實驗設計

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實驗設計是是指全國科學技術名詞審定委員會公布的科技名詞。

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目錄

名詞解釋

實驗設計是指一種有計劃的研究，包括一系列有意圖性的對過程要素進行改變與其效果觀測，對這些結果進行統計分析以便確定過程變異之間的關係，從而改變這過程。

廣義的實驗設計指科學研究的一般程序的知識，它包括從問題的提出、假說的形成、變量的選擇等等一直到結果的分析、論文的寫作一系列內容。它給研究者展示如何進行科學研究的概貌，試圖解決研究的全過程。

狹義

狹義的實驗設計特指實施實驗處理的一個計劃方案以及與計劃方案有關的統計分析。

狹義的實驗設計着重解決的是從如何建立統計假說到作出結論這一段。

基本類型

常用的心理實驗設計有幾種基本類型,而這些類型常常是被綜合使用的。

單組設計與對比設計

根據是否設置控制組（對照組）劃分的兩種基本設計類型。①單組設計。在所選被試編組時不設置控制組，其基本模式是前測－處理－後測，通過前後兩次測量的差異檢驗實驗處理的效果。統計結果一般採用t檢驗法。單獨使用這種類型的實驗設計已不多見。因為在前測與後測中間有許多因素,如成熟、前測對後測的影響、測量工具的變形、情境的改變等，與實驗處理的效果相混淆，從而降低實驗的內在效度。

②對比設計。這是心理實驗最基本的設計之一。它把被試分為兩組,一組為實驗組,施以實驗處理（也稱處理）；另一組為控制組，不加實驗處理。為使兩組被試儘量同質，便於比較，一般採用隨機分派法分組，通過測量兩組的差異檢驗實驗處理的效果。其基本模式如Ⅰ。即使隨機分派被試，但樣本不很大時也很難保證兩組在處理前同質，因而兩組測量的差異不一定全是處理的結果。為了彌補這一不足，常在處理前先對兩組進行測量，即模式Ⅱ。如果前測的結果相近，可直接比較兩組的後測,並用t檢驗法檢驗其差異，這時的差異即可認為完全是由處理造成的。如果兩個前測不同，就要把前測作為共變量，進行獨立樣本單因素的共變量分析。這種設計的優點是克服了大部分影響內在效度的無關變量。但由於有前測,又增加了前測的反作用效果，使外在效果有所降低。所謂測驗的反作用效果是指處理前進行的前測可能增加或減少被試對處理的敏感性。

兩種基本設計類型

根據分組與處理方式劃分的兩種基本設計類型。

①完全隨機化設計。又稱被試間設計或獨立組設計。它起源於抽樣理論，即依據概率統計的原則，把被試隨機分派到各組，接受各組應進行的處理。由於是隨機分派，所以在理論上各組接受處理前各方面是相等的。如果在同樣條件下對兩個或兩個以上組施以相同處理，則各組效果的平均數在統計上應沒有顯著差異；如果對兩個或兩個以上組分別施以不同的處理，所得效果平均數的差異可被斷定是由於處理的不同而造成的。這種設計的實驗結果一般採用獨立樣本的t檢驗或方差分析。在對比設計中所列的模式Ⅲ和Ⅳ，都可以說是完全隨機化設計，也可以算作對比設計。模式Ⅲ的特點是實驗組不進行前測，控制組不進行後測。由於被試是隨機分派的,實驗組與控制組被看作同質,所以比較控制組的前測與實驗組的後測，即可推斷處理的效果。這種交叉前後測法雖在理論上能克服前測的不良影響，但較為理想的隨機對比設計則是模式Ⅳ。它是把被試隨機分為4組,即兩個實驗組和兩個控制組，每兩個之中都是一個有前測另一個無前測。模式表中的Y1、Y2、Y3、Y4均為後測的結果。用獨立樣本2×2方差分析法檢驗「前測與無前測的差異」、「實驗處理與無處理的差異」以及「前測與處理交互作用是否顯著」，就能既克服前測存在的反作用，又防止實驗組與控制組可能出現不同質的狀況。這種設計雖然比較理想，但它的被試有4組,人數多、實驗次數也多，因而不夠經濟。

②隨機區組設計。又稱被試內設計。它先把被試按某些特質分到不同區組，使各區組內的被試更接近同質，而區組間的被試更加不同。然後將各區組內的被試隨機分派接受不同的處理,或按不同順序接受所有的處理。這樣，對於一個區組來說是接受所有處理的。這一點與完全隨機化設計不同。完全隨機化設計中各組只分別接受各自所應該接受的處理。Ⅴ是隨機區組設計的基本模式。它與完全隨機化設計的不同還表現在把「區組」這一變量也納入了實驗設計。這樣,總變異就可以分成「處理間」、「區組間」及「誤差」。與完全隨機化設計相比，它能把由個別差異造成的變異估計出來。劃分區組的依據與要考察的反應變量密切相關，即當同一區組的被試在第1個實驗處理中得分高於其他區組時，在第2個處理中的得分也同樣高。因此，隨機區組設計的統計方法一般用相關樣本的t檢驗或方差分析。另外,如果隨機區組設計中的每一區組都進行所有的處理，便稱為完全區組設計；如果每區組所進行的處理數小於總的處理數，則稱為不完全區組設計。後者雖然每一區組不進行所有的處理，但每一處理所在的區組數須相同。大部分心理學家在實驗中的處理數都不太多，基本上是用完全區組設計。若處理數很多(農業實驗中常遇到這種情況)，由於實驗的總實施次數很大，限於人力、財力及時間，則須採用不完全區組設計。