如何设计一个被试间的实验

优点：

1、被试内设计需要的被试较少，实验设计方便、有效。

2、被试内设计比被试间设计更敏感。

3、心理学的某些领域需要使用被试内设计，即被试内设计适用于研究练习的阶段性。

4、被试内设计消除了被试的个体差异对实验的影响。反应时、知觉长度等存在明显个体差异的任务，需要考虑被试内设计。

缺点：

1、一种实验条件下的操作将会影响另一种实验条件下的操作，也就是实验顺序造成了麻烦，从而造成练习效应或者疲劳效应。

2、被试内设计的方法不能用来研究某些被试特点自变量之间的差异。

3、如果实验中每一种实验条件需要较长时间的恢复期，就不宜使用被试内设计。

4、当不同自变量或自变量的不同水平产生的效果不可逆时，不宜使用被试内设计。例如学习某一技能是不可逆的。

完全的

就是把所有可能的顺序都排出来进行实验，以抵消练习或疲劳作用的影响，又称“重复测量设计”。通常采用两种完全的被试内设计：随机区组设计和ABBA平衡法。在随机区组分配中，实验条件以随机的方式排序，而为了平衡练习效应，每一种排列都必须呈现很多次。

例如按性别分为两个区组，区组间有不同的因素（性别），每个区组的人再随机分配到实验条件中，由此可以分离出组间变异，从而减少了均方误差（Mean Squared Error, MSE），使得实验控制的效果不会被区组差异掩盖。随机区组设计的关键在于组内同质，组间有差别

被试内设计的优点：①被试内设计需要的被试较少，实验设计方便、有效。②被试内设计比组间设计更敏感。③心理学的某些领域需要使用被试内设计，即被试内设计适用于研究练习的阶段性。　④被试内设计消除了被试的个体差异对实验的影响。

被试内设计的缺点：①一种实验条件下的操作将会影响另一种实验条件下的操作，也就是实验顺序造成了麻烦。②被试内设计的方法不能用来研究某些被试特点自变量之间的差异。③如果实验中每一种实验条件需要较长时间的恢复期，就不宜使用被试内设计。④当不同自变量或自变量的不同水平产生的效果不可逆时，不宜使用被试内设计。

克服被试内设计缺点的方法：①完全的被试内设计：就是把所有可能的顺序都排出来进行实验，以抵消练习或疲劳作用的影响。通常采用两种完全的被试内设计：随机区组设计和ABBA平衡法。在随机区组分配中，实验条件以随机的方式排序，而为了平衡练习效应，每一种排列都必须呈现很多次。在ABBA抵消平衡法中，实验条件先以一种随机顺序呈现，然后再呈现相反的顺序。当练习效应呈非线性时，或者当被试成绩会被期望效应影响时，随机区组分配比ABBA抵消平衡法更好，而且当有期望效应的存在时，ABBA也是无效的。②不完全的被试内设计：此方法是可以保证每个自变量都同等地出现在所有可能的顺序或选择的顺序的每一个位置上。采用的方法一种是拉丁方设计，另一种是随机开始的循环排列。

被试间是每个被试接受一种实验处理的结合，被试内是每个被试接受所有实验处理的结合。被试内的优势是所需被试少，减少随机误差，但缺点是无法进行有遗留效果的实验处理；被试间会存在一定的随机误差，所需被试多，但可以进行有遗留效果的处理。

遗留效果就是前一种实验处理结合会对后一种产生影响，例如如果你先让被试接受一种学习方式，再让他接受另一种，那么前者肯定会对后者产生影响

简而言之就是

被试间设计就是我炒了两个菜，甲尝一个菜，乙尝另一个菜。

被试内设计就是我炒了两个菜，甲乙俩菜都尝了呗。

被试内设计和被试间设计从根本上来看，是根据实验目的不同分类的，但是从现象上来看，是实验流程上的不同。

心理学实验要求一个被试进行一个任务，我们通过测量一些反应指标，比如行为学指标或者生理学指标，来推测某个心理现象的过程。那么如果我们的实验目的，是探求同一个人在不同条件下的心理过程有何不同，那我们就需要用到被试内设计，让一个被试进行多个TRIAL，来比对某一个被试前后TRIAL的反应的差异。如果我们的实验目的是要探求某个心理过程的普遍性，那就要用被试间设计，让多个被试做同一个任务，来观察是否存在普遍性，即是否个体差异在这个心理过程中不显著。这个是被试内设计和被试间设计的主要出发思路。

但是被试内设计必然会涉及到一个叫练习效应的东西，即某个任务，被试做了很多次之后，发现了其中的规律，那么我们在这个时候测量到的指标就会有偏差。所以在练习效应特别明显的实验中，即便我们想测量个体内部心理过程在不同刺激水平上的不同变化，也要采用被试间设计来摈除练习效应的影响。这种时候经常会采用混合设计，即实验中既有被试内设计也有被试间设计。比如我整个实验有100个TRIAL，有30个被试。但是这个实验的联系效应在做到第30个TRIAL的时候就会出现，那我可以让每个被试做30个TRIAL，这530个TRIAL在整体100个里面是随机抽取的，每个被试做的TRIAL最终加起来出现的次数比例都是一致的。这样就叫混合设计。

同样的，被试间设计有时候会碰到需要被试数量太大，而找不到被试的问题。这种时候只要实验的练习效应不是特别明显，也可以采用混合设计，以此来减少所需要的被试数量。例子同上。

所以析因分析和被试间设计、被试内设计根本不是同一个领域里的概念，换言之，他们是按照不同的标准分类的，你要说有交叉重叠的话，也可以说有，因为被试内设计和被试间设计是从具体实验操作的过程上来分类的，而析因设计要求必须有两个或者以上的变量，你要做多因素分析的时候，交互效应边缘显著的时候才会用到。如果一开始直接就假设交互效应边缘显著，那么在设计的时候可以直接直接设计成析因的方式，这种就叫析因设计，但是在心理学实验中并不常用，元分析的时候会用到析因分析而已。

也就是说，不管是被试内设计还是被试间设计，都是不管有多少个因素的。一个自变量可以，多个自变量也可以。只不过在多个自变量的实验中，自变量之间的交互效应边缘显著的时候，就要用到析因分析来处理数据了。

另外，从变量的角度来分类，实验也可以分成单因素设计和多因素设计。单因素设计一般探讨的是相关和因果，多因素设计一般探讨的是因素与因素之间的交互作用。

具体的解释和细节，你可以去搜一下“心理学研究方法”，那里会更详细的讲到这些。

希望我的回答能帮到你。

(百度和网页http://202.193.170.1/teacher/admin/eWebEditor_V280_Free_sp1/UploadFile/200767112141582.ppt的作者无关，不对其内容负责。百度快照谨为网络故障时之索引，不代表被搜索网站的即时页面。)

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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(ABCDBCDACDABDABC)

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(ABCDEFBCDEFACDEFABDEFABCEFABCDFABCDE)

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