Metody eksperymentalne

prezentacja opracowana

przez

Maję i Kubę

I Plany grup niezależnych

Czym jest eksperyment?

Badacze prowadzący eksperyment manipulują zmienną

zależną (ZNZ)

, aby obserwować jej wpływ na zachowanie

mierzone jako zmienna

zależna (ZZ)

.

Eksperyment pozwala nam obserwować to co
niewidzialne.

Psychologowie
przeprowadzają
eksperymenty, żeby

testować hipotezy

dotyczące przyczyn
zachowania oraz dalej

wykorzystywać ich wyniki

przy tworzeniu lub
udoskonalaniu
oddziaływań czy też
programów, które
efektywnie zmienią
zachowanie ludzi.

Aby eksperyment był dobry musi
charakteryzować się :

>

Trafnością wewnętrzną

>

Rzetelnością

>

Trafnością zewnętrzną

>

Wrażliwością

Trafność wewnętrzna

to stopień, w jakim różnice w

wynikach można przypisać jednoznacznie zmiennej
niezależnej (ZNZ) i wykluczyć inne prawdopodobne
wyjaśnienia otrzymanych wyników. Problemy z trafnością
wewnętrzną występuje przy utracie osób badanych.
Utrata osób badanych może być mechaniczna lub
tendencyjna.
Mechaniczna utrata osób badanych (np. w wyniku
zepsucia się przyrządu badawczego komputera) nie jest
groźna ponieważ nie wpływa na spadek trafności
wewnętrznej.
Za to tendencyjna utrata osób badanych ma poważne
konsekwencje ponieważ ubytek jest powiązany z pewnymi
cechami uczestników, a może się zdarzyć, że cechy te
związane są ze zmienną zależną, używaną do opisu oceny
eksperymentu.

Trafność zewnętrzna to stopień, w jakim
otrzymane wyniki można uogólnić na różne
populacje, miejsca, warunki. Trafność zewnętrzna
wiąże się z odpowiedzią na pytanie czy takie
same wyniki pojawią się wtedy, gdy będą brać w
nim udział inne osoby w innej sytuacji i
warunkach. Jedną z metod stosowanych dla
otrzymania trafności zewnętrznej jest replikacja.

Replikacja to powielenie procedur
eksperymentalnych w celu określenia czy w
wyniku badania innych osób za drugim razem
otrzymamy takie same rezultaty. Replikacja
również dostarcza dowodu na rzetelność testu.

Rzetelność określa stopień niezawodności
przyrządu pomiarowego lub testu. Innymi słowy
to stopień w jakim test mierzy to co mierzy.

Wrażliwość testu to stopień w jakim jesteśmy w
stanie wykryć wpływ zmiennych zależnych (ZZ)
na zachowanie.

Niezbędnym elementem
eksperymentu jest kontrola.
Związana jest ona z warunkiem
potrzeby charakteryzowania się
dobrego eksperymentu trafnością
wewnętrzną, na którą składają się 3
warunki przyczynowo-skutkowe:
współ-zmienności, porządku
czasowego związku i eliminowania
innych możliwych wyjaśnień.
Kontrolę osiągamy dzięki
manipulacji, utrzymywaniu stałych
warunków i równoważeniu.
Manipulacja zmienną niezależną
służy do ustalanie porządku
czasowego i pozwala na bardziej
precyzyjne określenie
współzmienności. Inne możliwe
wyjaśnienia wyklucza się dzięki
utrzymywaniu stałych warunków i
równoważeniu.

Żeby mówić o manipulacji
musimy przeprowadzić
eksperyment na
przynajmniej dwóch
poziomach np. przed i po
zjedzeniu 3-bita, po
przeczytaniu tekstu
neutralnego i najeżonego
nieznanymi słowami itd.
Najczęściej w
eksperymencie
wykorzystuje się więcej niż
dwa poziomy, ale dwa są
niezbędne, aby dokonać
porównania różnic w
obserwowanym
zachowaniu.

Utrzymywanie stałych warunków
pozwala być pewnym, że zmienna
niezależna jest jedynym czynnikiem
różnicującym grupy. Ważne jest aby
instrukcja na początku eksperymentu
była taka sama, najlepiej jeśli badanie
przeprowadza zawsze ta sama osoba,
w tych samych warunkach, żeby
ograniczyć działanie zmiennych
zakłócających do tego stopnia, by
jedyną różnicą było kluczowe
wydarzenie (zmienna niezależna).

Równoważenie, jest potrzebne
ponieważ nie wszystkie czynniki, które
chcemy kontrolować możemy
pozostawić stałymi. Najprostszym i
najważniejszym przykładem są po
prostu cechy osób badanych.
Ponieważ niemożliwe jest
wyeliminowanie różnic między
badanymi, chyba, że przez utworzenie
grupy klonów:) Eksperymentator
powinien sprawdzić czy różnice
indywidualne nie nakładają się ze
zmienną niezależną. Np. gdy zmienną
niezależną, przy pozbawieniu ludzi
pokarmu na 5 godzin, byłby stan
deprywacji pokarmowej. Mogłoby
okazać się, że niektórzy badani nie
odczuli by wcale głodu zaś inni czuli
by się wyjątkowo niekomfortowo.

Plan grup zrandomizowanych

Randomizacja to technika tworzenia grup niezależnych
polegająca na losowym przydziale osób. Jej calem jest
stworzenie grup porównywalnych przez zrównoważenie
różnic indywidualnych. Plan grup zrandomizowanych
pozwala na określenie przyczynowo-skutkowego związku
między zmienną niezależną a zależną.

Plan grup niezależnych do każdego warunku
eksperymentalnego przypisuje losowo inną grupę
badanych. Na przykład gdybyśmy każdej grupie dawali do
obejrzenia inną grupę obrazów i później zadawali
dotyczące ich pytania powinniśmy być pewni, że różnice
nie wynikają z niższego poziomu inteligencji albo wyższej
ekstrawersji.

Częstą techniką losowego
przydziału do grup jest
randomizacja w blokach.
Gdy każdemu z warunków
przyporządkowanych jest
określona liczba osób,
odpowiada ona liczbie
bloków. Każdy blok zawiera
losowe przyporządkowanie
warunków
eksperymentalnych.

Wyobraźmy sobie taki eksperyment.
Przedstawicielom pięciu państw (1,2,3,4,5) chciano pokazać fragment
niemego filmu. Pierwszej grupie-sceny brutalne, drugiej-erotyczne,
trzeciej-przyrodnicze, czwartej-sensacyjne, piątej-obyczajowe przed i
po ekspozycji zbadano by im poziom samokontroli. Przydział do grup
wg randomizacji w blokach wyglądał by następująco:

SCENY:

Brutaln

e

Erotyczne Przyrodnicze Sensacyjne

Obyczajowe

Blok1

A

B

C

D

E

Blok2

B

C

D

E

A

Blok3

C

D

E

A

B

Blok4

D

E

A

B

C

Blok5

E

A

B

C

D

Blok6

A

B

C

D

E

Blok7

B

C

D

E

A

Blok8

C

D

E

A

B

Blok9

D

E

A

B

C

Blok10

E

A

B

C

D

W każdym bloku znajdują się przedstawiciele każdej grupy w taki
samym stosunku w sposób losowy przyporządkowany do warunku.

Metoda placebo.
Czynnikiem zakłócający
trafność wewnętrzną
mogą być oczekiwania
zarówno uczestników
eksperymentu jak i
samych
eksperymentatorów.
Efekt badacza prowadzi
do innego traktowania
przez osobą prowadzącą
badanie niektórych
badanych ze względu na
warunek badawczy.
Dlatego stosuje się
czasem efekt placebo i
podwójnego placebo
(podwójnej
nieświadomości
manipulacji
eksperymentalnej)

Inne plany grup niezależnych:

> Plan oparty na doborze wiązanym

> Plan grup naturalnych

Plan oparty na doborze wiązanym wykorzystuje się kiedy jest
zbyt mało badanych by zapewnić efektywność randomizacji.
Najlepszym kryterium doboru jest poziom wykonania zadania
mierzącego zmienną zależną (ZZ) lub zadania należącego do tej
samej kategorii. Stosuje się więc pretest, który umożliwia nam
zróżnicowanie grupy. Po dopasowaniu wg podobieństwa badani są
losowo przydzielani do poszczególnych warunków.

Plan grup naturalnych stosowany jest przez dobieranie różnic
indywidualnych (zmienne osobowościowe), nie zaś przez manipulacje
nimi. Na podstawie tego planu nie można wnioskować o charakterze
przyczynowo-skutkowym, ponieważ możliwe są inne, wiarygodne
wyjaśnienia różnic między grupami. Np. na pytanie „Czy osoby
zamknięte w klasztorach różnią się istotnie od osób do nich nie
należących?” możemy uzyskać odpowiedź korzystając z badania
opartego na planie grup badawczych. Tego typu badania stosuje się
najczęściej kiedy manipulacja zmiennymi jest z jakiegoś powodu
nieetyczna lub niewykonalna.

Analiza eksperymentów

Wnioskowanie statystyczne o
danych próby opiera się na
dwóch metodach:

> Przedział ufności
> Testowanie hipotezy zerowej
(H

0

)

> Analiza wariancji (ANOVA)

Przedział ufności wykorzystuje się do szacowania wartości
populacji.
Z przeprowadzonego przez OBOP sondażu wynika, że Samoobronę
popiera 36%. Przedział ufności tych badań wynosi 8%. Wynika z tego,
że faktyczne wyniki mogą być zarówno mniejsze jak i większe o 4%
wynoszą więc od 32-40%

Testowanie hipotezy zerowej błąd pierwszego rodzaju jeśli
hipoteza zerowa jest prawdziwa i odrzucimy ją, błąd drugiego rodzaju
kiedy hipoteza zerowa jest fałszywa, a przyjmiemy ją.

Analiza wariancji (ANOVA) jest stosowana do sprawdzenia czy ZNZ
ma istotny wpływ na ZZ, opiera się na identyfikowaniu źródeł
wariancji błędu i systematycznej zmienności w danych.

Test F polega na statystycznym oznaczeniu stosunku pomiędzy
wariancją międzygrupową a wewnątrz grupową. Bada stosunek
systematycznej wariancji i wariancji błędu. Przy założeniu
prawdziwości H

0

oba źródła wariancji reprezentują jedynie wariancję

błędu i oczekiwaną wartość F=1

Wielkość efektu.
Problem związany z
wnioskowaniem
statystycznym polega na
tym, że wpływa na nie
wielkość grupy. Miara
wielkości efektu bada
wpływ ZNZ na ZZ i nie
zależy od wielkości grupy.
Jedna z powszechnie
stosowanych miar
wielkości efektu została
oznaczona literą d. Miara
efektu próby dostarcza
informacji, których nie
można uzyskać za
pomocą testów
statystycznych.

Patrz slajd wyżej: sondaż dotyczący
poparcia dla Samoobrony 

Jeżeli wykonaliśmy
wiele
eksperymentów
badających jedną
ZZ i chcemy
podsumować ich
wyniki,
dokonujemy
metaanalizy,
która posługuje się
miarami wielkości
efektu tych
eksperymentów.
Jest to analiza nie
poszczególnych
danych lecz całych
eksperymentów.
Ważnym etapem
metaanalizy jest
podjęcie decyzji,
który eksperyment
należy uwzględnić
w analizie.

Pewien pan
(Rosenthal)
zastosował
metaanalizę
do
podsumowani
a wyników
345
eksperyment
ów nad
efektem
związanym z
osobą
badacza.

II Plany z powtarzanymi pomiarami

Warto stosować plany z powtarzanymi pomiarami gdy:
• Mamy mało osób badanych
• Chcemy zwiększyć efektywność eksperymentu.
• Chcemy zwiększyć wrażliwość eksperymentu.
• Chcemy zanalizować różnice w zachowaniu tych samych
osób w różnym czasie.

UWAGA!!!

Kilkakrotne testowanie osób badanych nie jest

tym samym co plan z powtarzanymi pomiarami, gdyż tu
badacz manipuluje ZNZ.
Z reguły zmienność pomiędzy osobami jest większa niż
wewnątrz osoby:) Co zmniejsza wariancje błędu, a w
efekcie ułatwia zaobserwowanie wpływu ZNZ.

Plany z powtarzanymi pomiarami
eliminują zakłócający wpływ różnic
indywidualnych, ale prowadzi do
niebezpieczeństwa pojawienia się
efektu wprawy. Zachowanie
uczestników eksperymentu może
zmieniać się po prostu ze względu
na fakt powtórnego testowania.
Aby zrównoważyć efekt wprawy
stosuje się różne techniki. W
pełnym planie z powtarzanymi
pomiarami osoby badane biorą
udział w każdym warunku kilka
razy w różnej kolejności, by
zrównoważyć efekt wprawy
wewnątrz osób badanych.

Stosuje się więc randomizację w

blokach lub procedurę ABBA.

Randomizacja w blokach

przyporządkowuje warunki

eksperymentu każdorazowo w

sposób losowy.
Z procedury ABBA korzystamy
kiedy randomizacja w blokach
nie sprawdza się. Sprowadza się
ona do tego, że najpierw
prezentujemy warunki w losowej
kolejności, później zaś w
kolejności dokładnie odwrotnej.

W planie niepełnym
badani biorą udział w
warunku tylko raz, lecz
dla poszczególnych
grup zmienia się
kolejność warunków,
by zrównoważyć efekt
wprawy między
osobami badanymi.
Dobrze jest kiedy
możemy zastosować
wszystkie możliwe
kolejności.
Ilość kombinacji dla N
warunków wynosi N!
Czyli dla 3 warunków
jest 6 możliwych
kolejności 3*2*1=6
(ABC,ACB,BAC,BCA,CA
B,CBA)

Dwie metody wyboru
specyficznych
kolejności (kiedy nie
możemy zbadać
wszystkich) w planie
niepełnym to:
kwadrat łaciński i
rotacja losowo
ustawionej kolejności
początkowej.

Ograniczenia planu
z powtarzanymi
pomiarami.

Istnieją zadania
nieodwracalne, nie
możliwe do zastosowania
drugi raz. W takich
przypadkach korzysta się z
różnych wersji zadań.
Np. gdy dajemy badanemu
do nauczenia listę słów,
następnym razem
uzyskałby lepsze wyniki,
gdyż tylko powtarzałby to
czego uczył się wcześniej
dlatego też tworzy się
nową listę. Jednakże
pojawia się
niebezpieczeństwo, że
zamieszczona na drugiej
liście słowa będą np.
trudniejsze od tych z listy
1.

Kolejnym problemem z jakim spotkać się możemy
podczas stosowania planu z powtarzanymi pomiarami jest
transfer różnicowy, który wynika z faktu, że zachowanie
osoby badanej może być uwarunkowane tym, którym
warunkiem zostało poprzedzone. Ponieważ transfer
różnicowy zagraża trafności wewnętrznej badania,
zmienne, które mogą do niego prowadzić powinny być
testowane w grupach niezależnych.

Analiza wyników

Wrażliwość testu to stopień w jakim jesteśmy w stanie
wykryć wpływ zmiennych zależnych (ZZ) na zachowanie.
Moc testu wyznacza prawdopodobieństwo, z jakim test
statystyczny pozwala nam na odrzucenie hipotezy
zerowej zakładającej brak różnic między grupami.
Plan z powtarzanymi pomiarami jest często bardziej
wrażliwy i ma większą moc statystyczną niż plan grup
niezależnych. Analiza wariacji jest podobna jak przy
planie grup niezależnych.

III Złożone plany eksperymentalne

Plany złożone stosujemy przy testowaniu wpływu więcej
niż jednej ZNZ w jednym eksperymencie. Umożliwia on
badanie interakcji między ZNZ.

Do badania ZNZ stosuje się zarówno plan grup
niezależnych jak i plan powtarzanych pomiarów. Jeśli plan
grup niezależnych i plan powtarzanych pomiarów
występują w jednym planie złożonym nazywa się go
planem mieszanym.
Najprostszym planem złożonym jest schemat 2*2-2
zmienne niezależne mają po dwa poziomy. Liczbę
warunków liczymy mnożąc liczby poziomów każdej ZNZ,
w tym przypadku wynosi ona 2*2=4, ale gdyby dwie
zmienne niezależne miały po trzy poziomy wynosiłby
9=3*3 nie 6=2*3.

Efekt główny to ogólny wpływ ZNZ. Wyraża ona różnice
między wynikami poziomów jednej ZNZ uśrednionymi
poprzez poziomy drugiej ZNZ (średnia arytmetyczna).

Kolor skóry

kapitana

Wynik

Czarny

Biały

Sukces 309,6

280,9

Porażka 155,3

196,1

Ogólną średnią wyniku "sukces” uzyskujemy uśredniając
dwie wartości dla kapitanów
[(309,6+280,9)/2]=209,2

O

interakcji

między ZNZ mówimy gdy efekt jednej

ZNZ różni się w zależności od poziomu drugiej ZNZ.
Pokazują to wykresy lub tabele. Nierównoległe linie
na wykresie sugerują interakcje.

Analiza planu złożonego

Źródłem wariancji w planach złożonych z dwóch ZNZ są efekty
główne każdej ZNZ i interakcji pomiędzy nimi.
Sposób interpretacji wniosków eksperymentów opartych na planie
złożonym zależy od tego, czy wystąpiła istotna statystycznie
interakcja
Jeżeli w wyniku ogólnej analizy wariancji okaże się, że interakcja jest
statystycznie istotna, źródło interakcji identyfikujemy za pomocą
analizy efektów prostych o prostych porównaniach między parami.
Efekt prosty to wpływ jednej ZNZ na jednym poziomie drugiej ZNZ
Jeżeli ZNZ ma więcej niż 3 poziomy, badamy źródło efektu prostego
porównując średnie parami.
Jeżeli w wyniku ogólnej analizy wariancji okaże się, że interakcja NIE
jest statystycznie istotna, sprawdzamy istotność statystyczną
efektów głównych. Źródło statystycznie istotnego efektu głównego
określamy bardziej precyzyjnie za pomocą porównań analitycznych,
czyli porównań par średnich.

Interpretowanie
interakcji

Teorie często zakładają, że
zachowanie wyznaczone jest
interakcją dwóch ZNZ.
Dlatego w testowaniu takich
teorii użyteczne są
eksperymenty oparte na
planie złożonym.

Dzięki testowaniu interakcji
pomiędzy ZNZ, badacze mogą
znaleźć powody, dla których w
poprzednich badaniach uzyskali
sprzeczne wyniki.

Kiedy w eksperymencie opartym
na planie złożonym nie pojawia się
żadna interakcja, wpływ każdej
ZNZ może być uogólniony na
poziomy innej ZNZ. W takim
wypadku wzrasta trafność
zewnętrzna zmiennych
niezależnych.

Ważne ZNZ to zmienne,
które wpływają na
zachowanie. ZNZ może stać
się ważna albo w sposób
bezpośredni (efekt główny)
albo wchodząc w interakcję
z inną ZNZ wpływając na jej
zachowanie.

Kiedy wyniki uzyskane przez osoby badane
osiągają maximum lub minimum (efekt sufitu i
podłogi) w przynajmniej jednym z warunków
eksperymentu wyniki interakcji nie poddają się
interpretacji.

Uff…
Koniec