MODEL EKSPERYMENTALNY - E.
Charakterystyka - model eksperymentalny i model quasi-eksperymentalny.
Cechy eksperymentu:
Manipulacja - co najmniej jedną zmienną niezależną (zmienną niezależną-główną)
Kontrola - zmiennych niezależnych-ubocznych i zmiennych niezależnych-zakłócających zaliczonych przez badacza do O(PY)
Obserwacja/pomiar - zmienności zmiennej zależnej wywołanej zamierzonymi (intencjonalnymi) przez badacza wpływami na nią zmiennej (zmiennych) niezależnej-głównej
Model eksperymentalny, to taki model sprawdzania hipotez o zależnościach między zmienną (zmiennymi) zależną i niezależną-główną, który zakłada:
Manipulację co najmniej jedną zmienną niezależną-główną
Kontrolowanie pozostałych zmiennych, ubocznych i zakłócających uznanych przez badacza za istotne dla zmiennej zależnej, oraz
Dokonywanie pomiaru zmienności zmiennej (zmiennych) zależnej, spowodowanej zamierzonym przez badacza oddziaływaniem na nią (na nie) zmiennej (zmiennych) niezależnej-głównej.
Manipulowanie zmienną niezależną-główną polega na przydzielaniu poszczególnych jej wartości (ze zbioru liczącego co najmniej dwie wartości!) osobom badanym z próby pobranej przez badacza z populacji tak, aby jednej osobie przypisywana była tylko jedna wartość zmiennej lub jedna kombinacja wartości zmiennych, gdy ich liczba jest większa.
Owo przydzielenie musi się odbywać z respektowaniem ZASADY RANDOMIZACJI, czyli przydzielania poszczególnych wartości jednej zmiennej niezależnej-głównej w sposób losowy osobom badanym.
Wymóg randomizacji jest bardzo ważny, a jego niespełnienie sprawia, że model eksperymentalny staje się modelem QUASI-EKSPERYMENTALNYM.
Aby dane postępowanie badawcze mogło być uznane za eksperymentalne, niezbędne jest porównanie osób poddanych jakimś oddziaływaniom z osobami, które takim oddziaływaniom nie zostały poddane. Stąd też wymóg, aby do grupy eksperymentalnej dobrana została, ale nie w sposób całkowicie dowolny, grupa kontrolna.
„Manipulacja” i „kontrola” odróżniaj model E od wszystkich modeli badawczych (szczególnie od modelu ex post facto).
Jakość kontroli zmiennych niezależnych, uwzględnionych przez badacza w planie eksperymentalnym, będzie uzależniona od skali pomiarowej zmiennej zależnej Y, po przekształceniu jej w zmienną zoperacjonalizowaną.
Pierwsze zalecenie dla badacza powinien on, jeżeli zależy mu na precyzyjnym określeniu udziału każdej „kontrolowanej” zmiennej niezależnej w danym eksperymencie w wyjaśnianiu wariancji zmiennej zależnej, tak przeprowadzić operacjonalizację zmiennej zależnej, aby uzyskała ona status zmiennej interwałowej lub ilorazowej. - ale to wizja Brzezińskiego - praktycznie nierealna, gdyż „względnie często psychologowie operacjonalizują zmienne zależne na poziomie skali nominalnej czy porządkowej (…)”.
DWIE METODY KONTROLI ZMIENNYCH NIEZALEŻNYCH, STOSOWANE W PLANACH JEDNO-JEDNOZMIENNOWYCH, DWUWARTOŚCIOWYCH („0-1”).
Obie grupy porównawcze, eksperymentalną i kontrolną „wyrównuje się” w taki sposób, aby zagwarantować przybliżoną równość średnich i odchyleń standardowych rozkładów zmiennej zależnej w obu grupach przed wprowadzeniem manipulacji eksperymentalnej, a więc na etapie pomiaru początkowego zmiennej zależnej (pretestu).
Druga metoda polega na tym, że badacz do każdej osoby z jednej grupy dobiera najbardziej do niej podobną (pod względem wartości tylko tych zmiennych istotnych dla Y, które zamierza w danym badaniu w ten sposób kontrolować) osobę w drugiej grupie. Metoda ta jest znana pod nazwą METODY DOBORU PARAMI (np. przy bliźniętach monozygotycznych). Zaleca się, aby pary różniły się między sobą (maksymalizacja wariancji między parami). Po utworzeniu danej liczny par badacz przystępuje do losowego (!) rozdzielenia osób z poszczególnych par na dwie grupy - eksperymentalną i kontrolną.
Tak utworzone grupy mają charakter grup ZALEŻNYCH, a właściwymi testami istotności różnic między średnimi, które mogą być w tym przypadku zastosowane, są testy dla grup (danych) zależnych (test t dla danych zależnych).
W przypadku rozszerzenia tej metody na dowolną liczbę grup porównawczych mówimy o DOBORZE WIĄZANYM.
ANALIZA WARIANCJI ZMIENNEJ ZALEŻNEJ.
WARIANCJA - jeżeli chcemy opisać, w sposób bardzo zwięzły jakiś, zwłaszcza duży, zbiór wyników, to możemy podać jego średnią arytmetyczną (przy założeniu, że dana miara wyrażona jest na skali co najmniej interwałowej!). Wiemy też, że tę samą średnią można otrzymać, gdy wyniki są w niewielkim stopniu zróżnicowane i gdy są one znacznie zróżnicowane.
Gdy mamy trzy średnie trzech zbiorów takie same, gdybyśmy pozostali tylko przy informacji o średniej, to oba zbiory należałoby potraktować jako identyczne, a tak nie jest.
Obok informacji o średnich powinniśmy podawać jakąś informację o wielkości owego zróżnicowania; np. dyspersja wyników.
Także można przyrównać każdy wynik do średniej grupowej. Prostą miarą tego zróżnicowania może być suma „odległości” każdego wyniku od średniej.
Suma odchyleń poszczególnych wyników od ich średniej zawsze będzie wynosiła - zero. Jeżeli jednak wartość każdego odchylenia podniesiemy do kwadratu i dopiero potem dokonamy sumowania, to zlikwidujemy ową trudność.
Tak, jak obliczamy średnią z wyników, tak też możemy obliczyć średnią kwadratów odchyleń wyników od ich średniej. Jeżeli tak postąpimy, to otrzymamy nową MIARĘ ZMIENNOŚCI - WARIANCJE (s2, σ2, var ).
Równolegle stosowana jest pochodna względem niej miara - ODCHYLENIE STANDARDOWE, obliczane jako pierwiastek kwadratowy z wariancji.
Aby sprawdzić sobie wariancje trzeba:
Każdy wynik odjąć od średniej arytmetycznej
Każde odchylenie podnieść do kwadratu
Zsumować kwadraty odchyleń
Podzielić otrzymaną sumę kwadratów odchyleń przez liczbę wyników - obliczyć średnią arytmetyczną
Wariancję całkowitą jakiegoś zbioru wyników można rozbić na wariancje cząstkowe (składowe) odnoszące się do wyodrębnionych za pomocą jakiegoś kryterium (jakiejś zmiennej niezależnej uznawanej przez badacza za istotną dla Y) podzbiorów.
Wariancja całkowita rozpada się na dwie wariancje cząstkowe:
Wariancje wewnątrzgrupową (WG) liczymy jako średnią arytmetyczną poszczególnych wariancji grupowych
Wariancję międzygrupową (MG) liczymy jako wariancję średnich arytmetycznych wyróżnionych grup
Wariancja całkowita rozkłada się na dwie wariancje cząstkowe: varC = varMG + varWG
Wariancja wewnątrzgrupowa MIARĄ PRECYZJI EKSPERYMENTU.
Najlepsza grupa, to taka, którą tworzą osoby idealnie do siebie podobne, a najlepszy eksperyment to taki, w którym porównuje się grupy idealnie homogeniczne. Wówczas całą obserwowaną zmienność zmiennej zależnej można tłumaczyć wpływem na nią zmiennej niezależnej, kontrolowanej przez badacza, a będącej źródłem wariancji międzygrupowej.
W związku z powyższym, wariancję międzygrupową określa się mianem WARIANCJI KONTROLOWANEJ, a wariancję wewnątrzgrupową określa się mianem WARIANCJI BŁĘDU, WARIANCJI RESZTOWEJ.
Badacz powinien zmierzać do tego, aby:
MINIMALIZOWAĆ WIELKOŚĆ WARIANCJI WEWNĄTRZGRUPOWEJ
MAKSYMALIZOWAĆ WIELKOŚĆ WARIANCJI MIĘDZYGRUPOWEJ
Wariancję międzygrupową można rozbić na dowolną liczbę wariancji składowych, których źródłami są hipotetyczne zmienne niezależne istotne dla Y.
Metoda ANOVA:
Zaczynamy od:
Obliczenia wartości średnich arytmetycznych
aby obliczyć wariancję wewnątrzgrupową musimy wpierw:
obliczyć wariancje w obu grupach porównawczych
obliczyć średnią obu wariancji, która jest wariancją wewnątrzgrupową
wyznaczenie wariancji międzygrupowej wymaga:
obliczenia odchyleń średnich obu grup (E i K) od ich średniej
obliczamy sumę kwadratów odchyleń
po jej podzieleniu przez liczbę grup otrzymujemy wariancję międzygrupową
wariancja całkowita to suma wariancji składowych - varWG + varMG
miara stopnia kontroli zmienności zmiennej zależnej przez wprowadzoną do eksperymentu zmienną niezależną X - wariancja międzygrupowa (wariancja kontrolowana).
miara precyzji przeprowadzonego eksperymentu (miara wielkości błędu popełnionego przez badacza kontrolującego zmienność zmiennej zależnej Y za pomocą zmiennej niezależnej X) - wariancja wewnątrzgrupowa (wariancja nie kontrolowana).
Dobieraj osoby do grup porównawczych tak, aby zminimalizować wariancję wewnątrzgrupową.
Tak manipuluj daną zmienną niezależną, aby zmaksymalizować wariancję międzygrupową.
POJĘCIE PLANU EKSPERYMENTALNEGO I QUASI-EKSPERYMENTALNEGO.
Postępowanie badawcze w modelu E prowadzone jest wg określonego schematu postępowania, zwanego przez psychologów PLANEM EKSPERYMENTALNYM.
Wystandaryzowany sposób postępowania badawczego, a także określony sposób postępowania w zakresie analizy statystycznej danych eksperymentalnych.
Zgodnie z planem eksperymentalnym psycholog:
rozdziela osoby badane do co najmniej dwóch grup porównawczych: eksperymentalnej i kontrolnej, stosując się do zasady randomizacji
dokonuje pomiarów zmiennej zależnej Y (pretesty Y i posttesty Y)
kontroluje zmienne niezależne - uboczne i zakłócające
Najbardziej rozpowszechniane są wśród psychologów takie plany E, w których zmienna niezależna-głowna przyjmuje dwie wartości - eksperymentalną i kontrolną.
Gdy badacz wyróżni większą liczbę grupo porównawczych (przynajmniej jednak trzy!), np. cztery, którym przypisane będą wartości X: m, n, r, s to uzyska trafny obraz hipotetycznej zależności.
Wartości zmiennej X, wyróżnione przez badacza powinny być równomiernie rozłożone wzdłuż kontinuum wartości X,
5