實(shí)心I06-心理學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)-被試間設(shè)計(jì)與被試內(nèi)設(shè)計(jì)

第六講

被試間和被試內(nèi)設(shè)計(jì)試驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本術(shù)語(yǔ)用來(lái)區(qū)分被試組或試驗(yàn)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(jié)合（levelcombination）主效應(yīng)（maineffect）和交互作用（interaction）簡(jiǎn)潔效應(yīng)（simpleeffect）和簡(jiǎn)潔簡(jiǎn)潔效應(yīng)處理效應(yīng)（treatmenteffect）因素設(shè)計(jì)（factorialdesign）單因素設(shè)計(jì)準(zhǔn)試驗(yàn)設(shè)計(jì)一組后測(cè)設(shè)計(jì)和一組前后測(cè)設(shè)計(jì)單組時(shí)間序列設(shè)計(jì)/單組相等時(shí)間樣本設(shè)計(jì)典型的完全隨機(jī)設(shè)計(jì)匹配組設(shè)計(jì)不等組設(shè)計(jì)前后測(cè)完全隨機(jī)設(shè)計(jì)所羅門四組設(shè)計(jì)被試內(nèi)設(shè)計(jì)一組后測(cè)設(shè)計(jì)

（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(shuō)明處理有效果。例：“心理干預(yù)能否幫助戒酒”一組前后測(cè)設(shè)計(jì)

（onegrouppretest-posttestdesign）模式：邏輯：假猶如前測(cè)相比，后測(cè)分?jǐn)?shù)發(fā)生變更，則說(shuō)明處理有效?；煜蛩兀赡苷f(shuō)明）：處理效應(yīng)；歷史（history）、自然成熟（maturation）、回來(lái)（regression）、測(cè)驗(yàn)維度意識(shí)（testing）、工具運(yùn)用（instrumentation）、前測(cè)與處理的交互作用。組數(shù)前測(cè)實(shí)驗(yàn)處理后測(cè)1O1TO2舉例假設(shè)被試前測(cè)（新學(xué)期起先時(shí)的測(cè)驗(yàn)）時(shí)語(yǔ)文成果平均為70分，參與一項(xiàng)旨在提高語(yǔ)文成果的訓(xùn)練支配（處理）后，后測(cè)（期末進(jìn)行的一次測(cè)驗(yàn)）時(shí)語(yǔ)文成果平均為90分 O1（70） T O2（90）單組時(shí)間序列設(shè)計(jì)模式：邏輯：從一系列測(cè)量值中剔除成熟效應(yīng)，然后比較前測(cè)和后測(cè)是否存在明顯的差異。假如引入處理后，使得前測(cè)和后測(cè)數(shù)據(jù)不再連續(xù)，即靠近引入試驗(yàn)處理的前測(cè)與后測(cè)成果水平截距凹凸發(fā)生明顯變更，則有處理效應(yīng)。O1O2O3O4TO5O6O7O8特點(diǎn)：前后測(cè)數(shù)目相等，時(shí)間間隔相等。優(yōu)缺點(diǎn)：（1）較好地限制了被試成熟因素的影響，能把該因素的效應(yīng)從總體數(shù)據(jù)中分別出來(lái)。（2）通過(guò)多次觀測(cè)避開(kāi)了可能由于一次測(cè)驗(yàn)而造成的有偏向性樣本成果的概率，從而克服了測(cè)驗(yàn)牢靠性的問(wèn)題。（3）多次觀測(cè)克服了統(tǒng)計(jì)回來(lái)的影響。（4）多次測(cè)量，可能會(huì)降低被試對(duì)試驗(yàn)處理的敏感性。（5）難以解除測(cè)驗(yàn)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(shí)間樣本設(shè)計(jì)模式：邏輯：無(wú)處理時(shí)（T1）的觀測(cè)值作為前測(cè)、基線成果，而有處理時(shí)的觀測(cè)值作為后測(cè)成果，通過(guò)對(duì)比這兩組值是否存在差異，推斷處理的效應(yīng)。特點(diǎn)：多次處理，多次觀測(cè)；處理與測(cè)量交替進(jìn)行，時(shí)間間隔相等T0O1T1O2T0O3T1O4舉例：“某降壓藥品是否對(duì)高血壓患者有效”方法：選擇50名患者追蹤調(diào)查100天，每天固定測(cè)量血壓，每10天為一個(gè)單位，取平均值作為該時(shí)段的血壓。10個(gè)時(shí)段中，5個(gè)時(shí)段服藥，5個(gè)時(shí)段不服藥，交替進(jìn)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(diǎn)：較好地限制了歷史因素、測(cè)驗(yàn)因素、統(tǒng)計(jì)回來(lái)等額外變量的影響。缺點(diǎn)外部效度低，緣由可能是多次測(cè)驗(yàn)降低或增加了被試對(duì)試驗(yàn)變量的敏感性；試驗(yàn)支配的反作用效果（reactiveeffectsofexperimentalarrangements）會(huì)影響該設(shè)計(jì)的外部效度；重復(fù)試驗(yàn)處理的干擾（multiple-treatmentinterference）。典型的完全隨機(jī)設(shè)計(jì)模式： 試驗(yàn)組R| T O 限制組R| O也稱獨(dú)立組設(shè)計(jì)（independentgroupsdesign）邏輯：由于兩組被試接受隨機(jī)分派（R），兩組在性質(zhì)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(xùn)練方法能否有效擴(kuò)大兒童詞匯量”1.單組前后測(cè)設(shè)計(jì)用詞匯量拓展訓(xùn)練方法進(jìn)行一年的訓(xùn)練100名5歲兒童，測(cè)得他們的詞匯量，作為前測(cè)成果一年后后測(cè)2.固定組比較設(shè)計(jì)對(duì)試驗(yàn)組用詞匯量拓展訓(xùn)練方法進(jìn)行一年的訓(xùn)練選擇兩個(gè)幼兒園，一個(gè)作為試驗(yàn)組，一個(gè)作為比照組一年后，再次測(cè)得他們的詞匯量，作為后測(cè)優(yōu)點(diǎn)：試驗(yàn)組和比照組相對(duì)同質(zhì)，克服了成熟、歷史等因素的影響。缺點(diǎn)：假如沒(méi)有依據(jù)隨機(jī)化原則和等組法選擇對(duì)等組，則會(huì)影響試驗(yàn)結(jié)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(shè)計(jì)（matchedgroupsdesign）模式邏輯：兩組被試基本相等，可以把后測(cè)成果的差異歸為由試驗(yàn)處理造成，能較好地進(jìn)行變量間的因果推論?？刂平M實(shí)驗(yàn)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(shè)計(jì)（nonequivalentgroupsdesign）自然組（naturalgroups）可行性方面限制無(wú)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(shí)）：G1| T O G2| O模式2（涉及因素為被試變量時(shí)）：G1| O G2| O前后測(cè)完全隨機(jī)設(shè)計(jì)

（pretest-postteststudies）模式： R| O1 T O2 R| O1 O2邏輯：假照試驗(yàn)組和限制組間分?jǐn)?shù)變更（O2-O1）差異顯著，說(shuō)明處理有效果。也稱作前后測(cè)限制組設(shè)計(jì)優(yōu)缺點(diǎn)：可以基本解除2至6類可能的說(shuō)明（歷史、成熟、測(cè)驗(yàn)等）；通過(guò)前測(cè)明確處理前的初始狀態(tài)，利于變量選擇和限制分?jǐn)?shù)變更的差異可能是單純處理的效果；也可能是處理與前測(cè)交互作用的結(jié)果。不能完全消退成熟等效應(yīng)影響。舉例：“如何說(shuō)明下列結(jié)果”語(yǔ)文訓(xùn)練支配結(jié)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(cè)時(shí)間序列設(shè)計(jì)模式：邏輯：先剔除成熟效應(yīng)，然后比較限制組和試驗(yàn)組前后測(cè)成果的變更趨勢(shì)，從中分析處理效應(yīng)是否存在增加了限制組，并進(jìn)行了多次測(cè)量，較好地限制了選擇、成熟、測(cè)驗(yàn)、統(tǒng)計(jì)回來(lái)等因素的影響；對(duì)測(cè)驗(yàn)的反作用效果，以及選擇與處理之間的交互作用可能會(huì)降低試驗(yàn)的外部效度。組別前測(cè)處理后測(cè)實(shí)驗(yàn)組O1、O2、O3、O4TO5、O6、O7、O8對(duì)照組O9、O10、O11、O12－O13、O14、O15、O16所羅門四組設(shè)計(jì)

（Solomonfour-groupdesign）模式： R|O1 T O2（Expr1） R|O3 O4（Ctrl1） R| T O5（Expr2） R| O6（Ctrl2）O6-O4：測(cè)驗(yàn)維度意識(shí)O4-O3：歷史、成熟與回來(lái)O5-O2：前測(cè)與處理交互作用O6-O5：T的效應(yīng)舉例：“語(yǔ)文訓(xùn)練支配結(jié)果模式”結(jié)果A： R|O1（60） T O2（80）

R|O3（60） O4（80）

R| T O5（70）

R| O6（70）結(jié)果B： R|O1（60） T O2（90）

R|O3（60） O4（70）

R| T O5（80）

R| O6（70）多因素設(shè)計(jì)兩個(gè)或更多因素，每個(gè)因素有兩個(gè)或更多個(gè)水平，因而產(chǎn)生多種水平結(jié)合可以是被試內(nèi)，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(nèi)和混合設(shè)計(jì)被試間（between-subjectsdesign）又稱作組間設(shè)計(jì)（between-groupsdesign）被試間因素或被試間變量被試內(nèi)（within-subjectsdesign）又稱作重復(fù)測(cè)量設(shè)計(jì)（repeated-measuresdesign）或組內(nèi)設(shè)計(jì)（within-groupsdesign）被試間因素或被試間變量混合設(shè)計(jì)（mixeddesign）2（年齡：年輕人、老年人）×2（詞的具體性：具體、抽象）項(xiàng)目間設(shè)計(jì)和項(xiàng)目?jī)?nèi)設(shè)計(jì)Within-/Between-itemsdesign比較是在項(xiàng)目（試驗(yàn)材料）之間還是相同項(xiàng)目上進(jìn)行被試間設(shè)計(jì)當(dāng)因素為刺激或任務(wù)變量時(shí)，每名被試只能接受一種處理或處理結(jié)合，或者只能參與一個(gè)條件的試驗(yàn)任務(wù)有關(guān)（獨(dú)立組或匹配組）；被試變量擇（事后設(shè)計(jì)、自然組設(shè)計(jì)或不等組設(shè)計(jì)）Tversky&Kahneman的推斷試驗(yàn)，19741×2×3×4×5×6×7×8=_____8×7×6×5×4×3×2×1=_____5s估計(jì)的中位數(shù)錨定偏向被試間設(shè)計(jì)的優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：避開(kāi)練習(xí)和乏累等遺留效應(yīng)所引起的混淆缺點(diǎn)：由被試個(gè)體差異所帶來(lái)的無(wú)關(guān)變異，并沒(méi)有從誤差變異中分別；這會(huì)導(dǎo)致誤差變異增大，降低試驗(yàn)設(shè)計(jì)的敏感度。須要被試數(shù)目成倍增加，有時(shí)特殊被試難以獲得。單因素被試內(nèi)設(shè)計(jì)獨(dú)立組設(shè)計(jì)莫里斯水迷宮（Morris等，1982）水池、平臺(tái)、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(tái)象限的游泳時(shí)間和距離自變量：如藥物A處理數(shù)據(jù)格式Excel輸入與處理數(shù)據(jù)分析—獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)（independentt-test）SPSS導(dǎo)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(diǎn)擊OK起先t檢驗(yàn) 3、描述統(tǒng)計(jì)與t檢驗(yàn)結(jié)果（方差是否齊性） 4、Leveneequalityofvariance確定報(bào)告t檢驗(yàn)結(jié)果，報(bào)告方差不齊時(shí)的結(jié)果要予以說(shuō)明 5、p不行能等于零，.000說(shuō)明p確定小于.0005匹配組設(shè)計(jì)匹配法創(chuàng)建相等組（如大鼠年齡）數(shù)據(jù)格式（與獨(dú)立組不同），試驗(yàn)組與限制組大鼠一一對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)分析——Paired-SamplesTTest描述統(tǒng)計(jì)、相關(guān)分析（可忽視）、配對(duì)樣本t檢驗(yàn)結(jié)果試驗(yàn)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(yàn)組大鼠的躲避潛藏期（27s）較短。不等組設(shè)計(jì)雄性與雌性大鼠（限制年齡）獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)關(guān)注：三類設(shè)計(jì)的自由度單因素完全隨機(jī)多組設(shè)計(jì)“水迷宮探討藥物效果”藥物A、B、勸慰劑數(shù)據(jù)格式：自變量M（三個(gè)水平）、因變量LExcel輸入（利用average函數(shù)計(jì)算各大鼠L的平均數(shù)），spss導(dǎo)入數(shù)據(jù)分析：?jiǎn)我蛩乇辉囬g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(jì)； 點(diǎn)擊OK起先F檢驗(yàn)。F檢驗(yàn)的多重比較Plannedorunplannedcomparisons（是否在收集數(shù)據(jù)前就已經(jīng)確定要做的比較，前者是一種預(yù)先比較prioricomparison，后者是一種事后比較post-hoccomparison）無(wú)支配比較Univariate：PosthocMultipleComparisons報(bào)告：Tukey-HSD事后檢驗(yàn)發(fā)覺(jué)，同勸慰劑限制組相比，無(wú)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(gè)試驗(yàn)組之間并沒(méi)有顯著差異支配比較線性對(duì)比技術(shù)：A與B比較；A與B、C等比較；AB等與CD等比較指派權(quán)重不參與比較的條件權(quán)重為0相互比較的條件指派相反符號(hào)（正與負(fù)號(hào)）權(quán)重和為0，如0，1，-1或-2，1，1Analyze>>CompareMeans>>One-wayANOVA… 選擇Dependentlist和Factor 點(diǎn)擊Contrast，在Coefficients框中，添加(add)各條件的權(quán)重系數(shù)Continue>>OK.結(jié)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(jī)試驗(yàn)設(shè)計(jì)除藥物A外，飼養(yǎng)空間大小是否也影響大鼠的學(xué)習(xí)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(jī)分派到四組大鼠數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)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(jì)；Plot繪圖 點(diǎn)擊OK起先F檢驗(yàn)。報(bào)告：飼養(yǎng)空間大小的主效應(yīng)顯著，F(xiàn)(1,44)=47.055，p<.0005；藥物類型的主效應(yīng)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(jiǎn)潔效應(yīng)檢驗(yàn)固定一個(gè)方向，考察另一因素的效應(yīng)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(jiǎn)潔效應(yīng)的報(bào)告當(dāng)從誕生起先的飼養(yǎng)空間大時(shí)，藥物類型的主效應(yīng)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(dāng)從誕生起先的飼養(yǎng)空間小時(shí)，藥物類型的主效應(yīng)不顯著，F(xiàn)<1。三因素完全隨機(jī)試驗(yàn)設(shè)計(jì)有無(wú)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(jī)分派數(shù)據(jù)格式Excel計(jì)算每只大鼠在若干次trial中的躲避潛藏期的均數(shù)，整理成C、S、M、L四列數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)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(jì)；Plot繪圖 點(diǎn)擊OK起先F檢驗(yàn)。結(jié)果報(bào)告有無(wú)同伴、飼養(yǎng)空間大小與藥物類型的主效應(yīng)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(wú)同伴與飼養(yǎng)空間大小的交互作用顯著，F(xiàn)