第二章 实验设计

1、一、自变量及其类型一、自变量及其类型二、因变量及其特性二、因变量及其特性三、何为额外变量？三、何为额外变量？四、对自变量、因变量、额外变量的控制四、对自变量、因变量、额外变量的控制五、典型的实验混淆五、典型的实验混淆实验者所操纵的、对被试者的反应产生影响的变量实验者所操纵的、对被试者的反应产生影响的变量称为自变量。称为自变量。不同的刺激特性可作为自变量引起被试的不同反应。不同的刺激特性可作为自变量引起被试的不同反应。温度、亮度、噪音、人员、时间变化等都可能成为温度、亮度、噪音、人员、时间变化等都可能成为实验选取的自变量。实验选取的自变量。被试的各种特点，如性别、年龄、职业、文化程度、被试的各种

2、特点，如性别、年龄、职业、文化程度、来自农村还是城市、性格的内向还是外向、自信还是自来自农村还是城市、性格的内向还是外向、自信还是自卑等等，也可以作为心理实验的自变量。卑等等，也可以作为心理实验的自变量。由操纵自变量而引起的被试者的某种特定反应称为由操纵自变量而引起的被试者的某种特定反应称为因变量。因变量。可靠性：指实验结果的一致性信度。可靠性：指实验结果的一致性信度。有效性：当确是自变量而不是其他因素造成因变量有效性：当确是自变量而不是其他因素造成因变量的变化时，就说这种因变量是有效的；当不是自变量而的变化时，就说这种因变量是有效的；当不是自变量而是其它变量或难以确定究竟什么引起了因变量的变

3、化时，是其它变量或难以确定究竟什么引起了因变量的变化时，就认为这时的因变量是无效的。就认为这时的因变量是无效的。敏感性：自变量的变化引起因变量相应的变化，这敏感性：自变量的变化引起因变量相应的变化，这样的因变量是敏感的。如果自变量的变化不能引起相应样的因变量是敏感的。如果自变量的变化不能引起相应的因变量的变化或者自变量很大的变化引起因变量很小的因变量的变化或者自变量很大的变化引起因变量很小的变化，这样的因变量是不敏感的。的变化，这样的因变量是不敏感的。凡对因变量产生影响的实验条件都称为相关变量，凡对因变量产生影响的实验条件都称为相关变量，相关变量中，实验者用于研究的变量称为自变量，实验相关变量

4、中，实验者用于研究的变量称为自变量，实验者不用于研究的变量称为额外相关变量，简称额外变量。者不用于研究的变量称为额外相关变量，简称额外变量。额外变量必须加以控制，故又称控制变量。额外变量必须加以控制，故又称控制变量。1 1、要尽可能给出自变量的操作定义。、要尽可能给出自变量的操作定义。根据测定变量的程序所下的定义叫操作定义。疲倦：根据测定变量的程序所下的定义叫操作定义。疲倦：工作效率的下降。：饥饿程度：禁食工作效率的下降。：饥饿程度：禁食2020小时后的食物摄小时后的食物摄入量。入量。2 2、明确是单因素实验还是多因素实验、明确是单因素实验还是多因素实验多因素实验有两个或两个以上的自变量可供操

5、纵。单因素多因素实验有两个或两个以上的自变量可供操纵。单因素实验只有一个自变量可供操纵变化，其他可能对因变量产生影实验只有一个自变量可供操纵变化，其他可能对因变量产生影响的变量应作为额外变量或予以排除或保持恒定。响的变量应作为额外变量或予以排除或保持恒定。1 1、选择因变量要符合三条件。、选择因变量要符合三条件。（1 1）有效性：任何反应指标若效度不高，则无用；）有效性：任何反应指标若效度不高，则无用；（2 2）客观性：反应指标可通过一定方法观察到。）客观性：反应指标可通过一定方法观察到。客观的指标在一定条件下能重复进行验证。客观的指标在一定条件下能重复进行验证。（3 3）数量化：便于记录、便

6、于统计，便于比较。）数量化：便于记录、便于统计，便于比较。2 2、要防止出现天花板效应、地板效应。、要防止出现天花板效应、地板效应。天花板效应：当要求被试完成的任务过于容易，所天花板效应：当要求被试完成的任务过于容易，所有不同水平的自变量都获得很好的结果，且无甚差别，有不同水平的自变量都获得很好的结果，且无甚差别，此为此为“天花板效应天花板效应”。当要求被试完成的任务过于困难，。当要求被试完成的任务过于困难，所有不同水平的自变量都获得很差的结果，且无甚差别，所有不同水平的自变量都获得很差的结果，且无甚差别，此为此为“地板效应地板效应”。3 3、要使用正确的指导语。、要使用正确的指导语。在以人为

7、被试的实验中常使用指导语来控制被试的在以人为被试的实验中常使用指导语来控制被试的反应。（指导语就是向被试交代任务时所说的话。）反应。（指导语就是向被试交代任务时所说的话。）如果不对额外变量加以控制，就弄不清因变量的变如果不对额外变量加以控制，就弄不清因变量的变化是由自变量的变化导致的还是由于额外变量引起的。化是由自变量的变化导致的还是由于额外变量引起的。1 1、排除法、排除法2 2、恒定法、恒定法3 3、匹配法与随机化法、匹配法与随机化法4 4、抵消平衡法、抵消平衡法5 5、统计控制法、统计控制法1 1、把额外变量从实验中排除出去。如果外界的噪、把额外变量从实验中排除出去。如果外界的噪音和光线

8、影响实验，那么最好的办法是进入隔音室和暗音和光线影响实验，那么最好的办法是进入隔音室和暗室，这样就可以把他们排除掉。室，这样就可以把他们排除掉。2 2、排除法所得的研究结果却缺乏推论的普遍性。、排除法所得的研究结果却缺乏推论的普遍性。使额外变量在实验过程中保持恒定不变。如：同一使额外变量在实验过程中保持恒定不变。如：同一实验室、同一实验者、同一时间对实验组和控制组使用实验室、同一实验者、同一时间对实验组和控制组使用同样的实验程序进行实验。同样的实验程序进行实验。1 1、使用恒定法控制额外变量，会使实验的结果难、使用恒定法控制额外变量，会使实验的结果难以推广到额外变量的其他水平上去。以推广到额外

9、变量的其他水平上去。2 2、保持恒定的变量可能会与操纵的自变量发生交、保持恒定的变量可能会与操纵的自变量发生交互作用。例如如果被试者是男性，实验者是富有魅力的互作用。例如如果被试者是男性，实验者是富有魅力的女性，实验时，实验者可能会使被试分心。这是交互作女性，实验时，实验者可能会使被试分心。这是交互作用产生的额外变量。用产生的额外变量。1 1、将两组被试（实验组、控制组）在一个或多个、将两组被试（实验组、控制组）在一个或多个方面的特性匹配相等。方面的特性匹配相等。2 2、缺点：若需匹配的被试者特性很多，实验者常、缺点：若需匹配的被试者特性很多，实验者常常顾此失彼，很难甚至无法匹配。如匹配两组被

10、试在年常顾此失彼，很难甚至无法匹配。如匹配两组被试在年龄、性别、起始成绩、智力等方面都相等是很困难。龄、性别、起始成绩、智力等方面都相等是很困难。把被试随机地分到各处理组中；根据概率理论，各把被试随机地分到各处理组中；根据概率理论，各组被试所具备的各种条件和机会均等，不会导致系统性组被试所具备的各种条件和机会均等，不会导致系统性偏差。偏差。能克服匹配法顾此失彼的缺点，也能控制难以观察能克服匹配法顾此失彼的缺点，也能控制难以观察的中介变量（如动机、情感、疲劳、注意等）。的中介变量（如动机、情感、疲劳、注意等）。采用某些综合平衡的方式使额外变量的效果互相抵采用某些综合平衡的方式使额外变量的效果互相

11、抵消以达到控制额外变量目的方法。这种方法的主要作用消以达到控制额外变量目的方法。这种方法的主要作用是控制序列效应。具体包括是控制序列效应。具体包括ABBAABBA设计与拉丁方设计。设计与拉丁方设计。1 1、ABBAABBA设计：对同一组被试先给以设计：对同一组被试先给以A A处理，再给以处理，再给以B B处理，然后倒过来，先给以处理，然后倒过来，先给以B B处理，再给以处理，再给以A A处理。处理。2 2、拉丁方设计：对多组被试给以两种以上的处理，、拉丁方设计：对多组被试给以两种以上的处理，为了抵消序列效应，应采用拉丁方设计。为了抵消序列效应，应采用拉丁方设计。由于条件限制，明知有因素影响实验

12、结果，却无法由于条件限制，明知有因素影响实验结果，却无法在实验中加以排除和控制。只有做完实验后采用协方差在实验中加以排除和控制。只有做完实验后采用协方差分析把影响结果的因素分析出来，以达到对额外变量的分析把影响结果的因素分析出来，以达到对额外变量的控制。这种事后用统计技术来达到控制额外变量的方法控制。这种事后用统计技术来达到控制额外变量的方法称为统计控制。称为统计控制。比较两种教学方法的好坏，虽实验者事先知道两班比较两种教学方法的好坏，虽实验者事先知道两班学生智力不等，但限于条件无法对智力因素加以控制以学生智力不等，但限于条件无法对智力因素加以控制以使两班学生智力水平相当。实验后用协方差分析将

13、智力使两班学生智力水平相当。实验后用协方差分析将智力的影响排除后，就可比较两种教学方法的优劣。的影响排除后，就可比较两种教学方法的优劣。实验者在实验中可有意无意地以某种方式如动作、实验者在实验中可有意无意地以某种方式如动作、表情、语言等影响被试，如在被试出现正确反应时点头表情、语言等影响被试，如在被试出现正确反应时点头以示肯定，在被试出现错误反应时皱眉以示否定，被试以示肯定，在被试出现错误反应时皱眉以示否定，被试容易附和主试的期望，做出不真实的反应。容易附和主试的期望，做出不真实的反应。罗森塔尔告诉主试，迷津实验的老鼠来自不同种系：罗森塔尔告诉主试，迷津实验的老鼠来自不同种系：“聪明鼠聪明鼠”

14、、“笨拙鼠笨拙鼠”。实验结果：聪明鼠犯错误更。实验结果：聪明鼠犯错误更少。似乎可推断，拿到聪明鼠的主试比拿到笨拙鼠的主少。似乎可推断，拿到聪明鼠的主试比拿到笨拙鼠的主试更能鼓励老鼠通过迷津。试更能鼓励老鼠通过迷津。研究者不让主试知道实验条件。对于主试不知道的研究者不让主试知道实验条件。对于主试不知道的东西，他无法与被试交流。由于主试和被试都不知道实东西，他无法与被试交流。由于主试和被试都不知道实验条件，因此这种实验程序称为双盲实验。验条件，因此这种实验程序称为双盲实验。19241924年，美国霍桑电力公司进行一项实验，目的是年，美国霍桑电力公司进行一项实验，目的是确定最佳照明条件以提高工效。结

15、果不论照明增加还是确定最佳照明条件以提高工效。结果不论照明增加还是减少，工人的工作效率都在提高。后来发现这是由于工减少，工人的工作效率都在提高。后来发现这是由于工人觉得参加实验是厂里在关心他们，从而提高工效。被人觉得参加实验是厂里在关心他们，从而提高工效。被试者的态度与照明条件的效应发生了混淆。试者的态度与照明条件的效应发生了混淆。有时，医生开给病人的并非药物，（如可能是维生有时，医生开给病人的并非药物，（如可能是维生素片），当病人相信那是药物，服用后也产生疗效，这素片），当病人相信那是药物，服用后也产生疗效，这是病人心理作用的结果。安慰剂效应中，被试的心理作是病人心理作用的结果。安慰剂效应中

16、，被试的心理作用混淆了自变量。用混淆了自变量。被试很可能会自发地对实验目的产生一个假设或猜被试很可能会自发地对实验目的产生一个假设或猜测，然后用自认为能满足目的的方式进行反应。要求特测，然后用自认为能满足目的的方式进行反应。要求特征的典型例子是霍桑效应和安慰剂效应。征的典型例子是霍桑效应和安慰剂效应。实验者效应、霍桑效应、安慰剂效应，是心理实验实验者效应、霍桑效应、安慰剂效应，是心理实验中的典型混淆，其额外变量都是由于主被试相互作用所中的典型混淆，其额外变量都是由于主被试相互作用所致。致。是进行科学实验前做的具体规划。主要是控制实验是进行科学实验前做的具体规划。主要是控制实验条件和安排实验程序

17、的计划。其目的在于找出实验条件条件和安排实验程序的计划。其目的在于找出实验条件和实验结果之间的关系，做出正确的结论，来检验解决和实验结果之间的关系，做出正确的结论，来检验解决问题的假设。问题的假设。1 1、实验采用多少个自变量？、实验采用多少个自变量？2 2、各自变量内采用多少个处理水平？、各自变量内采用多少个处理水平？3 3、各处理水平中使用相同还是不同的被试？、各处理水平中使用相同还是不同的被试？1 1、要求每位被试只接受多个实验处理中的一个处、要求每位被试只接受多个实验处理中的一个处理。不同的实验处理所用的被试不同。理。不同的实验处理所用的被试不同。2 2、在被试间设计中，实验者须保证各

18、被试组在实、在被试间设计中，实验者须保证各被试组在实验开始时各方面均相等的等组。验开始时各方面均相等的等组。a1 a2 a3 a4 S1 S2 S3 S4S5 S6 S7 S8S9 S10 S11 S12S13 S14 S15 S16a1 a1 a1 a2 a2 a2b1 b2 b3 b1 b2 b3S1 S2 S3 S4 S5 S6S7 S8 S9 S10 S11 S12S13 S14 S15 S16 S17 S18S19 S20 S21 S22 S23 S24实验者想探讨诵读次数对记忆效果的影响。预期学实验者想探讨诵读次数对记忆效果的影响。预期学习被呈现习被呈现5 5次的项目较只呈现次的项

19、目较只呈现1 1次的项目记忆效果好。自次的项目记忆效果好。自变量：项目的诵读次数，因变量：再认测验分数。测试变量：项目的诵读次数，因变量：再认测验分数。测试3030个被试记忆无意义音节的能力，如何分配被试？个被试记忆无意义音节的能力，如何分配被试？每个被试接受一种处理方式，一种处理方式不可能每个被试接受一种处理方式，一种处理方式不可能影响或污染另一种处理方式，因此避免了练习效应和疲影响或污染另一种处理方式，因此避免了练习效应和疲劳效应等由实验顺序造成的误差。劳效应等由实验顺序造成的误差。1 1、所需被试量大。当实验的自变量增加时，实验、所需被试量大。当实验的自变量增加时，实验所需被试数量会迅速

20、增加。所需被试数量会迅速增加。2 2、无法从根本上排除个体差异对实验结果的混淆，、无法从根本上排除个体差异对实验结果的混淆，即便是用匹配法、随机化法也很难做到绝对即便是用匹配法、随机化法也很难做到绝对“等组等组”。按某个或几个特征水平（如视力、学习成绩等）的按某个或几个特征水平（如视力、学习成绩等）的相同或相似加以匹配，相同或相似加以匹配，n n 个为一区组，再把每一区组中个为一区组，再把每一区组中的被试随机分配到各个实验处理组，这样可保证各实验的被试随机分配到各个实验处理组，这样可保证各实验处理组的被试同质。处理组的被试同质。匹配的步骤：先进行前测，根据前测分数进行分组。匹配的步骤：先进行前

21、测，根据前测分数进行分组。如某实验要将如某实验要将3030个学生分配到个学生分配到3 3个组中，分别由个组中，分别由3 3个英语个英语教师辅导。对教师辅导。对3030个学生以英语测验，对测验成绩作高低个学生以英语测验，对测验成绩作高低排列，将前排列，将前3 3个学生随机分配到个学生随机分配到ABCABC三组，再将接下来的三组，再将接下来的三个被试如法分配，直到分配完毕。三个被试如法分配，直到分配完毕。1 1、从理论上讲，随机化法是控制额外变量的最佳、从理论上讲，随机化法是控制额外变量的最佳方法，因为根据概率理论，各组被试所具备的各种条件方法，因为根据概率理论，各组被试所具备的各种条件和机会均等

22、，不会导致系统偏差。和机会均等，不会导致系统偏差。2 2、不仅克服匹配法顾此失彼的缺点，还能控制难、不仅克服匹配法顾此失彼的缺点，还能控制难以观察的中介变量（如动机、情感、疲劳、注意等）。以观察的中介变量（如动机、情感、疲劳、注意等）。被试在自变量发生变化的所有情况下接受实验。每被试在自变量发生变化的所有情况下接受实验。每个被试须接受自变量所有水平的处理。每个被试参与所个被试须接受自变量所有水平的处理。每个被试参与所有的实验处理，然后比较相同被试在不同处理下的行为有的实验处理，然后比较相同被试在不同处理下的行为变化。变化。a1 a2 a3 a4被试被试1被试被试2被试被试3被试被试4S1 S1

23、 S1 S1S2 S2 S2 S2S3 S3 S3 S3S4 S4 S4 S4a1 a1 a1 a2 a2 a2b1 b2 b3 b1 b2 b3S1 S1 S1 S1 S1 S6S2 S2 S2 S2 S2 S2S3 S3 S3 S3 S3 S3S4 S4 S4 S4 S4 S41 1、节省被试。、节省被试。2 2、组间个体差异得到了最好控制，因为只有一组、组间个体差异得到了最好控制，因为只有一组被试。被试。必须面对实验处理之间相互污染的问题。使用该法必须面对实验处理之间相互污染的问题。使用该法应注意克服位置效应和延续效应。应注意克服位置效应和延续效应。被试内设计中，每个被试要接受多种不同的

24、处理，被试内设计中，每个被试要接受多种不同的处理，实验处理所处的序列位置会影响被试的反应，造成序列实验处理所处的序列位置会影响被试的反应，造成序列位置产生的效应与处理本身的效应混淆，这就是位置效位置产生的效应与处理本身的效应混淆，这就是位置效应。应。在实验的进展过程中，前一阶段的处理对后一阶段在实验的进展过程中，前一阶段的处理对后一阶段的处理产生影响：练习效应或疲劳效应。的处理产生影响：练习效应或疲劳效应。既然实验处理的位置（顺序）所产生的效应会与实既然实验处理的位置（顺序）所产生的效应会与实验处理本身的效应相混淆，那么只要在实验中安排被试验处理本身的效应相混淆，那么只要在实验中安排被试在所有

25、顺序下接受处理，就可以将各处理下结果的差异在所有顺序下接受处理，就可以将各处理下结果的差异归因于自变量而非处理顺序。归因于自变量而非处理顺序。1 1、ABBAABBA设计：当自变量的水平为设计：当自变量的水平为2 2时；常用时；常用ABBAABBA设设计来平衡实验处理的顺序。计来平衡实验处理的顺序。2 2、当自变量的水平数超过、当自变量的水平数超过2 2时，常用拉丁方设计来时，常用拉丁方设计来平衡实验处理的顺序。平衡实验处理的顺序。1 2 3 4 S1、S2S3、S4S5、S6S7、S8a1 a2 a3 a4a2 a3 a4 a1a3 a4 a1 a2a4 a1 a2 a3假如某实验有假如某实

26、验有n n个处理，建立拉丁方的步骤如下：个处理，建立拉丁方的步骤如下：将被试分为将被试分为n n组（实验处理有多少个水平，就将被试分为组（实验处理有多少个水平，就将被试分为多少个组），第一行被试，接受处理对应的编号可按公多少个组），第一行被试，接受处理对应的编号可按公式：式：1 1，2 2，n n，3 3，n-1n-1，n-2n-2写出。写出。在一项实验中，既有被试间自变量，又有被试内自在一项实验中，既有被试间自变量，又有被试内自变量。如：被试接受甲自变量的每种水平，但只接受乙变量。如：被试接受甲自变量的每种水平，但只接受乙自变量的一个水平的处理。自变量的一个水平的处理。混合设计能表现被试间变

27、量在被试内变量上的效应。混合设计能表现被试间变量在被试内变量上的效应。兼具被试间设计、被试内设计的优点。兼具被试间设计、被试内设计的优点。b1 b2 b3a1S1 S1 S1S2 S2 S2S3 S3 S3S4 S4 S4a2S5 S5 S5S6 S6 S6S7 S7 S7S8 S8 S8研究中只有一个自变量，它有两个或多个水平。将研究中只有一个自变量，它有两个或多个水平。将被试随机分配给自变量的各个水平，每个被试制接受一被试随机分配给自变量的各个水平，每个被试制接受一个水平的处理。个水平的处理。a1 a2 a3 a4 S1 S2 S3 S4S5 S6 S7 S8S9 S10 S11 S12S

28、13 S14 S15 S16无关变量：文章长度、主题熟悉性、文章类型、被无关变量：文章长度、主题熟悉性、文章类型、被试年龄、受教育程度等。试年龄、受教育程度等。实施：将实施：将3232名被试随机分成名被试随机分成4 4组，每组阅读一种生组，每组阅读一种生字密度的文章，并回答有关文章内容的阅读理解问题。字密度的文章，并回答有关文章内容的阅读理解问题。4 4篇文章除生字密度外在其他方面尽量匹配。篇文章除生字密度外在其他方面尽量匹配。 a1 a2 a3 a43 4 8 96 6 9 84 4 8 83 2 7 75 4 5 127 5 6 135 3 7 122 3 6 11 35 31 56 80

29、变异来源变异来源平方和平方和自由度自由度均方均方FF.01(3,28)处理间处理间处理内处理内190.12578.750p-1=3p(n-1)=2863.3752.81322.53*4.57合计合计268.875np-1=31 由方差分析表可知：生字密度的效应是统计显著的由方差分析表可知：生字密度的效应是统计显著的（p0.01）；学生阅读理解生字密度不同的文章，其阅读）；学生阅读理解生字密度不同的文章，其阅读分数会有显著的差别。分数会有显著的差别。 实验设计和实施简单，接受每个处理水平的被试可实验设计和实施简单，接受每个处理水平的被试可以不相等，不需匹配被试，每个被试仅接受一个处理水以不相等，

30、不需匹配被试，每个被试仅接受一个处理水平。平。1 1、被试个体差异带来的无关变异混杂在组内变异、被试个体差异带来的无关变异混杂在组内变异中，无法将二者分离。导致中，无法将二者分离。导致F F比率的分母项加大，从而使比率的分母项加大，从而使实验较为不敏感。实验较为不敏感。2 2、当实验中含有多个处理水平时，需要的被试量、当实验中含有多个处理水平时，需要的被试量也会较大。也会较大。在完全随机设计中，被试的个体差异会混淆实验处理在完全随机设计中，被试的个体差异会混淆实验处理的效应。随机区组设计使用区组方法可从组内变异中分离的效应。随机区组设计使用区组方法可从组内变异中分离出个体差异这个无关变量引起的

31、变异，使它不出现在处理出个体差异这个无关变量引起的变异，使它不出现在处理效应和误差变异中。效应和误差变异中。1 1、研究中只有一个自变量，自变量有两个或多个、研究中只有一个自变量，自变量有两个或多个水平（水平（p2p2）。）。2 2、研究中还有一个无关变量，也有两个或多个水、研究中还有一个无关变量，也有两个或多个水平（平（n2n2）。）。3 3、自变量的水平与无关变量的水平之间没有交互、自变量的水平与无关变量的水平之间没有交互作用。作用。 a1 a2 a3 a4区组区组1区组区组2区组区组3区组区组4S11 S12 S13 S14S21 S22 S23 S24S31 S32 S33 S34S4

32、1 S42 S43 S44 实验中有一个自变量（实验中有一个自变量（4个水平）；还有一个无关变量。个水平）；还有一个无关变量。将将16个被试在无关变量上进行匹配，形成个被试在无关变量上进行匹配，形成4个区组，每个区个区组，每个区组内组内4个同质被试，分别随机接受一个水平的处理。个同质被试，分别随机接受一个水平的处理。考虑到智力可能对测验分数产生影响，但它又不是考虑到智力可能对测验分数产生影响，但它又不是本研究感兴趣的变量。将智力作为无关变量，通过实验本研究感兴趣的变量。将智力作为无关变量，通过实验设计将它的效应分离出去，以更好地探讨生字密度对阅设计将它的效应分离出去，以更好地探讨生字密度对阅读

33、理解的影响。读理解的影响。实验实施前，对实验实施前，对3232个被是做智力测验并按智力测验个被是做智力测验并按智力测验分数分为分数分为8 8个区组，然后随机分配每个区组内的个区组，然后随机分配每个区组内的4 4个同质个同质被试分别阅读一种生字密度的文章。被试分别阅读一种生字密度的文章。a1 a2 a3 a4区组区组1区组区组2区组区组3区组区组4区组区组5区组区组6区组区组7区组区组8 3 4 8 9 6 6 9 8 4 4 8 8 3 2 7 7 5 4 5 12 7 5 6 13 5 3 7 12 2 3 6 11变异来源变异来源 平方和平方和 自由度自由度 均方均方 F 生字密度生字密度

34、 190.125 3 63.375 25.17* 智力智力 25.875 7 3.696 1.47残差残差 52.875 21 2.518总总 268.875 31F0.01(3,21)=4.87; F0.01(7,21)=3.65 自变量生字密度的效应显著（自变量生字密度的效应显著（p0.05），表明智力不同的学生的阅读理解无显著差异。），表明智力不同的学生的阅读理解无显著差异。 随机区组设计从总变异中分离出一个无关变量的效随机区组设计从总变异中分离出一个无关变量的效应，从而减小了实验误差，可获得对处理效应更加精确应，从而减小了实验误差，可获得对处理效应更加精确的估价。的估价。1 1、若实验

35、中含有许多处理水平，会给形成同质区若实验中含有许多处理水平，会给形成同质区组、寻找同质被试带来困难。组、寻找同质被试带来困难。2 2、较使用完全随机设计有更多限定。如要求自变较使用完全随机设计有更多限定。如要求自变量与无关变量无交互作用。若存在交互作用，使用随机量与无关变量无交互作用。若存在交互作用，使用随机区组设计是不合适的。区组设计是不合适的。研究中只有一个自变量（研究中只有一个自变量（P P个水平），还有两个无个水平），还有两个无关变量（关变量（P P个水平）。一个无关变量的水平在横行分配，个水平）。一个无关变量的水平在横行分配，另一无关变量的水平在纵裂分配，自变量的水平则分配另一无关变

36、量的水平在纵裂分配，自变量的水平则分配给拉丁方格的每个单元。给拉丁方格的每个单元。c1c2c3c4b1a1S1S2a2S9S10a3S17S18a4S25S26b2a2S3S4a3 S11S12a4S19S20a1S27S28b3a3S5S6a4S13S14a1S21S22a2S29S30b4a4S7S8a1S15S16a2S23S24a3S31S32无关变量无关变量B、C各有各有4个水个水平，形成平，形成44拉丁方格。拉丁方格。自变量自变量A也有也有4个水平；个水平；32个被试参加实验，每个被试参加实验，每个方格内有个方格内有2个被试，每个被试，每个被试只接受一种处理。个被试只接受一种处理。

37、1 1、拉丁方设计扩展了随机区组设计的原则，可分、拉丁方设计扩展了随机区组设计的原则，可分离出两个无关变量的效应。离出两个无关变量的效应。2 2、假定处理水平与无关变量水平间无交互作用。、假定处理水平与无关变量水平间无交互作用。3 3、随机分配处理水平给、随机分配处理水平给P P2 2个方格单元，每个处理水个方格单元，每个处理水平仅在每行、每列中出现一次。平仅在每行、每列中出现一次。4 4、每个方格单元中分配一个或多个被试接受处理。、每个方格单元中分配一个或多个被试接受处理。共需要的被试量为共需要的被试量为npnp2 2。c1 c2 c3 c4b1b2b3b4a1 a2 a3 a43 2 6

38、94 3 5 8a4 a1 a2 a38 3 4 77 2 3 6a3 a4 a1 a28 12 5 69 13 6 4a2 a3 a4 a15 8 12 74 7 11 5自变量：生字密度自变量：生字密度无关变量：班级（无关变量：班级（B）无关变量无关变量:实验时间（实验时间（C）自变量生字密度有自变量生字密度有4 4个水平，考虑到来自不同班级个水平，考虑到来自不同班级的学生可能在阅读理解方面存在差异，从而影响实验结的学生可能在阅读理解方面存在差异，从而影响实验结果，但该变量不是研究者感兴趣的，可将班级作为一个果，但该变量不是研究者感兴趣的，可将班级作为一个带带b1b1、b2b2、b3b3、

39、b4b4四个水平的无关变量。四个水平的无关变量。实验时间也可能影响学生的情绪，从而影响实验结实验时间也可能影响学生的情绪，从而影响实验结果，将之作为第果，将之作为第2 2个无关变量，它也有个无关变量，它也有4 4个水平。个水平。实验实施前，首先根据班级与时间这两个因素建构实验实施前，首先根据班级与时间这两个因素建构4 44 4拉丁方格标准块，然后随机化行，然后随机化列。拉丁方格标准块，然后随机化行，然后随机化列。将每个班级的将每个班级的8 8名学生随机地分配到名学生随机地分配到p p2 2个拉丁方格中，每个拉丁方格中，每个方格中的个方格中的2 2个学生接受完全相同的实验条件。个学生接受完全相同

40、的实验条件。变异来源变异来源 平方和平方和 自由度自由度 均方均方 FA（生字密度）（生字密度） 190.125 3 63.375 92.11*B（班级）（班级） 56.125 3 18.708 27.19*C（实验时间）（实验时间） 1.375 3 0.458 0.67单元内单元内 11.000 16 0.688 总总 268.875 31F0.01(3,16)=5.29；F.05(3,16)=3.24 生字密度的效应显著。班级的效应显著，表明来自生字密度的效应显著。班级的效应显著，表明来自4个班个班的学生的阅读理解是有显著差异的。实验时间效应不显著，的学生的阅读理解是有显著差异的。实验时间

41、效应不显著，表明实验时间的不同并未对实验结果产生影响。表明实验时间的不同并未对实验结果产生影响。ABCDBCDACDABDABCABCBCACABABBA 当拉丁方格的中的的第一行和第一列是按字母排当拉丁方格的中的的第一行和第一列是按字母排序的时候，叫做标准化方块。序的时候，叫做标准化方块。AB CDBC DACD ABDA BCCDABABCDBCDADABCBACDDCABADBCCBDA 标准块标准块随机化行随机化行随机化列随机化列在许多研究情境中，比完全随机、随机区组设计更在许多研究情境中，比完全随机、随机区组设计更有效。分离出两个无关变量的效应，减小实验误差，可有效。分离出两个无关变

42、量的效应，减小实验误差，可获得对处理效应更精确的估价。获得对处理效应更精确的估价。1 1、关于自变量与无关变量不存在交互作用的假设、关于自变量与无关变量不存在交互作用的假设很多情况下难以保证。很多情况下难以保证。2 2、要求无关变量、自变量的水平数相等，这在一、要求无关变量、自变量的水平数相等，这在一定程度上限制了拉丁方设计的应用。定程度上限制了拉丁方设计的应用。a1 a2 a3 a4被试被试1被试被试2被试被试3被试被试4S1 S1 S1 S1S2 S2 S2 S2S3 S3 S3 S3S4 S4 S4 S4减少误差变异的一个方法是控制个体差异引起的无减少误差变异的一个方法是控制个体差异引起

43、的无关变异，达到这个目的的途径之一是使用随机区组设计关变异，达到这个目的的途径之一是使用随机区组设计. .控制个体差异更为有效的方法是重复测量设计，也叫被控制个体差异更为有效的方法是重复测量设计，也叫被试内设计。试内设计。共同特点：每个被试仅接受一个处理水平。共同特点：每个被试仅接受一个处理水平。非重复测量设计即被试间设计，包括完全随机设计、非重复测量设计即被试间设计，包括完全随机设计、随机区组设计和拉丁方设计。随机区组设计和拉丁方设计。1 1、每个被试接受所有水平的的实验处理。被试各、每个被试接受所有水平的的实验处理。被试各方面的特点在所有的处理中保持恒定，最大限度控制了方面的特点在所有的处

44、理中保持恒定，最大限度控制了由被试个体差异带来的变异。由被试个体差异带来的变异。a1 a2 a3 a4S1 S2 S3 S4S5 S6 S7 S8 S9 S10 S11 S12S13 S14 S15 S16a1 a2 a3 a4S11 S12 S13 S14S21 S22 S23 S24 S31 S32 S33 S34S41 S42 S43 S44a1 a2 a3 a4S1 S1 S1 S1S2 S2 S2 S2S3 S3 S3 S3S4 S4 S4 S42、节省被试、节省被试1 1、被试接受前面的实验处理对接受后面的实验处、被试接受前面的实验处理对接受后面的实验处理没有长期影响，无学习、记忆

45、效应。如，比较两种教理没有长期影响，无学习、记忆效应。如，比较两种教法对学习成绩的影响不能使用重复测量设计，因为前一法对学习成绩的影响不能使用重复测量设计，因为前一种教法不可避免地对后一种教法产生影响。种教法不可避免地对后一种教法产生影响。2 2、被试连续接受多个处理，练习、疲劳效应难免，、被试连续接受多个处理，练习、疲劳效应难免，故需考虑平衡顺序效应的问题。故需考虑平衡顺序效应的问题。仍以仍以4 4种文章生字密度对阅读理解影响的研究为例。种文章生字密度对阅读理解影响的研究为例。仅用仅用8 8名被试，每个被试阅读名被试，每个被试阅读4 4篇生字密度不同的文章，篇生字密度不同的文章，并测他们对各

46、篇文章的阅读理解分数。并测他们对各篇文章的阅读理解分数。考虑到因处理顺序带来的疲劳效应，将考虑到因处理顺序带来的疲劳效应，将4 4篇文章在篇文章在四个下午分四个下午分4 4次施测。次施测。1 2 3 4 S1、S2S3、S4S5、S6S7、S8a1 a2 a3 a4a2 a3 a4 a1a3 a4 a1 a2a4 a1 a2 a3 平衡顺序效应的方式有两种：一是随机顺序实施，二平衡顺序效应的方式有两种：一是随机顺序实施，二是以拉丁方排序实施。是以拉丁方排序实施。a1 a2 a3 a4S1S2S3S4S5S6S7S83 4 8 96 6 9 84 4 8 83 2 7 75 4 5 127 5

47、6 135 3 7 122 3 6 11变异来源变异来源 平方和平方和 自由度自由度 均方均方 F 被试间被试间 25.875 7生字密度生字密度) 190.125 3 63.375 25.17* 残差残差 52.875 21 2.518总总 268.875 31F0.01(3,21)=4.87 SS被试间被试间指所有被试之间个体差异引起的变异。由于从总指所有被试之间个体差异引起的变异。由于从总变异中分离出了被试间变异，故与完全随机设计相比，重变异中分离出了被试间变异，故与完全随机设计相比，重复测量设计提高了实验处理的复测量设计提高了实验处理的F检验的敏感性。检验的敏感性。在一个实验中，研究者

48、同时操纵两个或多个自变量时，在一个实验中，研究者同时操纵两个或多个自变量时，应该使用多因素实验设计。应该使用多因素实验设计。多因素实验设计的优点：可对两个或多个自变量之间多因素实验设计的优点：可对两个或多个自变量之间的交互作用进行估价，从而可获得比单因素实验更加丰富的交互作用进行估价，从而可获得比单因素实验更加丰富的信息。的信息。研究中有两个自变量，每个自变量有两个或多个水研究中有两个自变量，每个自变量有两个或多个水平。平。若一个自变量有若一个自变量有p p个水平，另一个自变量有个水平，另一个自变量有q q个水平，个水平，则实验中含有则实验中含有p pq q个处理的结合。个处理的结合。a1 a

49、2 a3 a4S1 S2 S3 S4S5 S6 S7 S8S9 S10 S11 S12S13 S14 S15 S16a1 a1 a1 a2 a2 a2b1 b2 b3 b1 b2 b3S1 S2 S3 S4 S5 S6S7 S8 S9 S10 S11 S12S13 S14 S15 S16 S17 S18S19 S20 S21 S22 S23 S24单因素完全随机设计单因素完全随机设计 两因素完全随机设计两因素完全随机设计 两因素完全随机设计需要的被试量是两因素完全随机设计需要的被试量是N=npq，其中，其中n是接是接受同一实验条件的被试的数量，受同一实验条件的被试的数量，p，q分别是因素分别是

50、因素A、B的水平的水平数。随着数。随着n的增加，实验中需要的被试数量迅速增加。的增加，实验中需要的被试数量迅速增加。在几个因素同时作用的时候，经常会出现这样的情在几个因素同时作用的时候，经常会出现这样的情况：一个因素的各个水平在另一个因素的不同水平上变况：一个因素的各个水平在另一个因素的不同水平上变化趋势不一致，以致如果只区分每个因素单独的作用，化趋势不一致，以致如果只区分每个因素单独的作用，并不能揭示因素水平之间的复杂的关系。并不能揭示因素水平之间的复杂的关系。一个研究要探讨两种教学方法对不同能力学生学习一个研究要探讨两种教学方法对不同能力学生学习成绩的影响。研究中有两个因素：教学方法、学习

51、能力。成绩的影响。研究中有两个因素：教学方法、学习能力。A A因素（教学方法）有两个水平：正常讲授教学因素（教学方法）有两个水平：正常讲授教学（a1a1）和独立学习和讨论（）和独立学习和讨论（a2a2）。）。B B因素（学习能力）也因素（学习能力）也有两个水平：能力较高（有两个水平：能力较高（b1b1）和能力较低（）和能力较低（b2b2）。）。b1 b2 a1a280 7892 64797886 66 如果只考察教学方法如果只考察教学方法（A)的影响，会发现两种教学方法对的影响，会发现两种教学方法对学生学习成绩的影响没有明显差别。学生学习成绩的影响没有明显差别。 但学生的学习能力对学习成绩有重

52、要影响，能力高的学但学生的学习能力对学习成绩有重要影响，能力高的学生其成绩高于能力低的学生。生其成绩高于能力低的学生。 b1 b2 a1a280 7892 64797886 66 只有当同时考察两个因素的作用时，才能观察到它们之只有当同时考察两个因素的作用时，才能观察到它们之间的真实关系：在正常讲授教学（间的真实关系：在正常讲授教学（a1）的条件下，能力高与）的条件下，能力高与能力低的学生的学习成绩没有差异，而当使用独立学习和讨能力低的学生的学习成绩没有差异，而当使用独立学习和讨论教学法方法（论教学法方法（a2）时，能力高学生与能力低学生的学习成）时，能力高学生与能力低学生的学习成绩出现了显著

53、差异。绩出现了显著差异。b1 b2 a1a280 7892 64797886 66 教学方法与学习能力之间的交互作用表明：不同的教学教学方法与学习能力之间的交互作用表明：不同的教学方法可能适合不同的学生，对能力高的学生，独立学习和讨方法可能适合不同的学生，对能力高的学生，独立学习和讨论可能使他们得到更大的收获，而对能力低的学生，正常讲论可能使他们得到更大的收获，而对能力低的学生，正常讲授教学可能使他们较好地掌握讲授的知识。授教学可能使他们较好地掌握讲授的知识。 这种复杂的关系是不可能在单因素实验中观察到的。这种复杂的关系是不可能在单因素实验中观察到的。选择两种类型的文章：主题不熟悉的（选择两种

54、类型的文章：主题不熟悉的（a1a1）和主题熟）和主题熟悉的（悉的（a2a2）。三种生字密度是）。三种生字密度是5 5：1 1（b1b1）、）、1010：1(b2)1(b2)和和2020：1 1（b3b3）。选择）。选择2424名五年级学生，随机分为名五年级学生，随机分为6 6组（每组组（每组4 4人）。人）。每组接受一种处理水平的结合。每组接受一种处理水平的结合。a1 a1 a1 a2 a2 a2b1 b2 b3 b1 b2 b33 4 5 4 8 126 6 7 5 9 134 4 5 3 8 123 2 2 3 7 11a1 a1 a1 a2 a2 a2b1 b2 b3 b1 b2 b33

55、 4 5 4 8 126 6 7 5 9 134 4 5 3 8 123 2 2 3 7 11b1 b2 b3a1a216 16 1915 32 48a1 a251 95b1 b2 b331 48 67ABS表表A表表(nq=12)B表（表（np=8）AB表（表（n=4）36.146X 22146 888.1674 2 3XYnpq 222=36.1140ABSX221616.1106.544AB 225195 .968.8334 34 3A 222314867 .969.254 24 24 2B SSSSSS处理间总变异处理内ABA BSSSSSSSS单元内（） 251.833SSABSY总

56、变异 80.666ASSAY 81.083BSSBY 56.584A BABSSABYSSSS33.5ABA BSSSSSSSSSS总变异单元内12Bdfq 11Adfp (1) (1)2dfpqAB(1)18dfpq n单元内80.666AAASSMSdf40.542BBBSSMSdf15.21ABABABSSMSdf1.86SSMSdf单元内单元内单元内*43.37AAMSFMS单元内*21.8BBMSFMS单元内*15.21ABABMSFMS单元内变异来源变异来源 平方和平方和 自由度自由度 均方均方 FA（主题熟悉性（主题熟悉性 80.666 1 80.666 43.37*B（生字密度

57、）（生字密度） 81.083 2 40.542 21.8*A*B 56.584 2 28.292 15.21*单元内误差单元内误差 33.5 18 1.86总总 251.833 23 F0.01(1,18)=8.28；F0.01(2,18)=6.01 文章主题熟悉性（文章主题熟悉性（A因素）的主效应是统计显著的因素）的主效应是统计显著的,生字密度生字密度（B因素）的主效应是显著的因素）的主效应是显著的,主题熟悉性与生字密度的交互作用主题熟悉性与生字密度的交互作用也是统计显著的。也是统计显著的。SSSS处理间处理间：处理间平方和指所有实验处理引起的变异。：处理间平方和指所有实验处理引起的变异。在

58、两因素使用中，它包括在两因素使用中，它包括A A因素、因素、B B因素及因素及A A与与B B交互作用交互作用引起的变异。引起的变异。SSSSA A ：A A因素的处理效应。因素的处理效应。SSSSB B ：B B因素的处理效应。因素的处理效应。SSSSABAB：A A因素与因素与B B因素的交互作用效应。因素的交互作用效应。SSSS处理内处理内：处理内平方和指所有不能由实验处理解释：处理内平方和指所有不能由实验处理解释的变异。在多因素完全随机设计中，不再对处理内平方的变异。在多因素完全随机设计中，不再对处理内平方和做进一步分解。和做进一步分解。对交互作用的进一步解释，需进行简单效应检验。对交

59、互作用的进一步解释，需进行简单效应检验。a1 a1 a1 a2 a2 a2b1 b2 b3 b1 b2 b33 4 5 4 8 126 6 7 5 9 134 4 5 3 8 123 2 2 3 7 11 为探讨文章主题熟悉性和生字密度对文本阅读理解的影响，为探讨文章主题熟悉性和生字密度对文本阅读理解的影响，选择选择24名五年级学生，随机分为名五年级学生，随机分为6组（每组组（每组4人）。每组被试阅人）。每组被试阅读一种特定类型的文章，随后进行阅读理解测试，测试分数见读一种特定类型的文章，随后进行阅读理解测试，测试分数见下表。试分析文章主题熟悉性和生字密度这两个因素的主效应下表。试分析文章主题

60、熟悉性和生字密度这两个因素的主效应及其交互作用效应。及其交互作用效应。a1 a1 a1 a2 a2 a2b1 b2 b3 b1 b2 b33 4 5 4 8 126 6 7 5 9 134 4 5 3 8 123 2 2 3 7 11b1 b2 b3a1a216 16 1915 32 48a1 a251 95b1 b2 b331 48 67ABS表表A表表(nq=12)B表（表（np=8）AB表（表（n=4）36.146X 22146 888.1674 2 3XYnpq 222=36.1140ABSX221616.1106.544AB 225195 .968.8334 34 3A 222314