雙因素實驗有效設計

1、雙因素實驗有效設計心理實驗設計2有研究者想要研究下面的課題：機動車駕有研究者想要研究下面的課題：機動車駕駛員對不同強度的紅、黃、綠三種顏色的駛員對不同強度的紅、黃、綠三種顏色的指示燈的剎車反應時有無差異。指示燈的剎車反應時有無差異。請你嘗試用前述幾種不同設計類型制定實驗方案，請你嘗試用前述幾種不同設計類型制定實驗方案，要求具體指出：統(tǒng)計假設與備擇假設、變量構成要求具體指出：統(tǒng)計假設與備擇假設、變量構成與控制路線、設計模型、變異結構與統(tǒng)計推論思與控制路線、設計模型、變異結構與統(tǒng)計推論思路；并評價不同設計的優(yōu)劣。路；并評價不同設計的優(yōu)劣。心理實驗設計3概念提示：概念提示：因素與因素設計因素與因素設

2、計處理與處理水平的結合處理與處理水平的結合處理效應、主效應、交互作用處理效應、主效應、交互作用區(qū)組效應區(qū)組效應心理實驗設計4變量結構：變量結構：l兩個自變量，各有兩個自變量，各有p p 、q q個水平，共形個水平，共形成成pqpq個處理水平的結合。個處理水平的結合。被試分派：被試分派：l隨機分派被試到各處理水平的結合，每隨機分派被試到各處理水平的結合，每個被試只接受一個處理水平的結合。個被試只接受一個處理水平的結合。心理實驗設計5被試分派表（被試分派表（33）處理水平的結合處理水平的結合a1b1a1b2a1b3a2b1a2b2a2b3S1S2S3S4S5S6S7S8S9S10S11S12S13

3、S14S15S16S17S18S19S20S21S22S23S24完全完全交叉交叉心理實驗設計6數(shù)據(jù)模式（數(shù)據(jù)模式（pq）被試被試a1a2aiap1Y111Y121Y1i1Y1p12Y211Y221Y2i1Y2p13Y311Y321Y3i1Y3p1nYn11Yn21Yni1Ynp1平均平均1121i1p11b1心理實驗設計7續(xù)續(xù)1 1被試被試a1a2aiap1Y11kY12kY1ikY1pk2Y21kY22kY2ikY2pk3Y31kY32kY3ikY3pknYn1kYn2kYnikYnpk平均平均1k2kikpkkbk心理實驗設計8續(xù)續(xù)2 2bq被試被試a1a2aiap1Y11qY12qY1

4、iqY1pq2Y21qY22qY2iqY2pq3Y31qY32qY3iqY3pqnYn1qYn2qYniqYnpq平均平均1q2qiqpqq總平均總平均12ip 心理實驗設計9統(tǒng)計假設統(tǒng)計假設假設假設1：A因素的處理效應為零因素的處理效應為零 H0： 1. =2. =p. 或或j=0假設假設2：B因素的處理效應為零因素的處理效應為零 H0： . 1 =. 2 =. q 或或k=0假設假設3：A與與B的交互作用為零的交互作用為零 H0： () jk=0心理實驗設計10設計模型設計模型Yij =+j+k+ () jk+i(jk)變異源變異源1 1變異源變異源2 2變異源變異源3 3變異源變異源4

5、4主效應主效應A主效應主效應B交互作用交互作用單元內單元內誤差誤差心理實驗設計11交互作用：交互作用：AB交互作用交互作用一個因素的各水平在另一個一個因素的各水平在另一個因素的不同水平上變化趨勢不一致；此時因素的不同水平上變化趨勢不一致；此時如果只區(qū)分單個因素的作用，就難以揭示如果只區(qū)分單個因素的作用，就難以揭示因素水平間的復雜關系。因素水平間的復雜關系。成績成績動機動機低任務難度低任務難度中任務難度中任務難度高任務難度高任務難度心理實驗設計12例：例：交互作用的理解交互作用的理解課題：兩種教學方法（課題：兩種教學方法（A，講授，講授/自學討論自學討論）對不同學習能力（對不同學習能力（B，高，

6、高/低低）學生學習成）學生學習成績的影響（績的影響（22隨機組設計）隨機組設計）b1b2Ma18078a29264M成績成績b1b2AB表表心理實驗設計13比較下面兩個交互作用圖示，看有什么不同。比較下面兩個交互作用圖示，看有什么不同。簡單效應檢驗簡單效應檢驗分別檢驗一個因素在另一個因素分別檢驗一個因素在另一個因素的每一個水平上的處理效應，以便具體地確定它的的每一個水平上的處理效應，以便具體地確定它的處理效應在另一個因素的那個（些）水平上是顯著處理效應在另一個因素的那個（些）水平上是顯著的。的。簡單效應分析的前提：交互作用顯著簡單效應分析的前提：交互作用顯著成績成績b1b2成績成績a1a2a1

7、a1a2a2b1b2b1b2心理實驗設計14簡單效應圖解說明：簡單效應圖解說明：左圖：對于學習能力較高的學生，講授法左圖：對于學習能力較高的學生，講授法和自學討論法所產生的效應恰恰與對學習和自學討論法所產生的效應恰恰與對學習能力較低的學生產生的效應相反能力較低的學生產生的效應相反前者前者更適應自學討論法，后者更適應講授法。更適應自學討論法，后者更適應講授法。右圖：采用講授法對學習能力較高和較低右圖：采用講授法對學習能力較高和較低的學生的效應不顯著；而采用自學討論法的學生的效應不顯著；而采用自學討論法對學習能力高的學生有促進作用，但對學對學習能力高的學生有促進作用，但對學習能力較低的學生明顯不利

8、。習能力較低的學生明顯不利。心理實驗設計15簡單效應檢驗與多重檢驗的不同簡單效應檢驗與多重檢驗的不同簡單效應檢驗是為了具體指出：當因素間簡單效應檢驗是為了具體指出：當因素間交互作用顯著時，一個因素在另一個因素交互作用顯著時，一個因素在另一個因素的哪個（些）水平上效應顯著。的哪個（些）水平上效應顯著。多重檢驗是為了具體指出：當因素（水平多重檢驗是為了具體指出：當因素（水平數(shù)數(shù)2 2）的主效應顯著時，哪兩個處理水）的主效應顯著時，哪兩個處理水平的效應差異顯著。平的效應差異顯著。心理實驗設計16適用條件：適用條件：l兩個自變量，分別有兩個自變量，分別有p和和q個水平個水平(2)，共形成共形成pq個處

9、理水平的結合。個處理水平的結合。l有一個被研究者認為很有可能混淆自變有一個被研究者認為很有可能混淆自變量效應的額外變量，且與自變量之間無量效應的額外變量，且與自變量之間無交互作用，可將其變異分離出去。交互作用，可將其變異分離出去。心理實驗設計17被試分派表被試分派表處理水平的結合處理水平的結合a1b1a1b2a1b3a2b1a2b2a2b3區(qū)區(qū) 組組1S11S12S13S14S15S162S21S22S23S24S25S263S31S32S33S34S35S364S41S42S43S44S45S46相等相等同質同質心理實驗設計18統(tǒng)計假設統(tǒng)計假設假設假設1：A因素的處理效應為零因素的處理效應為

10、零 H0： 1. =2. =p. 或或j=0假設假設2：B因素的處理效應為零因素的處理效應為零 H0： . 1 =. 2 =. q 或或k=0假設假設3：A與與B的交互作用為零的交互作用為零 H0： () jk=0假設假設4：區(qū)組效應為零：區(qū)組效應為零 H0： i=0心理實驗設計19設計模型設計模型Yij =+j+k+ () jk+i+ijk變異源變異源1 1變異源變異源2 2變異源變異源3 3變異源變異源5 5主效應主效應A主效應主效應B交互作用交互作用殘差殘差區(qū)組效應區(qū)組效應變異源變異源4 4心理實驗設計20心理實驗設計21心理實驗設計22心理實驗設計23兩種形式：兩種形式：l兩因素被試內

11、設計：重復測量兩個因素兩因素被試內設計：重復測量兩個因素l兩因素混合實驗設計：重復測量一個因兩因素混合實驗設計：重復測量一個因素素心理實驗設計24適用條件：適用條件：l兩個自變量，分別有兩個自變量，分別有p和和q個水平個水平(2)，共形成共形成pq個處理水平的結合。個處理水平的結合。l兩個自變量均為被試內變量。兩個自變量均為被試內變量?；痉椒ǎ夯痉椒ǎ簂所有被試接受所有處理水平的結合。所有被試接受所有處理水平的結合。l不同被試接受實驗處理的順序隨機安排不同被試接受實驗處理的順序隨機安排或按拉丁方排序?；虬蠢》脚判?。心理實驗設計25被試分派表被試分派表處理水平的結合處理水平的結合a1b1a

12、1b2a1b3a2b1a2b2a2b3S111S112S113S121S122S123S211S212S213S221S222S223S311S312S313S321S322S323S411S412S413S421S422S423心理實驗設計26設計模型設計模型Yijk =+i+j+() ij+k+()ik+ () jk+ +()iik +ijk交互作用交互作用交互作用交互作用被試差異被試差異主效應主效應A交互作用交互作用交互作用交互作用殘差殘差主效應主效應B被試被試間變間變異異被試被試內變內變異異心理實驗設計27心理實驗設計28變異結構變異結構SStdft=npq1SSbdf=n1SSwdf

13、=n(pq1)SSAdf=p1SSASdf =(n1)(p1)SSBdf =q1SSBSdf =(n1)(q1)SSABdf =(p1)(q1)SSABSdf = (n1)(p1 )(q1)MSAMSASMSBMSBSMSABMSABS心理實驗設計29理解理解SSAS a1a2S1S111 +S112 +S113S121 +S122 +S123S2S211 +S212 +S213S221 +S222 +S223S3S311 +S312 +S313S321 +S322 +S323S4S411 +S412 +S413S421 +S422 +S423單獨從因素單獨從因素A的角度看，這是一個單因素重復

14、測量設計。其中被試內的角度看，這是一個單因素重復測量設計。其中被試內變異包括因素變異包括因素A引起的變異（引起的變異（ SSA ）和誤差變異（即）和誤差變異（即SSAS ）；所）；所以，二因素被試內設計中因素以，二因素被試內設計中因素A的的F值計算以值計算以A與被試交互作用的殘差與被試交互作用的殘差作為誤差項（分母）。作為誤差項（分母）。AS表表心理實驗設計30理解理解SSBSb1b2b3S1S111 +S121S112 +S122S113 +S123S2S211 +S221S212 +S222S213 +S223S3S311 +S321S312 +S322S313 +S323S4S411 +

15、S421S412 +S422S413 +S423BS表表單獨從因素單獨從因素B的角度看，這是一個單因素重復測量設計。其中被試內的角度看，這是一個單因素重復測量設計。其中被試內變異包括因素變異包括因素B引起的變異（引起的變異（ SSB ）和誤差變異（即）和誤差變異（即SSBS ）；所）；所以，二因素被試內設計中因素以，二因素被試內設計中因素A的的F值計算以值計算以A與被試交互作用的殘差與被試交互作用的殘差作為誤差項（分母）。作為誤差項（分母）。心理實驗設計31適用條件：適用條件：l兩個自變量，分別有兩個自變量，分別有p和和q個水平個水平(2) 。l一個自變量為被試內變量，另一個為被一個自變量為被

16、試內變量，另一個為被試間變量（常常是被試變量）。試間變量（常常是被試變量）。l研究者主要關心被試內因素的處理效應研究者主要關心被試內因素的處理效應和兩因素的交互作用。和兩因素的交互作用。基本方法：基本方法：l先分派被試間變量，再分派被試內變量。先分派被試間變量，再分派被試內變量。心理實驗設計32被試分派表被試分派表b1b2b3a1S11S12S13S21S22S23S31S32S33a2S41S42S43S51S52S53S61S62S63混合實驗設計所需被試量比完全被試內設計多，但比完全隨機設計混合實驗設計所需被試量比完全被試內設計多，但比完全隨機設計少，比較經濟。少，比較經濟。心理實驗設計

17、33例：例：光光 強強 度度b1b2b3顏顏 色色 a1S11S12S13S21S22S23S31S32S33a2S41S42S43S51S52S53S61S62S63a3S71S72S73S81S82S83S91S92S93心理實驗設計34統(tǒng)計假設統(tǒng)計假設假設假設1：被試間變量的處理效應為零：被試間變量的處理效應為零 H0：j =0假設假設2：被試內變量的處理效應為零：被試內變量的處理效應為零 H0： k =0假設假設3：兩因素的交互作用為零：兩因素的交互作用為零 H0： () jk =0心理實驗設計35設計模型設計模型Yijk =+j +k+ () jk +i(j)+ ()i(j) +ijk總變異總變異區(qū)組效應區(qū)組效應主效應主效應A交互作用交互作用區(qū)組效應區(qū)組效應主效應主效應B隨機誤差隨機誤差被試內變異被試間變異心理實驗設計36心理實驗設計37理解理解SSASa1a2S11 + S12