多因素实验设计.ppt

第三章 多因素实验设计 多因素实验设计:一个研究中具有两个或更多的自 变量的实验设计 交互作用: 一个自变量影响另一个自变量的效果 一、分类 1.根据自变量的数目及其水平分类 两因素设计：22 ，23 三因素设计：222 ，233 2. 根据被试分派程序分类 随机多因素设计 重复测量设计 混合设计 第一节 多因素实验设计的分类 二、自变量安排 一旦研究者确定了一个设计，那么，也就确定了不同处理 的数目 1. 22设计的自变量安排：有 ？个处理组合 2.（1） 22被试间设计：如果每个处理组合需要6个 被试，则共需 ？名被试 B （年龄龄） B1（7岁岁）B2（12岁岁） A （材料类类型） a1（有插图图）a1b1 6名A1b2 6名 a2（无插图图）a2b1 6名a2b2 6名 （2） 22重复测量设计：如果每个处理需要8个 被试，则需要 ？名被试 B（单词类单词类 型） B1 （简单简单 ）b2 （复杂杂） A （学习习 方式） a1（集中）a1b1 8名a1b2 同一组组 a2（分散）a2b1 同一组组a2b2 同一组组 控制顺序误差: 如果用完全抵消平衡，则共有4！=24个可能组合 如果用不完全抵消平衡，则使用4个组合（ABCD; BCDA; CDAB; DABC） B（元认认知水平，被试间变试间变 量） b1（高）b2（低） A （题题目类类 型，被试试 内变变量） a1（简单简单 ） a1b1 1-6名a1b2 7-12名 a2（复杂杂）a2b1 1-6名a2b2 7-12名 （3） 22 混合设计：如果每各处理组合需要6个 被试，则需要 ？名被试 2. 23设计的自变量安排：有 ？个处理组合 （1） 23 被试间设计：如果每个处理组合需要6个被试，则 共需 ？名被试 B（例如：年龄龄） b1b2b3 A （材料类类 型） a1a1 b1 6名a1b2 6名a1 b3 6名 a2a2 b1 6名a2b2 6名a2 b3 6名 （2） 23重复测量设计：如果每个处理需要6个被试， 则需要 ？名被试 控制顺序误差: 如果用完全抵消平衡，则共有6！=720个可能组合 如果用不完全抵消平衡，则使用6个组合（ABCDEF; BCDEFA; CDEFAB; DEFABC; EFABCD; FABCDE） B（单词类单词类 型） b1b2b3 A （学习习 方式） a1a1 b1 6名a1b2 同组组a1 b3 同组组 a2a2 b1同组组a2b2 同组组a2 b3 同组组 （3） 23 混合设计：如果每各处理组合需要6个 被试，则需要 ？名被试 B（元认认知水平，被试间变试间变 量） b1b2b3 A （题题目类类型， 被试试内变变量） a1a1 b1 1- 6a1b2 1- 6a1 b3 1- 6 a2a2 b1 7- 12a2b2 7- 12a2 b3 7- 12 第二节 两因素完全随机和随机区组实验设计 一、两因素完全随机实验设计 （一）两因素完全随机实验设计的基本特点 1. 适合的研究条件 研究中有2个自变量，每个自变量有两个或多个水平； 如果一个自变量有p个水平，另一个有q个水平，实验中含 有p*q个处理组合，研究者感兴趣于所有处理水平的结合的效 应。 2. 基本方法：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。 （二）例子 假定研究者要研究两种教学方法对不同能力学生学习成绩的 影响。 自变量： 教学方法 A： 两个水平，正常讲授（a1）和独立学习和讨论（a2） 学习能力 B：两个水平，能力较高（b1）和能力较低（b2） 因变量：学习成绩 （三）实验数据及计算 能力高 能力低 正常讲讲授80 70 85 72 82 69 89 75 79 80 独立学习习92 64 95 61 89 71 93 60 96 62 两种教学方法对学生学习成绩的影响没有明显差异。 学生的学习能力对学习成绩有重要影响，能力高学生的成绩高于能 力低的学生的学习成绩。 在正常教学条件下，能力高与能力低学生没有差异；而当使用独立学习教 学方法时，能力高学生育能力低学生的学习成绩出现显著差异。 交互作用表明：不同的教学方法可能适合不同的学生。 变变异来源平方和自由度均方FP 能力 教学方法 能力方法 误差 总和 方差分析表 二、两因素重复测量实验设计 （一）两因素混合设计 1. 基本特点 研究中有2个自变量，每个自变量有两个或多个水平； 研究中一个变量是被试内的，另一个是被试间的； 研究者更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。 2.例子： 大学生阅读插图文章的眼动研究（程利，杨治良.心理科学 2006,29(3):593-596） 实验以眼动记录仪为工具，通过记录眼动数据对大学生阅读 不同难度（易材料2篇、难材料2篇）的无插图、黑白插图、 彩色插图的文章的眼动特征（ 持续时间、注视次数、眼跳距 离和回视次数）和对阅读理解成绩的影响进行研究。为大学 生的部分文科教材和文学读物的编写提供心理学依据。 确定自变量：实验设计采用2 X 3(即:材料X呈 现方式)的两因素混合设计，其中材料(难、易) 是被试内设计，呈现方式(无插图、黑自插图、 彩色插图)是被试间设计。 确定因变量：阅读成绩、持续时间、注视次数 、眼跳距离、回视次数 B（材料，被试试内） b1 易材料b2 难难材料 A （呈现现方式 ，被试间试间 ） a1 无插图图 a1 b1 1-10名a1 b2 1-10名 a2 黑白插图图a2 b1 11-20名a2 b2 11-20名 a3 彩色插图图a3 b1 21-30名a3 b2 21-30名 确定被试：二年级大学生。如果每个处理用10名被试 ，共需30名被试。 B（材料，被试试内） 易材料难难材料 呈现现方式 （被试间试间 ） 无插图图 3 4 2 5 1 2 2 4 1 32 2 3 1 2 0 1 1 0 1 黑白插图图3 5 3 2 2 1 1 3 2 4 5 4 4 3 3 3 2 3 4 3 彩色插图图5 4 2 3 2 2 2 1 3 3 5 4 5 5 5 4 5 3 4 4 3. 实验结果（阅读理解成绩） 4. 方差分析 （二）两因素被试内设计（重复测量两个因素的两因素实验设计） 1. 基本特点 研究中有2个自变量，每个自变量有两个或多个水平； 研究中的两个自变量都是被试内变量； 2. 基本方法 每个被试都接受所有的实验处理组合 刺激呈现的顺序是随机的、或按拉丁方排序 3. 分配被试 自变量a：材料难度，两个水平（难、易） 自变量b：呈现方式，三个水平（无插图、黑白插图、 彩色插图） 因变量：阅读理解成绩 23实验设计 如果每个处理用5名被试，共需5名被试。 被试分派如下： a1 a1 a1 a2 a2 a2 b1 b2 b3 b1 b2 b3 s1 s1 s1 s1 s1 s1 s2 s2 s2 s2 s2 s2 s3 s3 s3 s3 s3 s3 s4 s4 s4 s4 s4 s4 s5 s5 s5 s5 s5 s5 4. 实验结果（阅读理解成绩） B（材料，被试试内） 易材料难难材料 呈现现方式 （被试试内 ） 无插图图 3 4 2 5 1 2 2 4 1 32 2 3 1 2 0 1 1 0 1 黑白插图图3 5 3 2 2 1 1 3 2 4 5 4 4 3 3 3 2 3 4 3 彩色插图图5 4 2 3 2 2 2 1 3 3 5 4 5 5 5 4 5 3 4 4 三、两因素随机区组实验设计 1.基本特点 研究中有2个自变量，每个自变量有两个或多个水平； 如果一个自变量有p个水平，另一个有q个水平，实验中含有p*q个处 理组合； 研究中有一个研究者不感兴趣的无关变量，研究者希望分理出这个无 关变量。 2. 基本方法：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结合。 3. 例子：大学生阅读插图文章的眼动研究 自变量a：材料难度，两个水平（易、难） 自变量b：呈现方式，三个水平（无插图、黑白插图、彩色插图） 因变量：阅读理解成绩 另外，已知被试的智力水平会影响因变量，因此，有必要对被 试的智力这一额外变量加以控制。 做法：实施实验处理前，对被试进行智力测验，按智力测验分 数划分区组。 a1 a1 a1 a2 a2 a2 区组 b1 b2 b3 b1 b2 b3 1 s1.1 s1.2 s1.3 s1.4 s1.5 s1.6 2 s2.1 s2.2 s2.3 s2.4 s2.5 s