實心I06-心理學實驗設計-被試間設計與被試內設計

第六講

被試間和被試內設計試驗設計的基本術語用來區(qū)分被試組或試驗條件的維度叫因素（factor），即自變量。因素的特定值稱作水平（level）或處理（treatment）水平結合（levelcombination）主效應（maineffect）和交互作用（interaction）簡潔效應（simpleeffect）和簡潔簡潔效應處理效應（treatmenteffect）因素設計（factorialdesign）單因素設計準試驗設計一組后測設計和一組前后測設計單組時間序列設計/單組相等時間樣本設計典型的完全隨機設計匹配組設計不等組設計前后測完全隨機設計所羅門四組設計被試內設計一組后測設計

（onegrouppost-testdesign）模式： T O邏輯：假猶如記憶中的一般狀況相比，或同已有記憶相比，施加處理（T）后，所視察變量有變更，則說明處理有效果。例：“心理干預能否幫助戒酒”一組前后測設計

（onegrouppretest-posttestdesign）模式：邏輯：假猶如前測相比，后測分數發(fā)生變更，則說明處理有效。混淆因素（可能說明）：處理效應；歷史（history）、自然成熟（maturation）、回來（regression）、測驗維度意識（testing）、工具運用（instrumentation）、前測與處理的交互作用。組數前測實驗處理后測1O1TO2舉例假設被試前測（新學期起先時的測驗）時語文成果平均為70分，參與一項旨在提高語文成果的訓練支配（處理）后，后測（期末進行的一次測驗）時語文成果平均為90分 O1（70） T O2（90）單組時間序列設計模式：邏輯：從一系列測量值中剔除成熟效應，然后比較前測和后測是否存在明顯的差異。假如引入處理后，使得前測和后測數據不再連續(xù)，即靠近引入試驗處理的前測與后測成果水平截距凹凸發(fā)生明顯變更，則有處理效應。O1O2O3O4TO5O6O7O8特點：前后測數目相等，時間間隔相等。優(yōu)缺點：（1）較好地限制了被試成熟因素的影響，能把該因素的效應從總體數據中分別出來。（2）通過多次觀測避開了可能由于一次測驗而造成的有偏向性樣本成果的概率，從而克服了測驗牢靠性的問題。（3）多次觀測克服了統(tǒng)計回來的影響。（4）多次測量，可能會降低被試對試驗處理的敏感性。（5）難以解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。單組相等時間樣本設計模式：邏輯：無處理時（T1）的觀測值作為前測、基線成果，而有處理時的觀測值作為后測成果，通過對比這兩組值是否存在差異，推斷處理的效應。特點：多次處理，多次觀測；處理與測量交替進行，時間間隔相等T0O1T1O2T0O3T1O4舉例：“某降壓藥品是否對高血壓患者有效”方法：選擇50名患者追蹤調查100天，每天固定測量血壓，每10天為一個單位，取平均值作為該時段的血壓。10個時段中，5個時段服藥，5個時段不服藥，交替進行。200150100500服不服服不服服不服服不服服不服血壓值/mmHg是否服藥優(yōu)點：較好地限制了歷史因素、測驗因素、統(tǒng)計回來等額外變量的影響。缺點外部效度低，緣由可能是多次測驗降低或增加了被試對試驗變量的敏感性；試驗支配的反作用效果（reactiveeffectsofexperimentalarrangements）會影響該設計的外部效度；重復試驗處理的干擾（multiple-treatmentinterference）。典型的完全隨機設計模式： 試驗組R| T O 限制組R| O也稱獨立組設計（independentgroupsdesign）邏輯：由于兩組被試接受隨機分派（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。舉例：“某訓練方法能否有效擴大兒童詞匯量”1.單組前后測設計用詞匯量拓展訓練方法進行一年的訓練100名5歲兒童，測得他們的詞匯量，作為前測成果一年后后測2.固定組比較設計對試驗組用詞匯量拓展訓練方法進行一年的訓練選擇兩個幼兒園，一個作為試驗組，一個作為比照組一年后，再次測得他們的詞匯量，作為后測優(yōu)點：試驗組和比照組相對同質，克服了成熟、歷史等因素的影響。缺點：假如沒有依據隨機化原則和等組法選擇對等組，則會影響試驗結果的推論，難以克服的因素主要有：1.選擇（differentialselection）； 2.選擇與成熟的交互作用（selection-maturationinteraction）；3.選擇與處理的交互作用（interactioneffectsofselectionbiasesandexperimentalvariable）匹配組設計（matchedgroupsdesign）模式邏輯：兩組被試基本相等，可以把后測成果的差異歸為由試驗處理造成，能較好地進行變量間的因果推論?？刂平M實驗組|Ms,s|Rs,s|OTO|Ms,s|Rs,s|OTO………|Ms,s|Rs,s|OTO………|Ms,s|Rs,s|OTO不等組設計（nonequivalentgroupsdesign）自然組（naturalgroups）可行性方面限制無法操縱變量、或變量為選擇的被試變量模式1（涉及因素為操縱變量時）：G1| T O G2| O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-postteststudies）模式： R| O1 T O2 R| O1 O2邏輯：假照試驗組和限制組間分數變更（O2-O1）差異顯著，說明處理有效果。也稱作前后測限制組設計優(yōu)缺點：可以基本解除2至6類可能的說明（歷史、成熟、測驗等）；通過前測明確處理前的初始狀態(tài)，利于變量選擇和限制分數變更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果。不能完全消退成熟等效應影響。舉例：“如何說明下列結果”語文訓練支配結果模式A： R| O1（70） T O2（70） R| O1（70） O2（70）B： R| O1（70） T O2（70） R| O1（70） O2（80）限制組前后測時間序列設計模式：邏輯：先剔除成熟效應，然后比較限制組和試驗組前后測成果的變更趨勢，從中分析處理效應是否存在增加了限制組，并進行了多次測量，較好地限制了選擇、成熟、測驗、統(tǒng)計回來等因素的影響；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試驗的外部效度。組別前測處理后測實驗組O1、O2、O3、O4TO5、O6、O7、O8對照組O9、O10、O11、O12－O13、O14、O15、O16所羅門四組設計

（Solomonfour-groupdesign）模式： R|O1 T O2（Expr1） R|O3 O4（Ctrl1） R| T O5（Expr2） R| O6（Ctrl2）O6-O4：測驗維度意識O4-O3：歷史、成熟與回來O5-O2：前測與處理交互作用O6-O5：T的效應舉例：“語文訓練支配結果模式”結果A： R|O1（60） T O2（80）

R|O3（60） O4（80）

R| T O5（70）

R| O6（70）結果B： R|O1（60） T O2（90）

R|O3（60） O4（70）

R| T O5（80）

R| O6（70）多因素設計兩個或更多因素，每個因素有兩個或更多個水平，因而產生多種水平結合可以是被試內，也可以是被試間允許考察不同因素之間可能的交互作用被試間、被試內和混合設計被試間（between-subjectsdesign）又稱作組間設計（between-groupsdesign）被試間因素或被試間變量被試內（within-subjectsdesign）又稱作重復測量設計（repeated-measuresdesign）或組內設計（within-groupsdesign）被試間因素或被試間變量混合設計（mixeddesign）2（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Within-/Between-itemsdesign比較是在項目（試驗材料）之間還是相同項目上進行被試間設計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，或者只能參與一個條件的試驗任務有關（獨立組或匹配組）；被試變量擇（事后設計、自然組設計或不等組設計）Tversky&Kahneman的推斷試驗，19741×2×3×4×5×6×7×8=_____8×7×6×5×4×3×2×1=_____5s估計的中位數錨定偏向被試間設計的優(yōu)缺點優(yōu)點：避開練習和乏累等遺留效應所引起的混淆缺點：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別；這會導致誤差變異增大，降低試驗設計的敏感度。須要被試數目成倍增加，有時特殊被試難以獲得。單因素被試內設計獨立組設計莫里斯水迷宮（Morris等，1982）水池、平臺、圖像采集與處理系統(tǒng)大鼠（placenavigation>spatialprobe）因變量：躲避潛藏期；大鼠在原平臺象限的游泳時間和距離自變量：如藥物A處理數據格式Excel輸入與處理數據分析—獨立樣本t檢驗（independentt-test）SPSS導入.xls文件Analyze>>CompareMeans>>IndependentTTest… 1、將因變量和自變量分別選入Testvariable(s)和Groupingvariable 2、DefineGroups，區(qū)組水平，點擊OK起先t檢驗 3、描述統(tǒng)計與t檢驗結果（方差是否齊性） 4、Leveneequalityofvariance確定報告t檢驗結果，報告方差不齊時的結果要予以說明 5、p不行能等于零，.000說明p確定小于.0005匹配組設計匹配法創(chuàng)建相等組（如大鼠年齡）數據格式（與獨立組不同），試驗組與限制組大鼠一一對應數據分析——Paired-SamplesTTest描述統(tǒng)計、相關分析（可忽視）、配對樣本t檢驗結果試驗組和限制組兩組大鼠之間躲避潛藏期差異顯著，t=4.305，df=11，p=.001。同限制組大鼠（41s）相比，試驗組大鼠的躲避潛藏期（27s）較短。不等組設計雄性與雌性大鼠（限制年齡）獨立樣本t檢驗關注：三類設計的自由度單因素完全隨機多組設計“水迷宮探討藥物效果”藥物A、B、勸慰劑數據格式：自變量M（三個水平）、因變量LExcel輸入（利用average函數計算各大鼠L的平均數），spss導入數據分析：單因素被試間方差分析（one-waybetweensubjectANOVA） Analyze>>GLM>>Univariate… 選擇DependentVariable和FixedFactor(s)； Options選擇希望輸出的描述統(tǒng)計； 點擊OK起先F檢驗。F檢驗的多重比較Plannedorunplannedcomparisons（是否在收集數據前就已經確定要做的比較，前者是一種預先比較prioricomparison，后者是一種事后比較post-hoccomparison）無支配比較Univariate：PosthocMultipleComparisons報告：Tukey-HSD事后檢驗發(fā)覺，同勸慰劑限制組相比，無論是接受藥物A的大鼠還是接受藥物B的大鼠，躲避潛藏期都要短，前者，p<.0005，后者p=.025。然而，分別接受藥物A和B的兩個試驗組之間并沒有顯著差異支配比較線性對比技術：A與B比較；A與B、C等比較；AB等與CD等比較指派權重不參與比較的條件權重為0相互比較的條件指派相反符號（正與負號）權重和為0，如0，1，-1或-2，1，1Analyze>>CompareMeans>>One-wayANOVA… 選擇Dependentlist和Factor 點擊Contrast，在Coefficients框中，添加(add)各條件的權重系數Continue>>OK.結果：支配的比較顯示，同接受勸慰劑的限制組大鼠相比，接受藥物的兩組大鼠躲避潛藏期更短，t=4.361,df=33,p<.0005。兩因素完全隨機試驗設計除藥物A外，飼養(yǎng)空間大小是否也影響大鼠的學習與記憶？2（藥物類型：藥物A，勸慰劑）×2（飼養(yǎng)空間大?。捍罂臻g，小空間）共48只大鼠，隨機分派到四組大鼠數據格式S代表飼養(yǎng)空間大小、M代表藥物類型，L代表潛藏期數據分析：兩因素被試間方差分析Analyze>>GLM>>Univariate… 選擇DependentVariable和FixedFactor(s)； Options選擇希望輸出的描述統(tǒng)計；Plot繪圖 點擊OK起先F檢驗。報告：飼養(yǎng)空間大小的主效應顯著，F(xiàn)(1,44)=47.055，p<.0005；藥物類型的主效應顯著，F(xiàn)(1,44)=14.523，p<.0005；更重要的是，飼養(yǎng)空間大小與藥物類型的交互作用顯著。簡潔效應檢驗固定一個方向，考察另一因素的效應New>>Syntax MANOVALBYS(1,2)M(1,2) /PRINT=CELLINFO(MEANS) /DESIGN /DESIGN=MWITHINS(1)MWITHINS(2)激活RUN菜單，選ALL叮囑簡潔效應的報告當從誕生起先的飼養(yǎng)空間大時，藥物類型的主效應顯著，F(xiàn)(1,45)=9.52，p=.003，同接受勸慰劑的大鼠相比，接受藥物A的大鼠躲避潛藏期更短；然而，當從誕生起先的飼養(yǎng)空間小時，藥物類型的主效應不顯著，F(xiàn)<1。三因素完全隨機試驗設計有無同伴C、飼養(yǎng)空間大小S、藥物類型M八組大鼠:C1S1M1…C2S2M2完全隨機分派數據格式Excel計算每只大鼠在若干次trial中的躲避潛藏期的均數，整理成C、S、M、L四列數據數據分析：三因素被試間方差分析Analyze>>GLM>>Univariate… 選擇DependentVariable和FixedFactor(s)； Options選擇希望輸出的描述統(tǒng)計；Plot繪圖 點擊OK起先F檢驗。結果報告有無同伴、飼養(yǎng)空間大小與藥物類型的主效應均顯著，分別為，F(xiàn)(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著，F(xiàn)