这种设计将区组效应从完全随机设计的误差平方和中分解出来，是配对设计的扩展和延伸。同时，也可验证分组是否合理。使用的统计分析程序依然是单因素方差分析（one-wayANOVA）。实验设计的一般格式如下：
【例9-6】 为了测查刺激呈现的时间长短在记忆过程中的作用，一名认知心理学家把10个无意义音节以不同长度的时间呈现给被试。每种情况下这组音节呈现30秒，中间间隔10分钟，要求被试完成一些简单的数学题，以避免被试练习记忆无意义音节，然后要求被试在60秒内尽可能多的回忆他记住的音节。下表是7个被试的实验结果，问呈现时间长短是否显著影响无意义音节的回忆量。
解：原始数据与中间的计算结果如下表所示：
先对表中数据做一分析。表中有7名被试，即7个区组（如果每个区组不是1人而是更多的人，分别接受 4种处理中的一种，则表中数据均代表分配到每种条件下每个人数据的平均值。横向看，对于被试1，有5，6，6，5四个数据，其和∑R等于22。其他的6名被试也一样。如果这7名被试“同质”，则表中7个∑R的值应该相同，而实际结果从17到36这7个数据都不尽相同，很明显这个差异就是7名被试的个体差异。当整个实验中的个体差异知道后，就可以算出个体差异造成的变异，即区组变异。如果将上面的表格做九十度旋转，可以发现求区组平方和与求组间平方和实质上差不多。下面是具体计算过程：
设：H0∶μ1=μ2=μ3=μ4
H1∶μ1≠μ2≠μ3≠μ4（下标1、2、3、4表示四个不同的时间）
∑∑X2=302+349+363+391=1405
∑∑X=44+47+49+51=191
∑（∑X）2=1936+2209+2401+2601=9147
①平方和
或者SSE=SST-SSB-SSR=102.11-3.82-81.86=16.43
②自由度
dfT=N-1=28-1=27
dfB=k-1=4-1=3
dfR=n-1=7-1=6
dfE=（k-1）（n-1）=（4-1）×（7-1）=18
③均方
④F检验
查F表，F0.05（3，18）=3.16，计算得到的值小于临界值。
因此，呈现刺激的时间长短对无意义音节的回忆量影响不显著，不能够拒绝虚无假设。也就是说无意义音节以四个不同长度时间呈现后，测试过程表明对它的回忆量没有明显差别。
⑤方差分析表
需要指出的是，无论区组效应显著还是不显著，对实验目的而言，并没有什么重要的意义，即区组变异与组间变异是彼此独立的。当区组效应显著时（如本例），说明该实验设计采用随机区组设计是成功的、必要的（相对于完全随机设计）。若区组效应不显著，说明主试划分区组不成功或者所取的被试本来就基本同质，没必要再划分区组。下面是另外一个例子。
【例9-7】 五名被试在四种不同的环境条件下参加某一心理测验，结果如下。问不同的测验环境是否对这一测验成绩有显著影响。
解：
因为，SST=SSB+SSW=SSB+SSR+SSE
所以，SSE=SST-SSB-SSR=1491.80-698.20-680.80=112.80
dfT=N-1=20-1=19
dfB=k-1=4-1=3
dfR=n-1=5-1=4
dfE=（k-1）（n-1）=（4-1）×（5-1）=12
查附表4得F0.01（3，12）=5.95，F0.01（4，12）=5.41。因此，FB＞F0.01（3，12），计算的组间效应F值大于临界值，可以拒绝虚无假设，认为不同的测验环境对测验的结果有显著影响。FR＞F0.01（4，12），表明区组效应非常显著，对被试进行分组是完全有必要的。
方差分析表如下：
在本节介绍的随机区组设计方法中，每个区组内全部实验处理都出现，这种类型的区组设计是一种随机化完全区组设计（randomizedcompleteblockdesign，简称RCB）。如果每一区组所含的实验处理数不同（只是全部处理中的部分，而且区组之间各含的实验处理互不同），就叫做平衡的不完全区组设计（balancedincompleteradomizedblockdesign，简称BIB）。这时的方差分析比完全区组设计的方差分析要复杂，读者可参阅相关书籍。
