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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
根据自变量的数目及其水平分类
两因素设计:2×2 ,2×3 ……
三因素设计:2×2×2 ,2×3×3 ……
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
2×2设计的自变量安排:有 个处理组合
(1) 2×2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
a2b2 6名
a2b1 6名
a2(无插图)
A1b2 6名
a1b1 6名
a1(有插图)
A
(材料类型)
B2(12岁)
B1(7岁)
B (年龄)
(2) 2×2重复测量设计:如果每个处理需要8个被试,则需要 名被试
a2b2 同一组
a2b1 同一组
a2(分散)
a1b2 同一组
a1b1 8名
a1(集中)
A
(学习方式)
b2 (复杂)
B1 (简单)
B(单词类型)
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)
a2b2 7-12名
a2b1 1-6名
a2(复杂)
a1b2 7-12名
a1b1 1-6名
a1(简单)
A
(题目类型,被试内变量)
b2(低)
b1(高)
B(元认知水平,被试间变量)
(3) 2×2 混合设计:如果每各处理组合需要6个被试,则需要 名被试
2×3设计的自变量安排:有 个处理组合
(1) 2×3 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
a2 b3 6名
a2b2 6名
a2 b1 6名
a2
a1 b3 6名
a1b2 6名
a1 b1 6名
a1
A
(材料类型)
b3
b2
b1
B(例如:年龄)
(2) 2×3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)
a2 b3 同组
a2b2 同组
a2 b1同组
a2
a1 b3 同组
a1b2 同组
a1 b1 6名
a1
A
(学习方式)
b3
b2
b1
B(单词类型)
(3) 2×3 混合设计:如果每各处理组合需要6个被试,则需要 名被试
a2 b3 7- 12
a2b2 7- 12
a2 b1 7- 12
a2
a1 b3 1- 6
a1b2 1- 6
a1 b1 1- 6
a1
A
(题目类型,被试内变量)
b3
b2
b1
B(元认知水平,被试间变量)
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
64
61
71
60
96 62
独立学习
70
72
69
75
80
正常讲授
能力高 能力低
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.
总和
误差
能力×方法
教学方法
能力
P
F
均方
自由度
平方和
变异来源
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
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
a3 b2 21-30名
a3 b1 21-30名
a3 彩色插图
a2 b2 11-20名
a2 b1 11-20名
a2 黑白插图
a1 b2 1-10名
a1 b1 1-10名
a1 无插图
A
(呈现方式,被试间)
b2 难材料
b1 易材料
B(材料,被试内)
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.
5 4 5 5 5 4 5 3 4 4
5 4 2 3 2 2 2 1 3 3
彩色插图
5 4 4 3 3 3 2 3 4 3
3 5 3 2 2 1 1 3 2 4
黑白插图
2 2 3 1 2 0 1 1 0 1
3 4 2 5 1 2 2 4 1 3
无插图
呈现方式(被试间)
难材料
易材料
B(材料,被试内)
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
2×3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:
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
a1 a1 a1 a2 a2 a2
b1 b2 b3 b1 b2 b3
4. 实验结果(阅读理解成绩)
5 4 5 5 5 4 5 3 4 4
5 4 2 3 2 2 2 1 3 3
彩色插图
5 4 4 3 3 3 2 3 4 3
3 5 3 2 2 1 1 3 2 4
黑白插图
2 2 3 1 2 0 1 1 0 1
3 4 2 5 1 2 2 4 1 3
无插图
呈现方式(被试内)
难材料
易材料
B(材料,被试内)
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.
1 s1.1 s1.2 s1.3 s1.4 s1.5 s1.6
2 s2.1 s2.2 s2.3 s2.4 s2.5 s2.6
3 s3.1 s3.2 s3.3 s3.4 s3.5 s3.6
4 s4.1 s4.2 s4.3 s4.4 s4.5 s4.6
a1 a1 a1 a2 a2 a2
区组 b1 b2 b3 b1 b2 b3
随机区组2×3因素实验设计
4. 实验结果
1 6 6 7 5 9 13
2 3 4 5 4 8 12
3 4 4 5 3 8 12
4 3 2 2 3 7 11
a1 a1 a1 a2 a2 a2
区组 b1 b2 b3 b1 b2 b3
教学方法和教龄有了，然后是要控制额外变量（比如教师的态度及教师所实用工具等的影响），还有就是要考察交互作用的影响。教学方法和教龄间是否存在交互作用。
首先决定是采用自然实验，还是实验室实验（如果参与者众多，一般是前者）
在实验安排上，可通过抽签的方式安排实验分组，当然在这之前如果可以最好对学生进行预测验，合理安排学生分组，消除学生间差异对结果的影响。遵循随进化和双变量原则。
目的是检验不同教学方法和不同教学经验对学生测验结果的影响
一般来说，方差分析和显著性检验是必须的结果分析过程。本回答被网友采纳
教教龄要控制额外变量(比教师态度及教师所实用工具等影响)要考察交互作用影响教教龄间否存交互作用
首先决定采用自实验实验室实验(参与者众般前者)
实验安排通抽签式安排实验组前进行预测验合理安排组消除间差异结影响遵循随进化双变量原则
目检验同教同教经验测验结影响
般说差析显著性检验必须结析程
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