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实验2：两因素混合实验设计

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1 华东师范大学

《特殊教育研究方法》实验报告

姓名: 李进 学号： 10130560118 实验时间： 2015.4.6

班级: 教育康复学1班 成绩：________ 指导老师：_赵航_

[实验名称] 两因素混合实验设计的SPSS操作

[实验目的]

1. 复习巩固两因素混合实验设计的应用。

2. 掌握两因素混合实验设计的SPSS操作。

3. 正确分析两因素混合实验结果。

[实验内容]

实验：不同性质音乐对儿童的心率影响研究。不同的音乐性质作为被试内变

量，包括正性、中性和负性三个水平；将被试性别作为被试间变量，包括男，女

两个水平；将被试的心率因变量。

原始数据表如下： 被试序号 性别 正性音乐 中性音乐 负性音乐

1 男 94 99 92 2 男 96 97 85 3 男 100 94 84 4 男 92 92 85 5 女 99 88 82 6 女 92 87 87 7 女 93 86 82 8 女 95 85 85

（1） 要分析男女儿童聆听不同性质的音乐，其心率是否存在差异，应该采用哪

种实验设计？并将数据处理为相应的数据结构，输入到SPSS中，并定义

2 好变量。数据文件以.sav格式保存，命名为“两因素混合实验数据”

（2） 对数据进行方差分析，a.得出其描述性统计（均值、标准差、被试数），

并说明方差是否齐性；b.指出其主效应是否显著，并进行多重比较；c.

交互效应是否显著？如显著进行简单效应检验，并进行多重比较。d.生成

折线图。将所有操作步骤填在[实验步骤]里，所有的图表及文字说明填

在[实验结果]里。

(1)答：应该采用两因素混合实验设计。

[实验步骤]

第一步：定义变量，输入数据。定义四个变量名，即：性别、正性音乐、中性音

乐、负性音乐。对性别赋值时，分别设定1=“男”。2=“女”。

3

第二步：选择统计模块。Analyze →General Linear Model → Repeated Measures

第三步：在定义被试内变量（Within-Subject Factor Name）的方框中，设置被试

内变量音乐性质，在定义水平数（Number of Level）的对话框里输入3，按添加

（Add）钮。

4

第四步：按定义键（Define），进入重复测量方差分析主对话框。将定义的正性

音乐、中性音乐、负性音乐都键入到被试内变量（Within-Subjects Variables）框

中，将性别键入到被试间因素（Between-Subjects Factors）的方框中。

第五步：点击选项（Options）按钮，进行如下操作：将变量音乐性质键入到右

边Display Means for下的方框中，采用Bonferroni法对音乐性质的三个水平进行

多重比较；在Display下选择描述统计(Desriptive statistics)以得到三组数据的均

值和标准差；被试间和被试内变量分别进行方差齐性检验。被试间变量：

Homogeneity test；被试内变量：系统默认进行球形检验

5

6 第六步：

绘制均值图

在主对话框中点击Plot，设置横坐标Horizontal Axis；设置独立折线Separate Lines

单击Add完成操作。

第七步：点击OK，执行程序。 若交互效应明显，则需要进行简单效应检验。

第八步：简单效应检验

7 [实验结果]

一、 描述性统计结果

Descriptive Statistics 性别 Mean Std. Deviation N

正性音乐 男 95.50 3.416 4

女 94.75 3.096 4

Total 95.12 3.044 8 中性音乐 男 95.50 3.109 4

女 86.50 1.291 4

Total 91.00 5.292 8 负性音乐 男 86.50 3.697 4

女 84.00 2.449 4

Total 85.25 3.196 8

二、多元方差分析结果

Multivariate Testsb

Effect Value F Hypothesis df Error df Sig.

音乐性质 Pillai's Trace .857 14.971a 2.000 5.000 .008

Wilks' Lambda .143 14.971a 2.000 5.000 .008

Hotelling's Trace 5.989 14.971a 2.000 5.000 .008

Roy's Largest Root 5.989 14.971a 2.000 5.000 .008 音乐性质 * 性别 Pillai's Trace .852 14.425a 2.000 5.000 .008

Wilks' Lambda .148 14.425a 2.000 5.000 .008

Hotelling's Trace 5.770 14.425a 2.000 5.000 .008

Roy's Largest Root 5.770 14.425a 2.000 5.000 .008

a. Exact statistic

b. Design: + 性别 Within Subjects Design: 音乐性质

多元方差分析结果表明，音乐性质的主效应极显著（P=0.008＜0.01），音

乐性质与性别的交互效应极显著（P=0.008＜0.01）

8 三、球形检验结果

Mauchly's Test of Sphericityb

Measure:MEASURE_1

Within Subjects Effect Mauchly's W Approx. Chi-Square df Sig. Epsilona

Greenhouse-Geisser Huynh-Feldt Lower-bound

音乐性质 .405 4.517 2 .105 .627 .846 .500

Tests the null hypothesis that the error covariance matrix of the orthonormalized transformed dependent variables is proportional to an identity matrix.

a. May be used to adjust the degrees of freedom for the averaged tests of significance. Corrected tests are displayed in the Tests of Within-Subjects Effects table. b. Design: + 性别 Within Subjects Design: 音乐性质

音乐性质球形检验结果表明：P=0.105＞0.05，说明音乐性质满足球形假设，

可看标准一元方差分析的结果。

四、一元方差分析结果 ①被试内变量效应检验

Tests of Within-Subjects Effects

Measure:MEASURE_1

Source Type III Sum of Squares df Mean Square F Sig.

音乐性质 Sphericity Assumed 393.583 2 196.792 22.964 .000

Greenhouse-Geisser 393.583 1.254 313.847 22.964 .001

Huynh-Feldt 393.583 1.692 232.546 22.964 .000

Lower-bound 393.583 1.000 393.583 22.964 .003

音乐性质 * 性别 Sphericity Assumed 75.583 2 37.792 4.410 .037

Greenhouse-Geisser 75.583 1.254 60.271 4.410 .066

Huynh-Feldt 75.583 1.692 44.658 4.410 .047

Lower-bound 75.583 1.000 75.583 4.410 .080

Error(音乐性质) Sphericity Assumed 102.833 12 8.569

Greenhouse-Geisser 102.833 7.524 13.667

Huynh-Feldt 102.833 10.155 10.126

Lower-bound 102.833 6.000 17.139

9 音乐性质满足球形假设，应该看一元方差分析结果。如表所示，音乐性质的

主效应检验结果：F=22.964，P=0.000＜0.01，说明音乐性质的主效应极显著。性

别与音乐性质交互效应检验结果：F=4.410，P=0.037＜0.05，说明性别与音乐性

质的交互作用显著。

②被试间变量主效应

Tests of Between-Subjects Effects

Measure:MEASURE_1 Transformed Variable:Average

Source Type III Sum of Squares df Mean Square F Sig. 196385.042 1 196385.042 2.185E4 .000

性别 100.042 1 100.042 11.133 .016

Error 53.917 6 8.986

结果表明：性别的主效应显著（F=11.133，P=0.016＜0.05）

五、多重比较结果

Pairwise Comparisons

Measure:MEASURE_1

(I) 音乐性质 (J) 音乐性质 Mean Difference (I-J) Std. Error Sig.a 95% Confidence Interval for Differencea

Lower Bound Upper Bound

1 2 4.125 1.329 .063 -.243 8.493

3 9.875* 1.930 .007 3.531 16.219

2 1 -4.125 1.329 .063 -8.493 .243

3 5.750* .968 .003 2.567 8.933

3 1 -9.875* 1.930 .007 -16.219 -3.531

2 -5.750* .968 .003 -8.933 -2.567

Based on estimated marginal means

a. Adjustment for multiple comparisons: Bonferroni.

*. The mean difference is significant at the .05 level.

多重比较结果显示：正性音乐与中性音乐之间差异不显著（P=0.063>0.05），

正性音乐与负性音乐之间差异极显著（P=0.007＜0.01），中性音乐和负性音乐

之间差异极显著（P=0.003＜0.01）。

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多因素混合实验设计案例

多因素混合实验设计案例

多因素混合实验设计案例

多因素混合实验设计是一种常用的实验设计方法，它可以同时考虑多个因素对实验结果的影响，从而得出更加准确的结论。下面列举了一些多因素混合实验设计案例，以便更好地理解这种实验设计方法。

1. 药物治疗对心血管疾病患者的影响：本实验考虑了药物种类、剂量、治疗时间等多个因素对心血管疾病患者的影响，通过对不同组别的患者进行观察和比较，得出最佳的治疗方案。

2. 不同肥料对作物生长的影响：本实验考虑了肥料种类、用量、施肥时间等多个因素对作物生长的影响，通过对不同组别的作物进行观察和比较，得出最佳的肥料配方。

3. 不同教学方法对学生学习成绩的影响：本实验考虑了教学方法、教学内容、学生能力等多个因素对学生学习成绩的影响，通过对不同组别的学生进行观察和比较，得出最佳的教学方法。

4. 不同广告策略对产品销售的影响：本实验考虑了广告策略、广告媒介、广告内容等多个因素对产品销售的影响，通过对不同组别的消费者进行观察和比较，得出最佳的广告策略。

5. 不同运动方式对身体健康的影响：本实验考虑了运动方式、运动时间、运动强度等多个因素对身体健康的影响，通过对不同组别的人进行观察和比较，得出最佳的运动方式。

6. 不同食品加工方式对食品品质的影响：本实验考虑了食品加工方式、加工时间、加工温度等多个因素对食品品质的影响，通过对不同组别的食品进行观察和比较，得出最佳的加工方式。

7. 不同药物对疾病治疗的影响：本实验考虑了药物种类、剂量、治疗时间等多个因素对疾病治疗的影响，通过对不同组别的患者进行观察和比较，得出最佳的治疗方案。

8. 不同环境因素对动物行为的影响：本实验考虑了环境因素、动物种类、观察时间等多个因素对动物行为的影响，通过对不同组别的动物进行观察和比较，得出最佳的环境条件。

9. 不同音乐类型对人的情绪的影响：本实验考虑了音乐类型、音乐时长、听音乐的时间等多个因素对人的情绪的影响，通过对不同组别的人进行观察和比较，得出最佳的音乐类型。

两因素混合设计

两因素混合设计

重复测量一个因素的两因素实验设计：两因素混合设计

一、两因素混合实验设计的基本特点

当一个实验设计既包含非重复测量的因素(被试间因素)，又包含重复测量的因素(被试内因素)时，叫做混合因素设计，混合因素设计是现代心理与教育实验中应用最广泛的一种设计，虽然我们说对被试变量控制最好的实验设计是重复测量设计，但在心理与教育研究中，很多情况下研究者不能使用完全被试内设计，而需要使用混合设计。两因素混合实验设计适用于这样的研究条件：

1.研究中有两个自变量，每个自变量有两个或多个水平。

2.研究中的一个自奕量是被试内的，即每个被试要接受它的所有水平的处理。研究中的另一个自变量是被试间的，即每个被试只接受它的一个水平的处理，或者它本身是一个被试变量，是每个被试独特具有、而不可能同时兼备的，如年龄、性别、智力等。

3.研究者更感兴趣于研究中的被试因素的处理效应，以及两个因素的交互作用，希望对它们的估价更加精确。相比之下，被试间因互不的处理效应不是研究者最感兴趣的。

两因素混合设计的基本方法是：首先确定研究中的被试内变量和被试间变量，将被试随机分配给被间变量的各个水平，然后使每个被试间变量，将被试验机分配给被试间变量的某一水平相结合的被试内变量的所有水平。混合实验设计既具有完全随机设计的特点，又有重复测量实验设计的特点。

图解中可以看出，在一个两因素混合设计中，对于A因素来说，实验设计很完全随机设计，每个被试只接受一个水平的处理，对于B因素来说，是一个重复测量设计，每个被试接受所有水平的处理。同时，它又是一个因素设计，每个被试接受的是A因素的某一个水平与B因素所有水平的结合。一个两因素混合设计所需的被试量是N=np，少于一个两因素完全随机设计(N=npq)，多于一个两因素被试内设计(N=n)。

混合设计在心理与教育研究中是特别有用的，下面我们介绍在几种情况下，需要使用混合设计：

1.当研究中的两个变量中有一个是被试变量，如被试的性别、年龄、能力，研究者感兴趣于这个被试变量的不同水平对另一个因素的影响。这时，每个被试不可能同时具有这个变量的几个水平，因此，它是一个被试间变量。如果实验中选择了这样一个被试变量作两个自变量之一，就必须使用混合设计。

光学设计实验(二)_折射率测定实验

光学设计实验(二)_折射率测定实验

现代光学设计实验（二）

物质折射率测定实验

光学作为一门本科光学专业的必修课，主要以理论知识的形式出现，在诸多具体应用中，也多是仅提出一种方法，具体的应用过程都要进行光电信号的有机结合。本实验的目的即是结合理论基础与实际应用，实现光电的有机结合。

1. 设计要求

本课程是一门以实践为主的综合实验技术科，要求学生在已学过的波动光学、数字电路、模拟电路等相关基础课、专业课和实验课的基础上，提出一套实用的物质折射率测定方案，设计必要的光学系统和硬件电路，完成光电信号的转换，物理信号与硬件电路的有机结合，实现对物质折射率的准确测量。

2. 物质折射率测定原理

2.1 双缝干涉原理

如图1所示，由光源S发出的光的波阵面同时到达1S和2S。通过1S和2S的光将发生衍射现象而叠加在一起。由于1S和2S是由S发出的同一波阵面的两部分，所以这种产生光的干涉的方法叫做分波阵面法。

图1 双缝干涉原理

考虑屏上任意一点P，从1S和2S到P的距离分别为1r和2r。由于在图示装置中，从S到1S和2S等远，所以1S和2S是两个同相波源。因此在P处的强度就仅由从1S和 2S到P d P

x

o 1r

2r 

H S 1S2SD 

点的波程差决定。有图可知，这一波程差为

sin12drr

式中是P点的角位置，即1S2S的中垂线MO与MP之间的夹角。通常很小。所

以有：

Dxdθdθdrrδtansin12

产生明纹的条件为：

k k=0,1,2„

其在屏上的位置为：

dDkxk k=0,1,2„

产生暗条纹的条件为：

2)1 2(k k=0,1,2„

其在屏上的位置为：

dDkxk2)1 2( )12( k=0,1,2„

2.2 实用折射率检测系统

当我们在双缝干涉中将一折射率n厚度为h的物体放在S1前面时就引入了额外光程差，表现为条纹在屏上发生了位移x。只要知道物体的厚度h，以及条纹的移动距离变可以计算出物体的折射率n。然而实际测量时，当把待测物体至于S1前时，条纹移动会出现跳变，因此实际上很难得知条纹到底移动了多少距离，而且距离的测量会引入较大误差，测得的折射率结果误差较大，因此引入如图2所示的检测系统：

实验二 原理图的设计环境实验

实验二 原理图的设计环境实验

实验二 Protel99 SE 原理图环境的设置、电气规则检查和网络表生成

一、实验目的

1．通过Design/Options和Tools/Preferences两个菜单命令来完成原理图设计环境的设置。

2．掌握Protel99 SE电路原理图设计工具和图纸的设置方法，掌握网格、电气节点和光

标等的设置方法。

3．通过实例熟悉电气规则检查和生成各种报表，掌握具体网络表的生成方法。

4．练习电路原理图的设计步骤，掌握装载元器件库，放置、编辑和调整元器件的方法。

二、实验要求

1．独立完成，分组讨论。

2．上机实际操作。

三、实验设备

网络计算机、Protel 99 SE软件。

四、实验内容及步骤

（一）实验内容：

1．熟悉电路原理图设计环境的设置。

2．熟悉电路原理图的设计步骤和设计工具。

3．练习电气规则检查表、网络表、交叉参考表等的生成。

4．练习设置网格、电气节点和光标等的属性。

（二）实验步骤：

1．设置电路原理图的图纸属性

假设系统已进入原理图编辑器，按以下的要求设置图纸：①图纸大小：A4号；②图纸方向：水平方向放置；③标题栏样式：标准型标题栏。

具体设置方法如下：

执行菜单命令：【Design】｜【Options】，在弹出的Document Options对话框的Sheet

Options选项卡中按如下内容进行设置。

设置图纸大小：Standard Style------（A4号）

设定图纸方向：Orientation------水平放置（Landscape）

设置标题栏类型：Title Block------标准型（标准型标题栏Standard）

设置栅格大小：捕捉栅格SnapOn Grid------10 ；可视栅格Visible Grid------10

设置自动捕捉电气栅格Electrical Grid------Enable（使能）；电气捕捉栅格的范围Grid

Range------8