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1、多因素实验设计,江南大学教育学院心理系 韦雪艳,主要报告内容,实验设计种类 单因素实验设计 多因素实验设计 实验设计的目标：控制无关变异，使误差变异最小,研究设计流程与关键点,1.1单因素完全随机实验设计 研究中有一个自变量，自变量有两个或多于两个水平（P2） 方法：把被试随机分配给处理（自变量）的各个水平，每个被试只接受一个水平的处理。 控制误差：用随机化的方式控制误差变异,研究设计流程与关键点,单因素完全随机实验设计,试验中有一个自变量，自变量有四个水平，每个处理有4个被试，每个被试接受一个处理水平。16个被试。,研究设计流程与关键点,单因素完全随机实验设计,研究设计流程与关键点,数据录入
2、,研究设计流程与关键点,数据录入 1 3 1 6 1 4 1 3 1 5 1 7 1 5 1 2 2 4 2 6 2 4,统计方法 自变量两个水平：T检验 自变量大于两个水平：F检验,研究设计流程与关键点,1.2单因素随机区组实验设计 研究中有一个自变量，自变量有两个或多于两个水平（P2） 其中还包括一个无关变量，也有两个或多个水平，并且自变量的水平与无关变量的水平之间没有交互作用。 方法：当无关变量是被试变量时，一般首先将被试在这个无关变量上进行匹配，然后将他们随机分配给不同的实验处理。 区组内的被试在无关变量上更加同质，他们接受不同的处理水平时，可看作不受无关变量的影响； 控制误差：同上,
3、研究设计流程与关键点,单因素随机区组实验设计,实验中有一个自变量，自变量有四个水平，实验中还有一个无关变量，将16个被试在无关变量上进行匹配，分为四个区组，每个区组有4个同质被试，随机分配每个被试接受一个处理水平。,研究设计流程与关键点,单因素随机区组实验设计,研究设计流程与关键点,数据录入,研究设计流程与关键点,1.3单因素重复测量实验设计 也叫做被试内设计，控制个体差异的更有效的方法。 被试间设计：试验中每个被试仅接受一个处理水平，被试的个体差异带来的变异混杂在误差变异中； 被试内设计：试验中每个被试接受所有的处理水平，利用被试自己做控制，使被试的各方面特点在所有的处理中保持恒定，以最大限
4、度的控制由被试的个体差异带来的变异。 方法：当若干处理水平连续实施给同一被试时，被试接受前面的处理对接受后面的处理没有长期影响，如学习、记忆效应，不能使用重复测量设计。 控制误差：同上,研究设计流程与关键点,单因素重复测量实验设计,实验中有一个自变量，自变量有四个水平，每个被试接受所有试验处理水平。,研究设计流程与关键点,单因素重复测量实验设计,研究设计流程与关键点,单因素重复测量实验设计顺序效应的平衡,研究设计流程与关键点,数据录入,研究设计流程与关键点,数据录入,研究设计流程与关键点,数据录入 3 4 8 9 6 6 9 8 4 4 8 8 3 2 7 7 5 4 5 12 7 5 6 1
5、3 5 3 7 12 2 3 6 11,统计方法 多因素方差分析,研究设计流程与关键点,2.1两因素完全随机实验设计 研究中有两个自变量，每个自变量有两个或多于两个水平（P2） 如果一个自变量有P个水平，另一个自变量有q个水平，试验中含p*q个处理的组合，研究者感兴趣于所有处理水平的结合的效应。 方法：随机分配被试接受实验处理的结合，每个被试接受一个实验处理的结合。注意：接受的是一个处理的结合，而不是一个处理水平 控制误差：用随机化的方式控制误差变异,研究设计流程与关键点,单因素完全随机实验设计,试验中有一个自变量，自变量有四个水平，每个处理有4个被试，每个被试接受一个处理水平。16个被试。,
6、研究设计流程与关键点,两因素完全随机实验设计,试验中两个变量的所有水平的结合都被测量了，这叫做处理水平是完全交叉的。被试量：N=npq,研究设计流程与关键点,两因素完全随机实验设计,研究设计流程与关键点,两因素完全随机实验设计,试验中两个变量的所有水平的结合都被测量了，这叫做处理水平是完全交叉的。被试量：N=npq,研究设计流程与关键点,数据录入 1 1 3 1 1 6 1 1 4 1 1 3 1 2 4 1 2 6 1 2 4 1 2 2 1 3 5 1 3 7 1 3 5 1 3 2,统计方法 两因素完全随机试验的方差分析,研究设计流程与关键点,2.2两因素随机区组实验设计 研究中有两个自
7、变量，每个自变量有两个或多于两个水平（P2） 如果一个自变量有P个水平，另一个自变量有q个水平，试验中含p*q个处理的组合； 研究中含有一个研究者不感兴趣的无关变量，且这个无关变量与自变量之间 没有交互作用，研究者希望分离出这个无关变量的变异。 方法：事先将被试在无关变量上进行匹配，然后将选择好的每组同质被试随机分配，每个被试接受一个实验处理的结合 控制误差：同上,研究设计流程与关键点,两因素随机区组实验设计,事先将被试在无关变量上进行匹配，然后将选择好的每组同质被试随机分配，每个被试接受一个实验处理的结合,研究设计流程与关键点,两因素随机区组实验设计,1.研究假设：当主题熟悉性不同时，生字密
8、度对阅读理解的影响可能产生 变化。 2.自变量：生字密度、主题熟悉性 区组变量：听力阅读理解成绩 三种生字密度：5:1(a1)、10:1(a2)、20:1(a3) 主题熟悉性：非常熟悉、不熟悉 3.因变量：被试的阅读理解测验分数 4.实施处理：实验中有两个自变量，自变量有3*2=6个水平的结合24个被试， 事先将随机选取的24个被试按听力阅读理解分数分为4个区组，然后随机分 配每个区组的6个学生，每个学生接受一种实验处理的组合。事先假设文章 熟悉度、生字密度与听力阅读理解能力之间没有交互作用,文章的生字密度、主题熟悉性对学生阅读理解的影响,研究设计流程与关键点,两因素随机区组实验设计,事先将被
9、试在无关变量上进行匹配，然后将选择好的每组同质被试随机分配，每个被试接受一个实验处理的结合,研究设计流程与关键点,2.3重复测量一个因素的量因素实验设计:混合实验设计 研究中既包含非重复测量的因素（被试间因素），又包含重复测量的因素（被试内因素）叫做混合实验设计，是应用最广泛的一种设计。 1.有两个自变量，每个自变量有两个或多于两个水平（P2） 2.研究中一个自变量是被试内的，每个被试接受所有水平的处理； 研究中另一个自变量是被试间的，即每个被试只接受它的一个水平的处理，或者它本身是一个被试变量，如年龄、性别、智力等； 3.研究者感兴趣于研究中的被试内因素的处理效应，以及两个因素的交互作用，希
10、望对他们的估价更加精确。相比之下，被试间的处理效应不是研究者最感兴趣的。 方法：下页,研究设计流程与关键点,2.3重复测量一个因素的两因素实验设计:混合实验设计 方法：首先确定研究中的被试内变量和被试间变量 将被试随机分配给被试间变量的各个水平，然后使每个被试接受与被试间变量的某一水平相结合的被试内变量的所有水平。 混合实验设计既具有完全随机设计的特点，又有重复测量实验设计的特点；,研究设计流程与关键点,两因素混合实验设计,对于A因素来说，很象完全随机设计，每个被试只接受一个水平的处理 对于B因素来说，是一个重复测量设计，每个被试接受所有水平的处理。 同时，它又是一个因素设计，每个被试接受的是
11、A因素的某一个水平与B因素所有水平的结合,研究设计流程与关键点,两因素混合实验设计,1.研究假设：当主题熟悉性不同时，生字密度对阅读理解的影响 可能产生变化。 2.自变量：生字密度（B1,B2,B3三个水平）、主题熟悉性（A1,A2两个水平） 被试内变量(三种生字密度)：5:1(a1)、10:1(a2)、20:1(a3) 被试间变量（主题熟悉性）：非常熟悉、不熟悉 3.因变量：被试的阅读理解测验分数 4.实施处理：这是一个2*3混合实验设计。8名五年级学生随机分配为两组： 一组学生每人阅读三篇生字密度不同的、主题熟悉的文章； 另一组学生每人阅读三篇生字密度不同的、主题不熟悉的文章； 实验实施时
12、，阅读三篇文章分三次进行，用拉丁方平衡学生阅读文章的 先后顺序；,文章的生字密度、主题熟悉性对学生阅读理解的影响,研究设计流程与关键点,两因素混合实验设计数据,对于A因素来说，很象完全随机设计，每个被试只接受一个水平的处理 对于B因素来说，是一个重复测量设计，每个被试接受所有水平的处理。 同时，它又是一个因素设计，每个被试接受的是A因素的某一个水平与B因素所有水平的结合,研究设计流程与关键点,数据录入 1 3 4 5 1 6 6 7 1 4 4 5 1 3 2 2 2 4 8 12 2 5 9 13 2 3 8 12 2 3 7 11,统计方法 多因素方差分析 MANOVA,研究设计流程与关键
13、点,2.3重复测量两个因素的两因素实验设计:两因素被试内实验设计 方法：试验中只有两个被试内因素 1.有两个自变量，每个自变量有两个或多于两个水平（P2），试验中含有p*q个处理的组合； 2.研究中两个自变量都是被试内自变量； 步骤：每个被试都接受所有的实验处理的结合。实验刺激呈现给被试的先后次序是随机的、或按拉丁方排列的。,研究设计流程与关键点,两因素被试内实验设计,在一个两因素被试内实验设计中，每个被试要接受p*q个处理水平的结合。与一个两因素完全随机设计相比，它所需要的被试量大大减少,研究设计流程与关键点,两因素混合实验设计,1.研究假设：当主题熟悉性不同时，生字密度对阅读理解的影响可能
14、产生 变化。 2.自变量：生字密度（B1,B2,B3三个水平）、主题熟悉性（A1,A2两个水平） 被试内变量(三种生字密度)：5:1(a1)、10:1(a2)、20:1(a3) 被试内变量（主题熟悉性）：非常熟悉、不熟悉 3.因变量：被试的阅读理解测验分数 4.实施处理：这是一个2*3被试内实验设计。实验实施时， 4名五年级学生 阅读6篇文章，其中3篇生字密度不同、主题熟悉的，3篇生字密度不同、主 题不熟悉的；实验分6次进行；阅读顺序按拉丁方格平衡；,文章的生字密度、主题熟悉性对学生阅读理解的影响,研究设计流程与关键点,两因素被试内实验设计,这是一个2*3被试内实验设计。实验实施时， 4名五年级学生阅读6篇文章，其中3篇生字密度不同、主题熟悉的，3篇生字密度不同、主题不熟悉的；实验分6次进行；阅读顺序按拉丁方格平衡；,研究设计流程与关键点,数据录入 3 4 5 4 8 12 6 6 7 5 9 13 4 4 5 3 8 12 3 2 2 3 7 11,统计方法 多因素方差分析:重复测量,研究设计流程与关键点,三因素实验设计基于以上模式,
