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1、單擊此處編輯母版標題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,*,*,*,《實驗經濟學》第二講：實驗設計初探,,財經大學經濟學院-經濟學實驗室,1,《實驗經濟學》第二講：實驗設計初探1,經濟學實證分析工作的主線是比較靜態(tài)分析，而經濟實驗是比較靜態(tài)分析的天然工具,通過實驗控制其它無關因素,直接觀察到被研究的因素對實驗中的經濟運行的影響,,研究人員在實驗中對無關因素的“控制” 是怎樣實現(xiàn)的？,,其根本基礎是有效的實驗設計。,2,經濟學實證分析工作的主線是比較靜態(tài)分析，而經濟實驗是比較靜態(tài),討論的要點：,實驗設計中的基本術語和基本問題,有效的實驗設計所具備的基本特征,實

2、驗設計的基本步驟,實驗設計簡例,,3,討論的要點：實驗設計中的基本術語和基本問題 3,一、實驗設計中的基本術語和基本問題,4,一、實驗設計中的基本術語和基本問題4,1．絕對實驗和相對實驗,5,1．絕對實驗和相對實驗5,相對實驗是指測度某個特定環(huán)境中某種因素變化所產生的效果的實驗。,,比較同一片土壤中種植不同農作物的產量有何不同，或使用化肥對提高產量的影響；,使用某種新藥對治愈某種疾病的作用；,廠商的生產技術發(fā)生變化對廠商利潤的影響。,,相對實驗所回答的研究問題，都可以歸結為比較靜態(tài)分析問題。,6,相對實驗是指測度某個特定環(huán)境中某種因素變化所產生的效果的實驗,除相對實驗外的其它實驗都歸類于絕對實

3、驗。,,絕對實驗中所測度的量往往是普遍的恒量，或者是在相同的實驗設置下固定不變的量。,,測量電子的質量,某種特定的博弈中選取納什均衡策略的人數,7,除相對實驗外的其它實驗都歸類于絕對實驗。7,在實驗設計的過程中，我們所關注的核心是相對實驗。,,杜赫姆·奎恩問題（Duhem-Quine problem）,樣本選擇問題,8,在實驗設計的過程中，我們所關注的核心是相對實驗。 8,杜赫姆·奎恩問題,當研究人員創(chuàng)造出實驗環(huán)境進行理論檢驗時，不僅僅被研究的要素（即理論所描述的對象）可能對實驗結果造成影響，這個特定的實驗環(huán)境本身也可能對實驗結果造成影響。,,當我們觀察到某個實驗結果時，該結果究竟是來自于理論

4、還是來自于實驗環(huán)境本身？,9,杜赫姆·奎恩問題當研究人員創(chuàng)造出實驗環(huán)境進行理論檢驗時，不僅,,理論,A,,應用背景 B,,理論假說 H; 觀察值 C,,將A應用到背景B中去; 運行實驗以確定觀察值是否為C,結果為 C,,結果不是 C,,H 被支持,,H 不被支持,,(2),,(5),(6),(1),,(3),,(4),,10,理論 A應用背景 B理論假說 H; 觀察值 C將A應用到背景,(1) 對理論進行陳述；,(2) 將理論運用到特定的背景中去（例如，在經濟學實驗中，我們考察的是被貨幣回報所激勵的實驗參與者）；,(3) 將理論在環(huán)境中的應用總結為一個或多個理論假說；,(4) 描述實驗設計；,

5、(5) 記錄用于理論檢驗的實驗數據；,(6) 根據實驗結果，推斷理論假說是否被拒絕。,11,(1) 對理論進行陳述；11,實驗結果所表達的，是關于實驗所要檢驗的理論、和所有實施這一理論所需要的環(huán)境的聯(lián)合檢驗。因此，如果在特定環(huán)境中檢驗理論假說H時，我們需要使檢驗過程在該環(huán)境中得以實現(xiàn)的輔助假說A1, A2,..., An，那么我們觀察到結果C意味著條件假說（H|A1,A2,...,An）為真。如果我們觀察到的實驗結果不是C，其原因可能是H,A1,A2,...,An中的任何一個假說不成立，可能性不僅僅來自于H不成立。,（見Smith 2002）。,12,實驗結果所表達的，是關于實驗所要檢驗的理論

6、、和所有實施這一理,相對實驗的方法能在很大程度上解決 “杜赫姆·奎恩問題”,,當實驗組和參照組的環(huán)境基本一致時，相對實驗中實驗結果的對比差異只能歸結于被研究因素的變動。,13,相對實驗的方法能在很大程度上解決 “杜赫姆·奎恩問題” 13,樣本選擇問題,例,某勞動經濟學家希望了解接受某種專業(yè)技能培訓對個人收入的影響。她采用了問卷調查的方法：,,在接受過該專業(yè)技能培訓的人群中隨機選擇樣本若干，調查其收入；,,在未接受過該專業(yè)技能培訓的群體中也選擇樣本若干，調查其收入。,,通過對比平均收入，判斷接受培訓是否對收入有顯著影響。,14,樣本選擇問題例 某勞動經濟學家希望了解接受某種專業(yè)技能培訓對,進行此

7、類調查的明顯缺陷是研究人員在對受調查者分類時，研究人員并不知道受調查者被歸入某個具體類別背后的原因是什么，即存在,樣本選擇,問題。,,比如，假若選擇接受培訓的人全部是高智商的人、而高智商的人無論是否接受培訓其收入都比其他人高。,15,進行此類調查的明顯缺陷是研究人員在對受調查者分類時，研究人員,相對實驗的另一個優(yōu)勢就是它能極大地克服“樣本選擇”問題。,,比如，針對勞動經濟學家的問題，我們可以設計這樣一個實驗：,在未接受培訓的人中隨機選擇樣本若干,隨機分為兩組。一組接受培訓，另一組不接受,追蹤這兩組參與實驗的人的收入變化,,在相對實驗中，實驗參與者是否參與某個條件下的實驗完全由研究人員所控制、不

8、受實驗參與者個體特征的影響。,16,相對實驗的另一個優(yōu)勢就是它能極大地克服“樣本選擇”問題。16,2．實驗變量與實驗設置,17,2．實驗變量與實驗設置17,實驗變量（Experimental Variable）,有時也被稱作設置變量(Treatment Variable)，或實驗的因子(Factor)，是指相對實驗中所測度的因素。,,一個實驗變量可以包含多種狀態(tài)，而實驗變量的各個狀態(tài)被稱作實驗條件(Experimental Condition)，也被稱作實驗變量的水平（Level）。,,,實驗設計中的實驗變量不宜過多，通常情況下實驗變量的數量不會超過三個,,18,實驗變量（Experiment

9、al Variable）有時也,實驗設置（Treatment）,在一個實驗里，實驗設置是指包括實驗說明、實驗的激勵機制以及所有實驗運行規(guī)則在內的全部實驗流程的集合。,,在實驗設計中包含多個實驗變量、而每個實驗變量又包含多種狀態(tài)的情況下，實驗設置也被稱作實驗單元（Experimental Cell）。,19,實驗設置（Treatment）在一個實驗里，實驗設置是指包括,例子：特定拍賣下的成交效率檢驗,,,,,保有價格分布,,低保有價格,,高保有價格,,,拍賣機制,,英式,,A,,B,,荷式,,C,,D,20,例子：特定拍賣下的成交效率檢驗20,在實驗設計中一種常見的錯誤是同時變動多個實驗變量，造

10、成研究人員無法解釋在不同的實驗設置下實驗參加者行為變化的原因。,21,在實驗設計中一種常見的錯誤是同時變動多個實驗變量，造成研究人,3．跨被試設計與同被試設計,22,3．跨被試設計與同被試設計22,如果實驗參加者只參與一個實驗設置下的實驗，這樣的實驗設計被稱作跨被試設計（Across Subject Design)；,,如果實驗參加者同時參與多個被比照的實驗設置下的實驗，這樣的實驗設計就被稱作同被試設計（Within Subject Design）。,23,如果實驗參加者只參與一個實驗設置下的實驗，這樣的實驗設計被稱,跨被試設計能有效避免同被試設計中常出現(xiàn)的“,次序效應,”問題，卻難于避免“,

11、個體效應,”,,而同被試設計能有效避免“,個體效應,” ，卻難于避免“,次序效應,”。,24,跨被試設計能有效避免同被試設計中常出現(xiàn)的“次序效應”問題，卻,“,次序效應,”：在同被試設計中，由于實驗參加者要同時參與多個被比照的實驗設置下的實驗，實驗參加者在先運行的實驗設置中的行為往往會影響他們在后運行的實驗設置下的決策，從而干擾實驗結果。,,“,個體效應,”：由于在跨被試設計中不同實驗設置下的實驗參加者不同對實驗結果所造成的干擾。,25,“次序效應”：在同被試設計中，由于實驗參加者要同時參與多個被,對“個體效應”的克服：在同一總體中隨機抽取實驗參加者，并將實驗參加者隨機分配到被比照的各個實驗設

12、置中去，以保證各個設置下的參加者不存在系統(tǒng)差異。,,對“次序效應”的克服：將實驗設置的實施次序隨機化，以保證實施不同實驗設置的次序不會對實驗結果產生系統(tǒng)影響。,26,對“個體效應”的克服：在同一總體中隨機抽取實驗參加者，并將實,4．實驗局（Session）,27,4．實驗局（Session）27,實驗局是指同時被征召的同一組（或一個）實驗參加者所參與的一次實驗。,,在跨被試設計中，一個實驗局里只包括一個實驗設置；而同被試設計中，一個實驗局包括兩個以上的實驗設置。,,在大多數情況下，一個實驗局在同一天內完成，且長度不會超過兩小時。,,特殊情況下，如共有價值產品拍賣的實驗中，為使實驗參加者獲取交易

13、經驗，實驗往往分為兩天；為了讓實驗參加者在第二天能重返實驗室，第一天實驗參加者得到的實驗報酬通常在第二天發(fā)放。,,一個實驗局的參加人數不宜過多。,28,實驗局是指同時被征召的同一組（或一個）實驗參加者所參與的一次,5．獨立觀察值,,29,5．獨立觀察值 29,實驗數據中記錄的觀察值是實驗參加者在實驗過程中的決策。,30,實驗數據中記錄的觀察值是實驗參加者在實驗過程中的決策。 30,如果某實驗參加者的決策依賴于其他參加者的決策，那么該實驗參加者的決策就不能被當作獨立的觀察值處理。,,某實驗局中研究人員征召20名參加者，兩個人一組，分別進行“囚徒的困境”對策。,有20名實驗參加者參與雙向拍賣市場的

14、實驗，在實驗中10人扮演銷售者的角色，10人扮演消費者的角色,研究人員通過實驗參加者對不同博彩的取舍選擇估計出實驗參加者對風險的厭惡程度。,31,如果某實驗參加者的決策依賴于其他參加者的決策，那么該實驗參加,如果實驗參加者的決策依賴于參加者本人的決策歷史，那么該實驗參加者在每個回合的決策不能被視作獨立的觀察值。,,在“囚徒的困境”對策實驗中，研究人員征召20名參加者，兩人一組固定配對，將對策重復進行15輪。,在實驗中，研究人員征召20名參加者，每輪兩人一組隨機配對，將對策重復進行15輪,32,如果實驗參加者的決策依賴于參加者本人的決策歷史，那么該實驗參,我們把一個實驗設置下能被當作獨立觀察值的

15、最小實驗參與者集合稱作實驗單位（Experimental Unit）。,,根據上面對獨立觀察值的討論，在不同的實驗設計下，實驗單位有可能是實驗局、有可能是實驗局內的幾個參與者，也有可能是一個參與者。,33,我們把一個實驗設置下能被當作獨立觀察值的最小實驗參與者集合稱,6．對實驗的控制,34,6．對實驗的控制34,在變動實驗變量的同時，其它與研究問題無關的因素應當被研究人員所固定，以免污染實驗結果。,,如果研究人員失去了對實驗的控制，她將無法回答實驗數據背后的真實原因究竟是什么。,35,在變動實驗變量的同時，其它與研究問題無關的因素應當被研究人員,需求效應,“需求效應”是指實驗參加者對實驗目的以

16、及對研究人員期望的主觀預期對實驗結果的影響。,,猜測：“或許這是關于公平互利的實驗”，“也許買賣的次數越多研究人員越能得到有用的數據”。,,由于實驗參加者往往希望配合實驗人員，這些猜測很可能會影響到實驗中的決策。,,實驗參加者的主觀猜測無論是否與研究問題相關都會對實驗的控制有不利的影響：研究人員將無法斷定實驗結果究竟是出于物質激勵，還是出于實驗參加者基于各種猜測的“主動配合”。,36,需求效應“需求效應”是指實驗參加者對實驗目的以及對研究人員期,克服“需求效應”的一種常用的方法是給予實驗參加者更多的選擇。,,,37,克服“需求效應”的一種常用的方法是給予實驗參加者更多的選擇。,例,：在共有價值

17、拍賣的實驗中，研究人員發(fā)現(xiàn)很多實驗參加者由于出價高于拍賣品的真實價值而產生虧損，在虧損的情況下這些實驗參加者仍然繼續(xù)參與競價，而不是選擇退出市場。這一現(xiàn)象隨著實驗參加者的經驗增加有所緩解，但并沒有消失。,,Cox, Dinkin and Smith (2001)的研究試圖回答這種“過度參與”的現(xiàn)象是否能被“需求效應”所解釋：實驗參加者主觀上認為研究人員希望他們參與市場活動，為了“配合”研究人員，盡管虧損實驗參加者仍然參與競價。,38,例：在共有價值拍賣的實驗中，研究人員發(fā)現(xiàn)很多實驗參加者由于出,在Cox, Dinkin and Smith (2001)的實驗設計中，實驗參加者可以在兩個市場之間

18、進行選擇：,共有價值拍賣市場,“安全市場”：該市場中，實驗參加者將被保證得到正收入，而具體收入的高低服從某種特定分布。,,由于安全市場的存在，實驗參加者出于“配合”實驗人員的考慮而對市場活動的參與完全可以體現(xiàn)在安全市場上。,,實驗結果表明，在存在安全市場的情況下，虧損的實驗參加者繼續(xù)參與共有價值拍賣市場競價的現(xiàn)象大幅度減少。,,“需求效應”至少能部分解釋以往的共有價值拍賣實驗中實驗參加者的“過度參與”現(xiàn)象。,39,在Cox, Dinkin and Smith (2001)的,個人偏好,當與研究問題無關時，實驗參加者的個人偏好對實驗結果的影響也是實驗設計者需要避免的,,克服個人偏好影響的主要辦法

19、是在實驗說明中采用中性的詞語。,40,個人偏好當與研究問題無關時，實驗參加者的個人偏好對實驗結果的,例,：實驗設計者希望檢驗勞動者在勞動力市場上尋找工作的理論模型。,,由于理論所刻畫的是勞動者的物質回報與勞動者在勞動力市場上的決策之間的關系，勞動者的其它偏好對勞動者在勞動力市場上所作的決策的影響并不在實驗所檢驗的范圍之內。,,實驗說明書對實驗的描述中淡化了實驗的社會背景，并未出現(xiàn)“就業(yè)”，“失業(yè)”等詞語，而是代之以“決策A”，“決策B”等中性詞語。,41,例：實驗設計者希望檢驗勞動者在勞動力市場上尋找工作的理論模型,有的實驗設計里研究人員并未采用中性詞語、同時也引入了一定的社會背景，這是由于這

20、些特定背景對實驗結果的影響本身已經進入了實驗設計者的研究問題。,42,有的實驗設計里研究人員并未采用中性詞語、同時也引入了一定的社,欺騙,為了保證對實驗進程的控制，在經濟學實驗中研究人員從不欺騙實驗參加者。,,經濟學實驗與心理學實驗的最大區(qū)別是經濟學實驗的實驗結果與物質激勵因素直接發(fā)生關聯(lián)。,,“欺騙” 一旦被發(fā)現(xiàn)，研究人員將會失去實驗參加者的信任。失去了對所承諾的物質回報的信任，使實驗參加者的決策與物質回報失去關聯(lián)， “報酬的顯著性”被破壞、實驗失去了控制。,43,欺騙為了保證對實驗進程的控制，在經濟學實驗中研究人員從不欺騙,7．心理偏見,44,7．心理偏見44,損失厭惡,,“損失厭惡”是指

21、損失與收益相比，實驗參加者通常對損失更為敏感。,,除非研究問題本身涉及“損失厭惡”這一心理因素，在實驗設計中，各實驗設置下實驗參加者出現(xiàn)損失的機會應基本相同。,,,45,損失厭惡 “損失厭惡”是指損失與收益相比，實驗參加者通常對損,現(xiàn)狀偏好,“現(xiàn)狀偏好”是指實驗參加者的決策會受到其他人、特別是研究人員的暗示的影響。,,在實驗說明書里舉例講解各種規(guī)則的過程中不應涉及具體數值。如果必須要用到具體數值，一定要闡明這些具體數值與實驗參加者在實驗中的決策無關。,46,現(xiàn)狀偏好“現(xiàn)狀偏好”是指實驗參加者的決策會受到其他人、特別是,稟賦效應,“稟賦效應”是指所有權對實驗參加者的估價過程產生影響。,,例：某人

22、擁有一個博彩，當該博彩的市場價格不低于r元的時候，她愿意向市場出售該博彩；但是，當她從市場上購買相同的博彩時，她所愿意支付的最高價格通常會低于r元。,,除非是研究問題的需要，在被比照的實驗設置之間應剔除“稟賦效應”的影響。,47,稟賦效應“稟賦效應”是指所有權對實驗參加者的估價過程產生影響,8．單盲設計與雙盲設計,48,8．單盲設計與雙盲設計48,單盲設計與雙盲設計是保障 “實驗的隱私性”的重要手段，這兩種設計廣泛應用于心理學和經濟學實驗當中。,,在單盲設計中，每個實驗參加者只知道自己在實驗中的角色，并不知道其他實驗參加者在實驗中扮演了什么角色。,,在雙盲設計中，不僅實驗參加者不知道其他參加者

23、扮演了什么角色，研究人員也不知道每個實驗參加者究竟扮演了什么角色。,49,單盲設計與雙盲設計是保障 “實驗的隱私性”的重要手段，這兩種,雙盲設計的一般做法是：,,實驗開始前隨機選擇一名實驗參加者承擔實驗參加者與研究人員之間的信息傳遞的工作；,,承擔信息傳遞的實驗參加者領取固定報酬，并不直接參與實驗過程。,,實驗一旦開始，研究人員就將離開實驗室；研究人員只知道在實驗室內各個座位上的實驗參加者分別扮演什么角色，但不知道究竟誰坐在哪個座位上；,,信息傳遞者收集各個座位上的實驗參加者的決策信息，但信息傳遞者不知道各個座位上的實驗參加者的角色是什么。,50,雙盲設計的一般做法是：50,單盲設計與雙盲設計

24、并不妨礙實驗參加者觀察到其他某個實驗參加者的決策或決策歷史。,,比如，在標價市場里，盡管沒人知道究竟是哪個實驗參加者扮演2號銷售者的角色，但買方能觀察到2號銷售者所有標價記錄。,51,單盲設計與雙盲設計并不妨礙實驗參加者觀察到其他某個實驗參加者,9．實驗室實驗與實地實驗,,52,9．實驗室實驗與實地實驗 52,一般情況下，經濟學實驗征召大學本科生作為實驗參加者，在特定的場所（即實驗室）參與特殊的市場活動。,,實驗室實驗的最大優(yōu)勢在于對經濟環(huán)境和市場機制的控制，實驗室實驗能在最大程度上淡化社會背景和個人偏好等與研究問題無關的因素對實驗結果的影響。,,但是，如果特定的社會背景或實驗參加者的個人偏好

25、進入了實驗設計者的研究問題，研究人員就會希望在實驗中強化這些特定的社會背景或個人偏好。,,這些強化特定社會背景與個人偏好的實驗有可能在實驗室內進行，也有可能在日常生活的市場中進行，這些實驗被統(tǒng)稱為,實地實驗,。,53,一般情況下，經濟學實驗征召大學本科生作為實驗參加者，在特定的,實地實驗的例子：,在Kagel and Levin (1986)的實驗中，研究人員不僅征召本科生進行共有價值拍賣實驗，以參與競拍為業(yè)的職業(yè)交易員也被征入實驗室參與實驗；,,Lucking-Reiley (1999)在互聯(lián)網上拍賣網絡游戲裝備以檢驗不同拍賣機制對成交價格的影響；,,如果政府需要了解某就業(yè)政策對失業(yè)者決策的

26、影響，那么政府很可能需要征召失業(yè)者進行相關實驗。,54,實地實驗的例子：在Kagel and Levin (1986,實地實驗能回答某些實驗室實驗所難于回答的研究問題，但實地實驗也有其劣勢：,,價格昂貴。Kagel and Levin (1986),,實地實驗對經濟環(huán)境的控制不如實驗室實驗對環(huán)境的控制嚴格。Lucking-Reiley (1999),55,實地實驗能回答某些實驗室實驗所難于回答的研究問題，但實地實驗,二、有效的實驗設計所具備的基本特征,56,二、有效的實驗設計所具備的基本特征 56,不存在系統(tǒng)誤差,研究人員根據實驗數據構造出對實驗效果的估計值；,,對系統(tǒng)誤差進行控制，其目的是要

27、得到滿足一致性的估計值。,,如果實驗存在系統(tǒng)誤差，那么不論實驗重復的次數再多、實驗單位的數量再大我們也不能得到對實驗效果的準確估計。,57,不存在系統(tǒng)誤差研究人員根據實驗數據構造出對實驗效果的估計值；,例：,某人設計實驗比較A和B兩種不同拍賣機制下給拍賣者帶來的收益有何不同，A機制下的實驗參與者全部為女性，而B機制下的實驗參與者全部為男性。,58,例：某人設計實驗比較A和B兩種不同拍賣機制下給拍賣者帶來的收,避免系統(tǒng)誤差的兩個基本原則,,兩個接受不同實驗條件的實驗單位之間只允許表達出隨機的差異,,每個實驗單位必須是獨立的,59,避免系統(tǒng)誤差的兩個基本原則 59,精確,實驗的精確度是指除系統(tǒng)誤差

28、外，實驗對其它隨機誤差的控制。,,實驗所需要達到的精確度與實驗目的有關。,,如果對實驗效果的估計值極不精確則實驗毫無價值。另一方面，“完全精確”的估計量是不存在的，尋找極度精確的估計量成本極高、也不必要。,60,精確 實驗的精確度是指除系統(tǒng)誤差外，實驗對其它隨機誤差的控制,實驗的精確度依賴于實驗單位之間的內在差異，也依賴于實驗單位的數量，更依賴于實驗設計。,,通常情況下，實驗單位的數量擴大N倍，實驗的精確度會擴大 倍。,61,實驗的精確度依賴于實驗單位之間的內在差異，也依賴于實驗單位的,對有效范圍給出描述,,好的實驗應當謹慎回答造成不同實驗效果背后的原因是什么，否則可能造成從實驗結果中推

29、斷出的結論被濫用。,,例,：不同國家的國民、不同收入階層的群體的利他偏好可能會有所不同。在某個國家的某個收入階層內進行的關于利他偏好的實驗的結論不能被濫用到其它國家或其它的收入階層。,62,對有效范圍給出描述 好的實驗應當謹慎回答造成不同實驗效果背后,三、實驗設計的基本步驟,63,三、實驗設計的基本步驟63,（1）,陳述研究問題,,對自己需要回答的研究問題的陳述要準確，千萬不要在沒有提煉好自己的研究問題和理論假說的情況下開始實驗。,64,（1）陳述研究問題64,（2）,設計實驗設置,,在實驗中將應用什么實驗條件？,如果實驗條件是由某些特定因素的水平決定的，那么實驗中包括多少種不同的因素，每個因

30、素又有多少種不同的水平？,實驗條件是質的條件還是量化的條件，究竟是質還是量的條件會影響對實驗結果的分析嗎？,,65,（2）設計實驗設置65,（3）誤差控制,設計,,在實驗計劃中，哪些實驗參與者在哪些實驗設置下進行實驗？,,怎樣合理地安排實驗設置以避免系統(tǒng)誤差？,,可行的誤差控制設計方法包括隨機設計，隨機區(qū)組設計，拉丁方以及因素分析。這些方法將在以后的課程中介紹。,,66,（3）誤差控制設計66,（4）樣本與觀察值,設計,,得到實驗結果后，那些類型的數據將被實驗者記錄？,,這些數據將在什么水平上被記錄？,,觀察值的單位與實驗單位是否一致？,67,（4）樣本與觀察值設計67,（5）數據分析方法,設

31、計,,最后，你需要把實驗設計的全過程再推敲一遍。從提出問題到數據收集，然后找出與你的實驗設計相適合的數據處理和統(tǒng)計分析方法。,,通常，在真的開始實驗以前運用隨機過程或其它仿真方法產生出模擬的觀察值、應用統(tǒng)計方法對這些模擬數據進行處理以檢驗統(tǒng)計方法的效果非常必要。,,如果在這最后的階段發(fā)現(xiàn)問題，我們必須返回到前面的幾步修正實驗設計。在未進行恰當設計的情況下開始實驗風險極大，很可能大幅度增加不必要的實驗成本。,,68,（5）數據分析方法設計68,作為總結，下面的線性模型會幫助你評價你的實驗設計的有效性：,,觀察值 = 個體效果 + 實驗效果 +,實驗誤差（不恰當運用實驗設置,所產生的誤差）+ 觀察

32、誤差（對各,種效果度量的誤差）,,實驗設計的目的在于從上述線性模型中剝離出實驗效果。,69,作為總結，下面的線性模型會幫助你評價你的實驗設計的有效性：,四、實驗設計的簡例：從女貴族品茶的故事中得到的啟示,70,四、實驗設計的簡例：從女貴族品茶的故事中得到的啟示 70,統(tǒng)計學家Ronald Fisher在他的“Design of Experiments”一書中提到了一個英國女貴族品茶的故事，這個故事揭示了實驗設計方法中的許多問題。,,,某個出身于英國貴族家庭的女士宣稱她在品嘗兌了牛奶的紅茶的時候，她能夠分辨出究竟茶杯里是先放的牛奶、還是先放的紅茶。那么我們究竟能不能通過實驗的手段來評判這位貴族女

33、士的論斷？,71,統(tǒng)計學家Ronald Fisher在他的“Design of,（1）,陳述研究問題,,零假設：該女士無法分辨出究竟茶杯里是先放的牛奶、還是先放的紅茶。,,備擇假設：其它情況，即該女士的論斷成立。,72,（1）陳述研究問題72,（2）,設計實驗設置,,實驗過程如下,,實驗人員讓該女士品嘗若干杯摻了牛奶的紅茶：有幾杯先加牛奶、另外幾杯先加紅茶。實驗者要求該女士標識出各杯奶茶加入牛奶與紅茶的順序。,,基于研究問題，研究人員所采用的實驗設置是關于“質”的設置。,,研究問題的焦點并不在于牛奶和紅茶的比例，而在于給定一定的牛奶與紅茶的比例、該女士能否分辨出添加牛奶與紅茶的順序。,73,（

34、2）設計實驗設置73,（3）誤差控制,設計,,設計誤差控制最重要的問題是，誤差的來源是什么？,,,下面僅列舉幾個該實驗中可能的誤差來源,,74,（3）誤差控制設計74,即便這一貴族女士沒有說謊、真的能夠分辨出奶茶中加入牛奶與紅茶的順序，她也有可能偶然失誤。因此，研究人員給該女士品嘗的奶茶的杯數應當足夠多。我們不妨考慮研究人員調制了8杯奶茶的情形。,75,即便這一貴族女士沒有說謊、真的能夠分辨出奶茶中加入牛奶與紅茶,將奶茶放入不同材料制成的茶杯中，在口味上可能會造成不同的效果。,,無論實驗條件為“品嘗先放了牛奶的奶茶”、還是“品嘗先放了紅茶的奶茶”，研究人員都應當用同一種茶杯來盛奶茶。,76,將

35、奶茶放入不同材料制成的茶杯中，在口味上可能會造成不同的效果,如果研究人員按照特定的順序制作奶茶，極有可能導致實驗結果失真。,,比如，研究人員先制作先兌入牛奶的奶茶、再制作先兌入紅茶的奶茶，那么先兌入牛奶的奶茶就會比先兌入紅茶的奶茶涼。如果該貴族女士發(fā)現(xiàn)了研究人員的制茶順序，她就會應用“先兌入牛奶的奶茶比較涼”這一額外信息幫助她進行判斷。,,研究人員恰當的做法是將制作奶茶的順序隨機化。,77,如果研究人員按照特定的順序制作奶茶，極有可能導致實驗結果失真,類似地，如果研究人員讓該女士按照特定的次序品嘗奶茶，該女士也有可能運用這一額外信息改善她的決策。,,同樣的道理，研究人員不應當改變各杯中牛奶和紅

36、茶的比例。如果在先兌入牛奶的奶茶中牛奶的比例比較高，該女士很有可能根據這一額外信息改善她的判斷。,78,類似地，如果研究人員讓該女士按照特定的次序品嘗奶茶，該女士也,（4）樣本與觀察值,設計,,該女士給各杯奶茶作出的標識是實驗的觀察值，研究人員針對這些標識進行統(tǒng)計檢驗并判定研究命題中的假設是否為真。,79,（4）樣本與觀察值設計79,（5）數據分析方法,設計,,,該女士對每杯奶茶都有“先加茶后加奶”和“先加奶后加茶”這兩種可能的標識，對于8杯奶茶，則有2,8,= 256種標識方法。,,80,（5）數據分析方法設計80,在零假設為真的前提下，該女士無法分辨出茶杯里是先放的牛奶、還是先放的紅茶，在

37、此前提下該女士將8杯奶茶全部標識正確的概率為1/256，標識正確7杯奶茶的概率為C,7,8,/256 = 8/256，標識正確6杯奶茶的概率為C,6,8,/256 = 28/256。,,因此，如果該女士標識正確了6杯奶茶，我們將在15%的顯著水平下拒絕零假設；如果她標對了7杯，我們將在5%的顯著水平下拒絕零假設；如果她全部標識正確，我們將在0.5%的顯著水平下拒絕零假設。,81,在零假設為真的前提下，該女士無法分辨出茶杯里是先放的牛奶、還,實驗成功的前提是在控制誤差的過程中恰當地運用了隨機設計方法。,,如果實驗中未能有效控制系統(tǒng)誤差，根據實驗數據所進行的統(tǒng)計推斷的有效性將受到損害。,,隨機設計的方法，我們將在下一講中介紹。,82,實驗成功的前提是在控制誤差的過程中恰當地運用了隨機設計方法。,