Планирование эксперимента Однофакторные планы Экспериментальный план представляет собой стратегию и тактику экспериментального исследования, воплощенную в конкретной системе операций 1. Состав участников (индивид/группа) 2. Количество независимых переменных и их уровней 3. Виды шкал представления независимых переменных 4. Метод сбора экспериментальных данных 5. Место и условия проведения эксперимента 6. Особенности организации экспериментального воздействия и способа контроля М.Д. Коновалов Планирование эксперимента Однофакторные планы 1. Наличие экспериментальной и как минимум одной контрольной группы 2. Использование стратегий создания эквивалентных групп (н.р рандомизация) 3. Использование в завершении эксперимента тестирования 4. Сравнение поведения групп (экспериментальной и контрольной) Виды 1. Межсубъектный план (испытуемые первой группы с показателями интеллекта от 100 и ниже, и испытуемые второй группы с показателями интеллекта 130 и выше) рандомизация 2. Внутрисубъектный план (с повторяющимися измерениями память/упражнения, чередование силы звука, цвета, интеллектуальных задач и т.д.) контбалансировка 3. Однофаторный многоуровневый план у уравненными группами что происходит с зависимой переменной по мере того, как постепенно изменяется независимая переменная – кофеин/скорость реакции, кривая эббингауза 4. Однофакторный план с неэквивалентными группами 5. … с независимыми группами Планирование эксперимента Варианты однофакторных планов 1. План для двух рандомизированных групп с тестированием после воздействия (Р. А. Фишер) 1. Экспериментальная группа R Х О1 2. Контрольная группа R О2 Снимает эффект тестирования Здесь R— рандомизация, Х— воздействие, О1 — тестирование первой группы, О2 — тестирование второй группы Для оценки различия в средних показателях групп используют tкритерий Стьюдента. Оценивание различий в вариации измеряемого параметра между экспериментальной и контрольной группамипроводится с помощью критерия F. Планирование эксперимента Варианты однофакторных планов 2. Для двух рандомизированных групп предварительным и итоговым тестированием 2. Контрольная группа R О3 О4 1. Экспериментальная группа R О1 Х О 2 с Контролируется фактор «истории» («фона»), так как в промежутке между первым и вторым тестированием обе группы подвергаются одинаковым («фоновым») воздействиям, также контролирует влияние побочных переменных, не позволяет контролировать эффект тестирования В реальности невозможно добиться, чтобы тест и ретест проводились в них одновременно. План превращается в квазиэкспериментальный, например: R R O1 X O3 O2 O4 Оптимальной считается процедура рандомизации порядка тестирования: тестирование членов экспериментальной и контрольной групп производится в случайном порядке. То же самое делается и с предъявлением — не предъявлением экспериментального воздействия. Разумеется, такая процедура требует наличия значительного числа испытуемых в экспериментальной и контрольной выборках (не менее 30-35 человек в каждой). Планирование эксперимента Варианты однофакторных планов 3. Для двух экспериментальных контрольных (План Соломона) 1.Эксперимент 1: R О1 Х О2 2.Контроль 1: R О3 О4 3.Эксперимент 2: R X О5 4.Контроль 2: R О6 и двух Планирование эксперимента Варианты однофакторных планов В некоторых случаях необходимо проверить сохранение во времени эффекта воздействия независимой переменной на зависимую: например, выяснить, приводит ли новый метод обучения к долгосрочному запоминанию материала. Для этих целей применяют следующий план: 1 Эксперимент 1: R О1 Х О2 2 Контроль 1: R О3 О4 3 Эксперимент 2: R О5 Х О6 4 Контроль 2: R О7 О8 Планирование эксперимента Варианты однофакторных планов 4. Для двух экспериментальных и одной контрольной план для трех групп и трех уровней независимой переменной: Эксперимент 1: R Х1 О1 Эксперимент 2: R Х2 О2 Контроль: R О3 Контрольная группа в данном случае — это третья экспериментальная группа, для которой уровень переменной Х = 0 Планирование эксперимента факторные планы 1. Более чем 1 независимая переменная А1,А2 Аn….то В 2. Два вида результатов (основной эффект, взаимодействие переменных) 3. Факторный план для двух независимых переменных 4. Факторный план для трех независимых переменных 5. Латинский квадрат 6. План для 4-х независимых переменных 7. План с независимыми группами 8. План с уравненными группами Планирование эксперимента факторные планы 9. План с неэквивалентными группами 10. План с повторяемыми изменениями 11. Смешанный факторный план Планирование эксперимента факторные планы Чаще всего используются факторные планы для двух независимых переменных и двух уровней типа 2х2. Для составления плана применяется принцип балансировки. План 2х2 используется для выявления эффекта воздействия двух независимых переменных на одну зависимую. Экспериментатор манипулирует возможными сочетаниями переменных и уровней. 2-я переменная 1-я переменная есть нет есть 1 2 нет 3 4 Применимость таких планов ограничивается только необходимостью набора большого числа рандомизированных групп. Объем экспериментальной работы чрезмерно возрастает с добавлением каждого уровня любой независимой переменной. Планирование эксперимента факторные планы План с тремя независимыми переменными вида L х М х N осуществляется по методу «латинского квадрата». Применяют тогда, когда нужно исследовать одновременное влияние трех переменных, имеющих два уровня или более. Принцип «латинского квадрата» состоит в том, что два уровня разных переменных встречаются в экспериментальном плане только один раз. Тем самым процедура значительно упрощается, экспериментатор избавляется от необходимости работать с огромными выборками. три независимые переменные, с тремя уровнями каждая: 1. L1,L2,L3; 2. М1,М2,М3 ;3. А, В, С L1 L2 L3 M1 A1 B2 C3 M2 B2 C3 A1 M3 C3 A1 B2 Планирование эксперимента факторные планы Возможны следующие взаимодействия переменных: нулевое; расходящееся (с различными знаками зависимости); пересекающееся. Оценка величины взаимодействия проводится с помощью дисперсионного анализа, а t-критерий Стьюдента используется для оценки значимости различий групповых отличий Во всех рассмотренных вариантах планирования эксперимента применяется способ балансировки: различные группы испытуемых ставятся в разные экспериментальные условия. Процедура уравнивания состава групп позволяет производить сравнение результатов. Планирование эксперимента факторные планы План с тремя независимыми переменными вида L х М х N осуществляется по методу «латинского квадрата». Применяют тогда, когда нужно исследовать одновременное влияние трех переменных, имеющих два уровня или более. Принцип «латинского квадрата» состоит в том, что два уровня разных переменных встречаются в экспериментальном плане только один раз. Тем самым процедура значительно упрощается, экспериментатор избавляется от необходимости работать с огромными выборками. три независимые переменные, с тремя уровнями каждая: 1. L1,L2,L3; 2. М1,М2,М3 ;3. А, В, С L1 L2 L3 M1 A1 B2 C3 M2 B2 C3 A1 M3 C3 A1 B2 Планирование эксперимента Экспериментальные планы для одного испытуемого «план с малым N» ПРИЧИНЫ 1. Необходимость в обеспечении индивидуальной валидности 2. Количество потенциальных участников ограничено (н.р. выжившие в катастрофе) Дж. Гудвин ПРЕИМУЩЕСТВА 1. Отсутствие сложных статистических подсчетов 2. Широкие возможности манипулирования независимыми переменными 3. Возможность изучения уникальных случаев 4. Легкость в интерпретации результатов Планирование эксперимента Экспериментальные планы для одного испытуемого «план с малым N» ВИДЫ 1. План А-В (одно задание в разных условиях) 2. План с отменой (условия 1 - смена условий – условия 1) 2. План А-В-А-В (две подачи независимых переменных А,В) 3. План А-В-С-В ( н.п. «В» в первом случае подкрепляется, во втором нет. «С» подкрепляется, но не зависит от целевого поведения. Снимает эффект плацебо) 4. План с чередующимся воздействием Планирование эксперимента Доэкспериментальные планы Признаки 1. Неэквивалентность исследовательских групп 2. Отсутствие контрольной группы 3. Отсутствие возможности внешнего контроля 4. Низкие возможности учета валидности (внеш/внутр) ВИДЫ 1. Исследование единичного случая. (однократно тестируется группа после экспериментального воздействия, материал для сравнения отсутствует) 2. План с предварительным и итоговым тестированием одной группы. 3. Сравнение статистических групп (для двух неэквивалентных групп с тестированием после Планирование эксперимента квазиэкспериментальные планы Предполагают отступление от схем истинных экспериментов ПРИЗНАКИ 1. Проведение в естественных условиях 2. Трудности контроля и управления переменными 3. Наличие контрольной группы 4. Возможность сравнения результатов экспериментальных групп или результатов одной группы до и после экспериментального воздействия Планирование эксперимента квазиэкспериментальные планы Предполагают отступление от схем истинных экспериментов ВИДЫ 1. План с предварительным и итоговым тестированием различных рандомизированных выборок. Отличается от истинного эксперимента тем, что предварительное тестирование проходит одна группа, а итоговое (после воздействия) — эквивалентная (после рандомизации) группа, которая подверглась воздействию: Этот план называют также «имитацией плана с начальным и конечным тестированием». Главный его недостаток — невозможность контролировать влияние фактора «истории» — фоновых событий, происходящих наряду с воздействием в период между первым и вторым тестированием. 2. О1 Х О2 О3 О4 Планирование эксперимента квазиэкспериментальные планы Способы формирования групп 1. 2. В исследовании участвуют естественные группы, которые по отношению к самой процедуре эксперимента не отбираются. Поэтому эффект состава группы может присутствовать, но он не столь значим. Во втором случае экспериментальная группа формируется из добровольцев, а аналогичную контрольную группу приходится комплектовать другим способом (принуждением, обещанием оплаты и т. д.) Планирование корреляционных исследований разновидность квазиэкспериментальных планов Исследование, проводимое для подтверждения или опровержения гипотезы о статистической связи между двумя и более переменными Виды: прямая корреляционная связь; связь, обусловленная неоднородностью выборки; связь, обусловленная третьей переменной; случайная корреляция - Сравнение двух групп - Лонгитюдное корреляционное исследование - Корреляционное исследование попарно эквивалентных групп - Многомерное корреляционное исследование - Одномерное исследование одной группы в разных условиях Планирование корреляционных исследований разновидность квазиэкспериментальных планов 1. При корреляционном исследовании все измеряемые переменные — зависимые. 2. План такого исследования описывается матрицей вида: Р х О (испытуемые х измерения). Основные типы корреляционного исследования. 1. Сравнение двух групп (Простейшее сопоставление 2-х групп). Применяется для установления сходства или различия двух естественных или рандомизированных групп по выраженности того или иного психологического свойства или состояния. (подростки (м/ж) / уровень агрессивности). Планирование требует создания двух репрезентативных выборок, уравненные по прочим значимым параметрам, провести измерение с помощью теста. Средние результаты у 2 групп сравниваются с помощью t-критерия Стьюдента. - Проблема рандомизации групп — они должны четко разделяться по выбранному критерию. - тестирование внутри группы должно проводиться одновременно. Если же отдельных испытуемых тестируют в разное время, то на результате может сказаться влияние временного фактора на величину переменной Планирование корреляционных исследований разновидность квазиэкспериментальных планов Целесообразно разделить первоначальные группы пополам и тестирование (по возможности) провести по следующему плану : R' О1 — R" — О2 __________________ R' О3 — R" — О4 Обработка результатов для выявления эффекта последовательности осуществляется методом двухфакторного десперсионного анализа. Сравнение естественных (нерандомизированных) групп ведется по тому же плану Основные типы корреляционного исследования. 2. Одномерное исследование одной группы, в разных условиях. Примером может служить изменение смысложизненных ориентаций у выпускников и студентов (группа и та же, условия различные). -эффект последовательности (люди могут различным образом реагировать на одни и те же условия, если менять последовательность выполнения заданий). -Эффект тестирования -эффект естественного развития Схема плана: А О1 В О2 , где А и В — разные условия. Основные типы корреляционного исследования. 3. Корреляционное исследование попарно эквивалентных групп. Этот план используется при исследовании близнецов методом внутрипарных корреляций. Дизиготные или монозиготные близнецы разбиваются на две группы: в каждой — один близнец из пары. У близнецов обеих групп измеряют интересующие исследователя психические параметры. Затем вычисляется корреляция между параметрами или близнецами. Основные типы корреляционного исследования. 4. Многомерное корреляционное исследование. группа, которая представляет собой либо генеральную совокупность, либо интересующую популяцию. - тесты, проверенные на надежность и внутреннюю валидность. - группа тестируется по определенной программе: R А(О1) В(О2) С (О3) D(О4) .... N(Оn), где А, В, С... N — тесты, О — операция тестирования. - Артефакты 1.Эффект последовательности — предшествующее выполнение одного теста может повлиять на результат выполнения другого (симметричный или асимметричный перенос). 2.. Эффект научения — при выполнении серии различных тестовых испытаний у участника эксперимента может повышаться компетентность в тестировании. 3. Эффекты фоновых воздействий и «естественного» развития приводят к неконтролируемой динамике состояния испытуемого в ходе исследования. 4.Взаимодействие процедуры тестирования и состава группы проявляется при исследовании неоднородной группы: интроверты хуже сдают экзамены, чем экстраверты, «тревожные» хуже справляются со скоростными тестами интеллекта. (В.Н. Дружинин) Основные типы корреляционного исследования. 5. Структурное корреляционное исследование. Поиск значимых корреляционных зависимостей между одними и теми же показателями, измеренными у представителей различных групп Пример: влияет ли пол родителя и пол ребенка на сходство или различие их личностных черт. Для этого поводится исследование реальных групп - семей. Затем вычисляются коэффициенты корреляции уровней тревожности родителей и детей. Получаются 4 основных коэффициента корреляции: 1) мать-дочь; 2) мать-сын; 3) отец-дочь; 4) отец-сын, и два дополнительных: 5) сын-дочь; 6) матьотец. Основные типы корреляционного исследования. 5. Лонгитюдное корреляционное исследование . Лонгитюдное исследование -Воздействующей переменной считается время -Условия считаются константными Лонгитюдное корреляционное исследование строится по плану временных серий с тестированием группы через заданные промежутки времени. Подвержен эффекту обучения, последовательности, эффекту выбывания, возможно взаимодействие эффектов выбывания и тестирования (отказ от участия в последующем обследовании)
