配对设计的设计方案,配对组设计在性质上属于
配对设计是一种在实验研究或数据收集过程中非常有用的设计方案。其主要特点是将研究对象按照某些特别指定的因素进行两两配对。例如在医学研究中可能会根据患者的年龄、性别、病情严重程度等因素将患者两两配对。这种设计方式的本质在于减少个体差异对实验结果的影响。个体之间往往存在着各种各样的差异,如果不加以控制,这些差异会混杂在实验结果中使我们难以准确判断实验处理是否真正有效。
从本质上讲,配对设计属于对非处理因素的控制手段。它不是简单地随机分配对象,而是先找到在特别指定因素上相似的个体对,然后再对每对中的个体施加不同的处理。这一点与完全随机设计有所不同,完全随机设计是随机地将研究对象分配到不同的处理组中而配对设计更强调个体之间的相似性匹配。就像一些心理学实验中根据被试的智商、人格特质等因素进行配对,然后再观察不同实验条件下的表现,这样的设计使得实验结果更具说服力。
配对设计能够有效地控制变异。在许多研究中变量的变异是不可忽视的。例如在农业实验中土壤肥力、光照等自然条件在不同地块之间存在很大差异。通过配对设计,可以找到相似条件的地块进行配对种植不同品种的作物,这样就可以减少这些自然条件差异对作物生长情况的影响。据研究显示,配对设计在一些复杂环境下的实验研究中能够将因个体差异导致的变异减少30% - 50%左右。
配对设计可以提高实验的效率。在样本量一定的情况下,由于控制了更多的非处理因素,实验结果更加可靠。所以相比其他设计方式,在达到相同的统计功效时配对设计可能需要的样本量会更少。以药物临床试验为例,如果采用完全随机设计可能需要大量的患者参与才能得到明确的判定,但采用配对设计则可以在相对较少的患者数量下,依据配对因素对患者进行分组,从而更高效地得出药物疗效的判定。
一方面,寻找合适的配对对象并非易事。在实际研究中很多因素难以完全匹配。比如在研究不同教育方法对学生学习成绩的影响时虽然可以尽量按照学生的学习基础、家庭环境等因素进行配对,但总会存在一些无法完全匹配的方面。而且随着样本量的增加,找到完全匹配对象的难度也会逐渐增大。有研究表明,当样本量达到一定规模后,几乎不可能找到完全满足所有配对因素的对象。
配对设计对分析方法有特殊要求。普通的统计分析方法可能不适用于配对设计的数据。如果采用错误的分析方法,将会得出错误的判定。例如在配对样本的t检验中如果错误地使用了自立样本t检验来分析配对数据,就会使结果偏向于增大Ⅰ类错误的概率。
配对组设计在性质上属于一种特殊的控制非处理因素的设计方案。它在很多方面有着独特之处,有着减少变异、提高效率等优势,但也存在着寻找配对对象困难和特殊分析要求等局限性。在未来的研究中可以寻找更化的配对方法来解决对象寻找困难的问题,以及开发更易于理解和使用的针对配对设计数据的分析工具,从而更好地发挥配对设计的优势。