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样本量与统计功效APA报告怎么写?G*Power参数、effect size、alpha/beta完整格式指南
统计百科:专攻"样本量与统计功效怎么写进论文"这一具体格式点——G*Power参数截图如何引用、effect size(Cohen's d/f/w)怎么报告、alpha=.05与power=.80的标准写法、事前vs事后功效分析的差异,给出可直接套用的APA 7th完整模板句式,并盘点审稿人最常挑的功效分析报告错误。
论文里的"样本量计算"和"统计功效"让人头疼,不在于跑 G*Power,而在于格式细节:功效分析结果放方法章节还是正文、effect size 是假设值还是实测值、alpha 和 beta 要不要明确写出来、事前分析(a priori)和事后分析(post hoc)能不能混用……这篇文章专攻"样本量与统计功效怎么规范写进论文"这一具体格式点,给出 APA 7th 所有场景的完整模板,并逐一盘点审稿人最常挑的错误。
你的样本量/功效报告有这些问题吗?
审稿人或导师关于统计功效报告最常见的反馈:
- "请说明样本量是如何确定的,需要报告功效分析依据"
- "effect size 是哪里来的?文献引用还是预实验?"
- "alpha = .05 是双尾还是单尾?请写清楚"
- "power = .80 只是事前假设,请也报告事后检验功效"
- "G*Power 用了哪个检验类型?请完整说明输入参数"
- "样本量写的是招募数,请区分招募量和最终纳入分析的有效样本量"
这些错误集中在 APA Publication Manual 第七版关于方法章节(Method section)的报告规范,但专门针对功效分析汇总的实操指南并不多。本文只讲一件事:样本量与统计功效到底怎么规范写进论文的每一种场景。
一、核心概念速查:power、alpha、beta、effect size
在写报告之前,必须明确四个概念的关系,否则很容易混淆。
四个参数的关系
| 参数 | 符号 | 含义 | APA 7th 建议值 |
|---|---|---|---|
| 显著性水平 | alpha (alpha) | 零假设为真时拒绝它的概率(I 类错误) | .05(双尾) |
| 统计功效 | power (1 - beta) | 零假设为假时正确拒绝它的概率 | .80 |
| II 类错误率 | beta | 零假设为假时未能拒绝它的概率 | .20 |
| 效应量 | effect size | 真实效应的大小(标准化) | 来自文献或预实验 |
这四个参数相互制约:给定其中三个,第四个就确定了。G*Power 的核心逻辑正是"固定 alpha、power、effect size,求最小所需样本量 N"。
三种类型的功效分析
| 分析类型 | 时间点 | 目的 | APA 要求 |
|---|---|---|---|
| 事前分析(A priori) | 数据收集前 | 确定达到目标功效所需的最小样本量 | 方法章节必须报告 |
| 折中分析(Compromise) | 样本量已固定时 | 在已有样本量下平衡 alpha 与 beta | 可选,用于样本受限情境 |
| 事后分析(Post hoc) | 数据收集后 | 计算已有样本量和实测效应量下的实际功效 | 争议较大,不建议替代事前分析 |
注意:审稿人对"事后功效分析"(post hoc power)的态度越来越保守。2019 年后多数统计学期刊(包括 Psychological Methods)明确指出,事后功效只是将 p 值翻译成另一种形式,不能证明"阴性结果是由于样本量不足"。如果你只有事后数据,建议报告置信区间和效应量,而不是事后功效值。
二、effect size 的选择与文献来源
功效分析最容易出问题的地方,是 effect size 从哪里来。
按检验类型对应的 effect size
| 统计检验 | 对应 effect size | 小/中/大效应 |
|---|---|---|
| 独立样本 t 检验 | Cohen's d | .20 / .50 / .80 |
| 单样本 t 检验 | Cohen's d | .20 / .50 / .80 |
| 配对 t 检验 | Cohen's d (Dz) | .20 / .50 / .80 |
| 单因素 ANOVA | Cohen's f | .10 / .25 / .40 |
| 卡方检验(拟合/关联) | Cohen's w | .10 / .30 / .50 |
| 相关分析 | Pearson r | .10 / .30 / .50 |
| 多元线性回归 | Cohen's f^2 | .02 / .15 / .35 |
| 重复测量 ANOVA | Cohen's f + 相关系数 | 依具体设计而定 |
Cohen's f 与 Cohen's d 的换算:
$f = \frac{d}{2}\ \text{(两组等样本量时)}$
例:d = .50(中效应)对应 f = .25(中效应)。
effect size 的三种来源(需在论文中说明)
-
文献综述/元分析:最推荐。引用已发表元分析中的加权平均效应量,如"基于 Smith 等(2023)的元分析,该任务的平均效应量为 d = .54(95% CI [.41, .67])"。
-
预实验(pilot study):次推荐。从小样本预实验中估计效应量,需说明预实验的样本量和来源,如"基于本研究预实验(N = 30)的效应量估计,d = .48"。
-
最小感兴趣效应量(SESOI/TOST):最严谨。事先定义"在理论上有意义的最小效应大小"作为目标,而不依赖文献估计——适用于等效性检验或精确性驱动的研究设计。
不建议直接使用 Cohen(1988)的"小/中/大"惯例值作为功效分析的 effect size 输入,除非你有充分理由认为该领域的效应量符合这一惯例。部分审稿人会明确要求文献依据。
三、APA 7th 格式规范:功效分析报告必须包含的要素
必报要素清单
| 要素 | 示例 |
|---|---|
| 分析类型(事前/事后) | 事前功效分析(a priori power analysis) |
| 使用软件及版本 | G*Power 3.1.9.7 |
| 检验类型 | t tests - Means: Difference between two independent means (two groups) |
| 预期效应量 | d = .50 |
| alpha 水平(含尾数) | alpha = .05(双尾) |
| 目标功效 | power = .80 |
| 所需样本量 | 每组 N = 64,总 N = 128 |
| 效应量来源 | 引用 Smith 等(2023) |
APA 7th Publication Manual 第 3.7 节要求在方法章节的"参与者"或"数据分析"子节报告上述内容,通常 2-4 句话即可完成。
四、各场景完整 APA 报告模板
场景一:独立样本 t 检验的事前功效分析
情形:比较实验组与对照组的均值差异,基于文献中效应量 d = .50。
标准报告段落模板:
基于 [引用文献] 报告的效应量(d = [值]),本研究采用 G*Power 3.1.9.7
进行事前功效分析(a priori power analysis)。以独立样本双尾 t 检验为分析模型
(t tests - Difference between two independent means),设定 alpha = .05,
目标统计功效 power = .80,所需每组最小样本量为 N = [值],总计 N = [值]。
考虑约 [X]% 的数据缺失或剔除率,本研究计划招募每组 N = [值],总计 N = [值]。
填入数值的示例:
基于 Zhang 等(2022)报告的效应量(d = .50),本研究采用 G*Power 3.1.9.7 进行事前功效分析(a priori power analysis)。以独立样本双尾 t 检验为分析模型(t tests - Difference between two independent means (two groups)),设定 alpha = .05,目标统计功效 power = .80,所需每组最小样本量为 N = 64,总计 N = 128。考虑约 10% 的数据缺失或剔除率,本研究计划招募每组 N = 71,总计 N = 142。
场景二:单因素 ANOVA 的事前功效分析
情形:三组被试,基于文献中 Cohen's f = .25(中效应)。
标准报告段落模板:
本研究采用 G*Power 3.1.9.7 进行事前功效分析。
以单因素方差分析为检验模型(F tests - ANOVA: Fixed effects, omnibus, one-way),
预期效应量参照 Cohen(1988)中效应量标准(f = .25),
设定 alpha = .05,统计功效 power = .80,组数 k = [值],
所需总样本量为 N = [值](每组约 [值] 人)。
填入数值的示例:
本研究采用 G*Power 3.1.9.7 进行事前功效分析。以单因素方差分析为检验模型(F tests - ANOVA: Fixed effects, omnibus, one-way),预期效应量参照 Cohen(1988)中效应标准(f = .25),设定 alpha = .05,统计功效 power = .80,组数 k = 3,所需总样本量为 N = 159(每组约 53 人)。本研究最终纳入有效样本 N = 162(每组 54 人),略高于最低要求,统计功效满足预定标准。
场景三:重复测量 ANOVA 的事前功效分析
情形:3 个时间点的重复测量设计,假设相关系数 r = .50,f = .25。
标准报告段落模板:
本研究采用 G*Power 3.1.9.7 进行事前功效分析。
以重复测量方差分析为检验模型(F tests - ANOVA: Repeated measures, within factors),
预期效应量 f = [值],测量时间点数 m = [值],
假设时间点间的相关系数 r = [值](参照 [引用]),
设定 alpha = .05,统计功效 power = .80,所需样本量为 N = [值]。
填入数值的示例:
本研究采用 G*Power 3.1.9.7 进行事前功效分析。以重复测量方差分析为检验模型(F tests - ANOVA: Repeated measures, within factors),预期效应量 f = .25,测量时间点 m = 3,基于文献(Li 等,2021)中类似设计的相关系数估计 r = .50,设定 alpha = .05,统计功效 power = .80,所需样本量为 N = 28。考虑约 15% 的脱落率,计划招募 N = 33。
场景四:多元线性回归的功效分析
情形:5 个预测变量,预期 R^2 增量 f^2 = .15(中效应)。
标准报告段落模板:
本研究采用 G*Power 3.1.9.7 进行事前功效分析。
以多元线性回归为检验模型(F tests - Linear multiple regression: Fixed model, R^2 increase),
预测变量数量 u = [值],预期效应量 f^2 = [值]([大小]效应,Cohen,1988),
设定 alpha = .05,统计功效 power = .80,所需样本量为 N = [值]。
填入数值的示例:
本研究采用 G*Power 3.1.9.7 进行事前功效分析。以多元线性回归为检验模型(F tests - Linear multiple regression: Fixed model, R^2 deviation from zero),预测变量数量 u = 5,预期效应量 f^2 = .15(中效应,Cohen,1988),设定 alpha = .05,统计功效 power = .80,所需样本量为 N = 92。本研究最终纳入有效样本 N = 107,统计功效满足预定标准。
场景五:相关分析的功效分析
情形:双变量 Pearson 相关,预期 r = .30(中效应)。
标准报告段落模板:
本研究采用 G*Power 3.1.9.7 进行事前功效分析。
以双变量相关分析为检验模型(Correlation: Bivariate normal model),
预期效应量 r = [值],设定 alpha = .05(双尾),
统计功效 power = .80,所需样本量为 N = [值]。
填入数值的示例:
本研究采用 G*Power 3.1.9.7 进行事前功效分析。以双变量相关分析为检验模型(Exact - Correlation: Bivariate normal model),预期效应量 r = .30,设定 alpha = .05(双尾),统计功效 power = .80,所需样本量为 N = 84。本研究共收集有效问卷 N = 95,满足最低样本量要求。
场景六:卡方检验的功效分析
情形:2 × 3 列联表,预期 Cohen's w = .30(中效应)。
标准报告段落模板:
本研究采用 G*Power 3.1.9.7 进行事前功效分析。
以卡方独立性检验为检验模型(Chi-squared tests - Contingency tables),
自由度 df = [值],预期效应量 w = [值],
设定 alpha = .05,统计功效 power = .80,所需样本量为 N = [值]。
填入数值的示例:
本研究采用 G*Power 3.1.9.7 进行事前功效分析。以卡方独立性检验为检验模型(Chi-squared tests - Contingency tables),自由度 df = 2(2 × 3 列联表),预期效应量 w = .30(中效应,Cohen,1988),设定 alpha = .05,统计功效 power = .80,所需样本量为 N = 111。
五、方法章节的完整写法结构
多数论文的方法章节在"参与者"(Participants)子节末尾或"数据分析"(Data Analysis)子节开头报告功效分析。以下是完整的结构示范:
参与者子节示范(包含功效分析)
参与者(Participants)
本研究通过[招募渠道]招募大学本科生参与实验。纳入标准为:
(1)年龄 18-30 岁;(2)视力或矫正视力正常;(3)无精神疾病史。
基于 [引用] 报告的效应量(d = .50),本研究采用 G*Power 3.1.9.7
进行事前功效分析(t tests - Difference between two independent means),
设定 alpha = .05(双尾),目标功效 power = .80,
所需每组最小样本量为 N = 64(总 N = 128)。
考虑约 10% 的数据剔除率,本研究共招募 N = [招募数],
最终纳入有效参与者 N = [有效数](实验组 n = [值],对照组 n = [值]),
男性 [值] 人([%]%),年龄 M = [值],SD = [值],范围 [值]-[值] 岁。
所有参与者在实验前签署知情同意书,本研究通过 [机构] 伦理委员会审查
(伦理批准号:XXXX-XXXX)。
数据分析子节示范(包含功效分析说明)
数据分析(Data Analysis)
数据分析采用 ChatSRS(R 引擎,Stata 引擎),显著性水平设定为 alpha = .05。
所有效应量均按 APA 7th 要求报告,置信区间水平为 95%。
事前功效分析(a priori power analysis)基于 G*Power 3.1.9.7 完成(见上文参与者部分)。
此外,本研究还报告事后观测功效(observed power)以供参考,
但解读时应注意其与 p 值高度相关,不具有独立的诊断价值
(Hoenig & Heisey,2001;Lakens,2022)。
六、在 ChatSRS 一句话获得规范功效分析报告
打开 chatsrs.com,上传数据后输入:
"我做的是独立样本t检验,两组各60人,实测Cohen's d = 0.48,请帮我计算事后统计功效(post hoc power),并输出符合APA 7th格式的功效报告段落,说明alpha=.05(双尾)、实际功效值,以及如果需要power=.80最少需要多少样本量。"
ChatSRS 自动调用 R 的 pwr 包(或 Stata 的 power 命令),输出事后功效值和事前所需样本量,格式与本文示例相同,可直接复制进论文方法章节。
七、G*Power 输入参数速查表
| 检验类型 | G*Power 菜单路径 | 关键输入参数 |
|---|---|---|
| 独立样本 t 检验 | t tests > Means: Difference between two independent means | d, alpha, power, 分配比 |
| 配对 t 检验 | t tests > Means: Difference between two dependent means | d (Dz), alpha, power |
| 单因素 ANOVA | F tests > ANOVA: Fixed effects, omnibus, one-way | f, alpha, power, k(组数) |
| 重复测量 ANOVA | F tests > ANOVA: Repeated measures, within factors | f, alpha, power, m(次数), r |
| 多元回归(R^2) | F tests > Linear multiple regression: R^2 deviation from zero | f^2, alpha, power, u(预测变量数) |
| 相关分析 | Exact > Correlation: Bivariate normal model | r, alpha, power |
| 卡方检验 | Chi-squared tests > Contingency tables | w, alpha, power, df |
| 二项比例检验 | Proportion: Inequality of two dependent proportions | h, alpha, power |
G*Power 引用格式(APA 7th):
Faul, F., Erdfelder, E., Lang, A.-G., & Buchner, A. (2007). G*Power 3: A flexible statistical power analysis program for the social, behavioral, and biomedical sciences. Behavior Research Methods, 39(2), 175-191. https://doi.org/10.3758/BF03193146
八、功效分析报告常见错误对照表
| 常见错误 | 正确写法 | 违反的规则 |
|---|---|---|
| "样本量 N = 100 满足统计需要" | 明确报告功效分析依据(软件、effect size、alpha、power) | APA 7th 要求完整说明 |
| effect size 直接用 Cohen"中等效应" | 引用文献或预实验给出具体数值(如 d = .50) | 需有文献依据 |
| alpha 不说明是单尾还是双尾 | alpha = .05,双尾(two-tailed) | 尾数影响样本量计算 |
| 只报告事后功效替代事前分析 | 事前分析为主,事后功效仅作参考,并说明其局限 | 事后功效不等于事前规划 |
| 招募数 = 纳入分析数 | 区分"招募数"和"最终有效样本数" | 需说明数据剔除原因 |
| 未说明 G*Power 版本 | G*Power 3.1.9.7(注明具体版本) | 可复现性要求 |
| 功效分析放在结果部分 | 功效分析放在方法章节(参与者或数据分析子节) | APA 7th 结构规范 |
| power = .80 写成 "80%" | power = .80(与 alpha 格式保持一致,不用百分号) | APA 格式统一 |
常见 FAQ
Q:我的样本量是受现实条件限制的(如只有30人),怎么在论文里写功效分析?
A:这是研究中非常常见的情形,处理方法分三步。第一,在方法章节诚实说明样本量限制及其原因(如"受招募渠道限制");第二,报告在已有样本量(N = 30)和实测 effect size 下的事后功效,说明实际达到的功效水平;第三,在局限性章节指出样本量不足可能带来的统计功效不足问题,建议未来研究扩大样本量。切勿在功效分析参数上"倒推"——即先有结论再选参数凑出 power >= .80,审稿人通常能识别这种做法。
Q:effect size 来自不同来源的文献,数值差异很大,怎么选?
A:首选来自最接近你的研究设计(被试群体、操纵方式、因变量)的元分析,取其加权平均效应量和 95% CI 的下限作为保守估计。如果文献差异确实很大,可采用"sensitivity analysis"(敏感性分析):报告在三种不同 effect size 假设(小/中/大)下所需的样本量,让读者了解样本量对效应量假设的敏感程度,然后说明你选择了哪个值及其依据。
Q:APA 7th 要求一定要做事前功效分析吗?我已经收完数据了。
A:APA 7th 并没有明文规定"必须在收数据前做",但强烈建议报告样本量的确定依据。如果数据已经收完,有两种规范做法:(1)报告"sensitivity analysis",即在你的实际样本量下,能可靠检测到的最小效应量是多少;(2)报告事后功效并明确标注为 post hoc,同时在讨论中说明其局限性。重要的是不要倒推参数,也不要假装是事前分析。
Q:p 值显著但 power 很低,这可能吗?
A:可以,但这种情形暗示结果存在"Winner's Curse"(胜者诅咒)——小样本研究中,只有效应量被高估时才能达到显著,因此显著结果倾向于夸大真实效应。Cohen(1962)的经典研究已发现心理学研究平均功效约为 .50,这意味着即使结果显著,也有相当概率是高估的。报告效应量的置信区间(如 d = .65,95% CI [.21, 1.09]),比单纯依赖 p 值更能反映结果的不确定性。
Q:配对 t 检验和独立样本 t 检验的功效分析有什么不同?
A:关键区别在于 effect size 的计算方式。配对 t 检验使用 Cohen's d_z(差值的标准化均值),而独立样本 t 检验使用 Cohen's d(组间均值差除以合并标准差)。d_z 同时受到效应量大小和两次测量的相关程度影响:如果两次测量高度相关(r = .70 以上),配对设计可以大幅减少所需样本量;如果相关性很低(r < .30),配对设计的优势就很有限。在 G*Power 中,配对 t 检验对应"t tests - Means: Difference between two dependent means (matched pairs)",输入 d_z 而非 d。
快速参考:功效分析报告格式速查卡
[独立样本 t 检验]
"...采用 G*Power 3.1.9.7 进行事前功效分析(t tests - Difference between
two independent means),效应量 d = .50(引用 XXX),alpha = .05(双尾),
power = .80,所需每组 N = 64,总 N = 128。"
[单因素 ANOVA]
"...以 F tests - ANOVA: Fixed effects, omnibus, one-way 为模型,
f = .25,alpha = .05,power = .80,k = 3 组,所需总 N = 159。"
[多元回归]
"...以 F tests - Linear multiple regression: R^2 deviation from zero 为模型,
f^2 = .15,alpha = .05,power = .80,u = 5 个预测变量,所需 N = 92。"
[相关分析]
"...以 Exact - Correlation: Bivariate normal model 为模型,
r = .30,alpha = .05(双尾),power = .80,所需 N = 84。"
[G*Power 引用]
Faul et al. (2007). G*Power 3. Behavior Research Methods, 39(2), 175-191.
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