实心I06-心理学实验设计-被试间设计与被试内设计优秀PPT.ppt

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

2、门四组设计n被试内设计一组后测设计（one group post-test design）n模式：TOn逻辑：假犹如记忆中的一般状况相比，或同已有记忆相比，施加处理（T）后，所视察变量有变更，则说明处理有效果。n例：“心理干预能否帮助戒酒”一组前后测设计一组前后测设计（one group pretest-posttest design）n模式：模式：n逻辑：假犹如前测相比，后测分数发生变更，逻辑：假犹如前测相比，后测分数发生变更，则说明处理有效。则说明处理有效。n混淆因素（可能说明）：混淆因素（可能说明）：n处理效应；处理效应；n历史（历史（history）、自然成熟（）、自然成熟（matur

3、ation）、）、回来（回来（regression）、测验维度意识）、测验维度意识（testing）、工具运用）、工具运用（instrumentation）、前测与处理的交互、前测与处理的交互作用。作用。组数组数前测前测实验处理实验处理后测后测1O1TO2举例n假设被试前测（新学期起先时的测验）时语文成果平均为70分，参与一项旨在提高语文成果的训练支配（处理）后，后测（期末进行的一次测验）时语文成果平均为90分nO1（70）TO2（90）单组时间序列设计单组时间序列设计n模式：n逻辑：n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。n假如引入处理后，使得前测和后测数据不再

4、连续，即靠近引入试验处理的前测与后测成果水平截距凹凸发生明显变更，则有处理效应。O1O2O3O4TO5O6O7O8n特点：前后测数目相等，时间间隔相等。特点：前后测数目相等，时间间隔相等。n优缺点：优缺点：n（1 1）较好地限制了被试成熟因素的影响，能把该因素的）较好地限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别出来。效应从总体数据中分别出来。n（2 2）通过多次观测避开了可能由于一次测验而造成的有）通过多次观测避开了可能由于一次测验而造成的有偏向性样本成果的概率，从而克服了测验牢靠性的问题。偏向性样本成果的概率，从而克服了测验牢靠性的问题。n（3 3）多次观测克服了统计回来的影

5、响。）多次观测克服了统计回来的影响。n（4 4）多次测量，可能会降低被试对试验处理的敏感性。）多次测量，可能会降低被试对试验处理的敏感性。n（5 5）难以解除测验与处理之间的交互作用，也难以克服）难以解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。历史因素的影响。单组相等时间样本设计单组相等时间样本设计n模式：n逻辑：n无处理时（T1）的观测值作为前测、基线成果，而有处理时的观测值作为后测成果，通过对比这两组值是否存在差异，推断处理的效应。n特点：n多次处理，多次观测；处理与测量交替进行，时间间隔相等T0O1T1O2T0O3T1O4举例：举例：“某降压药品是否对高血压患者有效某降压药品

6、是否对高血压患者有效”n n方法：方法：方法：方法：qq选择选择选择选择5050名患者追踪调查名患者追踪调查名患者追踪调查名患者追踪调查100100天，每天固定测量血压，天，每天固定测量血压，天，每天固定测量血压，天，每天固定测量血压，每每每每1010天为一个单位，取平均值作为该时段的血压。天为一个单位，取平均值作为该时段的血压。天为一个单位，取平均值作为该时段的血压。天为一个单位，取平均值作为该时段的血压。qq1010个时段中，个时段中，个时段中，个时段中，5 5个时段服药，个时段服药，个时段服药，个时段服药，5 5个时段不服药，交替个时段不服药，交替个时段不服药，交替个时段不服药，交替进行

7、。进行。进行。进行。200200200200150150150150100100100100505050500 0 0 0服服不服不服服服不服不服服服不服不服服服不服不服服服不服不服血血血血压压压压值值值值/m mm mm mm mH HH Hg g g g是否服药是否服药是否服药是否服药优点：优点：较好地限制了历史因素、测验因素、统计回来等额外变较好地限制了历史因素、测验因素、统计回来等额外变量的影响。量的影响。缺点缺点外部效度低，缘由可能是多次测验降低或增加了被试对外部效度低，缘由可能是多次测验降低或增加了被试对试验变量的敏感性；试验支配的反作用效果试验变量的敏感性；试验支配的反作用效果（

8、reactive effects of experimental arrangementsreactive effects of experimental arrangements）会）会影响该设计的外部效度；影响该设计的外部效度；重复试验处理的干扰（重复试验处理的干扰（multiple-treatment multiple-treatment interferenceinterference）。典型的完全随机设计n模式：试验组 R|TOn限制组 R|On也称独立组设计（independent groups design）n逻辑：n由于两组被试接受随机分派（R），两组在性质上属相等组，因而两组

9、间的任何差异都只能归于处理的效果。举例举例：“某训练方法能否有效扩大儿童词汇量某训练方法能否有效扩大儿童词汇量”n1.单组前后测设计单组前后测设计用词汇量拓展用词汇量拓展训练方法进行训练方法进行一年的训练一年的训练100名名5岁儿童，测岁儿童，测得他们的词汇量，得他们的词汇量，作为前测成果作为前测成果一年后后测一年后后测n2.固定组比较设计固定组比较设计对试验组用词汇量拓对试验组用词汇量拓展训练方法进行一年展训练方法进行一年的训练的训练选择两个幼儿园，选择两个幼儿园，一个作为试验组，一个作为试验组，一个作为比照组一个作为比照组一年后，再次测一年后，再次测得他们的词汇量，得他们的词汇量，作为后测

10、作为后测优点：试验组和比照组相对同质，克服了成优点：试验组和比照组相对同质，克服了成熟、历史等因素的影响。熟、历史等因素的影响。缺点：假如没有依据随机化原则和等组法选缺点：假如没有依据随机化原则和等组法选择对等组，则会影响试验结果的推论，难择对等组，则会影响试验结果的推论，难以克服的因素主要有：以克服的因素主要有：1.1.选择（选择（differential selectiondifferential selection）；2.2.选择与成熟的交互作用（选择与成熟的交互作用（selection-selection-maturation interaction maturation intera

11、ction）；）；3.3.选择与处理的交互作用（选择与处理的交互作用（interaction interaction effects of selection biases and effects of selection biases and experimental variableexperimental variable）匹配组设计（matched groups design）n模式模式n逻辑：两组被试基逻辑：两组被试基本相等，可以把后本相等，可以把后测成果的差异归为测成果的差异归为由试验处理造成，由试验处理造成，能较好地进行变量能较好地进行变量间的因果推论。间的因果推论。控制组控制组

12、实验组实验组|Ms,s|Rs,s|OTO|Ms,s|Rs,s|OTO|Ms,s|Rs,s|OTO|Ms,s|Rs,s|OTO不等组设计（nonequivalent groups design）n自然组（natural groups）q可行性方面限制无法操纵变量、或变量为选择的被试变量n模式1（涉及因素为操纵变量时）：G1|TOG2|On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）n模式：R|O1TO2nR|O1O2n逻辑：n假照试验组和限制组间分数变更（O2-O1）差异显著，说明处理有效果。n也称作前后测限制组设计n优

13、缺点：n可以基本解除2至6类可能的说明（历史、成熟、测验等）；通过前测明确处理前的初始状态，利于变量选择和限制n分数变更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。不能完全消退成熟等效应影响。举例：“如何说明下列结果”n语文训练支配结果模式nA：R|O1（70）TO2（70）nR|O1（70）O2（70）nB：R|O1（70）TO2（70）nR|O1（70）O2（80）限制组前后测时间序列设计限制组前后测时间序列设计n模式：n逻辑：n先剔除成熟效应，然后比较限制组和试验组前后测成果的变更趋势，从中分析处理效应是否存在n增加了限制组，并进行了多次测量，较好地限制了选择、成熟、测

14、验、统计回来等因素的影响；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试验的外部效度。组别组别前测前测处理处理后测后测实验组实验组O1、O2、O3、O4TO5、O6、O7、O8对照组对照组O9、O10、O11、O12O13、O14、O15、O16所罗门四组设计（Solomon four-group design）n模式：R|O1TO2（Expr1）nR|O3O4（Ctrl1）nR|TO5（Expr2）nR|O6（Ctrl2）nO6-O4：测验维度意识nO4-O3：历史、成熟与回来nO5-O2：前测与处理交互作用nO6-O5：T的效应举例：“语文训练支配结果模式”n结果A：R|O1

15、（60）TO2（80）R|O3（60）O4（80）R|TO5（70）R|O6（70）n结果B：R|O1（60）TO2（90）R|O3（60）O4（70）R|TO5（80）R|O6（70）多因素设计n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n可以是被试内，也可以是被试间n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n被试间（between-subjects design）n又称作组间设计（between-groups design）n被试间因素或被试间变量n被试内（within-subjects design）n又称作重复测量设计（repeated-meas

16、ures design）或组内设计（within-groups design）n被试间因素或被试间变量n混合设计（mixed design）n2（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nWithin-/Between-items designn比较是在项目（试验材料）之间还是相同项目上进行被试间设计n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，或者只能参与一个条件的试验n任务有关（独立组或匹配组）；n被试变量择（事后设计、自然组设计或不等组设计）nTversky&Kahneman的推断试验，1974n12345678=_n87654321=_

17、n5s估计的中位数n锚定偏向被试间设计的优缺点n优点：n避开练习和疲惫等遗留效应所引起的混淆n缺点：n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别；这会导致误差变异增大，降低试验设计的敏感度。n须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n独立组设计独立组设计n莫里斯水迷宫（莫里斯水迷宫（Morris等，等，1982）n水池、平台、图像采集与处理系统水池、平台、图像采集与处理系统n大鼠大鼠n（place navigationspatial probe）n因变量：躲避潜藏期；大鼠在因变量：躲避潜藏期；大鼠在n原平台象限的游泳时间和距离原平台象限的游泳时间和距离n自变量：

18、如药物自变量：如药物A处理处理n数据格式数据格式nExcel输入与处理输入与处理n数据分析数据分析独立样本独立样本t检验（检验（independent t-test）nSPSS导入导入.xls文件文件nAnalyzeCompare MeansIndependent T Testn1、将因变量和自变量分别选入、将因变量和自变量分别选入Test variable(s)和和Grouping variablen2、Define Groups，区组水平，点击，区组水平，点击OK起先起先t检验检验n3、描述统计与、描述统计与t检验结果（方差是否齐性）检验结果（方差是否齐性）n4、Levene equali

19、ty of variance确定报告确定报告t检检验结果，报告方差不齐时的结果要予以说明验结果，报告方差不齐时的结果要予以说明n5、p不行能等于零，不行能等于零，.000说明说明p确定小于确定小于.0005n匹配组设计n匹配法创建相等组（如大鼠年龄）n数据格式（与独立组不同），试验组与限制组大鼠一一对应n数据分析Paired-Samples T Testn描述统计、相关分析（可忽视）、配对样本t检验结果n试验组和限制组两组大鼠之间躲避潜藏期差异显著，t=4.305，df=11，p=.001。同限制组大鼠（41s）相比，试验组大鼠的躲避潜藏期（27s）较短。n不等组设计n雄性与雌性大鼠（限制年龄

20、）n独立样本t检验n关注：三类设计的自由度单因素完全随机多组设计n“水迷宫探讨药物效果”n药物A、B、劝慰剂n数据格式：自变量M（三个水平）、因变量LnExcel输入（利用average函数计算各大鼠L的平均数），spss导入n数据分析：单因素被试间方差分析（one-way between subject ANOVA）nAnalyzeGLMUnivariaten选择Dependent Variable和Fixed Factor(s)；nOptions选择希望输出的描述统计；n点击OK起先F检验。nF检验的多重比较检验的多重比较nPlanned or unplanned comparisons（

21、是否（是否在收集数据前就已经确定要做的比较，前者是在收集数据前就已经确定要做的比较，前者是一种预先比较一种预先比较priori comparison，后者是一种，后者是一种事后比较事后比较post-hoc comparison）n无支配比较无支配比较nUnivariate：Post hoc Multiple Comparisonsn报告：报告：Tukey-HSD事后检验发觉，同劝慰剂限事后检验发觉，同劝慰剂限制组相比，无论是接受药物制组相比，无论是接受药物A的大鼠还是接受药的大鼠还是接受药物物B的大鼠，躲避潜藏期都要短，前者，的大鼠，躲避潜藏期都要短，前者，pCompare MeansOne-

22、way ANOVAn选择Dependent list和Factorn点击Contrast，在Coefficients框中，添加(add)各条件的权重系数nContinue OK.n结果：支配的比较显示，同接受劝慰剂的限制组大鼠相比，接受药物的两组大鼠躲避潜藏期更短，t=4.361,df=33,pGLMUnivariaten选择Dependent Variable和Fixed Factor(s)；nOptions选择希望输出的描述统计；Plot绘图n点击OK起先F检验。n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

23、，pSyntaxnMANOVA L BY S(1,2)M(1,2)n/PRINT=CELLINFO(MEANS)n/DESIGNn/DESIGN=M WITHIN S(1)M WITHIN S(2)n激活RUN菜单，选ALL吩咐n简洁效应的报告n当从诞生起先的饲养空间大时，药物类型的主效应显著，F(1,45)=9.52，p=.003，同接受劝慰剂的大鼠相比，接受药物A的大鼠躲避潜藏期更短；然而，当从诞生起先的饲养空间小时，药物类型的主效应不显著，FGLMUnivariaten选择Dependent Variable和Fixed Factor(s)；nOptions选择希望输出的描述统计；Plo

24、t绘图n点击OK起先F检验。n结果报告结果报告q有无同伴、饲养空间大小与药物类型的主效应均显有无同伴、饲养空间大小与药物类型的主效应均显著，分别为，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。有无同伴与饲养空间大小的交互作用显著，著，F(1,88)=5.472，p=.022；有无同伴与药物类；有无同伴与药物类型的交互作用不显著，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饲养空间大小与药物类型的交互作用边缘显著

25、边缘显著，F(1,88)=3.133，p=.080。更重要的是，有无同伴、。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饲养空间大小和药物类型三者之间的三重交互作用显著，显著，F(1,88)=5.771，p=.018。n简洁效应检验n例如，固定有无同伴和饲养空间大小的水平n语句nMANOVA L BY C(1,2)S(1,2)M(1,2)n/DESIGNn/DESIGN=M WITHIN S(1)WITHIN C(1)n M WITHIN S(2)WITHIN C(1)n M WITHIN S(1)WITHIN C(2)n M WITHIN S(2)WITHIN C(2)

26、n简洁效应报告简洁效应报告n当大鼠与同伴一起饲养（有同伴）时，无论饲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，两者养空间大小，药物类型的主效应均显著，两者分别是：分别是：F(1,91)=7.63，p=.007；F(1,91)=10.00，p=.002；同接受劝慰剂的大鼠；同接受劝慰剂的大鼠相比，接受药物相比，接受药物A的大鼠的躲避潜藏期更短。的大鼠的躲避潜藏期更短。当大鼠单独饲养（无同伴）时，假如饲养空间当大鼠单独饲养（无同伴）时，假如饲养空间大，药物类型的主效应显著，大，药物类型的主效应显著，F(1,91)=11.71，p=.001，同接受劝慰剂的大鼠相比，接受药物，同接受劝慰剂的大鼠相比，接受药物A的大鼠的躲避潜藏期更短。然而，假如饲养的大鼠的躲避潜藏期更短。然而，假如饲养空间小，那么药物类型的主效应不显著，空间小，那么药物类型的主效应不显著，F1。思索题n被试间设计的适用条件、优缺点。n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？n简洁效应的含义结束语不同的试验都有它们的用途。Abraham Kaplan