急需一个2*2的多因素被试内实验设计

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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

a2b26名

a2b16名

a2(无插图)

A1b26名

a1b16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

a1b18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)

a2b27-12名

a2b11-6名

a2(复杂)

a1b27-12名

a1b11-6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

a2b36名

a2b26名

a2b16名

a2

a1b36名

a1b26名

a1b16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)

a2b3同组

a2b2同组

a2b1同组

a2

a1b3同组

a1b2同组

a1b16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

a2b37-12

a2b27-12

a2b17-12

a2

a1b31-6

a1b21-6

a1b11-6

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

9662

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2X3(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

a3b221-30名

a3b121-30名

a3彩色插图

a2b211-20名

a2b111-20名

a2黑白插图

a1b21-10名

a1b11-10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.

5455545344

5423222133

彩色插图

5443332343

3532211324

黑白插图

2231201101

3425122413

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:

s1s1s1s1s1s1

s2s2s2s2s2s2

s3s3s3s3s3s3

s4s4s4s4s4s4

s5s5s5s5s5s5

a1a1a1a2a2a2

b1b2b3b1b2b3

4.实验结果(阅读理解成绩)

5455545344

5423222133

彩色插图

5443332343

3532211324

黑白插图

2231201101

3425122413

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,所以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.

1s1.1s1.2s1.3s1.4s1.5s1.6

2s2.1s2.2s2.3s2.4s2.5s2.6

3s3.1s3.2s3.3s3.4s3.5s3.6

4s4.1s4.2s4.3s4.4s4.5s4.6

a1a1a1a2a2a2

区组b1b2b3b1b2b3

随机区组2×3因素实验设计

4.实验结果

16675913

23454812

34453812

43223711

a1a1a1a2a2a2

区组b1b2b3b1b2b3