Розглядають дві схеми, найпоширеніші у практиці експериментування.
Стратегії експериментального дослідження
| Констатуюча стратегія | Етапи реалізації | ||
| Експеримент будується за констатуючою стратегією у тому випадку, коли його метою є констатація каузального зв'язку між явищами (між ЗЗ і НЗ). Пр.: якість сприймання матеріалу студентами залежить від його цікавості | 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. | Теоретичний аналіз. Визначення структурних елементів (змінних, експериментальної гіпотези...) Вибір плану експерименту. Проведення експерименту. Якісний та кількісний аналіз результатів. Перевірка статистичної значимості даних. Інтерпретація результатів. | |
| Формуюча стратегія | Етапи реалізації | ||
| Експеримент будується за формуючою стратегією у тому випадку, коли його метою є не лише вивчення, а й формування одного явища внаслідок впливу іншого (формування 33 внаслідок впливу НЗ). Пр.: введення підсумкових контрольних робіт з кожної теми формує у студентів відповідальне ставлення до предмету | 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. | Теоретичний аналіз. Визначення структурних елементів. Вибір плану експерименту. Констатуючий діагностичний зріз (вимір). Проведення експерименту. Контрольний діагностичний зріз (вимір). Якісний та кількісний аналіз результатів Перевірка статистичної значимості даних Інтерпретація результатів. Порівняння результатів до та після впливу. | |
| Стратегія зіставлення | Етапи реалізації | ||
| Експеримент будується за стратегією зіставлення у тому випадку, коли його метою є порівняння впливу одного явища на інше в групах з різ- ними характеристиками (віковими, статусними тощо) (порівняння впливу НЗ на 33 групах з різними характеристиками). Пр.: заохочення більш дієве у роботі з відмінниками ніж невстигаючими учнями | 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. | Теоретичний аналіз. Визначення структурних елементів. Вибір плану експерименту. Проведення експерименту в групах з різними характеристиками. Якісний та кількісний аналіз результатів. Перевірка статистичної значимості даних. Інтерпретація результатів. Зіставлення та порівняння результатів в групах з різними характеристиками. | |
Розглядають дві схеми, найпоширеніші у практиці експериментування.
· розв’язання проблеми досягнення внутрішньої і зовнішньої валід-ності на основі обґрунтування експериментальної гіпотези, її операціо-налізації і використання відповідних методичних процедур виміру змінних таким чином, щоб не втратити специфіку психічної реаль-ності;
· здійснення вибору плану як форми експериментального контролю відповідно до особливостей базисного процесу, що реконструюється в експерименті згідно з його розумінням у рамках певної теорії.
Наприклад, у дослідженнях мотивації як базисного процесу за умови співвіднесення її особливостей з факторами ситуації план екс-перименту буде передбачати саме реалізацію відповідних факторів-ситуацій для актуалізації цього феномена. Якщо ж мотивація пов’язу-ється з властивими особистості диспозиціями, план експерименту буде передбачати насамперед підбір груп таким чином, щоб забезпе-чити функціональний контроль цих мотиваційних диспозицій
2) Формальне планування спрямоване на вибір схеми, тобто плану організації впливу незалежної змінної на залежну. План у цьому контексті представляє логічну схему, яка визначає характер і порядок різ-них фаз експерименту, кількість дослідів, контроль факторів, що загрожують валідності експерименту, тощо. Тут, згідно з Р. Готтсданкером, аналізується:
· чи пропонуються умови незалежної змінної одному й тому ж досліджуваному, чи різним групам людей; у першому випадку говорять про інтраіндивідуальні схеми, в другому — про міжгрупові; проміж-ним варіантом до зазначених схем є кросіндивідуальні схеми, в яких пропонується пред’явлення всіх умов незалежної змінної кожному досліджуваному, але подають їх у певній, як правило, позиційно вирівняній послідовності;
· чи можливо виокремлення одиничної незалежної змінної, чи не-залежна змінна подається спільно з іншими умовами, що повинні бути співвіднесені з особливостями зовнішньої реальності, на яку пла-нується поширити експериментальні результати;
· чи контролюються всі можливі джерела виникнення артефактів з боку побічних змінних, зокрема систематичне змішування незалежної і побічних змінних або супутнє змішування різних незалежних змінних;
· чи планується схема дослідження впливу однієї незалежної змін-ної чи кількох (факторна схема), чи передбачається при цьому кількісний вимір результату дії незалежної змінної (і взаємодії незалежних змінних у факторних експериментальних схемах);
· чи досягається найкраща репрезентативність реального експери
менту в порівнянні з мисленним, бездоганним експериментом [1].
Формальне планування часто поєднується з обґрунтуванням достовірності або значущості отриманих емпіричних результатів. Тут важливо визначити, чи потрібне статистичне рішення, чи експериментальний ефект “б’є в очі” (йдеться про експеримент, у якому очікується настільки велика різниця між умовами, що статистичне рішення не потрібне).
У разі встановлення необхідності статистичного рішення, коли передбачається наявність відносно невеликої, але стійкої різниці між умовами, визначається, яким чином буде оцінюватися експериментальний ефект (за якими мірами зв’язку і відмінності), яким буде мінімальний ефект, достатній для судження про значущість відмінностей (зв’язків), а також ймовірність помилки 1-го і 2-го роду (або альфа- і бета-рівень)
Слід зауважити, що взагалі планування експерименту можливе за таких умов:
· наявність більш ніж одного рівня незалежної змінної, зокрема, наявність активних і пасивних станів незалежної змінної (оскільки висновок про експериментальний вплив ґрунтується на порівнянні показників залежної змінної в різних умовах незалежної змінної);
· можливість виміру змінних за однією з видів шкал (номінальній, порядку, інтервалів чи шкали відношень);
· можливість функціонального контролю рівнів незалежної змінної, коли дослідник може реально маніпулювати цією змінною або здійснювати контроль шляхом підбору груп досліджуваних (інакше, коли дослідник використовує вже “готові” значення незалежної змінної як результати психодіагностики, він не може бути впевненим, що саме незалежна змінна визначила залежну);
· формальне планування (вибір експериментальної схеми) дає можливість досягти внутрішньої валідності експерименту, гарантувати компенсацію артефактів (систематичне змішування і супутню несис-тематичну мінливість незалежної змінної з часом, ефекти послідовнос-ті, комунікативні артефакти тощо), забезпечити максимально можли-ве наближення до експерименту повної відповідності [4].
Типи планування виокремлюють:
- залежно від характеру динаміки незалежної змінної (якісне і кількісне);
- залежно від схеми порівняння (інтраіндивідуальний, міжгрупо-вий, крос-індивідуальний);
· залежно від кількості незалежних змінних (простий і факторний)
2. КЛАСИФІКАЦІЯ ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНИХ ПЛАНІВ:
2.1. Поняття про якісні та кількісні експериментальні плани
2.2. Поняття про внутрішньогрупові та міжгрупові експериментальні плани
Символи та графічні позначення, що використовуються при аналізі планів експерименту (схема аналізу)
| Символ | Характеристика |
| X | Експериментальний вплив |
| О | Вимір експериментального ефекту (дослідження, спостереження, тестування) |
| R | Еквівалентність експериментальних груп (рандомізація) |
| ХО | Експериментальний вплив та вимір на одній вибірці (вплив передує виміру) |
| XOO | На одній вибірці здійснювався експериментальний вплив та вимір; на іншій лише вимір; виміри на обох вибірках здійснювалися одночасно. Вибірки не еквівалентні (не рандомізовані) |
| RXO R О | На одній вибірці здійснювався експериментальний вплив та вимір; на іншій лише вимір; виміри на обох вибірках здійснювалися одночасно. Вибірки еквівалентні (рандомізовані) |
| + | Фактор, що загрожує валідності експерименту, контролюється |
| - | Фактор, що загрожує валідності експерименту, не контролюється |
| ? | Можливість загрози валідності експерименту з боку того або іншого фактору |
| Фактор загрози валідності експеримента іррелевантний (не може розглядатися, оскільки не має місця в експерименті) |
2.3 Плани з однією незалежною змінною та факторні плани, плани з малим N
 |  | ||
Залежно від кількості незалежних змінних, задіяних у експерименті, плани поділяються на факторні (багатофакторні, плани з кількома незалежними змінними) та плани з однією незалежною змінною (однофакторні). НЗ є фактором маніпуляції в експерименті, звідки і назви планів: однофакторні — з однією НЗ; багатофакторні — з кількома НЗ.
Переваги і недоліки факторних планів та планів з однією незалежною змінною
за Мартин Д. Психологические эксперименты. — СПб.: ЕВРОЗНАК, 2002.—480 с.
| Дворівневий план з однією незалежною змінною | |
| Переваги | Недоліки |
| Легкість у побудові, аналізі та інтерпретації. Однозначність інтерпретації про наявність/відсутність каузального зв'язку | Неможливість висновку про функцію (характер) каузальної залежності. Обмеженість дослідницького прогнозу |
| Багаторівневий план з однією незалежною змінною | |
| Переваги | Недоліки |
| Можливість висновку про функцію (характер) каузальної залежності. Можливість дослідницького прогнозу | Збільшення затрат часу (міжгрупо-вий план) та учасників (внутрішньо-груповий план). Складність статистичних вимірів |
Простий план, або план для однієї незалежної змінної:
1) план із попереднім і підсумковим тестуванням: передтест — експериментальний вплив — посттест (табл. 4). За цим планом можливе здійснення чіткого контролю внутрішньої валідності за рахунок зіставлення результатів експериментальної і контрольної груп.
Загрози :
· загроза артефакту через вплив результатів тестування на досліджуваних і, отже, змішування тестового й експериментального впливу. Це обумовлено тим, що зміст тестових і експериментальних завдань, як правило, подібний (оскільки в тестуванні вимірюється залежна змінна) і, отже, можлива сенсибілізація — підвищення чутливості досліджуваних до експериментального впливу.
· джерелом артефактів може стати неодночасність тестування в обох групах одним експериментато-ром. Цей ефект неодночасності вимірювання частково долається в ре-зультаті рандомізації, коли досліджуваних з експериментальної і контрольної груп тестують у випадковому порядку.
ЕГ: R01 X 02
КГ: R03 04
| Предтест | Експер. вплив | Посттест | |
| Експерментальна група | X | ||
| Контрольна група |
Тут порівнюють 1) 01 і 02, 2) 03 і 04, 3) 02 і 04. Вплив незалежної змінної констатується, коли перша різниця є значущою, друга є незначущою, третя є значущою.
Оскільки для таких планів існує загроза зовнішньої валідності, іноді використовують
2) план для двох рандомізованих груп із тестуванням після впливу,коли групи вирівнюються за технікою рандомізації, після чого здійснюється експериментальний вплив:
експериментальна група ЕГ: R X 01;
контрольна група КГ: R 02,
де R — рандомізація, X— експериментальний вплив, 01 і 02 — тестування експериментальної і контрольної груп відповідно.
| Експер. вплив | Посттест | |
| Експерментальна група | X | |
| Контрольна група |
Тут, оскільки попереднє тестування відсутнє, попереджено прояв ефекту взаємодії тестування і змісту експериментального впливу.
Загроза :
· вихідний рівень залежної змінної невідомий, важко оцінити силу впливу (що не підходить для експериментів, наприклад, у педагогічній психології, коли, скажімо, необхідно оцінити ефекти научіння).
· рандомізація не гарантує абсолютну правильність відбору досліджуваних в ек-вівалентні групи
3) план Соломона. За цим планом беруться дві контрольні групи і дві експериментальні, в одній парі проводять попереднє тестування, а в іншій — ні:
ЕГ1: R01 Х 02;
КГ1: R03 04;
ЕГ2: R X 05;
КГ2: R 06.
| Предтест | Експер. вплив | Посттест | |
| Експерментальна группа 1 | X | ||
| Контрольна группа 1 | |||
| Експерментальна группа 2 | X | ||
| Контрольна группа 2 |
Тут можна виявити взаємодію тестування і експериментального впливу шляхом порівняння 02 і 04 з 05 і 06 відповідно. Сам експериментальний вплив може бути перевірений шляхом порівняння результатів посттестів 02 і 05 з одного боку, з результатами посттестів 04 і О6 — з другого.
Вплив неекспериментальних подій може бути проаналізований шляхом порівняння різниці передтесту і посттесту в КГ1. Якщо в даній групі спостерігаються зміни, то це може свідчити про те, що навіть за відсутності експериментального впливу існують інші, неексперимен-тальні фактори, які сприяють змінам у поведінці досліджуваних. Уточнити вплив ефектів природного розвитку, фону в цілому можна, порівнюючи 06 і 01, 06 і 03.
3а) Д. Кемпбелл спростив запропоновані Р. Соломоном порівняння, звівши дані до такої схеми (табл. 5):
За цією схемою порівняння середніх у стовпчиках за допомогою дисперсійного аналізу дозволяє зробити висновок про вплив незалежної змінної на залежну.
Слід зауважити, що для зазначених планів можна встановити вплив незалежної змінної, але не його якісні характеристики, форму залежності між незалежною і залежною змінною.
4) системний експериментальний план - обирається кілька рандомізованих груп, кожній з яких пропонується свій рівень незалежної змінної (при цьому вибирається стільки експериментальних груп, скільки є рівнів незалежної змінної). На-приклад:
ЕГ 1: R X1 01;
ЕГ2: R Х2 02;
КГ: R 03,
де X1 і Х2 — рівні незалежної змінної X. При цьому в даному випадку контрольну групу розглядають як експериментальну, для якої рівень незалежної змінної X = 0.
| Експер. вплив | Посттест | |
| Експерментальна группа 1 | X1 | |
| Експерментальна группа 2 | X2 | |
| Контрольна группа | X=0 |
ФАКТОРНІ ПЛАНИ.
Факторные эксперименты применяются тогда, когда необходимо проверить сложные гипотезы о взаимосвязях между переменными. Общий вид подобной гипотезы: "Если А¹, А², …, Аⁿ, то В". Такие гипотезы называются комплексными, комбинированными и др. При этом между независимыми переменными могут быть различные отношения: конъюнкции, дизъюнкции, линейной независимости, аддитивные или мультипликативные и др. Факторные эксперименты являются частным случаем многомерного исследования, в котором пытаются установить отношения между несколькими независимыми и несколькими зависимыми переменными. В факторном эксперименте проверяются одновременно, как правило, два типа гипотез:
1) гипотезы о раздельном влиянии каждой из независимых переменных;
2) гипотезы о взаимодействии переменных, а именно — как присутствие одной из независимых переменных влияет на эффект воздействия на другой.
Факторный эксперимент строится по факторному плану.
Факторний планпередбачає перевірку впливу на залежну змінну кількох незалежних змінних. За такими планами, як правило, перевіряються не тільки можливості впливу кожної з незалежних змінних, а й як кожна з незалежних змінних впливає одна на одну, тобто визначається взаємодія змінних (що можливо, наприклад, за дисперсійним аналізом Фішера). Для цього у факторному плані передбачається поєднання рівнів незалежної змінної один із одним. Кількість цих поєднань визначає кількість експериментальних груп .
Факторные планы подразумевают использование более чем одной независимой переменной. Таких переменных, или факторов, может быть сколько угодно, однако обычно ограничиваются использованием двух, трёх, реже — четырёх[7].
Факторные планы описываются с помощью системы нумерации, показывающей количество независимых переменных и количество значений (уровней), принимаемых каждой переменной. Например, факторный план 2х3 («два на три») имеет две независимые переменные (факторы), первая из которых принимает два значения («2»), а вторая — три значения («3»); факторный план 3х4х5 имеет соответственно три независимые переменные, принимающие «3», «4» и «5» значений соответственно.
В эксперименте, проводимом по факторному плану 2х2, допустим, один фактор, A, может принимать два значения — A1 и A2, а другой фактор, B, может принимать значения B1 и B2. В течение эксперимента согласно плану 2х2 должно быть проведено четыре опыта:
A1B1
A1B2
A2B1
A2B2
Порядок следования опытов может быть различным в зависимости от целесообразности, определяемой задачами и условиями каждого конкретного эксперимента.
| Факторний план | |
| Переваги | Недоліки |
| Можливість перевірки складних гіпотез. Можливість висновку про взаємозв'язок змінних та їх комплексний вплив. Підвищення статистичної чутливості. Можливість дослідницького прогнозу | Складність побудови (громіздкі схеми). Складність статистичного аналізу та інтерпретації результатів. Збільшення затрат часу та кількості учасників |
Сегодня факторные планы наиболее распространены в психологии, поскольку простые зависимости между двумя переменными в ней практически не встречаются.
Существует множество вариантов факторных планов, но на практике применяются далеко не все.
1) Факторний план для двох незалежних змінних із двома рівнями кожна
Наприклад, для двох незалежних змінних А і В, кожна з яких має два рівні: А1іА2,В1і В2, можливі 4 поєднання цих змінних (табл. 6), яке потребує 4 еквівалентні групи досліджуваних.
Факторний план для двох незалежних змінних із двома рівнями кожна (план 2 х 2 )
| НЗ1- час очікування ( А) | |||
| А1 короткий час очікування (20 с); | А2 довге очікування (60 с); | ||
| НЗ2 - умови очікування (В) | В1 нейтральні умови очікування | 1 група | 2 група |
| В2 умови очікування “зі страхом” | 3 група | 4 група |
Використання такого плану має певні переваги.
Наприклад, у дослідженні впливу очікування досліджуваного на час його реакції П. Фресс визначив як незалежні змінні:
НЗ1 : час очікування - змінна А
НЗ2 : умови очікування - змінна В.
Рівнями цих незалежних змінних було визначено:
А1 — короткий час очікування (20 с);
А2 — довге очікування (60 с);
В1 — нейтральні умови очікування;
В2— умови очікування “зі страхом” (очікування неприємної для досліджуваних процедури).
При вивченні впливу очікування на час реакції за умови нейтрального очікування й очікування “зі страхом” можна встановити вплив тривалості очікування і характеру очікування. Крім того, як видно з табл. 6, такий план дає можливість зменшити кількість груп (оскільки, якщо варіювати тільки одну змінну, необхідно перевірити А1 і А2 за умови В1, потім за умови В2, а також В1 і В2 за умови А1 та за умови А2, тобто необхідно було б здійснити 8 дослідів і, отже, без зазна-ченого плану необхідно було б 8 груп, а не 4)
Важливо, що результати, отримані за таким планом, дають можливість зробити більш широкі висновки. Наприклад, перегрупувавши результати, ми отримуємо можливість перевірити:
- вплив короткотривалого очікування А1: 1+3;
- вплив довготривалого очікування А 2: 2+4;
- вплив нейтрального очікування В1: 1+2;
- вплив очікування “зі страхом” В2: 3+4,
а також порівняти ці результати із загальним впливом характеру очікування.
Існує також можливість визначити взаємодію незалежних змінних, коли дія однієї з них на залежну змінну залежить від значення іншої. Наприклад, можна виявити, чи залежить характер очікування від тривалості очікування або чи очікування “зі страхом” по-різному впливає на час реакції залежно від часу очікування. Це можна встановити, порівнюючи порядок відмінності між 1 і 2 з відмінностями між 3 і 4. Якщо ці відмінності одного порядку — взаємодії нема, якщо різного — є.
Підрахунок груп для данного плану : НЗ1( 2 рівні) х НЗ2 ( 2 рівні ) = 2 х 2 + 4
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 переменных на одну независимую. Экспериментатор манипулирует возможными сочетаниями переменных и уровней. Данные приведены в простейшей таблице:
| 2-я переменная | 1-я переменная | |
| Есть | Нет | |
| Есть | ||
| Нет |
1а) факторний план з двома НЗ-ми.Всі можливі варіанти незалежних змінних представляються у рядках та стовпчиках таблиці.
Пр.: Вивчення впливу музики різних стилів та різної голосності на емоційний стан людини.
Варіанти НЗ1 ( А)- стиль музики : класична музика (мінор)- А1; класична музика (мажор) – А2; рок-музика – А3; естрадна музика- А4; психоделічна музика- А5.
Варіанти НЗ2 (В)- рівень гучності : голосне звучання – В1; тихе звучання – В2
| НЗ1 - А (Стиль музики) | ||||||
| Класика (мінор) | Класика (мажор) | Рок-музика | Естрадна музика | Психоделіч-на музика | ||
| НЗ2 - В (рівень гучності) | Голосне звучання | |||||
| Тихе звучання |
Висновок: в експерименті буде задіяно 10 варіантів впливу стиль музики / голосність звучання.
2) План 3х2 применяется в тех случаях, когда нужно установить вид зависимости одной зависимой переменной от одной независимой, а одна из независимых переменных представлена дихотомическим параметром. Пример такого плана — эксперимент по выявлению воздействия внешнего наблюдения на успех решения интеллектуальных задач. Первая независимая переменная варьируется просто: есть наблюдатель, нет наблюдателя. Вторая независимая переменная — уровни трудности задачи. В этом случае мы получаем план 3х2:
| 1-я переменная | 2-я переменная | ||
| Легкая | Средняя | Трудная | |
| Есть наблюдатель | |||
| Нет наблюдателя |
3) Слід зауважити, що вже для трьох незалежних змінних навіть тільки з двома рівнями кожна необхідно вже значно більше експери-ментальних груп. Наприклад, якщо в зазначеному дослідженні нас, крім часу і умов очікування, буде цікавити вплив особистісних характеристик досліджуваних (зокрема, рівень тривожності), необхідно буде вже до участі в дослідженні залучити 2-2-2 = 8 груп (табл. 7).
Загалом, для двох незалежних змінних, що мають К і Т рівнів відповідно, необхідно
К хГ груп (і, відповідно, К хТ клітин плану), а для трьох змінних, що мають, відповідно, К, Т, М рівнів, необхідно К хТ х М груп.
3а) Вариант плана 3х3применяется в том случае, если обе независимые переменные имеют несколько уровней и есть возможность выявить виды связи зависимой переменной от независимых. Этот план позволяет выявлять влияние подкрепления на успешность выполнения заданий разной трудности.
| Уровень сложности задачи | Интенсивность стимуляции | ||
| Низкая | Средняя | Высокая | |
| Низкий | |||
| Средний | |||
| Высокий |
В общем случае план для двух независимых переменных выглядит как N х М. Применимость таких планов ограничивается только необходимостью набора большого числа рандомизированных групп. Объем экспериментальной работы чрезмерно возрастает с добавлением каждого уровня любой независимой переменной.
Планы, используемые для исследования влияния более двух независимых переменных, применяются редко. Для трех переменных они имеют общий вид L х М х N.