Лекція №2 Експериментальні змінні і способи їх контролю
Поняття про ідеальний та реальний експеримент Поняття «ідеальний експеримент» запропонував Д. Кемпбелл.
Ідеальний експеримент передбачає зміну експериментатором тільки незалежної змінної, залежна змінна контролюється. Інші умови експерименту залишаються незмінними. Ідеальний експеримент передбачає:
еквівалентність випробовуваних,
незмінність їх характеристик у часі,
відсутність самого фізичного часу (як це не парадоксально звучить),
можливість проводити експеримент нескінченно.
Наслідком цього є проведення всіх експериментальних впливів одночасно.
Ідеальний експеримент протистоїть реальному, в якому змінюються не тільки змінні, які цікавлять дослідника,але і ряд інших умов.
Внутрішня валідність - відповідність ідеального експерименту реальному, тобто достовірність результатів, яку забезпечує реальний експеримент у порівнянні з ідеальним. Внутрішня валідність характеризує міру впливу незалежної змінної на зміну залежної змінної порівняно з впливом інших факторів. Іншими словами, внутрішня валідність тим вище, чим більше імовірність того, що експериментальний ефект (зміна залежної змінної) викликаний зміною незалежної змінної. Чим більше впливають на зміну залежної змінної неконтрольовані дослідником умови, тим нижче внутрішня валідність експерименту. Відповідно, більша ймовірність того, що факти, виявлені в експерименті, є артефактами. Планування експерименту необхідно для виявлення впливу незалежної змінної на залежну за рахунок контролю інших змінних. Змінні, які є джерелом артефактів, або усуваються, або їх вплив усереднюється (за рахунок змішування і погашення мінливості умов експерименту). Висока внутрішня валідність - головна ознака гарного експерименту (близько до «бездоганного експерименту»). Не всі змінні, що впливають на результат дослідження, можна врахувати або виключити (елімінувати). Ті з них, які порушують внутрішню валідність, називають «побічними». До числа побічних, повністю не усунених змінних відносять вплив фактора часу, фактор завдання, фактор індивідуальних відмінностей Операціональна валідність - ступінь відповідності методик і плану експерименту експериментальній гіпотезі.
Експеримент повної відповідності - експеримент, котрий повністю відтворює зовнішню реальність Зрозуміло, в реальності повна відповідність недосяжна.
Зовнішня валідність - міра відповідності експериментальної процедури реальності. Додаткові змінні, які вимагають обліку в експерименті, впливають на зовнішню валідність. Якщо від внутрішньої валідності залежить достовірність експериментальних результатів, то від зовнішньої - переносимість результатів з лабораторних умов на реальні процеси і узагальнення їх на інші сфери реальності. Конструктивна валідність - адекватність методу інтерпретації експеріментальних даних теорії.
Конструктная валідність - правильність позначення (інтерпретації) причини і експериментального ефекту за допомогою абстрактних термінів з буденної мови або формальної теорії. Конструктна валідність - правильністю вживання термінів тієї чи іншої теорії при інтерпретації даних експерименту. Встановлення конструктивної валідності вимагає відмови від альтернативних інтерпретацій співвідношення причини і наслідку з поняттями, взятими з чи іншої теорії.
З точки зору Кемпбелла, хороший експеримент повинен:
Виявляти часову послідовність передбачуваних причини і наслідку;
показувати, що ймовірні причини і ефект взаємопов'язані;
виключати вплив побічних змінних, якими можна було б пояснити експериментальний ефект;
виключати альтернативні гіпотези про теоретичні конструкти, що пояснюють цей зв'язок. Для з'ясування відносин між основними характеристиками експериментального дослідження корисно запам'ятати наступну схему: (див. рис. 4.5).
Внутрішня валідність є неодмінною умовою будь-якого експерименту. Кемпбелл виділив вісім основних чинників, що порушують внутрішню валідність експерименту. Першу групу можна назвати факторами вибірки: 1. Селекція - нееквівалентність груп за складом, яка викликає систематичну помилку в результатах. 2. Статистична регресія - окремий випадок помилки селекції, коли групи відбиралися на основі «крайніх» показників (інакше - кореляція через неоднорідність групи). 3. Експериментальний відсів - нерівномірне вибування випробовуваних з порівнюваних групах, що призводить до нееквівалентності груп за складом. 4. Природний розвиток - зміна випробовуваних, що є наслідком плину часу, без зв'язку з конкретними подіями: зміна стану (голод, втома, хвороба тощо), властивостей індивіда (вікові зміни, накопичення досвіду та ін.)
Друга група - побічні змінні, вплив яких призводить до наступних ефектів: 1. Ефект «історії» - конкретні події, що відбуваються в період між початковим і підсумковим тестуванням крім експериментального впливу. 2. Ефект тестування - вплив попереднього тестування на результат підсумкового. 3. Інструментальна похибка - визначається надійністю методу фіксації поведінки випробуваного, тобто надійністю тесту; саме надійність впливає на валідність, за твердженням Кемпбелла, а не навпаки. 4. Взаємодія факторів: відбору; природного розвитку; історії (різні історії експериментальних груп) та ін
Реальний експеримент та експеримент повної відповідності
Реальний експеримент відрізняється як від експерименту ідеального, так і від самої реальності, яку він покликаний моделювати. Ця відмінність фіксується таким поняттям, як «зовнішня валідність» психологічного експерименту. Зовнішня валідність визначає, якою мірою результати, отримані в експерименті, будуть відповідати життєвій ситуації, що послужила «прообразом» для експерименту. Крім того, зовнішня валідність характеризує можливість узагальнення, перенесення результатів, отриманих в експерименті, на весь клас життєвих ситуацій, до яких належить «прообразна», і на будь-які інші. Треба сказати, що зовнішня валідність має особливе значення на емпіричній стадії розвитку науки. У принципі можливі такі експерименти, які не відповідають ніяким реальним життєвим ситуаціям, а служать лише для перевірки гіпотез, джерелом яких є розвинута теорія. Моделювання деяких умов, наприклад в експериментах по сенсорній депривації або виробленню класичних умовних рефлексів, не відповідає ніякій життєвій реальності. Зовнішня валідність іноді трактується як характеристика експерименту, що визначає можливість переносу (узагальнення) отриманих результатів на різні часи, місця, умови і групи людей (або тварин). Однак можливість перенесення є наслідком двох причин: 1) відповідності умов експерименту його «первісній» життєвій ситуації («репрезентативність» експерименту); 2) типовість самої «первісної» ситуації для реальності («репрезентативність» ситуації).
Обрана для моделювання в експерименті ситуація може бути абсолютно репрезентативною з точки зору життя тієї групи випробовуваних, яка бере участь в експерименті, або бути рідкісною і нетиповою. Зовнішня валідність, як визначає її Готтсданкер, впливає насамперед на достовірність висновків, яку дають результати реального експерименту в порівнянні з експериментом повної відповідності. Для досягнення високої зовнішньої валідності потрібно, щоб рівні додаткових змінних в експерименті відповідали їх рівням в реальності. Експеримент, який не має зовнішньої валідності, вважається невірним. Додамо, що він хибний, якщо джерелом гіпотези є реальність, буденне знання, а не теорія. Експеримент, що не відповідає реальності, може мати досконалу внутрішню і операціональну валідність. Інша справа, що пряме перенесення його результатів у реальність неможливий без врахування впливу на залежну змінну крім незалежної і додаткових змінних. Очевидно, що досягнення повної зовнішньої валідності неможливо в принципі, тому будь-яке «чисте» аналітичне дослідження є зовнішньо невалідним. Разом з тим рекомендується максимально враховувати вплив додаткових змінних на експериментальний ефект, так як невідомо, коли буде вибудована теорія для їх пояснення, а дані, можливо, доведеться використовувати на практиці. Кемпбелл ставить знак рівності між зовнішньою валідністю, репрезентативністю експерімента і можливістю генералізації його результатів.
Він відносить до чинників, загрозливим для зовнішньої валідності, в першу чергу ефекти, пов'язані з особливостями об'єкта дослідження. Кемпбелл називає головні причини порушення зовнішньої валідності: 1. Ефект тестування - зменшення або збільшення сприйнятливості досліджуваних до експериментального впливу під впливом тестування. Наприклад, попередній контроль знань учнів може підвищити їх інтерес до нового навчального матеріалу. Оскільки генеральна сукупність попередньо тестуванню не піддається, то результати для неї можуть бути нерепрезентативними. 2. Умови проведення дослідження. Вони викликають реакцію випробуваного на експерімент. Отже, його дані не можна переносити на осіб, які не приймають участі в експерименті, цими особами є вся генеральна сукупність, крім експериментальної вибірки. 3. Взаємодія факторів відбору і змісту експериментального впливу. Їх слідства - артефакти (в експериментах з добровольцями або досліджуваними, які беруть участь з примусу). 4. Інтерференція експериментальних впливів. Випробовувані володіють памяттю і научуваністю. Якщо експеримент складається з кількох серій, то перші впливи не проходять для них безслідно і позначаються на появі ефектів від подальших дій. Більшість причин порушення зовнішньої валідності пов'язано з особливостями психологічного експерименту, проведеного за участю людини, які відрізняють психологічне дослідження від експерименту, здійснюваного спеціалістами інших природничих наук.
Проблема внутрішньої валідності розв'язна в принципі, так як можна підібрати відповідні процедури планування експерімента і математичної обробки результатів, щоб забезпечити заданий рівень їх достовірності. Згідно Кемпбеллу, проблема зовнішньої валідності як репрезентативності експерименту по відношенню до реальності нерозв'язна, так як індукція, тобто узагальнення, ніколи не може бути повністю об'єктивна. Проблема зовнішньої валідності як адекватності ситуації експерименту його «прообразній» життєвій ситуації також нерозв'язна логічними та математичними засобами: вона вимагає залучення всієї сукупності наукових психологічних знань для опису ситуації в цілому.
Експериментальна вибірка
Вибір об'єкта дослідження - наступна задача, яку варто вирішувати психологу після визначення залежної і незалежної змінних. Ідеальним об'єктом психологічного дослідження може виступати або окремий індивід, або група. Якби всі люди (або тварини) були схожі один на одного, а ще ліпше - виявилися абсолютно однаковими, то не виникло б жодних проблем. Експеримент можна провести за участю одного досліджуваного, а отримані результати застосувати для пояснення поведінки всіх інших людей. Але люди розрізняються за статтю, віком, расою, національністю, приналежністю до тієї або іншій культурі або релігії, соціальному та економічному положенню і т. д. Отже, проста генералізація (узагальнення) даних, отриманих при дослідженні одного випробуваного, неможлива . Однак на практиці, наприклад у лабораторних експериментах по дослідженню сенсорних процесів, пам'яті, уваги і т. д., цими відмінностями нехтують, вважаючи, що наш випробуваний може представляти будь індивіда з Homo sapiens. У більш цікавих випадках голуб чи щур може виступити в якості моделі будь-якої людини, наприклад в експериментах по оперантного навчання. Але це інша проблема. Тут же зазначимо, що експеримент може бути проведений з одним випробуваним (single-experiment) або з групою.
Експеримент з одним випробуваним проводиться тоді, коли: 1) індивідуальними відмінностями можна нехтувати, дослідження надзвичайно велике за обсягом і включає безліч експериментальних проб; 2) випробуваний - унікальний об'єкт, наприклад геніальний музикант або творчо обдарований шахіст; 3) від випробуваного потрібна особлива компетентність при проведенні дослідження (експерімент з навченими випробовуваними); 4) повторення даного експерименту з участю інших випробовуваних неможливо. Частіше дослідження проводиться з експериментальною групою, в котрій всі випробовувані об'єктивно різні, але відібрані і розподілені по підгрупам за допомогою тієї чи іншої-стратегії. Розрізняють чотири основних види «дизайну» - конструювання експериментальних груп.
При першому варіанті дослідження проводиться з двома різними групами: експериментальної і контрольної, які ставляться в різні умови.
Другий варіант передбачає дослідження однієї групи в експериментальних і в контрольних умовах («ефект послідовності»).
Третій варіант - конструювання груп методом «парного дизайну» - для кожного суб'єкта групи підбирається еквівалентний йому (або схожий на нього), і вони розподіляються по різних групах. Відповідно контрольна і експериментальна групи стають схожими по складу досліджуваних.
Нарешті, четвертий план є змішаним: всі групи ставляться в різноманітні умови. При цьому утворюється кілька груп.
Формування вибірки випробуваних - експериментальної групи - має підпорядковуватися низці правил. 1) Змістовний критерій (критерій операціонально валідності). Підбір експериментальної групи повинен визначатися предметом і гіпотезою дослідження. Таким чином, експериментатор повинен створити модель ідеального об'єкта дослідження для свого окремого випадку і по можливості його описати, дотримуючись цього опису при формуванні експериментальної групи. Характеристики реальної експериментальної групи повинні мінімально відхилятися від характеристик ідеальної експериментальної групи. 2) Критерій еквівалентності піддослідних (критерій внутрішньої валідності). Результати, отримані при дослідженні експериментальної вибірки, повинні поширюватися на кожного її члена. Тобто ми повинні врахувати всі значимі характеристики об'єкта дослідження, відмінності у вираженості яких можуть суттєво вплинути на залежну змінну. Припустимо, необхідно перевірити вплив ситуативної тривожності дітей на швидкість оволодіння шкільними навиками. У цьому випадку складу експериментальної групи повинен бути підібраний так, щоб до неї входили діти з однаковим рівнем розвитку інтелекту.
3) Критерій репрезентативності (критерій зовнішньої валідності). Існують теоретичні статистичні критерії репрезентативності (представленості) вибірки випробуваних. Група осіб, що беруть участь в експерименті, повинна представляти всю частину популяції, по відношенню до якої ми можемо застосовувати дані, отримані в експерименті.
Величина експериментальної вибірки визначається видом статистичних заходів та обраної точністю (достовірністю) прийняття або відхилення експериментальної гіпотези. Підбір експериментальної групи здійснюється за допомогою різних стратегій. Нагадуємо, для чого потрібна стратегія відбору груп.
• рандомізація; • попарний відбір; • страто метричний відбір; • наближене моделювання; • репрезентативне моделювання; • залучення реальних груп. Вважається, що найкраща зовнішня і внутрішня валідність досягається при стратегії підбору еквівалентних пар і стратометричній рандомізації: індивідуальні особливості випробуваних за допомогою цих стратегій контролюються максимально. В інших же випадках немає ніяких гарантій еквівалентності досліджуваних, контрольованості індивідуальних розходжень і показності групи. Залучення добровольців або примусове участь в експерименті порушує репрезентативність вибірки. Відзначимо лише, що стратегії попарного моделювання, наближеного моделювання та стратометричної рандомізації, на відміну від стратегії рандомізації («випадково відібраних груп»), припускають, що нам відомий додатковий параметр - індивідуальна особливість, яка може надати значущий вплив на результат експерименту.