实验设计

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实验设计是是指全国科学技术名词审定委员会公布的科技名词。

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目录

名词解释

实验设计是指一种有计划的研究，包括一系列有意图性的对过程要素进行改变与其效果观测，对这些结果进行统计分析以便确定过程变异之间的关系，从而改变这过程。

广义的实验设计指科学研究的一般程序的知识，它包括从问题的提出、假说的形成、变量的选择等等一直到结果的分析、论文的写作一系列内容。它给研究者展示如何进行科学研究的概貌，试图解决研究的全过程。

狭义

狭义的实验设计特指实施实验处理的一个计划方案以及与计划方案有关的统计分析。

狭义的实验设计着重解决的是从如何建立统计假说到作出结论这一段。

基本类型

常用的心理实验设计有几种基本类型,而这些类型常常是被综合使用的。

单组设计与对比设计

根据是否设置控制组（对照组）划分的两种基本设计类型。①单组设计。在所选被试编组时不设置控制组，其基本模式是前测－处理－后测，通过前后两次测量的差异检验实验处理的效果。统计结果一般采用t检验法。单独使用这种类型的实验设计已不多见。因为在前测与后测中间有许多因素,如成熟、前测对后测的影响、测量工具的变形、情境的改变等，与实验处理的效果相混淆，从而降低实验的内在效度。

②对比设计。这是心理实验最基本的设计之一。它把被试分为两组,一组为实验组,施以实验处理（也称处理）；另一组为控制组，不加实验处理。为使两组被试尽量同质，便于比较，一般采用随机分派法分组，通过测量两组的差异检验实验处理的效果。其基本模式如Ⅰ。即使随机分派被试，但样本不很大时也很难保证两组在处理前同质，因而两组测量的差异不一定全是处理的结果。为了弥补这一不足，常在处理前先对两组进行测量，即模式Ⅱ。如果前测的结果相近，可直接比较两组的后测,并用t检验法检验其差异，这时的差异即可认为完全是由处理造成的。如果两个前测不同，就要把前测作为共变量，进行独立样本单因素的共变量分析。这种设计的优点是克服了大部分影响内在效度的无关变量。但由于有前测,又增加了前测的反作用效果，使外在效果有所降低。所谓测验的反作用效果是指处理前进行的前测可能增加或减少被试对处理的敏感性。

两种基本设计类型

根据分组与处理方式划分的两种基本设计类型。

①完全随机化设计。又称被试间设计或独立组设计。它起源于抽样理论，即依据概率统计的原则，把被试随机分派到各组，接受各组应进行的处理。由于是随机分派，所以在理论上各组接受处理前各方面是相等的。如果在同样条件下对两个或两个以上组施以相同处理，则各组效果的平均数在统计上应没有显著差异；如果对两个或两个以上组分别施以不同的处理，所得效果平均数的差异可被断定是由于处理的不同而造成的。这种设计的实验结果一般采用独立样本的t检验或方差分析。在对比设计中所列的模式Ⅲ和Ⅳ，都可以说是完全随机化设计，也可以算作对比设计。模式Ⅲ的特点是实验组不进行前测，控制组不进行后测。由于被试是随机分派的,实验组与控制组被看作同质,所以比较控制组的前测与实验组的后测，即可推断处理的效果。这种交叉前后测法虽在理论上能克服前测的不良影响，但较为理想的随机对比设计则是模式Ⅳ。它是把被试随机分为4组,即两个实验组和两个控制组，每两个之中都是一个有前测另一个无前测。模式表中的Y1、Y2、Y3、Y4均为后测的结果。用独立样本2×2方差分析法检验“前测与无前测的差异”、“实验处理与无处理的差异”以及“前测与处理交互作用是否显著”，就能既克服前测存在的反作用，又防止实验组与控制组可能出现不同质的状况。这种设计虽然比较理想，但它的被试有4组,人数多、实验次数也多，因而不够经济。

②随机区组设计。又称被试内设计。它先把被试按某些特质分到不同区组，使各区组内的被试更接近同质，而区组间的被试更加不同。然后将各区组内的被试随机分派接受不同的处理,或按不同顺序接受所有的处理。这样，对于一个区组来说是接受所有处理的。这一点与完全随机化设计不同。完全随机化设计中各组只分别接受各自所应该接受的处理。Ⅴ是随机区组设计的基本模式。它与完全随机化设计的不同还表现在把“区组”这一变量也纳入了实验设计。这样,总变异就可以分成“处理间”、“区组间”及“误差”。与完全随机化设计相比，它能把由个别差异造成的变异估计出来。划分区组的依据与要考察的反应变量密切相关，即当同一区组的被试在第1个实验处理中得分高于其他区组时，在第2个处理中的得分也同样高。因此，随机区组设计的统计方法一般用相关样本的t检验或方差分析。另外,如果随机区组设计中的每一区组都进行所有的处理，便称为完全区组设计；如果每区组所进行的处理数小于总的处理数，则称为不完全区组设计。后者虽然每一区组不进行所有的处理，但每一处理所在的区组数须相同。大部分心理学家在实验中的处理数都不太多，基本上是用完全区组设计。若处理数很多(农业实验中常遇到这种情况)，由于实验的总实施次数很大，限于人力、财力及时间，则须采用不完全区组设计。