预习第三章+实验设计的基本类型

分 马 问 题
如下图所示，栏内有九匹马，请你
画出两个正方形将每一匹马分开。
假如你是个医生，面临一个胃部患恶性 肿瘤的病人，这个病人不能动手术，但 如果不摧毁肿瘤，病人会死掉。有一种 射线可摧毁肿瘤，如果用高强度射线辐 射肿瘤，肿瘤虽会被摧毁，但这种高强 度射线也会使肿瘤通道上的健康组织受 到损伤。强度较低的射线对健康组织无 害，但也不会摧毁肿瘤。 请问用什么方式能使射线摧毁肿瘤的同 时又避免伤害健康组织呢？
定时系列设计的优缺点
具有前后设计的优点 优点 降低由于一次观测而得到被试不正常行为的 几率 提供测量过程中的信息 由于更多次的观测，势必延长实验时间，
缺点
从而会有更多的外来影响 正是因为更多次的观测，更易引起顺序误差，
导致练习、疲劳、紧张或厌烦等效应
3、抵消实验条件的设计
reversal experimental condition design：指抵消实验过程中无关变
4、实验程序：
在第一节课接近下课时，要求全班同学完成一项“克列
别林加算测验”。然后将同学随机分成第1组和第2组两组。让 第1组同学到操场跑步（实验组），第2组同学像往常一样开展 正常的课间休息（控制组）。经过10分钟的跑步，第1组同学 又被老师带回教室，稍作休息后，要求全班同学再完成一次 “克列别林加算测验”（一个自变量两种处理）
第三章 实验设计
Experimental Design
本章内容
第一节 实验设计概述
第二节 被试内实验设计 第三节 被试间实验设计
第四节 混合实验设计
第五节 多因素实验设计
第一节 实验设计概述
一、什么是实验设计 二、实验设计的功能
三、实验设计的基本概念
四、实验设计的分类
一、什么是实验设计
experimental design：是控制实验条件和安排实验程序的计
样就有60人的研究被试。（一个自变量三种以上处理）
测量得到学习策略评估分数，如表2所示。
表2 中学生学习策略水平的年级间比较 grade1 50 43 43 grade2 35 45 55 grade3 50 45 56 grade4 55 70 63 grade5 75 85 65 grade6 70 79 55
9
10 11 12
78
70 67 74
109
106 95 98
70
80 88 71
80
100 105 84
13
14 15 16 17 18 19 20
93
85 82 71 69 67 80 76
116
110 120 90 95 100 101 103
90
85 75 95 89 65 73 90Fra Baidu bibliotek
110
3、排除了被试间设计实验中由于被试接受多种处理导致 的学习迁移效应； 4、通过等组匹配可以降低实验处理间的变异性； 5、被试的随机化分配可以降低被试的反应倾向。
缺点：1、尽管可以使用随机化或匹配被试，但不同实验处理的被
试间仍然可能存有差异；
2、需要的被试数较多，花费的时间、人力、物力较多。
第三节 被试内设计
是随机设计的一种扩展。目的是使各组的特性更加 相同。这种设计可以控制组内变异和组间变异。 匹配被试就是对全部被试进行预备测验，测验的性 质与正式实验是类似的，或者说是相关的，然后按
成绩均匀地形成组别。
例子：学校分班
配对组设计的步骤
第一步：让所有被试做“共同作业”（common
task），即接受预备测验，获得作业的分数
within-subjects design
一、被试内设计的特点
被试内设计（within-subjects design） 组内设计（within-group design）是每个被试者须接受自变量的
所有情况的处理。
其基本原理是：每个被试参与所有的实验处理，然后比较相同被 试在不同处理下的行为变化。 在实验研究中，如果被试间的差异较小，而且实验者主要想研究 每一个被试对实验处理所引起的行为上的变化，都可以考虑采用 被试内设计。
二、被试间设计的类型
1、随机组设计
random-group design，就是将被试随机分配在不同的组内接受
不同的自变量处理。
其基本假设是将被试随机分配到不同的组，若对各组用同一样 的课题（或进行同样的实验处理），在系统的条件下对他们进行 测量，其结果就成为相等组（equivalent groups) ，则他们的成 绩在统计上是相等的。
2、定时系列设计
指实验处理前对一组被试做一系列的定时重复观测，然后 实施实验处理。再对被试作一系列的定时重复观测，分析 自变量（实验处理）对因变量的关系。 表4 定时系列设计模式
组数
1
观测前
Y1a、Y1b、Y1c
处理
X
观测后
Y2a、Y2B、Y2C
说明：Y1 a、Y1b、Y1c 表示实验处理前的观测值 Y2a、Y2B、Y2C 表示实验处理后的观测值 X 表示实验条件处理 举例：代币制对儿童问题行为的矫正作用
只参加一种条件下的实验，组与组之间的反应结果不产生相互影
响，因此是独立的，故称独立组实验设计。
研究示例1：课间休息方式对思维敏度的影响
1、研究目的
2、被试的选择
3、实验材料
4、实验程序
1、研究目的：研究课间休息方式对思维敏度的影响
2、被试的选择：随机抽取一个班，从中抽取40名被试
3、实验材料的选择：克列别林加算测验
35 55 58
30 35 30 40
53 35 50
38 60 61 56
60 80 76
25 30 55 75
78 28 36
40 75 40 71
65 42 56
60 80 45 65
68 46 50
85 80 45 70
五、被试间设计的优缺点
优点：1、获得的数据互不关联，相互独立；
2、实验处理在短期内完成，避免被试的厌烦情绪；
表1 课间休息方式对思维敏度影响的实验研究
被试编号
1 2 3 4 5 6 7 8
实验组前侧
85 76 90 69 70 80 95 88
实验组后测
102 110 110 90 108 95 120 110
控制组前测
80 72 95 80 68 76 92 84
控制组后测
92 90 105 87 80 90 98 100
二、被试内设计的类型
1、实验前后设计
2、定时系列设计 experimental before-after design：指在实验条件处理前对被 3、抵消实验条件的设计 试进行观测的结果与实验条件处理所做的同样观测结果加以 对比的设计。即，这种设计类型是实验（处理）前后的比较 设计。
第一次参加射击运动的人在接受打靶训练前后打靶成绩的变化。
方法：抽签法、笔画法、报数法
随机组设计的优缺点
可以控制两组被试者变量的差异，
分组的方法简单可行 优点 由于对每一被试者只作一次观测，可消除 某些实验误差，如练习的影响 分成等组的方法仍欠精密 缺点 若两组在不同时间观测，就可能插入实验 以外的偶发事件，影响因变量的观测结果
2、配对组设计
也叫等组设计、匹配组设计(matched-groups design)，
94 80 112 98 80 90 98
被试间设计的主要特点是：比较是在不同被试之间进行。
因此在这样的设计中，它的关键就是要克服被试组之间 的差异，也就是要尽量做到参加实验的各组被试间基本
上是相等的，这样就可以观察接受不同实验条件处理的
各组被试在有关因变量上是否有差异。如果存在差异， 那么这差异应该就是由实验处理的不同造成的。
的材料混在一起，要求被试把两种材料区分开来。
• 实验结果如下：
两个自变量分开绘制的结果
虚构：两变量没有交互作用
平行线意味着没有交互作用的发生
四、实验设计的分类
单因素实验设计
根据实验中要操纵变量的多少
多因素实验设计
被试间设计 根据在各自变量及
各种处理水平中是
否用相同的被试
被试内设计
混合设计
第二节 被试间设计
第二步：根据作业分数形成配对组（matched group）
配对组设计的优缺点
在实验处理之前，就把组间变异缩到最小 优点 使各组内变异比单独的随机分配更接近相等
缺点
实验者因分配被试而大大增加工作量
三、数据处理方法（SPSS软件）
包含的统计变量：实验的自变量A，实验的因变量Y。
预期的统计结果：自变量A的主效应是否显著，即 F（(P-1),
7、多重比较（multiple comparison）
多因素实验设计举例——交互作用
• 杨治良等人（1981）的记忆实验 – 实验目的：了解年龄对再认能力的影响。 – 自变量：第一个自变量是年龄，初中生年龄组和大学 生年龄组。第二个自变量是实验材料，具体实物图形 组和词组两个组。 – 因变量：再认能力d’作指标。 – 方法是再认法：把被试者识记过的材料和没有识记过
2、水平（level）
3、水平结合（level combination） 4、主效应（main effect） 5、交互作用（interaction） 由每个单独因素（自变量）所引起的因变量的变化叫主效应。
当一个自变量产生的效果在第二个自变量的每一水平上
6、简单效应（simple effect）
不一样时，交互作用就发生了。
量的一种设计。前面讲到，有些无关变量在某些实验情况下既不
能被消除，又不能保持恒定。例如，单组实验往往由于前一处理 影响后一处理的效果，产生顺序误差。为了抵消顺序误差，采用 ABBA设计和拉丁方设计。
ABBA设计
适用于自变量水平为两个的情况（分别用A和B表示）。
举例：分马与肿瘤问题，如何安排被试解决这两个问题的顺序？
一、被试间设计的特点 被试间设计（between-subjects experimental design）
组间设计（between-groups experimental design），
独立组实验设计（independent-group design）、 完全随机实验设计（randomized experimental design） 是把被试随机分配到自变量不同水平界定的实验条件下，接受不 同的实验处理。也就是说，要把被试随机分成几组，每一组被试
例2．中学生学习策略水平发展的研究（一个自变量三种以上处理）
研究示例2：中学生学习策略水平的发展研究
现在关于学习策略的研究是教育心理学范畴内的热门课题，其 研究成果可直接用于中学生的学习指导。那么这一课题如何设计呢？ 其中的自变量、因变量及额外变量有哪些？ 自变量是“发展”，就是中学生的年级变化，它应该包括 6个水 平，即从初中一年级到高中三年级。因变量是学习策略的测量分数， 可用量表测量得到。额外变量则涉及学生抽样中应保持一致的诸多 因素，如学校类型、男女比例、教师教学水平等。 如果把问题简化，可以这样来进行实验设计：从一所中学的初 中一年级到高中三年级学生分别随机抽取10名学生，男女各半。这
P(n-1)）的P值是否小于0.05。 实施的统计过程： 两个水平：analyze—compare means—independent samples t test 两个或以上水平： analyze—compare means—One- Way ANOVA
四、应用举例及延伸
例1．课间休息方式对思维敏度的影响。（SPSS操作）
划，即在严密控制的条件下，有组织地逐次变化条件，对相
伴随的心理现象的变化进行观察、记录和测定，从而确定条 件与心理现象的关系。
二、实验设计的功能
1、使研究变量的效果最大化
2、对额外变量进行有效控制 3、使实验误差差异最小化 4、充分体现自变量和因变量之间的关系和内在联系
三、实验设计的基本概念
1、因素（factor)
进行打靶练习前，先进行一次打靶测验，记录下他们的打靶成
绩（前测成绩）。然后对他们进行为期1周的打靶训练，每天2 小时。训练结束后，再次对他们的进行打靶测验，记录下他们
的成绩（后测成绩）。将前后两次成绩进行比较，就可以看出
1周的训练是否有效果。
实验前后设计的优缺点
能较明显地观测出实验处理的效果如何 优点 对被试需要较少，无须设臵控制组，不但提 高了劳动效率，被试变量也得到了较好控制 前后两次观测之间存在时间间隔， 缺点 会带来外来影响 易产生顺序误差
表3 实验前与实验后设计模式
组数 1
前观测 Y1
处理 X
后观测 Y2
说明：Y1 表示实验处理前对被试观测所得的值
Y2 表示实验处理后对被试观测所得的值
X 表示实验条件处理
实验前后设计举例
目的：第一次参加射击运动的人在接受打靶训练前后打靶
成绩的变化。
方法：选择10名从来没有参加过射击运动的被试，在他们