Eksperyment

Adrian Wójcik

awojcik@vizja.pl

Typy badań

*

Badania eksperymentalne

* Analiza wpływu manipulacyjnej zmiennej niezależnej na zmienną zależną

* Można mówić o przyczynowości: X → Y

* Badacz kontroluje zmienność zmiennej niezależnej

*

Badania korelacyjne

* Analiza związku pomiędzy zmienną niezależną i zależną

* Nie można mówić o przyczynowości, tylko o zmienności: X ↔ Y

Czy da się zbadać eksperymentalnie?

*

Wpływ wieku na preferencje muzyczne.

*

Wpływ alkoholu na zdolności manualne.

*

Wpływ pogody na samopoczucie.

*

Wpływ poczucia kontroli na zadowolenie z życia.

*

Wpływ płci na poziom dochodów.

Eksperyment = Manipulacja + ?

Klasyfikacja eksperymentów:

*

Liczba zmiennych niezależnych

*

Liczba zmiennych zależnych

*

Rodzaj zmiennej niezależnej

* Dwu lub więcej wartościowa

Efekty główne i efekty interakcyjne

6

*

Przykład: wpływ natężenia oświetlenia i nawożenia na porost rzeżuchy

5

5

*

Czy natężenie światła wpływa na wzrost rzeżuchy?

*

Czy obecność nawozu wpływa na wzrost rzeżuchy?

4

*

Czy istnieje interakcja pomiędzy nawozem a

3

światłem?

3

2

2

1

1

0

Św. Mocne

Św. Słabe

Bez nawozu

Nawóz

Eksperyment klasyczny

*

Zmienna zależna i zmienna niezależna o dwóch wartościach

* Dobór próby:

*

Selekcja osób jak najbardziej zbliżonych do siebie

*

Poziom zmiennych niezależnych ubocznych homogeniczny ( grupa jednorodna)

* Randomizacja, losowy przydział do grup

*

Operat losowania

*

Generacja przydziału do grup

* Porównanie poziomu wyjściowego zmiennej zależnej:

*

Sprawdzenie średnich i wariancji

*

Średnia wariancji dla obydwu grup to wariancja wewnątrzgrupowa

* Manipulacja, postępowanie eksperymentalne

*

al -or-nothing – wszystko albo nic, grupa kontrolna, grupa eksperymentalna

* Ponowny pomiar zmiennej zależnej

*

Sprawdzenie manipulacji

Eksperyment = Manipulacja + Randomizacja

Źródła zmienności zmiennej zależnej

*

Przed manipulacją:

* Różnice indywidualne

* Błąd pomiaru

*

Po manipulacji:

* Oddziaływanie zmiennej niezależnej

*

Wariancja całkowita = wariancje wewnątrzgrupowa + wariancja międzygrupowa

*

Stosunek wariancji międzygrupowej / wewnątrzgrupowej mówi o sile wpływu zmiennej niezależnej

Czym ludzie różnią się od brukwi?

*

Badamy wpływ nowego nawozu na porost brukwi:

* Mamy 20 poletek z wysianą brukwią, losowo przydzielamy je do warunków: z nawozem lub bez

* Przeprowadzamy pretest (pomiar wzrostu), manipulujemy (lub nie), posttest

* Analizujemy wyniki

*

Badamy skuteczność nowego leku na nadciśnienie:

* Mamy 20 uczestników, losowo przydzielamy ich do warunków: lek/placebo

* Przeprowadzamy pretest (ciśnienie krwi), manipulujemy (lub nie), przeprowadzamy posttest

* Analizujemy wyniki

*

Badamy wpływ emisji nowej reklamy Benettona na uprzedzenia społeczne:

* Mamy 20 uczestników, losowo przydzielamy ich do warunków: z reklamą lub bez

* Przeprowadzamy pretest (pomiar uprzedzeń), manipulujemy (lub nie), przeprowadzamy posttest

* Analizujemy wyniki

Problem pretestu i posttestu

*

Pomiar początkowy może zaburzać pomiar końcowy:

* Zapamiętywanie odpowiedzi z pierwszego badania

* Rozszyfrowanie celu badania

*

Rozwiązanie:

* Dwie wersje pomiaru tej samej zmiennej

* Rezygnacja z pretestu

* Plan Solomona

Plan Solomona

Plan Solomona

Rodzaje eksperymetu

*

Eksperyment laboratoryjny

* Izolacja od środowiska naturalnego

* Izolacja grup eksperymentalnych

* Wyciszenie się osób badanych przed eksperymentem

* Wada: może mieć niską trafność zewnętrzną

*

Eksperyment terenowy

* Prowadzony w środowisku naturalnym osoby badanej

*

Eksperyment naturalny

* „Dobór do grup” zostaje przeprowadzony w sposób naturalny, nie jest kontrolowany przez badacza

Eksperyment terenowy (Aronson, 1990)

*

Jak skłonić ludzi do oszczędzania wody w budynkach uniwersyteckich?

*

Miejsce: męskie natryski w Uniwersytecie Kalifornijskim w Santa Cruz

*

Tabliczka: (1) opłukać się; (2) zakręcić wodę; (3) namydlić się; (4) spłukać mydło.

80

67

60

49

40

19

20

6

0

Tabliczka Tabliczka

1 model

2 model

przed halą

pod

batryskiem

Eksperyment naturalny (Snow, 1855)

*

Wybuch epidemi cholery na Broad Street w Londynie w 1854 roku

*

Wysoka śmiertelność – woda z Tamizy poniżej spustu ściekowego

*

Niska śmiertelność – woda z Tamizy powyżej powyżej spustu ściekowego Wady eksperymentu klasycznego

*

Tylko jedna niezależna.

*

Zmienna ma tylko dwie wartości – 0 i 1

*

Zależność mierzona ma charakter liniowy

*

Brak możliwości analizy interakcji

Wymogi badania eksperymentalnego

*

Manipulacja zmienną niezależną główną

*

Kontrolowanie zmiennych niezależnych ubocznych i zakłócających

*

Dokonywanie pomiaru zmiennej zależnej.

Trafność badania eksperymentalnego

*

Trafność wnioskowania statystycznego

*

Trafność wewnętrzna

*

Trafność teoretyczna domniemanych przyczyn i efektów

*

Trafność zewnętrzna

Trafność wnioskowania statystycznego

*

Czy wybrany test statystyczny rzeczywiście odpowiada moim danym?

*

Np. test T-studenta:

* Rozkład zmiennej zależnej jest normalny

* Jednorodność wariancji

* Zmienna zależna jest zmienną przedziałową lub ilorazową

*

Rzetelność narzędzi pomiarowych.

*

Heterogeniczność grupy ⇒ zwiększenie wariancji wewnątrzgrupowej ⇒ przyjęcie hipotezy

zerowej

Trafność wewnętrzna

*

Na ile badanie daje się wytłumaczyć czynnikami innymi niż manipulacja zmienną zależną:

* Adekwatność planu do hipotezy – plan 0/1 nie nadaje się do testowania zależności krzywoliniowych

* Kontrola czynników niezależnych poza zmienną niezależną główną

* Efektywna manipulacje

*

Czynniki wpływające na obniżenie trafności:

* Historia

* Dojrzewanie

* Testowanie – interakcja pretestu i zmiennej niezależnej

* Selekcja osób badanych do grup

Trafność teoretyczna

*

Jak zostały zoperacjonalizowane:

* Zmienna zależna – jaki był pomiar?

* Zmienna niezależna – jak była manipulacja?

Trafność zewnętrzna

*

Możliwość generalizowania wyników eksperymentu poza sytuację badawczą:

* Osoby z określonej populacji

* Inne warunki

* Zastosowanej metody operacjonalizacji

* Czasu

*

Metody zwiększenia trafności zewnętrznej:

* Replikacja

*

Źródła błędu:

* Interakcja selekcji z postępowaniem eksperymentalnym

* Interakcja warunków badania z postępowaniem eksperymentalnym

* Interakcja pretestu z postępowaniem eksperymentalnym Proszę zaprojektować eksperyment.

*

Proszę zaprojektować eksperymenty, w których można by potwierdzić/odrzucić następujące mądrości ludowe:

* Gdzie kucharek sześć, tam nie ma co jeść.

* Jak Kuba Bogu, Tak Bóg Kubie.

* Im kto mniej wart, tym wyżej głowę nosi.

* Jak trwoga, to do Boga.

* Kto nigdy głodu nie czuje, temu i nie smakuje.

* Prawda i cnota ginie od złota.

*

Co będzie zmienną zależną?; Co będzie zmienną niezależną?; Jak będziecie nią manipulować?

Document Outline

  • Eksperyment
    • Adrian Wójcik
    • awojcik@vizja.pl
  • Typy badań
    • Badania eksperymentalne
      • Analiza wpływu manipulacyjnej zmiennej niezależnej na zmienną zależną
      • Można mówić o przyczynowości: X ® Y
      • Badacz kontroluje zmienność zmiennej niezależnej
    • Badania korelacyjne
      • Analiza związku pomiędzy zmienną niezależną i zależną
      • Nie można mówić o przyczynowości, tylko o zmienności: X « Y
  • Czy da się zbadać eksperymentalnie?
    • Wpływ wieku na preferencje muzyczne.
    • Wpływ alkoholu na zdolności manualne.
    • Wpływ pogody na samopoczucie.
    • Wpływ poczucia kontroli na zadowolenie z życia.
    • Wpływ płci na poziom dochodów.
    • Eksperyment = Manipulacja + ?
  • Klasyfikacja eksperymentów:
    • Liczba zmiennych niezależnych
    • Liczba zmiennych zależnych
    • Rodzaj zmiennej niezależnej
      • Dwu lub więcej wartościowa
  • Efekty główne i efekty interakcyjne
    • Przykład: wpływ natężenia oświetlenia i nawożenia na porost rzeżuchy
    • Czy natężenie światła wpływa na wzrost rzeżuchy?
    • Czy obecność nawozu wpływa na wzrost rzeżuchy?
    • Czy istnieje interakcja pomiędzy nawozem a światłem?
  • Eksperyment klasyczny
    • Zmienna zależna i zmienna niezależna o dwóch wartościach
      • Dobór próby:
        • Selekcja osób jak najbardziej zbliżonych do siebie
        • Poziom zmiennych niezależnych ubocznych homogeniczny (grupa jednorodna)
      • Randomizacja, losowy przydział do grup
        • Operat losowania
        • Generacja przydziału do grup
      • Porównanie poziomu wyjściowego zmiennej zależnej:
        • Sprawdzenie średnich i wariancji
        • Średnia wariancji dla obydwu grup to wariancja wewnątrzgrupowa
      • Manipulacja, postępowanie eksperymentalne
        • all-or-nothing – wszystko albo nic, grupa kontrolna, grupa eksperymentalna
      • Ponowny pomiar zmiennej zależnej
        • Sprawdzenie manipulacji
    • Eksperyment = Manipulacja + Randomizacja
  • Źródła zmienności zmiennej zależnej
    • Przed manipulacją:
      • Różnice indywidualne
      • Błąd pomiaru
    • Po manipulacji:
      • Oddziaływanie zmiennej niezależnej
    • Wariancja całkowita = wariancje wewnątrzgrupowa + wariancja międzygrupowa
    • Stosunek wariancji międzygrupowej / wewnątrzgrupowej mówi o sile wpływu zmiennej niezależnej
  • Czym ludzie różnią się od brukwi?
    • Badamy wpływ nowego nawozu na porost brukwi:
      • Mamy 20 poletek z wysianą brukwią, losowo przydzielamy je do warunków: z nawozem lub bez
      • Przeprowadzamy pretest (pomiar wzrostu), manipulujemy (lub nie), posttest
      • Analizujemy wyniki
    • Badamy skuteczność nowego leku na nadciśnienie:
      • Mamy 20 uczestników, losowo przydzielamy ich do warunków: lek/placebo
      • Przeprowadzamy pretest (ciśnienie krwi), manipulujemy (lub nie), przeprowadzamy posttest
      • Analizujemy wyniki
    • Badamy wpływ emisji nowej reklamy Benettona na uprzedzenia społeczne:
      • Mamy 20 uczestników, losowo przydzielamy ich do warunków: z reklamą lub bez
      • Przeprowadzamy pretest (pomiar uprzedzeń), manipulujemy (lub nie), przeprowadzamy posttest
      • Analizujemy wyniki
  • Problem pretestu i posttestu
    • Pomiar początkowy może zaburzać pomiar końcowy:
      • Zapamiętywanie odpowiedzi z pierwszego badania
      • Rozszyfrowanie celu badania
    • Rozwiązanie:
      • Dwie wersje pomiaru tej samej zmiennej
      • Rezygnacja z pretestu
      • Plan Solomona
  • Plan Solomona
  • Rodzaje eksperymetu
    • Eksperyment laboratoryjny
      • Izolacja od środowiska naturalnego
      • Izolacja grup eksperymentalnych
      • Wyciszenie się osób badanych przed eksperymentem
      • Wada: może mieć niską trafność zewnętrzną
    • Eksperyment terenowy
      • Prowadzony w środowisku naturalnym osoby badanej
    • Eksperyment naturalny
      • „Dobór do grup” zostaje przeprowadzony w sposób naturalny, nie jest kontrolowany przez badacza
  • Eksperyment terenowy (Aronson, 1990)
    • Jak skłonić ludzi do oszczędzania wody w budynkach uniwersyteckich?
    • Miejsce: męskie natryski w Uniwersytecie Kalifornijskim w Santa Cruz
    • Tabliczka: (1) opłukać się; (2) zakręcić wodę; (3) namydlić się; (4) spłukać mydło.
  • Eksperyment naturalny (Snow, 1855)
    • Wybuch epidemii cholery na Broad Street w Londynie w 1854 roku
    • Wysoka śmiertelność – woda z Tamizy poniżej spustu ściekowego
    • Niska śmiertelność – woda z Tamizy powyżej powyżej spustu ściekowego
  • Wady eksperymentu klasycznego
    • Tylko jedna niezależna.
    • Zmienna ma tylko dwie wartości – 0 i 1
    • Zależność mierzona ma charakter liniowy
    • Brak możliwości analizy interakcji
  • Wymogi badania eksperymentalnego
    • Manipulacja zmienną niezależną główną
    • Kontrolowanie zmiennych niezależnych ubocznych i zakłócających
    • Dokonywanie pomiaru zmiennej zależnej.
  • Trafność badania eksperymentalnego
    • Trafność wnioskowania statystycznego
    • Trafność wewnętrzna
    • Trafność teoretyczna domniemanych przyczyn i efektów
    • Trafność zewnętrzna
  • Trafność wnioskowania statystycznego
    • Czy wybrany test statystyczny rzeczywiście odpowiada moim danym?
    • Np. test T-studenta:
      • Rozkład zmiennej zależnej jest normalny
      • Jednorodność wariancji
      • Zmienna zależna jest zmienną przedziałową lub ilorazową
    • Rzetelność narzędzi pomiarowych.
    • Heterogeniczność grupy Þ zwiększenie wariancji wewnątrzgrupowej Þ przyjęcie hipotezy zerowej
  • Trafność wewnętrzna
    • Na ile badanie daje się wytłumaczyć czynnikami innymi niż manipulacja zmienną zależną:
      • Adekwatność planu do hipotezy – plan 0/1 nie nadaje się do testowania zależności krzywoliniowych
      • Kontrola czynników niezależnych poza zmienną niezależną główną
      • Efektywna manipulacje
    • Czynniki wpływające na obniżenie trafności:
      • Historia
      • Dojrzewanie
      • Testowanie – interakcja pretestu i zmiennej niezależnej
      • Selekcja osób badanych do grup
  • Trafność teoretyczna
    • Jak zostały zoperacjonalizowane:
      • Zmienna zależna – jaki był pomiar?
      • Zmienna niezależna – jak była manipulacja?
  • Trafność zewnętrzna
    • Możliwość generalizowania wyników eksperymentu poza sytuację badawczą:
      • Osoby z określonej populacji
      • Inne warunki
      • Zastosowanej metody operacjonalizacji
      • Czasu
    • Metody zwiększenia trafności zewnętrznej:
      • Replikacja
    • Źródła błędu:
      • Interakcja selekcji z postępowaniem eksperymentalnym
      • Interakcja warunków badania z postępowaniem eksperymentalnym
      • Interakcja pretestu z postępowaniem eksperymentalnym
  • Proszę zaprojektować eksperyment.
    • Proszę zaprojektować eksperymenty, w których można by potwierdzić/odrzucić następujące mądrości ludowe:
      • Gdzie kucharek sześć, tam nie ma co jeść.
      • Jak Kuba Bogu, Tak Bóg Kubie.
      • Im kto mniej wart, tym wyżej głowę nosi.
      • Jak trwoga, to do Boga.
      • Kto nigdy głodu nie czuje, temu i nie smakuje.
      • Prawda i cnota ginie od złota.
    • Co będzie zmienną zależną?; Co będzie zmienną niezależną?; Jak będziecie nią manipulować?