被试内设计

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例二：同一实验中另一名被试的前十次尝试分别为5， 7，8，10，12，14，13，14，14，15。在这个实验 中表现出了渐进误差和练习的效果。因此需要去掉 前五个实验数据。如果我们不去掉实验是否有效？ 我们应该知道，即使不把前面尝试的数据去掉，它的 渐进误差仍然可以通过平衡设计平衡掉，所以采取 去掉前面尝试一些数据的方法并不会影响实验结果， 只会帮助我们净化数据使得将来解释实验结果时比 较容易归因。
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（2）我们这样做的目的是因为最初的一些尝试其渐进误差 比较大，换句话说就是数据的变异（variation）比较大， 比较不稳定，如果把它丢弃不用，我们更能够正确地估 计出自变量的效果。 有时我们的实验要进行好几天，每天被试都来实验室做一 次实验，我们每一次都要将开始的几次尝试的数据去掉， 这是因为刚开始的数据是比较不稳定的。这就象运动员 的热身（warm up）一样。虽然丢掉一些数据可能造成一 些浪费，但这样可以使我们的数据更精确。
第四章 被试内设计
在独立组设计中混淆主要来自被试变量：随机组设 计中混淆发生的概率比较小，但是一旦发生我们 就无从得知混淆来自哪里；配对组设计主要是为 了减少被试变量混淆得机率，但由于配对组设计 本身的缺点，所以使用较少。 只有在被试内设计中才没有被试变量混淆的可能。 这是因为每一名被试都经过了所有的实验条件， 所以不会有实验效果归因的问题。
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问题：那为什么在上表的实验中我们还要采 用ABBA的平衡方法呢？ 这是因为在这个实验中，我们利用ABBA方法 平衡的是反应方式，而反应方式是必须提 前告诉被试的，因此这种平衡方法在这里 使用是没有问题的。
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问题：如果利用ABBA法平衡时距变量可以不 可以？ 不可以，因为这样可以形成被试的预期。 使用ABBA方法的原则：假如被试的行为受到 他对下一个刺激的预期的影响时，我们就不 能使用ABBA交互平衡法；否则，就可以使 用。
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这种作业是一种跨通道的交错配对作业，其 标准形式是呈现一种适合某种感觉通道的 刺激，并要求被试选择或制作另一种感觉 通道的标准来衡量。例如，我们可以选择 用不同的重量来衡量声音的大小。虽然时 间并没有特定的感觉通道，但其逻辑体现 了感觉通道交错配对的思想。
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问题：
在这个实验中有四种时距和两种表示方法，因此 共有八种不同的实验条件。问题就是我们要如 何对每一个被试施予这八种情况才能抵消其他 可能的变量混淆？
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第一节 完全被试内设计
一、范例
实验：班上的学生作为被试，教师是实验者。实验作业是要求被 试估计每段时间的长短。 这里时距是一个自变量，有四种水平：5秒，8秒，14秒和23秒。 另一个自变量是被试预测时距长短的方法：一种方法是画一条横 线来显示他所认为的时间长短，短的线代表短时距，长线代 表长时距；另一种表示方法是让被试画圆，面积小的圆代表 短时距，面积大的圆代表长时距。 开始收集数据之前，先让被试看最长时距的线和最短时距的线。 反应测量为所画线段的长度和圆的直径。
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两种被试内设计:
完 全 被 试 内 设 计 （ complete within-subject design）：一名被试接受所有的实验处理，因 此其所有的被试变量效应都可以全部抵消掉。 不完全被试内设计（incomplete within-subject design）：即每一位被试接受每一种实验条件， 但在每一名被试的数据上，都混有实验条件 和其他变量的作用，只有把每一种实验条件 下的所有被试的数据总和起来才可能去掉这 些混淆。
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例一：假设一次实验中我们给予被试同样的实验条件， 被试的前十次尝试分别为：13，22，16，12，17， 15，17，16，17，15。从这些数据我们可以看出 前五个数据和后五个数据的平均数是一样的。是否 存在渐进误差呢？ 我们认为并没有渐进误差出现，但是由于前五个数据 要比后五个数据有更大的变异，因此具有练习的效 果。所以，我们去掉前五个数据就可以减小练习的 效果，减小我们数据的变异。
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练习的目的
我们常常在实验中先让被试做一些实验的尝试， 练习一下，等实验做完之后再将这些练习的 尝试废除不要。我们这样做的目的是什么？ 目的：（1）可以在一定程度上消除练习效果 的影响。
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问题：这样我们是否就不需要对实验条件进行 平衡设计了呢？ 不可以，因为我们无法估计练习效果的持续时 间，所以仍然要采用各种平衡设计来消除渐 进误差。 问题：既然要平衡，又何必进行事先的练习呢？
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下表是我们的安排。八种情况每一种都呈 现四次，共32次尝试。呈现四次并没有 特殊的理由，唯一的要求是每种情况必 须呈现两次以上。如果研究者对个别被 试的资料感兴趣，4次尝试可能足以产 生稳定的数据。
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表：由完全被试内设计所安排的呈现顺序。在此被试的作业是判断 四种时距的长短。并用画横线（L）或圆圈（C）来表示。
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二、设计的目的与逻辑
32次尝试中的四种时距的呈现顺序是通过区组 随机决定的。每四个连续尝试为一区组，包 含四种时距，且区组内的呈现顺序是随机的。 我们认为这样可以平衡掉四种时距的渐进误 差。我们可以通过下图来检验这一假设。
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在图中，四种时距是用1，2，3，4来表示的，每四种一 组共八组（32次尝试）。纵轴表示的是渐进误差。在 此图中显示了三种不同的关系，每一种曲线都表示了 渐进误差和连续尝试之间的一种可能的函数关系。由 于每一个区组中的每种时距只呈现一次，所以我们可 以假设每种时距渐进误差的总和将会相等。不论渐进 误差和各阶段的关系性质如何（三种中的哪一个）， 我们认为这一假设都应该是成立的。 问题：我们如何由此图来验证这一假设？
尝试 时距 反应模式 1 5 L 2 14 C 3 8 L 4 23 C 5 14 L 6 23 L 7 5 C 8 8 C
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我们可以看出区组随机和ABBA法一样好用，那么我们 如何来决定使用哪一个呢？ 这是我们就要根据实验的具体情况来决定，按方便行事。 如果实验条件变化会造成实验仪器的变更或给被试带 来不便（如上表的实验），则可以采用ABBA法。 总的说来，一个实验有两个以上的变量时，可以采用 ABBA法和区组随机的方法，不论用哪一个，其基本 原则不变： 即每一种实验条件在每一个练习阶段出 ： 现的次数一定要相等。 现的次数一定要相等。
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使用区组随机法安排：
我们有四种时距，两种反应模式，每一种时距——反应模式进 行4次尝试，所以一共有32次尝试（4×2×4）。因此这个 实验一共有16个区组，每一个区组中画线和画圈各出现一 次。然后再加入时距变量的四个水平，这样区组就成为4个， 而每一个区组中“时距——反应模式”各出现一次，共有 八次尝试。下面以图表来说明：
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例三：我们只使用两种时距：8秒及17秒。
问题：我们是否可以使用ABBA的方法？ 不可以，因为这样很容易使被试产生预期。 问题：是否可以使用上表中使用过的区组随机法？ 不可以，仍然可以使被试对实验产生预期。使用区组 随机法，一种刺激在连续两个区组内只能连续出现 两次，因此被试可能会找到一条规则：如果连续出 现两次长的，则下一次尝试一定是短的。 问题：我们用什么方法来平衡？
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我们上表中的设计扼要地说，就是利用区组随 机法先平衡掉一个变量的渐进误差，再利用 ABBA交互平衡法使另一个变量的渐进误差达 到中和。
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三、变化与注意事项
上面的设计中，我们是利用两种平衡设计的方法中 和了各种实验条件的渐进误差，并没有在实验中 将渐进误差消除掉。我们可以将连续八次的尝试 编为一组，求得一个平均数，这样我们就可以得 到四组平均数，这四组平均数就代表了渐进误差 与练习之间的函数关系。实际上，任何一个完全 被试内的设计都包含了一个“练习”自变量。因 此，我们在被试内设计中要格外小心这一自变量 可能带来的影响。
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（1）完全随机的方法。只要两种时距出现总 次数相等就可以了。 （2）插入无关时距作为干扰刺激来达到平衡 的目的。
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问题：在上表的实验中，我们知道反应方式不 会使被试产生预期，那为什么不用区组随机 方法而使用ABBA的方法呢？
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我们有四种时距，两种反应模式，每一种时距——反应模式进 行4次尝试，所以一共有32次尝试（4×2×4）。因此这个 实验一共有16个区组，每一个区组中画线和画圈各出现一 次。然后我们再加入时距变量的四个水平，这样区组就成 为4个，而每一个区组中“时距——反应模式”各出现一次， 共有八次尝试。我们以图表来说明：
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我们再来看第二种变量——反应模式。第一区组的四 个尝试，被试是用的画横线；下两个区组则画圆， 然后四个又是画横线。我们是采用的ABBA的交互平 衡法。我们认为如果一个实验的尝试系列中包含很 多个ABBA，那么它的渐进误差就会平均的分布在两 个实验条件中。 我们如何求证这一假设呢？ 我们仍然可以采用上面的方法，得到横线与圆圈的渐 进误差总和，也非常接近。
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渐进误差
被试对某种作业的经验越来越多而引起的行为的改 变，我们称为“练习效果”（practice effect）。 这种效果对被试的影响可能是正面的，也可能是 反面的。而这些影响都可能对实验结果造成偏差， 这种由于练习效果而逐渐造成的实验误差，我们 称为“渐进误差”（progressive error）。我们 就是要寻找一种能够抵消这种渐进误差的方法。
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我们可以由下列步骤来验证：先由图中的三种 中任选一种，然后找出条件I（共四种） 出 现的位置（共八个），并由此垂直向上作与 曲线的交线，这一交线就是该点的渐进误差 的估计值。然后把所得到的八个值相加，得 到一种时距的渐进误差总和。其他三种时距 如法炮制。如果我们平衡了四种时距的渐进 误差值，那么四种时距的渐进误差值应该是 一致的。
尝试 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 间隔 5 14 8 23 14 23 5 8 14 8 23 5 5 8 23 14 反应 方式 L L L L C C C C C C C C L L L L 尝试 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 间隔 8 5 14 23 23 8 14 5 23 5 14 8 5 14 23 8 反应 方式 L L L L C C C C C C C C L L L L
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四、选择这种设计的考虑
问题：我们知道采用被试内设计有很多的好处， 既然如此，为什么不全部采用被试内设计呢？ 基本的考虑： （1）有些独立变量不容易以被试内设计加以 有效的操纵。一般来说，任何的指导语变量 （instructional variable）都不适宜让被试接受 所有的实验条件。
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我们这样来安排：每一种时距在每一种反应形式中 都对每一个被试呈现4次。先将时距5秒且用横线 表示的情况呈现4次，然后8秒用横线表示的情况 呈现4次，14秒横线4次，23秒横线4次。这样完 成之后，我们再按照这种方法改变成圆圈度量方 式进行。这样好不好？
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我们认为这样的实验程序是非常不好的，因为被试 在画圆圈时已经不同于画横线时了。同时各种时 距完全按照顺序出现，而且每一种时距全部呈现 过才换另一种也会产生问题。因为如果被试的表 现随着尝试次数增加而改变的话，那么各种情况 所受到的影响将不一样，这是最主要的问题，而 且我们必须考虑各次尝试的出现次序。
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问题：在上表的实验中我们采用了两种平衡方法：随机方法和 ABBA的方法。我们知道ABBA的方法简便易行，那为什么不 全部采用ABBA而有时采用随机的方法呢？ 因为如果采用ABBA方法，被试可能很快就学会这种顺序而可以 猜出下一个刺激的长度是多少，从而影响我们的实验结果。 比如，如果时距是5、8、8、5、5、8、8、5，被试无疑会很快 觉察到这种规律。那么，这时被试很可能不依照他的感觉来 判断，而依照理智来判断。这就大大违反了我们的实验目的。 进行实验最怕的一点就是被试的预期会改变实验的结果，而 在进行渐进误差的消除设计中，ABBA的交互平衡法是最容易 导致预期出现的。