曾笑雨的个人网志

结构方程模型初探(1)

因为和同学准备挑战杯时涉及到使用结构方程模型的统计方法,看了些相应的书。结构方程模型很不好懂,也许有人会遇到和我一样的困惑,索性把邮件内容发出来,希望学习过程中的一些总结能够帮到更多人。以下正文:

最近看结构方程模型的书,主要是两本,一本是台湾邱皓政老师写的《结构方程模型的原理与应用》,写得非常之好,简单易懂,张厚粲老师写的序;另一本是温忠麟、侯杰泰、刘红云三位老师编写的《调节效应和中介效应分析》,有一部分就是温忠麟发的论文里的内容,此外还增添了一些更基础的矩阵、协方差的内容,以及一些更高级的二次效应、潜增长模型等。大有收获。

收获主要来自两个方面,一是大概明白结构方程模型的理论和运用过程了,二是对我们自己挑战杯项目的研究目的也更清楚了。

从历史来看的话,统计学上是先有因素分析和回归分析,之后,回归分析发展成路径模型,因素分析进化成了潜在结构因素分析。在1970年左右,一个大牛利用数学矩阵把潜变量模型和路径分析巧妙整合,于是就有了结构方程模型。我们能观察和测量到的一些变量,如性别、年龄、体重,在结构方程模型的体系里,被称为显变量,而那些无法被观察到的,如智力、自我效能感,就被称为是潜变量。因素分析,就是获得潜变量的一种方法。我们手机一堆数据,也就是一组观察变量,然后进行变量间的公变关系分析,抽取出一些因素,并为它们命名,这些就是潜变量了。因为我们事先并不知道这些潜变量到底是什么鬼,所以这就被称为探索性因素分析。

由于结构方程模型是基于潜变量模型的,而探索性因素分析事先没有潜变量,所以探索性因素分析大概并不算是结构方程模型的一部分,在实际使用的时候,我们也都是用spss,从“分析-降维”里使用探索性因素分析。

另外一种情况下,我们构建好了理论,理论中已经包含了一些内涵具体、外延清晰的潜变量,并且,我们假定某些题目(观察变量)能够和潜变量对应。在这种情况下,我们收集资料,分析我们假设的对应模型和数据得来的对应模型的差异。因为我们事先已经对潜变量有一些假设,这就被称为是验证性因素分析。而路径分析,就是一个因果关系模型,具体来说,就是一连串中介效应组合成的复杂模型。

以上是结构方程模型的发展背景和两个基本用途的介绍,接下来说说它的组成。一个完整的结构方程模型,包括结构模型和测量模型。结构模型就是潜变量之间的关系,测量模型则是潜变量和显变量的关系。两个模型中都有很多参数和变量,大多是希腊字母,概率论里都接触过一些。如果我们单独使用测量模型,没有结构模型,那就是验证性因素分析;如果我们单独看待结构模型,那就是传统的路径分析。

刚才我们也说了,一位大牛用矩阵把潜变量模型和路径分析整合了起来。测量模型和结构模型有很多变量和参数,我们也可以用八种矩阵把他们整合。整合之后,结构模型矩阵有两个,测量模型矩阵有三个,残差矩阵有三个。但矩阵又是什么呢?我也不是很理解,但我们可以暂时用内生变量、外源变量、潜变量、显变量的排列组合来把矩阵进行划分。模型主要是由变量和参数组成,参数分为自由参数和固定参数,是对总体的估计,暂且按下不表,因为我也不懂……

先说变量。潜变量和显变量前面已经介绍过了,下面我们再说说外源变量和内生变量。结构方程模型里,用内生和外源取代了自变量和因变量的概念。这一点从英文和一个特殊情况来解释比较好理解。因变量的英文是dependent variable,也就是依赖别人的变量,但如果在一个结构方程模型里,前人所谓的“自变量和因变量”可以相互作用呢?那dependent又从何而来?所以因变量这个概念就不再适用了,内生变量取代了因变量。

内生变量和外源变量本是传统路径分析里的术语,我想了个办法方便大家记忆和理解。在一个路径图里,内生变量就是路径的箭头朝内的变量,外生变量就是箭头朝外的变量,既有朝内箭头又有朝外箭头的,就是第三变量,可能是中介变量和调节变量,也可能是协变量,但大多数情况都是中介变量,这一点我理解得也不是太透彻,存疑。

说回潜变量调节效应的检验吧。温忠麟在文章里说自变量和调节变量都是潜变量时,需要用结构方程模型对调节效应进行检验,这本来是没错的,也就是因为这一点,我才觉得刘亚楠老师说“潜变量就算总分嘛”有点不负责任,但我看了温忠麟写的书之后才发现,他提出潜变量的调节效应其实就是交互效应,要检验的话可以用化潜为显的办法,也就是算分量表的分……也有的方法,把潜变量当成一个因素(factor),然后用主成分因素分析,把因素得分作为潜变量的观测值。

但温忠麟重点介绍的潜变量交互效应(调节效应)的检验方法,是加入乘积指标。简单说,就是既要检验时管倾和应对方式和考试焦虑的关系,还要检验交互项(时管倾x应对方式)对考试焦虑的影响,在交互效应模型中,这三个外源变量都有各自的显变量(观测变量),作为内生变量的考试焦虑,也有对应的观测变量。建模之后就是检验两个主效应和一个交互效应。加入乘积指标检验潜变量交互效应的方法还有一系列其他步骤,但今天先到此为止吧。