楼主: melody0528
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数学小白学结构方程2:什么是传统多变量统计分析中的“因素分析” [推广有奖]

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melody0528 发表于 2025-11-26 16:58:22 |AI写论文

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一、理解因素分析的核心作用

可以把“因素分析”看作是一种从复杂数据中提炼结构规律的方法。当我们使用多个具体可测的指标来反映一个无法直接观测的抽象概念时,因素分析能够揭示这些指标背后潜在的共同驱动因素,从而简化数据结构,提升解释力。

以社会科学研究为例:假设研究目标是“大学生学习积极性”——这是一个抽象构念,不能直接测量。为此设计了五个具体行为指标:

  • 每周主动去图书馆的次数
  • 课后完成拓展阅读的页数
  • 课堂上主动提问的频率
  • 参与学习小组的积极性
  • 考前复习投入的时间长度

这些指标虽各自独立,但彼此之间往往存在相关性(例如常去图书馆的学生更可能进行大量课外阅读)。此时,因素分析可以帮助我们判断:

  1. 这五个指标是否都指向同一个潜在维度——比如统一归因于“学习积极性”?
  2. 或者它们实际上反映了两个或更多不同的潜在因素,如“日常主动学习倾向”与“应试准备行为”?

二、类比理解:像整理衣柜一样处理变量关系

因素分析的操作逻辑类似于日常生活中整理衣物的过程,通过归类使杂乱变得有序。

第一步:摊开所有待分析的项目
对应实际操作中的收集多个观测变量,比如上述五项学习行为。

第二步:寻找相似特征
观察哪些变量之间具有较强的相关性。例如,“去图书馆次数”和“拓展阅读页数”高度相关,说明它们可能属于同一类别。

第三步:建立分类标签
将高度相关的变量聚合为一组,并赋予该组一个有意义的名称,代表其背后的隐含因素。例如,前四项行为可归为“日常自主学习”,而第五项单独构成“考前集中复习”因素。

第四步:评估分类合理性
检验所提取的因素能否有效解释原始变量的变化程度。若“日常自主学习”因素能解释前三项指标80%以上的变异,则说明该因素提取效果良好。
[此处为图片1]

三、两种主要类型:探索性与验证性因素分析的区别

在多变量统计方法中,因素分析主要分为两类,用途截然不同,需明确区分。

1. 探索性因素分析(EFA):无预设前提下的模式发现

适用情境:当研究者对潜在结构缺乏先验知识时使用,例如首次构建关于“学习积极性”的测量模型。

核心特点:完全由数据驱动,不预先设定因素数量或变量归属,而是让统计算法根据变量间的协方差结构自动识别潜在因子结构。

实例说明:输入五个学习行为数据后,EFA可能输出结果表明存在两个显著因素,并自动将“去图书馆”“拓展阅读”“提问频率”“小组参与”划归第一个因素,“考前复习时间”单独归入第二个因素。

注意事项:EFA的作用在于初步探索结构,类似于“盲人摸象”,仅提供假设生成依据,不具备验证能力。

2. 验证性因素分析(CFA):基于理论假设的模型检验

适用情境:已有明确理论框架或前期研究支持,希望验证特定因子结构是否成立。例如,已有文献指出“学习积极性”包含“日常主动性”与“考前应对”两个维度。

核心特点:属于理论驱动型分析,研究者需事先规定因子数量、每个因子对应的测量指标及其路径关系,再利用数据检验该预设模型的拟合优度。

实例说明:假设前四个指标负荷于“日常学习动机”因子,最后一个指标归属于“应试准备”因子,通过CFA分析可评估此模型的整体适配情况(如CFI、RMSEA等拟合指数)。

重要关联:CFA实质上构成了结构方程模型(SEM)中的测量部分,用于定义潜变量与其观测指标之间的关系,因此它是开展完整SEM分析的基础步骤。
[此处为图片2]

四、无需深究数学原理:关键在于结果解读

即使不了解主成分法、最大似然估计或方差最大旋转等技术细节,也能正确应用因素分析。现代统计软件会自动完成计算过程,研究者应重点关注以下三项核心输出指标:

  • 因素个数确定:常用标准包括“特征值大于1”法则(Kaiser准则),即保留特征值超过1的因素。例如EFA结果显示有两个因素满足此条件,则建议提取两个因子。
  • 因子载荷量(Factor Loadings):表示各观测变量与潜在因素之间的相关强度,范围在-1到1之间。绝对值越接近1,表示该变量对该因素的代表性越强。例如某题项在某一因素上的载荷为0.85,说明其高度依赖该因素。
  • 信度系数(Cronbach's α):衡量同一因素下各指标的一致性水平。通常认为α≥0.7表示内部一致性良好,数据可靠性较高。例如某个因子下四个题项的α值为0.82,说明它们稳定地测量同一构念。

五、与结构方程模型(SEM)的关系澄清

探索性因素分析(EFA)可视为结构方程模型(SEM)的前期准备工具。它主要用于在没有明确理论支撑的情况下,探索观测变量与潜在因子之间的基本结构关系,为后续构建SEM中的测量模型提供依据。只有在EFA结果较为清晰的基础上,才能进一步发展出可用于验证的CFA模型,并最终整合进完整的SEM框架中。
[此处为图片3]

验证性因素分析(CFA)是结构方程模型(SEM)中的关键组成部分,主要承担测量模型的功能。其核心作用在于检验潜变量(即潜在因素)与其对应的观测指标之间的关系是否符合预设的理论结构,判断该设定是否具有合理性。

在实际研究流程中,通常首先通过探索性因素分析(EFA)来初步识别变量间的潜在结构与关联模式,挖掘数据背后的因子构成。在此基础上,进一步采用CFA或完整的SEM模型对所提出的因子结构进行验证,确认其拟合度与稳定性。[此处为图片1]

当测量模型得到验证后,便可利用结构方程模型深入探讨各潜变量之间的因果路径关系。例如,可以分析“学习积极性因素”对“学业成绩”所产生的具体影响,从而实现从结构验证到理论推断的完整过程。

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关键词:因素分析 统计分析 结构方程 多变量 计分析

沙发
军旗飞扬 在职认证  发表于 2025-11-27 10:06:09

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