单因素方差分析(详细版)-课件.ppt
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1、单因素方差分析(One-Way ANOVA)1ppt课件1、问、问题题与数据与数据有研究者认为,体力活动较多的人能更好地应对职场的压力。为了验证这一理论,某研究招募了31名受试者,测量了他们每周进行体力活动的时间(分钟),以及应对职场压力的能力。根据体力活动的时间数,受试者被分为4组:久坐组、低、中、高体力活动组,变量名为group。利用Likert量表调查的总得分来评估应对职场压力的能力,分数越高,表明应对职场压力的能力越强,变量名为coping_stress。应对职场压力的能力,可以简写为CWWS得分。研究者想知道,CWWS得分的高低是否取决于体力活动的时间,即coping_stress变
2、量的平均得分是否随着group变量的不同而不同(部分数据如右图)2ppt课件2、对问、对问题题的分析的分析研究者想分析不同group间的coping_stress得分差异,可以采用单因素方差分析。单因素方差分析适用于2种类型的研究设计:1)判断3个及以上独立的组间均数是否存在差异;2)判断前后变化的差值是否存在差异。使用单因素方差分析时,需要考虑6个假设。假设1:因变量为连续变量;假设2:有一个包含2个及以上分类、且组别间相互独立的自变量;假设3:每组间和组内的观测值相互独立;假设4:每组内没有明显异常值;假设5:每组内因变量符合正态分布;假设6:进行方差齐性检验,观察每组的方差是否相等。那么
3、,进行单因素方差分析时,如何考虑和处理这6项假设呢?3ppt课件3、思维思维导图导图4ppt课件5ppt课件4、对假设的判、对假设的判断断假设1:因变量为连续变量;假设2:有一个包含2个及以上分类、且组别间相独立的自变量;假设3:每组间及组内的观测值相互独立。和研究设计有关,需根据实际情况判断。假设4:每组内没有明显异常值。如果某个组别中的某些因变量取值和其他值相比特别大或者特别小,则称之为异常值。异常值会影响该组的均数和标准差,因此会对最终的统计检验结果产生很大的负面影响。对于小样本研究,异常值的影响尤其显著,必须检查每组内是否存在明显异常值。以下将说明如何在SPSS中利用箱线图(Boxpl
4、ots)检查是否存在异常值,以及存在异常值时的几种处理方法。6ppt课件(1)在主菜单点击Analyze Descriptive Statistics Explore.:出现右图Explore对话框:利用箱线图(Boxplots)检查是否存在异常值,以及存在异常值时的几种处理方法7ppt课件(2)把因变量coping_stress送入Dependent List框中,把自变量group送入Factor List框中:(3)点击Plots.,出现Explore:Plots对话框:8ppt课件(4)在Boxplots模块内保留系统默认选项Factor levels together,在Descri
5、ptive模块内取消选择Stem-and-leaf,在下方勾选Normality plots with tests(执行 Shapiro-Wilks检验):点击Continue,返回Explore对话框。(5)在Display模块内点击Plots:如果使用偏度和峰度(skewness and kurtosis)进行正态性判断,则保留Display模块内的默认选项Both或者选择Statistics。(6)点击OK,输出结果。9ppt课件根据如下输出的箱线图,判断每个组别内是否存在异常值。10ppt课件SPSS中将距离箱子边缘超过1.5倍箱身长度的数据点定义为异常值,以圆点表示;将距离箱子边缘超
6、过3倍箱身长度的数据点定义为极端值(极端异常值),以星号(*)表示。为容易识别,在Data View窗口异常值均用其所在行数标出。本例数据箱线图无圆点或星号,因此无异常值。假如数据中存在异常值和极端异常值,其箱线图如右:箱线图是一种比较简单和流行的异常值检验方法,当然同样存在一些更为复杂的方法,这里不过多介绍。11ppt课件如何处理数据中存在的异常值 异常值的处理方法分为2种:(1)保留异常值:1)采用非参数Kruskal-Wallis H检验;2)用非最极端的值来代替极端异常值(如用第二大的值代替);3)因变量转换成其他形式;4)将异常值纳入分析,并坚信其对结果不会产生实质影响。(2)剔除异
7、常值:直接删除异常值很简单,但却是没有办法的办法。当我们需要删掉异常值时,应报告异常值大小及其对结果的影响,最好分别报告删除异常值前后的结果。而且,应该考虑有异常值的个体是否符合研究的纳入标准。如果其不属于合格的研究对象,应将其剔除,否则会影响结果的推论。导致数据中存在异常值的原因有3种:(1)数据录入错误:首先应该考虑异常值是否由于数据录入错误所致。如果是,用正确值进行替换并重新进行检验;(2)测量误差:如果不是由于数据录入错误,接下来考虑是否因为测量误差导致(如仪器故障或超过量程);(3)真实的异常值:如果以上两种原因都不是,那最有可能是一种真实的异常数据。这种异常值不好处理,但也没有理由
8、将其当作无效值看待。目前它的处理方法比较有争议,尚没有一种特别推荐的方法。需要注意的是,如果存在多个异常值,应先把最极端的异常值去掉后,重新检查异常值情况。这是因为有时最极端异常值去掉后,其他异常值可能会回归正常。12ppt课件如果样本量较小(50),并且对正态Q-Q图或其他图形方法的结果诠释不够有把握,推荐采用Shapiro-Wilk检验。每组自变量都会有一个Shapiro-Wilk正态性检验结果。本例结果见如下Tests of Normality表格。假设5:每组内因变量符合正态分布正态性检验有很多方法,这里只介绍最常用的一种:Shapiro-Wilk正态性检验(其他还有偏度和峰度值、直方
9、图等)。在假设4的判断中,我们在Explore:Plots对话框中勾选了Normality plots with tests,输出结果中会给出Shapiro-Wilk检验的结果。如果样本量大于50,推荐使用正态Q-Q图等图形方法进行正态判断,因为当样本量较大时,Shapiro-Wilk检验会把稍稍偏离正态分布的数据也标记为有统计学差异,即数据不服从正态分布。如果数据符合正态分布,显著性水平(蓝框中的Sig.)应该大于0.05。Shapiro-Wilk检验的无效假设是数据服从正态分布,备择假设是数据不服从正态分布。因此,如果拒绝无效假设(P Compare Means One-Way ANOVA
10、:5、SPSS操作出现One-Way ANOVA对话框:5.1 单因素方差分析(ONEWAY procedure)事后两两比较(post hoc test)15ppt课件(2)把因变量coping_stress送入Dependent List框中,自变量group送入Factor框中:(3)点击Options,出现One-Way ANOVA:Options对话框:16ppt课件(4)在Statistics模块勾选Descriptive,Homogeneity of variance test和Welch,同时勾选Means plot:(5)点击Continue,返回One-Way ANOVA对
11、话框。17ppt课件(6)点击Post Hoc,出现One-Way ANOVA:Post Hoc Multiple Comparisons对话框:对话框根据方差齐性检验的假设是否满足,分为2个主要区域:18ppt课件(7)在Equal Variances Assumed模块内勾选Tukey,在Equal Variances Not Assumed模块内勾选Games-Howell:(8)可以在Significance level框中修改显著性水平的大小(系统默认为0.05,表示当P General Linear Model Univariate.5.2 一般线性模型(GLM procedure
12、)求效应量(偏2)20ppt课件(2)把因变量coping_stress送入Dependent List框中,自变量group送入Fixed Factor(s)框中(3)点击Options.,出现 Univariate:Options对话框:21ppt课件(4)在Display模块内勾选Estimates of effect size:(6)点击OK,输出结果。(5)点击Continue,返回Univariate对话框。22ppt课件(1)点击Analyze General Linear Model Univariate.5.3 一般线性模型(GLM procedure)自定义组间比较(cus
13、tom contrasts)如果只关心特定组别间的差异,你需要知道如何进行自定义比较(custom contrasts),以及如何对多重比较结果进行调整,这就要用到SPSS软件中的Syntax Editor窗口编写相应程序语句。当满足方差齐性条件时,推荐采用GLM程序进行自定义组间比较。23ppt课件(2)把因变量coping_stress送入Dependent List框中,自变量group送入Fixed Factor(s)框中出现Univariate对话框:24ppt课件(3)点击Paste,出现IBM SPSS Statistics Syntax Editor窗口:25ppt课件(4)在
14、/PRINT 和/CRITERIA两行中间,输入/LMATRIX=group -1 1 0 0本例中久坐组系数为-1,“低”体力活动组系数为1,其他组别均为0,则是要比较久坐组和“低”体力活动组的CWWS得分差异,看二者的平均CWWS得分差值是否为0(用“低”体力活动组得分减去久坐组得分,即系数为1的组别减去系数为-1的组别,以系数为-1的组别为参照组,系数赋值的正负与研究设计和研究假设有关)。注:自定义比较包括了简单比较(simple contrasts)和复合比较(complex contrasts)。简单比较为只比较自变量某两个组别间的差异,需要建立线性比较函数(linear contr
15、ast,)。它包含一系列系数和每个组别对应的均数,系数取值只能为1,-1,0。我们把要比较的两组的系数分别赋值为1和-1,其他不比较的组别系数赋值为0。/LMATRIX=旨在告诉SPSS我们要做一个自定义假设;group表示将要进行比较的自变量组别;-1 1 0 0表示要进行比较的系数,系数的顺序和SPSS里输入的组别顺序有关:这里从左到右(-1 1 0 0)分别对应着久坐组、“低”、“中”和“高”体力活动组,表示将“低”体力活动组与久坐组进行比较。26ppt课件(5)用/LMATRIX指令增加另外2种比较:/LMATRIX=group-1 1/3 1/3 1/3 /LMATRIX=group
16、-1/2 -1/2 1/2 1/2本例中,/LMATRIX=group-1 1/3 1/3 1/3表示“低”、“中”和“高”体力活动组的组合整体与久坐组CWWS得分差异的比较,/LMATRIX=group-1/2 -1/2 1/2 1/2表示“中”和“高”体力活动组的组合与“低”体力活动组和久坐组组合的比较。注:复合比较为比较自变量超过2个组别的组合间的差异,如比较B组与C、D两组的组合间的差异,或C、D两组间的组合与A、D两组间组合的差异。同样采用线性比较函数的方法,某组合的系数赋值为1或-1除以组合内的组数,但是要保证要比较的组间组合与另一组(组合)的所有系数加起来为0,系数赋值的正负与研
17、究设计和研究假设有关。27ppt课件(6)多重比较的校正接下来,我们需要校正显著性水平(),通常也可以校正每次比较的P值和可信区间,得到调整后P值和联合可信区间(simultaneous confidence intervals)。我们首先采用Bonferroni方法对显著性水平进行校正,公式如下:调整后=调整前 比较的次数本例中我们需要进行3次比较,则调整后=0.053=0.01667。(7)箭头标注处为SPSS软件默认的显著性水平=0.05:/CRITERIA=ALPHA(.05)28ppt课件(8)我们将其改为调整后的显著性水平=0.1667:/CRITERIA=ALPHA(.01667
18、)29ppt课件(9)在菜单栏点击Run All:30ppt课件(1)点击Analyze Compare Means One-Way ANOVA:出现One-Way ANOVA对话框:5.4 单因素方差分析(ONEWAY procedure)自定义组间比较(custom contrasts)31ppt课件(2)把因变量coping_stress送入Dependent List框中,自变量group送入Factor框中:(3)点击Contrasts,出现 One-Way ANOVA:Contrasts对话框:32ppt课件(4)在Coefficients模块中输入第一组比较(如-1 1 0 0)
19、的第一个系数,点击Add:(5)在Coefficients模块中输入第一组比较(如-1 1 0 0)的其他系数,点击Add:33ppt课件(6)点击Next,输入新的自定义比较组,此时下图中红框区域内将变为 Contrast 2 of 2:(7)按照之前的方式输入第二个比较组(如-1 1/3 1/3 1/3):注:Coefficients模块中无法输入分数,最多只能输入3位小数的数值来代替。因此本例中输入0.333代替1/3,但是由于最后总和不等于1(0.3333=0.999),因此我们将在后面的第(11)(12)步中进行调整。34ppt课件(8)继续点击Next,输入新的自定义比较组,此时下
20、图中红框区域内将变为 Contrast 3 of 3:(9)按照之前的方式输入第三个比较组(如-1/2-1/2 1/2 1/2):35ppt课件(10)点击Continue,返回One-Way ANOVA对话框。(11)点击Paste,进入IBM SPSS Statistics Syntax Editor窗口:36ppt课件(12)手动增加小数位数,如把小数位数从3位改为10位(0.333改为0.3333333333):37ppt课件(13)在菜单栏中点击Run All:38ppt课件6、结果解释、结果解释SPSS会给出自变量每个组别的基本情况统计表,以便对数据有个初步的了解:6.1 基本描述
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