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實驗性及準實驗性研究設計 (Experimental and Quasi-experimental

Research Design)

JC Tsai / 2010/03/26

e-mail: jenchent@tmu.edu.tw

Tel: 2736-1661 ext. 6308

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課程學習目標

• 了解實驗性研究設計之意義與目的

• 明瞭實驗性研究設計之效度與無關變異數

• 分辨實驗性研究設計之種類

• 說明準實驗性研究設計之特性與方法

• 指出危及實驗性研究內在效度之因素

• 確立危及實驗性研究外在效度之因素

• 指出實驗性研究設計效度之控制方法

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研究設計(Research Design)

• 依據研究目的，研究問題或假設，選擇適當的方法，

擬定研究計畫，進行研究步驟及資料分析，以達成

研究之目的。

• 依研究性質來區分，可分為量性研究與質性研究。

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量性研究

• 目的是資料量化，以科學方法驗證假設。

• 以客觀、嚴謹、系統性的過程，探討護理議題：

可探討研究變項之間的關係。例如：血液透析

患者之疲倦和生活品質之相關性。

可探討護理措施之成效。例如：症狀處置對血

液透析患者之疲倦和生活品質之效果。

• 在護理專業領域，量性研究是最常被應用的一種

研究方式。

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量性研究之種類

• 實驗性研究(Experimental research)

• 非實驗性研究 (Nonexperimental research)

調查法(Survey)

描述性研究(Descriptive research)

相關性研究(Correlational research)

比較性研究(Comparison research)

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實驗性研究設計 (Experimental Research Design)

• 為一科學的查究，亦即預測及解釋某一現象的方法

• 是將實驗之自變項(independent variable)加以操作

或控制，並測量依變項(dependent variable)，以探

討其因果關係(cause and effect relationship)

• 可應用於檢測護理措施於臨床實務之成效

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實驗性研究設計之分類

• 真實驗性研究設計(True-experimental design)：對

研究情境做最嚴格的控制，將所有無關變異數控制

到最低程度，故被考量為最嚴謹的量性研究方法。

• 準實驗性研究設計(Quasi-experimental design)

• 前實驗性研究設計(Pre-experimental design)

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真實驗性研究設計之條件

同時具備操控、控制及隨機化三大要素：

1. 操控(manipulation)：研究者必須操作自變項，進

而觀察及收集依變相的反應，操控之自變項可以視

為某種實驗性處置或措施 (experimental treatment

/ intervention)

2. 控制(control)：採用一種或多種控制方法，包括使

用一組或一組以上之對照組(控制組)

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真實驗性研究設計之條件(續)

3. 隨機化(randomization)：為避免因研究對象特質

之差異，而影響研究結果之推論，故研究者經由

隨機的取樣方法，並使每位個案均有同等的機會

分配至實驗組(experimental group)或控制組

(control group)

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真實驗性研究設計之類型

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前後測控制組設計

(Pretest-posttest control group design)

R=隨機取樣(randomization sampling )

O1 =前測；O2 =後測

X=實驗處置或措施

E=實驗組

C=控制組

例如：探討社交技巧訓練對提升精神科住院病患表達與溝

通能力之成效

R O1 O2 (E)

R O1 O2 (C)

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前後測控制組設計(續)

(pretest-posttest control group design)

例如：不同放鬆療法對病患術前焦慮程度之影響

R O1 1 O2 (E1)

R O1 2 O2 (E2)

R O1 O2 (C)

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所羅門(Soloman)研究設計

例如：音樂治療對癌末病患生活品質成效之探討

R O1 O2 (E1)

R O2 (E2)

R O1 O2 (C1)

R O2 (C2)

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• 可排除測試效應或自然成熟之因素的干擾

• 需要個案數較多，較不適用於樣本源不易取得之

研究

所羅門(Soloman)研究設計(續)

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真實驗性研究設計之特性

• 優點：可得到變項之間的因果關係

• 缺點：有些變項是無法操縱控制的，故無法進行

真實驗性研究設計

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準實驗性研究設計 (Quasi-experimental design)

• 針對某些無法以隨機方式來分配個案，或在實際

情形下無法找到對照組的研究而設計的方法

• 除無法隨機分配個案，或沒有對照組外，其餘條

件與真實驗設計同

• 與實驗性研究設計的差異在於控制嚴謹度之不同

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準實驗性研究設計之方法

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非對等控制組設計 (Nonequivalent control group design)

• 兩組個案並非經由隨機方式來分配

• 兩組個案均接受前測（O1）及後測（O2）

• 實驗組接受實驗處置(x)，對照組不接受處置，或接受

其他常規處置

例如：探討心臟復健運動對病患身體活動功能之成效

O1 O2 (E)

O1 O2 (C)

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時間系列之研究設計 (Time-series design)

O1 O2 O3 O4 O5 O6

• 經由定期的對依變項加以測量

• 於兩組測量之間進行實驗性處置

例如：腹背肌運動訓練計畫對下背痛患者成效之探討

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準實驗性研究設計之特性

•優點：針對某些不容易進行之真實驗性研究，

準實驗研究法可設計一些控制辦法，儘量減除

潛在性危及研究效度之因素

•缺點：研究結果對因果關係之推論較真實驗性

研究弱

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前實驗性研究設計

• 單組前後測設計

O1 O2

• 非對等控制組後測設計 O

O

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實驗性研究之控制

• 每個研究者都希望能獲得最正確、最完整的資料，

而針對研究之內在效度及外在效度進行評估，就

是評價研究成果的品質及整體研究設計是否合適

的方法。如此才能於實務中應用可信之研究結果。

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實驗性研究效度之控制

• 內在效度(internal validity)：

指研究者能適當的操作自變項，使自變項能確實預

測依變項的程度

• 外在效度(external validity)：

指研究結果能實際推廣至其他母群體或研究場所的

程度

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實驗性研究效度之控制(續)

• 無關變異數(extraneous variable)的控制：

無關變異數是指許多難以控制的因素，會影響研

究的依變項，進而干擾實驗結果，因此在進行研

究時，應儘量的控制可能之無關變異數

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內在效度 (Internal Validity)

• 是指研究結果的確實性。變項間的關係是否真的

互為因果。

• 研究所得到的結果，可呈現出自變項所影響的結

果，而非外擾因素所造成的影響。

• 為控制研究之『內在效度』，研究者須排除可能

影響研究樣本表現的因素，例如：收案期間是否

有重大事件發生、年齡、經驗……等。

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影響研究內在效度之因素

是指除了研究自變項外，其他足以影響依變項的干

擾因素，包括：

• 取樣偏差(selection bias) ： 研究結果是因為選取個

案的偏差，例如：志願參與研究者vs.非志願參與研

究者

• 同時事件(contemporary history)： 除了自變項外，

在研究過程中出現了足以影響依變項的因素，例如：

媒體雜誌的報導等

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影響研究內在效度之因素(續)

• 成熟因素(maturation)： 研究個案本身的改變而影

響依變項，例如：研究期間個案身高、體重、年齡

的變化、疼痛、疲憊及自然痊癒等因素

• 測試效應(testing effect)：個案可能根據前測(pretest)

的經驗來回答後測(posttest)的結果

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影響研究內在效度之因素(續)

• 工具的改變(instrument changes)

使用不同的工具來測量依變項

工具本身之效度(validity)及信度(reliability)

隨著時間不同，使用工具測量出來的結果也會

不同。又如：設備因反覆使用而必須做調整，

或研究者因研究過程中獲得經驗使技巧越來越

佳等。

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影響研究內在效度之因素(續)

• 受試者的退出率(mortality)：

個案退出率高，影響研究結果

依變項不同是因為實驗組與對照組個案退出率

的差異，而非自變項的關係

• 實驗處置的擴散或摸仿(diffusion or imitation of

treatment)：實驗組與控制組成員互相接觸或影

• 霍桑效應(Hawthorne effect)：個案因察覺他們正

在被觀察而產生某種特殊的反應

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影響研究內在效度之因素(續)

• 統計迴歸(Regression to the mean) :

樣本之得分可能在一段時間後趨近於團體平均數，

也就是縱使沒有實驗處置，極佳者及極差者也會逐

漸趨向平均數

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控制研究內在效度之方法

• 隨機化：由隨機方法來分配個案

• 同質性取樣(homogenity)：採同質性的研究個案來控

制個案本身的特質差異

• 配對化(matching)：分配與實驗組類似特質的個案至

對照組

• 經由統計方法確認與自變項同時存在之無關變異數，

例如：共變數分析(analysis of covariance; ANOVA)

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其他增進研究內在效度之方法

• 維持研究情境的一致性

• 維持測量時間的一致性

• 與個案溝通方式的一致性

• 雙盲研究技巧(double blind technique)

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外在效度(External Validity)

• 是指研究結果可推論至實驗對象以外的大眾群體，

即研究結果被概推的程度。

• 研究者應用敘述研究設計時，須考慮研究對象的

代表性及樣本特性是否呈常態分布。

• 研究樣本無法代表研究者欲推論之研究結果的群

體時，即會降低研究結果之推論性。

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影響研究外在效度之因素

• 參與研究的樣本來源過於特定：例如皆出自於志願

者或樣本數過少等，因研究對象較不具代表性而難

將研究結果廣於推論

• 研究個案基本屬性限制越多，將使研究結果越難做

普遍性的推論，如:年齡、性別、地區等

• 前測反應的效應(pretest effect)：經由前測及後測

之結果，並不能推廣至僅接受後測之研究

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評價研究設計之要項

• 研究之設計為何是否適當

• 研究之設計是否對無關變異數加以控制

• 那些危及研究效度之因素未被研究者加以控制，他

們影響研究結果的程度為何

• 研究者對於自變項與依變項之間關係的陳述是否恰

當

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實驗性研究設計文獻評讀

• 作者採用何種研究設計？

• 研究之自變項為何？

• 有那些依變項？

• 可能影響研究內在效度之因素有那些？

• 本研究外在效度為何?