多因素實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

關(guān)于多因素實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)第1頁(yè)，講稿共42頁(yè)，2023年5月2日，星期三第一節(jié)

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

二、混合設(shè)計(jì)的類(lèi)型

三、選用設(shè)計(jì)類(lèi)型的考慮

第2頁(yè)，講稿共42頁(yè)，2023年5月2日，星期三一、組內(nèi)設(shè)計(jì)與組間設(shè)計(jì)1、組內(nèi)設(shè)計(jì)與組間設(shè)計(jì)（1）組內(nèi)設(shè)計(jì)：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(jì)：使每個(gè)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(yè)，講稿共42頁(yè)，2023年5月2日，星期三優(yōu)點(diǎn)：（1）組內(nèi)設(shè)計(jì)消除了被試個(gè)別差異對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響。由于同一被試在不同實(shí)驗(yàn)條件下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，每一個(gè)被試與自身是完全相等的，因而不同的實(shí)驗(yàn)條件下實(shí)驗(yàn)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(jì)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果較容易達(dá)到統(tǒng)計(jì)上的顯著水平。（2）組內(nèi)設(shè)計(jì)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(jì)不需要太多的被試，因?yàn)樵诮M內(nèi)設(shè)計(jì)中研究者可以從每一個(gè)被試身上獲得幾種不同的數(shù)據(jù)。

2、組內(nèi)設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)第4頁(yè)，講稿共42頁(yè)，2023年5月2日，星期三缺點(diǎn)：由于被試輪流做所有的實(shí)驗(yàn)，因此被試的練習(xí)和疲勞等因素可能會(huì)造成實(shí)驗(yàn)條件之間的相互影響，使得實(shí)驗(yàn)順序可能會(huì)影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果?？朔椒ǎ和耆胶狻⒉煌耆ɡ》剑┢胶?、ABBA交互平衡、區(qū)組隨機(jī)、完全隨機(jī)。第5頁(yè)，講稿共42頁(yè)，2023年5月2日，星期三3、組間設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)

優(yōu)點(diǎn)：由于每一個(gè)被試只對(duì)一種實(shí)驗(yàn)處理進(jìn)行反應(yīng)，因此一個(gè)實(shí)驗(yàn)條件不會(huì)影響到另一個(gè)實(shí)驗(yàn)條件。組間設(shè)計(jì)特別適合某些實(shí)驗(yàn)條件之間存在較大影響的心理學(xué)實(shí)驗(yàn)。缺點(diǎn)：組間設(shè)計(jì)的缺點(diǎn)在于分配到各實(shí)驗(yàn)條件下的被試可能在各方面是不等同的，實(shí)驗(yàn)結(jié)果容易收到被試變量的影響?？朔椒ǎ弘S機(jī)分配被試、匹配被試。

第6頁(yè)，講稿共42頁(yè)，2023年5月2日，星期三二、混合設(shè)計(jì)的類(lèi)型1、混合設(shè)計(jì)混合設(shè)計(jì)通常包括兩個(gè)自變量。混合設(shè)計(jì)不同于其他設(shè)計(jì)的地方在于它的第一個(gè)自變量使用一種設(shè)計(jì)處理，另一個(gè)自變量則采用另一種設(shè)計(jì)處理。

第7頁(yè)，講稿共42頁(yè)，2023年5月2日，星期三2、混合設(shè)計(jì)的類(lèi)型我們已經(jīng)學(xué)過(guò)的四種設(shè)計(jì)分別為：隨機(jī)組（RG）配對(duì)組（MG）不完全被試內(nèi)設(shè)計(jì)（IWS）完全被試內(nèi)設(shè)計(jì)（CWS）。這四種設(shè)計(jì)的組合方式共有16種，但實(shí)質(zhì)上屬于混合設(shè)計(jì)的只有6種。

第8頁(yè)，講稿共42頁(yè)，2023年5月2日，星期三RG-MG一開(kāi)始，先將被試分為兩個(gè)隨機(jī)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(gè)配對(duì)組，A2的被試也分成兩個(gè)配對(duì)組。A1的其中一組接受B1處理，另一組接受B2處理。A2的兩個(gè)組也是如此。很明顯，我們的配對(duì)程序不可以破壞原來(lái)的隨機(jī)分組。但實(shí)際上這種設(shè)計(jì)通常不會(huì)被采用，因?yàn)槿绻K究要對(duì)被試進(jìn)行配對(duì)的話，那通常會(huì)在一開(kāi)始就將被試進(jìn)行配對(duì)分成四組，這樣就演變成配對(duì)組設(shè)計(jì)了。

第9頁(yè)，講稿共42頁(yè)，2023年5月2日，星期三RG-IWS

同樣，第一步仍是形成兩個(gè)隨機(jī)組，一個(gè)接受A1，另一個(gè)接受A2。而B(niǎo)自變量?jī)蓚€(gè)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(lái)能夠平衡漸進(jìn)誤差。例如我們研究記憶廣度和呈現(xiàn)速度（A1、A2）以及實(shí)驗(yàn)材料的關(guān)系（B1、B2）。先安排兩組隨機(jī)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(duì)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(yè)，講稿共42頁(yè)，2023年5月2日，星期三RG-CWS

這種設(shè)計(jì)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(lái)平衡，每一位被試的數(shù)據(jù)都不受漸進(jìn)誤差的影響。第11頁(yè)，講稿共42頁(yè)，2023年5月2日，星期三MG-IWS

使用此種設(shè)計(jì)時(shí)，先要有互相配對(duì)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(yè)，講稿共42頁(yè)，2023年5月2日，星期三MG-CWS

除了B1和B2有多次試驗(yàn)，并使每一位被試的漸進(jìn)誤差都被平衡掉。其他和MG-IWS類(lèi)似。

第13頁(yè)，講稿共42頁(yè)，2023年5月2日，星期三IWS-CWS

在這種混合設(shè)計(jì)中，由于兩個(gè)變量都屬于被試內(nèi)設(shè)計(jì)，因此只有一個(gè)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(lèi)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(jì)來(lái)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(lèi)型則采用完全被試內(nèi)設(shè)計(jì)（B1、B2）。在這個(gè)設(shè)計(jì)中，哪一個(gè)因素采用何種處理是可以隨意換的，但是在某些實(shí)驗(yàn)中情況可能就會(huì)復(fù)雜一些。第14頁(yè)，講稿共42頁(yè)，2023年5月2日，星期三三、選用設(shè)計(jì)類(lèi)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(jì)才可以有效地操縱。2、其次，我們就是要考慮經(jīng)濟(jì)、方便、數(shù)據(jù)處理的準(zhǔn)確度等。

第15頁(yè)，講稿共42頁(yè)，2023年5月2日，星期三第二節(jié)

因素設(shè)計(jì)與交互作用

一、因素設(shè)計(jì)

二、因素設(shè)計(jì)的安排

三、交互作用的意義

第16頁(yè)，講稿共42頁(yè)，2023年5月2日，星期三一、因素設(shè)計(jì)因素設(shè)計(jì)是關(guān)于兩個(gè)或兩個(gè)以上變量（因素）的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，它的特點(diǎn)是將實(shí)驗(yàn)中的每個(gè)變量的多個(gè)水平都結(jié)合起來(lái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。因素設(shè)計(jì)的最簡(jiǎn)單形式就是實(shí)驗(yàn)中有兩個(gè)自變量，每個(gè)自變量各有兩個(gè)水平。這就是2×2因素設(shè)計(jì)，這種設(shè)計(jì)共有四種可能的組合。因素設(shè)計(jì)一般使用兩個(gè)或三個(gè)因素，每個(gè)因素有2-6個(gè)水平，因素過(guò)多或水平過(guò)多都將使實(shí)驗(yàn)變得十分復(fù)雜而難以進(jìn)行，并且結(jié)果也難以合理地解釋。

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

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

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

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

第22頁(yè)，講稿共42頁(yè)，2023年5月2日，星期三假設(shè)我們進(jìn)行一個(gè)簡(jiǎn)單的雙自變量實(shí)驗(yàn)（A、B），每一個(gè)自變量都有兩種水平（1、2）。下面是實(shí)驗(yàn)做完后得到的每種實(shí)驗(yàn)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(yè)，講稿共42頁(yè)，2023年5月2日，星期三在左邊，我們認(rèn)為兩自變量沒(méi)有交互作用，之所以下這樣的結(jié)論是因?yàn)锽因素的效果在A1和A2上都相等：一個(gè)變量的效果沒(méi)有因另一個(gè)自變量的水平不同而改變。在圖中，一般線是平行的時(shí)候，表示沒(méi)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(chēng)為主效應(yīng)（maineffects）。為了得到對(duì)B變量的最好預(yù)測(cè)，我們要橫跨整個(gè)A自變量，因?yàn)橹餍?yīng)是總和另一個(gè)自變量的兩個(gè)水平而得到的自變量效果，所以對(duì)于這些自變量效應(yīng)所下的結(jié)論要比一般單一變量實(shí)驗(yàn)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(shí)，B1和B2的表現(xiàn)則相差無(wú)幾。所以，一個(gè)自變量的影響程度隨另一個(gè)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(yè)，講稿共42頁(yè)，2023年5月2日，星期三第25頁(yè)，講稿共42頁(yè)，2023年5月2日，星期三2、交互作用的意義

在右邊的實(shí)驗(yàn)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(gè)實(shí)驗(yàn)我們就會(huì)得到B因素和因變量無(wú)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(huì)認(rèn)為B因素和因變量具有直接關(guān)系。舉個(gè)極端的例子：假如有兩個(gè)實(shí)驗(yàn)室同時(shí)都在研究B因素的效果。一個(gè)實(shí)驗(yàn)室將A因素的水平固定在A1水平上，而另一個(gè)實(shí)驗(yàn)室將A因素固定在A2水平上。結(jié)果兩個(gè)實(shí)驗(yàn)室將得到關(guān)于B因素的相反的結(jié)論。

第26頁(yè)，講稿共42頁(yè)，2023年5月2日，星期三從上例可以看到，在兩個(gè)實(shí)驗(yàn)中可能有許多不同之處可能造成實(shí)驗(yàn)結(jié)果的誤差，因此如果我們認(rèn)為某個(gè)因素可能是關(guān)鍵因素，就可通過(guò)進(jìn)行多因素的實(shí)驗(yàn)來(lái)對(duì)其進(jìn)行檢驗(yàn)和澄清。其次，當(dāng)學(xué)術(shù)理論預(yù)測(cè)兩個(gè)因素具有交互作用，這時(shí)就需要通過(guò)多因素實(shí)驗(yàn)來(lái)檢驗(yàn)。有時(shí)觀察者觀察到兩個(gè)自變量具有交互作用，也需要通過(guò)多因素實(shí)驗(yàn)來(lái)進(jìn)一步確認(rèn)；或研究者認(rèn)為某個(gè)交互作用很重要，也會(huì)通過(guò)多因素實(shí)驗(yàn)來(lái)得到它。另外，需要澄清的一點(diǎn)是在例子中用直線來(lái)表示兩點(diǎn)的結(jié)果僅是為了說(shuō)明問(wèn)題，不表示在實(shí)驗(yàn)中可利用一個(gè)因素的兩種水平就確定一個(gè)函數(shù)關(guān)系。實(shí)際上要建立一個(gè)函數(shù)關(guān)系，一個(gè)變量至少要具有三個(gè)以上的水平變化。其變化范圍要盡量涵蓋該變量的整個(gè)分布范圍。第27頁(yè)，講稿共42頁(yè)，2023年5月2日，星期三第三節(jié)

自然組設(shè)計(jì)

自然組設(shè)計(jì)（natural-groupsdesign）：依據(jù)被試的某種在自然發(fā)展過(guò)程中形成的特征來(lái)加以分組的設(shè)計(jì)。自然組設(shè)計(jì)一定是獨(dú)立組，但不是隨機(jī)分派被試或配對(duì)分派。并且組與組之間不是等組。研究被試某種特質(zhì)時(shí)通常采用自然組設(shè)計(jì)。由于自然組設(shè)計(jì)中對(duì)變量的操縱是自然幫我們做的，因此在自然組設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)中對(duì)自變量和因變量進(jìn)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(shí)可能同時(shí)也改變了其它的變量。第28頁(yè)，講稿共42頁(yè)，2023年5月2日，星期三一、發(fā)展變量主要是指年齡。對(duì)于年齡增加而帶來(lái)的行為改變，有時(shí)很難確定其因果關(guān)系，這是因?yàn)殡S著年齡的不同，很多相關(guān)的條件都會(huì)發(fā)生改變，因此要想確定自變量和因變量之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系是很困難的。第29頁(yè)，講稿共42頁(yè)，2023年5月2日，星期三例：想測(cè)量?jī)山M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(shuō)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(jī)分成兩組，一組在30歲時(shí)接受學(xué)習(xí)能力測(cè)試，另一組在60歲時(shí)接受測(cè)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(gè)小鎮(zhèn)在60年間文化、社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境一直保持恒定，并不受外界影響。如果這時(shí)發(fā)現(xiàn)兩組有差異，我們可以說(shuō)年齡是導(dǎo)致學(xué)習(xí)能力差異的原因嗎？第30頁(yè)，講稿共42頁(yè)，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(jìn)行測(cè)量研究。這種研究有實(shí)用價(jià)值，但是無(wú)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(cè)量研究同一被試。這種研究是被試內(nèi)設(shè)計(jì)，克服了橫斷研究的一些弱點(diǎn)。但是還是有一些問(wèn)題存在。（1）被試的選擇漏失。（2）連續(xù)測(cè)量的漸進(jìn)誤差。第31頁(yè)，講稿共42頁(yè)，2023年5月2日，星期三二、靜態(tài)變量對(duì)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(xiàng)研究中發(fā)現(xiàn)盲童和正常兒童相比較，在運(yùn)動(dòng)感覺(jué)的準(zhǔn)確性上要好于正常兒童。我們是否可以認(rèn)為眼盲是造成運(yùn)動(dòng)感覺(jué)好的原因？第32頁(yè)，講稿共42頁(yè)，2023年5月2日，星期三所有的自然組設(shè)計(jì)都不能明確地定出因果關(guān)系。每當(dāng)我們將兩組的差異歸因于被試變量的不同時(shí)，我們都應(yīng)該小心，看一看被試變量還有沒(méi)有我們沒(méi)有發(fā)現(xiàn)的不同點(diǎn)。當(dāng)我們把被試按照一個(gè)不同特征分組時(shí)，可能把其它不同的特征也包括進(jìn)去了。第33頁(yè)，講稿共42頁(yè)，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(cuò)覺(jué)程度遠(yuǎn)大于正常人。我們是否可以認(rèn)為是精神病變導(dǎo)致了這種錯(cuò)覺(jué)的加大？為什么？第34頁(yè)，講稿共42頁(yè)，2023年5月2日，星期三三、交互作用和競(jìng)爭(zhēng)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