第五章 实验设计

Xa Xa1 O11 R Xa1Xb1 O1 R Xa1Xb2 O2 R Xa2Xb1 O3 R Xa2Xb2 O4 Xb2 Xb Xb1 O12 O1: …. O1k O21 O22 O3: …. O2k Xa2 R Xa1Xb1 O1 O31 O32 O2: …. O3k O41 O42 O4: …. O4k Ob2 Ob1 R Xa1Xb2 O2 R Xa2Xb1 O3 R Xa2Xb2 O4 R Xa3Xb1 O5 R Xa3Xb2 O6 Xb2 Xb O21 O22 O2k Oa1 O41 O42 O4k Oa2 O61 O62 O6: …. O6k Oa3 Ob2 Xb1 Xa 3 ×2完全随机化多因素设计模式 Xa1 O11 O12 O1k Xa2 O31 O32 O3k Xa3 O51 O52 O5: …. O5k Ob1
X 980 780 580 380 180
A B C D E F H G
-20
〇1
〇2
〇3
〇4
〇5
〇6
〇7
〇8
2、相等时间样本设计
设计模式： X1O1 X0O 2 X1O3 X0O4
优点：能较好控制“历史”因素对内部效度的影 响。所以该设计被广泛应用于研究不同条件下学 生学习的效应。
缺点：在控制影响外部效度的因素方面不够理想
组中重复的次数也相同
3、三种分配区组被试的方式：
A、一名被试作为一个区组重复接受H种处理，即重复测量设计
B、采用配对法，把在某些特性相同的H个（或H的倍数）被试加 以配对，这时每个配对组为一个区组，H个被试随机分配到H个处
理中
C、区组内的基本单元是一个团体或一个子集，如一个年级为一 个区组，用随机分配的方法给予每个班的实验处理方面
水平结合
一个因素的某一水平与另一因素的某一水平的结合，成为一个水平结
合，或者一个处理结合 例如：噪声强度两个水平：40分贝（A1）、60分贝（A2）; 任务难度两个水平：高（B1）、低（B2） 包含的实验处理有2×2=4
主效应与交互效应
主效应：指的是一个因素的独立效应，即它的不同水平所引起的变异 3×2 2×2×2：噪声强度、任务难度、有无竞争
评价： 影响内部效度的因素基本上得到控制测验的反作 用、选择偏差等因素是实验处理X的交互作用可能会影响 该设计的外部效度
3.平衡对抗设计（轮组设计、拉丁方设计）
定义（Counterbalanced Designs）：实验中由于前一个实验处理影响后一个实
。测验的反作用、实验安排的反作用、选择偏差
与实验变量的交互作用重复实验处理的干扰均可
能影响相等时间样本设计下的研究的外部效度。
二 .多组准实验设计
1.不相等实验组控制组前测后测设计 2. 不相等实验组控制组前测后测时间系列设计 3. 平衡对抗设计（轮组设计、拉丁方设计）
1.不相等实验组控制组前测后测设计
（五）所罗门四组设计
特点是将“有无前测验”这一变量纳入实验设计之中，将 此变量所造成的方差从总的方差中排除出去，以检验实验
处理所产生的影响是否显著。
R1
O1
X
O2
R2
O3
-
O4
R3
X
O5
R4
-
O6
例：
有无实验处理效应？ 有无前测效应？
统计方法？
例：
有无实验处理效应？ 有无前测效应？
统计方法？
实验处理组合 区 组 Xa1 Xb1 1 O111 Xa1 Xb2 O112 Xa1 Xb3 O113 Xa2 Xb1 O121 Xa2 Xb2 O122 Xa2 Xb3 O123
2
… n
O211
… On11
O212
… On12
O213
… On13
O221
… On21
O222
… On22
O223
… On23
心理学实验设计
第五章 真实验设计 第六章 准实验设计 第七章 非实验设计
第五章 心理学实验设计
第一节 概述 第二节 真实验设计
第三节 准实验设计
第四节 非实验设计
第一节 概述
一 实验设计
二 实验设计的类型
三 实验设计常用术语
一 实验设计
实验设计：研究者针对需要验证的实验假设，为有计划的 搜集观察资料而预先建立和依据的设计模式。 实验设计是进行科学实验前做的具体计划 目的在于找出实验条件和实验结果之间的关系，做出正确 的结论，来检验解决问题的假设。
（四） 实验组控制组前测后测设计
R1
O1
X
O2
R2
O3
-
O4
例 教学训练对标题预测内容的能力影响
实验组
内容预测1
方法训练
内容预测2
控制组
内容预测3
来自百度文库
常规训练
内容预测4
注意:1独立样本T检验;2单因素协方差分析
评价
优点：同实验组控制组后测设计 缺点：使用了前测，虽然为检查随机分组是否存 在偏差提供了充分的依据，但可能影响后测的敏 感性、疲劳效应、熟悉效应。
交互效应：反映两个或者多个因素的联合效应。
当一个因素如何起作用受到另一个因素影响时，称为两个因素之间存在交互
效应；
当一个因素如何起作用受到另外两个因素影响时，称为三个因素之间存在交 互效应。
第二节 真实验设计
一 完全随机化设计（独立样本设计或被试间设计） 二 随机化区组设计（相关样本设计或被试内设计） 三 多因素实验设计（析因设计）
评价
优点 因把实验组控制组前测后测设计与实验组控制组后测 设计结合起来使用，所以具有这两种设计的所有优点 还可以检验实验处理与前测验之间的交互效应
所以该设计模式在内在效度和外在效度方面都无缺点 ，是研究心理和行为的一种理想的实验设计
缺点：该设计要使用四组同质的被试，往往难以找到，所 以一般使用在验证性实验研究中，试探性研究不采用该设 计。
基本模式 O1 X O2
…………………… O3 X O4
主要缺点： 选择与其他因素的交互作用可能会降低该 设计的效度
2.不相等实验组控制组前测后测时间系列设计
基本模式 O1 O 2 O3 O4 X O5 O6 O7 O8 …………………………………………… O9 O 10 O11 O12 O13 O14 O15 O16
3.多组准实验设计
1、时间系列设计
设计模式：O1 O 2 O3 O4 X O5 O6 O7 O8 引入实验变量X后，时间系列设计的某些可能的结果模型
优点：能较好控制“成熟”因素、降低历史因素对内部效度的影响，可控
制测验因素的干扰，有时能控制统计回归的因素； 缺点：不能控制与实验处理同时发生的偶发事件的影响，不能排除与自变 量同时出现的附加变量的影响，不易控制测验与实验处理的交互作用，多 次施测可能降低或增加被试对实验处理的敏感性。
为被试间设计； 被试随机取样，随机安排到不同的实验处理，称为完全随机化设计 各个实验处理组的被试之间没有关系，称为独立样本设计 实验组控制组后测设计
实验组控制组前测后测设计
所罗门四组设计（重迭实验设计）
（二）实验组控制组后测设计
1.设计模式 2.数据统计检验
3.
1.设计模式
R1
X
O1 差异?
R2
5、分区重复测量的多因素实验设计
在析因实验设计中，对被试的分配，有时采用随机分配与重复测量
相结合的方法，即对一种或几种自变量用随机分配法，而对其它自 变量则用重复测量法，这种综合分配的多因素实验设计被称为分区
重复测量多因素实验设计（多因素混合设计）
基本模式（ 3 × 2多因素混合设计）
Xa1 O11 Xa Xa2 O21 O22 O2: …. O1k O41 O2k O51 O52 Xa3 O31 O32 O3: …. O3k O61 O62
2、多因素实验设计的优点
可考察各个自变量对同一因变量的主要影响效应（主 效应） 可考察各个自变量交互作用对因变量的主要影响效应（ 交互作用） 可考察一个自变量的各个水平在另一个因素的某个水平 上的效应（简单效应）
3、完全随机化多因素实验设计（随机析因设计）
A、基本模式
2 ×2完全随机化多因素设计模式
评价
优点：考虑了个别差异对实验结果的影响 （即区组效应），并可通过统计处理排除 这种影响 缺点：区组的划分不一定容易进行；划分 得到的区组内部的被试差异也可能很大
随机化区组单因素设计的基本模式
实验处理 区 组
X1 X2 X3 X4
区组平均
优良
中等 较差
O11
O21 O31
O12
O22 O32
O13
四 交叉聚合实验设计
一 完全随机化设计（独立样本设计或被试间设计）
（一） 概念 （二） 实验组控制组后测设计 （三） 实验组控制组多组后测 （四） 实验组控制组前测后测设计 （五）所罗门四组设计（重迭实验设计）
（一）概念
概念：每个被试只接受一种自变量水平或者多个自变量水平结合中的一种实验处理，
不同被试接受不同的自变量水平或者多个自变量水平结合中的不同实验处理，所以称
1.多因素实验设计 2.优点 3.完全随机化多因素实验设计（随机析因设计） 4.随机化区组多因素实验设计 5、分区重复测量的多因素实验设计
1、多因素实验设计（析因设计）
在同一个实验里可以同时观测两个或两个以上自 变量对一个因变量的影响，以及自变量与自变量 交互作用效果的实验设计 一般用×表示因素之间的相互结合关系，每个数 字表示一个因素，数字取值表示该因素的水平数 ，如2 × 3 ×2是三因素设计，第一个因素为2个 水平，第二因素为3个水平，第三个因素为2个水 平。如本实验采用3（项目难度：难、中、易） ×2（时间压力：有、无）两因素被试内设计。
二 实验设计的类型
从对实验控制条件的严密程度的不同：
真实验设计
准实验设计 非实验设计
根据实验中要操纵变量的多少：
单因素实验设计 多因素实验设计
根据在各种自变量及各种处理水平中是否用相同被试：
被试内设计
被试间设计
混合设计
三 实验设计的基本术语
因素与水平
因素：自变量， 可以是刺激变量，也可以是被试变量 水平：因素的特定值称为“水平”或称为“处理”
Xb1
Xb
O12 O1: ….
Ob1
Xb2
O42
O4: ….
O4k Oa1
O5: ….
O5k Oa2
O6: ….
O6k Oa3
Ob2
第三节、准实验设计（Quasi-Experimental Designs）
一 单组准实验设计 二 多组准实验设计
一 单组准实验设计
1.时间系列设计
2.相等时间样本设计
注意：独立样本T检验来进行差异判断。
O2
例：观看暴力电视对攻击行为的影响.
实验组儿童
看暴力电 视
攻击次 数 差异?
控制组儿童
-
攻击 次数
2.数据的统计检验
独立样本平均数的t-检验：？O1 ＝ O2 曼-惠特尼（Mann-Whitney）U-检验 或 中位数检
验（非参数检验）
（三）实验组控制组多组后测设计模式
O1: …. O3: ….
O2: …. O4: ….
Oa1
Oa2
B、数据的统计分析
独立样本的多因素方差分析
4、随机化区组多因素实验设计
什么是随机化区组多因素实验设计： 析因设计中用一个组的被 试接受设计中每一种因素各个水平组合成的全部处理，观测得 到每个被试的全部反应分数就是一个区组，至于哪个被试先接 受哪一种实验处理，则须用随机分配的方法来决定 基本模式（ 2 × 3 随机化区组多因素设计） 优点：所需的被试人数少；少了个体差异
R1
X1
O1
R2
X2
O2
差异?
R3
注意：F检验来进行差异判断
O3
例：电视内容对攻击行为的影响.
实验1组儿童
看暴力电视
攻击次数
实验2组儿童
看助人 电视
攻击次数
差异?
控制组儿童
-
攻击次数
注意：F检验如有显著差异，则还需进一步多重比较。
评价
采用随机选取和分配被试的方法,可以控制选择,被 试消亡以及选择和成熟的交互作用. 安排实验组和控制组,可以控制历史,成熟,仪器的 使用等因素对实验的干扰. 不进行前测,可以消除练习,熟悉和疲劳效应.
O23 O33
O14
O24 O34
O1
O2 O3
处理平均
O.1
O.2
O.3
O.4
O..
实验组控制组配对被试设计
A、基本模式 R O M R B、数据统计分析 相关样本的 t 统计法 C、优点
a、对机体变量的控制方面要比完全随机化设计更为严格，特别是被试人 数较少时
X
O1 O2
b、统计方法比较简单
（三）多因素实验设计（析因设计）
二 随机化区组设计
也叫相关样本设计、被试内设计
1、区组（plot） 起源于农业田间研究中按土地的特点把实验区域划分为不 同的“区域”或“区块” 心理学实验中的区组是指把被试按照个体差异分配到不同
的被试组，并且把这种“区组”的差异作为一个额外变量
来进行控制。 2、随机化区组设计的目的： 使区组内的被试差异尽量缩小 （区组内被试同质），区组之间的差异尽量扩大 每一区组都接受全部实验处理，每一种实验处理在不同的区