第五章 真实验设计 1单因素完全随机

实验设计中使用的符号
X：表示一种处理，即研究者操作或变化的实验变量（自变量）； 在比较不同的处理时，以X0， X1， X2 …表示
O：表示处理前或后的一种观测或度量
自左至右：表示时间次序或先后
同一横行的X或O：表示这些X或O作用于同一组被试
R：表示被试已被随机化选择、分配 M：表示把被试加以配对 ……由虚线所隔开的各组是非同质的，虚线表示不能随机选择和 部署两组
同样A在B2水平上是否简单效应； B在A1水平上是否简单效应； B在A2水平上是否简单效应；
5．比较(comparisons) 对各处理水平平均数之间差异的估价叫比较。

例如，在一个2X3两因素实验中，A因素和B因素的 主效应都是显著的。对于A因素来说，主效应显著 明显是由于A1水平与A2水平之间的差异显著，而B 因素的主效应显著则有多种可能


2．处理与处理水平的结合

处理与处理水平的结合都是指实验中一个特定的、 独特的实验条件。 例如，在一个探讨人在快速呈现条件下命名汉字的 2X2两因素完全随机实验设计中，有呈现速度(A)和 汉字频率(B)两个因素，其中呈现速度有50毫秒(A1) 和100毫秒(A2)两个水平，汉字有高频字(B1)和低 频字(B2)两个水平。这时，实验中有4种处理水平 的结合：A1B1、A1B2、A2B1、A2B2 。
第五章 真实验设计
第一节 单因素完全随机设计
心理学研究方法
理论（或思辨）的研究方法 现象学（或描述）的研究方法
观察法
个案法 访谈法 实证的研究方法 相关法
实验法 传统实验心理学方法 认知实验心理学方法
认知神经科学方法

做实验研究，需要具备两方面的知识：
1) 是有关研究课题的知识；作为研究基础的理论背 景、研究的基本假设与预期……。研究课题的确 定主要取决于研究者对所要研究的问题的专业知 识，它保证开展的研究在特定的领域中有继承、 有发展、有一定的科学价值。 2) 是有关实验的一般结构，即实验设计及统计学知 识。研究的质量主要取决于研究者的实验设计及 统计学知识，它保证研究结果的可靠性，结论的 合理性。
⑧规定使用仪器的型号；
⑨规定处理实验数据的方法。
实验设计的基本类型

从对实验控制条件的严密程度的不同：
①真实验设计 ②准实验设计 ③非实验设计

根据实验中要操纵变量的多少：
①单因素实验设计 ②多因素实验设计

根据在各种自变量及各种处理水平中是否用相同被试：
①被试内设计
②被试间设计 ③混合设计
（二）实验组控制组多组后测设计模式（单因素F分析、 事后多重比较） R1 R2 R3 Rn Rn+1 X X X Xn — O1 O2 O3 On On+1
电视内容对攻击行为的影响
实验1组儿童 看暴力电视 攻击次数
实验2组儿童
看助人 电视
攻击次数
差异?
控制组儿童
-
攻击次数
注意：F检验如有显著差异，则还需进一步多重比较。

例如，我们把上个实验中顾客的穿着改为3种不同 风格——增加“衣着随意组”（这里注意要重新考 虑新自变量的操作定义）。将24名同学假装顾客， 各8名不同风格。

结果表述如下，不同穿着风格对营业员的反应时间 有显著效应，F（2，21）=4.71，p=0.02。 Tukey检验显示（p<0.05）,营业员接待衣着邋遢 （M=63.25,SD=11.73）的学生的反应慢于接待衣着 考究（M=48.38,SD=9.46）或衣着随意 （M=48.88,SD=9.55）的学生。而营业员接待衣着 考究或衣着随意的学生的反应时间之间没有差异。
什么是实验设计?

广义的实验设计指科学研究的一般程序的知识， 它包括从问题的提出、假说的形成、变量的选 择等等一直到结果的分析、论文的写作一系列 内容。它给研究者展示如何进行科学研究的概 貌，试图解决研究的全过程。 狭义的实验设计特指实施实验处理的一个计划 方案以及与计划方案有关的统计分析。

关键：

1）研究者可以在两组之间采用随机法和等组法去“创造”实 验组和控制组为等组； 2）研究者可操纵自变量，只对实验组实施处理，控制组不实 施处理。
实验设计类型

单因素与多因素实验设计 被试间、被试内与混合设计 完全随机、随机区组与拉丁方设计


真实验设计的类型
单因素， 多因素 设计 被试内，被试 间，混合设计

假设的衣着风格实验中营业员的反应时间
衣着考究 37 38 44 47 49 49 54 69 M=48.38 衣着风格 衣着邋遢 50 46 62 52 74 69 77 76 M=63.25 衣着随意 39 38 47 44 50 48 70 55 M=48.88
（三）实验组控制组后测设计的评价
自变量A a1 a2 a3 ————————— S11 S21 S31 S12 S22 S32 S13 S23 S33 S15 S25 S35 ————————— Y1 Y2 Y3

每个被试只接受一种自变量水平或者多个自变量水 平结合中的一种实验处理，不同被试接受不同的自 变量水平或者多个自变量水平结合中的不同实验处 理，所以称为被试间设计； 被试随机取样，随机安排到不同的实验处理，称为 完全随机化设计 各个实验处理组的被试之间没有关系，称为独立样 本设计



在一个多因素实验中，研究者常常需要估价因素的 不同水平之间的复杂的变化关系。当一个因素的水 平在另一个因素的不同水平上变化趋势不一致时， 我们称两个因素之间存在交互作用。 交互作用也称交互效应。既然因素之间的影响和制 约是一种双向的、相互的，我们就把因素间这种相 互影响和制约的关系称为交互作用。具体来讲，如 果A因素的效应在B因素的不同水平上有差异（或者 反过来），那么就说A和B之间有交互作用。
实验设计模式
一、从被试接受实验处理的情况分 （一）被试内设计 1.实验前后设计 2.定时系列设计 3.抵消平衡设计 （二）被试间设计 1.随机组设计 2.配对组设计 （三）混合设计 二、从实验控制的严密程度分 （一）真实验设计 1.完全随机化设计 （1）随机实验组控制组前测后测设计 （2）随机实验组控制组后测设计 （3）随机多组后测设计 2.多因素实验设计 完全随机析因设计 3.随机化区组设计 （1）随机化区组单因素设计 （2）随机化区组多因素设计 （二）准实验设计 1.单组准实验设计 （1）时间序列设计 （2）相等时间样本设计 2.多组准实验设计 （1）不相等组实验组控制组前测后测 设计 （2）不相等组实验组控制组前测后测 时间序列设计 （3）平衡设计 （三）非实验设计 1.单组后测设计 2.单组前测后测设计 3.固定组比较设计 4.事后回溯设计

3.主效应(main effects)与交互作用(interaction)

实验中由一个因素的不同水平引起的变异叫因素的 主效应。 在一个单因素实验中，由自变量的不同水平的数据 计算的方差即这个自变量的处理效应，或主效应。 在一个多因素实验中，计算一个因素的主效应时应 忽略实验中其它因素的不同水平的差异。
X 表示事后回溯设计中的自变量，是研究者不能操纵或改变的
实验设计的基本术语
1.因素与水平

因素(factor)指研究者在实验中感兴趣的一个变量，研究者 通过操纵、改变它，来估价它对因变量的影响，这个变量也 叫自变量。 实验中所操纵的变量的每个特定的值叫因素的水平(1evel)， 研究者需要事先确定因素的水平及其数量。因素的水平可以 是定量的，如“年龄”、“声音的强度”等，也可以是定性 的，如“性别”、“人格类型”等。 实验中只有一个自变量的称为单因素实验，有一个以上自变 量的就称为多刺激变量(或刺激变项)的确定及其呈现的方式；


②反应变量(或反应变项)的指标及其测量方法；
③对一切有关变量(或变项)的控制措施； ④确定被试总体及被试样本人数和选择被试的方法； ⑤拟定主试在实验开始前对被试者要说的指导语； ⑥规定实验次数；


⑦安排实验程序；

例如：噪声强度两个水平：40分贝（A1）、60分贝（A2）; 任务难度两个水平：高（B1）、低（B2） 如果两个因素之间存在交互效应，就需要做简单效应分析。

在B1（任务难度高）水平上， 40分贝（A1）与60分贝（A2） 时，测验成绩有没有差异，如果有，称为A在B1水平上有简 单效应；



35
30
25
20 15 10 5 0 A1 A2 B1 B2
A因素与B因素的交互作用
4．简单效应(simple

effects)
在因素实验中，一个因素的水平在另一个因素的某 个水平上的变异叫简单效应。例如，在一个2X2两 因素实验中，A因素和B因素各有两个水平。A因素 的两个水平在B1水平的方差叫A在B1水平的简单效 应，A因素的两个水平在B2水平的方差叫A在B2水平 的简单效应。 当方差分析中发现一个两次交互作用时，往往需要 进一步做简单效应检验，以说明两个因素之间交互 作用的实质。
自变量
被试
因变量
额外变量
单元 ，多元设计
完全随机，随 机区组，拉丁 方设计
第一节 单因素完全随机设计

单因素完全随机设计是指研究者在实验中只操纵一 个自变量，并采用随机化的原则把被试分配到自变 量的不同水平上的一种实验设计。
1. 适用条件 研究中只对一个自变量感兴趣，水平数为P（P>=2）。 2. 设计方案 （1）从总体中随机抽取一部分被试； （2）将这部分被试随机分成P个组； （3）每个组随机接受一个自变量水平的处理。


一、实验组控制组后测设计
（一）实验组控制组后测设计模式（独立样本t检验）