实心I06心理学实验设计-被试间设计与被试内设计.ppt

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1、第六讲 被试间和被试内设计,实验设计的基本术语,用来区别被试组或实验条件的维度叫因素（factor），即自变量。 因素的特定值称作水平（level）或处理（treatment） 水平结合（level combination） 主效应（main effect）和交互作用（interaction） 简单效应（simple effect）和简单简单效应 处理效应（treatment effect） 因素设计（factorial design）,单因素设计,准实验设计 一组后测设计和一组前后测设计 单组时间序列设计/单组相等时间样本设计 典型的完全随机设计 匹配组设计 不等组设计 前后测完全随机设计

2、所罗门四组设计 被试内设计,一组后测设计（one group post-test design）,模式：TO 逻辑：如果同记忆中的一般情况相比，或同已有记忆相比，施加处理（T）后，所观察变量有变化，则说明处理有效果。 例：“心理干预能否帮助戒酒”,一组前后测设计（one group pretest-posttest design）,模式： 逻辑：如果同前测相比，后测分数发生变化，则说明处理有效。 混淆因素（可能解释）： 处理效应； 历史（history）、自然成熟（maturation ）、 回归（regression）、测验维度意识（testing）、工具使用（instrumentation

3、） 、前测与处理的交互作用。,举例,假设被试前测（新学期开始时的测验）时语文成绩平均为70分，参与一项旨在提高语文成绩的训练计划（处理）后，后测（期末进行的一次测验）时语文成绩平均为90分 O1（70）TO2（90）,单组时间序列设计,模式： 逻辑： 从一系列测量值中剔除成熟效应，然后比较前测和后测是否存在明显的差异。 如果引入处理后，使得前测和后测数据不再连续，即靠近引入实验处理的前测与后测成绩水平截距高低发生明显变化，则有处理效应。,特点：前后测数目相等，时间间隔相等。 优缺点： （1）较好地控制了被试成熟因素的影响，能把该因素的效应从总体数据中分离出来。 （2）通过多次观测避免了可能由于

4、一次测验而造成的有偏向性样本成绩的概率，从而克服了测验可靠性的问题。 （3）多次观测克服了统计回归的影响。 （4）多次测量，可能会降低被试对实验处理的敏感性。 （5）难以排除测验与处理之间的交互作用，也难以克服历史因素的影响。,单组相等时间样本设计,模式： 逻辑： 无处理时（T1）的观测值作为前测、基线成绩，而有处理时的观测值作为后测成绩，通过对比这两组值是否存在差异，推断处理的效应。 特点： 多次处理，多次观测；处理与测量交替进行，时间间隔相等,举例：“某降压药品是否对高血压患者有效”,方法： 选择50名患者追踪调查100天，每天固定测量血压，每10天为一个单位，取平均值作为该时段的血压。

5、10个时段中，5个时段服药，5个时段不服药，交替进行。,优点： 较好地控制了历史因素、测验因素、统计回归等额外变量的影响。 缺点 外部效度低，原因可能是多次测验降低或增加了被试对实验变量的敏感性；实验安排的反作用效果（reactive effects of experimental arrangements）会影响该设计的外部效度； 重复实验处理的干扰（multiple-treatment interference） 。,典型的完全随机设计,模式：实验组 R|TO 控制组 R|O 也称独立组设计（independent groups design） 逻辑： 由于两组被试采用随机分派（R），两组

6、在性质上属相等组，因而两组间的任何差异都只能归于处理的效果。,举例：“某训练方法能否有效扩大儿童词汇量”,1. 单组前后测设计,用词汇量拓展训练方法进行一年的训练,100名5岁儿童，测得他们的词汇量，作为前测成绩,一年后后测,2. 固定组比较设计,对实验组用词汇量拓展训练方法进行一年的训练,选择两个幼儿园，一个作为实验组，一个作为对照组,一年后，再次测得他们的词汇量，作为后测,优点：实验组和对照组相对同质，克服了成熟、历史等因素的影响。 缺点：如果没有按照随机化原则和等组法选择对等组，则会影响实验结果的推论，难以克服的因素主要有： 1. 选择（differential selection） ；

7、 2.选择与成熟的交互作用（selection-maturation interaction ）； 3.选择与处理的交互作用（interaction effects of selection biases and experimental variable）,匹配组设计（matched groups design）,模式 逻辑：两组被试基本相等，可以把后测成绩的差异归为由实验处理造成，能较好地进行变量间的因果推论。,不等组设计（nonequivalent groups design）,自然组（natural groups） 可行性方面限制无法操纵变量、或变量为选择的被试变量 模式1（涉及因素为

8、操纵变量时）：G1|TO G2|O 模式2（涉及因素为被试变量时）： G1|O G2|O,前后测完全随机设计（pretest-posttest studies）,模式：R|O1TO2 R|O1O2 逻辑： 如果实验组和控制组间分数变化（O2-O1 ）差异显著，说明处理有效果。 也称作前后测控制组设计 优缺点： 可以基本排除2至6类可能的解释（历史、成熟、测验等）；通过前测明确处理前的初始状态，利于变量选择和控制 分数变化的差异可能是单纯处理的效果；也可能是处理与前测交互作用的结果。不能完全消除成熟等效应影响。,举例：“如何解释下列结果”,语文训练计划结果模式 A：R|O1（70）TO2 （70

9、） R|O1（70）O2 （70） B：R|O1（70）TO2 （70） R|O1（70）O2 （80）,控制组前后测时间序列设计,模式： 逻辑： 先剔除成熟效应，然后比较控制组和实验组前后测成绩的变化趋势，从中分析处理效应是否存在 增添了控制组，并进行了多次测量，较好地控制了选择、成熟、测验、统计回归等因素的影响；对测验的反作用效果，以及选择与处理之间的交互作用可能会降低实验的外部效度。,所罗门四组设计（Solomon four-group design）,模式：R| O1TO2（Expr1） R| O3O4（Ctrl1） R|TO5（Expr2） R|O6（Ctrl2） O6-O4：测验维

10、度意识 O4-O3：历史、成熟与回归 O5-O2：前测与处理交互作用 O6-O5： T的效应,举例：“语文训练计划结果模式”,结果A：R| O1（60）TO2（80） R| O3（60）O4（80） R|TO5（70） R|O6（70） 结果B：R| O1（60）TO2（90） R| O3（60）O4（70） R|TO5（80） R|O6（70）,多因素设计,两个或更多因素，每个因素有两个或更多个水平，因而产生多种水平结合 可以是被试内，也可以是被试间 允许考察不同因素之间可能的交互作用,被试间、被试内和混合设计,被试间（between-subjects design） 又称作组间设计（bet

11、ween-groups design） 被试间因素或被试间变量 被试内（within-subjects design） 又称作重复测量设计（repeated-measures design）或组内设计（within-groups design） 被试间因素或被试间变量 混合设计（mixed design） 2（年龄：年轻人、老年人）2（词的具体性：具体、抽象）,项目间设计和项目内设计,Within-/Between-items design 比较是在项目（实验材料）之间还是相同项目上进行,被试间设计,当因素为刺激或任务变量时，每名被试只能接受一种处理或处理结合，或者只能参加一个条件的实验 任务

12、有关（独立组或匹配组）； 被试变量择（事后设计、自然组设计或不等组设计） Tversky & Kahneman的判断实验，1974 12345678 = _ 87654321 = _ 5s估计的中位数 锚定偏向,被试间设计的优缺点,优点： 避免练习和疲劳等遗留效应所引起的混淆 缺点： 由被试个体差异所带来的无关变异，并没有从误差变异中分离；这会导致误差变异增大，降低实验设计的敏感度。 需要被试数目成倍增加，有时特殊被试难以获得。,单因素被试内设计,独立组设计 莫里斯水迷宫（Morris等，1982） 水池、平台、图像采集与处理系统 大鼠 （place navigationspatial pro

13、be） 因变量：逃避潜伏期；大鼠在 原平台象限的游泳时间和距离 自变量：如药物A处理,数据格式 Excel输入与处理 数据分析独立样本t检验（independent t-test） SPSS导入.xls文件 AnalyzeCompare MeansIndependent T Test 1、将因变量和自变量分别选入Test variable(s)和Grouping variable 2、Define Groups，区组水平，点击OK开始t检验 3、描述统计与t检验结果（方差是否齐性） 4、Levene equality of variance决定报告t检验结果，报告方差不齐时的结果要予以说明 5

14、、p不可能等于零，.000说明p一定小于.0005,匹配组设计 匹配法创建相等组（如大鼠年龄） 数据格式（与独立组不同），实验组与控制组大鼠一一对应 数据分析Paired-Samples T Test 描述统计、相关分析（可忽略）、配对样本t检验结果 实验组和控制组两组大鼠之间逃避潜伏期差异显著，t=4.305，df=11，p=.001。同控制组大鼠（41s）相比，实验组大鼠的逃避潜伏期（27s）较短。,不等组设计 雄性与雌性大鼠（控制年龄） 独立样本t检验 关注：三类设计的自由度,单因素完全随机多组设计,“水迷宫研究药物效果” 药物A、B、安慰剂 数据格式：自变量M（三个水平）、因变量L E

15、xcel输入（利用average函数计算各大鼠L的平均数），spss导入 数据分析：单因素被试间方差分析（one-way between subject ANOVA） AnalyzeGLMUnivariate 选择Dependent Variable和Fixed Factor(s)； Options选择希望输出的描述统计； 点击OK开始F检验。,F检验的多重比较 Planned or unplanned comparisons（是否在收集数据前就已经决定要做的比较，前者是一种预先比较priori comparison，后者是一种事后比较post-hoc comparison） 无计划比较 Un

16、ivariate：Post hoc Multiple Comparisons 报告：Tukey-HSD事后检验发现，同安慰剂控制组相比，无论是接受药物A的大鼠还是接受药物B的大鼠，逃避潜伏期都要短，前者，p.0005，后者p=.025。然而，分别接受药物A和B的两个实验组之间并没有显著差异,计划比较 线性对比技术：A与B比较；A与B、C等比较；AB等与CD等比较 指派权重 不参与比较的条件权重为0 互相比较的条件指派相反符号（正与负号） 权重和为0，如0，1，-1或-2，1，1 AnalyzeCompare MeansOne-way ANOVA 选择Dependent list和Factor

17、点击Contrast，在Coefficients框中，添加(add)各条件的权重系数 Continue OK. 结果：计划的比较显示，同接受安慰剂的控制组大鼠相比，接受药物的两组大鼠逃避潜伏期更短，t=4.361,df=33,p.0005。,两因素完全随机实验设计,除药物A外，饲养空间大小是否也影响大鼠的学习与记忆？ 2（药物类型：药物A ，安慰剂）2（饲养空间大小：大空间，小空间） 共48只大鼠，随机分派到四组大鼠,数据格式 S代表饲养空间大小、M代表药物类型，L代表潜伏期 数据分析：两因素被试间方差分析 AnalyzeGLMUnivariate 选择Dependent Variable和F

18、ixed Factor(s)； Options选择希望输出的描述统计；Plot绘图 点击OK开始F检验。,报告： 饲养空间大小的主效应显著，F(1,44)=47.055，p.0005；药物类型的主效应显著，F(1,44)=14.523，p.0005；更重要的是，饲养空间大小与药物类型的交互作用显著。,简单效应检验 固定一个方向，考察另一因素的效应 NewSyntax MANOVA L BY S(1,2)M(1,2) /PRINT=CELLINFO(MEANS) /DESIGN /DESIGN=M WITHIN S(1) M WITHIN S(2) 激活RUN菜单，选ALL命令,简单效应的报告

19、当从出生开始的饲养空间大时，药物类型的主效应显著，F(1,45)=9.52，p=.003，同接受安慰剂的大鼠相比，接受药物A的大鼠逃避潜伏期更短；然而，当从出生开始的饲养空间小时，药物类型的主效应不显著，F1。,三因素完全随机实验设计,有无同伴C、饲养空间大小S、药物类型M 八组大鼠: C1S1M1C2S2M2 完全随机分派,数据格式 Excel计算每只大鼠在若干次trial中的逃避潜伏期的均数，整理成C、S、M、L四列数据 数据分析：三因素被试间方差分析 AnalyzeGLMUnivariate 选择Dependent Variable和Fixed Factor(s)； Options选择希

20、望输出的描述统计；Plot绘图 点击OK开始F检验。,结果报告 有无同伴、饲养空间大小与药物类型的主效应均显著，分别为，F(1,88)=41.175，p.0005； F(1,88)=92.340，p.0005； F(1,88)=63.957，p.0005。有无同伴与饲养空间大小的交互作用显著， F(1,88)=5.472，p=.022；有无同伴与药物类型的交互作用不显著， F(1,88)=1.847，p=.178；饲养空间大小与药物类型的交互作用边缘显著， F(1,88)=3.133，p=.080。更重要的是，有无同伴、饲养空间大小和药物类型三者之间的三重交互作用显著， F(1,88)=5.7

21、71，p=.018。,简单效应检验 例如，固定有无同伴和饲养空间大小的水平 语句 MANOVA L BY C(1,2) S(1,2) M(1,2) /DESIGN /DESIGN=M WITHIN S(1) WITHIN C(1) M WITHIN S(2) WITHIN C(1) M WITHIN S(1) WITHIN C(2) M WITHIN S(2) WITHIN C(2),简单效应报告 当大鼠与同伴一起饲养（有同伴）时，无论饲养空间大小，药物类型的主效应均显著，两者分别是：F(1,91)=7.63，p=.007； F(1,91)=10.00，p=.002；同接受安慰剂的大鼠相比，接受药物A的大鼠的逃避潜伏期更短。当大鼠单独饲养（无同伴）时，如果饲养空间大，药物类型的主效应显著， F(1,91)=11.71，p=.001，同接受安慰剂的大鼠相比，接受药物A的大鼠的逃避潜伏期更短。然而，如果饲养空间小，那么药物类型的主效应不显著，F1。,思考题,被试间设计的适用条件、优缺点。 单因素两组设计有哪些类别，其数据格式和分析方法有何不同？ 简单效应的含义,结束语,不同的实验都有它们的用途。 Abraham Kaplan,