多因素實驗設(shè)計

關(guān)于多因素實驗設(shè)計第1頁，講稿共42頁，2023年5月2日，星期三第一節(jié)

混合設(shè)計（mixeddesign）一、組內(nèi)設(shè)計（within-groupdesign）與組間設(shè)計（between-groupdesign）

二、混合設(shè)計的類型

三、選用設(shè)計類型的考慮

第2頁，講稿共42頁，2023年5月2日，星期三一、組內(nèi)設(shè)計與組間設(shè)計1、組內(nèi)設(shè)計與組間設(shè)計（1）組內(nèi)設(shè)計：把數(shù)目相同的被試分配到自變量的不同水平或不同的自變量上。（2）組間設(shè)計：使每個被試輪流分配到自變量的不同水平上或不同的自變量上。

第3頁，講稿共42頁，2023年5月2日，星期三優(yōu)點：（1）組內(nèi)設(shè)計消除了被試個別差異對實驗的影響。由于同一被試在不同實驗條件下進行實驗，每一個被試與自身是完全相等的，因而不同的實驗條件下實驗結(jié)果的差異不能歸結(jié)為被試之間的差異，因而，組內(nèi)設(shè)計的實驗結(jié)果較容易達到統(tǒng)計上的顯著水平。（2）組內(nèi)設(shè)計用于研究練習(xí)的階段性和記憶中的遺忘都是最為理想的。（3）組內(nèi)設(shè)計不需要太多的被試，因為在組內(nèi)設(shè)計中研究者可以從每一個被試身上獲得幾種不同的數(shù)據(jù)。

2、組內(nèi)設(shè)計的優(yōu)點和缺點第4頁，講稿共42頁，2023年5月2日，星期三缺點：由于被試輪流做所有的實驗，因此被試的練習(xí)和疲勞等因素可能會造成實驗條件之間的相互影響，使得實驗順序可能會影響實驗結(jié)果?？朔椒ǎ和耆胶?、不完全（拉丁方）平衡、ABBA交互平衡、區(qū)組隨機、完全隨機。第5頁，講稿共42頁，2023年5月2日，星期三3、組間設(shè)計的優(yōu)點和缺點

優(yōu)點：由于每一個被試只對一種實驗處理進行反應(yīng)，因此一個實驗條件不會影響到另一個實驗條件。組間設(shè)計特別適合某些實驗條件之間存在較大影響的心理學(xué)實驗。缺點：組間設(shè)計的缺點在于分配到各實驗條件下的被試可能在各方面是不等同的，實驗結(jié)果容易收到被試變量的影響?？朔椒ǎ弘S機分配被試、匹配被試。

第6頁，講稿共42頁，2023年5月2日，星期三二、混合設(shè)計的類型1、混合設(shè)計混合設(shè)計通常包括兩個自變量?；旌显O(shè)計不同于其他設(shè)計的地方在于它的第一個自變量使用一種設(shè)計處理，另一個自變量則采用另一種設(shè)計處理。

第7頁，講稿共42頁，2023年5月2日，星期三2、混合設(shè)計的類型我們已經(jīng)學(xué)過的四種設(shè)計分別為：隨機組（RG）配對組（MG）不完全被試內(nèi)設(shè)計（IWS）完全被試內(nèi)設(shè)計（CWS）。這四種設(shè)計的組合方式共有16種，但實質(zhì)上屬于混合設(shè)計的只有6種。

第8頁，講稿共42頁，2023年5月2日，星期三RG-MG一開始，先將被試分為兩個隨機組，一組接受A1處理，另一組接受A2處理。然后再把A1組的被試分成兩個配對組，A2的被試也分成兩個配對組。A1的其中一組接受B1處理，另一組接受B2處理。A2的兩個組也是如此。很明顯，我們的配對程序不可以破壞原來的隨機分組。但實際上這種設(shè)計通常不會被采用，因為如果終究要對被試進行配對的話，那通常會在一開始就將被試進行配對分成四組，這樣就演變成配對組設(shè)計了。

第9頁，講稿共42頁，2023年5月2日，星期三RG-IWS

同樣，第一步仍是形成兩個隨機組，一個接受A1，另一個接受A2。而B自變量兩個水平可以用任何方法安排給兩組的所有被試，只要所有的被試數(shù)據(jù)合起來能夠平衡漸進誤差。例如我們研究記憶廣度和呈現(xiàn)速度（A1、A2）以及實驗材料的關(guān)系（B1、B2）。先安排兩組隨機組被試分別接受兩種速度變量（A1、A2），而兩組內(nèi)所有的被試都接受數(shù)字串和字母串的變量處理（B1、B2）。我們可以對B自變量采取交互平衡的方式排列字母與數(shù)字的順序。

第10頁，講稿共42頁，2023年5月2日，星期三RG-CWS

這種設(shè)計和上例一樣，只是所有被試的數(shù)據(jù)都采取完全平衡的方式來平衡，每一位被試的數(shù)據(jù)都不受漸進誤差的影響。第11頁，講稿共42頁，2023年5月2日，星期三MG-IWS

使用此種設(shè)計時，先要有互相配對的兩組被試。一組分派到A1，另一組分派到A2。然后兩組都接受B1和B2的處理。

第12頁，講稿共42頁，2023年5月2日，星期三MG-CWS

除了B1和B2有多次試驗，并使每一位被試的漸進誤差都被平衡掉。其他和MG-IWS類似。

第13頁，講稿共42頁，2023年5月2日，星期三IWS-CWS

在這種混合設(shè)計中，由于兩個變量都屬于被試內(nèi)設(shè)計，因此只有一個被試組。例如前面提到的記憶廣度和呈現(xiàn)速度（A1、A2）及記憶材料類型（B1、B2）之間的關(guān)系。其中呈現(xiàn)速度（A1、A2）可以采用不完全被試內(nèi)設(shè)計來施行，也就是一半被試先接受A1，另一半被試先接受A2。而材料類型則采用完全被試內(nèi)設(shè)計（B1、B2）。在這個設(shè)計中，哪一個因素采用何種處理是可以隨意換的，但是在某些實驗中情況可能就會復(fù)雜一些。第14頁，講稿共42頁，2023年5月2日，星期三三、選用設(shè)計類型的考慮1、我們首先要考慮所采用的自變量是否需要特殊的設(shè)計才可以有效地操縱。2、其次，我們就是要考慮經(jīng)濟、方便、數(shù)據(jù)處理的準確度等。

第15頁，講稿共42頁，2023年5月2日，星期三第二節(jié)

因素設(shè)計與交互作用

一、因素設(shè)計

二、因素設(shè)計的安排

三、交互作用的意義

第16頁，講稿共42頁，2023年5月2日，星期三一、因素設(shè)計因素設(shè)計是關(guān)于兩個或兩個以上變量（因素）的實驗設(shè)計，它的特點是將實驗中的每個變量的多個水平都結(jié)合起來進行實驗。因素設(shè)計的最簡單形式就是實驗中有兩個自變量，每個自變量各有兩個水平。這就是2×2因素設(shè)計，這種設(shè)計共有四種可能的組合。因素設(shè)計一般使用兩個或三個因素，每個因素有2-6個水平，因素過多或水平過多都將使實驗變得十分復(fù)雜而難以進行，并且結(jié)果也難以合理地解釋。

第17頁，講稿共42頁，2023年5月2日，星期三二、因素設(shè)計的安排因素設(shè)計既可以按照組內(nèi)設(shè)計也可以按照組間設(shè)計進行，混合設(shè)計也常作為因素設(shè)計的一種設(shè)計方式。例：三種不同的（組間、組內(nèi)、混合）2×2因素設(shè)計例釋。第18頁，講稿共42頁，2023年5月2日，星期三2×2因素的組間設(shè)計

第19頁，講稿共42頁，2023年5月2日，星期三2×2因素的組內(nèi)設(shè)計

第20頁，講稿共42頁，2023年5月2日，星期三2×2因素的混合設(shè)計

第21頁，講稿共42頁，2023年5月2日，星期三三、交互作用的意義1、交互作用一個實驗同時操縱兩個自變量的主要目的就是想要知道兩個自變量對行為的影響是否有交互作用。如果一個自變量對行為的影響會因另一個自變量水平的改變發(fā)生變化時，我們就說這兩個自變量具有交互作用。否則，我們就說這兩個自變量沒有交互作用。

第22頁，講稿共42頁，2023年5月2日，星期三假設(shè)我們進行一個簡單的雙自變量實驗（A、B），每一個自變量都有兩種水平（1、2）。下面是實驗做完后得到的每種實驗條件的平均值。在左邊矩陣圖中是一種假設(shè)的結(jié)果，右邊是另一種假設(shè)的結(jié)果。第23頁，講稿共42頁，2023年5月2日，星期三在左邊，我們認為兩自變量沒有交互作用，之所以下這樣的結(jié)論是因為B因素的效果在A1和A2上都相等：一個變量的效果沒有因另一個自變量的水平不同而改變。在圖中，一般線是平行的時候，表示沒有交互作用發(fā)生。在矩陣圖中，縱行或橫行的總和表示A變量或B變量各自的效應(yīng)，這通常稱為主效應(yīng)（maineffects）。為了得到對B變量的最好預(yù)測，我們要橫跨整個A自變量，因為主效應(yīng)是總和另一個自變量的兩個水平而得到的自變量效果，所以對于這些自變量效應(yīng)所下的結(jié)論要比一般單一變量實驗得到的結(jié)果更具普遍性在右邊的情況則完全不同。在A1的條件下，B1和B2的表現(xiàn)有很大不同，但是在A2時，B1和B2的表現(xiàn)則相差無幾。所以，一個自變量的影響程度隨另一個自變量的水平而定，表明兩因素具有交互作用。圖中的線交叉通常表明存在交互作用。

第24頁，講稿共42頁，2023年5月2日，星期三第25頁，講稿共42頁，2023年5月2日，星期三2、交互作用的意義

在右邊的實驗中，如果我們將A因素作為靜態(tài)變量（staticvariable）一直保持恒定。如果我們正好選擇了A2作為恒定水平，那么這個實驗我們就會得到B因素和因變量無關(guān)的結(jié)論；如果我們選擇A1作為A變量的恒定水平，那么我們就會認為B因素和因變量具有直接關(guān)系。舉個極端的例子：假如有兩個實驗室同時都在研究B因素的效果。一個實驗室將A因素的水平固定在A1水平上，而另一個實驗室將A因素固定在A2水平上。結(jié)果兩個實驗室將得到關(guān)于B因素的相反的結(jié)論。

第26頁，講稿共42頁，2023年5月2日，星期三從上例可以看到，在兩個實驗中可能有許多不同之處可能造成實驗結(jié)果的誤差，因此如果我們認為某個因素可能是關(guān)鍵因素，就可通過進行多因素的實驗來對其進行檢驗和澄清。其次，當學(xué)術(shù)理論預(yù)測兩個因素具有交互作用，這時就需要通過多因素實驗來檢驗。有時觀察者觀察到兩個自變量具有交互作用，也需要通過多因素實驗來進一步確認；或研究者認為某個交互作用很重要，也會通過多因素實驗來得到它。另外，需要澄清的一點是在例子中用直線來表示兩點的結(jié)果僅是為了說明問題，不表示在實驗中可利用一個因素的兩種水平就確定一個函數(shù)關(guān)系。實際上要建立一個函數(shù)關(guān)系，一個變量至少要具有三個以上的水平變化。其變化范圍要盡量涵蓋該變量的整個分布范圍。第27頁，講稿共42頁，2023年5月2日，星期三第三節(jié)

自然組設(shè)計

自然組設(shè)計（natural-groupsdesign）：依據(jù)被試的某種在自然發(fā)展過程中形成的特征來加以分組的設(shè)計。自然組設(shè)計一定是獨立組，但不是隨機分派被試或配對分派。并且組與組之間不是等組。研究被試某種特質(zhì)時通常采用自然組設(shè)計。由于自然組設(shè)計中對變量的操縱是自然幫我們做的，因此在自然組設(shè)計的實驗中對自變量和因變量進行因果關(guān)系的解釋就受到很大限制，原因在于自然改變某自變量時可能同時也改變了其它的變量。第28頁，講稿共42頁，2023年5月2日，星期三一、發(fā)展變量主要是指年齡。對于年齡增加而帶來的行為改變，有時很難確定其因果關(guān)系，這是因為隨著年齡的不同，很多相關(guān)的條件都會發(fā)生改變，因此要想確定自變量和因變量之間的對應(yīng)關(guān)系是很困難的。第29頁，講稿共42頁，2023年5月2日，星期三例：想測量兩組被試的學(xué)習(xí)能力，一組為30歲被試，一組為60歲被試。如果有差異，我們可以說年齡是導(dǎo)致學(xué)習(xí)能力差異的原因嗎？例：某孤立小鎮(zhèn)，某一年出生200名新生兒，隨機分成兩組，一組在30歲時接受學(xué)習(xí)能力測試，另一組在60歲時接受測試。所有被試都一直居住在該小鎮(zhèn)并都至少活了60年。這個小鎮(zhèn)在60年間文化、社會、經(jīng)濟、環(huán)境一直保持恒定，并不受外界影響。如果這時發(fā)現(xiàn)兩組有差異，我們可以說年齡是導(dǎo)致學(xué)習(xí)能力差異的原因嗎？第30頁，講稿共42頁，2023年5月2日，星期三橫斷研究（cross-sectionalstudy）：在某一階段選出一些在發(fā)展變量上不同的被試進行測量研究。這種研究有實用價值，但是無法確定因果關(guān)系?？v向研究（developmentalstudy）：在某一發(fā)展變量的不同階段測量研究同一被試。這種研究是被試內(nèi)設(shè)計，克服了橫斷研究的一些弱點。但是還是有一些問題存在。（1）被試的選擇漏失。（2）連續(xù)測量的漸進誤差。第31頁，講稿共42頁，2023年5月2日，星期三二、靜態(tài)變量對于一些靜態(tài)的被試變量我們也很難得出因果的關(guān)系。例：Jones(1972)在一項研究中發(fā)現(xiàn)盲童和正常兒童相比較，在運動感覺的準確性上要好于正常兒童。我們是否可以認為眼盲是造成運動感覺好的原因？第32頁，講稿共42頁，2023年5月2日，星期三所有的自然組設(shè)計都不能明確地定出因果關(guān)系。每當我們將兩組的差異歸因于被試變量的不同時，我們都應(yīng)該小心，看一看被試變量還有沒有我們沒有發(fā)現(xiàn)的不同點。當我們把被試按照一個不同特征分組時，可能把其它不同的特征也包括進去了。第33頁，講稿共42頁，2023年5月2日，星期三例：精神病患者和正常人相比，病人的平均錯覺程度遠大于正常人。我們是否可以認為是精神病變導(dǎo)致了這種錯覺的加大？為什么？第34頁，講稿共42頁，2023年5月2日，星期三三、交互作用和競爭假設(shè)的消除例：把小學(xué)生分成兩組，一組閱讀能力好，一組差。研究者在研究中發(fā)現(xiàn)閱讀能力差的學(xué)生常常分不清某些字母，特別是把C看成O,把R看成B，把F