心理学实验设计-被试间设计与被试内设计-课件.ppt

1、第六讲 被试间和被试内设计1PPT课件实验设计的基本术语n用来区别被试组或实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简单效应（simple effect）和简单简单效应n处理效应（treatment effect）n因素设计（factorial design）2PPT课件单因素设计n准实验设计q一组后测设计和一组前后测设计q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

2、前后测完全随机设计n所罗门四组设计n被试内设计3PPT课件一组后测设计（one group post-test design）n模式：TOn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。n例：“心理干预能否帮助戒酒”4PPT课件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：如果同前测相比，后测分数发生变化，则逻辑：如果同前测相比，后测分数发生变化，则说明处理有效。说明处理有效。n混淆因素（可能解释）：混淆因素（可能解释）：q处理效应；处理效应；q历史（历史（hi

3、story）、自然成熟（）、自然成熟（maturation）、）、回归（回归（regression）、测验维度意识（）、测验维度意识（testing）、工具使用）、工具使用（instrumentation）、前测与处理的交互作用。、前测与处理的交互作用。组数组数前测前测实验处理实验处理后测后测1O1TO25PPT课件举例n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）6PPT课件n模式：n逻辑：q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。

4、p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。O1O2O3O4TO5O6O7O87PPT课件n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：（1 1）较好地控制了被试成熟因素的影响，能把该因素的效）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。应从总体数据中分离出来。（2 2）通过多次观测避免了可能由于一次测验而造成的有偏）通过多次观测避免了可能由于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。向性样本成绩的概率，从而克服了测验可靠

5、性的问题。（3 3）多次观测克服了统计回归的影响。）多次观测克服了统计回归的影响。（4 4）多次测量，可能会降低被试对实验处理的敏感性。）多次测量，可能会降低被试对实验处理的敏感性。（5 5）难以排除测验与处理之间的交互作用，也难以克服历）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。史因素的影响。8PPT课件n模式：n逻辑：q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。n特点：q多次处理，多次观测；处理与测量交替进行，时间间隔相等T0O1T1O2T0O3T1O49PPT课件服服不服不服服服不服不服服服

6、不服不服服服不服不服服服不服不服10PPT课件优点：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；会影响该设计的外部效度；重复实验处理的干扰重复实验处理的干扰（multiple-treatment interference）。1

7、1PPT课件典型的完全随机设计n模式：实验组 R|TO控制组 R|On也称独立组设计（independent groups design）n逻辑：q由于两组被试采用随机分派（R），两组在性质上属相等组，因而两组间的任何差异都只能归于处理的效果。12PPT课件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，作为前测成绩作为前测成绩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实验组用词汇量拓对实验组用词汇量

8、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，一个作为实验组，一个作为实验组，一个作为对照组一个作为对照组一年后，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，作为后测13PPT课件 1.选择选择（differential selection）；2.选择与成熟的交互作用（选择与成熟的交互作用（selection-maturation interaction）；）；3.选择与处理的交互作用（选择与处理的交互作用（interaction effects of selection biases and experimental variable）14

9、PPT课件匹配组设计（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，可以把后测成绩的差异归为测成绩的差异归为由实验处理造成，由实验处理造成，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|OTO15PPT课件不等组设计（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

10、变量时）：G1|TOG2|On模式2（涉及因素为被试变量时）：G1|O G2|O16PPT课件前后测完全随机设计（pretest-posttest studies）n模式：R|O1TO2R|O1O2n逻辑：q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。q也称作前后测控制组设计n优缺点：q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q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。17PPT课件举例：“如何解释下列结果”n语文训练计划结果模式nA：R|O1（70）T

11、O2（70）R|O1（70）O2（70）nB：R|O1（70）TO2（70）R|O1（70）O2（80）18PPT课件n模式：n逻辑：q先剔除成熟效应，然后比较控制组和实验组前后测成绩的先剔除成熟效应，然后比较控制组和实验组前后测成绩的变变化趋势化趋势，从中分析处理效应是否存在，从中分析处理效应是否存在q增添了控制组，并进行了多次测量，较好地控制了选择、成增添了控制组，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，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以及选择与处理之间的交互作用可能会

12、降低实验的外部效度。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、O1619PPT课件所罗门四组设计（Solomon four-group design）n模式：R|O1TO2（Expr1）R|O3O4（Ctrl1）R|TO5（Expr2）R|O6（Ctrl2）nO6-O4：测验维度意识nO4-O3：历史、成熟与回归nO5-O2：前测与处理交互作用nO6-O5：T的效应20PPT课件举例：“语文训练计划结果模式”n结果A：R|O1（60）TO2（80）R|O3（60）O4（80）R|TO

13、5（70）R|O6（70）n结果B：R|O1（60）TO2（90）R|O3（60）O4（70）R|TO5（80）R|O6（70）21PPT课件多因素设计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22PPT课件被试间、被试内和混合设计n被试间（between-subjects design）q又称作组间设计（between-groups design）q被试间因素或被试间变量n被试内（within-subjects design）q又称作重复测量设计（repeated-measures design）或组内

14、设计（within-groups design）q被试间因素或被试间变量n混合设计（mixed design）q2（年龄：年轻人、老年人）2（词的具体性：具体、抽象）23PPT课件项目间设计和项目内设计nWithin-/Between-items designn比较是在项目（实验材料）之间还是相同项目上进行24PPT课件被试间设计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，或者只能参加一个条件的实验q任务有关（独立组或匹配组）；q被试变量择（事后设计、自然组设计或不等组设计）nTversky&Kahneman的判断实验，197412345678=_87654321=_q5s

15、估计的中位数q锚定偏向25PPT课件被试间设计的优缺点n优点：q避免练习和疲劳等遗留效应所引起的混淆n缺点：q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。q需要被试数目成倍增加，有时特殊被试难以获得。26PPT课件单因素被试内设计n独立组设计独立组设计q莫里斯水迷宫（莫里斯水迷宫（Morris等，等，1982）q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q大鼠大鼠q（place navigationspatial probe）q因变量：逃避潜伏期；大鼠在因变量：逃避潜伏期；大鼠在原平台象限的游泳时间和距离原平台象限的游泳

16、时间和距离q自变量：如药物自变量：如药物A处理处理27PPT课件n数据格式数据格式qExcel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）qSPSS导入导入.xls文件文件qAnalyzeCompare MeansIndependent T Test1、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 variable2、Define Groups，区组水平，点击，区组水平，点击OK开始开始t检验检验3、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）4、

17、Levene equality of variance决定报告决定报告t检验结果，检验结果，报告方差不齐时的结果要予以说明报告方差不齐时的结果要予以说明5、p不可能等于零，不可能等于零，.000说明说明p一定小于一定小于.000528PPT课件n匹配组设计q匹配法创建相等组（如大鼠年龄）q数据格式（与独立组不同），实验组与控制组大鼠一一对应q数据分析Paired-Samples T Testn描述统计、相关分析（可忽略）、配对样本t检验结果n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。

18、29PPT课件n不等组设计q雄性与雌性大鼠（控制年龄）q独立样本t检验q关注：三类设计的自由度30PPT课件单因素完全随机多组设计n“水迷宫研究药物效果”q药物A、B、安慰剂q数据格式：自变量M（三个水平）、因变量LExcel输入（利用average函数计算各大鼠L的平均数），spss导入q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。31PPT课件nF检验的多重比较检验的多重比

19、较qPlanned or unplanned comparisons（是否在收（是否在收集数据前就已经决定要做的比较，前者是一种预先集数据前就已经决定要做的比较，前者是一种预先比较比较priori comparison，后者是一种事后比较，后者是一种事后比较post-hoc comparison）q无计划比较无计划比较nUnivariate：Post hoc Multiple Comparisonsn报告：报告：Tukey-HSD事后检验发现，同安慰剂控制事后检验发现，同安慰剂控制组相比，无论是接受药物组相比，无论是接受药物A的大鼠还是接受药物的大鼠还是接受药物B的大鼠，逃避潜伏期都要短，前者

20、，的大鼠，逃避潜伏期都要短，前者，pCompare MeansOne-way ANOVA选择Dependent list和Factor点击Contrast，在Coefficients框中，添加(add)各条件的权重系数qContinue OK.q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,pGLMUnivariate选择Dependent Variable和Fixed 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。35PPT课件n报告：饲养空间大小的主效应显著，F(1,44)=47

21、.055，p.0005；药物类型的主效应显著，F(1,44)=14.523，pSyntaxMANOVA L BY S(1,2)M(1,2)/PRINT=CELLINFO(MEANS)/DESIGN/DESIGN=M WITHIN S(1)M WITHIN S(2)q激活RUN菜单，选ALL命令37PPT课件n简单效应的报告q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，FGLMUnivariate选择Dependent Variable和

22、Fixed 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。40PPT课件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

23、，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、饲养空间大小和药物类型三者之间的三重交互作用显著，用显著，F(1,88)=5.771，p=.018。41PPT课件n简单效应检验q例如，固定有无同伴和饲养空间大小的水平q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 WITH

24、IN S(1)WITHIN C(2)M WITHIN S(2)WITHIN C(2)42PPT课件n简单效应报告简单效应报告q当大鼠与同伴一起饲养（有同伴）时，无论饲养空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：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，接受药物同接受安慰剂的大鼠相比，接受药物A的大鼠的逃的大鼠的逃避潜伏期更短。当大鼠单独饲养（无同伴）时，如避潜伏期更短。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，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，同接受安慰剂的大鼠相比，接受药物，接受药物A的大鼠的逃避潜伏期更短。然而，如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，果饲养空间小，那么药物类型的主效应不显著，F1。43PPT课件思考题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简单效应的含义44PPT课件结束语不同的实验都有它们的用途。Abraham Kaplan45PPT课件