数据分析方法与结构方程模型.ppt

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1、专题专题8 结构方程模型（结构方程模型（SEM）主要内容 SEM基本理论（变量内涵、数学表示、路径图） SEM的适用范围 SEM的检验指标 SEM的检验结果 SEM的应用步骤 AMOS软件的基本应用结构方程模型简介什么是结构方程模型什么是结构方程模型结构方程模型（结构方程模型（SEM-Structural Equation Modeling）是一门基于统计是一门基于统计分析技术的研究方法学，分析技术的研究方法学，用以处理复杂的多变量研究数据的探究与分用以处理复杂的多变量研究数据的探究与分析。是一种建立、估计和检验析。是一种建立、估计和检验因果关系模型因果关系模型的多元统计分析技术。的多元统计分

2、析技术。一般而言，结构方程模式被归类于高等统计学，属于多变量统计一般而言，结构方程模式被归类于高等统计学，属于多变量统计（multivariate statistics）的一环，但是由于）的一环，但是由于SEM有效整合了统计学的有效整合了统计学的两大主流技术两大主流技术“因子分析因子分析”与与“路径分析路径分析”，应用范围广泛，因此在，应用范围广泛，因此在Karl Jreskog于于1970年代提出相关概念，并首先发展分析工具年代提出相关概念，并首先发展分析工具LISREL软件软件后，有关后，有关SEM的原理讨论与技术发展便蔚为风潮，普遍的原理讨论与技术发展便蔚为风潮，普遍成为社会与行为科学研

3、究者必备的专门知识之一。成为社会与行为科学研究者必备的专门知识之一。 美国心理学会美国心理学会于于2000年所出版的年所出版的多变量统计读本多变量统计读本（Reading and Understanding More Multivariate Statistics）中，有两个专门章节）中，有两个专门章节在介绍在介绍SEM；此外，由；此外，由Tabachnick&Fidell所撰写的多变量分析的经所撰写的多变量分析的经典著作典著作Using Multivariate Statistics，于第四版（，于第四版（2001）以专章详细）以专章详细介绍介绍SEM的原理与应用。的原理与应用。 目前，关于

4、结构方程模式的专门著作不断涌现，分析软件目前，关于结构方程模式的专门著作不断涌现，分析软件亦不断开发更新，出现了数套专门应用于亦不断开发更新，出现了数套专门应用于SEM分析的软件分析的软件包，例如包，例如LISREL、EQS、AMOS、MPLUS、CALIS、RAMONA等。等。 这些分析工具多已能搭配窗口软件与文书操作系统，使得这些分析工具多已能搭配窗口软件与文书操作系统，使得结构方程模式的分析效能大为提升，报表呈现与绘图作业结构方程模式的分析效能大为提升，报表呈现与绘图作业简化且美观，更能够结合因特网的编辑规格（简化且美观，更能够结合因特网的编辑规格（HTML格式），格式），快速将结构方程

5、模式的分析结果整理与传播。快速将结构方程模式的分析结果整理与传播。 学术研究学术研究 根据根据Hershberger（2003）检阅）检阅1994至至2001年间的相关文献发年间的相关文献发现，不论在刊登结构方程模式相关论文的期刊数、期刊论文的数现，不论在刊登结构方程模式相关论文的期刊数、期刊论文的数量、结构方程模式所延伸出来的多变量分析技术等各方面，均有量、结构方程模式所延伸出来的多变量分析技术等各方面，均有大幅度成长，显示大幅度成长，显示SEM方法已是一门发展成熟且高度受到重视的方法已是一门发展成熟且高度受到重视的学问与技术。学问与技术。 SEM拥有专属期刊拥有专属期刊结构方程模式结构方程

6、模式（Structural Equation Modeling），），专门刊登与专门刊登与SEM有关的论文与实证研究，心理学有关的论文与实证研究，心理学界的重要典籍界的重要典籍心理学年度评论心理学年度评论（Annual Review of Psychology）也于）也于1996年与年与2000年两度刊登了介绍结构方程模年两度刊登了介绍结构方程模式相关文献的专文。美国社会学会出版的式相关文献的专文。美国社会学会出版的社会方法学社会方法学（Sociological Methodology）与）与社会学方法与研究社会学方法与研究（Sociological Methods and Research）

7、，以及美国心理学会），以及美国心理学会的的心理学方法心理学方法（Psychological Methods）期刊，每一卷也）期刊，每一卷也有相当篇幅有关结构方程模式的应用的论文。有相当篇幅有关结构方程模式的应用的论文。发展渊源 从统计学与方法学的发展脉络来看，结构方程模式并不从统计学与方法学的发展脉络来看，结构方程模式并不是一个崭新的技术，而是是一个崭新的技术，而是因子分析因子分析（factor analysis）与与路径分析路径分析（path analysis）两种在社会与行为科学）两种在社会与行为科学非常重要的统计技术的结合体。非常重要的统计技术的结合体。 相对于这两大分析技术的发展轨迹，

8、相对于这两大分析技术的发展轨迹，Kaplan（2000）指出指出SEM的历史根源系来自两个重要的计量学门类：的历史根源系来自两个重要的计量学门类：心理计量学心理计量学与与经济计量学经济计量学，这两个学术领域对于，这两个学术领域对于SEM的发展有着重要的影响。的发展有着重要的影响。 Structural Equation Model，SEM Covariance Structure Modeling，CSM Linear Structural Relationship ， LISREL 从上述名称中可以看出，结构方程模型的几个本质特征是： 结构、协方差、线性结构方程模型的含义SEM的基本原理 S

9、EM基于基于方差协方差矩阵方差协方差矩阵而不是基于相关系而不是基于相关系数矩阵分析的一种统计技术）数矩阵分析的一种统计技术） 它是在设定的模型下，推导出一个基于该设它是在设定的模型下，推导出一个基于该设定模型的定模型的方差协方差矩阵方差协方差矩阵，使矩阵，使矩阵中的每中的每个元素都尽可能的接近于个元素都尽可能的接近于样本中观测变量样本中观测变量的的方差协方差矩阵方差协方差矩阵S中的相应元素。如果设定中的相应元素。如果设定模型正确模型正确， 将非常近似于将非常近似于S。结构方程模式的基本程序 理论发展理论发展（Theoretical Development）模型辨识模型辨识（Model Iden

10、tification）抽样与测量抽样与测量（Sampling and Measurement）阶段一模型发展参数估计参数估计（Parameter Estimation）模型拟合度估计模型拟合度估计（Assessment of Fit）讨论与结论讨论与结论（Discussion and Conclusion）阶段二估计与评鉴模型修正模型修正（Model Modification）模式设定模式设定（Model Specification）一、为何要用结构方程模型？一、为何要用结构方程模型？ 很多社会、心理研究中所涉及到的变量，都不能准确、直很多社会、心理研究中所涉及到的变量，都不能准确、直接地测量

11、，即接地测量，即潜变量潜变量，如工作自主权、工作满意度、道德，如工作自主权、工作满意度、道德水平、智力，社会资本，社会经济发展的和谐度等。水平、智力，社会资本，社会经济发展的和谐度等。 这时，只能用一些外显指标，去间接测量这些潜变量。如这时，只能用一些外显指标，去间接测量这些潜变量。如用工作方式选择、工作目标调整作为用工作方式选择、工作目标调整作为工作自主权工作自主权（潜变量）（潜变量）的指标，以目前工作满意度、工作兴趣、工作乐趣、工作的指标，以目前工作满意度、工作兴趣、工作乐趣、工作厌恶程度（外显指标）作为厌恶程度（外显指标）作为工作满意度工作满意度的指标。的指标。 传统的统计分析方法（如传

12、统的统计分析方法（如Spss/Eviews）不能妥善处理这）不能妥善处理这些些潜变量潜变量，而结构方程模型则能同时处理潜变量及其指标。，而结构方程模型则能同时处理潜变量及其指标。 1X1X2X3X4123441312111SEM的四种变量可观察性显性潜在“因”“果”性外生内生外生显性变量外生潜在变量内生显性变量内生潜在变量 在在SEM中，不存在任何一个单箭头指向的变量为中，不存在任何一个单箭头指向的变量为外生变量外生变量，外生变量具有外生变量具有方差参数方差参数（variance parameter），），外生变外生变量量之间只能用双箭头连接，代表两者的方差。之间只能用双箭头连接，代表两者的方

13、差。 至少存在一个单箭头指向的变量为至少存在一个单箭头指向的变量为内生变量内生变量，表示它至少，表示它至少为系统内的部分原因所造成的。为系统内的部分原因所造成的。内生变量不存在方差参数内生变量不存在方差参数（它可用模型中的其它参数来表示）。（它可用模型中的其它参数来表示）。 内生变量内生变量之间及内生变量与外生变量之间不能用双箭头来之间及内生变量与外生变量之间不能用双箭头来表示两者之间的关系。表示两者之间的关系。 内生变量存在内生变量存在误差项误差项（error terms）。误差项具有方差参）。误差项具有方差参数。数。SEM的变量 设置设置潜在变量潜在变量的刻度（的刻度（Scale）存在两种

14、方法：）存在两种方法：C设定相应的相关系数（设定相应的相关系数（coefficient）的值为）的值为1。这意味。这意味着潜在变量的刻度与指标（着潜在变量的刻度与指标（indicator）的刻度一致。）的刻度一致。C设定设定潜在变量的方差为潜在变量的方差为1，这意味着该变量被标准化。，这意味着该变量被标准化。鼓励采用这种方法，它可以简化对其它参数的解释，变鼓励采用这种方法，它可以简化对其它参数的解释，变量之间的路径也可以解释为标准化的量之间的路径也可以解释为标准化的回归相合系数回归相合系数（单（单方向的路径）和方向的路径）和相关系数相关系数（双向路径）（因子分析通常（双向路径）（因子分析通常采

15、用这种方法）。采用这种方法）。SEM的变量回归分析与结构方程模型的比较 假如有五道题目来测量假如有五道题目来测量外向型性格外向型性格，还有四，还有四道题目来测量道题目来测量自信自信。研究自信与外向型性格。研究自信与外向型性格的关系。的关系。假如是你，你将怎样来进行研究？假如是你，你将怎样来进行研究？ 回归分析的做法：先分别计算外向题目的总回归分析的做法：先分别计算外向题目的总分（或平均分）和自信题目的总分（或平均分（或平均分）和自信题目的总分（或平均分），在计算两个总分的相关。分），在计算两个总分的相关。 这样的计算所得的两个潜变量（性格与自信）这样的计算所得的两个潜变量（性格与自信）的关系，

16、恰当吗？的关系，恰当吗？线性回归模型及其局限性 1）无法处理因变量（）无法处理因变量（Y）多于一个多于一个的情况；的情况； 2）无法处理自变量（）无法处理自变量（X）之间的）之间的多重共线性多重共线性； 3）无法对一些）无法对一些不可直接测量的变量不可直接测量的变量进行处理，进行处理，主要是一些主观性较强的变量进行测量。如幸福主要是一些主观性较强的变量进行测量。如幸福感、组织认同感、学习能力等；感、组织认同感、学习能力等； 4）没有考虑变量（自变量、因变量）的）没有考虑变量（自变量、因变量）的测量误测量误差差，以及测量误差之间的关系，以及测量误差之间的关系22110 xbxbby多元统计方法中的相关解决方法 针对针对1）：路径分析（）：路径分析（Path Analysis） 缺点缺点：分开考察不同的因变量，无法考察因变量之间：分开考察不同的因变量，无法考察因变量之间的关系且缺少整体的视角的关系且缺少整体的视角 针对针对2）：偏最小二乘法（）：偏最小二乘法（PLS） 缺点：缺点：相关理论尚不完善，解释力较弱。相关理论尚不完善，解释力较弱。 针对针对3）：指标赋予权重，进行综合评价，得出）