体育科学研究方法(第三版)第07章实验法课件.ppt

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1、第七章第七章 实验法实验法 体育科学研究方法体育科学研究方法编编写写组组 科学的真理不应该在古代圣人的蒙着灰尘的书上去找，而应该在实验中和以实验为基础的理论中去找。（意大利）伽利略学习目标学习目标1.了解实验法的基本特点。2.熟悉实验设计的基本内容。3.掌握实验设计的基本原则。4.了解控制实验内部效度的常见方法。5.学会常见的实验设计方法。目目 录录第一节第一节实验法概述实验法概述第二节第二节 实验研究的程序实验研究的程序第三节第三节 实验研究计划的基本内容实验研究计划的基本内容第四节第四节 实验设计的原则实验设计的原则第五节第五节 实验的效度实验的效度第六节第六节 常用的实验设计方法常用的实

2、验设计方法一、实验的基本要素与实验的基本条件一、实验的基本要素与实验的基本条件 自变量（实验处理）实验对象（被试）因变量（观测指标）（一）实验的基本要素（一）实验的基本要素1.1.自变量自变量（1 1）多数自变量是可以被研究者操纵多数自变量是可以被研究者操纵的；的；（2 2）自变量的变化主要有以下几种方式：自变量的变化主要有以下几种方式：不同种类的自变量，如运动与营养补剂；某种自变量的出现与不出现，如采用有氧运 动模型和不运动；同一种自变量的不同水平。（3 3）实验自变量的水平或类型有时被称为实验处理实验自变量的水平或类型有时被称为实验处理。表表7-1 7-1 实验处理举例实验处理举例实验变量

3、实验变量可能的水平可能的水平动物的服药量动物的服药量5g10g15g体育教学的教学方法体育教学的教学方法分组教学集体教学个别化教学训练时间（每天）训练时间（每天）15分钟30分钟60分钟治疗类型治疗类型只用药物只锻炼药物和锻炼混合3.3.因变量因变量（1 1）研究所测量的变量就是因变量。研究所测量的变量就是因变量。因变量是由自变量引起变化的变量，所以自变量也被称作原因变量，因变量则被称为结果变量。实验研究的中心目标是探讨变量之间的因果关系，其基本内同是考察自变量对因变量的影响，即考察实验处理因素对因变量的影响。（2 2）在在明明确确因因变变量量的的过过程程中中，需需要要对对因因变变量量进进行行

4、界界定定，即即给给因因变变量量下下操操作作性性定定义义，把把抽抽象象的的变变量量转转化化为可观察的、可度量的观测指标。为可观察的、可度量的观测指标。正式的实验包括两个基本条件：正式的实验包括两个基本条件：第一第一，要使自变量产生变化。第第二二，要有比较，通过比较自变量变化而产生的不同实验效应来验证实验假设。组间比较组间比较指实验组和对照组之间的比较方式。组组内内比比较较指每个或每组被试都接受所有的实验处理后，对同一个或同一组被试不同实验处理的效果之间进行比较。自身前后比较自身前后比较则是比较实验组实验处理前和实验处理结束后的数据。（二）实验的基本条件（二）实验的基本条件（二）定性实验法与定量实

5、验法（二）定性实验法与定量实验法定定性性实实验验法法是指通过实验，根据事物的某些特征因素，判定事物的全部或部分属性的实验方法。定定量量实实验验法法是指通过实验，以量化指标反映事物变化的根本特征，并进而发现事物内在规律的实验方法。第二节第二节 实验研究的程序实验研究的程序实验准备实验资料处理实验实施实验研究可分为：实验研究可分为：（二）制订研究计划（二）制订研究计划 为了利用有限的条件得到明确可靠的科学结论，在研究之前，应针对研究目的、内容、方法、观察指标等进行深入的研究和思考，制订切实可行的计划，指导实验的开展。（三）建方法和建模（三）建方法和建模 建方法与建模（复制动物模型）是进行正式实验前

6、的重要一步，是准备物质条件、建立主要实验技术和复制有关动物模型的阶段。通过这一阶段，对该研究的实验对象（被试）、自变量（实验处理）和因变量（观测指标）有一个基本的了解。二、实验实施阶段二、实验实施阶段（一）预实验（一）预实验1.预实验的主要作用：通过小规模实验，估计假说成立与否及其可能性大小，样本量大小，估计实验结束时间的长短，对原始假说、实验方法和技术操作进行必要的修改，如修正实验对象的数量，改进实验方法和指标，调整处理因素的强度或量等，完善实验设计，为正式实验做好准备。2.预实验不仅是对原始假说作初步探索和进行非正式验证，还是对初步确定采取怎么样的实验方法和操作步骤进行学习。（二）正式实验

7、（二）正式实验 正式实验通常是在预实验的基础上，尽可能消除无关因素的影响，按照研究计划按部就班、一丝不苟地进行观察和记录，积累实验数据，对研究假说做出肯定或否定的判断。正式实验不仅要按照研究计划和研究假说设定的观察内容和指标进行观察，同时对可能出现的预期之外的现象进行自发性、有效的观察。三、实验资料处理阶段三、实验资料处理阶段（一）整理、分析实验资料（一）整理、分析实验资料（二）撰写实验研究论文（二）撰写实验研究论文（三）评价实验研究成果（三）评价实验研究成果第三节第三节 实验研究计划的基本内容实验研究计划的基本内容（一）选择实验对象（一）选择实验对象 实验对象由研究目的和方法来确定，大致可分

8、为人人和动物动物。二、确定实验对象二、确定实验对象 1.1.以人为实验对象以人为实验对象（1）需要明确纳入标准，即实验对象的具体条件和要求。（2）同时明确规定不适宜做实验对象的排除标准。（3）不能妨碍实验对象的正常活动。（4）实验要符合当地的法律规范和人文道德标准。2.2.以动物为实验对象以动物为实验对象 选择实验动物的一般原则主要有以下几条：选择实验动物的一般原则主要有以下几条：（1 1）尽尽量量选选择择功功能能、代代谢谢、结结构构及及疾疾病病性性质质与与人人类类相相似似的的动物。动物。（2 2）根据实验动物不同品种、品系的特点选择动物。）根据实验动物不同品种、品系的特点选择动物。（3 3）

9、根据对实验质量的要求择标准化的实验动物。）根据对实验质量的要求择标准化的实验动物。（4 4）选选择择、饲饲养养实实验验动动物物时时应应考考虑虑动动物物的的年年龄龄、体体重重、性性别别、生生理理状状态态、健健康康状状况况及及实实验验动动物物的的生生活活环环境境等等可可能能影影响实验结果的因素。响实验结果的因素。（5 5）善善待待实实验验动动物物，遵遵守守3R3R原原则则（ReductionReduction减减少少、ReplacementReplacement替代、替代、RefinementRefinement优化）优化）。（三）确定样本量大小（三）确定样本量大小1.样本量大小取决于：处理效果处

10、理效果：指标越灵敏，实验处理效果越明显所需样本量越小。系统误差系统误差：系统误差越小所需样本量越小。同质性同质性：样本的个体间差异越小，所需样本量就越小。资料性质资料性质：计数资料样本量要大一些，计量资料则样本量要小一些。2.具体的样本量大小并没有明确规定。实践中，样本量的估算可以根据文献报告或相关统计书上的公式进行计算。3.一般来说，研究所用的样本量需要在估算好的样本量的基础上少量增加一些，防止研究过程中可能出现样本丢失而造成样本量不足。（四四）明确实验对象代表的总体）明确实验对象代表的总体1.1.实验对象要代表研究总体。实验对象要代表研究总体。绝大多数实验研究是通过样本推断总体，即从众多实

11、验对象的总体中抽取部分单位作为样本进行观察研究，进而说明总体情况。这些样本是实验的具体参加者、被试，通过被试得到的实验结果，其外推程度同样本特征与总体特征的相似程度有关。三、确定实验处理因素（自变量）三、确定实验处理因素（自变量）（一一）实实验验处处理理因因素素是是研研究究者者依依据据实实验验的的目目的的，选选择择并并施施加加于于被被试试，并并使使其其发发生生变变化化的的作作用用突突出出的的刺刺激激因因素素，是是实实验验前前实实验验对象所不具备的某些内容、结构等因素。对象所不具备的某些内容、结构等因素。（二二）实实验验处处理理因因素素可可以以是是一一个个自自变变量量不不同同的的水水平平（单单因

12、因素素），也可以是多个自变量（多因素）。也可以是多个自变量（多因素）。（三三）将将实实验验处处理理因因素素具具体体化化，即即明明确确规规定定和和设设计计处处理理因因素素的的内内容容范范围围、结结构构、强强度度、施施加加时时间间、施施加加程程序序、操操作作方方法法等等，并并力力求求使使其其规规范范化化、标标准准化化，具具有有稳稳定定性性、客客观观性性和和可可操操作作性性，从而保证实验的可行性和有连续稳定的实验效应。从而保证实验的可行性和有连续稳定的实验效应。四、确定观测指标（因变量）四、确定观测指标（因变量）（一）（一）指标是在实验观察中用来反映实验对象中某些特指标是在实验观察中用来反映实验对象

13、中某些特征的、可被研究者或仪器感知的一种现象标志。征的、可被研究者或仪器感知的一种现象标志。（二）（二）指标可分为计数指标和计量指标，或主观指标与指标可分为计数指标和计量指标，或主观指标与客观指标等。客观指标等。（三）（三）选择观测指标的基本条件选择观测指标的基本条件:1.准确性和精确性 2.特异性和灵敏性 3.客观性和标准化 4.可行性、代表性和认可性（四）（四）确定指标观测的方法、所需仪器、试剂或工具确定指标观测的方法、所需仪器、试剂或工具。五、确定统计方法五、确定统计方法 在研究设计中要考虑好最后用什么方法进行统计分析。因为研究内容、观察指标、资料收集方式等均与统计方法密切相关。根据统计

14、方法要求有目的地收集数据，又可对收集资料的方法及内容提出进一步的要求。六、拟定研究记录六、拟定研究记录 原始记录必须写明实验题目、实验对象、实验方法、实验条件、实验操作者、实验日期，记录好观察测量的结果和数据，把实验中的原始资料或数据完整地收集下来，图形、图片一定要整理保存。规定填写的项目要及时、完整、整洁、准确地填写好，严禁撕页或涂改，并保存好。七、误差的控制与组织实施的设计七、误差的控制与组织实施的设计（一）控制误差（一）控制误差1.1.误差来源误差来源 误误差差是指研究观察结果与真实情况之间的差异，即样本统计量与总体相应参数间的差异，包括随机误差和系统误差（1 1）随随机机误误差差指由于

15、多种无法控制及不能预料的因素引起的一类表现不恒定、随机变化的误差，包括随机测量误差和抽样误差。（2 2）系系统统误误差差是在重复性条件下，对同一被测量进行无限多次测量所得结果的平均值与被测量的真值之差。包括仪器误差、方法误差、操作误差、试剂误差和心理偏差等。2.2.误差控制误差控制 减少误差减少误差的主要方法：的主要方法：（1）可采用标准化措施（使实验仪器、实验步骤、操作规程等诸多因素标准化和规范化）；（2）可采用均衡性措施（使非特异因素、外附因素等尽可能均匀分配到不同的样本，使组间齐同）；（3）可采用分层化措施。（二）确定研究时间（二）确定研究时间1.研究时间包括研究期限和具体实验时间的安排

16、。2.研究期限应根据研究需要等确定。3.研究的具体时间安排指研究的时间进度，主要依据研究要求、内容、及主客观条件来确定。4.研究时间的确定，一定要留有余地，以防意料不到的情况出现。（三）做好组织工作（三）做好组织工作 在研究设计时，必须思考整个实验的组织工作，如经费预算、研究人员分工、实验物质条件准备（如安排实验室或训练场地器械、实验对象及实验仪器等现实问题）等。经费预算包括购置必要的仪器设备、消耗用品（动物、试剂等）、交通等后勤开支、实验对象补贴等，要依据财力安排研究工作。第四节第四节 实验设计的原则实验设计的原则一、对照原则一、对照原则 通过对照，可以消除非处理因素的影响，找出综合因素的主

17、要矛盾，验证实验方法的可靠性。常用的对照方式可分为：1.空白对照 对照组不施加任何处理因素。如观察运动对心血管的影响，实验组采用某种运动模式，而空白对照组不运动。2.假处理对照（实验对照）（1 1）对照组不进行实验特定的处理，其他处理相同。对照组不进行实验特定的处理，其他处理相同。如赖氨酸添加实验中，实验组给予添加赖氨酸的面包，而对照组为不加赖氨酸的面包。当处理因素的时间需伴随其他因素时（如面包、注射），若这些因素有可能影响实验结果，应设立假处理对照，以保证组间的均衡性。类似的假处理还有假照射、假手术等。（2 2）安慰剂对照也是一种假处理对照，即对照组采用安慰剂对照也是一种假处理对照，即对照组

18、采用一种无药理作用、无害的安慰剂的对照。一种无药理作用、无害的安慰剂的对照。安慰剂在外形、颜色、剂量和处置上均与实验药物相近，但不含任何有效成分。安慰剂对照有助于避免对照组和实验组产生不同的心理作用，影响实验结果。3.自身对照 对照与处理在同一受试对象中进行，比较受试对象接受处理因素前、后观察指标的差别。4.相互对照 几种处理（或水平）互为对照。如采用不同强度的运动方案的组别之间互为对照。5.历史对照 用以往的研究结果或历史文献资料为对照。二、随机化原则二、随机化原则 随机化是指总体中每一个体都有同等的机会被抽取作为受试对象，或每一受试对象有同等机会被分配到不同处理组。即从制取样本、实验分组到

19、实验过程中的操作程序都要具有随机性，其目的是为了使总体中的每个单位都具有同等被抽取的机会，从而保证样本对总体有较好的代表性，避免人为造成各组之间的非均衡性。三、重复原则三、重复原则1.每一实验应有足够的数量的样本例数或重复次数（重复实验、重复测量和重复取样）；2.最重要的具体实施是确定样本量；3.样本量过小或过大都不合适；4.实验设计就是要做实验的重复次数减少到不影响实验结果的最小限度。四、盲法原则四、盲法原则 所谓盲法原则，就是“不知道”原则。盲法包括单盲单盲、双盲双盲和三盲三盲，其中使用较多的盲法是单盲和双盲。1.1.单盲单盲 单盲指研究者知道分组情况，而被试不知道自己属于实验组还是对照组

20、。单盲法可以控制被试期待心理对实验结果产生影响。2.2.双盲双盲 双盲指研究者和被试都不知道哪个是实验组，哪个是对照组，需要第三方来负责安排、控制整个实验。双盲法可以控制研究者和被试主观偏向所带来的误差。五、齐同原则五、齐同原则 齐同是指除处理因素外，不同比较组实验对象的其他因素或条件相同，即组间要有良好的可比性。齐同包括以下几个方面齐同包括以下几个方面：1.各组被试的条件应相同2.对实验效应的观察方式要相同3.其他对研究效应有影响的因素也应相同第五节第五节 实验的效度实验的效度一、内部效度一、内部效度 内部效度是指实验中的自变量与因变量之间的因果关系的明确程度，即实验研究的有效性，如结果的可

21、信度、真实性和有效性等。1.1.被试特征被试特征 2.2.被试缺失被试缺失7.7.突发事件突发事件3.3.被试环境被试环境6.6.前测效应前测效应5.5.数据采集者数据采集者4.4.被试态度被试态度（一）影响内部效度的主要因素8.8.生长发育生长发育（二）控制影响内部效度因素的方法 控控制制影影响响内内部部效效度度因因素素就就是是对对无无关关变变量量进进行行控控制制。在在研研究究中中，除除了了实实验验处处理理外外，还还混混杂杂着着其其他他变变量量的的干干扰扰，这这些些变变量量的的存存在在影影响响了了实实验验的的内内部部效效度度，这这些些变变量量通通称称为无关变量。为无关变量。自变量无关变量因变

22、量原因结果u 控制无关变量主要有以下的几种基本方法：控制无关变量主要有以下的几种基本方法：1.1.对实验条件进行标准化对实验条件进行标准化 如保证实验处理的方式、收集数据的方式规范化、标准化、恒定性等。2.2.收集更多有关被试的信息收集更多有关被试的信息 即得到充分的与实验相关的被试特征的信息，并在分析和解释结果时运用这些信息。3.3.收集更多有关研究细节的信息收集更多有关研究细节的信息 即研究在哪里和何时进行的、所发生的无关事件等。4.4.选择一种适当的实验设计选择一种适当的实验设计 合适的实验设计可以在很大程度上控制这些影响内部效度的因素。二、外部效度二、外部效度 实验的外部效度是指研究结

23、果能够推广到样本所来自的总体和推广到其它的总体中的程度，即研究结果和变量条件、时间和背景的代表性和普遍适用性。外部效度可以分为总体效度总体效度和生态效度生态效度两类。l影响外部效度的因素主要有以下几种：影响外部效度的因素主要有以下几种：1.1.前测效应前测效应 2.2.被试选择被试选择 3.3.实验情境实验情境三、结构效度三、结构效度 结构效度是指关于关系变量及变量之间关系构想的结构效度是指关于关系变量及变量之间关系构想的准确性，以及实验变量在实验时的操作定义与推理时的准确性，以及实验变量在实验时的操作定义与推理时的定义的一致性程度。提高结构效度需要对实验中的自变定义的一致性程度。提高结构效度

24、需要对实验中的自变量和因变量进行定义以及在实验设计中说明的这些变量量和因变量进行定义以及在实验设计中说明的这些变量是如何被操控的。是如何被操控的。l 影响结构效度的因素主要有以下几种：影响结构效度的因素主要有以下几种：1.1.对自变量或因变量定义不充分对自变量或因变量定义不充分2.2.混淆结构和结构的水平混淆结构和结构的水平3.3.单一方法偏差单一方法偏差四、统计结论效度四、统计结论效度 统计结论效度是指做出实验组和控制组之间存在统统计结论效度是指做出实验组和控制组之间存在统计上的显著差异的结论的效度。如果统计结论错误，就计上的显著差异的结论的效度。如果统计结论错误，就会对自变量是否影响因变量

25、做出错误的结论。会对自变量是否影响因变量做出错误的结论。l 影响统计结论效度的因素主要有以下几种：影响统计结论效度的因素主要有以下几种：1.1.样本量过小样本量过小2.2.违反统计假设违反统计假设3.3.偶然发现和错误率问题偶然发现和错误率问题4.4.测量的信、效度测量的信、效度第六节第六节 常用的实验设计方法常用的实验设计方法一、弱实验设计一、弱实验设计 弱实验设计，又被称作非实验设计，是因为这类设计没有对影响内部效度的无关因素进行内在控制。除了自变量外，有很多因素可以影响到结果，所以很难对自变量的效果做出评价。但弱实验设计可以使研究者对变量之间存在的相关关系作出因果关系的假设，为后续的真实

26、验提供必要的补充。（一）单组后测设计（一）单组后测设计单组被试单组被试X XO O后后 对对观观测测指指标标在在实实施施处处理理因因素素前前进进行行观观察察和和测测量量，此此为为前前测测；对对观观测测指指标标在在实实验验处处理理结结束束时时进进行行观观察察和和测测量量，此此为为后后测测。这这种种设设计计最最明明显显的的弱弱点点是是它它缺缺乏乏任任何何控控制制，研研究究者者无无法法知知道道所所获获得得的的结结果果有有没没有有产产生生变变化化，也也无无法法知知道道这这个个结结果果是是由由实实验验处处理理所导致的，还是其他因素导致的。所导致的，还是其他因素导致的。只有一组接受一种实验处理，并对因变量

27、进行后测。我们用X代表某种实验处理，O代表测试结果（后同），这种设计如表7-2所示：表表7-2 7-2 单组后测设计单组后测设计（二）单组前后测设计（二）单组前后测设计 单组前后测设计中，单组被试在实验处理前和实验处理后都接受观察或测量。这种设计如表7-3所示：单组被试单组被试O O前前X XO O后后表表7-3 7-3 单组前后测设计单组前后测设计 这这种设计要优于单组后测设计，研究者至少知道因变量是否种设计要优于单组后测设计，研究者至少知道因变量是否发生了变化，但仍有无关因素没有得到控制。研究者无法知道前发生了变化，但仍有无关因素没有得到控制。研究者无法知道前后测之间的差异是实验处理导致的

28、，还是其他因素造成的。后测之间的差异是实验处理导致的，还是其他因素造成的。（三）固定组比较设计（三）固定组比较设计 固定组设计就是使用两个已经存在或自然形成的组，如固定组是已经存在的两个班级。其中一个组不接受实验处理，作为对照组，另一个接受实验处理，作为实验组。这样就矫正了单组设计中实验结果的差异是来自于实验处理还是无关因素的问题。这种设计如表7-4所示：固定组固定组1 1X XO O后后固定组固定组2 2O O后后表表7-4 7-4 固定组比较设计固定组比较设计 由由于于被被比比较较的的两两个个组组是是已已经经存存在在的的，也也就就是是说说，被被试试不不是是被被随随机机分分配配到到这这两两个

29、个组组中中去去的的，那那么么实实验验结结果果会会受受到到这这两两个个组组不不同同的的被被试试特特征征的的影影响响，而而且且，也也比比较较容容易易受受到到被被试试流流失失因因素素和被试环境因素的影响。和被试环境因素的影响。（四）固定组前后测设计（四）固定组前后测设计 固定组前后测设计对两个固定组都要进行前测和后测。这种设计如表7-5所示：固定组固定组1 1（实验组）（实验组）O O前前X XO O后后固定组固定组2 2（对照组）（对照组）O O前前O O后后表表7-5 7-5 固定组前后测设计固定组前后测设计 在在进进行行分分析析时时，用用后后测测减减去去前前测测得得到到的的差差（即即获获得得量

30、量或或改改变变量量）作作为为分分析析数数据据，比比较较两两个个固固定定组组差差值值之之间间是是否否不不同同。这这种种分分析析虽虽然然对对被被试试特特征征因因素素进进行行了了一一定定的的控控制制，因因为为分分析析的的是是被被试试自自身身的的改改变变，但但是是仍仍然然不不能能完完全全排排除除被被试试特特征征因因素素的的影影响响，因因为为这这种种改改变变量量可可能能与与初初始始情情况况（前前测测）有有关关，可可能能出出现现好好的的更更好好（或或差差的的更更差差）的的情情况况。为为了了优优化化这这个个设设计计，可可以以利利用用前前测测来来进进行行组组的的配配对对，这这种种设设计计就就变变成成配配对对前

31、前后后测测对对照照组组设设计计（准准实实验验设计有介绍）。设计有介绍）。二、真实验设计二、真实验设计 真真实实验验设设计计最最重重要要的的是是遵遵循循随随机机化化原原则则，随随机机原原则则是是实实现现不不同同组组间间齐齐同同的的必必须须措措施施，能能有有效效地控制被试特征因素对内部效度的影响。地控制被试特征因素对内部效度的影响。（一）随机化分组（一）随机化分组1.1.完全随机化完全随机化 实践中常用的完全随机化方法有抽签法、随机数表法、随机排列表法、计算机随机法等。l下面介绍一种完全随机化方法下面介绍一种完全随机化方法随机数表法随机数表法 随机数表法可将实验对象按一定的顺序（如身高、体重等）排

32、队编号，然后在随机表上随机选择起点，根据实验对象的数量具体要求，将此随机数字自左向右依次读取，最后把随机数字为奇数的实验对象分为一组，偶数的分为另一组。若两组的实验对象不相等，则可再次使用随机数字表分配，直到两组的实验对象数相等为止。l随机数表法举例随机数表法举例例如，试把体重在一定范围内的例如，试把体重在一定范围内的2020名被试用随机数表法分成甲、名被试用随机数表法分成甲、乙两组。乙两组。首先称量被试体重，然后按体重编为1-20号。然后在随机数目表中任一数字开始，如自第3行第6列的数字56开始自左向右取20个数目，按编号和随机数目表上查得的20个数目对应排列，并令随机数目属于单数的归于甲组

33、，属于双数的归于乙组，结果如表7-6所示：甲组甲组4 4、5 5、8 8、1010、1111、1212、1515、17178 8名名乙组乙组1 1、2 2、3 3、6 6、7 7、9 9、1313、1414、1616、1818、1919、20201212名名表表7-6 7-6 完全随机分组结果完全随机分组结果1 1 为使两组被试相等，须把乙组中的2名用随机法改为甲组。可接着使用前面用过的随机数目，按顺序在第4行第1列开始查找第21和22位数字为12和56，为使乙组中12名被试都有改为甲组的机会，故用12除12得余数为0，因为没有0号，故后推一个数字为56和85，用12除56得余数8，则应将乙组

34、中第8名被试改为甲组，12除85得余数为1，则应将乙组中第1名被试改为甲组。随机数表法使被试完全有均等的机会被分配到各组而不受任何固定因素的影响，但分配的结果，各组数目常不相等，而需要经过调整，平均体重亦有一定差别。还有一种简单的随机数表分配方法，就是从在随机数目表中任一数字开始取数，大于20的舍去，这样取到一个随机序列的120的数字，与编号的被试一一对应，然后单号归于甲组，双号归于乙组。分配情况见表7-7：被试被试编号编号1 12 23 34 45 56 67 78 89 91010 1111 1212 1313 1414 1515 1616 1717 1818 1919 2020随机随机数

35、字数字0707 1313 1414 1010 1212 0505 0303 0909 0606 1818 0101 1616 1717 2020 0404 1111 1919 1515 0808 0202组别组别甲甲 甲甲 乙乙 乙乙 乙乙 甲甲 甲甲 甲甲 乙乙 乙乙 甲甲 乙乙 甲甲 乙乙 乙乙 甲甲 甲甲 甲甲 乙乙 乙乙表表7-7 7-7 完全随机分组结果完全随机分组结果2 2 确定哪一组为实验组、哪一组为对照组也需要用完全随机化方法，如抽签法。2.2.配伍组随机化（区组随机化）配伍组随机化（区组随机化）（1 1）配伍组随机化也叫做区组随机化，是将被试按照一定条件划分为配伍组或区组，再

36、将每一配伍组（区组）的各被试随机分配到各个处理组去。每个配伍组（区组）的例数等于处理组个数。划分配伍组（区组）的条件是影响实验效应的非处理因素。（2 2）这种设计的优点是能缩小受试对象间的个体差异，可提高各处理组间的均衡性，从而减少实验误差，提高实验效率。因此，配伍组设计主要应用于被试个体差异较大（如年龄、体重等差异较大）、个体因素对实验效应有明显影响、被试的选取条件未控制。例如，动物实验里，常按月龄、性别体重等条件进行划分配伍组（区组）；在人群实验中，常根据性别、年龄、生活或工作条件等划分配伍组（区组）。例如，将例如，将1818个被试用配伍组法分配到个被试用配伍组法分配到A A、B B、C

37、C 三个组。三个组。先把18个被试按条件每三个编为一个配伍组，并编号，13为第一配伍组，46为第二配伍组，以此类推。查随机数表，随机指定6行，每行只取随机数1-3，其余舍掉，依次标在各配伍组被试编号下。预先规定随机数字为1归入A组，为2归入B组，为3归入C组。分配结果如表7-8所示：被试编号被试编号1 12 23 34 45 56 67 78 89 9101011111212121214141515161617171818随机数字随机数字1 12 23 32 23 31 13 31 12 23 31 12 22 21 13 33 32 21 1组别组别A AB BC CB BC CA AC C

38、A AB BC CA AB BB BA AC CC CB BA A配对设计是最简单的配伍组法设计。表表7-8 7-8 配伍组随机化分组配伍组随机化分组3.3.其他随机化分组其他随机化分组（1 1）分段（或分层）随机化法。）分段（或分层）随机化法。分段（或分层）随机化法是按实验对象特征，即可能产生混杂作用的某些因素（如年龄、性别、种族、文化程度、居住条件等）先进行分层，然后在每层内随机地分组，最后把实验对象分别合并为实验组和对照组。（2 2）分层区组随机化法。）分层区组随机化法。分层区组随机化法是区组随机化法和分层随机化法相结合的一种方法。（3 3）动态随机化法）动态随机化法。动态随机化法指在分

39、组过程中被试分到各组的概率不是固定不变的，而是根据一定的条件进行调整的方法。（二）单因素实验设计（二）单因素实验设计1.单因素设计指实验中只操纵一个自变量（可为多个不同水平）的设计，其他实验因素保持不变，从而研究该实验因素（自变量）与实验结果（因变量）之间关系的方法。2.真实验的单因素设计中，实验组和对照组都是随机分配被试的方式进行分组。各个处理组样本例数可以相等，也可以不等，可进行两组或多组设计。1.1.随机后测对照组设计三级标题随机后测对照组设计三级标题例例如如，欲研究某个运动方案对糖尿病小鼠的疗效，以血糖作为实验效应的观测指标，被试糖尿病小白鼠已用完全随机法分成甲、乙两组，试用后测对照组

40、进行实验设计。乙组（实验组）乙组（实验组）X XO O后后甲组（对照组）甲组（对照组）O O后后表表7-97-9随机后测对照组设计随机后测对照组设计 这这种种设设计计，通通过过随随机机分分配配，很很好好地地控控制制了了被被试试特特征征等等可可能能影影响响实实验验结结果果的的因因素素，但但还还有有一一些些可可能能影影响响内内部部效效度度的的因因素素没没有有得得到到控控制制，如如被被试试的的流流失失，这这可可能能导导致致两两个个组组的的特特征征不不再再相相似似，而而这这又又会会相相应应地地影影响响实实验验结结果果。同同时时，也也可可能能存存在在实实验验操操作作、突突发发事事件件等等因因素素对对实实

41、验验内内部部效效度度的的影影响响。另另外外，由由于于实实验验前前没没有有对对两两组组被被试试进进行行前前测测，无无法法表明随机分配后，两个组是否真的均衡。表明随机分配后，两个组是否真的均衡。2.2.随机前后测对照组设计随机前后测对照组设计 与随机前测对照组设计相比，随机前后测对照组设计使用了前测，即实验组和对照组在实施处理因素前都接受一次测量，在实验处理结束时都接受第二次测量，需注意两组的观察和测量都要同时进行。仍使用上例，设计如表7-10所示：乙组（实验组）乙组（实验组）O O前前X XO O后后甲组（对照组）甲组（对照组）O O前前O O后后表表7-10 7-10 随机前后测对照组设计随机

42、前后测对照组设计 进进行行前前测测，可可以以使使研研究究者者检检查查随随机机分分配配是是否否成成功功地地使使两两个个组组达达到到均均衡衡，特特别别是是当当每每个个组组的的被被试试比比较较少少时时，这这个个前前测测是是非非常常必必要要的的。如如果果前前测测表表明明两两个个组组并并不不均均衡衡，研研究究者者需需要要采采用用配配对技术等，使两个组达到均衡后，再进行实验处理。对技术等，使两个组达到均衡后，再进行实验处理。3.3.随机化所罗门四组设计随机化所罗门四组设计 随机前后测设计不足的是，前测与实验处理之间可能产生交互作用效应，就是说，实验组可能从前测中受到影响，在后测中比对照组表现更好（或更差）

43、。随机所罗门4组设计的目的就是减少前测可能导致的影响。但缺点是被试要分为4个组，所需样本量增大，实验工作量增加一倍。这种设计如表7-11所示：实验组实验组1 1O O前前X XO O后后对照组对照组1 1O O前前O O后后实验组实验组2 2X XO O后后对照组对照组2 2O O后后表表7-11 7-11 随机化所罗门四组设计随机化所罗门四组设计4.4.单因素随机区组实验设计单因素随机区组实验设计 在有些实验中，各区组之间的差别对因变量有明显的影响，这个差别又不是研究者关注的内容，这时划分区组后，各区组被试不再随机分配，而是作为一个整体，把区组划分条件作为一个协变量引入到实验中，通过统计处理

44、，消除协变量的影响。由上可见，随机区组实验设计是在考察自变量影响效应的实验中，考虑到一个额外变量的影响，将这个额外变量作为协变量，对其在各种实验处理条件下产生的影响进行平衡，同时将该协变量引起的变异从误差项中分离出来，以防止这些无关变量降低实验研究的内部效度。例例：考察三个体育教学方案的优劣，试设计实验。考察三个体育教学方案的优劣，试设计实验。处理因素体育教案有三个水平：X1、X2、X3。如果认为被试体育成绩的不同可能会引起因变量的变化，就可以将体育成绩作为协变量，这样就可以形成一个区组实验设计。随机抽取同质被试，按照体育成绩分成三个区组，每个区组内再随机分三个小组，如表7-12所示：区组区组

45、X X1X X2X X3区组平均区组平均优优O11O12O13O1中中021O22O23O2差差O31O32O33O3结果结果OA1OA2OA3表表7-12 7-12 单因素随机区组设计单因素随机区组设计5.5.拉丁方实验设计拉丁方实验设计 拉丁方实验设计是随机区组设计的一种特殊排列，也可以平衡无关变量。一般来说，区组实验设计多用于平衡一个无关变量，拉丁方实验设计可以平衡两个（或以上）无关变量。依然用上例，现在做进一步假设：假如，被试来自不同的班级也可能会引起因变量变化。这样需要对班级这个无关变量进行平衡处理，研究中采用班级和体育成绩两方面因素的平衡方法安排实验，构成了一个单因素的拉丁方实验设

46、计，设计模式如表7-13所示：表表7-13 7-13 拉丁方实验设计拉丁方实验设计区组区组班级班级1 1班级班级2 2班级班级3 3区组平均区组平均优优X1X2X3O优中中X2X3X1O中差差X3X1X2O差区组平均区组平均 O班1 O班2 O班3（三）多因素实验设计（三）多因素实验设计 多因素设计指实验中操纵2个或2个以上自变量（每个自变量可包括多个不同水平）的设计。真实验的多因素设计，进行分组时也遵循随机化原则。多因素设计不仅可检验每个因素各水平的差异，而且可以检验各因素间的交互作用。两个或多个因素间如存在交互作用，表示各因素不是各自独立的，而是一个因素的水平有改变时，另一个或几个因素的效

47、应也相应有所改变；反之，如不存在交互作用，则表示各因素具有独立性，一个因素的水平改变不影响其他因素的效应。1.1.析因实验设计析因实验设计 例如例如，欲研究某个运动方案（一个自变量的两个水平为采用运动方案不运动）和某个营养方案（另一个自变量的两个水平为采用某营养方案和常规营养方案）对糖尿病小鼠的疗效，以血糖（因变量）作为观测指标，被试为同质的糖尿病小白鼠40只，试作出析因实验设计。首先首先，我们明确实验处理因素组合的数量。实验处理因素的数量是因素个数与水平个数的乘积，本例中有两个自变量（2个因素），每个自变量有2个水平，因此有22共4个组。其次其次，把受试对象用随机化技术分组。本例被试可以随机

48、分为4组。我们用X代表运动方案，用X代表营养方案实验设计，如表7-14所示：表表7-14 7-14 析因实验设计析因实验设计X X1 1X X2 2XX1 1X X1 1+X+X1 1X X2 2+X+X1 1XX2 2X X1 1+X+X2 2X X2 2+X+X2 22.2.裂区实验设计裂区实验设计（1 1）完全随机裂区实验设计）完全随机裂区实验设计。首先，要把两个自变量分为一级处理因素和二级处理因素。设计中应把主要分析的因素、实验操作难度大、变异大的因素作为一级处理因素。然后按一级处理因素的水平数进行完全随机化分组（裂区）。其次，按照二级处理因素的水平数把已分好的各组再进行完全随机化分组

49、，这种设计相当于几个完全随机设计的组合。我们用A、B表示两个不同的自变量，用1、2表示自变量的水平，如表7-15所示：表表7-15 7-15 完全随机裂区实验设计完全随机裂区实验设计A AB BB B1 1 随机分配随机分配 B2 B2A A1 1A1 1-B1 1B2 2-A1 1A1 1-B2 2B1 1-A1 1A A2 2A2 2-B1 1B2 2-A2 2A2 2-B2 2B1 1-A2 2（2 2）随机区组裂区实验设计）随机区组裂区实验设计 即几个随机区组法设计的组合。其基本步骤也是先划分区组，然后按照一级实验单位将各区组被试按一级处理因素的水平数随机分组，再将一级处理单位随机分到

50、二级实验单位接受B因素各水平处理。如2个处理因素随机区组裂区实验设计，实验分组设计如表7-16所示：表表7-16 7-16 随机区组裂区实验设计随机区组裂区实验设计区组区组A AB B B B1 1 随机分配随机分配 B B2 2区组1A1A1-B1B2-A1B1-A1A1-B2A2A2-B1B2-A2B1-A2A2-B2区组2A1A1-B1B2-A1B1-A1A1-B2A2A2-B1B2-A2B1-A2A2-B23.3.正交实验设计正交实验设计 正交实验的基本特点是用部分实验代替全面实验，通过对部分实验结果的分析，了解全面实验的情况。正交实验设计是利用一套现成规格化的表格，合理安排多种处理因