實驗設(shè)計單因素實驗心理學(xué)

實驗設(shè)計單因素實驗心理學(xué)第一頁，共五十九頁，2022年，8月28日實驗設(shè)計的內(nèi)容①刺激變量(或刺激變項)的確定及其呈現(xiàn)的方式；②反應(yīng)變量(或反應(yīng)變項)的指標(biāo)及其測量方法；③對一切有關(guān)變量(或變項)的控制措施；④確定被試總體及被試樣本人數(shù)和選擇被試的方法；⑤擬定主試在實驗開始前對被試者要說的指示語；⑥規(guī)定實驗次數(shù)；⑦安排實驗程序；⑧規(guī)定使用儀器的型號；⑨規(guī)定處理實驗數(shù)據(jù)的方法。第二頁，共五十九頁，2022年，8月28日實驗設(shè)計的基本類型從對實驗控制條件的嚴密程度的不同：①真實驗設(shè)計②準(zhǔn)實驗設(shè)計③非實驗設(shè)計根據(jù)實驗中要操縱變量的多少：①單因素實驗設(shè)計②多因素實驗設(shè)計根據(jù)在各種自變量及各種處理水平中是否用相同被試：①被試內(nèi)設(shè)計②被試間設(shè)計③混合設(shè)計第三頁，共五十九頁，2022年，8月28日實驗設(shè)計的基本類型Ⅰ被試內(nèi)設(shè)計被試間設(shè)計混合設(shè)計第四頁，共五十九頁，2022年，8月28日一、被試內(nèi)設(shè)計也叫單組實驗設(shè)計（within-subjectsdesign)，是每個被試須接受自變量的所有情況的處理?；驹恚好總€被試參與所有的實驗處理，然后比較系統(tǒng)被試在不同處理下的行為變化。在實驗研究中，如果實驗者主要想研究每一個被試對實驗處理所引起的行為上的變化，可考慮采用被試內(nèi)設(shè)計。第五頁，共五十九頁，2022年，8月28日被試內(nèi)設(shè)計類型單組后測設(shè)計單組前測后測設(shè)計定時系列設(shè)計相等時間樣本設(shè)計抵消實驗條件的設(shè)計第六頁，共五十九頁，2022年，8月28日（一）單組后測設(shè)計只設(shè)一個實驗組，給予實驗處理，得到一個后測成績，把后測結(jié)果歸結(jié)于試驗處理

XO例如：某單位新領(lǐng)導(dǎo)上任，進行了一些改革措施，在之后，取得了一些成績，于是把這些成績歸結(jié)于自己的改革措施得力數(shù)學(xué)課外輔導(dǎo)講座對學(xué)生數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)成績的影響第七頁，共五十九頁，2022年，8月28日缺點：無前測或?qū)φ战M，只是敘述后測結(jié)果，沒有比較的依據(jù)沒有對機體變量、自變量及額外變量進行控制，結(jié)果不可靠無法排除歷史、選擇及成熟等無效源的作用是一種非試驗設(shè)計第八頁，共五十九頁，2022年，8月28日（二）單組前測后測設(shè)計指在實驗條件處理前對被試進行觀測的結(jié)果與實驗條件處理所做的同樣觀測結(jié)果加以對比的設(shè)計。即，這種設(shè)計類型是實驗（處理）前后的比較設(shè)計。

O1XO2O1表示實驗處理前對被試者觀測所得值

O2表示實驗處理后對被試者觀測所得值

X表示實驗條件處理第九頁，共五十九頁，2022年，8月28日單組前測后測設(shè)計舉例目的：第一次參加射擊運動的人在接受打靶訓(xùn)練前后打靶成績的變化。方法：選擇8名從來沒有參加過射擊運動的被試，在他們進行打靶練習(xí)前，先進行一次打靶測驗，記錄下他們的打靶成績（前測成績）。然后對他們進行為期1周的打靶訓(xùn)練，每天2小時。訓(xùn)練結(jié)束后，再次對他們的進行打靶測驗，記錄下他們的成績（后測成績）。將前后兩次成績進行比較，就可以看出1周的訓(xùn)練是否有效果。第十頁，共五十九頁，2022年，8月28日8名被試：前測成績訓(xùn)練后測成績有區(qū)別嗎？如何檢驗？用配對T檢驗第十一頁，共五十九頁，2022年，8月28日編號訓(xùn)練前訓(xùn)練后差值15171202498031331896842067575709929665862175679238487426平均48.7580.625配對T檢驗：P=0.000295第十二頁，共五十九頁，2022年，8月28日單組前測后測設(shè)計評價優(yōu)點：（1）能較明顯地檢測初實驗處理的效果如何（2）對被試的需要量較少，一組被試當(dāng)兩組被試用，無須設(shè)控制組，不但提高效率，被試變量也得到較好控制缺點：（1）前后兩次觀測之間存在時間間隔，會帶來外來影響（2）易產(chǎn)生順序誤差，疲勞誤差，隨機誤差等第十三頁，共五十九頁，2022年，8月28日解決的辦法：為減少一次測量的隨機誤差，可增加前測與后測的次數(shù)---如：定時系列設(shè)計為減少成熟、歷史等原因帶來的誤差，可增加控制組---如：固定組比較設(shè)計（組間設(shè)計）第十四頁，共五十九頁，2022年，8月28日（三）定時系列設(shè)計

（時間序列設(shè)計）指實驗處理前對一組被試作一系列的定時重復(fù)觀測，然后實施實驗處理。在對被試作一系列的定時重復(fù)觀測，分析自變量（實驗處理）對因變量的關(guān)系。第十五頁，共五十九頁，2022年，8月28日定時系列設(shè)計模式系列前測實驗處理系列后測第十六頁，共五十九頁，2022年，8月28日定時系列設(shè)計舉例目的：第一次參加射擊運動的人在接受打靶訓(xùn)練前后打靶成績的變化方法：選擇8名從來沒有參加過射擊運動的被試，在他們進行打靶練習(xí)前，先進行3次打靶測驗，記錄下他們的打靶成績（前測成績）。然后對他們進行為期1周的打靶訓(xùn)練，每天2小時。訓(xùn)練結(jié)束后，再次對他們的進行3次打靶測驗，記錄下他們的成績（后測成績）。將前后的成績進行比較，就可以看出1周的訓(xùn)練是否有效果。第十七頁，共五十九頁，2022年，8月28日編號訓(xùn)練前訓(xùn)練后123平均123平均1516155567175897824932404080897581331394538898878854202540286770576557050606099899695665605058868882857565766607984838284849535074877679第十八頁，共五十九頁，2022年，8月28日射擊訓(xùn)練效果檢測方式的改進，增加前測后測次數(shù)如何檢驗？前后測量分別平均作組間T檢驗第十九頁，共五十九頁，2022年，8月28日定時系列設(shè)計評價優(yōu)點：除具有前后設(shè)計的優(yōu)點，還具有降低由于一次觀測而得到被試不正常行為的幾率提供測量過程中的信息，獲得發(fā)展趨勢缺點：由于更多次的觀測，勢必延長實驗時間，從而會有更多的外來影響也正是更多次的觀測，更易引起順序誤差，更易導(dǎo)致練習(xí)、疲勞、緊張或厭煩等效應(yīng)第二十頁，共五十九頁，2022年，8月28日（四）相等時間樣本設(shè)計與實驗組與對照組對應(yīng)，在單組試驗中設(shè)立等價的兩個時間樣本，分別給予和不給予試驗處理

X1O1X0O2X1O3X0O4組數(shù)處理測量處理測量處理測量處理測量1X1O1

X0O2

X1O3

X0O4

第二十一頁，共五十九頁，2022年，8月28日

第一次測量第二次測量X1O1O3X0O2O4確定試驗處理與控制條件的不同效應(yīng)對兩輪測量的時間效應(yīng)進行分析對測量順序與處理效應(yīng)之間的交互作用進行分析第二十二頁，共五十九頁，2022年，8月28日第一次測量第二次測量X0X1O1O2O3O4第二十三頁，共五十九頁，2022年，8月28日優(yōu)點：相等時間樣本設(shè)計在控制影響內(nèi)部效度的因素方面是完全有效的。它能較好控制“歷史”作用的影響；其他影響內(nèi)部效度的因素也同時被較好地控制。缺點：相等時間樣本設(shè)計在控制影響外部效度的因素方面并不理想第二十四頁，共五十九頁，2022年，8月28日設(shè)計一個試驗人們解決兩個不同問題的思維特點分析:例子：分馬問題和腫瘤治療問題如何安排人們解決這兩個問題的順序？第二十五頁，共五十九頁，2022年，8月28日分馬問題如下圖所示，欄內(nèi)有九匹馬，請畫出兩個正方形將每一匹馬分隔開。第二十六頁，共五十九頁，2022年，8月28日假如你是個醫(yī)生，面臨一個胃部患惡性腫瘤的病人，這個病人不能動手術(shù)，但如果不摧毀腫瘤，病人會死掉。有一種射線可用來摧毀腫瘤，但如果用高強度射線幅射腫瘤，腫瘤雖會被摧毀，但這種高強度射線也會使腫瘤通道上的健康組織受到損傷。強度較低的射線對健康組織無害，但也不會摧毀腫瘤，用什么方式能使射線摧毀腫瘤同時又避免傷害健康組織呢?腫瘤問題第二十七頁，共五十九頁，2022年，8月28日（五）抵消實驗條件的設(shè)計指抵消實驗過程中無關(guān)變量的一種設(shè)計前面講到，有些無關(guān)變量在某些實驗情況下既不能被消除，又不能保持恒定。例如，單組實驗往往由于前一處理影響后一處理的效果，產(chǎn)生順序誤差。為了抵消順序誤差，最簡單的方法就是用ABBA的排列順序來安排實驗順序第二十八頁，共五十九頁，2022年，8月28日抵消實驗條件的設(shè)計模式ABBA?第二十九頁，共五十九頁，2022年，8月28日抵消實驗條件的設(shè)計評價優(yōu)點：（1）能較好地控制被試變量（2）能較好地控制順序誤差（3）時間上比較經(jīng)濟缺點：（1）反應(yīng)變量在時間維度（軸）上的關(guān)系是線性時才能使用。（2）對有些實驗不適用。如用兩種學(xué)習(xí)方法學(xué)習(xí)同一實驗材料。第三十頁，共五十九頁，2022年，8月28日二、被試間設(shè)計被試間設(shè)計是要求每個被試（組）只接受一個自變量的處理，對另一被試者（組）進行另一種處理，故又稱獨立組設(shè)計包括隨機組設(shè)計和配對組設(shè)計被試間設(shè)計的統(tǒng)計檢驗——獨立樣本的差異顯著性檢驗第三十一頁，共五十九頁，2022年，8月28日被試間設(shè)計的類型固定組設(shè)計隨機組設(shè)計配對設(shè)計隨機區(qū)組設(shè)計第三十二頁，共五十九頁，2022年，8月28日（一）固定組比較設(shè)計又叫靜態(tài)組或整體組比較設(shè)計，不能隨機分組的處理前就已經(jīng)被確定的實驗組和對照組，分別進行試驗處理和不受任何處理，進行后測，以確定與試驗處理之間的作用。

XO1O2第三十三頁，共五十九頁，2022年，8月28日優(yōu)點：控制組可以控制試驗的內(nèi)部效度，與成熟作用無前測，可以控制測驗效應(yīng)與儀器等的干擾缺點：對被試選擇缺乏控制，無法獲得等組，組間差異無法確定無法區(qū)分選擇與成熟的交互作用和選擇與處理的交互作用，試驗效度下降第三十四頁，共五十九頁，2022年，8月28日（二）隨機組設(shè)計將被試隨機分配在不同的組內(nèi)接受不同的自變量處理。隨機組設(shè)計的基本假設(shè)是將被試隨機分配到不同的組，若對各組用同一樣的課題，在系統(tǒng)的條件下進行測量，其結(jié)果就成為系統(tǒng)組，則他們的成績在統(tǒng)計上應(yīng)是相等的。第三十五頁，共五十九頁，2022年，8月28日優(yōu)點：隨機化處理有效地避免了某些非實驗因素的影響對照組和實驗組間除實驗因素不同外，其他條件基本相同，增強了各比較組間的可比性通過設(shè)立對照組，更好地控制非實驗因素對實驗因素的影響，有利于反映所比較總體間存在的真實差異滿足了統(tǒng)計學(xué)假設(shè)檢驗中關(guān)于“所處理的資料必須貫徹隨機化原則”的要求第三十六頁，共五十九頁，2022年，8月28日完全隨機化設(shè)計完全隨機化設(shè)計也稱簡單隨機化設(shè)計，是指用隨機化方法將被試隨機分為幾組，然后依實驗的目的對各組被試實施不同的處理。1.隨機實驗組控制組前測后測設(shè)計2.隨機實驗組控制組后測設(shè)計3.隨機多組后測設(shè)計第三十七頁，共五十九頁，2022年，8月28日1.隨機實驗組控制組前測后測設(shè)計隨機實驗組控制組前測后測設(shè)計是指研究者在實驗前采用隨機分配的方法將被試分為兩組，并隨機選擇一組為實驗組；另一組為控制組。實驗組接受實驗處理，而控制組則不給予實驗處理。第三十八頁，共五十九頁，2022年，8月28日設(shè)計的模式O1XO2

O3O4

第三十九頁，共五十九頁，2022年，8月28日設(shè)計的實例分析

沃坦阿貝、黑爾和洛馬克斯關(guān)于“通過一系列教學(xué)程序和方法的訓(xùn)練，來培養(yǎng)學(xué)生根據(jù)報紙標(biāo)題預(yù)測所報道內(nèi)容的能力”的實驗。第四十頁，共五十九頁，2022年，8月28日前測后測處理組對照組第四十一頁，共五十九頁，2022年，8月28日前測后測處理組對照組第四十二頁，共五十九頁，2022年，8月28日前測后測處理組對照組第四十三頁，共五十九頁，2022年，8月28日前測后測對照組第四十四頁，共五十九頁，2022年，8月28日設(shè)計的評價隨機實驗組控制組前測后測設(shè)計基本控制了絕大多數(shù)影響內(nèi)部效度的因素。這是因為該設(shè)計采用隨機布置的方法將被試分為兩組，從而可以控制選擇、被試的中途退出以及選擇與成熟的交互作用等因素對實驗結(jié)果的干擾。另外，由于安排了實驗組和控制組，在實驗過程中，發(fā)生在前測到后測這段時間內(nèi)的事件對實驗組控制組的影響基本相同，因而可以控制歷史、成熟、測驗、儀器使用等影響內(nèi)部效度的因素對實驗結(jié)果的影響。第四十五頁，共五十九頁，2022年，8月28日設(shè)計的評價該設(shè)計使用了前測驗．它為檢查隨機分組是否存在偏差提供了充分的依據(jù)．但它也帶來了不利的一面，即被試由于前測驗而獲得的經(jīng)驗，可能對后測驗產(chǎn)生敏感性，出現(xiàn)測驗的反作用效果，導(dǎo)致對實驗設(shè)計外部效度的影響。

第四十六頁，共五十九頁，2022年，8月28日2．隨機實驗組控制組后測設(shè)計

XO1

O2第四十七頁，共五十九頁，2022年，8月28日設(shè)計的實例分析盧仲街等(1981)的研究項目“初中一年級數(shù)學(xué)自學(xué)輔導(dǎo)教學(xué)協(xié)作實驗研究”。第四十八頁，共五十九頁，2022年，8月28日設(shè)計的評價

首先，由于采用實驗組接受實驗處理，控制組不接受實驗處理，從而控制了歷史和成熟因素對內(nèi)部效度的影響另外，由于實驗是在同等條件下進行的，因此它控制了選擇和被試的中途退出等影響內(nèi)部效應(yīng)的因素。同時，由于兩組被試沒有進行前測驗，從而控制了測驗與實驗處理交互作用對實驗外部效度的影響

第四十九頁，共五十九頁，2022年，8月28日設(shè)計的顯著性檢驗隨機實驗組控制組后測設(shè)計使用的統(tǒng)計分析方法比較簡單。

大部分研究者使用T—檢驗對兩組后測成績進行比較研究；第五十頁，共五十九頁，2022年，8月28日3.隨機多組后測設(shè)計在心理學(xué)的研究中，有時要進行實驗處理的方案不只是一個或兩個，即有時研究者要進行的實驗處理x的個數(shù)有3個或3個以上。第五十一頁，共五十九頁，2022年，8月28日設(shè)計的模式xlOlx2O2x3O3第五十二頁，共五十九頁，2022年，8月28日隨機組設(shè)計的優(yōu)缺點優(yōu)點是：（1）用隨機分配被試者的方法可控制兩組被試者變量的差異，分組方法簡單可行（2）由于對每一被試者只作一次觀測，可消除某些實驗誤差，如消除學(xué)習(xí)誤差的影響缺點是：（1）分成等組的方法仍欠精密（2）若兩組在不同時期觀測，就有可能插入實驗以外的偶發(fā)事件，影響因變量的觀測結(jié)果第五十三頁，共五十九頁，2022年，8月28日（三）配對組設(shè)計也叫對等組設(shè)計、匹配組設(shè)計，是隨機組設(shè)計的一種擴展。目的是使各組的特性更加相同。這種設(shè)計可以控制組內(nèi)變異和組間變異。