Pro Lab被试组间和被试组内的设计

Tobii Pro Lab 设计

了解如何在Pro Lab中执行被试设计。

当你设计一个眼动追踪实验的时候,你必须要决定如何按条件分配被试者。通常有两种方式:一种是将所有被试者分配到不同的实验条件中,这样每个被试者测试一种实验条件;另一种是给所有被试者呈现所有的实验条件并衡量当实验环境变化时被试者的行为变化。在实验设计术语中,这两种方式分别被称为被试组组间计(独立组)被试组内设计(通常被叫做重复测量)。

Between-subject design

图1.被试者们被随机分为两组。为每组被试分配不同的实验条件。

Within-subject design

图2.整个被试组测试所有实验条件,因此实验期间每个被试者被测试两次。

通常情况下,你需要在可能有重复测试带来的潜在伪数据VS失去统计功效之间进行取舍。在被试组间设计中,每个被试者为每个因变量生成一个分数,而且这种设计方式取决于将被试者分配给每种实验条件。另一方面,在被试组间设计中,每个被试者生成每个因变量的多个分数,这种设计方式取决于每种条件呈现的平衡性。

 

表一.两种设计方式的优点与缺点

实验设计 优点 缺点
被试组内
  • 更高的统计功效性
  • 减少个体差异的影响
  • 更小的样本量
  • 具备属性特征或便于基准比较
  • 重复曝光偏好和相关影响(训练,厌倦和疲劳)
  • 被试者熟悉实验的风险较高
  • 数据统计更复杂,因为每种条件的分数是非独立的
被试组间
  • 曝光偏差较小或无曝光偏差(训练,厌倦或疲劳)
  • 被试了解整个实验的风险较小
  • 样本量较大
  • 容易受个体差异影响

 

在某些情况下,如果你必须局限于选择特定的被试设计,例如如果你要考察ADHD儿童的阅读效能与正常组儿童的差异,你就必须使用被试组间设计,因为自变量(ADHD诊断)是从本质上关联到每个儿童被试者的。如果你的研究目标是检验ADHD儿童各个年龄段的阅读效能改善情况,那么你就必须使用被试组内的设计,因为研究问题的本质需要你考察组内每个儿童被试者的阅读效能。

 

简而言之,你所选择的被试设计方法很大程度上受到研究问题的影响,因此你应该根据你的研究问题来考虑每个设备设计方法。总之,被试组间设计受重复测试效应的影响较小,但可能会受到个体差异的影响,而被试组内设计在这方面较有优势,但可能会受到重复测试效应的影响(例如被试对实验结果已知晓)。

 

 

 


一旦确定了被试设计方式,接下来就是通过创建实验任务,刺激物并定义实验结构来完成你的实验设计了。完成这些步骤后,你就可以在Pro Lab软件中创建您的实验项目了。在本章中,我们将仪一些例子来介绍如何完成不同的被试设计并导出相关的实验变量(统计指标导出)。

组间被试实验设计的实现方法

在Pro Lab软件中进行实验设计时很重要的一点是要考虑到数据的分析。具体来说就是你打算怎样导出用于后期数据处理的相关信息。可通过如下方式实现:

  • 明确地将自变量和因变量操作化
  • 确定哪些Pro Lab实验设计组件与您的自变量相关联,以及如何在Metrics Export中提取它们。

场景 1: 你的自变量与被试者的特征相关(一种诊断结果);你的实验设计,刺激材料和刺激材料组对所有被试者是相同的。

如上面这个例子,你想要考察的是ADHD儿童的阅读效能是否与“一般神经状态”儿童有差异。那么你的实验可能会由一个或一组阅读任务构成,你的刺激材料可能是一段节选的文字或单独的句子。两组被试者都会被分配到相同的任务和刺激材料。被试者们的团体同一性是与自变量(ADHD的诊断)相关的,是被试者固有的特征。

在该场景中,你可以通过以下方式在Pro Lab软件中完成实验设计:

     1. 在一个时间轴上按实验设计的顺序添加刺激材料

     2. 通过记录前或记录后的标记(Tag)创建区分不同被试组的被试变量

在分析过程中,您可以将被试变量值导出到一个列中,这样您就可以根据被试诊断(自变量)对数据进行分段,同时还可以在R或SPSS等软件中进行必要的统计分析(见图3)。

Scenario 1

图3.展示我们以一个实验设计方案中实验变量(独立变量和因变量)的实现以及Tobii Pro Lab中的结果指标导出格式。 自变量通过被试变量实现,而因变量使用刺激物AOI和相应的指标来实现。


场景 2: 你的自变量存在于不同的任务、刺激材料或刺激材料组中 (例如. A/B 测试); 你的实验设计,刺激和刺激组,对于不同的被试群体是不同的。

在第二种场景中,你想要通过开展一项研究来根据受众对两个不同版本广告的观察行为对两种广告方案进行评估。尤其是我们想要了解哪些元素干扰了被试者阅读包含产品信息的文字元素。在这种情况下,两种广告版本的区别仅在一种元素的设计上,所以你可能想防止由于两个版本的广告的重复曝光而引发的观察行为。因此,你决定为每个被试组曝光一种广告方案。你的任务设计可能是安排一个自由浏览任务,在目标广告之间穿插几个无关的广告图片。然后只提取目标广告的眼动追踪数据。

 

现在让我们看一下如何在Pro Lab软件中实现何样的实验设计。记住你要将两个版本的广告呈现给两组带有相同特征的被试者:

  1. 创建一个时间轴,在时间轴上添加处理目标广告外的所有必要的刺激材料。使用刺激材料组和行为来管理时间轴上的刺激材料呈现顺序和结构。
  2. 通过复制粘贴第一条时间轴来创建第二条时间轴。
  3. 在第一条时间轴上添加一个目标广告版本一,将另一个版本的目标广告添加到第二条时间轴。
  4. 使用相应的广告版本名称命名时间轴。 这样做是为了帮助您在记录阶段确定时间轴,更重要的是在数据导出中识别您的自变量。 时间轴名称将导出到Metrics导出表。

在数据分析阶段,您可以使用时间轴信息(您的自变量)以及基于AOI的眼动追踪数据,在R或SPSS等软件中执行必要的统计分析。

Scenario 2

图4.展示实验变量(独立变量和因变量)的实现以及Tobii Pro Lab中为第二个实验设计场景生成的Metrics导出格式。 自变量通过时间轴名称或id实现,而因变量使用刺激AOI和相应的数据来实现。

被试组内设计的实现方法

与被试组间设计场景一样,我们将讨论如何导出有关自变量的信息以及因变量的数据。

场景 3:你的自变量与记录相关;你的实验设计,刺激材料和分组对所有被试者在所有数据采集阶段是相同的。

 

假设你要对一组患有ADHD的儿童在经过一年的特殊教育项目后的效果进行测试。你决定评估这组被试者在特殊教育的初始阶段,中间阶段和结束阶段(0,第6个月和第12个月)的表现。因为研究问题的本质,你的被试设计要采用被试组内的设计方法。如之前的例子,你的实验可能会由一个或多个阅读任务组成,刺激材料是节选的文字。我们假设由于三次测试之间的时间间隔较长,基本上可以排除记忆或训练效应对被试者表现带来的影响。因此,你可以重复使用相同的文字刺激物并使三个时期的实验设计保持一致。在这种情况下,你的自变量是被试者们接受教育的不同阶段-第0个月,第6个月和第12个月。让我们在Pro Lab软件中实现这种实验设计:

  1. 将刺激材料添加到一条时间轴上。

  2. 如果每个测试使用一个以上的刺激材料或任务,如果必要,使用刺激材料组和行为来管理时间轴上的刺激材料呈现顺序和结构。
  3. 创建两个被试变量。一个变量将不同记录分配到三个时间区间(例如,第0个月,第6个月和第12个月)。
  4. 在开始采集数据时,你需要创建一个新被试将其既能影响被试ID又能反映教育阶段的方式命名(例如,被试1_0,被试2_0…被试1_6,被试2_6…被试1_12,被试2_12…)*。每采集一条数据都需要这样来命名。
  5. 根据被试者的测试时间(被试1_0标记为Month0和P1,被试1_6标记为Month6和P1,被试1_12标记为Month12和P1;被试2_0标记为Month0和P2,被试2_6标记为Month6和P2,被试2_12标记为Month12和P2 …以此类推),使用两个被试变量组来标记每条记录(通过“Participant”名称来判断)。

 

在数据分析过程中,你可以带出被试变量,这可以使你能够根据被试者们在教育项目的三个阶段进行眼动追踪数据的分段,并在R或SPSS等软件中进行统计分析。

*注意:此步骤对于能够将录制分配给被试和你的自变量 - 测试时段非常重要。

 

Scenario 3

图5.展示实验变量(独立变量和因变量)的实现以及Tobii Pro Lab中为第三个实验设计场景生成的Metrics导出格式。 通过为每个记录设置个人名称并使用两个被试变量标记记录来实现自变量。 因变量通过使用刺激AOI和相应的数据实现。

场景 4: 你的自变量与记录相关,你的实验设计,刺激材料和分组对所有被试者是相同的,但在不同的数据采集阶段使用不同版本的刺激材料。

现在想象一下在上一个场景中你担心的训练和重复曝光效应带来的影响,你决定每次重新选择一个被试者时呈现一个不同的文本。你的被试设计仍然是一个被试组内设计,因为每个被试都会对三个自变量带来影响。但是现在你必须通过将被试分为小组来平衡分配不同的刺激材料,一组按这种顺序曝光刺激材料:“文字A”在Month 0,“文字B”在Month 6,“文字C”在Month 12,另一组按“文字B”在Month 0,“文字A”在Month 6,“文字C”在Month 12,以此类推。在Pro Lab软件中视线这种实验设计的话,如果你要在数据导出时体现这些因素,那么需要用到与上一个例子中不同的方式来完成:

  1. 创建三条不同的时间轴并根据不同的刺激材料呈现顺序来命名每条时间轴(文字A时间轴,文字B时间轴,文字C时间轴)。
  2. 将每个版本的文字刺激材料添加到相应的时间轴,必要时使用刺激材料组和行为功能对时间轴上的刺激材料呈现顺序和结构进行管理。
  3. 创建一个被试变量并将不同的记录分配给三个不同的时间区间(如,第0个月,第6个月,第12个月)。

  4. 当开始采集数据时,你需要创建一个新被试并将其以一种既能够体现被试ID又能体现教育阶段的名字来命名(例如被试1_0,被试2_0……被试1_6,被试2_6……被试1_12,被试2_12……)。每条记录都需要这样命名。
  5. 根据被试者的不同测试阶段(被试1_0标记为Month0和P1,被试1_6标记为Month6和P1,被试1_12标记为Month12和P1,被试2_0标记为Month0和P2,被试2_6标记为Month6和P2,被试2_12标记为Month12和P2……以此类推),使用两个被试变量标记每条记录(通过 “Participant” 名称来判断)。

在数据分析期间,我们可以按不同的文字刺激物版本相关的兴趣区间导出数据,这样就可以按三条时间轴,例如按文字(控制)和被试变量(如,自变量-三个不同的教育阶段)将眼动追踪数据分段导出,或在R或SPSS的那个软件中进行必要的统计分析。

阅读更多:

  • Gary Charness, Uri Gneezy, Michael A. Kuhnc, 2012 Experimental methods: Between-subject and within-subject design. Journal of Economic Behavior & Organization 81 (2012) 1–8.
  • Gravetter, F. J., & Forzano, L.-A. B. (2012). Research methods for the behavioral sciences. 6th edition. Australia: Wadsworth.

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