實心I06 心理學實驗設計被試間設計與被試內設計.ppt

1、第六講 被試間和被試內設計 實驗設計的基本術語 n用來區(qū)別被試組或實驗條件的維度叫因素（factor） ，即自變量。 n因素的特定值稱作水平（level）或處理（treatment） n水平結合（level combination） n主效應（main effect）和交互作用（interaction） n簡單效應（simple effect）和簡單簡單效應 n處理效應（treatment effect） n因素設計（factorial design） 單因素設計 n準實驗設計 q一組后測設計和一組前后測設計 q單組時間序列設計/單組相等時間樣本設計 n典型的完全隨機設計 n匹配組設計 n不等

2、組設計 n前后測完全隨機設計 n所羅門四組設計 n被試內設計 一組后測設計 （one group post-test design） n模式：to n邏輯：如果同記憶中的一般情況相比，或同已 有記憶相比，施加處理（t）后，所觀察變量 有變化，則說明處理有效果。 n例：“心理干預能否幫助戒酒” 一組前后測設計一組前后測設計 （one group pretest-posttest design） n模式：模式： n邏輯：如果同前測相比，后測分數(shù)發(fā)生變化，則邏輯：如果同前測相比，后測分數(shù)發(fā)生變化，則 說明處理有效。說明處理有效。 n混淆因素（可能解釋）：混淆因素（可能解釋）： q處理效應；處理效應；

3、 q歷史（歷史（history）、自然成熟（）、自然成熟（maturation ）、）、 回歸（回歸（ regression）、測驗維度意識（）、測驗維度意識（testing）、工具使用）、工具使用（ instrumentation） 、前測與處理的交互作用。、前測與處理的交互作用。 組數(shù)組數(shù)前測前測實驗處理實驗處理后測后測 1o1to2 舉例 n假設被試前測（新學期開始時的測驗）時語文 成績平均為70分，參與一項旨在提高語文成績 的訓練計劃（處理）后，后測（期末進行的一 次測驗）時語文成績平均為90分 o1（70） to2（90） n模式： n邏輯： q從一系列測量值中剔除成熟效應，然后比較

4、前測 和后測是否存在明顯的差異。 p如果引入處理后，使得前測和后測數(shù)據(jù)不再連續(xù) ，即靠近引入實驗處理的前測與后測成績水平截 距高低發(fā)生明顯變化，則有處理效應。 o1o2o3o4to5o6o7o8 n特點：前后測數(shù)目相等，時間間隔相等。特點：前后測數(shù)目相等，時間間隔相等。 n優(yōu)缺點：優(yōu)缺點： （1 1）較好地控制了被試成熟因素的影響，能把該因素的效）較好地控制了被試成熟因素的影響，能把該因素的效 應從總體數(shù)據(jù)中分離出來。應從總體數(shù)據(jù)中分離出來。 （2 2）通過多次觀測避免了可能由于一次測驗而造成的有偏）通過多次觀測避免了可能由于一次測驗而造成的有偏 向性樣本成績的概率，從而克服了測驗可靠性的問題

5、。向性樣本成績的概率，從而克服了測驗可靠性的問題。 （3 3）多次觀測克服了統(tǒng)計回歸的影響。）多次觀測克服了統(tǒng)計回歸的影響。 （4 4）多次測量，可能會降低被試對實驗處理的敏感性。）多次測量，可能會降低被試對實驗處理的敏感性。 （5 5）難以排除測驗與處理之間的交互作用，也難以克服歷）難以排除測驗與處理之間的交互作用，也難以克服歷 史因素的影響。史因素的影響。 n模式： n邏輯： q無處理時（t1）的觀測值作為前測、基線成績， 而有處理時的觀測值作為后測成績，通過對比這 兩組值是否存在差異，推斷處理的效應。 n特點： q多次處理，多次觀測；處理與測量交替進行，時 間間隔相等 t0o1t1o2t

6、0o3t1o4 服服不服不服服服不服不服服服不服不服服服不服不服服服不服不服 優(yōu)點：優(yōu)點： 較好地控制了歷史因素、測驗因素、統(tǒng)計回歸等額外變量的影響較好地控制了歷史因素、測驗因素、統(tǒng)計回歸等額外變量的影響 。 缺點缺點 外部效度低，原因可能是多次測驗降低或增加了被試對實驗變量外部效度低，原因可能是多次測驗降低或增加了被試對實驗變量 的敏感性；實驗安排的反作用效果的敏感性；實驗安排的反作用效果（reactive effects of experimental arrangements）會影響該設計的外部效度；會影響該設計的外部效度； 重復實驗處理的干擾重復實驗處理的干擾（multiple-tre

7、atment interference） 。 典型的完全隨機設計 n模式：實驗組 r| to 控制組 r|o n也稱獨立組設計（independent groups design ） n邏輯： q由于兩組被試采用隨機分派（r），兩組在性質上 屬相等組，因而兩組間的任何差異都只能歸于處理 的效果。 某訓練方法能否有效擴大兒童詞匯量某訓練方法能否有效擴大兒童詞匯量 n1. 單組前后測設計單組前后測設計 用詞匯量拓展用詞匯量拓展 訓練方法進行訓練方法進行 一年的訓練一年的訓練 100名名5歲兒童，測歲兒童，測 得他們的詞匯量，得他們的詞匯量， 作為前測成績作為前測成績 一年后后測一年后后測 n2.

8、固定組比較設計固定組比較設計 對實驗組用詞匯量拓對實驗組用詞匯量拓 展訓練方法進行一年展訓練方法進行一年 的訓練的訓練 選擇兩個幼兒園，選擇兩個幼兒園， 一個作為實驗組，一個作為實驗組， 一個作為對照組一個作為對照組 一年后，再次測一年后，再次測 得他們的詞匯量得他們的詞匯量 ，作為后測，作為后測 1. 選擇選擇（differential selection） ； 2.選擇與成熟的交互作用（選擇與成熟的交互作用（selection-maturation interaction ）；）； 3.選擇與處理的交互作用（選擇與處理的交互作用（interaction effects of selecti

9、on biases and experimental variable） 匹配組設計（matched groups design） n模式模式 n邏輯：兩組被試基邏輯：兩組被試基 本相等，可以把后本相等，可以把后 測成績的差異歸為測成績的差異歸為 由實驗處理造成，由實驗處理造成， 能較好地進行變量能較好地進行變量 間的因果推論。間的因果推論。 控制組控制組實驗組實驗組 |ms,s|rs,s| o to |ms,s|rs,s| o to |ms,s|rs,s| o to |ms,s|rs,s| o to 不等組設計（nonequivalent groups design） n自然組（natura

10、l groups） q可行性方面限制無法操縱變量、或變量為選擇的被試變量 n模式1（涉及因素為操縱變量時）：g1|to g2|o n模式2（涉及因素為被試變量時）： g1|o g2|o 前后測完全隨機設計 （pretest-posttest studies） n模式：r|o1to2 r|o1o2 n邏輯： q如果實驗組和控制組間分數(shù)變化（o2-o1 ）差異顯著，說明 處理有效果。 q也稱作前后測控制組設計 n優(yōu)缺點： q可以基本排除2至6類可能的解釋（歷史、成熟、測驗等）； 通過前測明確處理前的初始狀態(tài)，利于變量選擇和控制 q分數(shù)變化的差異可能是單純處理的效果；也可能是處理與前 測交互作用的結

11、果。不能完全消除成熟等效應影響。 舉例：“如何解釋下列結果” n語文訓練計劃結果模式 na：r|o1（70） to2 （70） r|o1（70）o2 （70） nb：r|o1（70） to2 （70） r|o1（70）o2 （80） n模式： n邏輯： q先剔除成熟效應，然后比較控制組和實驗組前后測成績的先剔除成熟效應，然后比較控制組和實驗組前后測成績的變變 化趨勢化趨勢，從中分析處理效應是否存在，從中分析處理效應是否存在 q增添了控制組，并進行了多次測量，較好地控制了選擇、成增添了控制組，并進行了多次測量，較好地控制了選擇、成 熟、測驗、統(tǒng)計回歸等因素的影響；熟、測驗、統(tǒng)計回歸等因素的影響；

12、對測驗的反作用效果，對測驗的反作用效果， 以及選擇與處理之間的交互作用可能會降低實驗的外部效度以及選擇與處理之間的交互作用可能會降低實驗的外部效度 。 組別組別前測前測處理處理后測后測 實驗組實驗組o1、 、 o2、 o3、 o4 to5、 、 o6、 o7、 o8 對照組對照組o9、 、 o10、 o11、 o12 o13、 、 o14、 o15、 o16 所羅門四組設計 （solomon four-group design） n模式：r| o1to2（expr1） r| o3o4（ctrl1） r|to5（expr2） r|o6（ctrl2） no6-o4：測驗維度意識 no4-o3：歷史

13、、成熟與回歸 no5-o2：前測與處理交互作用 no6-o5： t的效應 舉例：“語文訓練計劃結果模式” n結果a： r| o1（60）to2（80） r| o3（60）o4（80） r|to5（70） r|o6（70） n結果b： r| o1（60）to2（90） r| o3（60）o4（70） r|to5（80） r|o6（70） 多因素設計 n兩個或更多因素，每個因素有兩個或更多個水 平，因而產生多種水平結合 n可以是被試內，也可以是被試間 n允許考察不同因素之間可能的交互作用 被試間、被試內和混合設計 n被試間（between-subjects design） q又稱作組間設計（bet

14、ween-groups design） q被試間因素或被試間變量 n被試內（within-subjects design） q又稱作重復測量設計（repeated-measures design）或組內設 計（within-groups design） q被試間因素或被試間變量 n混合設計（mixed design） q2（年齡：年輕人、老年人）2（詞的具體性：具體、抽象） 項目間設計和項目內設計 nwithin-/between-items design n比較是在項目（實驗材料）之間還是相同項目 上進行 被試間設計 n當因素為刺激或任務變量時，每名被試只能接受一 種處理或處理結合，或者只能

15、參加一個條件的實驗 q任務有關（獨立組或匹配組）； q被試變量擇（事后設計、自然組設計或不等組設計） ntversky & kahneman的判斷實驗，1974 12345678 = _ 87654321 = _ q5s估計的中位數(shù) q錨定偏向 被試間設計的優(yōu)缺點 n優(yōu)點： q避免練習和疲勞等遺留效應所引起的混淆 n缺點： q由被試個體差異所帶來的無關變異，并沒有從誤差 變異中分離；這會導致誤差變異增大，降低實驗設 計的敏感度。 q需要被試數(shù)目成倍增加，有時特殊被試難以獲得。 單因素被試內設計 n獨立組設計獨立組設計 q莫里斯水迷宮（莫里斯水迷宮（morris等，等，1982） q水池、平臺、

16、圖像采集與處理系統(tǒng)水池、平臺、圖像采集與處理系統(tǒng) q大鼠大鼠 q（place navigationspatial probe） q因變量：逃避潛伏期；大鼠在因變量：逃避潛伏期；大鼠在 原平臺象限的游泳時間和距離原平臺象限的游泳時間和距離 q自變量：如藥物自變量：如藥物a處理處理 n數(shù)據(jù)格式數(shù)據(jù)格式 qexcel輸入與處理輸入與處理 n數(shù)據(jù)分析數(shù)據(jù)分析獨立樣本獨立樣本t檢驗（檢驗（independent t-test） qspss導入導入.xls文件文件 qanalyzecompare meansindependent t test 1、將因變量和自變量分別選入、將因變量和自變量分別選入test

17、 variable(s)和和 grouping variable 2、define groups，區(qū)組水平，點擊，區(qū)組水平，點擊ok開始開始t檢驗檢驗 3、描述統(tǒng)計與、描述統(tǒng)計與t檢驗結果（方差是否齊性）檢驗結果（方差是否齊性） 4、levene equality of variance決定報告決定報告t檢驗結果，檢驗結果， 報告方差不齊時的結果要予以說明報告方差不齊時的結果要予以說明 5、p不可能等于零，不可能等于零，.000說明說明p一定小于一定小于.0005 n匹配組設計 q匹配法創(chuàng)建相等組（如大鼠年齡） q數(shù)據(jù)格式（與獨立組不同），實驗組與控制組大鼠 一一對應 q數(shù)據(jù)分析paired-

18、samples t test n描述統(tǒng)計、相關分析（可忽略）、配對樣本t檢驗結果 n實驗組和控制組兩組大鼠之間逃避潛伏期差異顯著， t=4.305，df=11，p=.001。同控制組大鼠（41s）相比， 實驗組大鼠的逃避潛伏期（27s）較短。 n不等組設計 q雄性與雌性大鼠（控制年齡） q獨立樣本t檢驗 q關注：三類設計的自由度 單因素完全隨機多組設計 n“水迷宮研究藥物效果” q藥物a、b、安慰劑 q數(shù)據(jù)格式：自變量m（三個水平）、因變量l excel輸入（利用average函數(shù)計算各大鼠l的平均數(shù)），spss導入 q數(shù)據(jù)分析：單因素被試間方差分析（one-way between subje

19、ct anova） analyzeglmunivariate 選擇dependent variable和fixed factor(s)； options選擇希望輸出的描述統(tǒng)計； 點擊ok開始f檢驗。 nf檢驗的多重比較檢驗的多重比較 qplanned or unplanned comparisons（是否在收（是否在收 集數(shù)據(jù)前就已經決定要做的比較，前者是一種預先集數(shù)據(jù)前就已經決定要做的比較，前者是一種預先 比較比較priori comparison，后者是一種事后比較，后者是一種事后比較post- hoc comparison） q無計劃比較無計劃比較 nunivariate：post ho

20、c multiple comparisons n報告：報告：tukey-hsd事后檢驗發(fā)現(xiàn)，同安慰劑控制事后檢驗發(fā)現(xiàn)，同安慰劑控制 組相比，無論是接受藥物組相比，無論是接受藥物a的大鼠還是接受藥物的大鼠還是接受藥物b 的大鼠，逃避潛伏期都要短，前者，的大鼠，逃避潛伏期都要短，前者，pcompare meansone-way anova 選擇dependent list和factor 點擊contrast，在coefficients框中，添加(add)各條件的權 重系數(shù) qcontinue ok. q結果：計劃的比較顯示，同接受安慰劑的控制組大鼠相比， 接受藥物的兩組大鼠逃避潛伏期更短， t=4

21、.361,df=33,pglmunivariate 選擇dependent variable和fixed factor(s)； options選擇希望輸出的描述統(tǒng)計；plot繪圖 點擊ok開始f檢驗。 n報告： 飼養(yǎng)空間大小的主效應顯著，f(1,44)=47.055， p.0005；藥物類型的主效應顯著， f(1,44)=14.523，psyntax manova l by s(1,2)m(1,2) /print=cellinfo(means) /design /design=m within s(1) m within s(2) q激活run菜單，選all命令 n簡單效應的報告 q當從出生開

22、始的飼養(yǎng)空間大時，藥物類型的主效應 顯著，f(1,45)=9.52，p=.003，同接受安慰劑的大 鼠相比，接受藥物a的大鼠逃避潛伏期更短；然而 ，當從出生開始的飼養(yǎng)空間小時，藥物類型的主效 應不顯著，fglmunivariate 選擇dependent variable和fixed factor(s)； options選擇希望輸出的描述統(tǒng)計；plot繪圖 點擊ok開始f檢驗。 n結果報告結果報告 q有無同伴、飼養(yǎng)空間大小與藥物類型的主效應均顯有無同伴、飼養(yǎng)空間大小與藥物類型的主效應均顯 著，分別為，著，分別為，f(1,88)=41.175，p.0005； f(1,88)=92.340，p.0005； f(1,88)=63.957， p.0005。有無同伴與飼養(yǎng)空間大小的交互作用顯。有無同伴與飼養(yǎng)空間大小的交互作用顯 著，著， f(1,88)=5.472，p=.022；有無同伴與藥物類；有無同伴與藥物類 型的交互作用不顯著，型的交互作用不顯著， f(1,88)=1.847，p=.178； 飼養(yǎng)空間大小與藥物類型的交互作用飼養(yǎng)空間大小與藥物類型的交互作用邊緣顯著邊緣顯著， f(1,88)=3.133，p=.080。更重要的是，有無同伴。更重要的是，有無同伴 、飼養(yǎng)空間