实验设计案例.docx

1、实验设计案例实验设计,案例篇一：实验设计课程案例分析) 实验设计课程案例分析 小组成员：45120202 白合兵 45120203 田大越 45120212 刘永勉 2.1 正交实验设计概述 正交实验设计(Orthogonal experimental design) 11是研究多因素多水平的一种设计方式，它是依照从全面实验中挑选出部份有代表性的点进行实验，正交实验设计又称正交设计或多因素优选设计，是一种合理安排、科学分析各实验因素的一种有效的数理统计方式。它是在实践体会和理论熟悉的基础上，借助一种规格化的“正交表”，从众多的实验条件中确信出假设干个代表性较强的实验条件，科学地安排实验，然后对

2、实验结果进行综合比较，统计分析，探求各因素水平的最正确组合，从而取得最优或较优实验方案的一种实验设计方式。正交实验设计的特点是用不太多的实验次数，找出实验因素的最正确水平组合，了解实验因素的重要性程度及交互作用情形，减少实验盲目性，幸免资金浪费等。它能以较少的实验次数找到较好的实验（生产）方案，由正交实验寻觅出的优化参数（条件）与全面实验所找出的最优条件有一致的趋势。正交实验设计具有正交性，使实验具有均衡分散和综合可比性。此法应用方便，准确性高，在多因素条件下应用有专门大的优越性,是一种高效率、快速、经济的实验设计方式。日本闻名的统计学家田口玄一将正交实验选择的水平组合列成表格，称为正交表。例

3、如作一个三因素三水平的实验，按全面实验要求，须进行33=27种组合的实验，且尚未考虑每一组合的重复数。假设按L9(3)3正交表按排实验，只需作9次，显然大大减少了工作量。因此正交实验设计在很多领域的研究中已经取得普遍应用。22 正交实验设计大体程序正交设计中经常使用的术语有：指标、因子和水平。正交设计把实验设计要考虑的结果和评判准那么称为指标，一样以yi表示第i次实验的指标值；把对实验结果和对评判指标可能产生阻碍且在实验中明确了条件加以对照的因素称为因子，一样以大写字母表示；把每一个因子在实验中的具体条件称为因子的水平，简称水平，一样以表示因子的大写字母加上脚标来表示。关于多因素实验，正交设计

4、是简单经常使用的一种设计方式，其设计程序12如图4所示。 Figure 4 The programming of potassium diformate 2.3 正交实验方案设计2.3.1 明确实验目的，确信实验指标实验设计前必需明确实验目的，即本次实验要解决什么问题。实验目的确信后，对实验结果如何衡量，即需要确信出实验指标。实验指标可为定量指标，如强度、硬度、产量、出品率、本钱等；也可为定性指标如颜色、口感、光泽等。一样为了便于实验结果的分析，定性指标可按相关的标准打分或模糊数学处置进行数量化，将定性指标定量化。2.3.2 选择实验因素，确信实验水平，列出因素水平表依照专业知识、以往的研究结

5、论和体会，从阻碍实验指标的诸多因素中，通过因果分析挑选出需要考察的实验因素。一样确信实验因素时，应以对实验指标阻碍大的因素、尚未考察过的因素、尚未完全把握其规律的因素为先。实验因素选定后，依照所把握的信息资料和相关知识，确信每一个因素的水平，一样以2-4个水平为宜。对要紧考察的实验因素，能够多取水平，但不宜过量（6），不然实验次数骤增。因素的水平间距，应依照专业知识和已有的资料，尽可能把水平值取在理想区域。2.3.3 选择适合的正交表,进行表头设计正交表的选择是实验设计的首要问题。正交表选得过小，实验因素可能安排不下；正交表选得过大，实验次数增多，不经济。正交表的选择原那么是在能够安排下实验因

6、素和交互作用的前提下，尽可能选用较小的正交表，以减少实验次数。表头设计确实是指将实验因素和交互作用合理地安排到所选正交表的各列中去的进程。假设实验因素间无交互作用，各因素能够任意安排；假设要考察因素间的交互作用，各因素应按相对应的正交表的交互作用列表来进行安排，以避免设计“混杂”。正交表是一整套规那么的设计表格，表示方式记为Lm(rn)，其中L为正交表的代号，m为实验的次数，r为水平数，n为列数，也确实是可能安排最多的因素个数。例如L9(33)， (表1)，它表示需作9次实验，最多可观看3个因素，每一个因素均为3水平。一个正交表中也能够各列的水平数不相等，咱们称它为混合型正交表。依照正交表的数

7、据结构看出，正交表是一个m行n列的表，表11中，大写字母表示A、B、C三个因素，下标表示每一个因素有一、二、3三个水平。表1 三因数三水平正交实验表2 3 4 5 6 7 8 9 1A1 A1 A2 A2 A2 A3 A3 A3 1B2 B3 B1 B2 B3 B1 B2 B3 1C2 C3 C2 C3 C1 C3 C1 C2 正交表具有以下两项性质： (1)每一列中，不同的数字显现的次数相等。例如在三水平正交表中，任何一列都有下标“1”、“2”、“3”，且在任一列的显现次数均相等。(2)任意两列中数字的排列方式齐全而且均衡。例如在三水平情形下，任何两列(同一横行内)有序对共有9种，1.一、1

8、.二、1.3、2.一、2.二、2.3、3.一、3.二、3.3，且每对显现数也均相等。以上两点充分的表现了正交表的两大优越性，即“均匀分散性，整齐可比”。通俗的说，每一个因素的每一个水平与另一个因素各水平各碰一次，这确实是正交性。2.3.4 编制实验方案，按方案进行实验，记录实验结果依如实验方案进行实验，记录实验结果。2.4 正交实验结果分析极差分析法（R法）又称直观分析法，此法计算简便而直观，简单、易懂，是正交实验结果分析最经常使用的方式。2.4.1 确信实验因素的优水平和最优水平组合最正确水平是指每一个因子的各水平中使指标达最正确的水平。为确信因子的最正确水平，必需确信该因子各水平对指标的阻

9、碍。分析A因素各水平对实验指标的阻碍。A因素的i水平所对应的实验指标平均值用kAi表示（Kij第j个因素第i个水平的所有实验结果指标值的均值）。依照正交设计的特性，对A一、A二、A3来讲，三组实验的实验条件是完全一样的（综合可比性），可进行直接比较。若是因素A对实验指标无阻碍时，那么kA一、kA二、kA3应该相等，但kA一、kA二、kA3事实上不相等。说明，A因素的水平变更对实验结果有阻碍。因此，依照kA一、kA二、kA3的大小能够判定A一、A二、A3对实验指标的阻碍大小，k值大的对实验指标的阻碍大，为A因素篇二：教育心理实验设计方案案例英语单词长度和被试背诵时刻是不是阻碍背诵者的经历成效 实

10、验题目：人类在背诵英语单词时，英语单词的长度和被试背诵的时刻是不是阻碍背诵者的经历成效一、假设1.选用短的英语单词背诵时，背诵者的经历成效比选用长的英语单词好；2.背诵英语单词的时刻长的比背诵时刻短的经历成效好二、变量及额外变量的操纵方式1.自变量：单词的长度，背诵时刻2.因变量：背诵者的经历成效（在分析中，选取单词默写正确个数为3.额外变量：被试的性别、智商水平，疲劳效应等（1）额外变量的操控方式：?选择性别数量上相等的被试（男10女10）?选择在同一智商水平（按韦克斯勒智力量表）的被试?让被试在实验中休息三、被试的选择及分组选取男女被试各10名，每位被试同意四种水平(长单词长时刻、长单词短

11、时刻、短单词长时刻、短单词短时刻)的实验处置四、实验实施进程及方式1.选择100个英语单词（其中，长短单词各50个）作为实验材料，20名被试把他们随机分派到四个处置水平上，每一个处置水平上分派5名被试。2.让每组被试经历单词，短单词选取CET四级辞汇中含5-6个字母的单词，长单词选取CET四级辞汇中含9-11个字母的单词；经历的短时刻为5分钟，长时刻为10分钟。3.经历时刻到时，让被试默写自己经历的单词；批改被试默写的单词。篇三：教育实验研究设计案例教育实验研究设计案例 例1：小学生运算思维品质培育的实验研究 （北京师大心理学林崇德教授） 研究假设：从小学生运算思维品质入手，通过采取适合的教育

12、方法，是能够 培育学生思维的敏捷性、灵活性、深刻性和独创性的，从而提高教学质量，提高学生数学学习成绩，减轻学生的负担。研究问题：小学生在数学运算进程中（1）小学生数学能力结构（2）培育小学生运算思维品质的教学策略处置1：（1）实验教师系统学习儿童心理学知识，按期集体备课，按期按实验方法弄“培育思维品质教学观看课”。（2）教学中的多种方法：不同性质的速算练习，提供精选例题，让学生领会11种典型的应用题解题原理，教给学生11种编题方法，提倡独创性。处置2：按常规进行教学样本：北京市县小学25年级8个班学生，每一个年级两个班（一个实验班，一个操纵班）每班35人，共280人。因变量的操作意义：（1）用

13、速度测儿童思维的敏捷性；（2）用一题多解、一题多变试题测儿童思维的灵活性；（3）用归纳数量关系、判定、推理、计算图形面积、体积及运用算术法那么等习题测儿童思维的深刻性；（4）用自编应用题的成绩测儿童思维的独创性。采纳的操纵方式：（1）研究前通过智力检查及语文与算术两科考试，成绩均无显著不同，组成一一对应等组（2）利用材料，都是全国通用教材（3）在校上课、自习及所有作业等相同（4）学生家长职业、成份大致相似（5）不增加练习量及特殊的家庭辅导实验设计：不等操纵组设计O1O2?O3 O4例2：提高教师课堂教学能力方式的实验研究（选自沃建中、申继亮、林崇德文，心理科学1996年第19卷）研究问题：（1

14、）从进展教师自我概念入手，提高课堂教学能力。（2）探讨角色改变、摄像自我评判、现场指导三种方式对提高教师课堂教学活动的有效性。（3）教师课堂能力的不同维度及其进展速度研究（4）教师课堂教学能力的提高与学生思维品质进展的关系。实验处置：对实验组进行干与训练。（1）角色改变。教师参与科研，方式是：（a）专家提供6次关于教育科学研究方式的讲座并组织讨论。（b）每学期承担2次观摩教学课。（c）参与学生考试的数据处置。（d）每一实验教师设计并进行一项教育实验，写出研究报告。（2）摄像自我评判（上课录像进行自我评判）。（3）现场指导。研究者尽可能多地提供不同类型的课堂行为模式供实验教师选择，帮忙确信目标，

15、教给必然策略，激发动机，增强自信心。取样：北京市一所一般中学初中数学女教师18人。平均年龄为39.9岁，平均教龄为19年，学历都是大学本科。所教班的学生数：实验组教师10人，学生442人（其中男220人，女222人），操纵组教师8人，学生428人（其中男200人，女228人）。因变量的操作概念（对教师课堂教学能力的测定）：（1）中小学教师自我概念量表。包括三个考试：主体自我、镜像自我、理想自我。每一个分考试四个维度：躯体自我、社会自握、能力自我和人格自我。（2）中学数学课堂教学能力考试。包括：认知能力、操作能力、监控能力。 另外，以学生数学思维品质考试（20题）和学生对教师课堂教学能力评判123