心理實驗法第六講：Basic of control

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Basic of Control and Factorial Design
心理實驗法九十六學年度第五講
前面幾張省略（因為與上一講重復）

Placebo

Case Study (p.48)
Paul (1966) speech phobia的治療
分四組（共67人）
- 接受behavior therapy（15人）
- 接受insight therapy（15人）
- 吃無害也無效的藥丸（15人）
- 未接受任何治療（control 22人）
DV
- 四位clinical psychologist（不知情）之前後測差異
結果
- Behavior 進步 100%
- Insight 進步 60%
- Pills 進步 73%
- Control 進步 32%

第三組稱為
- Placebo control group
所吃的藥稱為
- Placebo pills
所呈現的效果為
- Placebo effects

Experimenter Bias
- 前面的實驗
  - 如果打分者知道所評分對象接受了什麼治療...
- Scorer's bias
  - 韓國裁判？
- 如何避免？
Blind control
- Single blind
- Double blind
Case Study (p.50)
Rosenthal and Fode (1963)
- 告知學生
  - 一組老鼠為maze-bright
  - 另一組老鼠為maze-dull
- 結果
  - Maze-bright的老鼠表現遠較maze-dull為佳
  - 其實兩組老鼠由同一種老鼠中隨機抽取

Within-subject

Between-subject design
- Group A Experimental conditon Measure
- Group B Control condition Measure
Within-subject design
- Subject A->experimental condition1 + experimental condition2 +......

Within的好處

減少subject數量
可以不必考慮實驗組與控制組之環境是否相同
較易顯著（統計上）

Why易顯著

由SS(sum of square)看

SSt=SSb+SSw （between subject）

其中SSt代表Sum of Square total，是整體的變異大小。SSb代表Sum of Square between groups，也就是組間的變異大小。SSw代表Sum of Square within groups，是組內的變異大小。統計顯著性考驗時，則先各求MSb（Mean Square between groups）與MSw（Mean Square within groups）再求其比值（就是F值）。

SSt=SSb.sub+SSw.sub=SSb.sub+SStreatment+SSresidual （within subject）

其中SSt與上面同。SSb.sub代表Sum of Square between subjects，是受試者間的變異大小。SSw.sub代表Sum of Square within subjects，是受試者內的變異大小。同時SSw.sub可以再分為SStreatment（Sum of Square between treatment）與SSresidual（Sum of Square residual）兩個部分。SStreatment代表各操弄間的變異，SSresidual代表剩餘的變異。在統計顯著性考驗時則求MStreadtment（Mean Square between treatments）與MSresidual（Mean Square residual）再求其比值。
因為在within subject時從SSt去除了SSb.sub，所以剩下的變異一定比較小。可能有利於F值的表現。為何有利，可能還需要看個別資料來說明。
由個別來看

xij=μ+βj+εij （between subject）

其中i代表在組內不同受試者，j代表不同的組別。x是所測得的資料，μ代表整體平均數，βj代表各組的效果，εij代表各測量的誤差。本式代表每一個測量（xij）得自整體平均數（μ）與所給予的操弄的效果（βj）與每一次測量的誤差（εij）的和。

xij=μ+βj+πi+εij （within subject）

基本上符號與上面相同，只是多了πi為個別差異（individual difference）。每一個測量（xij）當中，誤差中（εij）看出效果（βj）大小的比值時within subject就可以扣除個別差異，自然可以較易顯現效果。

本段主要參考：林清山（1992）心理與教育統計學。台北：東華書局。

不能用within的時機

以下時不可用（較不適用）within-subject design
- 對受試者影響具持續性
- 呈現的次序會影響結果時
- 有以上嫌疑時

PC與Psychology

實驗控制上常用PC (personal computer)
- 快速呈現
- 隨機排列
- 收集資料
- .....

心理學實驗中另一項問題

Demand characteristics
- 受試者會揣測主試者的意圖
- 情境
  - 防音暗室
  - 一堆怪機器（自己拉的線、用角鋼....）
  - 面貌凶惡的男主試
  - 大一修普心嫩嫩的受試
  - 主試問：「有沒有看到！」

Two meanings of control

Control of IV
- Spallazani實驗中精液的不同
- 人工環境中金絲雀築巢
Control environment
- 實驗組與控制組間的差異除了上面控制以外控制成相當

Factorial design

隨著時代進步，心理學的方法也進步
但心理學想問的問題本質沒有變
探討人類心理與行為背後存在的...
以前所有問題都只能問最簡單的地方
現在有能力問更多
為什麼要問更多？

實驗的目的

Cause-and-effect relationships
- Deprivation -> hungry
- Conflict -> anxiety
但人的行為/心理現象通常不是只有一個原因造成
- 高速公路標示辨識為例
  - 什麼因素會影響高速公路標示辨識？
  - 光線
  - 認字能力（韓文標誌看得懂嗎？）
  - 意識狀態（如24小時未睡）
  - 吃藥或喝酒
  - ......
  - 不只
  - 一個原因影響

多因子設計

多因子設計（factorial design）
- 例如
  - 父母育兒具敵意且過度干涉 -> 小孩退縮
  - 若再加上忽略小孩 -> 小孩反社會
- 有些問題勢必兩項或以上的因素在
- 一起才會發生

Chapter 4 Case study 1

Ehrenfreund and Badia (1962)

目的：老鼠在不同剝奪量和獎賞量下表現
- Factor 1 剝奪量
  - 95% / 85% ad lib (free-feeding) weight
- Factor 2 獎賞量
  - 45mg / 260mg food pellet
Dependent variable
- 6 feet跑道中間2 feet的速度
控制
- Ad lib weight
  - 自然狀態下的體重
  - 因為每一隻老鼠的體重進食量不一，因此控制剝奪量本身對於個
  - 別動物的影響不同
- 量中間段的速度
  - 因為起跑段與終點段的變化比較大
結果
- p.55 table 4.1

table 4-1
Incentive treatment	Deprivation treatment
	95%	85%
45mg
260mg

Factors, variables and levels
- Case study 1 為 2X2之factorial design
- Factor 1 為剝奪量
  - 有2 levels 之variables
  - 即high and low deprivation
- Factor 2 為獎賞量
  - 亦有2 levels 之 variable
  - 即high and low incentive
最多有幾個factor？
平常的用語，Factors有時說成variables但一般不會反過來
Factors與variables組合
- High deprivation – high incentive
- High deprivation – low incentive
- Low deprivation – high incentive
- Low deprivation – low incentive
2X2 = 4種組合
如果2X2X3 = 12種組合

Measuring attitude

態度的測量
- 問卷調查
  - 你贊成增加給窮人的社會褔利支出嗎？->19%
  - 你贊成增加給窮人的社會救助支出嗎？->63%
- 問卷調查中抽樣的三個層次
  - 實體抽樣
  - 問題之抽樣
  - 受訪者回答之抽樣

2Cognitive dissonance theory (Festinger,1957)

Attitude change occur in high-dissonance condition
Linder, Cooper, and Jones(1967)
- 2X2 factorial design
- Task 寫一篇支持控制言論自由的文章（原本為反對的人）
  - Factor 1 選擇（有無告知受試者可不可以有選擇）
  - Factor 2 獎賞 $.5 / $2.5
- 結果2
  - p.57 table 4.2

table 4-2
Choice	Incentive
	$.5	$2.5
No-choice	-0.05	0.63
Free-choice	1.25	-0.07

繪圖
- p.57 figure4.1

figure4.1

Analysis of variance

Statistically significant

'αlevel'
- .05代表20次有一次by chance顯著
'p value'
- 犯type I error 的機率
  
  type I error

作圖的重要性
Case study 1之圖

chapter 4 case study one

3 Subject variables

Chi(1978)
- A variables -> recall digits / chess pieces
- B variables -> children / adults
結果 p.60 figure 4.3
- Interaction!!

4 Wheeler & Fiske (2005) 2 X 3

p. 61 下面的圖

A variable : race of face
- Black/ white
B variable : social goals
- Categorization（判斷年齡）/ Individuation（食物喜好）/ Visual search（有無痣）
呈現方式
結果測量 fMRI 測amygdala

5 code and cognitive process

“code” record in memory (Posner等人)
Solso and Short (1979)
步驟
- 呈現「色板」
- 間隔後出現第二刺激
- 受試者以按鍵反應「合不合」
- 記錄受試者反應時間（reaction time）
Complex factorial design
Factor 1 (type of relationship)
- Color to associate / color to word / color to color
Factor 2 ( delay between stimulus)
- 0msec. / 500msec. / 1500msec.
Factor 3 (match or mismatch)
3 X 3 X 2
Case study 5 figure
Figure 4.5

Mental chronometry

實驗結果如p.63 figure 4.5
Solso and Short的解釋如p.64 figure 4.6

- 由reaction time 推測內在歷程
利用tachistoscope (T-scope)
- Forced-choice procedure
Within subject
Model for case study 5
Figure 4.6

取自"http://wiki.kmu.edu.tw/index.php/%E5%BF%83%E7%90%86%E5%AF%A6%E9%A9%97%E6%B3%95%E7%AC%AC%E5%85%AD%E8%AC%9B%EF%BC%9ABasic_of_control"