SPSS學習筆記 -- 一維組間方差分析

注:參考書籍《SPSS其實很簡單》


  • ANOVA:analysis of variance, 方差分析。
  • 在一維組間方差分析中,自變量是組間因素,每個參與者都僅得到因素的一個水平(也就是說,每個人都在一個單獨的組內)

問題背景:
調查三種學習策略A、B、C對單詞記憶方面有沒有顯著差別。
現將30人分爲3策略組,每組10人。
在學習各自的策略之後,給每個學生5分鐘看15個單詞,之後儘可能多地默寫出。
簡言之,因素:學習策略,水平:A,B,C。


一維組間方差分析的目標:
檢驗:感興趣的因變量 在兩個或是更多獨立的組別的均值是否有顯著差異。
不同組別的均值之間的差異是否大到足以具有統計顯著性。
一維組間方差分析的數據要求:
自變量:組間因素有兩個或者是更多獨立的組別/類別;
因變量:連續;
在這裏的問題背景下,自變量爲學習策略的類型(A、B、C),因變量爲默寫正確的單詞個數。
一維組間方差分析的假定:

  1. 觀測是獨立的;
  2. 每組因變量的總體服從正態分佈;
  3. 每組的總體方差相等
    違反方差齊性假定將影響到ANOVA檢驗的準確性,特別是各組的樣本量不相等時。Levene檢驗出方差不相等,可以進行合適的事後檢驗,例如Dunnett’s T3,選擇Brown - Forsythe 檢驗或Welch檢驗來滿足該假定。
    一維組間方差分析的原假設:
    原假設:所有水平沒差異。這裏是對三個組的(回憶起的單詞數量的)總體均值相等的原假設進行檢驗。
    值得注意的是:
    備擇假設:其中至少一個均值與其他均值不同。
    也就是說,爲了說明原假設錯誤,不需要要求所有組之間彼此互不相同,能夠滿足某些組間會存在不同即可,即 原假設在某些方面的錯誤 。
    常用的陳述是 均值在某些方面有不同。

數據處理:

學習策略 符號
A 1
B 2
C 3

輸入數據如下:
在這裏插入圖片描述
第一行數據表示:參與者1號選擇學習策略A,在最終的結果測試中,正確默寫出了8個單詞。
操作:
【分析】 - 【比較均值】 - 【單因素ANOVA檢驗】 ;
接着,分別把變量strategy 、變量wordrecall拉入因子、因變量列表中。
設置【選項(option)】:選擇【描述統計(Descriptives)】和【方差齊次性檢驗(test of homogeneous of variance)】;
設置【事後比較(Post Hoc Multiple Comparision)】:選擇【圖基(Turkey)】


結果分析:
5. 描述統計
顯示了每一組的描述統計量,比如均值。
在這裏插入圖片描述
6. 方差齊次性檢驗
在這裏插入圖片描述
該表格用於檢驗三組的方差是否相等,是組間方差分析的一個假設。
在SPSS中使用Levene檢驗。
原假設是各個組的總體方差相等。
通過該表格中的p值來評定是否拒絕原假設:如果p<=0.05,拒絕原假設,說明各組的總體方差不完全相等;如果是p>0.05,不拒絕原假設,假定各組的總體方差相等。
在這裏插入圖片描述
在這裏,基於平均值,p-值爲0.98>0.5,不拒絕原假設。
7. ANOVA
在這裏插入圖片描述
用於檢驗各個組的均值是否相等。
ANOVA進行F檢驗,即兩方差的比率,而且每個方差在輸出結果中表示爲均方(MS)的形式:F = 組間均方/組內均方。
在上圖中,F = 82.633/2.170 = 38.073
組間自由度 = 組數目 - 1;
組內自由度 = 樣本容量數目 - 組數目;
這裏的p-值小於0.05,拒絕均值相等的原假設(至少有一個均值和其他均值不同且差異較大)。
8. 事後檢驗
上述的ANOVA只能判定均值不完全相同,但是不能找出這些組如何不同,因此需要更深入地檢驗。
通常的方法是·檢驗配對比較·,即檢驗所有可能的成對的組。
常見的檢驗方法是Turkey’s post hoc 方法(其中post hoc表示“在此之後”),而Turkey檢驗是在ANOVA檢驗顯著的前提下進行的(也就是原假設被排除後)。
在這個例子中,Turkey檢驗進行三遍(獨立):A和B,A和C,C和B。
圖基檢驗(也就是Turkey檢驗)提供兩個不同的輸出表格,有多重比較(Multiple Comparisions)和齊性子集(Homogeneous Subsets)。兩個表格都可以解釋配對比較的結果,不過,通常使用後者(齊性子集Homogeneous subsets)描述結果。
在這裏插入圖片描述
解釋表格多重比較Multiple comparisions :第一大行在檢驗策略A與策略B、策略C,主要看顯著性這欄0.138>0.05,所以 不拒絕策略A和策略B組間沒有顯著性差異,而0.000<0.001<0.05 拒絕策略A和策略C組間有顯著性差異。在該多重比較的表格中每一個配對比較出現了兩次,產生冗餘。
解釋表格Homogeneous Subsets:給出記爲”1“ , ”2"的兩個不同的列,共享同一列的組件沒有顯著差異。
在這裏,策略A和策略B共享同一列(列2),他們之間沒有顯著差異,那麼二者之間的任何差異將會被認爲是抽樣誤差所導致的。而策略C與策略A、策略B都不共享同一列,所以策略C被認爲是和策略A、策略B之間有顯著差異。(就像我們看錶1:描述統計量中的各組均值所顯示的那樣:策略C明顯低於策略A和策略B)
在這裏插入圖片描述
效應量:
ANOVA中的效應量通常使用η2=\eta^{2}=\frac{組間平方和}{總平方和},可以用因變量的方差被自變量解釋的百分比的方式來表示。
在這裏,η2=165.267223.867=0.74\eta^{2}=\frac{165.267}{223.867} = 0.74
科恩約定:

效應 η2\eta^{2}
0.01
0.06
0.14

可見,這裏的0.74是一個非常大的效應,表示學習策略解釋當前單詞回憶方差的74%。

在這裏插入圖片描述

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