Проблеми на експеримента, методи за неговото провеждане. Типични грешки и трудности при прилагането на експеримента При провеждане на експеримент е невъзможно да се избегне или намали
![Проблеми на експеримента, методи за неговото провеждане. Типични грешки и трудности при прилагането на експеримента При провеждане на експеримент е невъзможно да се избегне или намали](https://i2.wp.com/uhlib.ru/psihologija/yeksperimentalnaja_psihologija_konspekt_lekcii/_03.jpg)
В.В. Никандров посочва, че постигането на основната цел на експеримента - максимално възможната еднозначност в разбирането на връзките между явленията на вътрешния психичен живот и техните външни прояви - се постига благодарение на следните основни характеристики на експеримента:
1) инициативата на експериментатора в проявлението на психологически факти, които го интересуват;
2) възможността за промяна на условията за възникване и развитие на психични явления;
3) строг контрол и фиксиране на условията и процеса на тяхното възникване;
4) изолиране на някои и акцент върху други фактори, които определят изследваните явления, което позволява да се идентифицират моделите на тяхното съществуване;
5) възможността за повторение на условията на експеримента за многократна проверка на получените научни данни и тяхното натрупване;
6) вариация на условията за количествени оценки на разкритите закономерности.
По този начин психологическият експеримент може да се определи като метод, при който самият изследовател предизвиква интересни за него явления и променя условията за тяхното възникване, за да установи причините за тези явления и моделите на тяхното развитие. В допълнение, получените научни факти могат да бъдат многократно възпроизвеждани поради контролируемостта и строгия контрол на условията, което дава възможност за тяхната проверка, както и за натрупване на количествени данни, въз основа на които е възможно да се съди за типичността или случайност на изследваните явления.
4.2. Видове психологически експеримент
Експериментите са няколко вида. Зависи от начин на организиранеразграничават лабораторни, естествени и полеви експерименти. лабораторияЕкспериментът се провежда при специални условия. Изследователят съзнателно и целенасочено въздейства върху обекта на изследване, за да промени състоянието му. Предимството на лабораторния експеримент може да се счита за строг контрол върху всички условия, както и използването на специално оборудване за измерване. Недостатъкът на лабораторния експеримент е трудността при прехвърляне на получените данни в реални условия. Субектът в лабораторния експеримент винаги е наясно с участието си в него, което може да причини мотивационни изкривявания.
ЕстественоЕкспериментът се провежда в реални условия. Предимството му се състои в това, че изследването на обекта се извършва в контекста на ежедневието, така че получените данни лесно се пренасят в реалността. Субектите не винаги са информирани за участието си в експеримента, така че не дават мотивационни изкривявания. Недостатъци - невъзможността да се контролират всички условия, непредвидени смущения и изкривявания.
ПолеОпитът се провежда по естествената схема. В този случай е възможно да се използва преносимо оборудване, което дава възможност за по-точно записване на получените данни. Субектите са информирани за участие в експеримента, но познатата среда намалява нивото на мотивационни изкривявания.
Зависи от изследователски целиИма търсещи, пилотни и потвърдителни експерименти. Търсенеекспериментът е насочен към намиране на причинно-следствена връзка между явленията. Провежда се в началния етап на изследването, позволява ви да формулирате хипотеза, да идентифицирате независими, зависими и странични променливи (вижте 4.4) и да определите как да ги контролирате.
Висш пилотажЕкспериментът е пробен експеримент, първият от поредица. Провежда се върху малка извадка, без строг контрол на променливите. Пилотният експеримент позволява да се отстранят грубите грешки при формулирането на хипотезата, да се уточни целта и да се изясни методиката за провеждане на експеримента.
Потвърждавамекспериментът е насочен към установяване на вида на функционалната връзка и изясняване на количествените връзки между променливите. Провежда се на последния етап от изследването.
Зависи от характер на влияниетопо темата разпределете констатиращи, формиращи и контролни експерименти. заявявайкиекспериментът включва измерване на състоянието на обект (субект или група субекти) преди активно въздействие върху него, диагностициране на първоначалното състояние, установяване на причинно-следствени връзки между явленията. цел формиращЕкспериментът е използването на методи за активно развитие или формиране на всякакви свойства в субектите. контролЕкспериментът е повторно измерване на състоянието на обект (субект или група от субекти) и сравнение със състоянието преди началото на формиращия експеримент, както и със състоянието, в което се намира контролната група, която не е получила експериментална експозиция.
от възможности за влияниеекспериментатор, независимата променлива се разпределя към провокирания експеримент и експеримента, към който те се отнасят. провокиранЕкспериментът е експеримент, при който самият експериментатор променя независимата променлива, докато резултатите, наблюдавани от експериментатора (видове реакции на субекта), се считат за провокирани. П. Фрес нарича този тип експерименти „класически“. експеримент, за който се говорие експеримент, при който промените в независимата променлива се извършват без намесата на експериментатора. Към този вид психологически експеримент се прибягва, когато независими променливи засягат субекта, значително разширен във времето (например образователната система и др.). Ако въздействието върху субекта може да причини сериозно отрицателно физиологично или психологическо смущение, тогава такъв експеримент не може да бъде извършен. Има обаче случаи, когато в действителност възниква отрицателно въздействие (например мозъчна травма). Впоследствие такива случаи могат да бъдат обобщени и изследвани.
4.3. Структура на психологически експеримент
Основните компоненти на всеки експеримент са:
1) предметът (темата или групата, която се изучава);
2) експериментатор (изследовател);
3) стимулиране (метод на въздействие върху обекта, избран от експериментатора);
4) реакцията на субекта на стимулация (неговата умствена реакция);
5) условия на експеримента (допълнително към стимулирането на въздействието, което може да повлияе на реакциите на субекта).
Отговорът на субекта е външна реакция, по която може да се съди за процесите, протичащи в неговото вътрешно субективно пространство. Самите тези процеси са резултат от въздействащите върху него стимули и условия на преживяване.
Ако отговорът (реакцията) на субекта се обозначава със символа R, а ефектите от експерименталната ситуация върху него (като комбинация от стимулационни ефекти и експериментални условия) - със символа С,тогава съотношението им може да се изрази с формулата Р = =f (S).Тоест реакцията е функция на ситуацията. Но тази формула не отчита активната роля на психиката, личността на човек. (P).Реално реакцията на човек към дадена ситуация винаги е опосредствана от психиката, личността. По този начин връзката между основните елементи на експеримента може да бъде фиксирана чрез следната формула: Р = f(R, С).
P. Fress и J. Piaget, в зависимост от целите на изследването, разграничават три класически типа връзки между тези три компонента на експеримента: 1) функционални връзки; 2) структурни отношения; 3) диференциални отношения.
функционална връзкахарактеризиращ се с променливостта на отговорите (R) на субекта (P) със систематични качествени или количествени промени в ситуацията (S). Графично тези зависимости могат да бъдат представени чрез следната диаграма (фиг. 2).
Примери за функционални връзки, идентифицирани в експерименти: Промяна на чувствата (R)в зависимост от интензивността на въздействие върху сетивата (С);капацитет за съхранение (R)върху броя на повторенията (S); интензивност на емоционалната реакция (R)върху действието на различни емоционални фактори (С);развитие на процесите на адаптация (R)на време (С)и т.н.
Структурни връзкиразкрити чрез система от отговори (R1, R2, Rn) на различни ситуации (Sv S2, Sn).Връзките между отделните отговори са структурирани в система, която отразява структурата на личността (P). Схематично това изглежда така (фиг. 3).
![](https://i2.wp.com/uhlib.ru/psihologija/yeksperimentalnaja_psihologija_konspekt_lekcii/_03.jpg)
Примери за структурни връзки: система от емоционални реакции (Rp R2, Rn) към действието на стресорите (Св S2, Sn);ефективност на решението (R1, R2, Rn) различни интелектуални задачи (S1, S2, sn)и т.н.
Диференциални отношенияразкрит чрез реакционен анализ (R1, R2, Rn) на различни теми (P1, P2, pn)за същата ситуация (С).Схемата на тези отношения е следната (фиг. 4).
![](https://i2.wp.com/uhlib.ru/psihologija/yeksperimentalnaja_psihologija_konspekt_lekcii/_04.jpg)
Примери за диференциални връзки: разликата в скоростта на реакция на различните хора, националните различия в експресивното проявление на емоциите и др.
4.4. Експериментални променливи и как да ги контролираме
За да се изясни съотношението на всички фактори, включени в експеримента, се въвежда понятието "променлива". Има три вида променливи: независими, зависими и допълнителни.
Независими променливи.Факторът, който се променя от самия експериментатор, се нарича независима променлива(NP).
Условията, при които се извършва дейността на субекта, характеристиките на задачите, чието изпълнение се изисква от субекта, характеристиките на самия субект (възраст, пол и други различия в субектите, емоционални състояния и други свойства на субектът или хората, които взаимодействат с него) могат да действат като NP в експеримента. Ето защо е обичайно да се подчертае следното видовеНП: ситуативно, поучително и лично.
ситуационен NP най-често не са включени в структурата на експерименталната задача, изпълнявана от субекта. Въпреки това те имат пряко влияние върху неговата дейност и могат да бъдат променяни от експериментатора. Ситуационните НП включват различни физически параметри, като осветеност, температура, ниво на шума, както и размера на помещението, обзавеждането, разположението на оборудването и др. Социално-психологическите параметри на ситуационните НП могат да включват изпълнение на експериментална задача в изолация, в присъствието на експериментатор, външен наблюдател или група хора. В.Н. Дружинин посочва характеристиките на комуникацията и взаимодействието между субекта и експериментатора като особен вид ситуационен НП. На този аспект се обръща голямо внимание. В експерименталната психология има отделно направление, което се нарича "психология на психологическия експеримент".
ИнструктажНП са пряко свързани с експерименталната задача, нейните качествени и количествени характеристики, както и методите за нейното изпълнение. Инструктивният NP може да се манипулира повече или по-малко свободно от експериментатора. Може да варира материала на задачата (например числова, словесна или образна), вида на отговора на субекта (например вербален или невербален), скалата на оценка и т.н. Големи възможности се крият в начина, по който в който се инструктират изследваните, като се информира за целта на експерименталната задача. Експериментаторът може да промени средствата, които се предлагат на субекта за изпълнение на задачата, да постави препятствия пред него, да използва система от награди и наказания в хода на изпълнение на задачата и т.
Лична NP са контролирани характеристики на субекта. Обикновено такива характеристики са състоянията на участника в експеримента, които изследователят може да промени, например различни емоционални състояния или състояния на изпълнение - умора.
Всеки субект, участващ в експеримента, има много уникални физически, биологични, психологически, социално-психологически и социални характеристики, които експериментаторът не може да контролира. В някои случаи тези неконтролирани характеристики трябва да се считат за допълнителни променливи и към тях трябва да се прилагат методи за контрол, които ще бъдат обсъдени по-долу. Въпреки това, в диференциалните психологически изследвания, когато се използват факторни дизайни, неконтролираните лични променливи могат да действат като една от независимите променливи (за подробности относно факторните дизайни, вижте 4.7).
Изследователите също разграничават различни видовенезависими променливи. Зависи от мащаб на представянемогат да се разграничат качествени и количествени НП. качество NP съответстват на различни градации на скалите за именуване. Например, емоционалните състояния на субекта могат да бъдат представени чрез състояния на радост, гняв, страх, изненада и т.н. Начините за изпълнение на задачите могат да включват наличието или отсъствието на подкани към субекта. количествен NP съответстват на рангова, пропорционална или интервална скала. Например, времето, определено за изпълнение на задачата, броят на задачите, размерът на възнаграждението въз основа на резултатите от решаването на проблеми могат да се използват като количествени NP.
Зависи от брой нива на проявлениенезависими променливи разграничават двустепенни и многостепенни NP. ДвустепеннаНП имат две нива на проявление, многостепенно- три или повече нива. В зависимост от броя на нивата на проявление на НП се изграждат експериментални планове с различна сложност.
зависими променливи.Нарича се фактор, чиято промяна е следствие от промяна в независимата променлива зависима променлива(ZP). Зависимата променлива е компонентът на отговора на субекта, който е от пряк интерес за изследователя. Като RFP могат да действат физиологични, емоционални, поведенчески реакции и други психологически характеристики, които могат да бъдат регистрирани в хода на психологически експерименти.
Зависи от начина, по който промените могат да бъдат регистрирани,разпределете ZP:
Снаблюдава се директно;
Сизискващи физическо оборудване за измерване;
Сизискващи психологическо измерение.
До ЗП, пряко наблюдавана,включват вербални и невербални поведенчески прояви, които могат да бъдат ясно и недвусмислено оценени от външен наблюдател, например отказ от дейност, плач, определено изявление на субекта и др. физическо оборудване за регистрация,включват физиологични (пулс, кръвно налягане и др.) и психофизиологични реакции (време за реакция, латентно време, продължителност, скорост на действията и др.). Към RFP изисква психологическо измерение,включват такива характеристики като ниво на претенциите, ниво на развитие или формиране на определени качества, форми на поведение и др. За психологическото измерване на показателите могат да се използват стандартизирани процедури - тестове, въпросници и др. Някои поведенчески параметри могат да бъдат измерени , т.е. недвусмислено разпознати и интерпретирани само от специално обучени наблюдатели или експерти.
Зависи от броя на параметритевключени в зависимата променлива, се разграничават едномерни, многомерни и фундаментални RFP. едноизмерен RFP е представен от единствения параметър, чиито промени се изследват в експеримента. Пример за едномерен RFP е скоростта на сензомоторна реакция. Многоизмерен ZP се представя от набор от параметри. Например вниманието може да бъде измерено чрез количеството прегледан материал, броя на разсейванията, броя на верните и неправилните отговори и т.н. Всеки параметър може да бъде записан независимо. Фундаментален ZP е променлива със сложен характер, чиито параметри имат определени известни връзки помежду си. В този случай някои параметри действат като аргументи, а самата зависима променлива действа като функция. Например, фундаменталното измерване на нивото на агресия може да се разглежда като функция на нейните индивидуални прояви (лицеви, вербални, физически и др.).
Зависимата променлива трябва да има такава основна характеристика като чувствителност. чувствителност ZP е неговата чувствителност към промяна в нивото на независимата променлива. Ако зависимата променлива не се променя, когато се променя независимата променлива, тогава последната е неположителна и няма смисъл да се провежда експеримент в този случай. Известни са два варианта на проявление на нечувствителността на RFP: „ефект на тавана“ и „ефект на пода“. „Ефектът на тавана“ се наблюдава например в случаите, когато представената задача е толкова проста, че се изпълнява от всички субекти, независимо от възрастта. „Ефектът на пола“, от друга страна, възниква, когато задачата е толкова трудна, че никой от субектите не може да се справи с нея.
Има два основни начина за фиксиране на промени в BP в психологически експеримент: незабавен и забавен. Директенметодът се използва например в експерименти за краткосрочно запаметяване. Експериментаторът, веднага след повтаряне на серия от стимули, фиксира техния брой, възпроизведен от субекта. Отложеният метод се използва, когато въздействиеа ефектът е определен период от време (например при определяне влиянието на броя на запомнените чужди думи върху успеха на превода на текста).
Допълнителни променливи(DP) е съпътстваща стимулация на субекта, която влияе върху неговия отговор. Наборът от ДП се състои, като правило, от две групи: външни условия на опит и вътрешни фактори. Съответно те обикновено се наричат външни и вътрешни ДП. Да се външен DP включват физическата среда на експеримента (осветеност, температура, звуков фон, пространствени характеристики на помещението), параметри на апаратура и оборудване (дизайн на измервателни уреди, работен шум и др.), времеви параметри на експеримента (начален час, продължителност и др.), личността на експериментатора. Да се вътрешниДП включват настроението и мотивацията на субектите, тяхното отношение към експериментатора и експериментите, техните психологически нагласи, наклонности, знания, умения, умения и опит в този вид дейност, нивото на умора, благосъстояние и др.
В идеалния случай изследователят се стреми да намали всички допълнителни променливи до нищо или поне до минимум, за да подчертае „чистата“ връзка между независимите и зависимите променливи. Има няколко основни начина за контрол на влиянието на външните ДП: 1) елиминиране на външните въздействия; 2) постоянство на условията; 3) балансиране; 4) уравновесяване.
Премахване на външни влиянияпредставлява най-радикалния метод за контрол. Състои се в пълното изключване от външната среда на всяко външно ДП. В лабораторията се създават условия, които изолират изследваното лице от звуци, светлина, вибрационни въздействия и др. Най-яркият пример е експериментът със сензорна депривация, проведен върху доброволци в специална камера, която напълно изключва всякакви стимули от външната среда. Трябва да се отбележи, че е практически невъзможно да се елиминират ефектите от DP и не винаги е необходимо, тъй като резултатите, получени при условията на елиминиране на външни влияния, трудно могат да бъдат прехвърлени в реалността.
Следващият начин за контрол е да създавате постоянни условия.Същността на този метод е да направи ефектите на DP постоянни и еднакви за всички субекти през целия експеримент. По-специално, изследователят се стреми да направи постоянни пространствено-времевите условия на експеримента, техниката на провеждането му, оборудването, представянето на инструкциите и т.н. С внимателното прилагане на този метод на контрол обаче могат да бъдат избегнати големи грешки , проблемът за прехвърляне на резултатите от експеримента в условия, които са много различни от експерименталните, остава проблематичен.
В случаите, когато не е възможно да се създадат и поддържат постоянни условия през целия експеримент, се прибягва до метода балансиране.Този метод се използва например в ситуация, в която външният DP не може да бъде идентифициран. В този случай балансирането ще се състои в използването на контролната група. Изследването на контролната и експерименталната група се провежда при същите условия, с единствената разлика, че в контролната група няма ефект на независимата променлива. По този начин промяната в зависимата променлива в контролната група се дължи само на външни ДП, докато в експерименталната група се дължи на комбинираното действие на външни допълнителни и независими променливи.
Ако външният DP е известен, тогава балансирането се състои в ефекта на всяка от неговите стойности в комбинация с всяко ниво на независимата променлива. По-специално, такъв външен DP като пола на експериментатора, в комбинация с независимата променлива (пол на субекта), ще доведе до създаването на четири експериментални серии:
1) мъжки експериментатор - мъжки субекти;
2) мъжки експериментатор - жени;
3) жена експериментатор - мъжки субекти;
4) жена експериментатор - жени субекти.
При по-сложни експерименти може да се приложи балансиране на няколко променливи едновременно.
уравновесяванекато начин за контрол на външно ДП се практикува най-често, когато експериментът включва няколко серии. Субектът се намира в различни условия последователно, но предишните условия могат да променят ефекта на следващите. За да се елиминира „ефектът на последователността“, който възниква в този случай, експерименталните условия се представят на различни групи субекти в различен ред. Например в първата серия от експеримента на първата група се представя решението на интелектуални задачи от по-прости към по-сложни, а на втората - от по-сложни към по-прости. Във втората серия, напротив, първата група е представена с решение на интелектуални задачи от по-сложни към по-прости, а втората - от по-прости към по-сложни. Уравновесяването се използва в случаите, когато е възможно да се проведат няколко серии от експерименти, но трябва да се има предвид, че голям брой опити причинява умора на субектите.
Вътрешните ДП, както беше споменато по-горе, са фактори, които се крият в личността на субекта. Те имат много значително влияние върху резултатите от експеримента, тяхното въздействие е доста трудно да се контролира и вземе предвид. Сред вътрешните ДП могат да бъдат идентифицирани постоянени непостоянен. Постоянновътрешните DP не се променят значително по време на експеримента. Ако експериментът се проведе с един субект, тогава неговият пол, възраст и националност ще бъдат постоянни вътрешни DP. Тази група фактори може да включва също темперамента, характера, способностите, наклонностите на субекта, неговите интереси, възгледи, убеждения и други компоненти на общата ориентация на личността. В случай на експеримент с група субекти, тези фактори придобиват характера на непостоянен вътрешен ДП и след това, за да изравнят влиянието си, прибягват до специални методи за формиране на експериментални групи (виж 4.6).
Да се непостояненвътрешните ДП включват психологическите и физиологичните характеристики на субекта, които могат или да се променят значително по време на експеримента, или да се актуализират (или да изчезнат) в зависимост от целите, задачите, вида, формата на организация на експеримента. Първата група от такива фактори се състои от физиологични и психични състояния, умора, пристрастяване, придобиване на опит и умения в процеса на изпълнение на експериментална задача. Другата група включва отношението към този опит и това изследване, нивото на мотивация за тази експериментална дейност, отношението на субекта към експериментатора и неговата роля като експериментатор и др.
За да се изравни ефектът на тези променливи върху отговорите в различни проби, има редица методи, които са били успешно използвани в експерименталната практика.
За премахване на т.нар сериен ефект,който се основава на привикване, се използва специален ред на представяне на стимулите. Тази процедура се нарича "балансиран редуващ се ред", когато стимули от различни категории се представят симетрично по отношение на центъра на реда на стимулите. Схемата на такава процедура изглежда така: A B B A,където НОи AT– стимули от различни категории.
За предотвратяване на влияние върху реакцията на субекта безпокойствоили неопитност,провеждане на пробни или предварителни експерименти. Техните суми не се вземат предвид при обработката на данните.
За да се предотврати променливостта в отговорите поради натрупване на опит и уменияпо време на експеримента на субекта се предлага така наречената "изчерпателна практика". В резултат на тази практика субектът развива стабилни умения преди началото на реалния експеримент, а в по-нататъшните експерименти показателите на субекта не зависят пряко от фактора натрупване на опит и умения.
В случаите, когато е необходимо да се сведе до минимум влиянието върху реакцията на субекта умора,прибягват до "метода на ротация". Същността му се състои в това, че на всяка подгрупа субекти се представя определена комбинация от стимули. Съвкупността от такива комбинации напълно изчерпва целия набор от възможни опции. Например, при три вида стимули (А, В, В), всеки от тях се представя с първо, второ и трето място в представянето на субектите. Така стимулите се представят на първата подгрупа в реда ABC, на втората - AVB, на третата - BAV, на четвъртата - BVA, на петата - VAB, на шестата - VBA.
Горните методи за процедурна настройка на вътрешния непостоянен DP са приложими както за индивидуални, така и за групови експерименти.
Наборът и мотивацията на субектите като вътрешни непостоянни ДП трябва да се поддържат на същото ниво по време на целия експеримент. Инсталациякак се създава готовността да се възприеме стимул и да се реагира на него по определен начин чрез инструкцията, която експериментаторът дава на субекта. За да бъде инсталацията точно такава, каквато се изисква за задачата на изследването, инструкцията трябва да е достъпна за изследваните и адекватна на задачите на експеримента. Еднозначността и лекотата на разбиране на инструкцията се постигат от нейната яснота и простота. За да се избегне променливостта на представянето, се препоръчва инструкциите да се четат дословно или да се дават в писмена форма. Поддържането на първоначалния набор се контролира от експериментатора чрез постоянно наблюдение на субекта и се коригира чрез припомняне, ако е необходимо, на съответните инструкции на инструкцията.
МотивацияТестовият субект се разглежда главно като интерес към експеримента. Ако интересът отсъства или е слаб, тогава е трудно да се разчита на пълнотата на изпълнението от субектите на задачите, предвидени в експеримента, и на надеждността на неговите отговори. Твърде високият интерес, "ремотивацията", също е изпълнен с неадекватност на отговорите на субекта. Следователно, за да се получи първоначално приемливо ниво на мотивация, експериментаторът трябва сериозно да подходи към формирането на контингента от субекти и подбора на фактори, стимулиращи тяхната мотивация. Като такива фактори могат да послужат конкурентоспособността, различни видове възнаграждения, интерес към представянето, професионален интерес и др.
Психофизиологични състоянияпрепоръчва се не само да се поддържат субектите на едно и също ниво, но и да се оптимизира това ниво, т.е. субектите трябва да са в „нормално“ състояние. Трябва да се уверите, че преди експеримента субектът не е имал свръхзначими за него преживявания, има достатъчно време да участва в експеримента, не е гладен и т.н. По време на експеримента субектът не трябва да бъде ненужно развълнуван или потиснат. Ако тези условия не могат да бъдат изпълнени, тогава е по-добре да отложите експеримента.
От разгледаните характеристики на променливите и методите за техния контрол става ясна необходимостта от внимателна подготовка на експеримента по време на неговото планиране. В реални условия на експериментиране е невъзможно да се постигне 100% контрол на всички променливи, но различните психологически експерименти се различават значително един от друг в степента на контрол на променливите. Следващият раздел е посветен на въпроса за оценката на качеството на експеримента.
4.5. Валидност и надеждност на експеримента
За проектиране и оценка на експериментални процедури се използват следните понятия: идеален експеримент, експеримент на пълно съответствие и безкраен експеримент.
Перфектният експерименте експеримент, организиран по такъв начин, че експериментаторът променя само независимата променлива, зависимата променлива се контролира, а всички останали условия на експеримента остават непроменени. Идеалният експеримент предполага еквивалентността на всички субекти, неизменността на техните характеристики във времето, липсата на самото време. Тя никога не може да бъде приложена в действителност, тъй като в живота се променят не само параметрите, които интересуват изследователя, но и редица други условия.
Съответствието на реален експеримент с идеален се изразява в такава характеристика като вътрешна валидност.Вътрешната валидност показва надеждността на резултатите, които реалният експеримент предоставя в сравнение с идеалния. Колкото повече зависими променливи се влияят от условия, които не се контролират от изследователя, толкова по-ниска е вътрешната валидност на експеримента, следователно, толкова по-голяма е вероятността фактите, открити в експеримента, да са артефакти. Високата вътрешна валидност е отличителен белег на добре проведен експеримент.
Д. Кембъл идентифицира следните фактори, които застрашават вътрешната валидност на експеримента: фактор на фона, фактор на естествено развитие, фактор на тестване, грешка при измерване, статистическа регресия, неслучаен подбор, скрининг. Ако не се контролират, то водят до появата на съответните ефекти.
Фактор заден план(истории) включва събития, които се случват между предварителното измерване и крайното измерване и могат да причинят промени в зависимата променлива заедно с влиянието на независимата променлива. Фактор естествено развитиепоради факта, че могат да възникнат промени в нивото на зависимата променлива във връзка с естественото развитие на участниците в експеримента (израстване, нарастваща умора и др.). Фактор тестванесе крие във влиянието на предварителните измервания върху резултатите от следващите. Фактор грешки при измерванесвързани с неточност или промени в процедурата или метода за измерване на експерименталния ефект. Фактор статистическа регресиясе проявява в случай, че субекти с екстремни показатели на всякакви оценки са избрани за участие в експеримента. Фактор неслучаен изборсъответно се случва в случаите, когато при формирането на извадката подборът на участниците е извършен по неслучаен начин. Фактор пресяванесе проявява в случай, че изследваните лица отпаднат неравномерно от контролната и експерименталната група.
Експериментаторът трябва да вземе предвид и, ако е възможно, да ограничи влиянието на факторите, които застрашават вътрешната валидност на експеримента.
Експеримент с пълно съответствиее експериментално изследване, при което всички условия и техните промени отговарят на реалността. Приближаването на реален експеримент до експеримент за пълно съответствие се изразява по отношение на външна валидност.Степента на прехвърляне на резултатите от експеримента към реалността зависи от нивото на външна валидност. Външната валидност, според дефиницията на R. Gottsdanker, влияе върху надеждността на заключенията, които се дават от резултатите от реален експеримент в сравнение с експеримент за пълно съответствие. За постигане на висока външна валидност е необходимо нивата на допълнителните променливи в експеримента да съответстват на техните нива в действителност. Експеримент, който няма външна валидност, се счита за невалиден.
Факторите, които застрашават външната валидност, включват следното:
Реактивен ефект (състои се в намаляване или увеличаване на чувствителността на субектите към експериментално въздействие поради предишни измервания);
Ефектът от взаимодействието на подбор и влияние (състои се във факта, че експерименталното влияние ще бъде значимо само за участниците в този експеримент);
Фактор на експерименталните условия (може да доведе до факта, че експерименталният ефект може да се наблюдава само в тези специално организирани условия);
Фактор на намеса на влиянията (появява се, когато една група субекти е представена с последователност от взаимно изключващи се влияния).
Грижата за външната валидност на експериментите е особено проявена от изследователи, работещи в приложните области на психологията - клинична, педагогическа, организационна, тъй като в случай на невалидно изследване резултатите от него няма да дадат нищо, когато се прехвърлят в реални условия.
Безкраен експериментвключва неограничен брой експерименти, проби за получаване на повече и по-точни резултати. Увеличаването на броя на пробите в експеримент с един субект води до увеличение надежднострезултатите от експеримента. При експерименти с група субекти нарастване на надеждността се получава с увеличаване на броя на субектите. Но същността на експеримента се състои именно във факта, че въз основа на ограничен брой проби или с помощта на ограничена група субекти, за да се идентифицират причинно-следствените връзки между явленията. Следователно един безкраен експеримент е не само невъзможен, но и безсмислен. За да се постигне висока надеждност на експеримента, броят на пробите или броят на изследваните трябва да съответства на вариабилността на изследваното явление.
Трябва да се отбележи, че с увеличаване на броя на субектите, външната валидност на експеримента също се увеличава, тъй като резултатите от него могат да бъдат прехвърлени към по-широка популация. За провеждане на експерименти с група субекти е необходимо да се разгледа въпросът за експерименталните проби.
4.6. Експериментални проби
Както бе споменато по-горе, експериментът може да се проведе както с един субект, така и с група субекти. Експеримент с един обект се провежда само в някои специфични ситуации. Първо, това са ситуации, при които индивидуалните различия на субектите могат да бъдат пренебрегнати, т.е. всеки човек може да бъде субект (ако експериментът изучава неговите характеристики, за разлика например от животно). В други ситуации, напротив, субектът е уникален обект (брилянтен шахматист, музикант, художник и др.). Има и ситуации, когато от субекта се изисква специална компетентност в резултат на обучение или изключителен житейски опит (единственият оцелял при самолетна катастрофа и др.). Един тестов субект също е ограничен в случаите, когато повторението на този експеримент с участието на други субекти е невъзможно. За експерименти с един предмет са разработени специални експериментални планове (за подробности вижте 4.7).
По-често експериментите се провеждат с група субекти. В тези случаи извадката от субекти трябва да бъде модел общо население,към които след това ще бъдат разширени резултатите от изследването. Първоначално изследователят решава проблема с размера на експерименталната извадка. В зависимост от целта на изследването и възможностите на експериментатора, то може да варира от няколко субекта до няколко хиляди души. Броят на участниците в отделна група (експериментална или контролна) варира от 1 до 100 души. За прилагане на методи за статистическа обработка се препоръчва броят на субектите в сравняваните групи да бъде най-малко 30-35 души. Освен това е препоръчително да се увеличи броят на субектите с поне 5-10% от необходимия, тъй като някои от тях или техните резултати ще бъдат „отхвърлени“ по време на експеримента.
За да се формира извадка от субекти, трябва да се вземат предвид няколко критерия.
1. Информативен.Състои се във факта, че изборът на група субекти трябва да съответства на предмета и хипотезата на изследването. (Например, няма смисъл да се набират двегодишни деца в група от тествани субекти, за да се определи нивото на произволно запаметяване.) Желателно е да се създадат идеални идеи за обекта на експерименталното изследване и при формирането на група на тестовите субекти, се отклоняват минимално от характеристиките на идеалната експериментална група.
2. Критерий за еквивалентност на субектите.При формирането на група от субекти трябва да се вземат предвид всички значими характеристики на обекта на изследване, разликите в тежестта на които могат значително да повлияят на зависимата променлива.
3. Критерий за представителност.Групата от хора, участващи в експеримента, трябва да представлява цялата част от общата популация, към която ще се прилагат резултатите от експеримента. Размерът на експерименталната извадка се определя от вида на статистическите мерки и избраната точност (надеждност) на приемане или отхвърляне на експерименталната хипотеза.
Обмислете стратегии за избор на субекти от популация.
Случайна стратегияе, че на всеки член на общата съвкупност се дава равен шанс да бъде включен в експерименталната извадка. За да направите това, на всеки индивид се присвоява номер и след това се формира експериментална извадка с помощта на таблица със случайни числа. Тази процедура е трудна за изпълнение, тъй като трябва да се вземе предвид всеки представител на популацията, която представлява интерес за изследователя. В допълнение, случайната стратегия дава добри резултати при формиране на голяма експериментална извадка.
Стратометрична селекциясе използва в случай, че експерименталната извадка трябва задължително да включва субекти с определен набор от характеристики (пол, възраст, ниво на образование и др.). Извадката се съставя така, че субектите от всяка страта (слой) с дадените характеристики да са еднакво представени в нея.
Стратометричен произволен изборсъчетава двете предишни стратегии. На представителите на всяка прослойка се присвояват номера и от тях на случаен принцип се формира експериментална извадка. Тази стратегия е ефективна при избора на малка експериментална проба.
Представително моделиранесе използва в случай, че изследователят успява да създаде модел на идеален обект на експериментално изследване. Характеристиките на реална експериментална проба трябва да се отклоняват минимално от характеристиките на идеална експериментална проба. Ако изследователят не познава всички характеристики на идеалния модел на експериментално изследване, тогава се прилага стратегията приблизително моделиране.Колкото по-точен е наборът от критерии, които описват популацията, към която трябва да се разпространят заключенията от експеримента, толкова по-висока е неговата външна валидност.
Понякога, като експериментална проба, истински групи,в същото време или доброволци участват в експеримента, или всички субекти са включени неволно. И в двата случая се нарушава външната и вътрешната валидност.
След формирането на опитната извадка експериментаторът съставя план за изследване. Много често експериментът се провежда с няколко групи, опитни и контролни, които са поставени в различни условия. Експерименталната и контролната групи трябва да бъдат еквивалентни в началото на експерименталната експозиция.
Процедурата за избор на еквивалентни групи и предмети се нарича рандомизация.Според редица автори еквивалентността на групите може да се постигне чрез селекция по двойки.В този случай експерименталната и контролната група са съставени от индивиди, еквивалентни по значими за експеримента странични параметри. Идеалният вариант за подбор по двойки е привличането на двойки близнаци. Рандомизиране със стратификациясе състои в подбора на хомогенни подгрупи, в които субектите са изравнени по всички характеристики, с изключение на допълнителните променливи, които представляват интерес за изследователя. Понякога, за да се подчертае значима допълнителна променлива, всички субекти се тестват и класират според нивото на нейната тежест. Експерименталните и контролните групи се формират така, че субектите с еднакви или подобни стойности на променливата да попадат в различни групи. Разпределението на субектите в експериментални и контролни групи може да се извърши и случаен метод.Както бе споменато по-горе, при голям брой експериментални проби този метод дава доста задоволителни резултати.
4.7. Експериментални планове
Експериментален плане тактика на експериментално изследване, въплътена в специфична система от операции по планиране на експеримента. Основните критерии за класифициране на плановете са:
Състав на участниците (индивидуален или групов);
Брой независими променливи и техните нива;
Видове скали за представяне на независими променливи;
Метод за събиране на експериментални данни;
Място и условия на експеримента;
Характеристики на организацията на експерименталното въздействие и метода на контрол.
Планове за групи предмети и за един предмет.Всички експериментални планове могат да бъдат разделени според състава на участниците в планове за групи предмети и планове за един предмет.
Експерименти със група субектиимат следните предимства: възможност за обобщаване на резултатите от експеримента в популацията; възможността за използване на схеми за междугрупови сравнения; спестяване на време; прилагане на методи за статистически анализ. Недостатъците на този тип експериментални планове включват: влиянието на индивидуалните различия между хората върху резултатите от експеримента; проблемът за представителността на експерименталната извадка; проблемът за еквивалентността на групи субекти.
Експерименти със един тестов обект- това е частен случай на „планове с малък Н. J. Goodwin посочва следните причини за използването на такива планове: необходимостта от индивидуална валидност, тъй като при експерименти с големи нпроблем възниква, когато обобщените данни не характеризират нито един от субектите. Експеримент с един обект се провежда и в уникални случаи, когато по редица причини е невъзможно да се привлекат много участници. В тези случаи целта на експеримента е да се анализират уникални явления и индивидуални характеристики.
Експериментът с малко N, според Д. Мартин, има следните предимства: липсата на сложни статистически изчисления, лекотата на интерпретиране на резултатите, възможността за изучаване на уникални случаи, включващи един или двама участници и широки възможности за манипулиране независими променливи. Има и някои недостатъци, по-специално сложността на контролните процедури, трудността при обобщаване на резултатите; относително неикономично време.
Обмислете планове за един предмет.
Планиране на времеви редове.Основният показател за влиянието на независимата променлива върху зависимата при изпълнението на такъв план е промяната в характера на отговорите на субекта във времето. Най-простата стратегия: схемата НО– B. Субектът първоначално извършва дейности при условия A, а след това при условия B. За контролиране на „плацебо ефекта“ се използва следната схема: А - Б - А.(„Плацебо ефектът“ е реакциите на субектите към „празни“ стимули, съответстващи на реакции към реални стимули.) В този случай субектът не трябва да знае предварително кое от условията е „празно“ и кое е истински. Тези схеми обаче не отчитат взаимодействието на въздействията, следователно при планиране на времеви редове по правило се използват редовни схеми за редуване (A - Б - А– B), позиционна настройка (А – Б - Б- А) или произволно редуване. Използването на по-дълги "дълги" времеви серии увеличава възможността за откриване на ефекта, но води до редица негативни последици - умора на субекта, намален контрол върху други допълнителни променливи и др.
Алтернативен план за въздействиее развитие на плана за времеви редове. Спецификата му се състои в това, че въздействието НОи ATпроизволно разпределени във времето и представени на субекта отделно. След това ефектите от всяка експозиция се сравняват.
Обратен планизползвани за изследване на две алтернативни форми на поведение. Първоначално се записва основното ниво на проявление и на двете форми на поведение. След това се представя комплексен ефект, състоящ се от специфичен компонент за първата форма на поведение и допълнителен за втората. След определено време комбинацията от влияния се променя. Оценява се ефектът от две комплексни въздействия.
План за увеличаване на критериитечесто се използва в психологията на обучението. Същността му се състои в това, че промяната в поведението на субекта се записва в отговор на увеличаване на експозицията. В този случай следващото въздействие се представя едва след като субектът достигне даденото ниво на критерия.
При провеждане на експерименти с един субект трябва да се има предвид, че основните артефакти са практически неотстраними. Освен това в този случай, както в никой друг, се проявява влиянието на нагласите на експериментатора и връзката, която се развива между него и субекта.
Р. Готсданкер предлага да се разграничат качествени и количествени експериментални дизайни. AT качествоВ плановете независимата променлива се представя в номинативна скала, т.е. в експеримента се използват две или повече качествено различни условия.
AT количественв експерименталните планове нивата на независимата променлива са представени в интервални, рангови или пропорционални скали, т.е. в експеримента се използват нивата на тежест на определено състояние.
Възможна е ситуация, когато в факторен експеримент една променлива ще бъде представена в количествена форма, а другата в качествена форма. В този случай планът ще бъде комбиниран.
Вътрешногрупови и междугрупови експериментални планове.Т.В. Корнилова определя два вида експериментални планове според критерия за броя на групите и условията на експеримента: вътрешногрупови и междугрупови. Да се вътрешногруповивключват проекти, при които влиянието на вариантите на независимата променлива и измерването на експерименталния ефект се срещат в една и съща група. AT интергрупапланове, влиянието на вариантите на независимата променлива се извършва в различни експериментални групи.
Предимствата на вътрешногруповия план са: по-малък брой участници, елиминиране на факторите на индивидуалните различия, намаляване на общото време на експеримента, възможност за доказване на статистическата значимост на експерименталния ефект. Недостатъците включват непостоянство на условията и проява на „ефекта на последователността“.
Предимствата на междугруповия дизайн са: липсата на "ефект на съгласуваност", възможността за получаване на повече данни, намаляване на времето за участие в експеримента за всеки субект, намаляване на ефекта от отпадане на участниците в експеримента. Основният недостатък на междугруповия план е нееквивалентността на групите.
Дизайни с една независима променлива и факториални дизайни.Според критерия за броя на експерименталните влияния Д. Мартин предлага да се прави разлика между планове с една независима променлива, факторни планове и планове с поредица от експерименти. В плановете с една независима променливаекспериментаторът манипулира една независима променлива, която може да има неограничен брой прояви. AT факториелпланове (за подробности относно тях виж стр. 120), експериментаторът манипулира две или повече независими променливи, изследва всички възможни варианти за взаимодействие на различните им нива.
Планове от серия от експериментипроведени за постепенно изключване на конкурентни хипотези. В края на серията експериментаторът стига до проверката на една хипотеза.
Предекспериментални, квазиекспериментални и истински експериментални дизайни.Д. Кембъл предложи да се разделят всички експериментални планове за групи субекти на следните групи: предекспериментални, квазиекспериментални и планове за истински експерименти. Това разделение се основава на близостта на реалния експеримент с идеалния. Колкото по-малко артефакти провокира определен план и колкото по-строг е контролът на допълнителните променливи, толкова по-близо до идеала е експериментът. Предварителните експериментални планове най-малко отчитат изискванията за идеален експеримент. В.Н. Дружинин посочва, че те могат да служат само за илюстрация, в практиката на научните изследвания трябва да се избягват по възможност. Квазиексперименталните планове са опит да се вземат предвид реалностите на живота при провеждане на емпирични изследвания, те са специално създадени с отклонение от схемите на истинските експерименти. Изследователят трябва да е наясно с източниците на артефакти - външни допълнителни променливи, които той не може да контролира. Квазиекспериментален план се използва, когато не може да се приложи по-добър план.
Систематизирани признаци на предекспериментални, квази-експериментални планове и планове на истински експерименти са дадени в таблицата по-долу.
![](https://i0.wp.com/uhlib.ru/psihologija/yeksperimentalnaja_psihologija_konspekt_lekcii/_05.jpg)
Когато описваме експерименталните планове, ще използваме символизацията, предложена от Д. Кембъл: Р- рандомизация; х– експериментално въздействие; О- тестване.
Да се предварителни експериментални плановевключват: 1) проучване на отделен случай; 2) план с предварително и окончателно тестване на една група; 3) сравнение на статистически групи.
При казуседна група се тества веднъж след експерименталната експозиция. Схематично този план може да се напише така:
Контролът на външните променливи и независимата променлива напълно липсва. В такъв експеримент няма материал за сравнение. Резултатите могат да се сравняват само с обикновени представи за реалността, те не носят научна информация.
Планирайте с предварително и окончателно тестване на една групачесто се използва в социологически, социално-психологически и педагогически изследвания. Може да се запише като:
В този план няма контролна група, така че не може да се твърди, че промените в зависимата променлива (разлика между O1и O2), записани по време на тестване, са причинени точно от промяната в независимата променлива. Между първоначалното и крайното тестване могат да възникнат други „фонови“ събития, които засягат субектите заедно с независимата променлива. Този план също така не позволява контрол върху ефекта от естественото развитие и ефекта от тестването.
Сравнение на статистически групиби било по-точно да го наречем план за две нееквивалентни групи с тестване след експозиция. Може да се напише така:
Този план отчита ефекта от тестването чрез въвеждане на контролна група за контрол на редица външни променливи. С негова помощ обаче е невъзможно да се вземе предвид ефектът от естественото развитие, тъй като няма материал за сравняване на състоянието на субектите в момента с първоначалното им състояние (не е извършено предварително тестване). За сравняване на резултатите от контролната и експерименталната група се използва t-тест на Стюдънт. Трябва обаче да се има предвид, че разликите в резултатите от теста може да не се дължат на експериментална експозиция, а на различия в състава на групите.
Квазиекспериментални плановеса вид компромис между реалността и строгите рамки на истинските експерименти. Съществуват следните видове квазиекспериментални планове в психологическите изследвания: 1) планове за експерименти за нееквивалентни групи; 2) планове с предварително и окончателно тестване на различни рандомизирани групи; 3) планове за дискретни времеви редове.
Планирайте експеримент за нееквивалентни групие насочен към установяване на причинно-следствена връзка между променливите, но му липсва процедура за изравняване на групи (рандомизация). Този план може да бъде представен със следната диаграма:
В този случай в експеримента участват две реални групи. Тестват се и двете групи. Тогава едната група се подлага на експериментално лечение, а другата не. След това и двете групи се тестват повторно. Сравняват се резултатите от първото и второто тестване на двете групи, като за сравнение се използва t-тест на Стюдънт и дисперсионен анализ. Разлика O2и O4 показва естественото развитие и фоновата експозиция. За да се идентифицира ефектът на независима променлива, е необходимо да се сравнят 6(O1 O2) и 6(O3 O4), т.е. величината на промените в показателите. Значимостта на разликата в растежа на показателите ще покаже влиянието на независимата променлива върху зависимата. Този дизайн е подобен на истинския експеримент с две групи с тестове преди и след експозиция (вижте стр. 118). Основният източник на артефакти е разликата в състава на групите.
Планирайте с предварително и след тестване на различни рандомизирани груписе различава от дизайна на истински експеримент по това, че една група преминава предварителния тест, а крайният тест е еквивалентната група, която е била изложена на:
Основният недостатък на този квази-експериментален дизайн е невъзможността да се контролира "фоновият" ефект - влиянието на събитията, които се случват заедно с експерименталната експозиция в периода между първото и второто тестване.
Планове дискретни времеви редовесе подразделят на няколко типа в зависимост от броя на групите (една или повече), както и в зависимост от броя на експерименталните ефекти (единични или серия от ефекти).
Планът на дискретните времеви редове за една група субекти е, че първоначалното ниво на зависимата променлива на групата субекти първоначално се определя с помощта на серия от последователни измервания. След това се прилага експериментален ефект и се извършва серия от подобни измервания. Сравнете нивата на зависимата променлива преди и след експозиция. Схема на този план:
Основният недостатък на дизайна на дискретния времеви ред е, че той не позволява да се отдели ефектът от влиянието на независимата променлива от влиянието на фоновите събития, които се случват по време на изследването.
Модификация на този дизайн е квазиексперимент с времеви серии, при който експозицията преди измерване се редува с експозиция без предварително измерване. Неговата схема е:
XO1 - O2XO3 - O4 XO5
Редуването може да бъде редовно или произволно. Тази опция е подходяща само ако ефектът е обратим. При обработката на данните, получени в експеримента, сериите се разделят на две последователности и резултатите от измерванията, при които е имало въздействие, се сравняват с резултатите от измерванията, при които то е отсъствало. За сравняване на данните се използва t-тест на Стюдънт с броя на степените на свобода н– 2, където не броят на ситуациите от същия тип.
Плановете за времеви редове често се прилагат на практика. При използването им обаче често се наблюдава така нареченият "ефект на Хоторн". За първи път е открит от американски учени през 1939 г., когато те провеждат изследвания в завода Хоторн в Чикаго. Предполагаше се, че промяната в системата на организация на труда ще повиши неговата производителност. По време на експеримента обаче всякакви промени в организацията на труда водят до повишаване на неговата производителност. В резултат на това се оказа, че самото участие в експеримента повишава мотивацията за работа. Субектите осъзнаха, че се интересуват лично от тях и започнаха да работят по-продуктивно. За да се контролира този ефект, трябва да се използва контролна група.
Схемата на плана за времеви редове за две нееквивалентни групи, от които едната не е засегната, изглежда така:
O1O2O3O4O5O6O7O8O9O10
O1O2O3O4O5O6O7O8O9O10
Такъв план ви позволява да контролирате ефекта "фон". Обикновено се използва от изследователи, когато изучават реални групи в образователни институции, клиники и в производството.
Друг специфичен план, който често се използва в психологията, се нарича експеримент. постфактум.Често се използва в социологията, педагогиката, както и в невропсихологията и клиничната психология. Стратегията за изпълнение на този план е следната. Самият експериментатор не влияе върху изследваните лица. Някое реално събитие от живота им действа като въздействие. Експерименталната група се състои от „субекти“, които са били изложени, докато контролната група се състои от хора, които не са го преживели. В този случай групите по възможност се изравняват в момента на състоянието им преди удара. След това зависимата променлива се тества при представителите на експерименталната и контролната група. Данните, получени в резултат на тестването, се сравняват и се прави заключение за въздействието на експозицията върху по-нататъшното поведение на субектите. Така планът постфактумсимулира дизайна на експеримента за две групи с тяхното изравняване и тестване след експозиция. Неговата схема е:
Ако е възможно да се постигне групова еквивалентност, тогава този дизайн се превръща в дизайн на истински експеримент. Прилага се в много съвременни изследвания. Например, при изследване на посттравматичен стрес, когато хора, претърпели последиците от природно или причинено от човека бедствие, или бойци се тестват за наличие на посттравматичен стресов синдром, техните резултати се сравняват с резултатите от контролната група, което дава възможност да се идентифицират механизмите за възникване на такива реакции. В невропсихологията на мозъчните увреждания лезиите на определени структури, разглеждани като "експериментална експозиция", предоставят уникална възможност за идентифициране на локализацията на психичните функции.
Планове за истински експериментиза една независима променлива се различават от другите, както следва:
1) използване на стратегии за създаване на еквивалентни групи (рандомизация);
2) наличие на поне една експериментална и една контролна група;
3) окончателно тестване и сравнение на резултатите от групите, които са получили и не са получили експозиция.
Нека разгледаме по-подробно някои експериментални проекти за една независима променлива.
Планирайте две рандомизирани групи с тестване след експозиция.Неговата схема изглежда така:
Този план се използва, ако не е възможно или необходимо да се проведе предварително тестване. Когато експерименталните и контролните групи са равни, този план е най-добрият, тъй като ви позволява да контролирате повечето източници на артефакти. Липсата на предварително тестване изключва както ефекта от взаимодействието на тестовата процедура и експерименталната задача, така и ефекта от самото тестване. Планът ви позволява да контролирате влиянието на състава на групите, спонтанното отпадане, влиянието на фона и естественото развитие, взаимодействието на състава на групата с други фактори.
В разглеждания пример е използвано едно ниво на влияние на независимата променлива. Ако има няколко нива, тогава броят на експерименталните групи се увеличава до броя на нивата на независимата променлива.
Планирайте две рандомизирани групи с предварително и след тестване.Схемата на плана изглежда така:
R O1 X O2
Този план се използва, когато има съмнение относно резултатите от рандомизацията. Основният източник на артефакти е взаимодействието между тестване и експериментална експозиция. В действителност човек също трябва да се справи с ефекта от тестването на неедновременността. Поради това се счита за най-добре да се проведе тестване на членовете на експерименталната и контролната група в произволен ред. Представяне-непредставяне на експерименталното въздействие също е най-добре да се прави в произволен ред. Д. Кембъл отбелязва необходимостта от контрол на "вътрешногруповите събития". Този експериментален дизайн контролира добре ефекта на фона и ефекта на естественото развитие.
При обработката на данни обикновено се използват параметрични критерии. Tи Е(за данни в интервална скала). Изчисляват се три стойности на t: 1) между O1 и O2; 2) между O3 и O4; 3) между O2и O4.Хипотезата за значимостта на влиянието на независимата променлива върху зависимата променлива може да бъде приета, ако са изпълнени две условия: 1) разлики между O1и O2важни и между O3и O4незначителни и 2) разлики между O2и O4значително. Понякога е по-удобно да се сравняват не абсолютните стойности, а приращенията на показателите b(1 2) и b(3 4). Тези стойности също се сравняват с t-тест на Student. Ако разликите са значителни, се приема експериментална хипотеза за влиянието на независимата променлива върху зависимата.
Планът на Соломоне комбинация от двата предишни плана. За провеждането му са необходими две експериментални (Е) и две контролни (В) групи. Неговата схема изглежда така:
![](https://i0.wp.com/uhlib.ru/psihologija/yeksperimentalnaja_psihologija_konspekt_lekcii/_06.jpg)
С този план ефектът на взаимодействие от предварителното тестване и ефектът на експерименталната експозиция могат да бъдат контролирани. Ефектът от експерименталната експозиция се разкрива чрез сравняване на показателите: O1и О2; О2 и О4; О5 и О6; O5 и O3. Сравнението на O6, O1 и O3 разкрива ефекта от естественото развитие и фоновите влияния върху зависимата променлива.
Сега разгледайте дизайн за една независима променлива и няколко групи.
Дизайн за три рандомизирани групи и три нива на независимата променливаизползва се в случаите, когато е необходимо да се идентифицират количествени връзки между независимите и зависимите променливи. Неговата схема изглежда така:
![](https://i0.wp.com/uhlib.ru/psihologija/yeksperimentalnaja_psihologija_konspekt_lekcii/_07.jpg)
При прилагането на този план всяка група се представя само с едно ниво на независимата променлива. Ако е необходимо, можете да увеличите броя на експерименталните групи в съответствие с броя на нивата на независимата променлива. Всички горепосочени статистически методи могат да се използват за обработка на данните, получени с такъв експериментален дизайн.
Факторни експериментални проектисе използват за тестване на сложни хипотези за връзки между променливи. При факторния експеримент по правило се проверяват два вида хипотези: 1) хипотези за отделното влияние на всяка от независимите променливи; 2) хипотези за взаимодействието на променливите. Факторният дизайн е да гарантира, че всички нива на независими променливи се комбинират помежду си. Броят на експерименталните групи е равен на броя на комбинациите.
Факториален дизайн за две независими променливи и две нива (2 x 2).Това е най-простият факторен дизайн. Диаграмата му изглежда така.
![](https://i1.wp.com/uhlib.ru/psihologija/yeksperimentalnaja_psihologija_konspekt_lekcii/_08.jpg)
Този план разкрива ефекта на две независими променливи върху една зависима променлива. Експериментаторът комбинира възможните променливи и нива. Понякога се използват четири независими рандомизирани експериментални групи. За обработка на резултатите се използва дисперсионният анализ на Фишер.
Има по-сложни версии на факторния дизайн: 3 x 2 и 3 x 3 и т.н. Добавянето на всяко ниво на независимата променлива увеличава броя на експерименталните групи.
"Латински площад".Това е опростяване на пълния план за три независими променливи с две или повече нива. Принципът на латинския квадрат е, че две нива на различни променливи се срещат само веднъж в експерименталния план. Това значително намалява броя на групите и експерименталната извадка като цяло.
Например за три независими променливи (L, М, Н)с по три нива (1, 2, 3 и N(A, B,В)) планът по метода "латински квадрат" ще изглежда така.
![](https://i0.wp.com/uhlib.ru/psihologija/yeksperimentalnaja_psihologija_konspekt_lekcii/_09.jpg)
В този случай нивото на третата независима променлива (A, B, C)се среща във всеки ред и във всяка колона веднъж. Чрез комбиниране на резултатите в редове, колони и нива е възможно да се идентифицира влиянието на всяка от независимите променливи върху зависимата променлива, както и степента на взаимодействие по двойки на променливите. Използването на латински букви A, B, ОТТрадиционно е да се обозначават нивата на третата променлива, поради което методът е наречен „латински квадрат“.
"гръцко-латински площад".Този план се използва, когато е необходимо да се изследва влиянието на четири независими променливи. Изграден е на базата на латински квадрат за три променливи, като към всяка латинска група от плана е прикрепена гръцка буква, обозначаваща нивата на четвъртата променлива. Схемата за план с четири независими променливи, всяка с три нива, ще изглежда така:
![](https://i2.wp.com/uhlib.ru/psihologija/yeksperimentalnaja_psihologija_konspekt_lekcii/_10.jpg)
За обработка на получените данни по отношение на "гръцко-латинския квадрат" се използва методът на дисперсионния анализ по Фишер.
Основният проблем, който факторният дизайн може да реши, е определянето на взаимодействието на две или повече променливи. Този проблем не може да бъде решен чрез прилагане на няколко конвенционални експеримента с една независима променлива. Във факторния план, вместо да се опитва да „изчисти“ експерименталната ситуация от допълнителни променливи (със заплаха за външна валидност), експериментаторът я доближава до реалността, като въвежда някои допълнителни променливи в категорията на независимите. В същото време анализът на връзките между изследваните характеристики ни позволява да разкрием скрити структурни фактори, от които зависят параметрите на измерваната променлива.
4.8. Корелационни изследвания
Теорията на корелационните изследвания е разработена от английския математик К. Пиърсън. Стратегията за провеждане на такова изследване е да няма контролирано въздействие върху обекта. Планът на корелационното изследване е прост. Изследователят излага хипотеза за наличието на статистическа връзка между няколко психични свойства на индивида. Предположението за причинно-следствена зависимост обаче не се обсъжда.
Корелативе изследване, проведено за потвърждаване или отхвърляне на хипотезата за статистическа връзка между няколко (две или повече) променливи. В психологията психичните свойства, процеси, състояния и т.н. могат да действат като променливи.
Корелации.„Корелация“ буквално означава съотношение. Ако промяната в една променлива е придружена от промяна в друга, тогава говорим за корелация на тези променливи. Наличието на корелация между две променливи не е доказателство за наличието на причинно-следствени връзки между тях, но дава възможност да се изложи такава хипотеза. Липсата на корелация позволява да се отхвърли хипотезата за причинно-следствена връзка на променливите.
Има няколко вида корелации:
Пряка корелация (нивото на една променлива директно съответства на нивото на друга променлива);
Корелация, дължаща се на трета променлива (нивото на една променлива съответства на нивото на друга променлива поради факта, че и двете променливи се дължат на трета, обща променлива);
Случайна корелация (не се дължи на никоя променлива);
Корелация, дължаща се на хетерогенността на извадката (ако извадката се състои от две хетерогенни групи, тогава може да се получи корелация, която не съществува в общата съвкупност).
Корелациите са от следните видове:
– положителна корелация (увеличаването на нивото на една променлива е придружено от повишаване на нивото на друга променлива);
– отрицателна корелация (увеличаването на нивото на една променлива е придружено от намаляване на нивото на друга);
- нулева корелация (показва липсата на връзка между променливите);
- нелинейна връзка (в определени граници повишаването на нивото на една променлива е съпроводено с повишаване на нивото на друга, а с други параметри - обратното. Повечето психологически променливи имат нелинейна връзка).
Планиране на корелационно изследване.Дизайнът на корелационното изследване е вид квази-експериментален дизайн при липса на влияние на независимата променлива върху зависимите. Корелационното изследване се разделя на поредица от независими измервания в група субекти. Кога простокорелационната изследователска група е хомогенна. Кога сравнителенкорелационно изследване, имаме няколко подгрупи, които се различават по един или повече критерии. Резултатите от такива измервания дават матрица на формата Р x O. Данните от изследването на корелацията се обработват чрез изчисляване на корелациите по редове или колони на матрицата. Корелацията на редовете дава сравнение на субекти. Корелацията на колоната предоставя информация за свързването на измерените променливи. Често се откриват времеви корелации, т.е. промени в структурата на корелациите във времето.
Основните видове корелационни изследвания са разгледани по-долу.
Сравнение на две групи.Използва се за установяване на приликата или разликата между две естествени или рандомизирани групи по отношение на тежестта на един или друг параметър. Средните резултати на двете групи се сравняват с помощта на t-теста на Student. Ако е необходимо, t-тестът на Фишер (вижте 7.3) може също да се използва за сравняване на дисперсиите на индикатор между две групи.
Едномерно изследване на една група при различни условия.Дизайнът на това изследване е близък до експерименталния. Но в случай на корелационно изследване ние не контролираме независимата променлива, а само констатираме промяната в поведението на индивида при различни условия.
Корелационно изследване на еквивалентни по двойки групи.Този план се използва при изследване на близнаци по метода на вътрешно-двойните корелации. Методът на близнаците се основава на следните разпоредби: генотипите на монозиготните близнаци са 100% сходни, а дизиготните близнаци са 50% подобни, средата на развитие както за дизиготните, така и за монозиготните двойки е една и съща. Дизиготните и монозиготните близнаци са разделени на групи: всяка съдържа по един близнак от двойка. При близнаци от двете групи се измерва параметърът, който представлява интерес за изследователя. След това се изчисляват корелациите между параметрите (О-корелация) и между близнаци (Р- корелация). Сравнявайки корелациите между двойките на монозиготни и двуяйчни близнаци, е възможно да се идентифицират дяловете на влиянието на околната среда и генотипа върху развитието на дадена черта. Ако корелацията на монозиготните близнаци е надеждно по-висока от корелацията на двуяйчните близнаци, тогава можем да говорим за съществуваща генетична детерминация на чертата, в противен случай говорим за детерминация от околната среда.
Многомерно корелационно изследване.Извършва се, за да се тества хипотезата за връзката на няколко променливи. Избира се експериментална група, която се тества по определена програма, състояща се от няколко теста. Данните от изследванията се въвеждат в таблицата на "суровите" данни. След това тази таблица се обработва, изчисляват се коефициентите на линейни корелации. Корелациите се оценяват за статистически разлики.
Изследване на структурна корелация.Изследователят разкрива разликата в нивото на корелационни зависимости между едни и същи показатели, измерени при представители на различни групи.
Надлъжно корелационно изследване.Изгражда се по план на времеви редове с тестване на групата на определени интервали. За разлика от простото надлъжно изследване, изследователят се интересува от промените не толкова в самите променливи, колкото във връзките между тях.
Общи принципи за проектиране на експерименти
Сравнение.
Рандомизиране.
Репликация.
Еднородност.
Стратификация.
факторни нива
Заглавие: Общи принципи на проектиране на експерименти
Подробно описание:
От самото си създаване науката търси начини да разбере законите на заобикалящия ни свят. Правейки едно след друго открития, учените се издигат все по-високо и по-високо по стълбата на познанието, заличавайки границата на неизвестното и навлизайки в нови граници на науката. Този начин е чрез експеримент. Съзнателно ограничавайки безкрайното разнообразие на природата от изкуствената рамка на научния опит, ние я превръщаме в картина на света, разбираема за човешкия ум.
Експериментът като научно изследване е формата, под която и чрез която науката съществува и се развива. Експериментът изисква внимателна подготовка преди провеждането му. При биомедицинските изследвания планирането на експерименталната част от изследването е от особено значение поради широката вариативност на свойствата, характерни за биологичните обекти. Тази характеристика е основната причина за трудностите при интерпретирането на резултатите, които могат да варират значително от опит до опит.
Статистическите проблеми оправдават необходимостта да се избере такава експериментална схема, която да сведе до минимум ефекта от променливостта върху заключенията на учения. Следователно, целта на дизайна на експеримента е да се създаде дизайн, който е необходим за получаване на възможно най-много информация при най-ниски разходи за провеждане на изследването. По-точно, планирането на експеримента може да се дефинира като процедурата за избор на броя и условията за провеждане на експерименти, които са необходими и достатъчни за решаване на проблема с необходимата точност.
Експерименталният дизайн произхожда от агробиологията и се свързва с английския статистик и биолог сър Роналд Ейлмър Фишър. В началото на 20 век в агробиологичната станция в Ротамстед (Великобритания) започват изследвания върху ефекта на торовете върху добива на различни сортове зърнени култури. Учените трябваше да вземат предвид както голямата променливост на обектите на изследване, така и дългата продължителност на експериментите (около година). При тези условия нямаше друг начин, освен да се разработи добре обмислен експериментален план за намаляване на отрицателното въздействие на тези фактори върху точността на заключенията. Прилагайки статистическите знания към биологични проблеми, Фишър разработи свои собствени принципи на теорията на статистическите изводи и постави основите на нова наука за планиране и анализиране на експерименти.
Самият Роналд Фишър обясни основите на планирането на примера на експеримент, проведен за определяне на способността на определена английска дама да прави разлика между това, което е излято в чаша на първо място - чай или мляко. Трябва да се отбележи, че за истинските английски дами е важно чаят да се излива в мляко, а не обратното, нарушаването на последователността ще бъде признак на невежество и ще развали вкуса на напитката.
Експериментът е прост: дамата опитва чай с мляко и се опитва да разбере реда, в който са изсипани двете съставки. Дизайнът, разработен за това изследване, има редица свойства.
Сравнение.В много изследвания е трудно или невъзможно да се определи точно резултатът от измерването. Така например една дама няма да може да определи количествено качеството на чая, тя ще го сравни със стандарта на правилно приготвена напитка, чийто вкус е познат на нея от детството. По правило в научен експеримент обектът се сравнява или с някакъв предварително определен стандарт, или с контролен обект.
Рандомизиране.Това е много важен момент при планирането. В нашия пример рандомизацията се отнася до реда, в който чашите се представят за дегустация. Рандомизирането е необходимо, за да могат да се използват статистически методи за анализ на резултатите от изследването.
Репликация.Повторяемостта е необходим компонент за настройка на експеримент. Недопустимо е да се правят изводи за способността да се определи качеството на чая само от една чаша. Резултатът от всяко отделно измерване (дегустация) носи част от несигурността, възникнала под въздействието на множество случайни фактори. Следователно са необходими няколко теста за идентифициране на източника на променливостта. С това свойство е свързана чувствителността на експеримента. Фишър отбеляза, че докато броят на чашите чай не надхвърли определен минимум, е невъзможно да се направят недвусмислени заключения.
Еднородност.Въпреки необходимостта от повторение на измерванията (репликация), техният брой не трябва да бъде твърде голям, за да не се загуби хомогенност. Температурната разлика на чашите, притъпяването на вкуса и т.н., когато се превиши определен лимит на брой повторения, може да затрудни анализа на резултатите от експеримента.
Стратификация.Преминавайки отвъд примера на Р. Фишър към по-абстрактно описание на експерименталния план, може допълнително да се посочи такова свойство като стратификация (блокиране). Стратификацията е разпределението на експерименталните единици в относително хомогенни групи (блокове, слоеве). Процедурата на стратификация позволява минимизиране на ефекта от известните ни неслучайни източници на променливост. В рамките на всеки блок експерименталната грешка се приема за по-малка спрямо варианта със случаен избор за експеримента на същия брой обекти. Например, в проучване на ново лекарство, имаме две нива на фактора, "лекарство" и "плацебо", които се дават на мъже и жени. В този случай полът е блокиращ фактор, според който изследването се разделя на подгрупи.
Характеристиките на експерименталния план, описани по-горе, се прилагат изцяло или частично за всеки научен експеримент. Въпреки това, за да започнете, не е достатъчно само да знаете за общите характеристики на изследването, необходима е по-задълбочена подготовка. Създаването на подробно ръководство в рамките на една статия е невъзможно, следователно тук ще бъде представена най-общата информация за етапите на планиране на експеримент.
Всяко изследване започва с поставяне на цел. Изборът на проблем за изследване и неговата формулировка ще повлияят както на дизайна на изследването, така и на заключенията, които ще бъдат направени от неговите резултати. В най-простия случай изложението на проблема трябва да включва въпросите "Кой?", "Какво?", "Кога?", "Защо?" И как?".
Илюстрация за важността на този етап на планиране може да се намери в проучване, което събира информация за пътнотранспортни произшествия. В зависимост от целта, работата може да бъде насочена към разработването на нов автомобил или нова пътна настилка. Въпреки факта, че се използва един и същ набор от данни, постановката на проблема и заключенията се различават значително в зависимост от формулировката на проблема.
След избора на целта на работата трябва да се определят така наречените зависими променливи. Това са променливите, които ще бъдат измерени в проучването. Например показатели за функционирането на определени системи на човешкото тяло или лабораторни животни (сърдечен ритъм, кръвно налягане, нива на ензими в кръвта и др.), както и всякакви други характеристики на обектите на изследване, промяната на които ще бъде информативно за нас.
Тъй като има зависими променливи, трябва да има и независими променливи. Другото им име е фактори. Изследователят оперира с фактори в експеримента. Това може да бъде дозата на изследваното лекарство, нивото на стрес, степента на упражнения и т.н. Връзката между фактор и зависима променлива е удобно представена с помощта на кибернетична система, често наричана "черна кутия".
Черната кутия е система, чийто механизъм на действие не ни е известен. Изследователят обаче има информация какво се случва на входа и изхода на черната кутия. Състоянието на изхода е функционално зависимо от състоянието на входа. Съответно y1, y2, ..., yp са зависими променливи, чиято стойност зависи от фактори (независими променливи x1, x2, ..., xk). Параметрите w1, w2, ..., wn са смущаващи влияния, които не могат да бъдат контролирани или променяни с времето.
Най-общо това може да се запише по следния начин: y=f(x1, x2, ..., xk).
Всеки фактор в опита може да приеме една от няколко стойности. Такива стойности се наричат факторни нива. Може да се окаже, че факторът е в състояние да приема безкраен брой стойности (например дозата на лекарството), но на практика се избират няколко дискретни нива, чийто брой зависи от целите на конкретен експеримент .
Фиксиран набор от факторни нива определя едно от възможните състояния на черната кутия. В същото време това са условията за провеждане на един от възможните експерименти. Ако изброим всички възможни набори от такива състояния, тогава ще получим пълен набор от различни състояния на дадената система, чийто брой ще бъде броят на всички възможни експерименти. За да се изчисли броят на възможните състояния, е достатъчно да се повиши броят на нивата на факторите q (ако е еднакъв за всички фактори) до степента на броя на факторите k.
Съвкупността от всички възможни състояния определя сложността на черната кутия. Така една система от десет фактора на четири нива може да бъде в повече от милион различни състояния. Очевидно в такива случаи е невъзможно да се проведе изследване, което включва всички възможни експерименти. Следователно на етапа на планиране се решава въпросът колко експеримента и кои от тях трябва да се проведат за решаване на проблема.
Трябва да се отбележи, че свойствата на обекта на изследване са от съществено значение за експеримента. Първо, трябва да имаме информация за степента на възпроизводимост на резултатите от експериментите с даден обект. За да направите това, можете да проведете експеримент и след това да го повтаряте на нередовни интервали и да сравнявате резултатите. Ако разпространението на стойностите не надвишава нашите изисквания за точност на експеримента, тогава обектът отговаря на изискването за възпроизводимост на резултатите. Друго изискване към един обект е неговата управляемост. Контролируем обект е обект, върху който може да се проведе активен експеримент. От своя страна активният експеримент е експеримент, при който изследователят има възможност да избере нивата на факторите, които го интересуват.
На практика няма напълно управлявани обекти. Както беше споменато по-горе, както контролираните, така и неконтролируемите фактори действат върху реален обект, което води до променливост на резултатите между отделните обекти. Можем да отделим случайни промени от регулярни, причинени от различни нива на независими променливи, само с помощта на статистически методи.
Но статистическите методи са ефективни само при определени условия. Едно от тези условия е изискването за определен минимален размер на извадката, използвана в експеримента. Очевидно е, че колкото по-широк е диапазонът на промяна на атрибутите от обект на обект, толкова по-голяма трябва да бъде повторяемостта на експеримента, т.е. броят на експерименталните групи.
Тъй като неоправдано голям брой опити ще направят изследването твърде скъпо, а недостатъчният размер на извадката може да компрометира точността на заключенията, определянето на необходимия размер на извадката играе решаваща роля в дизайна на експеримента. Методите за изчисляване на минималния размер на извадката са описани подробно в специализираната литература, така че не е възможно да бъдат представени в статията. Все пак трябва да се отбележи, че те изискват предварително определяне на средната стойност на изследвания показател и неговата грешка. Публикации за подобни изследвания могат да служат като източник на такава информация. Ако все още не са извършени, тогава е необходимо да се извърши предварително „пилотно“ изследване за оценка на изменчивостта на признака.
Следващата стъпка в проектирането на експерименти е рандомизирането. Рандомизирането е процес, използван за групиране на субекти, така че всеки от тях да има равен шанс да бъде поставен в контролна или лечебна група. С други думи, подборът на участниците в изследването трябва да бъде случаен, така че изследването да не е предубедено към „предпочитания“ резултат от изследователя.
Рандомизирането помага за предотвратяване на пристрастия поради причини, които не са били директно разгледани в експерименталния дизайн. За това, например, формирането на експериментални групи от лабораторни животни се извършва на случаен принцип. Пълната рандомизация обаче не винаги е възможна. По този начин в клиничните изпитвания участват пациенти от определена възрастова група с предварително определена диагноза и тежест на заболяването и следователно подборът на участниците не е случаен. В допълнение, рандомизирането е ограничено от така наречените "блокови" дизайни на експерименти. Тези планове предполагат, че изборът във всеки блок се извършва в съответствие с определени неслучайни условия, а случаен избор на обекти на изследване е възможен само в рамките на блокове. Процесът на рандомизиране е лесен за изпълнение с помощта на специализиран статистически софтуер или специални таблици.
В заключение е необходимо да се каже за необходимостта да се вземат предвид в изследователския план, в допълнение към изискванията на медицината и статистиката, също и моралните и етични стандарти. Не забравяйте, че в експеримента трябва да участват не само хора, но и лабораторни животни в съответствие с етичните принципи.
Научният експеримент е метод на изследване, който осигурява научно обективна проверка на правилността на хипотезата, обоснована в началото на изследването. Експериментът дава възможност да се открият повтарящи се, устойчиви, необходими, съществени връзки между явленията, т.е. изучават моделите, които характеризират всеки процес или явление. За разлика от наблюдението, експериментът позволява изкуствено да се отдели изследваното явление от другите, целенасочено да се променят условията за неговото прилагане. В същото време експериментът изисква от изследователя по-високо ниво на подготовка, владеене на методиката за поставяне и провеждане на експеримент и способност за разработване на експериментална програма.
В изследователската дейност се използват различни видове експерименти. Най-често срещаният лабораторен и естествен експеримент. В първия случай експериментът се провежда в специално подготвени условия - лаборатория, където даден обект се изолира от сложна система от връзки, които се заменят със специално симулирани условия. Например, естественото отопление замества изкуственото отопление, като се моделират и други условия: осветеност, налягане, механични въздействия и др.
Естествен експеримент се провежда в обикновени, естествени условия, където експериментаторът наблюдава първоначалното състояние на обекта, неговото развитие и изчезване. В този случай обектът може да бъде подложен на определено въздействие от страна на експериментатора. След това целият процес се повтаря, например презаселването и аклиматизацията на растения или животни.
При провеждане на експеримент е необходимо да се извърши представителна (индикативна за цялата популация) извадка от броя на експерименталните обекти.
Извадката трябва да е представителна по отношение на обхвата на участниците в експеримента. Например, когато се провежда експеримент в социалната сфера, е необходимо да се представят всички групи от населението,
ако целта на този експеримент ще получи резултат, който засяга цялото общество. Понякога темата на експеримента ни позволява да се ограничим до лабораторно изследване, например висококачествен експресен метод за откриване на катиони на тежки метали в питейната вода.
По този начин няма и не може да има шаблонно решение за избора на броя на експерименталните обекти, но представителността на извадката винаги трябва да бъде доказана от гледна точка на обективността на получените резултати. При провеждане на образователно изследване е невъзможно да се постигне оптималното съотношение на броя на обектите, избрани за експеримента. По правило тя винаги се подценява, но като се има предвид, че дидактическата задача на обучението на учениците е на различно ниво от чисто изследователската задача, може да се разчита и на по-малка извадка. Същото важи и за определяне на необходимата продължителност на експеримента. Твърде краткият му период води до тенденциозни научни данни, твърде дългият - увеличава сложността и е неприемлив от гледна точка на пълнотата (за ученика това е времето на обучение в училище).
Затова е желателно всеки изследовател да обоснове продължителността на експеримента. Това може да стане, първо, чрез анализиране на предишния опит от подобни експерименти, в които са направени правилни научни и практически изводи; второ, чрез съотнасяне на целите и задачите на експеримента с необходимата му продължителност.
Пример. 1. При изучаване на особеностите на гнезденето на птиците експериментът ще продължи през целия период, през който птиците изграждат гнезда и снасят яйца.
Ако по време на експеримента се изследва влиянието на някакви вещества (условия) върху проявата на определени закономерности, тогава е необходимо да се обхванат най-типичните закономерности в експеримента.
2. При провеждане на експеримент за определяне на "въздействието на шума върху представянето на учениците", неговата продължителност
не може да се ограничи до 1-2 дни или един източник на шум (индустриален, неиндустриален). Продължителността на посочения експеримент трябва да бъде в рамките на поне една учебна година. Ако се изследва ефектът от торенето върху добива на сорт X или зрелостта, такъв експеримент обикновено продължава повече от една година.
Провеждането на експеримент изисква избор на конкретна техника. Това е предшествано от работа по изследване на първоначалното ниво на състоянието на експерименталния обект. Така че, анализирайки експеримента за изследване на състоянието на мъхово-лишайното покритие на биоценозата, е необходимо да се уверим, че в тази биоценоза мъховете и лишеите не са представени от един или два вида, а заемат цяла екологична ниша.
За всеки конкретен случай се избира не целият набор от известни методи, а такава комбинация от тях, която ще даде надеждна информация. Например, когато се определя MPC на мед във вода, е необходимо да се използва техниката както на качествено, така и на количествено откриване.
Експерименталната дейност предполага наличието на контролен обект, който е критерий за оценка на резултатите от експеримента. Например, когато се провежда експеримент за влиянието на торовете върху времето на узряване, трябва да има контролен участък, върху който не е прилаган тор. При определяне на съдържанието на ПДК на мед във водата е необходимо да има надеждни стойности за ПДК (1,1 mg/l).
Експериментът изисква водене на протокол, в който фактите от експерименталната дейност се вписват с текст, цифри, символи, схеми. Както вече беше отбелязано, протоколът трябва да бъде последователен, последователен и адекватен, т.е. да позволява да се правят заключения въз основа на обективна информация. В същото време няма значение на каква хартия, с какво мастило или символи с какъв размер е попълнен протоколът. Важно е връзката между резултатите и символите да е недвусмислена и връзката между символите да съответства на връзката между резултатите от експеримента.
примери. Би било странно, ако според протокола, където телесното тегло се измерва в грамове, се правят едни заключения, а според протокола, където телесното тегло се измерва в килограми, други.
Експериментът завършва с анализ на резултатите от него, където хипотезата, изразена в изследването, се потвърждава или опровергава. За целта резултатите, постигнати в края на експеримента, се сравняват с първоначалното ниво на знания за състоянието на обекта на изследване.
Например, ако при ПДК мед 0,1 mg/l получаваме данни за обекти a, b, c... 0,2; 0,3; 0,5, може да се твърди, че обектът е замърсен с медни катиони над ПДК съответно 2, 3, 5 пъти. Ако резултатите се окажат двусмислени, например при определяне на ПДК на мед по качествен начин се получават данни за обекти a = 0,3 mg/l; c = 0,4 mg/l; c \u003d 0,5 mg / l, а количествено съответно 0,1; 0,2; 0,2 mg / l, тогава ще бъде трудно да се направи заключение и експериментът трябва да продължи чрез промяна или подобряване на методологията.
Важен елемент от анализа на резултатите от експеримента е способността на изследователя да разработва научни и практически препоръки. Препоръките трябва да посочват ясни граници на възможното приложение на експерименталната система в практиката.
Например, в хода на експеримента беше доказана целесъобразността на използването на торове от клас X при дадени климатични условия, за даден тип почва, за намаляване на вегетационния период на сорта y. X-торовете могат да се препоръчат и за сортове yx, U2, Uz.В същото време ефектът върху сорт Z се оказа незначителен (или скъп), а за сорт F беше получен отрицателен резултат.
Необходимо е също така да се оцени разходната страна на експеримента. Ако, например, добивът на експерименталния парцел се е увеличил с 30% в сравнение с контролния парцел, а размерът на разходите се е увеличил с 1,5-2 пъти, тогава резултатите от експеримента са по-скоро отрицателни, отколкото положителни, следователно е необходимо да дават балансирани, предпазливи оценки.
Така че, при обобщаване на резултатите от експеримента, ефективността на резултата, неговата оптималност с
по отношение на съответствие с максималните възможности на тази система и изразходваното време, условията за ефективно прилагане на препоръките, границите на успешно приложение и ограниченията, при които ефектът може да не е оптимален.
Психологически експеримент- експеримент, проведен в специални условия за получаване на нови научни знания за психологията чрез целенасочена намеса на изследовател в живота на субекта.
Различни автори тълкуват понятието "психологически експеримент" двусмислено, често под експеримента в психологията се разглежда комплекс от различни независими емпирични методи ( действителен експеримент, наблюдение, разпитване, тестване). Въпреки това, традиционно в експерименталната психология експериментът се счита за независим метод.
В рамките на психологическото консултиране психологическият експеримент е специално създадена ситуация, предназначена за по-цялостно (в различни модалности) преживяване от клиента на собствения му опит.
Спецификата на психологическия експеримент
В психологията експерименталното изследване има своя специфика, което дава възможност да се разглежда отделно от изследванията в другите науки. Спецификата на психологическия експеримент е, че:
- Психиката като конструкция не може да бъде пряко наблюдавана и човек може да научи за нейната дейност само въз основа на нейните прояви, например под формата на определено поведение.
- При изучаване на психичните процеси се смята, че е невъзможно да се отдели някой от тях и въздействието винаги се извършва върху психиката като цяло (или, от съвременна гледна точка, върху тялото като единна неделима система).
- При експерименти с хора (както и някои висши животни, като примати) има активно взаимодействие между експериментатора и обекта.
- Това взаимодействие, наред с други неща, налага субектът да има инструкции (което, очевидно, не е типично за естествените научни експерименти).
Главна информация
В опростен пример независимата променлива може да се разглежда като a съответен стимул (St(r)), чиято сила се променя от експериментатора, докато зависимата променлива е реакцията ( Р) на субекта, неговата психика ( П) върху въздействието на съответния стимул.
Но по правило именно желаната стабилност на всички условия, с изключение на независимата променлива, е непостижима в психологическия експеримент, тъй като почти винаги, в допълнение към тези две променливи, има и допълнителни променливи, систематични неуместни стимули (St(1)) и случайни стимули ( St(2)), което води съответно до систематични и случайни грешки. Така окончателното схематично представяне на експерименталния процес изглежда така:
Следователно в експеримента могат да се разграничат три типа променливи:
- Допълнителни променливи (или външни променливи)
И така, експериментаторът се опитва да установи функционална връзка между зависимата и независимата променлива, която се изразява във функцията Р=f( St(r)), докато се опитва да вземе предвид системната грешка, възникнала в резултат на излагане на неподходящи стимули (примерите за системна грешка включват фазите на луната, времето на деня и т.н.). За да се намали вероятността от въздействието на случайни грешки върху резултата, изследователят се стреми да проведе серия от експерименти (пример за случайна грешка може да бъде например умора или прашинка, която е попаднала в окото на изпитвания субект ).
Основната задача на експерименталното изследване
Общата задача на психологическите експерименти е да се установи наличието на връзка Р=f( S, P) и, ако е възможно, формата на функцията f (има различни видове връзки - причинно-следствени, функционални, корелационни и др.). В такъв случай, Р- отговор на тествания субект С- ситуацията и П- личността на субекта, психиката или "вътрешните процеси". Тоест, грубо казано, тъй като е невъзможно да се „видят“ умствените процеси, в психологическия експеримент, въз основа на реакцията на субектите към стимулация, регулирана от експериментатора, се прави някакво заключение за психиката, умствените процеси или личността на субекта. .
Етапи на експеримента
Всеки експеримент може да бъде разделен на следните етапи. Първият етап е формулирането на проблема и целта, както и изграждането на план на експеримента. Планът на експеримента трябва да бъде изграден, като се вземат предвид натрупаните знания и да отразява уместността на проблема.
Вторият етап е действителният процес на активно въздействие върху околния свят, в резултат на което се натрупват обективни научни факти. За получаването на тези факти до голяма степен допринася правилно подбраната експериментална техника. По правило експерименталният метод се формира въз основа на тези трудности, които трябва да бъдат елиминирани, за да се решат проблемите, поставени в експеримента. Техника, разработена за някои експерименти, може да бъде подходяща за други експерименти, тоест да придобие универсално значение.
Валидност в психологически експеримент
Както в естествените научни експерименти, така и в психологическите експерименти концепцията за валидност се счита за крайъгълен камък: ако експериментът е валиден, учените могат да имат известна увереност, че са измерили точно това, което са искали да измерят. Вземат се много мерки за спазване на всички видове валидност. Невъзможно е обаче да сме абсолютно сигурни, че при някое, дори и най-обмислено изследване, всички критерии за валидност могат да бъдат напълно изпълнени. Напълно безупречен експеримент е непостижим.
Класификации на експериментите
В зависимост от условията за провеждане, разпределете
- Лабораторен опит – условията се организират специално от експериментатора. Основната цел е да се осигури висока вътрешна валидност. Характерно е разпределението на една независима променлива. Основният начин за контрол на външните променливи е елиминирането (елиминирането). Външната валидност е по-ниска, отколкото при полевия експеримент.
- Полеви или естествен експеримент - експериментът се провежда в условия, които експериментаторът не контролира. Основната задача е да се осигури висока външна валидност. Характерен е изборът на сложна независима променлива. Основните начини за контрол на външните променливи са рандомизиране (нивата на външните променливи в изследването съответстват точно на нивата на тези променливи в живота, т.е. извън изследването) и постоянство (направете нивото на променливата еднакво за всички участници ). Вътрешната валидност обикновено е по-ниска, отколкото при лабораторните експерименти.
В зависимост от резултата от въздействието,
Констатиращ експеримент - експериментаторът не променя необратимо свойствата на участника, не формира нови свойства в него и не развива вече съществуващите.
Формиращ експеримент - експериментаторът необратимо променя участника, формира в него такива свойства, които не са съществували преди или развива тези, които вече са съществували.
Патопсихологически експеримент - целта на експеримента е задачата за качествена и количествена оценка на основните процеси на мислене; експериментаторът по правило не се интересува от непосредствените резултати от тестването, тъй като изследването се извършва по време на експеримента начинпостигане на резултат.
в зависимост от степента на информираност
В зависимост от степента на информираност експериментите могат да се разделят и на
- тези, в които на субекта се дава пълна информация за целите и задачите на изследването,
- такива, при които за целите на експеримента някаква информация за него от субекта се укрива или изопачава (например, когато е необходимо субектът да не знае за истинската хипотеза на изследването, може да му се каже фалшива един),
- и такива, при които субектът не е наясно с целта на експеримента или дори със самия факт на експеримента (например експерименти, включващи деца).
Организация на експеримента
Безупречен експеримент
Нито един експеримент в която и да е наука не е в състояние да издържи критиката на привържениците на "абсолютната" точност на научните заключения. Въпреки това, като стандарт за съвършенство, Робърт Готсданкер въвежда понятието „перфектен експеримент“ в експерименталната психология - недостижим идеал за експеримент, който напълно удовлетворява трите критерия (идеалност, безкрайност, пълно съответствие), към които изследователите трябва да се стремят да се доближат .
Безупречният експеримент е модел на експеримент, който е неприложим на практика и се използва като еталон от експерименталните психолози. Този термин е въведен в експерименталната психология от Робърт Готсданкер, автор на добре известната книга "Основи на психологическия експеримент", който вярва, че използването на такава извадка за сравнение ще доведе до по-ефективно подобряване на експерименталните методи и идентифициране на възможни грешки при планирането и провеждането психологически експеримент.
Критерии за безупречен експеримент
Един безупречен експеримент, според Gottsdanker, трябва да отговаря на три критерия:
- Идеален експеримент (променят се само независими и зависими променливи, няма влияние на външни или допълнителни променливи върху него)
- Безкраен експеримент (експериментът трябва да продължи безкрайно, тъй като винаги има възможност за проява на неизвестен преди това фактор)
- Експеримент на пълно съответствие (експерименталната ситуация трябва да е напълно идентична с това как би се случило "в действителност")
Взаимодействие между експериментатор и обект
Проблемът за организиране на взаимодействието между експериментатора и субекта се счита за един от основните проблеми, породени от спецификата на психологическата наука. Инструкцията се счита за най-разпространеното средство за пряка комуникация между експериментатора и субекта.
Инструкция към предмета
Инструкцията на субекта в психологическия експеримент се дава, за да се увеличи вероятността субектът да е разбрал адекватно изискванията на експериментатора, така че дава ясна информация за това как субектът трябва да се държи, какво се иска от него. За всички субекти в рамките на един и същи експеримент се дава един и същ (или еквивалентен) текст с едни и същи изисквания. Въпреки това, поради индивидуалността на всеки субект, в експериментите психологът е изправен пред задачата да осигури адекватно разбиране на инструкцията от лицето. Примери за разлики между предметите, които определят целесъобразността на индивидуалния подход:
- за някои субекти е достатъчно да прочетат инструкцията веднъж, за други - няколко пъти,
- някои субекти са нервни, докато други остават хладни,
- и т.н.
Изисквания за повечето инструкции:
- Инструкцията трябва да обяснява целта и значението на изследването
- То трябва ясно да посочва съдържанието, курса и подробностите за преживяването.
- То трябва да бъде подробно и в същото време достатъчно стегнато.
Проблем с вземането на проби
Друга задача, която стои пред изследователя, е формирането на извадка. Изследователят на първо място трябва да определи неговия обем (брой субекти) и състав, докато извадката трябва да бъде представителна, т.е. изследователят трябва да може да разшири заключенията, направени от резултатите от изследването на тази извадка, до цялата популация, от която е събрана тази проба. За тези цели има различни стратегии за подбор на проби и формиране на групи от субекти. Много често за прости (еднофакторни) експерименти се формират две групи - контролна и експериментална. В някои ситуации може да бъде доста трудно да се избере група от предмети, без да се създаде пристрастие при избора.
Етапи на психологически експеримент
Общият модел за провеждане на психологически експеримент отговаря на изискванията на научния метод. При провеждане на холистично експериментално изследване се разграничават следните етапи:
- Първоначално изложение на проблема
- Изказване на психологическа хипотеза
- Работа с научна литература
- Търсене на дефиниции на основни понятия
- Съставяне на библиография по предмета на изследването
- Уточняване на хипотезата и дефиниране на променливите
- Дефиниция на експериментална хипотеза
- Избор на експериментален инструмент, който позволява:
- Управление на независима променлива
- Регистрирайте зависима променлива
- Планиране на пилотно проучване
- Маркиране на допълнителни променливи
- Избор на експериментален план
- Формиране на извадката и разпределение на изследваните лица в групи в съответствие с приетия план
- Провеждане на експеримент
- Подготовка на експеримента
- Инструктиране и мотивиране на субектите
- Всъщност експериментиране
- Първична обработка на данни
- Табулиране
- Трансформация на информационна форма
- Потвърждаване на данни
- Статистическа обработка
- Избор на методи за статистическа обработка
- Преобразуване на експериментална хипотеза в статистическа хипотеза
- Извършване на статистическа обработка
- Интерпретация на резултатите и изводите
- Отразяване на изследването в научен доклад, монография, писмо до редактора на научно списание
Предимства на експеримента като изследователски метод
Могат да се разграничат следните основни предимства, които експерименталният метод има в психологическото изследване:
- Възможност за избор на начален час на събитието
- Честотата на изследваното събитие
- Променливост на резултатите чрез съзнателно манипулиране на независими променливи
- Осигурява висока точност на резултатите
- Възможни са повторни изследвания при подобни условия
Методи за контрол
- Метод на изключване (ако е известна определена характеристика - допълнителна променлива, тогава тя може да бъде изключена).
- Метод на изравняване (използва се, когато една или друга смущаваща характеристика е известна, но не може да бъде избегната).
- Метод на рандомизация (използва се, ако факторът на влияние не е известен и е невъзможно да се избегне неговото въздействие). Начин за повторно тестване на хипотезата върху различни проби, на различни места, върху различни категории хора и т.н.
Критика на експерименталния метод
Поддръжниците на неприемливостта на експерименталния метод в психологията разчитат на следните разпоредби:
- Връзката субект-субект нарушава научните правила
- Психиката има свойството спонтанност
- Умът е твърде непостоянен
- Умът е твърде уникален
- Психиката е твърде сложен обект на изследване
Психолого-педагогически експеримент
Психолого-педагогическият експеримент или формиращият експеримент е вид експеримент, който е специфичен изключително за психологията, при който активното въздействие на експерименталната ситуация върху субекта трябва да допринесе за неговото психическо развитие и личностно израстване.
Психолого-педагогическият експеримент изисква много висока квалификация от страна на експериментатора, тъй като неуспешното и неправилно използване на психологически методи може да доведе до негативни последици за субекта.
Психолого-педагогическият експеримент е един от видовете психологически експеримент.
В хода на психологически и педагогически експеримент се предполага формирането на определено качество (затова се нарича още "формиране"), обикновено участват две групи: експериментална и контролна. На участниците в експерименталната група се предлага определена задача, която (според експериментаторите) ще допринесе за формирането на дадено качество. Контролната група субекти не получава тази задача. В края на експеримента двете групи се сравняват една с друга, за да се оценят резултатите.
Формиращият експеримент като метод се появи благодарение на теорията за дейността (A.N. Леонтиев, D.B. Elkonin и др.), Която утвърждава идеята за първичността на дейността по отношение на умственото развитие. По време на формиращия експеримент се извършват активни действия както от субектите, така и от експериментатора. От страна на експериментатора е необходима висока степен на намеса и контрол върху основните променливи. Това разграничава експеримента от наблюдението или изследването.
естествен експеримент
Естественият експеримент или полевият експеримент в психологията е вид експеримент, който се провежда в условията на нормален живот на субекта с минимална намеса на експериментатора в този процес.
При провеждане на полеви експеримент остава възможно, ако етични и организационни съображения позволяват, субектът да бъде оставен в неведение относно неговата роля и участие в експеримента, което има предимството, че фактът на провеждане на изследването няма да повлияе на естественото поведение на субекта.
Лабораторен експеримент или изкуствен експеримент се провежда в изкуствено създадени условия (в рамките на научна лаборатория) и в които, доколкото е възможно, се осигурява взаимодействието на изследваните субекти само с тези фактори, които представляват интерес за експериментатора. . Изследваните субекти се считат за субекти или група от субекти, а факторите, представляващи интерес за изследователя, се наричат релевантни стимули.
Спецификата, която отличава лабораторния психологически експеримент от експериментите в други науки, се състои в субект-субектния характер на връзката между експериментатора и субекта, изразяваща се в активно взаимодействие между тях.
Лабораторен експеримент се организира в случаите, когато изследователят трябва да осигури възможно най-голям контрол върху независимата променлива и допълнителните променливи. Допълнителните променливи се наричат нерелевантни или нерелевантни и случайни стимули, които в естествени условия са много по-трудни за контролиране.
Контрол върху допълнителните променливи
Като контрол върху допълнителни променливи, изследователят трябва да извърши: Откриване на всички неуместни фактори, които могат да бъдат идентифицирани Ако е възможно, запазване на тези фактори непроменени по време на експеримента Проследяване на промените в неуместни фактори по време на експеримента
Патопсихологичен експеримент
Патопсихологичният диагностичен експеримент има специфични разлики от традиционния тестов метод на изследване по отношение на процедурата на изследване и анализ на резултатите от изследването по отношение на качествени показатели (липса на ограничение във времето на задачата, изследване на метода за постигане на резултата). , възможността за използване на помощта на експериментатора, вербални и емоционални реакции по време на задачата и т.н.). Въпреки че стимулационният материал на самите техники може да остане класически. Това е, което отличава патопсихологичния експеримент от традиционните психологически и психометрични (тестови) изследвания. Анализът на протокола от патопсихологично изследване е специална технология, която изисква определени умения, а самият „Протокол“ е душата на експеримента.
Един от основните принципи за конструиране на експериментални техники, насочени към изследване на психиката на пациентите, е принципът на моделиране на обикновената умствена дейност, извършвана от човек по време на работа, обучение и комуникация. Моделирането се състои в изолиране на основните умствени действия и действия на човек и провокиране или, по-добре казано, организиране на извършването на тези действия в необичайни, донякъде изкуствени условия. Количеството и качеството на такива модели са много разнообразни; тук има и анализ, и синтез, и установяване на различни връзки между обекти, комбинация, разчленяване и т.н. На практика повечето експерименти се състоят в това, че на пациента се предлага да свърши някаква работа, предлагат му се редица практически задачи или действия "в ума", след което внимателно записват как е действал пациентът и ако е направил грешка, тогава какво е причинило и какъв вид са тези грешки
Методикае общото и умствени и физически операции, поставени в определена последователност, в съответствие с която се постига целта на изследването.
При разработването на методи за провеждане на експеримент е необходимо да се предвидят:
Провеждане на предварително целенасочено наблюдение на изследвания обект или явление с цел определяне на изходните данни (хипотези, подбор на вариращи фактори);
Създаване на условия, при които е възможно експериментирането (избор на обекти за експериментална експозиция, елиминиране на влиянието на случайни фактори);
Определяне на граници на измерване; системно наблюдение на хода на развитие на изследваното явление и точни описания на фактите;
Извършване на системно регистриране на измервания и оценки на факти с различни средства и методи;
Създаване на повтарящи се ситуации, промяна на характера на условията и кръстосани ефекти, създаване на сложни ситуации с цел потвърждаване или опровергаване на предварително получени данни;
Преходът от емпирично изследване към логически обобщения, към анализ и теоретична обработка на получения фактически материал.
Преди всеки експеримент се изготвя неговият план (програма), който включва:
Цел и задачи на експеримента;
Избор на различни фактори;
Обосновка на обхвата на експеримента, броя на експериментите;
Процедурата за провеждане на експерименти, определяне на последователността на променящите се фактори;
Избор на стъпка на промяна на фактора, задаване на интервали между бъдещи експериментални точки;
Обосновка на средствата за измерване;
Описание на експеримента;
Обосноваване на методи за обработка и анализ на резултатите от експеримента.
Експерименталните резултати трябва да отговарят на три статистически изисквания:
Изискването за ефективност на оценките, т.е. минимална дисперсия на отклонение спрямо неизвестния параметър;
Изискването за последователност на оценките, т.е. с увеличаване на броя на наблюденията оценката на параметъра трябва да се стреми към истинската си стойност;
Изискването за безпристрастни оценки е липсата на систематични грешки в процеса на изчисляване на параметрите.
Най-важният проблем при провеждането и обработката на експеримента е съвместимостта на тези три изисквания.
Елементи на теорията на планирането на експеримента
Математическата теория на експеримента определя условията за оптимално провеждане на изследването, включително и при непълно познаване на физическата същност на явлението. За това се използват математически методи при подготовката и провеждането на експерименти, което позволява да се изследват и оптимизират сложни системи и процеси, да се осигури висока ефективност на експеримента и точността на определяне на изследваните фактори.
Експериментите обикновено се провеждат в малки серии по предварително съгласуван алгоритъм. След всяка малка серия от експерименти резултатите от наблюденията се обработват и се взема строго обосновано решение какво да се прави по-нататък.
При използване на методите на математическото планиране на експеримента е възможно:
Решават различни въпроси, свързани с изучаването на сложни процеси и явления;
Проведете експеримент, за да адаптирате технологичния процес към променящите се оптимални условия за неговото протичане и по този начин да осигурите висока ефективност на неговото изпълнение и др.
Теорията на математическия експеримент съдържа редица концепции, които осигуряват успешното изпълнение на изследователските задачи:
Концепцията за рандомизация;
Концепцията за последователен експеримент;
Концепция за математическо моделиране;
Концепцията за оптимално използване на факторното пространство и редица други.
Принцип на рандомизиранесе крие във факта, че в експерименталния план е въведен елемент на случайност. За да направите това, дизайнът на експеримента е изготвен по такъв начин, че тези систематични фактори, които е трудно да се контролират, се вземат предвид статистически и след това се изключват от изследванията като систематични грешки.
Когато се извършват последователноекспериментът не се провежда едновременно, а на етапи, така че резултатите от всеки етап да се анализират и да се вземе решение за целесъобразността на по-нататъшни изследвания ( фиг.2.1 ). В резултат на експеримента се получава регресионно уравнение, което често се нарича модел на процеса.
За конкретни случаи математически модел се създава въз основа на целевата ориентация на процеса и целите на изследването, като се вземат предвид необходимата точност на решението и надеждността на изходните данни.
Важно място в теорията на експерименталния дизайн заемат проблеми с оптимизацията изследвани процеси, свойства на многокомпонентни системи или други обекти.
По правило е невъзможно да се намери такава комбинация от стойности на влияещите фактори, при които екстремумът на всички функции на реакция се достига едновременно. Следователно в повечето случаи само една от променливите на състоянието, функцията на реакция, характеризираща процеса, се избира като критерий за оптималност, а останалите се приемат като приемливи за този случай.
Методите за планиране на експеримент в момента се развиват бързо, което се улеснява от възможността за широко използване на компютри.
Изчислителен експериментнаречена методология и технология на изследване, базирана на използването на приложна математика и електронни компютри като техническа база при използване на математически модели.
По този начин изчислителният експеримент се основава на създаването на математически модели на изследваните обекти, които се формират с помощта на някаква специална математическа структура, която може да отразява свойствата на обекта, които той проявява при различни експериментални условия.
Тези математически структури обаче се превръщат в модели само когато елементите на структурата получат физическа интерпретация, когато се установи връзката между параметрите на математическата структура и експериментално определените свойства на обекта, когато характеристиките на елементите на обекта се установят модел и самият модел като цяло намират съответствие със свойствата на обекта.
По този начин математическите структури, заедно с описанието на съответствието с експериментално откритите свойства на даден обект, са модел на обекта, който се изучава, отразявайки в математическа, символична (знакова) форма зависимостите, връзките и законите, обективно съществуващи в природата .
Всеки изчислителен експеримент се основава както на математически модел, така и на методите на изчислителната математика. Съвременната изчислителна математика се състои от много раздели, развиващи се заедно с развитието на електронните изчислителни технологии.
Въз основа на математическото моделиране и методите на изчислителната математика е създадена теорията и практиката на изчислителния експеримент, чийто технологичен цикъл обикновено се разделя на следните етапи.
1. За обекта на изследване се изгражда модел, обикновено първо физически, който фиксира разделянето на всички действащи фактори и разглежданото явление на основни и второстепенни фактори, които се отхвърлят на този етап от изследването.
2. Разработва се метод за изчисляване на формулираната математическа задача. Тази задача е представена под формата на набор от алгебрични формули, според които трябва да се извършват изчисления и условия, показващи последователността на прилагане на тези формули; съвкупността от тези формули и условия се нарича изчислителен алгоритъм.
Изчислителният експеримент има многовариантен характер, тъй като решенията на поставените задачи често зависят от множество входни параметри.
В тази връзка при организирането на изчислителен експеримент могат да се използват ефективни числени методи.
3. Разработват се алгоритъм и програма за решаване на задачата на компютър. Програмирането на решения сега се определя не само от изкуството и опита на художника, но се развива в независима наука със свои собствени фундаментални подходи.
4. Извършване на изчисления на компютър. Резултатът се получава под формата на някаква цифрова информация, която след това ще трябва да бъде декриптирана. Точността на информацията се определя в изчислителен експеримент от надеждността на модела, който е в основата на експеримента, коректността на алгоритмите и програмите (извършват се предварителни "тестови" тестове).
5. Обработка на резултатите от изчисленията, техния анализ и изводи. На този етап може да се наложи усъвършенстване на математическия модел (усложняване или, обратно, опростяване), предложения за създаване на опростени инженерни решения и формули, които позволяват получаването на необходимата информация по по-прост начин.
Изчислителният експеримент придобива изключително значение в случаите, когато пълномащабните експерименти и изграждането на физически модел се оказват невъзможни.
В науката и технологиите са известни много области, в които изчислителният експеримент е единственият възможен при изследване на сложни системи.