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科學研究與論文報告撰寫

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研究設計研究設計

Ch05 研究設計 - 2科學研究與論文報告撰寫

意義意義

收集什麼資料如何收集資料如何分析結果之計畫


評估準據評估準據研究（內、外）效度客觀性準確性經濟性


社科研究設計類型社科研究設計類型

「探索」研究 (Exploratory) 「描述」研究 (Descriptive) 「時序」研究 (Time Series) 「因果關係」研究 (Casual)


探索式研究設計探索式研究設計旨在引導研究方向目標在發展研究假設，而非檢定假設

次級資料分析 (Secondary Data) 專家訪談 (Delphi Method) 焦點群體 (Focus Group) 先導研究 (Pilot Study)


描述式研究設計描述式研究設計旨在確認變數間之關係及描述問題須檢定研究假設並解答研究問題

構建在「探索式」研究之上無法控制變數無法建立因果關係田野調查 (Field Study) 個案研究 (Case Study)


時序性研究設計時序性研究設計旨在探討變數隨時間發展之變化情形

縱斷面研究 (Longitudinal Research) 橫斷面研究 (Cross-sectional Research)


因果關係研究設計因果關係研究設計旨在抽離與判定變數間之因果關係

調查法 (Survey) 實驗法 (Experiment)

因果關係

X Y充分但不必要

X Y必要但不充分

X Y充分且必要


因果關係條件因果關係條件時序：先因後果循環週期函數共變：若 P 則 Q ，若非 P 則非 Q 無其他肇因：排除其他可能影響


內部效度威脅內部效度威脅歷史 (History) ：時間影響成熟 (Maturation) ：受試者熟練程度測驗 (Testing) ：前後測之學習效果儀裝 (Instrumentation) ：精確度或適宜度選樣 (Selection) ：抽樣代表性迴歸 (Regression) ：抽樣與分析之均化流退 (Mortality) ：受試群體控制


外部效度威脅外部效度威脅反應 (Reactivity) ：受試者對測試之過度反

應互動 (Interaction) ：受試者接受測試程度扮演 (Role playing) ：受試者之過度參與


效度改善設計效度改善設計

配對 (Matching) 隨機 (Randomizatio

n) 控制 (Control) 重複 (Replication)


傳統實驗設計傳統實驗設計隨機分派受試者至實驗組之設計控制環境下，操弄自變數，觀察依變數之變化又稱 MaxConMin 設計

Max: 加大操弄自變項之差異 Con: 控制外生變數之干擾 Min: 使隨機誤差最小化

外部效度差


實驗設計表示法實驗設計表示法結構元素 R/N/C 分組指派法 X 計畫或處理 O 觀察或測量行數分組數時序由左至右

R O X OR O O

時序

隨機指派

觀測垂直排列代表前後測

處理

兩行代表兩組


實驗設計類型實驗設計類型 R X O R O

比較組處理後測隨機實驗設計

N O X ON O O

比較組處理前後測非等量分群準實驗設計

X O單組處理後測非實驗設計


實驗設計類型判斷實驗設計類型判斷

控制組或重複測量？

隨機指派？

前置實驗設計

準實驗設計

隨機或真實驗設計是

是

否

否


前置實驗類型前置實驗類型Pre-TestPre-Test

單組後測 (One Shot) 單組前後測 (Pre-&-Post Test) 分組比較 (Group Comparison)


單組後測單組後測X O 實驗組只作一次實驗後

就實施後測簡單容易

內外效度均差

O 個案研究：事後回溯設計


單組前後測單組前後測

O1 X O2

實驗組實施處理前後測處理效果 = O2 – O1 簡單容易

內部效度仍差可分析處理效果


分組比較分組比較X O1

O2

實驗組 V.S. 控制組處理效果 = O2 – O1 簡單容易

內部效度仍差可分析處理效果 O1

O2


準實驗設計準實驗設計 Quasi-Experimental Design 欲控制變數卻有隨機指派困難之設計

自然且實際環境：提升外部效度得遷就實際環境限制缺乏足夠控制，難作清晰之推論實驗結果不易解釋


準實驗設計類型準實驗設計類型不對稱分組設計 (Th

e Nonequivalent Groups Design) 退化不連續設計 (T

he Regression-Discontinuity Design) 其他特殊準實驗設計

(Other Quasi-Experimental Designs)


不對稱分組設計不對稱分組設計


退化不連續設計退化不連續設計


真實驗類型真實驗類型True ExperimentsTrue Experiments

等組前後測 (Equivalent Control-Group) 等組後測 (Equivalent Post-Test) 所羅門四組設計 (Solomon 4-Groups) 簡單比較試驗 (Simple Comparative) 完全隨機設計 (Completely Randomized) 隨機集區設計 (Randomized Block Design) 拉丁方格相關設計 (Latin & Related Square) 因子設計 (Factorial Designs)


等組前後測等組前後測

R O1 X O2

R O3 O4

處理效果 = (O2 – O1) – (O4 – O3)


等組後測等組後測

R X O2

R O4

處理效果 = (O4 – O2)


所羅門四組設計所羅門四組設計

Re1 O1 X O2

Rc1 O3 O4

Re2 X O5

Rc2 O6

前測效果 = (O6 – O4)成熟效果 = (O4 – O3)處理效果 = (O2 – O4)

內部效度 = (O2 – O4) – (O5 – O6)前測影響 = (O2 – O5) – (O4 – O6)


簡單比較實驗簡單比較實驗兩種處理是否有差異之比較與統計檢定

16

17

18

19

16.35

17.21

17.04

16.7216.52

17.50

18.25 18.15

17.9317.75

修改配方原配方

Box & Whisker Plot


完全隨機設計完全隨機設計

Re1 O1 Xa O2

Re2 O3 Xb O4 Re3 O5 Xc O6

處理水準 Xa, Xb, Xc

Xa 效果 = (O2 – O1)Xb 效果 = (O4 – O3)Xc 效果 = (O6 – O5)


隨機集區設計隨機集區設計

R X O1R O2

R X O1R O2

R X O1R O2

Block 1

Block 2

Block 3

集區內同質性較高


集區特性集區特性降低樣本變異影響


變異數分析變異數分析ANOVAANOVA

比較數個處理是否有差異之統計檢定

1 y11, y12,…, y1n

2 y21, y22,…, y2n

a ya1, ya2,…, yan a x n entry

觀察值observations

處理階層treatments

i

j

調查因子factor

(cells)

One-Way ANOVAOne-Way ANOVA


完全隨機集區設計完全隨機集區設計系統化控制非實驗探究因子之隨機設計

Randomized 隨機：集區內各實驗處理隨機選定

y11

y21

：ya1

y12

y22

：ya2

y1n

y2n

：yan

…

Block 1 Block 2 Block n

Complete 完全：各集區內包含所有實驗處理

a treatmentsn blocksof a * n entry

treatment 1treatment 2

：treatment a


拉丁方格設計拉丁方格設計為雙向正交集區設計，除實驗探究因子外

以方格行與列各代表一隨機限制之集區因子設計

B1B2B3B4B5

ABCDE

BCDEA

CDEAB

DEABC

EABCD

O1 O2 O3 O4 O5

行因子

列因子拉丁因子


希臘拉丁方格設計希臘拉丁方格設計三維集區設計，研究處理水準皆為 P 之四因子簡化設計可視為兩拉丁方格重疊設計，用以隔離三個變異干擾源

B1B2B3B4B5

O1 O2 O3 O4 O5

行因子

列因子

拉丁因子

ABCDE

BCDEA

CDEAB

DEABC

EABCD

希臘因子


因子設計因子設計一次實驗同時執行兩個以上因子觀察之設計

因子A

因子B

10

a1

1 0 b 1

1(0,0)

b(0,1)

a(1,0)

ab(1,1)

22 因子設計


22kk 因子設計因子設計為 K 個因子各分為兩個（ 2k）處理水準之設計通常為正式研究實驗前之因子篩選實驗

B

A

10

b1

1 0 a 1

1(000)

a(100)

b(010)

ab(110)

A

1 0 a 1

c(001)

ac(101)

bc(011)

abc(111)

C

1 0 c 123 因子設計

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