试验设计

1 定义

“试验”是工程领域对设备、工艺过程或系统进行数据收集、研究和优化的主要方法之一。试验设计就是研究如何以最有效、投入最少的方式的方式安排实验，并获取最大信息量、有效收集数据、确保结论的正确性。在人因实验中，可以借鉴试验设计的方法来确定如何分配参试者、如何组合实验条件、如何安排顺序等设计方法。

2 类型

2.1 按自变量的整体框架分类

在自变量框架上，人因实验中常见的类型包括：

1. 单因素设计
2. 多因素设计
   1. 析因设计
      1. 全因子析因设计
      2. 部分因子设计
   2. 嵌套设计

其中，嵌套设计（nested design/ hierarchical design） 是指当一个自变量（嵌套因素）的水平仅隶属于另一自变量（主体因素）的特定水平的情况下所采用的层级设计。例如，我们想研究硬件终端（手机 vs. MR眼镜）和导航样式两个自变量对体验的影响，不过导航样式在手机和MR眼镜中是不一样的：手机中为底部或侧边两个水平，而MR眼镜为视口锁定或与现实锚定两个水平，即导航样式的不同水平在两个不同终端中是不一样的。此时就需要嵌套设计。

2.2 按参试者的分配分类

1. 组间设计
2. 组内设计
3. 混合设计（mixed design）：即同时存在组间自变量与组内自变量的试验设计。