實驗，A、B兩個因素的主效應都顯著，B因素的三個水平之間差異需要多重比較當前第17頁\共有61頁\編于星期六\9點方差分析T檢驗：檢驗兩個平均數(shù)間的差異方差分析：檢驗兩個以上的平均數(shù)間的差異，幾個因素間的交互作用檢驗變異是否存在：組間變異顯著大于誤差變異，處理效應存在當前第18頁\共有61頁\編于星期六\9點變異：一組數(shù)據(jù)的離散程度平方和（sumofsquares，SS）均方（meansquare，MS）當前第19頁\共有61頁\編于星期六\9點平方和：總平方和：1396組間平方和：560組內(nèi)平方和：836當前第20頁\共有61頁\編于星期六\9點均方：方差，每個自由度（degreeoffreedom，df）上的平均變異計算公式：平方和除以其自由度自由度計算總體自由度：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)，當前第21頁\共有61頁\編于星期六\9點當前第22頁\共有61頁\編于星期六\9點方差分析：組間變異顯著大于誤差變異，處理效應存在F（2，27）=9.043，p<0.01，MSe=30.963當前第23頁\共有61頁\編于星期六\9點方差分析的基本假設正態(tài)分布變異的同質性獨立性當前第24頁\共有61頁\編于星期六\9點實驗設計的最終目的使實驗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驗材料選擇實驗實施使實驗誤差變異最小化對額外變量的有效控制減少系統(tǒng)誤差和隨機誤差消除法、恒定法、平衡法、統(tǒng)計控制法等當前第25頁\共有61頁\編于星期六\9點單因素被試間實驗設計

（單因素完全隨機實驗設計）基本特點一個自變量，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名被試當前第26頁\共有61頁\編于星期六\9點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、低三個水平實驗材料：100幅圖形36名被試，隨機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)當前第27頁\共有61頁\編于星期六\9點被試命名不同清晰度圖形的正確數(shù)當前第28頁\共有61頁\編于星期六\9點方差分析表F(2,33)=5.315,p=0.01,MSe=276.783當前第29頁\共有61頁\編于星期六\9點多重比較主效應顯著時，需進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，主效應顯著需進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、低清晰無差異當前第30頁\共有61頁\編于星期六\9點方差齊性檢驗方差分析的前提條件：各組被試要同質方法：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，不能用常規(guī)的方差分析F（3，11）=2.574，p>0.05當前第31頁\共有61頁\編于星期六\9點在SPSS中的計算當前第32頁\共有61頁\編于星期六\9點當前第33頁\共有61頁\編于星期六\9點當前第34頁\共有61頁\編于星期六\9點當前第35頁\共有61頁\編于星期六\9點當前第36頁\共有61頁\編于星期六\9點當前第37頁\共有61頁\編于星期六\9點當前第38頁\共有61頁\編于星期六\9點當前第39頁\共有61頁\編于星期六\9點被試間實驗設計的優(yōu)點和缺點優(yōu)點避免單個被試接受多個水平的實驗處理排除組內(nèi)設計中的練習效應、疲勞效應等問題不需要對不同實驗處理采用平衡法控制順序誤差當前第40頁\共有61頁\編于星期六\9點缺點分配給不同實驗處理的各組被試之間可能存在差異組間設計需要更多的被試花費更多的時間和人力當前第41頁\共有61頁\編于星期六\9點避免被試組間差異的方法隨機化的分配被試到各實驗處理等組匹配：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)前測或預實驗的結果匹配被試當前第42頁\共有61頁\編于星期六\9點單因素被試內(nèi)實驗設計

（單因素重復測量實驗設計）基本特點一個自變量，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驗水平的處理自變量三個水平（a1，a2，a3），6名被試當前第43頁\共有61頁\編于星期六\9點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、低三個水平實驗材料：100幅圖形12名被試，每名被試接受所有的實驗處理，即識別300幅圖形因變量：被試命名100幅圖形的正確數(shù)當前第44頁\共有61頁\編于星期六\9點被試命名不同清晰度圖形的正確數(shù)當前第45頁\共有61頁\編于星期六\9點方差分析表F(2,22)=5.803,p=0.009<0.01,MSe=253.528當前第46頁\共有61頁\編于星期六\9點在SPSS中的計算當前第47頁\共有61頁\編于星期六\9點當前第48頁\共有61頁\編于星期六\9點當前第49頁\共有61頁\編于星期六\9點當前第50頁\共有61頁\編于星期六\9點當前第51頁\共有61頁\編于星期六\9點當前第52頁\共有61頁\編于星期六\9點被試內(nèi)實驗設計的優(yōu)點和缺點優(yōu)點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，提高了實驗效率避免被試個體差異對實驗結果的影響適用于特殊被試群體，如腦損傷患者當前第53頁\共有61頁\編于星期六\9點缺點被試一次接受多種實驗處理，易產(chǎn)生疲勞、厭倦情緒各實驗處理間可能會相互污染各實驗處理間隔一段時間進行，需防止偶然事件的影響連續(xù)接受實驗處理，易產(chǎn)生練習效應或疲勞效應（順序誤差）當前第54頁\共有61頁\編于星期六\9點解決順序誤差的方法——平衡設計技術：為了消除實驗順序效應而采取的一些系統(tǒng)改變實驗處理順序的設計；讓被試在所有順序下接受處理ABBA或BAAB設計拉丁方格的安排當前第55頁\共有61頁\編于星期六\9點6個自變量水平的拉丁方安排不同被試（組）循環(huán)接受全部實驗處理不同實驗處理在不同呈現(xiàn)順序上出現(xiàn)的機會相等被試（組）的數(shù)量是排列順序數(shù)的倍數(shù)當前第56頁\共有61頁\編于星期六\9點總結（單因素被試間和被試內(nèi)設計）相同點一個自變量，自變量有兩個或多個水平不同點被試間設計——自變量是被試間變量被試內(nèi)設計——自變量是被試內(nèi)變量各有優(yōu)缺點當前第57頁\共有61頁\編于星期六\9點單因素隨機區(qū)組實驗設計適用情境：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變量，也有兩個或多個水平自變量的水平和無關變量的水平之間沒有交互作用當無關變量是被試變量時，首先將被試在這個無關變量上匹配，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驗處理；區(qū)組內(nèi)的被試在無關變量上更同質，接受實驗處理時可以看作不受無關變量的影響；區(qū)組之間的變異反映了無關變量的影響，可以利用方差分析進行分離，以減少誤差變異當前第58頁\共有61頁\編于星期六\9點被試分配模式(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