Zagadnienia eksperymentu, metody jego realizacji. Typowe błędy i trudności w stosowaniu eksperymentu Podczas przeprowadzania eksperymentu nie da się go uniknąć ani ograniczyć
![Zagadnienia eksperymentu, metody jego realizacji. Typowe błędy i trudności w stosowaniu eksperymentu Podczas przeprowadzania eksperymentu nie da się go uniknąć ani ograniczyć](https://i2.wp.com/uhlib.ru/psihologija/yeksperimentalnaja_psihologija_konspekt_lekcii/_03.jpg)
VV Nikandrow zwraca uwagę, że osiągnięcie głównego celu eksperymentu - maksymalnej możliwej jednoznaczności w zrozumieniu związków między zjawiskami wewnętrznego życia psychicznego a ich zewnętrznymi przejawami - osiąga się dzięki następującym głównym cechom eksperymentu:
1) inicjatywa eksperymentatora w manifestacji interesujących go faktów psychologicznych;
2) możliwość różnicowania warunków powstawania i rozwoju zjawisk psychicznych;
3) ścisła kontrola i ustalanie warunków i przebiegu ich powstawania;
4) wyodrębnienie niektórych i zwrócenie uwagi na inne czynniki determinujące badane zjawiska, co umożliwia identyfikację wzorców ich istnienia;
5) możliwość powtórzenia warunków eksperymentu dla wielokrotnej weryfikacji uzyskanych danych naukowych i ich kumulacji;
6) zmienność warunków ilościowych ocen ujawnionych prawidłowości.
Eksperyment psychologiczny można zatem określić jako metodę, w której badacz sam wywołuje interesujące go zjawiska i zmienia warunki ich wystąpienia w celu ustalenia przyczyn tych zjawisk i wzorców ich rozwoju. Ponadto uzyskane fakty naukowe mogą być wielokrotnie odtwarzane dzięki sterowalności i ścisłej kontroli warunków, co umożliwia ich weryfikację, a także gromadzenie danych ilościowych, na podstawie których można ocenić typowość lub losowość badanych zjawisk.
4.2. Rodzaje eksperymentu psychologicznego
Eksperymenty są kilku typów. W zależności od sposób organizowania rozróżnić doświadczenia laboratoryjne, naturalne i polowe. Laboratorium Eksperyment przeprowadza się w specjalnych warunkach. Badacz świadomie i celowo wpływa na obiekt badań w celu zmiany jego stanu. Zaletę eksperymentu laboratoryjnego można uznać za ścisłą kontrolę nad wszystkimi warunkami, a także użycie specjalnego sprzętu do pomiaru. Wadą eksperymentu laboratoryjnego jest trudność w przeniesieniu uzyskanych danych do warunków rzeczywistych. Podmiot w eksperymencie laboratoryjnym jest zawsze świadomy swojego udziału w nim, co może powodować zniekształcenia motywacyjne.
Naturalny Eksperyment przeprowadzany jest w rzeczywistych warunkach. Jej zaletą jest to, że badanie obiektu odbywa się w kontekście życia codziennego, dzięki czemu uzyskane dane można łatwo przenieść do rzeczywistości. Badani nie zawsze są informowani o swoim udziale w eksperymencie, więc nie dają zniekształceń motywacyjnych. Wady - niemożność kontrolowania wszystkich warunków, nieprzewidziane zakłócenia i zniekształcenia.
Pole Eksperyment przeprowadza się zgodnie z naturalnym schematem. W takim przypadku możliwe jest użycie sprzętu przenośnego, który umożliwia dokładniejszy zapis otrzymanych danych. Osoby badane są informowane o udziale w eksperymencie, ale znajome środowisko zmniejsza poziom zniekształceń motywacyjnych.
W zależności od cele badań Istnieją eksperymenty poszukiwawcze, pilotażowe i potwierdzające. Szukaj eksperyment ma na celu znalezienie związku przyczynowo-skutkowego między zjawiskami. Przeprowadzana jest na początkowym etapie badania, pozwala sformułować hipotezę, zidentyfikować zmienne niezależne, zależne i poboczne (patrz 4.4) oraz określić sposób ich kontrolowania.
akrobacyjny Eksperyment to eksperyment próbny, pierwszy z serii. Przeprowadza się go na małej próbie, bez ścisłej kontroli zmiennych. Eksperyment pilotażowy umożliwia wyeliminowanie rażących błędów w sformułowaniu hipotezy, sprecyzowanie celu i doprecyzowanie metodologii przeprowadzenia eksperymentu.
Potwierdzam eksperyment ma na celu ustalenie typu zależności funkcjonalnej oraz wyjaśnienie zależności ilościowych między zmiennymi. Przeprowadza się go na końcowym etapie studiów.
W zależności od charakter wpływu na ten temat przydzielić eksperymenty ustalające, formujące i kontrolne. stwierdzając eksperyment obejmuje pomiar stanu obiektu (podmiotu lub grupy podmiotów) przed aktywnym oddziaływaniem na niego, diagnozę stanu początkowego, ustalenie związków przyczynowo-skutkowych między zjawiskami. cel kształtujący Eksperyment polega na wykorzystaniu metod aktywnego rozwoju lub kształtowania dowolnych właściwości u badanych. Kontrola Eksperyment to wielokrotny pomiar stanu obiektu (podmiotu lub grupy badanych) i porównanie ze stanem przed rozpoczęciem eksperymentu formatywnego, a także ze stanem, w jakim znajduje się grupa kontrolna, która nie otrzymała ekspozycja eksperymentalna.
Za pomocą możliwości wpływu eksperymentatorowi, zmienną niezależną przypisuje się eksperymentowi sprowokowanemu i eksperymentowi, do którego się odnoszą. sprowokowany Eksperyment to taki eksperyment, w którym sam eksperymentator zmienia zmienną niezależną, a obserwowane przez eksperymentatora wyniki (rodzaje reakcji podmiotu) uważa się za sprowokowane. P. Fress nazywa ten typ eksperymentu „klasycznym”. Eksperyment, o którym mowa jest eksperymentem, w którym zmiany zmiennej niezależnej są przeprowadzane bez interwencji eksperymentatora. Ten rodzaj eksperymentu psychologicznego stosuje się, gdy na podmiot wpływają zmienne niezależne, znacznie rozciągnięte w czasie (na przykład system edukacji itp.). Jeśli wpływ na podmiot może spowodować poważne negatywne zaburzenie fizjologiczne lub psychiczne, wówczas taki eksperyment nie może zostać przeprowadzony. Jednak zdarzają się przypadki, gdy w rzeczywistości występuje negatywny wpływ (na przykład uraz mózgu). Następnie takie przypadki można uogólniać i badać.
4.3. Struktura eksperymentu psychologicznego
Głównymi składnikami każdego eksperymentu są:
1) przedmiot (przedmiot lub badana grupa);
2) eksperymentator (badacz);
3) stymulacja (sposób oddziaływania na podmiot wybrany przez eksperymentatora);
4) reakcja podmiotu na stymulację (reakcja psychiczna);
5) warunki eksperymentu (oprócz stymulacji uderzeniowej, która może wpływać na reakcje podmiotu).
Reakcja podmiotu jest reakcją zewnętrzną, na podstawie której można ocenić procesy zachodzące w jego wewnętrznej, subiektywnej przestrzeni. Same te procesy są wynikiem działania na niego bodźców i warunków doświadczania.
Jeżeli odpowiedź (reakcja) badanego jest oznaczona symbolem R, a wpływ na niego sytuacji eksperymentalnej (jako połączenie efektów stymulacji i warunków eksperymentalnych) - symbolem S, wówczas ich stosunek można wyrazić wzorem R = =f (S). Oznacza to, że reakcja jest funkcją sytuacji. Ale ta formuła nie uwzględnia aktywnej roli psychiki, osobowości osoby. (P). W rzeczywistości reakcja człowieka na sytuację jest zawsze zapośredniczona przez psychikę, osobowość. Zatem związek między głównymi elementami eksperymentu można ustalić za pomocą następującego wzoru: R = f(R, S).
P. Fress i J. Piaget, w zależności od celów badania, wyróżniają trzy klasyczne typy relacji między tymi trzema składnikami eksperymentu: 1) zależności funkcjonalne; 2) relacje strukturalne; 3) relacje różniczkowe.
związek funkcjonalny charakteryzuje się zmiennością odpowiedzi (R) podmiotu (P) przy systematycznych jakościowych lub ilościowych zmianach sytuacji (S). Graficznie zależności te można przedstawić na poniższym diagramie (rys. 2).
Przykłady relacji funkcjonalnych zidentyfikowanych w eksperymentach: Zmiana uczuć (R) w zależności od intensywności oddziaływania na zmysły (S); pojemność przechowywania (R) od liczby powtórzeń (S); intensywność reakcji emocjonalnej (R) na działanie różnych czynników emocjonalnych (S); rozwój procesów adaptacyjnych (R) w samą porę (S) itp.
Relacje strukturalne ujawnia się poprzez system reakcji (R1, R2, Rn) na różne sytuacje (Sv S2, Sn). Relacje między poszczególnymi reakcjami układają się w system odzwierciedlający strukturę osobowości (P). Schematycznie wygląda to tak (ryc. 3).
![](https://i2.wp.com/uhlib.ru/psihologija/yeksperimentalnaja_psihologija_konspekt_lekcii/_03.jpg)
Przykłady zależności strukturalnych: układ reakcji emocjonalnych (Rp R2, Rn) na działanie stresorów (św S2, Sn); efektywność rozwiązania (R1, R2, Rn) różne zadania intelektualne (S1, S2, sn) itp.
Relacje różnicowe ujawnione poprzez analizę reakcji (R1, R2, Rn) różnych przedmiotów (P1, P2, pn) dla tej samej sytuacji (S). Schemat tych relacji jest następujący (ryc. 4).
![](https://i2.wp.com/uhlib.ru/psihologija/yeksperimentalnaja_psihologija_konspekt_lekcii/_04.jpg)
Przykłady zależności różnicowych: różnica w szybkości reakcji różnych ludzi, różnice narodowe w ekspresyjnym wyrażaniu emocji itp.
4.4. Zmienne eksperymentalne i sposoby ich kontrolowania
Aby wyjaśnić stosunek wszystkich czynników uwzględnionych w eksperymencie, wprowadzono pojęcie „zmiennej”. Istnieją trzy rodzaje zmiennych: niezależne, zależne i dodatkowe.
Niezależne zmienne. Nazywa się czynnik, który zmienia sam eksperymentator zmienna niezależna(NP).
Warunki, w jakich wykonywana jest działalność podmiotu, charakterystyka zadań, których wykonania wymaga się od podmiotu, cechy samego podmiotu (wiek, płeć i inne różnice podmiotowe, stany emocjonalne i inne właściwości podmiotu) badany lub osoby wchodzące z nim w interakcję) mogą działać jako NP w eksperymencie. Dlatego zwyczajowo wyróżnia się następujące elementy typy NP: sytuacyjny, pouczający i osobisty.
sytuacyjny NP najczęściej nie są ujęte w strukturze wykonywanego przez badanego zadania doświadczalnego. Niemniej jednak mają one bezpośredni wpływ na jego aktywność i mogą być zmieniane przez eksperymentatora. Sytuacyjne NP obejmują różne parametry fizyczne, takie jak oświetlenie, temperatura, poziom hałasu, a także wielkość pomieszczenia, wyposażenie, rozmieszczenie sprzętu itp. Społeczno-psychologiczne parametry sytuacyjnych NP mogą obejmować wykonanie zadania eksperymentalnego w izolacji, w obecności eksperymentatora, zewnętrznego obserwatora lub grupy osób. V.N. Druzhinin wskazuje na cechy komunikacji i interakcji między podmiotem a eksperymentatorem jako na szczególny rodzaj sytuacyjnego NP. Temu aspektowi poświęca się wiele uwagi. W psychologii eksperymentalnej istnieje odrębny kierunek, który nazywa się „psychologią eksperymentu psychologicznego”.
Instrukcyjny NP są bezpośrednio związane z zadaniem eksperymentalnym, jego cechami jakościowymi i ilościowymi, a także metodami jego realizacji. Eksperymentator może mniej lub bardziej swobodnie manipulować pouczającym NP. Może zmieniać materiał zadania (na przykład liczbowy, werbalny lub figuratywny), rodzaj odpowiedzi podmiotu (na przykład werbalny lub niewerbalny), skalę oceny itp. Wielkie możliwości leżą w sposobie w którym instruuje się osoby badane, informując ich o celu zadania eksperymentalnego. Eksperymentator może zmieniać środki oferowane podmiotowi do wykonania zadania, stawiać przed nim przeszkody, stosować system nagród i kar w trakcie wykonywania zadania itp.
Osobisty NP to kontrolowane cechy podmiotu. Zwykle takimi cechami są stany uczestnika eksperymentu, które badacz może zmienić, na przykład różne stany emocjonalne lub stany zmęczenia wydajnością.
Każdy podmiot biorący udział w eksperymencie ma wiele unikalnych cech fizycznych, biologicznych, psychologicznych, społeczno-psychologicznych i społecznych, których eksperymentator nie może kontrolować. W niektórych przypadkach te niekontrolowane cechy należy uznać za dodatkowe zmienne i zastosować do nich metody kontroli, co zostanie omówione poniżej. Jednak w psychologicznych badaniach różnicowych, kiedy stosuje się schematy czynnikowe, niekontrolowane zmienne osobowe mogą działać jako jedna ze zmiennych niezależnych (szczegóły dotyczące schematów czynnikowych, patrz 4.7).
Badacze rozróżniają też różne rodzaje niezależne zmienne. W zależności od skala prezentacji można wyróżnić jakościowe i ilościowe NP. jakość NP odpowiadają różnym stopniom skali nazewnictwa. Na przykład stany emocjonalne podmiotu mogą być reprezentowane przez stany radości, złości, strachu, zaskoczenia itp. Sposoby wykonywania zadań mogą obejmować obecność lub brak podpowiedzi podmiotowi. ilościowy NP odpowiadają skalom rangowym, proporcjonalnym lub przedziałowym. Na przykład czas przeznaczony na wykonanie zadania, liczbę zadań, wysokość wynagrodzenia opartego na wynikach rozwiązywania problemów można wykorzystać jako ilościowe NP.
W zależności od liczba poziomów manifestacji zmienne niezależne wyróżniają dwupoziomowe i wielopoziomowe NP. Dwupoziomowy NP mają dwa poziomy manifestacji, wielopoziomowy- trzy lub więcej poziomów. W zależności od liczby poziomów manifestacji NP budowane są plany eksperymentalne o różnej złożoności.
zmienne zależne. Nazywa się czynnik, którego zmiana jest konsekwencją zmiany zmiennej niezależnej zmienna zależna(Z P). Zmienna zależna to składnik odpowiedzi podmiotu, który bezpośrednio interesuje badacza. Reakcje fizjologiczne, emocjonalne, behawioralne i inne cechy psychologiczne, które można zarejestrować w trakcie eksperymentów psychologicznych, mogą pełnić funkcję RFP.
W zależności od sposób rejestracji zmian, przydzielić ZP:
S obserwowane bezpośrednio;
S wymagające fizycznego sprzętu do pomiaru;
S wymaga wymiaru psychologicznego.
do ZP, bezpośrednio obserwowalny, obejmują werbalne i niewerbalne przejawy zachowania, które mogą być jasno i jednoznacznie ocenione przez zewnętrznego obserwatora, na przykład odmowa wykonania czynności, płacz, określone stwierdzenie podmiotu itp. fizyczny sprzęt do rejestracji, obejmują reakcje fizjologiczne (tętno, ciśnienie krwi itp.) i psychofizjologiczne (czas reakcji, czas utajony, czas trwania, szybkość działania itp.). Do zapytania ofertowego wymagającego wymiar psychologiczny, obejmują takie cechy, jak poziom twierdzeń, poziom rozwoju lub ukształtowania się określonych cech, formy zachowania itp. Do psychologicznego pomiaru wskaźników można zastosować wystandaryzowane procedury - testy, kwestionariusze itp. Niektóre parametry behawioralne można zmierzyć , czyli jednoznacznie rozpoznawane i interpretowane tylko przez specjalnie przeszkolonych obserwatorów lub ekspertów.
W zależności od liczba parametrów zaliczanych do zmiennej zależnej wyróżnia się zapytania ofertowe jednowymiarowe, wielowymiarowe oraz fundamentalne. jednowymiarowy Zapytanie ofertowe jest reprezentowane przez jedyny parametr, którego zmiany są badane w eksperymencie. Przykładem jednowymiarowego RFP jest szybkość reakcji sensomotorycznej. Wielowymiarowy ZP jest reprezentowany przez zestaw parametrów. Na przykład uważność można mierzyć ilością obejrzanego materiału, liczbą rozproszeń, liczbą poprawnych i błędnych odpowiedzi itp. Każdy parametr można rejestrować niezależnie. Fundamentalny ZP jest zmienną o złożonym charakterze, której parametry mają ze sobą pewne znane zależności. W tym przypadku niektóre parametry działają jako argumenty, a sama zmienna zależna działa jako funkcja. Na przykład podstawowy pomiar poziomu agresji można rozpatrywać jako funkcję poszczególnych jej przejawów (twarzowych, słownych, fizycznych itp.).
Zmienna zależna musi mieć taką podstawową cechę jak wrażliwość. wrażliwość ZP to jego wrażliwość na zmianę poziomu zmiennej niezależnej. Jeżeli zmienna zależna nie zmienia się, gdy zmienia się zmienna niezależna, to ta ostatnia jest niedodatnia i nie ma sensu przeprowadzać eksperymentu w tym przypadku. Znane są dwa warianty przejawiania się niewrażliwości zapytania ofertowego: „efekt sufitu” i „efekt podłogi”. „Efekt sufitu” obserwuje się np. w przypadku, gdy przedstawione zadanie jest na tyle proste, że wykonują je wszyscy badani, niezależnie od wieku. Z kolei „efekt płci” występuje wtedy, gdy zadanie jest na tyle trudne, że żaden z badanych nie jest w stanie mu sprostać.
Istnieją dwa główne sposoby ustalania zmian BP w eksperymencie psychologicznym: natychmiastowy i opóźniony. Bezpośredni metodę stosuje się np. w eksperymentach dotyczących zapamiętywania krótkotrwałego. Eksperymentator natychmiast po powtórzeniu serii bodźców ustala ich liczbę odtworzoną przez badanego. Opóźniona metoda jest używana, gdy uderzenie a efektem jest pewien okres czasu (np. przy określaniu wpływu liczby zapamiętanych słów obcych na powodzenie tłumaczenia tekstu).
Dodatkowe zmienne(DP) to jednoczesna stymulacja podmiotu, która wpływa na jego reakcję. Zbiór DP składa się z reguły z dwóch grup: zewnętrznych warunków doświadczenia i czynników wewnętrznych. W związku z tym są one zwykle nazywane zewnętrznymi i wewnętrznymi DP. Do zewnętrzny DP obejmują fizyczne środowisko eksperymentu (oświetlenie, temperatura, tło akustyczne, charakterystyka przestrzenna pomieszczenia), parametry aparatury i sprzętu (konstrukcja przyrządów pomiarowych, hałas pracy itp.), parametry czasowe eksperymentu (czas rozpoczęcia, czas trwania itp.), osobowość eksperymentatora. Do wewnętrzny DP obejmują nastrój i motywację badanych, ich stosunek do eksperymentatora i eksperymentów, ich postawy psychologiczne, skłonności, wiedzę, umiejętności, umiejętności i doświadczenie w tego typu aktywnościach, poziom zmęczenia, samopoczucie itp.
W idealnym przypadku badacz stara się zredukować wszystkie dodatkowe zmienne do zera lub przynajmniej do minimum, aby podkreślić „czysty” związek między zmiennymi niezależnymi i zależnymi. Istnieje kilka głównych sposobów kontrolowania wpływu zewnętrznego DP: 1) eliminacja wpływów zewnętrznych; 2) stałość warunków; 3) wyważanie; 4) równoważenie.
Eliminacja wpływów zewnętrznych reprezentuje najbardziej radykalną metodę kontroli. Polega na całkowitym wykluczeniu ze środowiska zewnętrznego jakiegokolwiek zewnętrznego DP. W laboratorium tworzone są warunki, które izolują badanego od dźwięków, światła, efektów wibracyjnych itp. Najbardziej uderzającym przykładem jest eksperyment deprywacji sensorycznej przeprowadzony na ochotnikach w specjalnej komorze, całkowicie wykluczającej wszelkie bodźce ze środowiska zewnętrznego. Należy zauważyć, że praktycznie niemożliwe jest wyeliminowanie skutków DP i nie zawsze jest to konieczne, ponieważ wyniki uzyskane w warunkach eliminacji wpływów zewnętrznych trudno przełożyć na rzeczywistość.
Następnym sposobem kontrolowania jest tworzenie stałe warunki. Istotą tej metody jest sprawienie, aby efekty DP były stałe i takie same dla wszystkich badanych przez cały czas trwania eksperymentu. W szczególności badacz dąży do utrwalenia czasoprzestrzennych warunków eksperymentu, techniki jego przeprowadzania, sprzętu, prezentacji instrukcji itp. Przy starannym stosowaniu tej metody kontroli można uniknąć dużych błędów, jednak problem przenoszenia wyników eksperymentu do warunków bardzo odmiennych od eksperymentalnych pozostaje problematyczny.
W przypadkach, gdy nie jest możliwe stworzenie i utrzymanie stałych warunków podczas całego eksperymentu, skorzystaj z metody balansowy. Metodę tę stosuje się np. w sytuacji, gdy nie można zidentyfikować zewnętrznego DP. W tym przypadku bilansowanie będzie polegało na wykorzystaniu grupy kontrolnej. Badanie grupy kontrolnej i eksperymentalnej odbywa się w tych samych warunkach, z tą różnicą, że w grupie kontrolnej nie występuje efekt zmiennej niezależnej. Zatem zmiana zmiennej zależnej w grupie kontrolnej jest spowodowana wyłącznie zewnętrznymi DP, podczas gdy w grupie eksperymentalnej jest wynikiem połączonego działania zewnętrznych zmiennych dodatkowych i niezależnych.
Jeżeli znane jest zewnętrzne DP, to równoważenie polega na oddziaływaniu każdej z jego wartości w połączeniu z każdym poziomem zmiennej niezależnej. W szczególności taki zewnętrzny DP jak płeć eksperymentatora, w połączeniu ze zmienną niezależną (płeć podmiotu), doprowadzi do powstania czterech serii eksperymentalnych:
1) eksperymentator płci męskiej – badani płci męskiej;
2) mężczyzna eksperymentator – kobiety;
3) eksperymentatorka – mężczyźni;
4) eksperymentatorka – kobiety.
W bardziej złożonych eksperymentach można zastosować równoważenie kilku zmiennych jednocześnie.
równoważenie jako sposób kontroli zewnętrznego DP jest praktykowany najczęściej, gdy eksperyment obejmuje kilka serii. Podmiot znajduje się w różnych warunkach sekwencyjnie, jednak poprzednie warunki mogą zmienić efekt kolejnych. Aby wyeliminować „efekt sekwencji”, który pojawia się w tym przypadku, warunki eksperymentu przedstawia się różnym grupom badanych w różnej kolejności. Na przykład w pierwszej serii eksperymentu pierwszej grupie przedstawiono rozwiązanie problemów intelektualnych od prostszych do bardziej złożonych, a drugiej - od bardziej złożonych do prostszych. W drugiej serii wręcz przeciwnie, pierwsza grupa przedstawia rozwiązanie problemów intelektualnych od bardziej złożonych do prostszych, a druga - od prostszych do bardziej złożonych. Zrównoważenie stosuje się w przypadkach, gdy możliwe jest przeprowadzenie kilku serii eksperymentów, ale należy mieć na uwadze, że duża liczba prób powoduje zmęczenie badanych.
Wewnętrzna DP, jak wspomniano powyżej, to czynniki, które leżą w osobowości podmiotu. Mają one bardzo istotny wpływ na wyniki eksperymentu, ich wpływ jest dość trudny do kontrolowania i uwzględniania. Wśród wewnętrznych DP można zidentyfikować stały oraz zmienny. Stały wewnętrzne DP nie zmieniają się znacząco podczas eksperymentu. Jeśli eksperyment zostanie przeprowadzony z jednym podmiotem, to jego płeć, wiek i narodowość będą stałymi wewnętrznymi DP. Do tej grupy czynników można również zaliczyć temperament, charakter, zdolności, skłonności podmiotu, jego zainteresowania, poglądy, przekonania i inne składowe ogólnej orientacji osobowości. W przypadku eksperymentu z grupą podmiotów czynniki te przybierają charakter niestałego wewnętrznego DP, a następnie dla wyrównania swojego wpływu uciekają się do specjalnych metod tworzenia grup eksperymentalnych (patrz 4.6).
Do zmienny wewnętrzne DP obejmują psychologiczne i fizjologiczne cechy podmiotu, które mogą albo znacząco zmienić się podczas eksperymentu, albo zostać zaktualizowane (lub zniknąć) w zależności od celów, celów, rodzaju, formy organizacji eksperymentu. Pierwszą grupę takich czynników stanowią stany fizjologiczne i psychiczne, zmęczenie, uzależnienie, nabywanie doświadczeń i umiejętności w procesie wykonywania zadania eksperymentalnego. Druga grupa obejmuje stosunek do tego doświadczenia i tego badania, poziom motywacji do tej aktywności eksperymentalnej, stosunek osoby badanej do eksperymentatora i jego roli jako eksperymentatora itp.
Aby wyrównać wpływ tych zmiennych na odpowiedzi w różnych próbkach, istnieje szereg metod, które z powodzeniem zastosowano w praktyce eksperymentalnej.
Aby wyeliminować tzw efekt seryjny, który opiera się na habituacji, stosuje się specjalną kolejność prezentacji bodźców. Ta procedura nazywana jest „zrównoważonym porządkiem naprzemiennym”, gdy bodźce różnych kategorii są prezentowane symetrycznie względem środka rzędu bodźców. Schemat takiej procedury wygląda następująco: A B B A, gdzie ALE oraz W– zachęty różnych kategorii.
Aby zapobiec wpływowi na reakcję podmiotu lęk lub brak doświadczenia, przeprowadzanie eksperymentów próbnych lub wstępnych. Ich sumy nie są brane pod uwagę przy przetwarzaniu danych.
Aby zapobiec zmienności odpowiedzi z powodu gromadzenie doświadczeń i umiejętności podczas eksperymentu badanemu proponuje się tzw. „praktykę wyczerpującą”. W wyniku tej praktyki badany rozwija stabilne umiejętności przed rozpoczęciem właściwego eksperymentu, aw dalszych eksperymentach wskaźniki badanego nie zależą bezpośrednio od czynnika gromadzenia doświadczenia i umiejętności.
W przypadkach, w których konieczne jest zminimalizowanie wpływu na reakcję podmiotu zmęczenie, zastosować „metodę rotacyjną”. Jej istota polega na tym, że każdej podgrupie badanych prezentowana jest pewna kombinacja bodźców. Całość takich kombinacji całkowicie wyczerpuje cały zestaw możliwych opcji. Na przykład przy trzech rodzajach bodźców (A, B, C) każdy z nich zajmuje pierwsze, drugie i trzecie miejsce w prezentacji badanym. W ten sposób bodźce prezentowane są pierwszej podgrupie w kolejności ABC, drugiej AVB, trzeciej BAV, czwartej BVA, piątej VAB, szóstej VBA.
Powyższe metody proceduralnego dopasowania niestałej wewnętrznej DP mają zastosowanie zarówno do eksperymentów indywidualnych, jak i grupowych.
Nastawienie i motywacja badanych jako wewnętrznych niestałych DP muszą być utrzymane na tym samym poziomie przez cały czas trwania eksperymentu. Instalacja jak gotowość do postrzegania bodźca i reagowania na niego w określony sposób powstaje poprzez instrukcje, które eksperymentator daje badanemu. Aby instalacja była dokładnie taka, jaka jest wymagana do zadania badania, instrukcja musi być dostępna dla osób badanych i adekwatna do zadań eksperymentu. Jednoznaczność i łatwość zrozumienia instrukcji uzyskuje się poprzez jej przejrzystość i prostotę. Aby uniknąć różnic w prezentacji, zaleca się, aby instrukcje były czytane dosłownie lub podawane na piśmie. Utrzymanie zestawu początkowego jest kontrolowane przez eksperymentatora poprzez ciągłą obserwację badanego i korygowane przez przywoływanie w razie potrzeby odpowiednich instrukcji instrukcji.
Motywacja Badany jest postrzegany głównie jako zainteresowany eksperymentem. Jeśli zainteresowanie jest nieobecne lub słabe, trudno liczyć na kompletność wykonania przez badanego zadań przewidzianych w eksperymencie i na rzetelność jego odpowiedzi. Zbyt duże zainteresowanie, „remotywacja”, obarczone jest również nieadekwatnością odpowiedzi podmiotu. Dlatego, aby uzyskać początkowo akceptowalny poziom motywacji, eksperymentator musi poważnie podejść do tworzenia kontyngentu badanych i doboru czynników stymulujących ich motywację. Takimi czynnikami mogą być konkurencyjność, różne rodzaje wynagrodzeń, zainteresowanie swoimi wynikami, zainteresowania zawodowe itp.
Stany psychofizjologiczne zaleca się nie tylko utrzymywanie badanych na tym samym poziomie, ale także optymalizację tego poziomu, tj. badani muszą być w „normalnym” stanie. Należy upewnić się, że przed eksperymentem osoba badana nie miała dla niego nad-istotnych doznań, ma wystarczająco dużo czasu na udział w eksperymencie, nie jest głodna itp. Podczas eksperymentu osoba badana nie powinna być niepotrzebnie podekscytowana ani zduszony. Jeśli te warunki nie mogą być spełnione, lepiej odłożyć eksperyment.
Z rozważanych charakterystyk zmiennych i metod ich kontroli wynika konieczność starannego przygotowania eksperymentu podczas jego planowania. W rzeczywistych warunkach eksperymentowania nie jest możliwe osiągnięcie 100% kontroli nad wszystkimi zmiennymi, jednak różne eksperymenty psychologiczne znacznie różnią się od siebie stopniem kontroli zmiennych. Kolejny rozdział poświęcony jest zagadnieniu oceny jakości eksperymentu.
4.5. Trafność i rzetelność eksperymentu
Do projektowania i oceny procedur eksperymentalnych stosuje się następujące pojęcia: eksperyment idealny, eksperyment pełnej zgodności i eksperyment nieskończony.
Doskonały eksperyment to eksperyment zorganizowany w taki sposób, że eksperymentator zmienia tylko zmienną niezależną, kontroluje zmienną zależną, a wszystkie inne warunki eksperymentu pozostają niezmienione. Idealny eksperyment zakłada równoważność wszystkich podmiotów, niezmienność ich cech w czasie, brak samego czasu. Nigdy nie da się tego zrealizować w rzeczywistości, ponieważ w życiu zmieniają się nie tylko interesujące badacza parametry, ale także szereg innych uwarunkowań.
Zgodność prawdziwego eksperymentu z idealnym jest wyrażona w takiej charakterystyce jak ważność wewnętrzna. Trafność wewnętrzna wskazuje na wiarygodność wyników, które zapewnia prawdziwy eksperyment w porównaniu z idealnym. Im więcej zmiennych zależnych podlega wpływom warunków niekontrolowanych przez badacza, tym mniejsza trafność wewnętrzna eksperymentu, a zatem tym większe prawdopodobieństwo, że znalezione w eksperymencie fakty są artefaktami. Wysoka trafność wewnętrzna jest cechą dobrze przeprowadzonego eksperymentu.
D. Campbell identyfikuje następujące czynniki, które zagrażają wewnętrznej trafności eksperymentu: czynnik tła, czynnik naturalnego rozwoju, czynnik testowania, błąd pomiaru, regresja statystyczna, dobór nielosowy, screening. Jeśli nie są kontrolowane, prowadzą do pojawienia się odpowiednich efektów.
Czynnik tło(historie) obejmuje zdarzenia, które zachodzą między pomiarem wstępnym a pomiarem końcowym i mogą powodować zmiany zmiennej zależnej wraz z wpływem zmiennej niezależnej. Czynnik naturalny rozwój ze względu na to, że zmiany poziomu zmiennej zależnej mogą następować w związku z naturalnym rozwojem uczestników eksperymentu (dorastanie, narastające zmęczenie itp.). Czynnik testowanie polega na wpływie pomiarów wstępnych na wyniki kolejnych. Czynnik błędy pomiarowe związane z niedokładnością lub zmianami w procedurze lub metodzie pomiaru efektu eksperymentalnego. Czynnik regresja statystyczna przejawia się w przypadku wybrania do udziału w eksperymencie osób o skrajnych wskaźnikach jakichkolwiek ocen. Czynnik wybór nielosowy w związku z tym występuje w tych przypadkach, gdy przy tworzeniu próby dobór uczestników został przeprowadzony w sposób nielosowy. Czynnik przesiew przejawia się w przypadku nierównomiernego wypadania badanych z grupy kontrolnej i eksperymentalnej.
Eksperymentator musi wziąć pod uwagę iw miarę możliwości ograniczyć wpływ czynników zagrażających wewnętrznej ważności eksperymentu.
Eksperyment pełnego dopasowania jest badaniem eksperymentalnym, w którym wszystkie warunki i ich zmiany odpowiadają rzeczywistości. Przybliżenie rzeczywistego eksperymentu do eksperymentu pełnej zgodności wyraża się w kategoriach ważność zewnętrzna. Stopień przenoszenia wyników eksperymentu do rzeczywistości zależy od poziomu trafności zewnętrznej. Trafność zewnętrzna, zgodnie z definicją R. Gottsdankera, wpływa na wiarygodność wniosków, które dają wyniki rzeczywistego eksperymentu w porównaniu z eksperymentem pełnej zgodności. Aby osiągnąć wysoką trafność zewnętrzną, konieczne jest, aby poziomy dodatkowych zmiennych w eksperymencie odpowiadały ich poziomom w rzeczywistości. Eksperyment pozbawiony trafności zewnętrznej jest uważany za nieważny.
Czynniki zagrażające trafności zewnętrznej obejmują:
Efekt reaktywny (polega na zmniejszeniu lub zwiększeniu podatności badanych na wpływ eksperymentu w wyniku wcześniejszych pomiarów);
Efekt interakcji selekcji i wpływu (polega na tym, że wpływ eksperymentalny będzie istotny tylko dla uczestników tego eksperymentu);
Czynnik warunków eksperymentalnych (może prowadzić do tego, że efekt eksperymentalny można zaobserwować tylko w tych specjalnie zorganizowanych warunkach);
Współczynnik interferencji wpływów (pojawia się, gdy jednej grupie podmiotów przedstawia się sekwencję wzajemnie wykluczających się wpływów).
Troskę o zewnętrzną trafność eksperymentów wykazują zwłaszcza badacze zajmujący się dziedzinami psychologii stosowanej – klinicznej, pedagogicznej, organizacyjnej, gdyż w przypadku badania nieważnego jego wyniki nic nie dadzą przeniesione do realnych warunków.
Niekończący się eksperyment obejmuje nieograniczoną liczbę eksperymentów, próbek w celu uzyskania coraz dokładniejszych wyników. Zwiększenie liczby próbek w eksperymencie z jednym osobnikiem prowadzi do wzrostu niezawodność wyniki eksperymentu. W eksperymentach z grupą badanych wzrost rzetelności następuje wraz ze wzrostem liczby badanych. Jednak istota eksperymentu polega właśnie na tym, aby na podstawie ograniczonej liczby próbek lub przy pomocy ograniczonej grupy osób zidentyfikować związki przyczynowe między zjawiskami. Dlatego niekończący się eksperyment jest nie tylko niemożliwy, ale także bezsensowny. Aby osiągnąć wysoką wiarygodność eksperymentu, liczba próbek lub liczba osób badanych musi odpowiadać zmienności badanego zjawiska.
Należy zauważyć, że wraz ze wzrostem liczby badanych wzrasta również trafność zewnętrzna eksperymentu, ponieważ jego wyniki można przenieść na szerszą populację. Aby przeprowadzić eksperymenty z grupą osób, konieczne jest rozważenie kwestii próbek doświadczalnych.
4.6. Próbki eksperymentalne
Jak wspomniano powyżej, eksperyment można przeprowadzić albo z jednym badanym, albo z grupą badanych. Eksperyment z jednym podmiotem przeprowadza się tylko w określonych sytuacjach. Po pierwsze, są to sytuacje, w których można pominąć indywidualne różnice badanych, tzn. podmiotem może być każdy człowiek (jeśli eksperyment bada jego cechy, w przeciwieństwie do np. zwierzęcia). W innych sytuacjach wręcz przeciwnie, podmiotem jest wyjątkowy przedmiot (genialny szachista, muzyk, artysta itp.). Zdarzają się również sytuacje, w których od badanego wymagane są szczególne kompetencje wynikające z przeszkolenia lub niezwykłego doświadczenia życiowego (jedyny ocalały z katastrofy lotniczej itp.). Ograniczenie jednego badanego następuje również w przypadkach, gdy powtórzenie tego eksperymentu z udziałem innych badanych jest niemożliwe. Dla eksperymentów z jednym podmiotem opracowano specjalne plany eksperymentów (szczegóły patrz 4.7).
Częściej przeprowadza się eksperymenty z grupą badanych. W takich przypadkach próba badanych powinna być modelem ogólna populacja, na które następnie zostaną rozszerzone wyniki badania. Początkowo badacz rozwiązuje problem wielkości próby eksperymentalnej. W zależności od celu badania i możliwości eksperymentatora może ono obejmować od kilku osób do kilku tysięcy osób. Liczba osób w wyodrębnionej grupie (eksperymentalnej lub kontrolnej) waha się od 1 do 100 osób. Aby zastosować metody przetwarzania statystycznego, zaleca się, aby liczba osób w porównywanych grupach wynosiła co najmniej 30–35 osób. Ponadto wskazane jest zwiększenie liczby badanych o co najmniej 5-10% wymaganej, ponieważ część z nich lub ich wyniki zostaną „odrzucone” podczas eksperymentu.
Aby utworzyć próbkę podmiotów, należy wziąć pod uwagę kilka kryteriów.
1. Informacyjny. Polega ona na tym, że dobór grupy podmiotów powinien odpowiadać przedmiotowi i hipotezie badania. (Na przykład nie ma sensu rekrutować dwuletnich dzieci do grupy badanych w celu określenia poziomu arbitralnego zapamiętywania.) Pożądane jest stworzenie idealnych pomysłów na temat przedmiotu badań eksperymentalnych, a podczas tworzenia grupy badanych, minimalnie odbiegają od charakterystyki idealnej grupy eksperymentalnej.
2. Kryterium równoważności przedmiotów. Tworząc grupę podmiotów, należy wziąć pod uwagę wszystkie istotne cechy przedmiotu badań, których różnice w nasileniu mogą istotnie wpływać na zmienną zależną.
3. Kryterium reprezentatywności. Grupa osób biorących udział w eksperymencie musi reprezentować całą część populacji ogólnej, której będą dotyczyły wyniki eksperymentu. Liczebność próby eksperymentalnej determinowana jest rodzajem miar statystycznych oraz wybraną trafnością (rzetelnością) przyjęcia lub odrzucenia hipotezy eksperymentalnej.
Rozważ strategie wyboru podmiotów z populacji.
Losowa strategia polega na tym, że każdy członek populacji ogólnej ma równe szanse na włączenie do próby eksperymentalnej. W tym celu każdej osobie przypisywany jest numer, a następnie tworzona jest próba eksperymentalna przy użyciu tabeli liczb losowych. Procedura ta jest trudna do zrealizowania, ponieważ każdy przedstawiciel populacji będącej przedmiotem zainteresowania badacza musi być brany pod uwagę. Ponadto strategia losowa daje dobre wyniki przy tworzeniu dużej próby eksperymentalnej.
Selekcja stratometryczna stosuje się w przypadku, gdy próba eksperymentalna musi koniecznie obejmować osoby o określonym zestawie cech (płeć, wiek, poziom wykształcenia itp.). Próba jest zestawiana w taki sposób, aby podmioty z każdej warstwy (warstwy) o danej charakterystyce były w niej jednakowo reprezentowane.
Stratometryczny wybór losowyłączy dwie poprzednie strategie. Reprezentantom każdej warstwy przypisuje się numery i losowo tworzy się z nich próbę eksperymentalną. Ta strategia jest skuteczna przy wyborze małej próby eksperymentalnej.
Modelowanie reprezentatywne stosuje się w przypadku, gdy badaczowi udaje się stworzyć model idealnego obiektu badań eksperymentalnych. Charakterystyka rzeczywistej próbki doświadczalnej powinna minimalnie odbiegać od charakterystyki idealnej próbki doświadczalnej. Jeśli badacz nie zna wszystkich cech idealnego modelu badań eksperymentalnych, wówczas stosowana jest strategia modelowanie przybliżone. Im dokładniejszy jest zestaw kryteriów opisujących populację, na którą mają zostać rozszerzone wnioski z eksperymentu, tym większa jest jego trafność zewnętrzna.
Czasami, jako próbka doświadczalna, prawdziwe grupy, w tym samym czasie albo ochotnicy biorą udział w eksperymencie, albo wszyscy badani są zaangażowani mimowolnie. W obu przypadkach naruszona zostaje ważność zewnętrzna i wewnętrzna.
Po utworzeniu próbki eksperymentalnej eksperymentator opracowuje plan badań. Dość często eksperyment przeprowadza się z kilkoma grupami, eksperymentalną i kontrolną, które umieszcza się w różnych warunkach. Grupy doświadczalna i kontrolna powinny być równoważne na początku ekspozycji doświadczalnej.
Procedura wyboru równorzędnych grup i przedmiotów to tzw randomizacja. Według wielu autorów równoważność grup można osiągnąć poprzez selekcja parami. W tym przypadku grupy eksperymentalna i kontrolna składają się z osobników równoważnych pod względem parametrów ubocznych istotnych dla eksperymentu. Idealną opcją doboru parami jest przyciąganie par bliźniaczych. Randomizacja z rozwarstwieniem polega na doborze jednorodnych podgrup, w których badani są zrównani we wszystkich cechach, z wyjątkiem dodatkowych zmiennych interesujących badacza. Czasami, aby wyróżnić istotną dodatkową zmienną, wszystkie przedmioty są testowane i klasyfikowane zgodnie z poziomem jej dotkliwości. Grupy eksperymentalna i kontrolna są tworzone w taki sposób, aby osoby z takimi samymi lub podobnymi wartościami zmiennej trafiały do różnych grup. Można przeprowadzić podział badanych na grupy eksperymentalne i kontrolne metoda losowa. Jak wspomniano powyżej, przy dużej liczbie próbek doświadczalnych metoda ta daje całkiem zadowalające wyniki.
4.7. Plany eksperymentalne
Plan eksperymentalny to taktyka badań eksperymentalnych zawarta w określonym systemie operacji planowania eksperymentu. Główne kryteria klasyfikacji planów to:
Skład uczestników (indywidualny lub grupowy);
Liczba zmiennych niezależnych i ich poziomy;
Rodzaje skal reprezentacji zmiennych niezależnych;
Metoda zbierania danych eksperymentalnych;
Miejsce i warunki eksperymentu;
Cechy organizacji oddziaływania doświadczalnego i sposób sterowania.
Plany dla grup przedmiotów i dla jednego przedmiotu. Wszystkie plany eksperymentalne można podzielić według składu uczestników na plany dla grup przedmiotów i plany dla jednego przedmiotu.
Eksperymenty z grupa przedmiotów mają następujące zalety: możliwość uogólnienia wyników eksperymentu na populację; możliwość wykorzystania schematów porównań międzygrupowych; oszczędzanie czasu; zastosowanie metod analizy statystycznej. Do wad tego typu planów eksperymentalnych należą: wpływ różnic indywidualnych między osobami na wyniki eksperymentu; problem reprezentatywności próby eksperymentalnej; problem równoważności grup przedmiotów.
Eksperymenty z jeden obiekt testowy- to szczególny przypadek "planów z małym N. J. Goodwin wskazuje na następujące przyczyny stosowania takich planów: konieczność indywidualnej trafności, gdyż w eksperymentach z dużymi N problem pojawia się, gdy uogólnione dane nie charakteryzują żadnego z podmiotów. Eksperyment z jednym tematem przeprowadza się również w wyjątkowych przypadkach, gdy z różnych powodów nie jest możliwe przyciągnięcie wielu uczestników. W takich przypadkach celem eksperymentu jest analiza unikalnych zjawisk i indywidualnych cech.
Eksperyment z małym N według D. Martina ma następujące zalety: brak skomplikowanych obliczeń statystycznych, łatwość interpretacji wyników, możliwość badania przypadków unikalnych, angażujących jednego lub dwóch uczestników oraz duże możliwości manipulacji niezależne zmienne. Ma też pewne wady, w szczególności złożoność procedur kontrolnych, trudność w uogólnianiu wyników; stosunkowo nieekonomiczny czas.
Rozważ plany dotyczące jednego przedmiotu.
Planowanie szeregów czasowych. Głównym wskaźnikiem wpływu zmiennej niezależnej na zależną w realizacji takiego planu jest zmiana charakteru odpowiedzi podmiotu w czasie. Najprostsza strategia: schemat ALE– B. Badany początkowo wykonuje czynności w warunkach A, a następnie w warunkach B. Do kontroli „efektu placebo” stosuje się następujący schemat: A-B-A.(„Efekt placebo” to reakcje badanych na „puste” bodźce, odpowiadające reakcjom na rzeczywiste bodźce.) W tym przypadku badany nie musi z góry wiedzieć, który z warunków jest „pusty”, a który prawdziwy. Schematy te nie uwzględniają jednak interakcji oddziaływań, dlatego przy planowaniu szeregów czasowych z reguły stosuje się schematy regularnej przemienności (A - B-A– B), regulacja położenia (А – B-B- A) lub losowa zmiana. Stosowanie dłuższych „długich” szeregów czasowych zwiększa możliwość wykrycia efektu, ale prowadzi do szeregu negatywnych konsekwencji – zmęczenia badanego, zmniejszonej kontroli nad innymi dodatkowymi zmiennymi itp.
Alternatywny plan oddziaływania jest rozwinięciem planu szeregów czasowych. Jego specyfika polega na tym, że uderzenie ALE oraz W losowo rozłożone w czasie i prezentowane podmiotowi oddzielnie. Następnie porównuje się efekty każdej z ekspozycji.
Plan odwrotny używany do badania dwóch alternatywnych form zachowania. Wstępnie rejestrowany jest podstawowy poziom manifestacji obu form zachowania. Następnie przedstawiono efekt złożony, składający się ze specyficznego składnika dla pierwszej formy zachowania i dodatkowego dla drugiej. Po pewnym czasie kombinacja wpływów ulega modyfikacji. Oceniany jest efekt dwóch złożonych oddziaływań.
Plan zwiększania kryteriów często używany w psychologii uczenia się. Jej istota polega na tym, że rejestrowana jest zmiana zachowania podmiotu w odpowiedzi na zwiększenie ekspozycji. W tym przypadku kolejny wpływ prezentowany jest dopiero po osiągnięciu przez badanego zadanego poziomu kryterium.
Przeprowadzając eksperymenty z jednym podmiotem, należy wziąć pod uwagę, że główne artefakty są praktycznie nie do usunięcia. Ponadto w tym przypadku, jak w żadnym innym, manifestuje się wpływ postaw eksperymentatora i relacji, jaka rozwija się między nim a badanym.
R. Gottsdanker proponuje rozróżnić jakościowe i ilościowe projekty eksperymentalne. W jakość W planach zmienną niezależną przedstawia się w skali nominalnej, tzn. w eksperymencie stosuje się dwa lub więcej jakościowo różnych warunków.
W ilościowy planach eksperymentalnych poziomy zmiennej niezależnej są przedstawiane w skalach przedziałowych, rangowych lub proporcjonalnych, tj. w eksperymencie wykorzystywane są poziomy nasilenia określonego stanu.
Możliwa jest sytuacja, gdy w eksperymencie czynnikowym jedna zmienna zostanie przedstawiona w postaci ilościowej, a druga w postaci jakościowej. W takim przypadku plan zostanie połączony.
Wewnątrzgrupowe i międzygrupowe plany eksperymentalne. TELEWIZJA. Kornilova definiuje dwa rodzaje planów eksperymentalnych według kryterium liczby grup i warunków eksperymentu: wewnątrzgrupowy i międzygrupowy. Do wewnątrzgrupowy obejmują układy, w których wpływ wariantów zmiennej niezależnej i pomiar efektu eksperymentalnego występują w tej samej grupie. W intergrupa planów, wpływ wariantów zmiennej niezależnej przeprowadza się w różnych grupach eksperymentalnych.
Zaletami planu wewnątrzgrupowego są: mniejsza liczba uczestników, eliminacja czynników różnic indywidualnych, skrócenie całkowitego czasu trwania eksperymentu, możliwość udowodnienia statystycznej istotności efektu eksperymentalnego. Wady obejmują niestałość warunków i występowanie „efektu sekwencji”.
Zaletami układu międzygrupowego są: brak „efektu spójności”, możliwość uzyskania większej ilości danych, skrócenie czasu udziału w eksperymencie dla każdego badanego, ograniczenie efektu odpadania uczestników eksperymentu. Główną wadą planu międzygrupowego jest brak równoważności grup.
Układy z jedną zmienną niezależną i układy czynnikowe. Zgodnie z kryterium liczby wpływów eksperymentalnych D. Martin proponuje rozróżnienie planów z jedną zmienną niezależną, planów czynnikowych i planów z serią eksperymentów. W planach z jedną zmienną niezależną eksperymentator manipuluje jedną zmienną niezależną, która może mieć nieograniczoną liczbę przejawów. W Silnia planów (szczegóły na ich temat zob. s. 120), eksperymentator manipuluje dwiema lub więcej zmiennymi niezależnymi, bada wszystkie możliwe opcje interakcji ich różnych poziomów.
Plany od seria eksperymentów przeprowadzane w celu stopniowego wykluczania konkurencyjnych hipotez. Na końcu serii eksperymentator dochodzi do weryfikacji jednej hipotezy.
Projekty przedeksperymentalne, quasi-eksperymentalne i prawdziwie eksperymentalne. D. Campbell zaproponował podział wszystkich planów eksperymentalnych dla grup badanych na następujące grupy: przedeksperymentalne, quasi-eksperymentalne i plany prawdziwych eksperymentów. Podział ten opiera się na bliskości eksperymentu rzeczywistego do eksperymentu idealnego. Im mniej artefaktów wywołuje dany plan i im ściślejsza jest kontrola dodatkowych zmiennych, tym eksperyment jest bliższy ideału. Plany przedeksperymentalne najmniej uwzględniają wymagania idealnego eksperymentu. V.N. Druzhinin zwraca uwagę, że mogą one służyć jedynie jako ilustracja, w praktyce badań naukowych należy ich w miarę możliwości unikać. Plany quasi-eksperymentalne są próbą uwzględnienia realiów życia podczas prowadzenia badań empirycznych, są specjalnie tworzone z odstępstwem od schematów prawdziwych eksperymentów. Badacz musi być świadomy źródeł artefaktów – zewnętrznych zmiennych dodatkowych, nad którymi nie ma kontroli. Plan quasi-eksperymentalny jest stosowany, gdy nie można zastosować lepszego planu.
Usystematyzowane oznaki planów przedeksperymentalnych, quasi-eksperymentalnych i planów prawdziwych eksperymentów podano w poniższej tabeli.
![](https://i0.wp.com/uhlib.ru/psihologija/yeksperimentalnaja_psihologija_konspekt_lekcii/_05.jpg)
Opisując plany eksperymentalne będziemy posługiwać się symbolizacją zaproponowaną przez D. Campbella: R- randomizacja; X– wpływ eksperymentalny; O- testowanie.
Do plany przedeksperymentalne obejmują: 1) badanie pojedynczego przypadku; 2) plan z badaniem wstępnym i końcowym jednej grupy; 3) porównanie grup statystycznych.
Na studium przypadku jedna grupa jest testowana raz po ekspozycji eksperymentalnej. Schematycznie plan ten można zapisać jako:
Kontrola zmiennych zewnętrznych i zmiennej niezależnej jest całkowicie nieobecna. W takim eksperymencie nie ma materiału do porównania. Wyniki można porównać jedynie ze zwykłymi wyobrażeniami o rzeczywistości; nie zawierają informacji naukowych.
Plan z testami wstępnymi i końcowymi jednej grupy często wykorzystywane w badaniach socjologicznych, socjopsychologicznych i pedagogicznych. Można to zapisać jako:
W tym planie nie ma grupy kontrolnej, więc nie można argumentować, że zmiany zmiennej zależnej (różnica między O1 i O2) rejestrowane podczas testów są spowodowane właśnie zmianą zmiennej niezależnej. Pomiędzy początkowym a końcowym badaniem mogą wystąpić inne zdarzenia „w tle”, które wpływają na badanych wraz ze zmienną niezależną. Plan ten nie pozwala również na kontrolę efektu naturalnego zagospodarowania oraz efektu testowania.
Porównanie grup statystycznych dokładniej byłoby nazwać to planem dla dwóch nierównoważnych grup z testami poekspozycyjnymi. Można to zapisać tak:
Plan ten uwzględnia efekt testowania poprzez wprowadzenie grupy kontrolnej do kontrolowania szeregu zmiennych zewnętrznych. Jednak z jego pomocą nie można uwzględnić efektu naturalnego rozwoju, ponieważ nie ma materiału do porównania stanu badanych w tej chwili ze stanem początkowym (nie przeprowadzono wstępnych badań). Do porównania wyników grupy kontrolnej i eksperymentalnej stosuje się test t-Studenta. Należy jednak pamiętać, że różnice w wynikach testów mogą nie wynikać z ekspozycji eksperymentalnej, ale z różnic w składzie grup.
Plany quasi-eksperymentalne są rodzajem kompromisu między rzeczywistością a ścisłymi ramami prawdziwych eksperymentów. W badaniach psychologicznych wyróżnia się następujące rodzaje planów quasi-eksperymentalnych: 1) plany eksperymentów dla grup nierównorzędnych; 2) plany z testami wstępnymi i końcowymi różnych losowanych grup; 3) plany dla dyskretnych szeregów czasowych.
Plan eksperyment dla grup nierównoważnych ma na celu ustalenie związku przyczynowego między zmiennymi, brakuje jednak procedury wyrównywania grup (randomizacji). Plan ten można przedstawić za pomocą następującego diagramu:
W tym przypadku w eksperymencie biorą udział dwie rzeczywiste grupy. Obie grupy są testowane. Wtedy jedna grupa jest poddawana leczeniu eksperymentalnemu, a druga nie. Obie grupy są następnie ponownie testowane. Porównuje się wyniki pierwszego i drugiego testu obu grup, do porównania wykorzystuje się test t-Studenta i analizę wariancji. Różnica O2 a O4 wskazuje naturalny rozwój i ekspozycję tła. Aby zidentyfikować wpływ zmiennej niezależnej, konieczne jest porównanie 6(O1 O2) i 6(O3 O4), czyli wielkości przesunięć wskaźników. Istotność różnicy we wzroście wskaźników będzie wskazywała na wpływ zmiennej niezależnej na zależną. Schemat ten jest podobny do prawdziwego eksperymentu z dwiema grupami z testami przed i po ekspozycji (patrz str. 118). Głównym źródłem artefaktów jest różnica w składzie grup.
Plan z testami przed i po różnych randomizowanych grupach różni się od projektu prawdziwego eksperymentu tym, że jedna grupa przechodzi test wstępny, a testem końcowym jest równoważna grupa, która została wystawiona na:
Główną wadą tego quasi-eksperymentalnego projektu jest brak możliwości kontrolowania efektu „tła” – wpływu zdarzeń zachodzących wraz z ekspozycją eksperymentalną w okresie między pierwszym a drugim badaniem.
Plany dyskretne szeregi czasowe dzielą się na kilka typów w zależności od liczby grup (jedna lub więcej), a także w zależności od liczby efektów eksperymentalnych (pojedyncze lub serie efektów).
Plan dyskretnych szeregów czasowych dla jednej grupy osób polega na tym, że początkowy poziom zmiennej zależnej na grupie osób jest wstępnie określany za pomocą serii kolejnych pomiarów. Następnie stosuje się efekt eksperymentalny i przeprowadza serię podobnych pomiarów. Porównaj poziomy zmiennej zależnej przed i po ekspozycji. Schemat tego planu:
Główną wadą konstrukcji dyskretnych szeregów czasowych jest to, że nie pozwala ona na oddzielenie efektu wpływu zmiennej niezależnej od wpływu zdarzeń towarzyszących występujących w trakcie badania.
Modyfikacją tego projektu jest quasi-eksperyment z szeregami czasowymi, w którym ekspozycja przed pomiarem występuje naprzemiennie z brakiem ekspozycji przed pomiarem. Jego schemat to:
XO1 - O2XO3 - O4 XO5
Zmiana może być regularna lub losowa. Ta opcja jest odpowiednia tylko wtedy, gdy efekt jest odwracalny. Podczas przetwarzania danych uzyskanych w eksperymencie serie są dzielone na dwie sekwencje, a wyniki pomiarów, w których wystąpił wpływ, są porównywane z wynikami pomiarów, w których go nie było. Aby porównać dane, stosuje się test t-Studenta z liczbą stopni swobody n– 2, gdzie n jest liczbą sytuacji tego samego typu.
Plany szeregów czasowych są często wdrażane w praktyce. Jednak podczas ich stosowania często obserwuje się tak zwany „efekt Hawthorne”. Po raz pierwszy odkryli go amerykańscy naukowcy w 1939 roku, kiedy prowadzili badania w fabryce Hawthorne w Chicago. Zakładano, że zmiana systemu organizacji pracy spowoduje wzrost jej wydajności. Jednak w trakcie eksperymentu wszelkie zmiany w organizacji pracy prowadziły do wzrostu jej wydajności. W efekcie okazało się, że sam udział w eksperymencie zwiększał motywację do pracy. Badani zdali sobie sprawę, że są nimi osobiście zainteresowani i zaczęli pracować wydajniej. Aby kontrolować ten efekt, należy użyć grupy kontrolnej.
Schemat planu szeregów czasowych dla dwóch nierównoważnych grup, z których jedna nie jest dotknięta, wygląda następująco:
O1O2O3O4O5O6O7O8O9O10
O1O2O3O4O5O6O7O8O9O10
Taki plan pozwala zapanować nad efektem „tła”. Jest zwykle używany przez badaczy podczas badania rzeczywistych grup w instytucjach edukacyjnych, klinikach i na produkcji.
Inny konkretny plan, często stosowany w psychologii, nazywa się eksperymentem. ex post factum. Jest często stosowany w socjologii, pedagogice, a także w neuropsychologii i psychologii klinicznej. Strategia realizacji tego planu jest następująca. Eksperymentator sam nie wpływa na badanych. Wpływ ma jakieś prawdziwe wydarzenie z ich życia. Grupa eksperymentalna składa się z „podmiotów”, które zostały wystawione, podczas gdy grupa kontrolna składa się z osób, które tego nie doświadczyły. W takim przypadku grupy, jeśli to możliwe, są wyrównywane w momencie ich stanu przed uderzeniem. Następnie testuje się zmienną zależną u przedstawicieli grup eksperymentalnej i kontrolnej. Dane uzyskane w wyniku badań są porównywane i wyciągane są wnioski na temat wpływu narażenia na dalsze zachowanie badanych. Stąd plan ex post factum symuluje projekt eksperymentu dla dwóch grup z ich wyrównaniem i testowaniem po ekspozycji. Jego schemat to:
Jeśli możliwe jest osiągnięcie równoważności grupowej, to ten projekt staje się projektem prawdziwego eksperymentu. Jest on realizowany w wielu nowoczesnych badaniach. Na przykład w badaniach nad stresem pourazowym, kiedy osoby, które ucierpiały w wyniku klęski żywiołowej lub katastrofy spowodowanej przez człowieka, albo kombatanci są badani na obecność zespołu stresu pourazowego, ich wyniki porównuje się z wynikami grupę kontrolną, która umożliwia identyfikację mechanizmów powstawania takich reakcji. W neuropsychologii uszkodzenia mózgu uszkodzenia pewnych struktur, uważane za „ekspozycję eksperymentalną”, dają wyjątkową okazję do identyfikacji lokalizacji funkcji psychicznych.
Plany prawdziwych eksperymentów dla jednej zmiennej niezależnej różnią się od innych następująco:
1) stosowanie strategii tworzenia grup ekwiwalentnych (randomizacja);
2) obecność co najmniej jednej grupy doświadczalnej i jednej kontrolnej;
3) ostateczne badanie i porównanie wyników grup, które otrzymały i nie otrzymały ekspozycji.
Rozważmy bardziej szczegółowo niektóre układy eksperymentalne dla jednej zmiennej niezależnej.
Zaplanuj dwie randomizowane grupy z testami po ekspozycji. Jego schemat wygląda tak:
Ten plan jest używany, jeśli nie jest możliwe lub konieczne przeprowadzenie wstępnych testów. Kiedy grupy eksperymentalne i kontrolne są równe, ten plan jest najlepszy, ponieważ pozwala kontrolować większość źródeł artefaktów. Brak testów wstępnych wyklucza zarówno efekt interakcji procedury testowania i zadania eksperymentalnego, jak i efekt samego testowania. Plan pozwala kontrolować wpływ składu grup, spontaniczne odpadanie, wpływ tła i naturalnego rozwoju, interakcję składu grupy z innymi czynnikami.
W rozpatrywanym przykładzie zastosowano jeden poziom wpływu zmiennej niezależnej. Jeśli ma kilka poziomów, to liczba grup eksperymentalnych wzrasta do liczby poziomów zmiennej niezależnej.
Zaplanuj dwie randomizowane grupy z testami przed i po. Zarys planu wygląda następująco:
R O1 X O2
Ten plan jest używany, gdy istnieją wątpliwości co do wyników randomizacji. Głównym źródłem artefaktów jest interakcja między testowaniem a ekspozycją eksperymentalną. W rzeczywistości trzeba też liczyć się z efektem testowania niejednoczesności. Dlatego uważa się, że najlepiej jest przeprowadzać badania członków grupy eksperymentalnej i kontrolnej w kolejności losowej. Prezentacja-nieprezentacja wpływu eksperymentu również najlepiej jest przeprowadzać w przypadkowej kolejności. D. Campbell zwraca uwagę na potrzebę kontrolowania „wydarzeń wewnątrzgrupowych”. Ten eksperymentalny projekt dobrze kontroluje efekt tła i efekt naturalnego rozwoju.
Podczas przetwarzania danych zwykle stosuje się kryteria parametryczne. t oraz F(dla danych w skali interwałowej). Obliczane są trzy wartości t: 1) między O1 a O2; 2) między O3 a O4; 3) pomiędzy O2 oraz O4. Hipotezę o istotności wpływu zmiennej niezależnej na zmienną zależną można przyjąć, jeżeli spełnione są dwa warunki: 1) różnice między O1 oraz O2 ważne i pomiędzy O3 oraz O4 nieistotne i 2) różnice między O2 oraz O4 istotne. Czasami wygodniej jest porównywać nie wartości bezwzględne, ale przyrosty wskaźników b(1 2) i b(3 4). Wartości te są również porównywane za pomocą testu t-Studenta. Jeżeli różnice są znaczące, przyjmuje się hipotezę eksperymentalną o wpływie zmiennej niezależnej na zmienną zależną.
Plan Salomona jest połączeniem dwóch poprzednich planów. Do jego realizacji potrzebne są dwie grupy eksperymentalne (E) i dwie kontrolne (C). Jego schemat wygląda tak:
![](https://i0.wp.com/uhlib.ru/psihologija/yeksperimentalnaja_psihologija_konspekt_lekcii/_06.jpg)
Dzięki temu planowi można kontrolować efekt interakcji wstępnego testowania i eksperymentalnego efektu narażenia. Efekt ekspozycji eksperymentalnej ujawnia się porównując wskaźniki: O1 i O2; O2 i O4; O5 i O6; O5 i O3. Porównanie O6, O1 i O3 ujawnia wpływ naturalnego rozwoju i wpływów tła na zmienną zależną.
Rozważmy teraz układ dla jednej zmiennej niezależnej i kilku grup.
Projekt dla trzech grup losowych i trzech poziomów zmiennej niezależnej stosowany w przypadkach, gdy konieczne jest zidentyfikowanie relacji ilościowych między zmiennymi niezależnymi i zależnymi. Jego schemat wygląda tak:
![](https://i0.wp.com/uhlib.ru/psihologija/yeksperimentalnaja_psihologija_konspekt_lekcii/_07.jpg)
Wdrażając ten plan, każdej grupie przedstawia się tylko jeden poziom zmiennej niezależnej. W razie potrzeby można zwiększyć liczbę grup eksperymentalnych zgodnie z liczbą poziomów zmiennej niezależnej. Wszystkie powyższe metody statystyczne można wykorzystać do przetwarzania danych uzyskanych za pomocą takiego projektu eksperymentalnego.
Czynnikowe projekty eksperymentalne służą do testowania złożonych hipotez dotyczących związków między zmiennymi. W eksperymencie czynnikowym z reguły testuje się dwa rodzaje hipotez: 1) hipotezy o osobnym wpływie każdej ze zmiennych niezależnych; 2) hipotezy dotyczące interakcji zmiennych. Układ czynnikowy ma na celu zapewnienie, że wszystkie poziomy zmiennych niezależnych są ze sobą połączone. Liczba grup eksperymentalnych jest równa liczbie kombinacji.
Układ czynnikowy dla dwóch zmiennych niezależnych i dwóch poziomów (2 x 2). Jest to najprostszy z układów czynnikowych. Jego schemat wygląda tak.
![](https://i1.wp.com/uhlib.ru/psihologija/yeksperimentalnaja_psihologija_konspekt_lekcii/_08.jpg)
Ten plan ujawnia wpływ dwóch zmiennych niezależnych na jedną zmienną zależną. Eksperymentator łączy możliwe zmienne i poziomy. Czasami stosuje się cztery niezależne randomizowane grupy eksperymentalne. Analiza wariancji Fishera jest wykorzystywana do przetwarzania wyników.
Istnieją bardziej złożone wersje planu czynnikowego: 3 x 2 i 3 x 3 itd. Dodanie każdego poziomu zmiennej niezależnej zwiększa liczbę grup eksperymentalnych.
„kwadrat łaciński”. Jest to uproszczenie pełnego planu dla trzech zmiennych niezależnych z dwoma lub więcej poziomami. Zasada kwadratu łacińskiego polega na tym, że dwa poziomy różnych zmiennych występują tylko raz w planie eksperymentu. Zmniejsza to znacznie liczbę grup i próbę eksperymentalną jako całość.
Na przykład dla trzech zmiennych niezależnych (L, M,N) z trzema poziomami każdy (1, 2, 3 i N(A, B, C)) plan według metody „kwadratu łacińskiego” będzie wyglądał następująco.
![](https://i0.wp.com/uhlib.ru/psihologija/yeksperimentalnaja_psihologija_konspekt_lekcii/_09.jpg)
W tym przypadku poziom trzeciej zmiennej niezależnej (A, B, C) występuje w każdym wierszu iw każdej kolumnie raz. Łącząc wyniki w wierszach, kolumnach i poziomach, można określić wpływ każdej ze zmiennych niezależnych na zmienną zależną, a także stopień interakcji parami zmiennych. Użycie łacińskich liter A, B, Z Tradycyjnie wyznacza się poziomy trzeciej zmiennej, dlatego metodę nazwano „kwadratem łacińskim”.
„Kwadrat grecko-łaciński”. Plan ten jest używany, gdy konieczne jest zbadanie wpływu czterech zmiennych niezależnych. Zbudowany jest na podstawie kwadratu łacińskiego dla trzech zmiennych, do każdej grupy łacińskiej planu dołączona jest litera grecka, oznaczająca poziomy czwartej zmiennej. Schemat planu z czterema niezależnymi zmiennymi, z których każda ma trzy poziomy, wyglądałby następująco:
![](https://i2.wp.com/uhlib.ru/psihologija/yeksperimentalnaja_psihologija_konspekt_lekcii/_10.jpg)
Do przetworzenia danych uzyskanych w postaci „kwadratu grecko-łacińskiego” wykorzystano metodę analizy wariancji według Fishera.
Głównym problemem, który mogą rozwiązać plany czynnikowe, jest określenie interakcji dwóch lub więcej zmiennych. Tego problemu nie można rozwiązać, stosując kilka konwencjonalnych eksperymentów z jedną zmienną niezależną. W planie czynnikowym, zamiast próbować „oczyścić” sytuację eksperymentalną z dodatkowych zmiennych (z zagrożeniem dla trafności zewnętrznej), eksperymentator przybliża ją do rzeczywistości, wprowadzając kilka dodatkowych zmiennych do kategorii zmiennych niezależnych. Jednocześnie analiza zależności pomiędzy badanymi cechami pozwala na ujawnienie ukrytych czynników strukturalnych, od których zależą parametry mierzonej zmiennej.
4.8. Badania korelacji
Teorię badań korelacyjnych opracował angielski matematyk K. Pearson. Strategia prowadzenia takich badań polega na braku kontrolowanego oddziaływania na obiekt. Plan badania korelacji jest prosty. Badacz stawia hipotezę o występowaniu związku statystycznego między kilkoma właściwościami psychicznymi jednostki. Jednak założenie zależności przyczynowej nie jest omawiane.
Współzależny to badanie przeprowadzane w celu potwierdzenia lub obalenia hipotezy o statystycznym związku między kilkoma (dwoma lub więcej) zmiennymi. W psychologii właściwości psychiczne, procesy, stany itp. Mogą działać jako zmienne.
Korelacje.„Korelacja” dosłownie oznacza stosunek. Jeżeli zmianie jednej zmiennej towarzyszy zmiana innej, wówczas mówimy o korelacji tych zmiennych. Obecność korelacji między dwiema zmiennymi nie świadczy o występowaniu między nimi związków przyczynowych, ale umożliwia postawienie takiej hipotezy. Brak korelacji pozwala obalić hipotezę o związku przyczynowym zmiennych.
Istnieje kilka rodzajów korelacji:
Korelacja bezpośrednia (poziom jednej zmiennej bezpośrednio odpowiada poziomowi innej zmiennej);
Korelacja ze względu na trzecią zmienną (poziom jednej zmiennej odpowiada poziomowi innej zmiennej ze względu na to, że obie te zmienne wynikają z trzeciej, wspólnej zmiennej);
Korelacja losowa (nie wynikająca z żadnej zmiennej);
Korelacja ze względu na heterogeniczność próby (jeśli próba składa się z dwóch heterogenicznych grup, to można uzyskać korelację, która nie występuje w populacji ogólnej).
Korelacje są następujących typów:
– korelacja dodatnia (wzrostowi poziomu jednej zmiennej towarzyszy wzrost poziomu innej zmiennej);
– korelacja ujemna (wzrostowi poziomu jednej zmiennej towarzyszy spadek poziomu innej);
- korelacja zerowa (wskazuje na brak związku między zmiennymi);
- zależność nieliniowa (w pewnych granicach wzrostowi poziomu jednej zmiennej towarzyszy wzrost poziomu innej, a przy innych parametrach - odwrotnie. Większość zmiennych psychologicznych ma zależność nieliniową).
Planowanie badania korelacji. Projekt badania korelacji jest rodzajem projektu quasi-eksperymentalnego przy braku wpływu zmiennej niezależnej na zależne. Badanie korelacji jest podzielone na serię niezależnych pomiarów w grupie badanych. Kiedy prosty grupa badania korelacji jest jednorodna. Kiedy porównawczy W badaniu korelacji mamy kilka podgrup różniących się jednym lub kilkoma kryteriami. Wyniki takich pomiarów dają macierz postaci R x O. Dane badania korelacji są przetwarzane poprzez obliczanie korelacji według wierszy lub kolumn macierzy. Korelacja wierszy daje porównanie obiektów. Korelacja kolumnowa dostarcza informacji o powiązaniu mierzonych zmiennych. Często wykrywane są korelacje czasowe, czyli zmiany w strukturze korelacji w czasie.
Poniżej omówiono główne rodzaje badań korelacyjnych.
Porównanie dwóch grup. Służy do ustalenia podobieństwa lub różnicy między dwiema naturalnymi lub losowymi grupami pod względem dotkliwości jednego lub drugiego parametru. Średnie wyniki obu grup porównuje się za pomocą testu t-Studenta. W razie potrzeby można również zastosować test t Fishera (patrz 7.3) do porównania wariancji wskaźnika między dwiema grupami.
Jednoczynnikowe badanie jednej grupy w różnych warunkach. Projekt tego badania jest zbliżony do eksperymentalnego. Ale w przypadku badania korelacji nie kontrolujemy zmiennej niezależnej, a jedynie stwierdzamy zmianę zachowania jednostki w różnych warunkach.
Badanie korelacji grup równoważnych parami. Plan ten jest stosowany w badaniu bliźniaków metodą korelacji wewnątrzparowych. Metoda bliźniąt opiera się na następujących założeniach: genotypy bliźniąt jednojajowych są podobne w 100%, a bliźniąt dwuzygotycznych w 50%, środowisko rozwoju par dwuzygotycznych i jednojajowych jest takie samo. Bliźnięta dwuzygotyczne i monozygotyczne dzielą się na grupy: każda zawiera jednego bliźniaka z pary. U bliźniąt z obu grup mierzony jest interesujący badacza parametr. Następnie obliczane są korelacje między parametrami (O-korelacja) i między bliźniakami (R-korelacja). Porównując korelacje wewnątrzparowe bliźniąt monozygotycznych i dwuzygotycznych, można określić udziały wpływu środowiska i genotypu na rozwój określonej cechy. Jeśli korelacja bliźniąt jednojajowych jest wiarygodnie wyższa niż korelacja bliźniąt dwuzygotycznych, to możemy mówić o istniejącej determinacji genetycznej cechy, w przeciwnym razie mówimy o determinacji środowiskowej.
Badanie korelacji wielowymiarowych. Przeprowadza się go w celu sprawdzenia hipotezy o związku kilku zmiennych. Wybierana jest grupa eksperymentalna, która jest badana według określonego programu składającego się z kilku testów. Dane badawcze wpisuje się do tabeli danych „surowych”. Następnie ta tabela jest przetwarzana, obliczane są współczynniki korelacji liniowych. Korelacje są oceniane pod kątem różnic statystycznych.
Badanie korelacji strukturalnych. Badaczka ujawnia różnicę w poziomie zależności korelacyjnych między tymi samymi wskaźnikami mierzonymi u przedstawicieli różnych grup.
Badanie korelacji podłużnej. Jest budowany według planu szeregów czasowych z testowaniem grupy w określonych odstępach czasu. W przeciwieństwie do prostej podłużnej, badacza interesują zmiany nie tyle samych zmiennych, ile relacji między nimi.
Ogólne zasady projektowania eksperymentów
Porównanie.
Randomizacja.
Replikacja.
Jednolitość.
Stratyfikacja.
poziomy czynników
Tytuł: Ogólne zasady projektowania eksperymentów
Szczegółowy opis:
Nauka od samego początku szukała sposobów na zrozumienie praw otaczającego świata. Dokonując jednego odkrycia po drugim, naukowcy wspinają się coraz wyżej po drabinie wiedzy, zacierając granicę nieznanego i wkraczając na nowe granice nauki. Ta droga prowadzi przez eksperyment. Świadomie ograniczając nieskończoną różnorodność natury sztucznymi ramami doświadczenia naukowego, zamieniamy ją w zrozumiały dla ludzkiego umysłu obraz świata.
Eksperyment jako badanie naukowe jest formą, w której i dzięki której nauka istnieje i rozwija się. Eksperyment wymaga starannego przygotowania przed jego przeprowadzeniem. W badaniach biomedycznych zaplanowanie części eksperymentalnej badań ma szczególne znaczenie ze względu na dużą zmienność właściwości charakterystycznych dla obiektów biologicznych. Ta cecha jest główną przyczyną trudności w interpretacji wyników, które mogą się znacznie różnić w zależności od doświadczenia.
Problemy statystyczne uzasadniają konieczność wyboru takiego schematu eksperymentu, który minimalizowałby wpływ zmienności na wnioski naukowca. Dlatego celem projektowania eksperymentu jest stworzenie projektu, który jest niezbędny do uzyskania jak największej ilości informacji przy jak najniższych kosztach do przeprowadzenia badania. Dokładniej, planowanie eksperymentu można zdefiniować jako procedurę wyboru liczby i warunków przeprowadzenia eksperymentów, które są niezbędne i wystarczające do rozwiązania problemu z wymaganą dokładnością.
Projekt eksperymentu wywodzi się z agrobiologii i jest kojarzony z angielskim statystykiem i biologiem Sir Ronaldem Aylmerem Fisherem. Na początku XX wieku na stacji agrobiologicznej w Rothamsted (Wielka Brytania) rozpoczęto badania wpływu nawozów na plonowanie różnych odmian zbóż. Naukowcy musieli liczyć się zarówno z dużą zmiennością obiektów badań, jak i długim czasem trwania eksperymentów (około roku). W tych warunkach nie było innego wyjścia, jak opracować przemyślany plan eksperymentu, aby ograniczyć negatywny wpływ tych czynników na trafność wniosków. Stosując wiedzę statystyczną do problemów biologicznych, Fisher opracował własne zasady teorii wnioskowania statystycznego i położył podwaliny pod nową naukę planowania i analizowania eksperymentów.
Sam Ronald Fisher wyjaśnił podstawy planowania na przykładzie eksperymentu przeprowadzonego w celu określenia zdolności pewnej Angielki do rozróżnienia, co w pierwszej kolejności wlano do filiżanki - herbatę czy mleko. Należy zauważyć, że dla prawdziwych angielskich dam ważne jest, aby herbatę wlewać do mleka, a nie odwrotnie, naruszenie kolejności będzie oznaką ignorancji i zepsuje smak napoju.
Eksperyment jest prosty: pani próbuje herbaty z mlekiem i stara się zrozumieć kolejność nalewania obu składników. Projekt opracowany na potrzeby tego badania ma szereg właściwości.
Porównanie. W wielu badaniach dokładne określenie wyniku pomiaru jest trudne lub niemożliwe. I tak np. dama nie będzie w stanie określić ilościowo jakości herbaty, porówna ją ze standardem odpowiednio przygotowanego napoju, którego smak jest jej znany od dzieciństwa. Z reguły w eksperymencie naukowym obiekt porównuje się albo z pewnym z góry określonym standardem, albo z obiektem kontrolnym.
Randomizacja. To bardzo ważny punkt w planowaniu. W naszym przykładzie randomizacja odnosi się do kolejności, w jakiej kubki są prezentowane do degustacji. Randomizacja jest konieczna, aby móc wykorzystać metody statystyczne do analizy wyników badania.
Replikacja. Powtarzalność jest niezbędnym elementem przygotowania eksperymentu. Niedopuszczalne jest wyciąganie wniosków na temat możliwości określenia jakości herbaty na podstawie tylko jednej filiżanki. Wynik każdego indywidualnego pomiaru (degustacji) niesie ze sobą część niepewności, która powstała pod wpływem wielu czynników losowych. Dlatego potrzeba kilku testów, aby zidentyfikować źródło zmienności. Czułość eksperymentu jest związana z tą właściwością. Fisher zauważył, że dopóki liczba filiżanek herbaty nie przekroczy pewnego minimum, nie można wyciągać jednoznacznych wniosków.
Jednolitość. Pomimo konieczności powtarzania pomiarów (replikacji), ich liczba nie powinna być zbyt duża, aby nie utracić jednorodności. Różnica temperatur filiżanek, mętność smaku itp., po przekroczeniu pewnej granicznej liczby powtórzeń, może utrudnić analizę wyników eksperymentu.
Stratyfikacja. Wychodząc poza przykład R. Fishera do bardziej abstrakcyjnego opisu planu eksperymentu, można dodatkowo wskazać taką właściwość jak rozwarstwienie (blokowanie). Stratyfikacja to podział jednostek eksperymentalnych na względnie jednorodne grupy (bloki, warstwy). Procedura stratyfikacji pozwala zminimalizować wpływ znanych nam nielosowych źródeł zmienności. W obrębie każdego bloku zakłada się, że błąd eksperymentalny jest mniejszy w stosunku do wariantu z losowym doborem do eksperymentu tej samej liczby obiektów. Na przykład w badaniu nowego leku mamy dwa poziomy czynnika, „lek” i „placebo”, które są podawane mężczyznom i kobietom. W tym przypadku płeć jest czynnikiem blokującym, według którego badanie dzieli się na podgrupy.
Opisane powyżej cechy projektu eksperymentalnego odnoszą się w całości lub w części do każdego eksperymentu naukowego. Jednak aby zacząć, nie wystarczy wiedzieć o ogólnych właściwościach badania, konieczne jest dokładniejsze przygotowanie. Stworzenie szczegółowego poradnika w ramach jednego artykułu jest niemożliwe, dlatego w tym miejscu zostaną przedstawione najbardziej ogólne informacje o etapach planowania eksperymentu.
Każde badanie zaczyna się od ustalenia celu. Wybór problemu do badania i jego sformułowanie będą miały wpływ zarówno na projekt badania, jak i wnioski, jakie zostaną wyciągnięte z jego wyników. W najprostszym przypadku sformułowanie problemu powinno zawierać pytania „Kto?”, „Co?”, „Kiedy?”, „Dlaczego?” I jak?".
Ilustrację znaczenia tego etapu planowania można znaleźć w badaniu, w którym zbiera się informacje o wypadkach drogowych. W zależności od postawionego celu, prace mogą być ukierunkowane na opracowanie nowego samochodu lub nowej nawierzchni drogowej. Pomimo faktu, że używany jest ten sam zestaw danych, sformułowanie problemu i wnioski różnią się znacznie w zależności od sformułowania problemu.
Po wybraniu celu pracy należy określić tzw. zmienne zależne. Są to zmienne, które będą mierzone w badaniu. Na przykład wskaźniki funkcjonowania niektórych układów organizmu ludzkiego lub zwierząt laboratoryjnych (tętno, ciśnienie krwi, poziom enzymów we krwi itp.), a także wszelkie inne cechy obiektów badań, których zmiana będą dla nas pouczające.
Ponieważ istnieją zmienne zależne, muszą istnieć również zmienne niezależne. Ich inna nazwa to czynniki. Badacz operuje czynnikami w eksperymencie. Może to być dawka badanego leku, poziom stresu, stopień wysiłku itp. Zależność między czynnikiem a zmienną zależną jest dogodnie reprezentowana za pomocą systemu cybernetycznego, często określanego jako „czarna skrzynka”.
Czarna skrzynka to system, którego mechanizm działania jest nam nieznany. Badacz ma jednak informacje o tym, co dzieje się na wejściu i wyjściu czarnej skrzynki. Stan wyjścia jest funkcjonalnie zależny od stanu wejścia. Odpowiednio y1, y2, ..., yp są zmiennymi zależnymi, których wartość zależy od czynników (zmienne niezależne x1, x2, ..., xk). Parametry w1, w2, ..., wn są zakłócającymi wpływami, których nie można kontrolować ani zmieniać w czasie.
Ogólnie można to zapisać w następujący sposób: y=f(x1, x2, ..., xk).
Każdy czynnik doświadczenia może przyjąć jedną z kilku wartości. Takie wartości są nazywane poziomy czynników. Może się okazać, że czynnik jest w stanie przyjąć nieskończoną liczbę wartości (np. dawkę leku), ale w praktyce wybiera się kilka dyskretnych poziomów, których liczba zależy od celów konkretnego eksperymentu .
Ustalony zestaw poziomów czynników definiuje jeden z możliwych stanów czarnej skrzynki. Jednocześnie są to warunki do przeprowadzenia jednego z możliwych eksperymentów. Jeżeli wyliczymy wszystkie możliwe zbiory takich stanów, to otrzymamy pełny zbiór różnych stanów danego układu, których liczba będzie liczbą wszystkich możliwych eksperymentów. Aby obliczyć liczbę możliwych stanów, wystarczy podnieść liczbę poziomów czynników q (jeśli jest taka sama dla wszystkich czynników) do potęgi liczby czynników k.
Suma wszystkich możliwych stanów określa złożoność czarnej skrzynki. Zatem system dziesięciu czynników na czterech poziomach może znajdować się w ponad milionie różnych stanów. Oczywiście w takich przypadkach niemożliwe jest przeprowadzenie badania obejmującego wszystkie możliwe eksperymenty. Dlatego na etapie planowania rozstrzygana jest kwestia, ile eksperymentów i które należy przeprowadzić, aby rozwiązać problem.
Należy zauważyć, że właściwości przedmiotu badań są istotne dla eksperymentu. Po pierwsze, musimy mieć informację o stopniu powtarzalności wyników eksperymentów z danym obiektem. W tym celu można przeprowadzić eksperyment, a następnie powtarzać go w nieregularnych odstępach czasu i porównywać wyniki. Jeśli rozrzut wartości nie przekracza naszych wymagań co do dokładności eksperymentu, to obiekt spełnia wymóg powtarzalności wyników. Kolejnym wymaganiem dla obiektu jest jego łatwość zarządzania. Obiekt sterowalny to obiekt, na którym można przeprowadzić aktywny eksperyment. Z kolei eksperyment aktywny to eksperyment, w którym badacz ma możliwość wyboru interesujących go poziomów czynników.
W praktyce nie ma w pełni zarządzanych obiektów. Jak wspomniano powyżej, na obiekt rzeczywisty oddziałują zarówno czynniki kontrolowane, jak i niekontrolowane, co prowadzi do zmienności wyników między poszczególnymi obiektami. Tylko za pomocą metod statystycznych możemy oddzielić zmiany losowe od regularnych, spowodowanych różnymi poziomami zmiennych niezależnych.
Ale metody statystyczne są skuteczne tylko w określonych warunkach. Jednym z tych warunków jest wymóg określonej minimalnej liczebności próby użytej w eksperymencie. Oczywiste jest, że im szerszy zakres zmian atrybutów z obiektu na obiekt, tym większa powinna być powtarzalność eksperymentu, czyli liczba grup eksperymentalnych.
Ponieważ nierozsądnie duża liczba prób sprawi, że badanie będzie zbyt kosztowne, a niewystarczająca wielkość próby może zagrozić dokładności wniosków, określenie wymaganej wielkości próby odgrywa kluczową rolę w projektowaniu eksperymentu. Metody obliczania minimalnej liczebności próby są szczegółowo opisane w literaturze specjalistycznej, dlatego nie ma możliwości ich przedstawienia w artykule. Należy jednak zaznaczyć, że wymagają one wstępnego określenia średniej wartości badanego wskaźnika oraz jego błędu. Źródłem takich informacji mogą być publikacje dotyczące podobnych badań. Jeżeli nie zostały one jeszcze przeprowadzone, wówczas istnieje potrzeba przeprowadzenia wstępnego badania „pilotażowego” w celu oceny zmienności cechy.
Kolejnym krokiem w projektowaniu eksperymentów jest randomizacja. Randomizacja jest procesem służącym do grupowania osób w taki sposób, aby każdy z nich miał równe szanse na umieszczenie w grupie kontrolnej lub grupie terapeutycznej. Innymi słowy, wybór uczestników badania musi być losowy, aby badanie nie było stronnicze w stosunku do „preferowanego” wyniku badacza.
Randomizacja pomaga zapobiegać stronniczości spowodowanej przyczynami, które nie zostały bezpośrednio uwzględnione w projekcie eksperymentu. W tym celu na przykład tworzenie grup doświadczalnych zwierząt laboratoryjnych odbywa się losowo. Jednak pełna randomizacja nie zawsze jest możliwa. Tak więc w badaniach klinicznych biorą udział pacjenci z określonej grupy wiekowej, z ustalonym rozpoznaniem i stopniem zaawansowania choroby, a zatem dobór uczestników nie jest przypadkowy. Ponadto randomizacja jest ograniczona przez tak zwane „blokowe” projekty eksperymentów. Plany te zakładają, że selekcja w każdym bloku odbywa się zgodnie z pewnymi nielosowymi warunkami, a losowy wybór obiektów badań jest możliwy tylko w obrębie bloków. Proces randomizacji jest łatwy do wdrożenia przy użyciu specjalistycznego oprogramowania statystycznego lub specjalnych tabel.
Podsumowując, należy powiedzieć o konieczności uwzględnienia w planie badawczym, oprócz wymagań medycyny i statystyki, również norm moralnych i etycznych. Nie zapominajmy, że w eksperymencie powinni brać udział nie tylko ludzie, ale także zwierzęta laboratoryjne zgodnie z zasadami etycznymi.
Eksperyment naukowy to metoda badawcza, która zapewnia naukowo obiektywną weryfikację poprawności hipotezy uzasadnionej na początku badania. Eksperyment umożliwia wykrycie powtarzających się, stałych, niezbędnych, istotnych powiązań między zjawiskami, tj. studiować wzorce charakteryzujące dowolny proces lub zjawisko. W przeciwieństwie do obserwacji, eksperyment pozwala sztucznie oddzielić badane zjawisko od innych, celowo zmienić warunki jego realizacji. Jednocześnie eksperyment wymaga od badacza wyższego poziomu wyszkolenia, opanowania metodologii przygotowania i przeprowadzenia eksperymentu oraz umiejętności opracowania programu eksperymentu.
W działalności badawczej stosuje się różnego rodzaju eksperymenty. Najczęstszy eksperyment laboratoryjny i naturalny. W pierwszym przypadku eksperyment przeprowadza się w specjalnie do tego przygotowanych warunkach – laboratorium, gdzie obiekt jest izolowany ze złożonego układu zależności, które zastępują specjalnie symulowane warunki. Na przykład naturalne ogrzewanie zastępuje sztuczne ogrzewanie, a także modelowane są inne warunki: oświetlenie, ciśnienie, efekty mechaniczne itp.
Eksperyment naturalny przeprowadza się w zwykłych, naturalnych warunkach, gdzie eksperymentator obserwuje stan początkowy obiektu, jego rozwój i zanikanie. W tym przypadku obiekt może podlegać pewnemu wpływowi ze strony eksperymentatora. Następnie cały proces się powtarza, np. przesiedlenie i aklimatyzacja roślin czy zwierząt.
Podczas przeprowadzania eksperymentu konieczne jest przeprowadzenie reprezentatywnej (indykatywnej dla całej populacji) próby liczby obiektów doświadczalnych.
Próba powinna być reprezentatywna pod względem pokrycia uczestników eksperymentu. Na przykład, przeprowadzając eksperyment w sferze społecznej, konieczne jest reprezentowanie wszystkich grup ludności,
jeśli cel tego eksperymentu otrzyma wynik, który wpłynie na całe społeczeństwo. Czasami temat eksperymentu pozwala nam ograniczyć się do badania laboratoryjnego, na przykład wysokiej jakości ekspresowej metody wykrywania kationów metali ciężkich w wodzie pitnej.
Nie ma więc i nie może być żadnej szablonowej decyzji o wyborze liczby obiektów doświadczalnych, ale reprezentatywność próby musi być zawsze udowodniona z punktu widzenia obiektywności uzyskanych wyników. Podczas przeprowadzania badania edukacyjnego niemożliwe jest osiągnięcie optymalnego stosunku liczby obiektów wybranych do eksperymentu. Z reguły jest ona zawsze niedoceniana, ale biorąc pod uwagę, że dydaktyczne zadanie nauczania studentów jest na innej płaszczyźnie niż zadanie czysto badawcze, można też polegać na mniejszej próbie. To samo dotyczy określenia wymaganego czasu trwania eksperymentu. Jego zbyt krótki okres prowadzi do zniekształcenia danych naukowych, zbyt długi – zwiększa złożoność i jest nie do zaakceptowania z punktu widzenia kompletności (dla ucznia jest to czas nauki w szkole).
Dlatego pożądane jest, aby każdy badacz uzasadnił czas trwania eksperymentu. Można to zrobić, po pierwsze, analizując wcześniejsze doświadczenia z podobnych eksperymentów, w których wyciągnięto prawidłowe wnioski naukowe i praktyczne; po drugie, poprzez skorelowanie celów i celów eksperymentu z wymaganym czasem jego trwania.
Przykład. 1. Przy badaniu cech gniazdowania ptaków eksperyment będzie trwał przez cały okres, w którym ptaki budują gniazda i składają jaja.
Jeśli podczas eksperymentu badany jest wpływ jakichkolwiek substancji (warunków) na manifestację pewnych prawidłowości, to konieczne jest objęcie w eksperymencie najbardziej typowych prawidłowości.
2. Podczas przeprowadzania eksperymentu w celu określenia „wpływu hałasu na wyniki uczniów”, czas jego trwania
nie można ograniczyć do 1-2 dni lub jednego źródła hałasu (przemysłowego, nieprzemysłowego). Czas trwania określonego eksperymentu powinien mieścić się w przedziale co najmniej jednego roku akademickiego. Jeśli bada się wpływ nawożenia na plonowanie odmiany X lub dojrzałość, to takie doświadczenie trwa zazwyczaj dłużej niż rok.
Przeprowadzenie eksperymentu wymaga wyboru określonej techniki. Poprzedza to praca nad badaniem stanu wyjściowego obiektu doświadczalnego. Tak więc, analizując eksperyment dotyczący badania stanu pokrywy mchowo-porostowej biocenozy, należy upewnić się, że w tej biocenozie mchy i porosty nie są reprezentowane przez jeden lub dwa gatunki, ale zajmują całą niszę ekologiczną.
Dla każdego konkretnego przypadku nie wybiera się całego zestawu znanych metod, ale taką ich kombinację, która da wiarygodną informację. Na przykład przy określaniu MPC miedzi w wodzie konieczne jest zastosowanie techniki detekcji zarówno jakościowej, jak i ilościowej.
Aktywność eksperymentalna implikuje obecność obiektu kontrolnego, który jest kryterium oceny wyników eksperymentu. Na przykład, przeprowadzając doświadczenie dotyczące wpływu nawozów na czas dojrzewania, musi istnieć poletka kontrolne, na którym nie zastosowano nawozu. Przy określaniu zawartości MPC miedzi w wodzie konieczne jest dysponowanie wiarygodnymi wartościami dla MPC (1,1 mg/l).
Eksperyment wymaga prowadzenia rejestru, w którym za pomocą tekstu, liczb, symboli, schematów wpisuje się fakty z działalności eksperymentalnej. Jak już wspomniano, protokół musi być spójny, konsekwentny i adekwatny, tj. umożliwiać wyciągnięcie wniosków na podstawie obiektywnych informacji. Jednocześnie nie ma znaczenia na jakim papierze, jakim tuszem czy symbolami jakiej wielkości protokół jest wypełniony. Ważne jest, aby związek między wynikami a symbolami był jednoznaczny, a związek między symbolami odpowiadał stosunkowi między wynikami eksperymentu.
przykłady. Byłoby dziwne, gdyby zgodnie z protokołem, gdzie masę ciała mierzy się w gramach, wyciągnięto pewne wnioski, a zgodnie z protokołem, gdzie masę ciała mierzy się w kilogramach, inne.
Eksperyment kończy się analizą jego wyników, w której postawiona w badaniu hipoteza zostaje potwierdzona lub obalona. W tym celu wyniki uzyskane na koniec eksperymentu porównuje się z początkowym poziomem wiedzy o stanie przedmiotu badań.
Np. jeśli przy MPC miedź 0,1 mg/l otrzymamy dane o obiektach a, b, c... 0,2; 0,3; 0,5 można argumentować, że obiekt jest zanieczyszczony kationami miedzi powyżej MPC odpowiednio 2, 3, 5 razy. Jeżeli wyniki okazały się niejednoznaczne, np. przy oznaczaniu RPP miedzi w sposób jakościowy, dane na obiektach otrzymywano a = 0,3 mg/l; c = 0,4 mg/l; c \u003d 0,5 mg / l, a ilościowo odpowiednio 0,1; 0,2; 0,2 mg/l, wtedy trudno będzie wyciągnąć wnioski i eksperyment trzeba kontynuować zmieniając lub poprawiając metodologię.
Ważnym elementem analizy wyników eksperymentu jest umiejętność sformułowania przez badacza rekomendacji naukowych i praktycznych. Zalecenia powinny wskazywać jasne granice możliwego zastosowania układu eksperymentalnego w praktyce.
Na przykład w toku doświadczenia wykazano celowość stosowania nawozów klasy X w danych warunkach klimatycznych, dla danego rodzaju gleby, w celu skrócenia okresu wegetacji odmiany y. Nawozy X mogą być również zalecane dla odmian yx, U2, Uz. Jednocześnie wpływ na odmianę Z okazał się nieznaczny (lub kosztowny), a dla odmiany F uzyskano wynik negatywny.
Konieczna jest również ocena strony kosztowej eksperymentu. Jeśli np. wydajność poletka doświadczalnego wzrosła o 30% w porównaniu z polemkiem kontrolnym, a wysokość kosztów wzrosła 1,5-2 razy, to wyniki doświadczenia są raczej ujemne niż dodatnie, dlatego konieczne jest dać wyważone, ostrożne szacunki.
Tak więc, podsumowując wyniki eksperymentu, skuteczność wyniku, jego optymalność z
pod względem zgodności z maksymalnymi możliwościami tego systemu i poświęconym czasem, warunkami skutecznego stosowania zaleceń, granicami skutecznego stosowania i ograniczeniami, w których efekt może nie być optymalny.
Eksperyment psychologiczny- eksperyment przeprowadzony w specjalnych warunkach w celu uzyskania nowej wiedzy naukowej z zakresu psychologii poprzez celową interwencję badacza w życie podmiotu.
Różni autorzy interpretują pojęcie „eksperymentu psychologicznego” niejednoznacznie; często w ramach eksperymentu w psychologii rozważa się kompleks różnych niezależnych metod empirycznych ( rzeczywisty eksperyment, obserwacja, kwestionowanie, testowanie). Jednak tradycyjnie w psychologii eksperymentalnej eksperyment jest uważany za niezależną metodę.
Eksperyment psychologiczny w ramach poradnictwa psychologicznego to specjalnie stworzona sytuacja mająca na celu bardziej całościowe (w różnych modalnościach) przeżycie przez klienta własnego doświadczenia.
Specyfika eksperymentu psychologicznego
W psychologii badania eksperymentalne mają swoją specyfikę, co pozwala rozpatrywać je oddzielnie od badań w innych naukach. Specyfika eksperymentu psychologicznego polega na tym, że:
- Psychiki jako konstruktu nie można bezpośrednio obserwować, a o jej działaniu można dowiedzieć się jedynie na podstawie jej przejawów, np. w postaci określonego zachowania.
- Podczas badania procesów psychicznych uważa się, że niemożliwe jest wyodrębnienie któregokolwiek z nich, a wpływ zawsze występuje na psychikę jako całość (lub, z nowoczesnego punktu widzenia, na ciało jako jeden niepodzielny system).
- W eksperymentach na ludziach (a także na niektórych wyższych zwierzętach, takich jak naczelne) zachodzi aktywna interakcja między eksperymentatorem a badanym.
- Ta interakcja między innymi powoduje konieczność posiadania przez badanego instrukcji (co oczywiście nie jest typowe dla eksperymentów przyrodniczych).
Informacje ogólne
W uproszczonym przykładzie zmienną niezależną można traktować jako a odpowiedni bodziec (St(r)), którego siłę zmienia eksperymentator, natomiast zmienną zależną jest reakcja ( R) podmiotu, jego psychiki ( P) na wpływ tego istotnego bodźca.
Jednak z reguły właśnie pożądana stabilność wszystkich warunków, z wyjątkiem zmiennej niezależnej, jest nieosiągalna w eksperymencie psychologicznym, ponieważ prawie zawsze oprócz tych dwóch zmiennych istnieją również zmienne dodatkowe, systematyczne nieistotne bodźce (St(1)) i bodźce losowe ( St(2)), co prowadzi odpowiednio do błędów systematycznych i przypadkowych. Zatem ostateczne schematyczne przedstawienie procesu eksperymentalnego wygląda następująco:
W eksperymencie można zatem wyróżnić trzy typy zmiennych:
- Dodatkowe zmienne (lub zmienne zewnętrzne)
Tak więc eksperymentator próbuje ustalić związek funkcjonalny między zmienną zależną i niezależną, który wyraża się w funkcji R=f( St(r)), starając się jednocześnie uwzględnić błąd systematyczny, który powstał w wyniku ekspozycji na nieistotne bodźce (przykładem błędu systematycznego są fazy księżyca, pora dnia itp.). Aby zmniejszyć prawdopodobieństwo wpływu błędów losowych na wynik, badacz stara się przeprowadzić serię eksperymentów (przykładem błędu losowego może być np. zmęczenie lub drobinka, która wpadła do oka osoby badanej ).
Główne zadanie badania eksperymentalnego
Ogólnym zadaniem eksperymentów psychologicznych jest ustalenie istnienia związku R=f( S, P) oraz, jeśli to możliwe, postać funkcji f (występują różne typy zależności - przyczynowe, funkcjonalne, korelacyjne itp.). W tym przypadku, R- odpowiedź badanego S- sytuacja i P- osobowość podmiotu, psychika lub „procesy wewnętrzne”. To znaczy, mówiąc z grubsza, ponieważ nie można „zobaczyć” procesów umysłowych, w eksperymencie psychologicznym, opartym na reakcji badanych na stymulację regulowaną przez eksperymentatora, wyciąga się pewne wnioski na temat psychiki, procesów umysłowych lub osobowości podmiotu .
Etapy eksperymentu
Każdy eksperyment można podzielić na następujące etapy. Pierwszym etapem jest sformułowanie problemu i celu oraz zbudowanie planu eksperymentu. Plan eksperymentu powinien być zbudowany z uwzględnieniem zgromadzonej wiedzy i odzwierciedlać istotność problemu.
Drugim etapem jest faktyczny proces aktywnego oddziaływania na otaczający świat, w wyniku którego gromadzone są obiektywne fakty naukowe. Odpowiednio dobrana technika eksperymentalna w dużym stopniu przyczynia się do uzyskania tych faktów. Z reguły metoda eksperymentalna jest tworzona na podstawie tych trudności, które należy wyeliminować, aby rozwiązać problemy postawione w eksperymencie. Technika opracowana dla niektórych eksperymentów może być odpowiednia dla innych eksperymentów, to znaczy nabrać uniwersalnego znaczenia.
Trafność w eksperymencie psychologicznym
Podobnie jak w eksperymentach z nauk przyrodniczych, tak iw eksperymentach psychologicznych za kamień węgielny uważa się koncepcję ważności: jeśli eksperyment jest ważny, naukowcy mogą mieć pewną pewność, że zmierzyli dokładnie to, co chcieli zmierzyć. Podejmowanych jest wiele działań w celu poszanowania wszystkich rodzajów ważności. Jednak nie można mieć absolutnej pewności, że w niektórych, nawet najbardziej przemyślanych badaniach, wszystkie kryteria ważności mogą być całkowicie spełnione. Całkowicie bezbłędny eksperyment jest nieosiągalny.
Klasyfikacje eksperymentów
W zależności od warunków prowadzenia, przydziel
- Eksperyment laboratoryjny - warunki są specjalnie zorganizowane przez eksperymentatora. Głównym celem jest zapewnienie wysokiej trafności wewnętrznej. Charakterystyczne jest przyporządkowanie pojedynczej zmiennej niezależnej. Głównym sposobem kontrolowania zmiennych zewnętrznych jest eliminacja (eliminacja). Trafność zewnętrzna jest niższa niż w eksperymencie polowym.
- Eksperyment terenowy, czyli naturalny – eksperyment przeprowadza się w warunkach, których eksperymentator nie kontroluje. Głównym zadaniem jest zapewnienie wysokiej trafności zewnętrznej. Charakterystyczny jest wybór złożonej zmiennej niezależnej. Głównymi sposobami kontrolowania zmiennych zewnętrznych są randomizacja (poziomy zmiennych zewnętrznych w badaniu odpowiadają dokładnie poziomom tych zmiennych w życiu, czyli poza badaniem) oraz stałość (ustalenie poziomu zmiennej dla wszystkich uczestników). ). Trafność wewnętrzna jest generalnie niższa niż w eksperymentach laboratoryjnych.
W zależności od wyniku uderzenia,
Eksperyment stwierdzający – eksperymentator nie zmienia nieodwracalnie właściwości uczestnika, nie tworzy w nim nowych właściwości i nie rozwija już istniejących.
Eksperyment formujący – eksperymentator nieodwracalnie zmienia uczestnika, kształtuje w nim takie właściwości, których wcześniej nie było lub rozwija te, które już istniały.
Eksperyment patopsychologiczny - celem eksperymentu jest zadanie jakościowej i ilościowej oceny głównych procesów myślenia; eksperymentator z reguły nie jest zainteresowany natychmiastowymi wynikami testowania, ponieważ badania są przeprowadzane podczas eksperymentu droga osiągnięcie rezultatu.
w zależności od poziomu świadomości
W zależności od poziomu świadomości eksperymenty można również podzielić na
- takie, w których badanemu podaje się pełną informację o celach i zadaniach badania,
- takie, w których na potrzeby eksperymentu zatajono lub zniekształcono pewne informacje na jego temat od badanego (na przykład, gdy konieczne jest, aby badany nie wiedział o prawdziwej hipotezie badania, można mu powiedzieć fałszywą jeden),
- oraz takie, w których osoba badana nie jest świadoma celu eksperymentu, a nawet samego faktu eksperymentu (na przykład eksperymenty z udziałem dzieci).
Organizacja eksperymentu
Bezbłędny eksperyment
Ani jeden eksperyment w żadnej nauce nie jest w stanie oprzeć się krytyce zwolenników „absolutnej” trafności wniosków naukowych. Jednak jako standard doskonałości Robert Gottsdanker wprowadził do psychologii eksperymentalnej pojęcie „doskonałego eksperymentu” – nieosiągalnego ideału eksperymentu, który w pełni spełnia trzy kryteria (idealność, nieskończoność, pełna zgodność), do których badacze powinni dążyć .
Bezbłędny eksperyment to model eksperymentu, który jest niewykonalny w praktyce i jest używany jako punkt odniesienia przez psychologów eksperymentalnych. Termin ten został wprowadzony do psychologii eksperymentalnej przez Roberta Gottsdankera, autora znanej książki „Podstawy eksperymentu psychologicznego”, który uważał, że wykorzystanie takiej próbki do porównań doprowadzi do skuteczniejszego doskonalenia metod eksperymentalnych i identyfikacji możliwych błędów w planowaniu i prowadzeniu eksperyment psychologiczny.
Kryteria bezbłędnego eksperymentu
Bezbłędny eksperyment, według Gottsdankera, musi spełniać trzy kryteria:
- Eksperyment idealny (zmieniają się tylko zmienne niezależne i zależne, nie ma na to wpływu zmiennych zewnętrznych ani dodatkowych)
- Nieskończony eksperyment (eksperyment musi trwać w nieskończoność, ponieważ zawsze istnieje możliwość manifestacji nieznanego wcześniej czynnika)
- Eksperyment pełnej zgodności (sytuacja eksperymentalna musi być całkowicie identyczna z tym, jak by to się stało „w rzeczywistości”)
Interakcja między eksperymentatorem a badanym
Problem organizacji interakcji między eksperymentatorem a badanym jest uważany za jeden z głównych problemów generowanych przez specyfikę nauk psychologicznych. Instrukcja jest uważana za najpowszechniejszy środek bezpośredniej komunikacji między eksperymentatorem a badanym.
Instrukcja do przedmiotu
Instrukcja dla osoby badanej w eksperymencie psychologicznym ma na celu zwiększenie prawdopodobieństwa, że osoba badana właściwie zrozumiała wymagania eksperymentatora, a więc daje jasne informacje o tym, jak osoba badana powinna się zachowywać, o co jest proszona. Dla wszystkich osób w ramach tego samego eksperymentu podany jest ten sam (lub równoważny) tekst z tymi samymi wymaganiami. Jednak ze względu na indywidualność każdego podmiotu, w eksperymentach przed psychologiem staje zadanie zapewnienia odpowiedniego zrozumienia instrukcji przez osobę. Przykłady różnic między przedmiotami, które decydują o stosowności indywidualnego podejścia:
- jednemu podmiotowi wystarczy jednokrotne przeczytanie instrukcji, innym kilka razy,
- niektóre osoby są zdenerwowane, podczas gdy inne zachowują spokój,
- itp.
Wymagania dla większości instrukcji:
- Instrukcja powinna wyjaśniać cel i znaczenie badania
- Musi jasno określać treść, przebieg i szczegóły doświadczenia.
- Powinien być szczegółowy, a jednocześnie wystarczająco zwięzły.
Problem z próbkowaniem
Kolejnym zadaniem stojącym przed badaczem jest uformowanie próbki. Badacz musi przede wszystkim określić jego objętość (liczbę podmiotów) i skład, przy czym próba musi być reprezentatywna, to znaczy badacz musi umieć wyciągnąć wnioski z wyników badania tej próby na całą populacji, z której pobrano tę próbkę. W tym celu istnieją różne strategie doboru próby i tworzenia grup badanych. Bardzo często dla prostych (jednoczynnikowych) eksperymentów tworzone są dwie grupy - kontrolna i eksperymentalna. W niektórych sytuacjach wybór grupy przedmiotów bez tworzenia błędu selekcji może być dość trudny.
Etapy eksperymentu psychologicznego
Ogólny model przeprowadzania eksperymentu psychologicznego spełnia wymogi metody naukowej. Podczas przeprowadzania holistycznego badania eksperymentalnego wyróżnia się następujące etapy:
- Wstępne stwierdzenie problemu
- Stwierdzenie hipotezy psychologicznej
- Praca z literaturą naukową
- Wyszukaj definicje podstawowych pojęć
- Opracowanie bibliografii dotyczącej przedmiotu opracowania
- Uszczegółowienie hipotezy i definicja zmiennych
- Definicja hipotezy eksperymentalnej
- Wybór narzędzia eksperymentalnego, które umożliwia:
- Zarządzaj zmienną niezależną
- Zarejestruj zmienną zależną
- Planowanie badania pilotażowego
- Podświetlanie dodatkowych zmiennych
- Wybór planu eksperymentalnego
- Tworzenie próby i podział badanych na grupy zgodnie z przyjętym planem
- Przeprowadzanie eksperymentu
- Przygotowanie eksperymentu
- Przedmioty instruujące i motywujące
- Właściwie eksperymentowanie
- Podstawowe przetwarzanie danych
- Tabelaryczne
- Transformacja formularza informacyjnego
- Walidacji danych
- Przetwarzanie statystyczne
- Wybór metod przetwarzania statystycznego
- Przekształcenie hipotezy eksperymentalnej w hipotezę statystyczną
- Przeprowadzanie przetwarzania statystycznego
- Interpretacja wyników i wnioski
- Utrwalenie badań w raporcie naukowym, monografii, liście do redakcji czasopisma naukowego
Zalety eksperymentu jako metody badawczej
Można wyróżnić następujące główne zalety metody eksperymentalnej w badaniach psychologicznych:
- Możliwość wyboru godziny rozpoczęcia wydarzenia
- Częstotliwość badanego zdarzenia
- Zmienność wyników poprzez świadome manipulowanie zmiennymi niezależnymi
- Zapewnia wysoką dokładność wyników
- Możliwe są powtórne badania w podobnych warunkach
Metody kontroli
- Metoda wykluczania (jeśli znana jest pewna cecha - dodatkowa zmienna, to można ją wykluczyć).
- Metoda wyrównania (stosowana, gdy znana jest jedna lub inna przeszkadzająca funkcja, ale nie można jej uniknąć).
- Metoda randomizacji (stosowana, gdy czynnik wpływający nie jest znany i nie można uniknąć jego wpływu). Sposób na ponowne przetestowanie hipotezy na różnych próbkach, w różnych miejscach, na różnych kategoriach ludzi itp.
Krytyka metody eksperymentalnej
Zwolennicy niedopuszczalności metody eksperymentalnej w psychologii powołują się na następujące zapisy:
- Relacja podmiot-podmiot narusza zasady naukowe
- Psychika ma właściwość spontaniczności
- Umysł jest zbyt kapryśny
- Umysł jest zbyt wyjątkowy
- Psychika jest zbyt złożonym przedmiotem badań
Eksperyment psychologiczno-pedagogiczny
Eksperyment psychologiczno-pedagogiczny lub eksperyment formatywny to rodzaj eksperymentu specyficznego wyłącznie dla psychologii, w którym aktywny wpływ sytuacji eksperymentalnej na podmiot powinien przyczynić się do jego rozwoju umysłowego i rozwoju osobistego.
Eksperyment psychologiczno-pedagogiczny wymaga od eksperymentatora bardzo wysokich kwalifikacji, gdyż nieudane i nieprawidłowe zastosowanie metod psychologicznych może prowadzić do negatywnych konsekwencji dla podmiotu.
Jednym z typów jest eksperyment psychologiczno-pedagogiczny eksperyment psychologiczny.
W trakcie eksperymentu psychologiczno-pedagogicznego zakłada się ukształtowanie określonej jakości (dlatego nazywa się to także „formowaniem”), zazwyczaj uczestniczą w nim dwie grupy: eksperymentalna i kontrolna. Uczestnikom grupy eksperymentalnej proponuje się określone zadanie, które (zdaniem eksperymentatorów) przyczyni się do ukształtowania określonej jakości. Grupa kontrolna badanych nie otrzymuje tego zadania. Na koniec eksperymentu obie grupy porównuje się ze sobą, aby ocenić wyniki.
Eksperyment formatywny jako metoda pojawił się dzięki teorii aktywności (A.N. Leontiev, D.B. Elkonin itp.), która potwierdza ideę prymatu aktywności w stosunku do rozwoju umysłowego. Podczas eksperymentu formatywnego aktywne działania są wykonywane zarówno przez osoby badane, jak i przez eksperymentatora. Ze strony eksperymentatora wymagany jest wysoki stopień interwencji i kontroli nad podstawowymi zmiennymi. To odróżnia eksperyment od obserwacji lub badania.
naturalny eksperyment
Eksperyment naturalny lub eksperyment terenowy w psychologii to rodzaj eksperymentu przeprowadzanego w warunkach normalnego życia podmiotu przy minimalnej interwencji eksperymentatora w ten proces.
Podczas przeprowadzania doświadczenia polowego pozostaje możliwe, jeśli pozwalają na to względy etyczne i organizacyjne, pozostawienie badanego w niewiedzy co do jego roli i udziału w eksperymencie, co ma tę zaletę, że fakt przeprowadzenia badania nie wpłynie na naturalne zachowanie przedmiotu.
Eksperyment laboratoryjny lub sztuczny eksperyment przeprowadza się w sztucznie stworzonych warunkach (w laboratorium naukowym) i w których, w miarę możliwości, interakcja badanych osób jest zapewniona tylko z tymi czynnikami, które są interesujące dla eksperymentatora . Podmioty objęte badaniem są uważane za podmioty lub grupę podmiotów, a czynniki będące przedmiotem zainteresowania badacza nazywane są bodźcami relewantnymi.
Specyfika odróżniająca psychologiczny eksperyment laboratoryjny od eksperymentów z innych nauk polega na podmiotowo-podmiotowym charakterze relacji między eksperymentatorem a podmiotem, co wyraża się w aktywnej interakcji między nimi.
Eksperyment laboratoryjny zakłada się w przypadkach, gdy badacz musi zapewnić jak największą kontrolę nad zmienną niezależną i zmiennymi dodatkowymi. Dodatkowe zmienne nazywane są bodźcami nieistotnymi lub nieistotnymi oraz bodźcami losowymi, które w warunkach naturalnych są znacznie trudniejsze do kontrolowania.
Kontrola nad dodatkowymi zmiennymi
Jako kontrolę nad dodatkowymi zmiennymi, badacz powinien przeprowadzić: Znalezienie wszystkich nieistotnych czynników, które można zidentyfikować Jeśli to możliwe, utrzymanie tych czynników niezmienionych podczas eksperymentu Śledzenie zmian nieistotnych czynników podczas eksperymentu
Eksperyment patopsychologiczny
Patopsychologiczny eksperyment diagnostyczny ma specyficzne różnice w stosunku do tradycyjnej metody badań testowych w zakresie procedury badawczej i analizy wyników badań pod kątem wskaźników jakościowych (brak ograniczenia czasowego na wykonanie zadania, badanie metody osiągnięcia wyniku , możliwość skorzystania z pomocy eksperymentatora, reakcje werbalne i emocjonalne w trakcie wykonywania zadania itp.). P.). Chociaż materiał stymulujący samych technik może pozostać klasyczny. To właśnie odróżnia eksperyment patopsychologiczny od tradycyjnych badań psychologicznych i psychometrycznych (testowych). Analiza protokołu badania patopsychologicznego to specjalna technologia, która wymaga pewnych umiejętności, a sam „Protokół” jest duszą eksperymentu.
Jedną z podstawowych zasad konstruowania technik eksperymentalnych mających na celu badanie psychiki pacjentów jest zasada modelowania zwykłej aktywności umysłowej wykonywanej przez osobę w pracy, nauce i komunikacji. Modelowanie polega na wyodrębnieniu głównych aktów i działań psychicznych człowieka i sprowokowaniu, a raczej zorganizowaniu wykonania tych działań w nietypowych, nieco sztucznych warunkach. Ilość i jakość takich modeli jest bardzo zróżnicowana; tu jest analiza i synteza oraz ustalanie różnych połączeń między obiektami, łączenie, rozczłonkowanie itp. W praktyce większość eksperymentów polega na tym, że pacjentowi proponuje się wykonanie jakiejś pracy, proponuje mu się szereg praktycznych zadań lub działania "w umyśle", po czym dokładnie odnotowują jak pacjent się zachowywał, a jeśli popełnił błąd, to co spowodowało i jakiego typu owe błędy były
Metodologia jest sumą i operacje umysłowe i fizyczne umieszczone w określonej kolejności, zgodnie z którą osiągany jest cel badania.
Przy opracowywaniu metod przeprowadzania eksperymentu należy przewidzieć:
Przeprowadzenie wstępnej ukierunkowanej obserwacji badanego obiektu lub zjawiska w celu ustalenia danych wyjściowych (hipotezy, dobór zmiennych czynników);
Tworzenie warunków, w których możliwe jest eksperymentowanie (selekcja obiektów do ekspozycji eksperymentalnej, eliminacja wpływu czynników losowych);
Wyznaczanie granic pomiarowych; systematyczna obserwacja przebiegu rozwoju badanego zjawiska i dokładne opisywanie faktów;
Prowadzenie systematycznej rejestracji pomiarów i ocen stanu faktycznego różnymi środkami i metodami;
Tworzenie powtarzalnych sytuacji, zmiana charakteru warunków i efektów krzyżowych, tworzenie skomplikowanych sytuacji w celu potwierdzenia lub obalenia wcześniej uzyskanych danych;
Przejście od badań empirycznych do uogólnień logicznych, do analizy i teoretycznego opracowania otrzymanego materiału faktograficznego.
Przed każdym eksperymentem sporządzany jest jego plan (program), który obejmuje:
Cel i zadania eksperymentu;
Wybór różnych czynników;
Uzasadnienie zakresu eksperymentu, ilość eksperymentów;
Procedura realizacji eksperymentów, ustalanie kolejności zmieniających się czynników;
Wybór kroku zmiany czynnika, wyznaczenie odstępów między kolejnymi punktami doświadczalnymi;
Uzasadnienie przyrządów pomiarowych;
Opis eksperymentu;
Uzasadnienie metod przetwarzania i analizy wyników eksperymentu.
Wyniki eksperymentalne muszą spełniać trzy wymogi statystyczne:
Wymóg skuteczności ocen, tj. minimalna wariancja odchylenia względem nieznanego parametru;
Wymóg spójności ocen, tj. wraz ze wzrostem liczby obserwacji oszacowanie parametru powinno dążyć do swojej wartości prawdziwej;
Wymogiem obiektywnych szacunków jest brak systematycznych błędów w procesie obliczania parametrów.
Najważniejszym problemem w prowadzeniu i przetwarzaniu eksperymentu jest zgodność tych trzech wymagań.
Elementy teorii planowania eksperymentu
Matematyczna teoria eksperymentu określa warunki optymalnego przeprowadzenia badania, także w przypadku niepełnej znajomości fizycznej istoty zjawiska. W tym celu stosowane są metody matematyczne w przygotowaniu i prowadzeniu eksperymentów, co umożliwia badanie i optymalizację złożonych systemów i procesów, aby zapewnić wysoką wydajność eksperymentu i dokładność określenia badanych czynników.
Eksperymenty są zwykle przeprowadzane w małych seriach według wcześniej ustalonego algorytmu. Po każdej małej serii eksperymentów wyniki obserwacji są przetwarzane i podejmowana jest ściśle uzasadniona decyzja, co dalej.
Korzystając z metod matematycznego planowania eksperymentu, możliwe jest:
Rozwiązywać różne problemy związane z badaniem złożonych procesów i zjawisk;
Przeprowadzić eksperyment w celu dostosowania procesu technologicznego do zmieniających się optymalnych warunków jego przebiegu i tym samym zapewnienia wysokiej efektywności jego realizacji itp.
Teoria eksperymentu matematycznego zawiera szereg koncepcji zapewniających pomyślną realizację zadań badawczych:
Pojęcie randomizacji;
Koncepcja eksperymentu sekwencyjnego;
Pojęcie modelowania matematycznego;
Koncepcja optymalnego wykorzystania przestrzeni czynnikowej i szereg innych.
Zasada randomizacji polega na tym, że do planu eksperymentu wprowadza się element przypadku. Aby to zrobić, projekt eksperymentu jest opracowany w taki sposób, że te czynniki systematyczne, które są trudne do kontrolowania, są brane pod uwagę statystycznie, a następnie wykluczane z badań jako błędy systematyczne.
Gdy przeprowadzane są sekwencyjnie eksperyment nie jest przeprowadzany jednocześnie, ale etapami, tak aby przeanalizować wyniki każdego etapu i podjąć decyzję o celowości dalszych badań ( rys. 2.1 ). W wyniku eksperymentu otrzymuje się równanie regresji, które często nazywane jest modelem procesu.
Dla konkretnych przypadków model matematyczny jest tworzona na podstawie docelowej orientacji procesu i celów badania, z uwzględnieniem wymaganej dokładności rozwiązania oraz wiarygodności danych wyjściowych.
Ważne miejsce w teorii projektu eksperymentalnego zajmuje kwestie optymalizacji badanych procesów, właściwości układów wieloskładnikowych lub innych obiektów.
Z reguły nie można znaleźć takiej kombinacji wartości czynników wpływających, w której jednocześnie osiągane jest ekstremum wszystkich funkcji odpowiedzi. Dlatego w większości przypadków jako kryterium optymalności wybiera się tylko jedną ze zmiennych stanu, funkcję odpowiedzi charakteryzującą proces, a pozostałe przyjmuje się jako dopuszczalne w tym przypadku.
Metody planowania eksperymentu rozwijają się obecnie bardzo szybko, czemu sprzyja możliwość powszechnego wykorzystania komputerów.
Eksperyment obliczeniowy nazwał metodologię i technologię badań opartą na wykorzystaniu matematyki stosowanej i komputerów elektronicznych jako podstawy technicznej przy wykorzystaniu modeli matematycznych.
Tak więc eksperyment obliczeniowy opiera się na tworzeniu modeli matematycznych badanych obiektów, które są tworzone za pomocą specjalnej struktury matematycznej, która może odzwierciedlać właściwości obiektu, które przejawia w różnych warunkach eksperymentalnych.
Jednak te struktury matematyczne stają się modelami dopiero wtedy, gdy elementom struktury nada się fizyczną interpretację, gdy ustali się związek między parametrami struktury matematycznej a wyznaczonymi eksperymentalnie właściwościami obiektu, gdy charakterystyki elementów struktury model i sam model jako całość znajdują zgodność z właściwościami obiektu.
Zatem struktury matematyczne wraz z opisem zgodności z eksperymentalnie odkrytymi właściwościami obiektu są modelem badanego obiektu, odzwierciedlającym w matematycznej, symbolicznej formie (znaku) zależności, relacje i prawa obiektywnie istniejące w przyrodzie .
Każdy eksperyment obliczeniowy opiera się zarówno na modelu matematycznym, jak i na metodach matematyki obliczeniowej. Współczesna matematyka obliczeniowa składa się z wielu działów rozwijających się wraz z rozwojem elektronicznej technologii obliczeniowej.
Na podstawie modelowania matematycznego i metod matematyki obliczeniowej stworzono teorię i praktykę eksperymentu obliczeniowego, którego cykl technologiczny dzieli się zwykle na kolejne etapy.
1. Dla badanego obiektu budowany jest model, zwykle najpierw fizyczny, ustalający podział wszystkich działających czynników i rozpatrywanego zjawiska na czynniki główne i drugorzędne, które na tym etapie badań są odrzucane.
2. Opracowywana jest metoda obliczania sformułowanego problemu matematycznego. Zadanie to przedstawiono w postaci zestawu wzorów algebraicznych, według których należy przeprowadzić obliczenia i warunki, pokazując kolejność stosowania tych wzorów; zbiór tych formuł i warunków nazywany jest algorytmem obliczeniowym.
Eksperyment obliczeniowy ma charakter wielowariantowy, ponieważ rozwiązania zestawu zadań często zależą od wielu parametrów wejściowych.
W tym zakresie przy organizacji eksperymentu obliczeniowego można zastosować efektywne metody numeryczne.
3. Opracowywany jest algorytm i program do rozwiązania problemu na komputerze. Programowanie decyzji jest obecnie określane nie tylko przez sztukę i doświadczenie artysty, ale rozwija się w niezależną naukę z własnymi fundamentalnymi podejściami.
4. Wykonywanie obliczeń na komputerze. Wynik uzyskuje się w postaci niektórych informacji cyfrowych, które następnie trzeba będzie odszyfrować. Dokładność informacji jest określana w eksperymencie obliczeniowym przez rzetelność modelu leżącego u podstaw eksperymentu, poprawność algorytmów i programów (przeprowadzane są wstępne testy „testowe”).
5. Przetwarzanie wyników obliczeń, ich analiza i wnioski. Na tym etapie może być konieczne dopracowanie modelu matematycznego (skomplikowanie lub odwrotnie, uproszczenie), propozycje stworzenia uproszczonych rozwiązań inżynierskich i formuł, które umożliwiają uzyskanie niezbędnych informacji w prostszy sposób.
Eksperyment obliczeniowy nabiera wyjątkowego znaczenia w tych przypadkach, gdy eksperymenty w pełnej skali i zbudowanie modelu fizycznego okazują się niemożliwe.
W nauce i technice znanych jest wiele dziedzin, w których eksperyment obliczeniowy jest jedynym możliwym w badaniu złożonych systemów.