第八章实验的抽样和实验设计
社会研究方法(第四版)第八章
其次,由于实验需要进行前测和后测,而且前后两次测量 的对象都必须是同一群人.所以,如果有的实验对象在完 成前测以后就自己主动退出实验,后者在后测开始时,有 的实验对象因为各种原因无法找到,这都将给实验结果 蒙上一层阴影.
对照组是各方面与实验组 都相同、但在实验过程中并 不给予实验刺激的一组对象.
人心 A 人心 B
二、实验的逻辑
1：实验研究的基本逻辑
如果我们根据某种理论命题得到两个 变量之间存在因果联系的假设或者我 们根据经验试试和主观判断,推测现 象X是造成现象Y的原因,即：X Y.
为了的. 〔4试验程序和操作必须能够重复进行. 〔5必须具有高度的控制条件和能力.
第二节 实验的程序与类型
一、实验研究的程序
二、寻找两组相同的对象
根据实验研究的分析逻辑的要求,我们必须 有两组各方面都一样的对象.在实际研究中, 研究者为了创造出两组相同的对象,往往采 用两种方法：一是匹配；二是随机指派.
3. 单盲实验与双盲实验
此分类是按照实验对象和实验者对于实验
刺激是否知情划分的.
单盲实验
双盲实验
就是不让实验对象
就是不让实验对象
一方知道自己正在接
和实验人员知道正在
受实验,而由实验者
进行的实验,而由第
实施实验刺激和实验
三方实施实验刺激和
检测.
试验检测.
第三节 基本实验设计
一、经典实验设计 经典试验设计也称为古典试验设计,是最基
三、实验的特点与意义
〔１严格的因果推断逻辑. 〔２人工化的研究背景. 〔３受到政治的、伦理的、道德的等方面的
数理统计知识点总结
数理统计知识点总结一、概述数理统计是一门研究收集、整理、分析和解释数据的学科。
它在各个领域中发挥着重要作用，包括科学研究、经济学、社会学等。
二、基本概念1. 数据：指收集到的观察结果或实验结果，是进行统计分析的基础。
2. 总体和样本：总体指研究对象的全体，样本是从总体中选取的一部分。
3. 变量：指研究对象的性质或特征，分为定性变量和定量变量。
4. 频数和频率：频数是某一数值在样本中出现的次数，频率是某一数值在样本中出现的相对次数。
三、数据的整理与描述1. 数据的收集：可以通过实验、调查或观察等方式获取数据。
2. 数据的整理：包括数据的分类、排序和归纳等处理。
3. 数据的描述：使用统计指标如均值、方差、标准差等来描述数据分布的中心趋势和变异程度。
四、概率与概率分布1. 概率：指事件发生的可能性，可通过频率或理论推导计算得到。
2. 概率分布：描述随机变量取值与其概率之间的关系，包括离散概率分布和连续概率分布。
五、统计推断1. 参数估计：根据样本数据估计总体的参数，如均值、比例等。
2. 假设检验：根据样本数据判断总体参数是否符合某个假设。
3. 置信区间：给出总体参数的估计范围。
六、相关性与回归分析1. 相关性：描述两个变量之间的关联程度，可以通过相关系数来度量。
2. 简单线性回归：通过一条直线描述两个变量之间的函数关系。
3. 多元线性回归：通过多个变量来描述一个变量的线性关系。
七、抽样与实验设计1. 抽样方法：包括随机抽样、分层抽样等，确保样本具有代表性。
2. 实验设计：设计合理的实验方案，控制其他因素对结果的影响。
以上是数理统计的一些基本知识点总结，希望对您有所帮助。
第8次 实验法1
在贝尔演奏的43分钟里，有7人驻足聆听，27人给了钱， 其中大多数是边走边扔给他的。
这场特殊的音乐会结束后，受访者被问及那天上班的路 上发生了什么特别的事情。所有受访者中，只有一人提到了、 并高度评价地铁过道里的小提琴手。 究竟是快节奏的生活剥夺了人们对美的鉴赏力，还是一 切只是巧合？有7人驻足聆听了。后来采访了这7个人。居然 只有一人高度评价了这位行乞的小提琴手。而且更令人深思 的是，这7人中就恰恰只有这位对乔舒亚· 贝尔进行赞赏的人没 有读过大学，之前也完全不了解古典音乐。
例子：实验后两组的结果比较 实验组(n1) 对照组(n2)
2.40±Sa
2.10±Sb
差值t tab
P值 0.00
仅仅根据上表可以下结论吗？
结论：自变量对因变量有显著性的效果。
（实验组的营养补剂效果比对照组的安慰剂效果更好）
8.3 基本程序
查文献， 定研究问题 建立变量因果 关系假设 实验 设计
可自负也不要自卑！
3
前测y (跳远)
自变量x 补剂
1
后测验y2 （跳远）
2
其它因素
4
1．自变量刺激对因变量的作用， 2．前测的影响作用, 3 ．前测与引入自变量的交互作用对因变量的作用， 4．其它因素（如环境等）.
图8-1 对因变量影响的四个因素
8.2.2 基本要素
• 前测与后测 • 实验组和控制组 • 自变量和因变量
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 自变量(X)
1--被教师认为聪明的学生会 在随后的学习中变得更聪 明 2--观看老年电影将使大学生 减少对老年人的偏见 3--科学选材和科学训练是提 高运动员专项成绩的重要 保证 4--吸烟可能导致气管炎疾病 的发生 1-教师态度
第八章 教育实验法
3．无关变量
二、教育实验研究中的变量控制
教育实验的变量控制主要是指对无关变量的控制。 教育实验变量控制的主要方法： 1. 消除法。即把无关变量排除在实验之外，尽可能不让这些 因素影响实验结果。 2. 平衡法。通过设置对照组和实验组，是所有无关变量都以 同一种水平同时作用于这两个组，使之对两个组的教育效 果的影响相同，以此平衡无关变量的影响，再来比较对照 组与实验组的教育效果的差异，从而确定自变量与因变量 之间是否存在因果关系。 3. 抵消法。这种方法是让同样的被试先后接受几种不同的实 验处理，被试自身以及实验顺序造成的练习、适应和疲劳 等无关变量效应在先后轮换过程中可以相互抵消，从而提 高实验精确度。 4. 恒定法。恒定法是使无关变量效应在实验前后保持不变。 5. 随机法。随机是指选择被试、安排实验处理顺序等许多实 验环节上不受实验人员主观意图的影响，随机安排决定， 它是教育实验中唯一有可能控制所有无关变量的方法。
1.历史（或同时事件） 2.成熟 3.测验 4.工具 5.统计回归 6.差异的选择 7.受试者的流失
8.多种因素的交互作用
18
第二节 教育实验研究的效度
（二）外在效度 外在效度：指实验结果是否可以推论到实 验对象以外的其他受试者，或实验情境 以外的其他情境。
外在效度指实验结果的可推广度。具体说来， 就是指一项实验的发现能应用于被研究对象以 外的个人和环境的程度。 结果能被推广到的人、情境和条件。 外在效度反映研究所具有的社会价值。
33
上述实验设计在实践中有时被简化为： （RG） Y1 X Y2 X为实验处理，Y1为施行处理前对被试的观测结 果，Y2为施行处理后的观测结果。实验结束后， 通过前测与后测结果的比较，来判别实验处理是 否对实验结果产生明显的效应。这样，实验简便 易行多了。但由于缺乏必要的比较，归因分析是 很不充分的，它没有排除被试本身自然成熟的影 响。为了弥补实验设计的不足，研究者应尽可能 使用有常模参照的各种标准化测验，将实验班学 生的发展同相应的常模比较；寻找可用对照的比 较组。
抽样检验及实验设计(ppt 62页)
配對控制實驗設計
群組門比較乃是基於研究母群體在相關特 質上具有全然的相似性，如社經地位、現 有條件，或問題的範圍。
在配對研究中，其相似性乃取決於個體對 個體的基礎。
研究母群體中兩個個體其所選定的特質或 條件幾乎非常相似，而依此予以配對並分 派到不同群組中。
步驟九 以簡單隨機抽樣抽出每一層 所需的個數。
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叢集抽樣
將抽樣母體分成若干團體，稱為“叢集”。 對每個叢集使用簡單隨機抽樣，抽出所需個數。 範例：
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非隨機 / 非機率抽樣設計
定額抽樣(quota sampling)﹔ 偶遇抽樣(accidental sampling)﹔ 立意抽樣(judgemental or purpose sampling)﹔ 滾雪球抽樣(snowball sampling)。
混合抽樣
簡單隨機 抽樣
分層隨機 抽樣
叢集抽樣
定額抽樣
分層比例 抽樣
分層非比 例抽樣
單一階段 雙階段 多階段
偶遇抽樣
系統抽樣 立意抽樣
滾雪球抽樣
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隨機 / 機率抽樣設計
隨機/機率樣本須符合下列兩要件：
相等：被抽取的機率相同﹔ 獨立：不受其他因素影響。
隨機/機率樣本主要的優點：
可代表抽樣的母群體﹔ 可作為機率理論統計的資料。
步驟二 決定樣本大小(n)。
步驟三 以籤筒、亂數表、或電腦程式來抽選樣本
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分層隨機抽樣的步驟
步驟一 確認母群體中的每一個抽樣單位。 步驟二 決定母群體的分層數(K)。 步驟三 每個個體分到適當的分層中。 步驟四 將每個分層內的個體予以編號。 步驟五 決定樣本大小。 步驟六 決定使用比例或非比例分層抽樣。
生物实验中的抽样方法选择和样本大小确定
生物实验中的抽样方法选择和样本大小确定在生物实验中，抽样方法选择和样本大小的确定是非常重要的步骤。
正确选择抽样方法和确定合适的样本大小，可以保证实验结果的准确性和可靠性。
本文将探讨生物实验中的抽样方法选择和样本大小确定的一些常见策略。
一、抽样方法选择1. 简单随机抽样：简单随机抽样是最基本的抽样方法，每个样本有相同的机会被选中。
这种方法适用于总体分布均匀的情况，如人群中的某种基因型分布。
2. 分层抽样：分层抽样是将总体划分为若干个层次，然后从每个层次中随机选择一部分样本。
这种方法适用于总体具有明显特征的情况，如不同年龄段的动物群体。
3. 系统抽样：系统抽样是按照一定的规则从总体中选择样本，如每隔一定间隔选择一个样本。
这种方法适用于总体中没有明显特征，但有一定的规律性的情况，如植物群落中的植株分布。
4. 整群抽样：整群抽样是将总体分为若干个群体，然后随机选择其中的若干个群体进行抽样。
这种方法适用于总体中群体间差异较大的情况，如不同地理区域的动物种群。
二、样本大小确定确定合适的样本大小是保证实验结果准确性的关键。
样本大小的确定应考虑以下几个因素：1. 效应大小：效应大小是指所研究的变量之间的差异程度。
效应越大，需要的样本大小越小；效应越小，需要的样本大小越大。
2. 显著水平：显著水平是指在假设检验中所允许的错误发生的概率。
常见的显著水平有0.05和0.01。
较严格的显著水平要求需要更大的样本大小。
3. 统计方法：不同的统计方法对样本大小的要求有所不同。
例如，方差分析需要更大的样本大小，而相关分析需要较小的样本大小。
4. 实验设计：实验设计的复杂程度也会影响样本大小的确定。
复杂的实验设计需要更大的样本大小。
在确定样本大小时，可以使用统计软件进行计算，根据以上因素输入相应的参数，得出合适的样本大小。
总结起来，生物实验中的抽样方法选择和样本大小确定是确保实验结果准确性的重要步骤。
正确选择抽样方法和确定合适的样本大小可以提高实验的可靠性和可重复性。
干预性研究方法 - 第八章实验法
第二节 教育实验的一般程序
一个完整的实验一般经过三个阶段：
一、以理论设想为主的准备阶段 二、以实证验证为主的实施阶段 三、以理论概括为主的总结阶段
准备设 计阶段
实施 阶段
总结评 价阶段
推广 阶段
选 定 问 题 提 出 假 设
明 确 自 变 量 或 实 验 处 理
界 定 取 样 范 围 或 方 法
二 实验法的特点
• 变革性 • 控制性 • 探求因果关系
（一）变革性
• 与调查、观察等其他经验实证方法相比，二者都是在不干预研究对象 的前提下去认识研究对象，发现其中的问题。 • 实验却要求主动操纵实验条件，人为地改变对象的存在方式、变化过 程，使它服从于科学认识的需要。
（二）控制性——精髓在于对实验条件的控制。主动操纵自变
实验者
排除
操 纵 干扰因素 测 量
自变量
实验对象
反应变量
X
O
Y
• 外在效度是指在与实验条件相类似的情况下实验结果可以推 广的范围。
• 一般地说，一项实验的内在效度越充分，实验结果推广的范 围越大，实验的价值就越高。 • 内在效度和外在效度并不总是一致的，内在效度和外在效度 之间是会有冲突的，要保证一种效度，可能会削弱另一种效 度。
抽样检验技术课程设计
抽样检验技术课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解抽样检验的基本概念，掌握其作用与适用范围；2. 学会运用不同的抽样方法进行数据收集；3. 掌握常见抽样检验的统计方法，并能解释其结果；4. 了解抽样检验在实际问题中的应用。
技能目标：1. 能够根据实际问题，选择合适的抽样方法进行数据收集；2. 熟练运用统计软件进行抽样检验的数据分析；3. 能够独立完成抽样检验的实验报告，并进行合理的结果解释。
情感态度价值观目标：1. 培养学生严谨的科学态度，注重数据的真实性和客观性；2. 增强学生的团队协作意识，学会在实验中相互配合；3. 激发学生对统计学在实际问题中的应用兴趣，提高解决实际问题的能力。
课程性质：本课程为高中统计学选修课程，侧重于抽样检验技术的实际应用。
学生特点：高中学生具备一定的数学基础，对统计学有一定了解，但实践经验不足。
教学要求：结合学生特点，注重理论与实践相结合，培养学生的实际操作能力和数据分析能力。
通过本课程的学习，使学生在掌握抽样检验技术的基础上，能够将其应用于实际问题，提高解决问题的能力。
课程目标分解为具体学习成果，以便于教学设计和评估。
二、教学内容1. 抽样检验基本概念：介绍抽样检验的定义、作用和分类，强调其在统计学中的重要性。
教材章节：第一章第一节2. 抽样方法：讲解简单随机抽样、分层抽样、系统抽样等常见抽样方法，比较各自优缺点及适用场景。
教材章节：第一章第二节3. 抽样检验统计方法：介绍t检验、卡方检验、F检验等常见统计方法，阐述其原理及计算步骤。
教材章节：第二章4. 抽样检验在实际问题中的应用：分析实际案例，让学生了解抽样检验在质量检测、医学研究等领域的应用。
教材章节：第三章5. 实践操作与数据分析：组织学生进行实际操作，运用所学抽样方法收集数据，运用统计软件进行数据分析。
教材章节：第四章6. 实验报告撰写与结果解释：指导学生撰写实验报告，重点强调结果的解释与分析。
教材章节：第五章教学内容安排和进度：共6个课时，每个课时1小时。
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直接采样法：注射器采样；塑料袋采样；采气 管采样；真空瓶采样；
富集(浓缩)采样法：溶液吸收法；填充柱阻留 法(固体阻留法)；低温冷凝法等等
李
振
华
数理统计在化学中的应用
制 造
大气中有害物质的含量非常小，如果吸取的样品体积较小 ，那么就存在着这样一个危险，被测物质的量在最灵敏方 法的检测限之下．因此，要用一个流量计采集较大体积的 空气，采样装置中应配有能阻挡固体颗粒的过滤器，能阻 挡烟雾的薄膜，能吸收各种气体组分的溶液。
工厂的生产过程控制，根据工艺条件和分析目的，
可以从流线上的任何点进行，如流程是闭合回路控
制的，则一定要尽可能在流程或反应器附近采样，
分析仪器要紧靠采样点．
李
振
华
数理统计在化学中的应用
制 造
二.样品的装运与保存
运送到实验室进行分析的样品，应遵循下述规则： 保证样品的完整性与可鉴性．
根据样品的性质与密度，可以将其装人不透气的金 属、玻璃或塑料容器、塑料包或蜡纸包．在处理、 运输、贮存时，防止样品被污染是十分重要的．一 些样品暴露于潮湿、二氧化碳或氧气中，其组成可 能要发生变化．一些样品在光照下或温度变化时， 有可能被分解．为了避免这些情况发生，根据样品 的性质（挥发性、腐蚀性、溶解作用）和所要测定 的组分，有必要对容器进行选择．
气体样品可以通过抽吸、液体置换或扩散到真
空接受器中吸取．气体采样装置一般是由玻璃
制成，并带有适宜的旋塞，应采用不需涂油就
能保证气体密封的金学中的应用
制 造
气体采样泵，采样箱
李
振
华
数理统计在化学中的应用
制 造
困难的是大气空气的采样，许多因素，如风、沉降 、对流、人类活动产生的污染等等，会改变大气的 组成，尤其是微量组分。 因为大气的组成是连续 变化的，采集一个具有整体代表性的样品是无意义 的，也是不可能的。唯一有用的办法是分析短时间 内多点采集的多个样品．
李
振
华
数理统计在化学中的应用
制 造
采集大量的样品，则应由物料中各部分所得的样品 组合而成．运输的样品可在装货、卸货时进行采样 ．
运动中的物料（在运输带上）的主要采样方法包 括用人工或机械从物料中的某一部分取得样品，这 可以沿着直线的或交叉的方向，连续地成等时间间 隔地进行．各部分采的样品混合就可以得到一个代 表性样品．
李
振
华
数理统计在化学中的应用
制 造
抽样的问题既有采样的技术性问题；也有数 理统计学的方法学的问题。后者是采样理论 的核心问题。
李
振
华
数理统计在化学中的应用
制 造
一、正确的采样是分析测试的第一步
从分析采样的技术来考虑：这里有着采集、储存、 制备的过程。
1. 气体的采样
气体的性质受温度、压力的影响，因密度不一 样会产生分层现象，难以储存、运输，这些都 表明气休样品采集后应该马上进行分析．
李
甲醛苯氨气体采样器CD-3
OdaLog 硫化氢气体记录仪
数理统计在化学中的应用
振 华 制 造
2．液体的采样
液体的采样方法有流动法、吸移法和虹吸法
如果液体因不相溶或密度不同而分层，在采样 前应摇动使之均匀．
具有不混溶而分层的液体应从各分层中吸取与 层厚度成一定比例的体积，对各层样品分别进 行分析，或者将它们重新混合配成一个具有代 表性的样品．
李
振
华
数理统计在化学中的应用
制 造
要使水样的组成不发生变化是不大可能的。 然而，可以采用各种添加剂以及处理技术使 样品变质减至最少．部分方法总结于以下表 中。
李
振
华
数理统计在化学中的应用
制 造
如果目标是测定液体中气体的含量，采样要特别谨 慎．例如，测定水样中的氧，一定要小心处理不能 让其暴露于大气中．
美国
Lighthouse LS-60液体采 样仪
腐蚀性液体采样器
李
振
华
数理统计在化学中的应用
制 造
另一个重要的问题是大流量的流动水源和固定水源（湖泊 、海洋）水样的采样与分析．流动水的化学组成随沉淀、 温度、流速、离水源的距离、深度、污染、水源等因素的 不同而变化．同样，湖泊、海洋中水的组成也是因深度、 温度、水体流出与流人、污染的不同而变化．例如，水中 自由氧的含量随气温、季节、地理位置（山区或平原）、 深度等的不同而不同．不同深度的采样，用一个特殊的装 置，当到达某一深度时，装置就能打开关闭，这类装置称 之为水深测量器．由于影响的因素太多，从大量水体中是 不可能采集到代表样品的．大量的信息也许只能通过大量 的分析试样获取。
李
振
华
数理统计在化学中的应用
制 造
3．固体的采样
与气体和液体物质不同，固体物质还受颗粒大 小的影响．大多数固体物质是由不同大小的颗 粒组成，明显不均．另外，也许感兴趣的物种 仅存在于某一形式的颗粒中（细的、粗的或离 散的纯颗粒）或分散于整个物料之中．各种颗 粒、团粒、块团，其形式也是不尽相同的．所 以这些因素就使得代表性固体物质的采样十分 困难。
第八章 实验的抽样和实验设计
数理统计在化学中的应用
8-1实验的抽样
抽样（又叫采样）是人们对客观世界的认识，生 活的体验，真理的追求乃至科学实验、社会调查中常 用的一种方法，其目的就是要通过局部来了解总体。
特别是那些工作量大而没有条件进行全部调查、 分析、试验的，或者数据的测定是破坏性的试验，此 时要想对被研究物质进行整体研究是不可能的，而只 能采取抽样来进行。
李
振
华
数理统计在化学中的应用
制 造
当液体含有悬浮颗粒时，建议通过搅拌和加热使之 溶解．如果溶解不了，将悬浮物过滤，对两相分别 进行分析．
含有不同挥发性组分的液体采集于并排连接的两个 容器中． 液体经过一个带有旋塞试管流入到第一 个容器的底部，容器装满后，液体溢出进入第二个 容器的底部．液体继续流动直至第一个容器中确证 是代表性样品．
李
振
华
数理统计在化学中的应用
制 造
例如，含硼的水样必须放于钠玻璃容器中而不是硼 硅玻璃容器中运输．
强碱性样品一定不能贮存干玻璃容器中．测定痕量 元素的样品必须贮存于塑料容器中。
样品中的有些成分仅只能化学固定后才能贮存，例 如转变成更稳定的状态．比如．水样中的硫化氢要 与镉、锌或铜盐形成沉淀而固定，氧要与锰（Ⅱ） 盐沉淀而固定，氢氰酸要加入氢氧化钠而固定．