4. Эксперимент в психодиагностическом исследования. Виды экспериментов.

Эксперимент (от лат. experimentum - проба, опыт) - один из основных методов научного познания вообще, психологического исследования - в частности.

Основы эксперимента как метода исследования были заложены Фехнером и Вундтом в конце 19 века.

Эксперимент занимает особое место среди других методов, т.к. вся система исследования в нём планируется экспериментатором и контролируется им.

Это исследовательская деятельность в целях изучения причинно-следственных связей, которые предполагают: а) опытное моделирование явлений и условий качественно-количественной определённости их; б) активное воздействие исследования на явление; в) измерение отклика (реакции) на воздействие; г) неоднократную воспроизводимость.

В эксперименте создаётся ситуация, имитирующая важные особенности нашей жизни. Варьируя всего один - два фактора, называемых независимыми переменными, экспериментатор выясняет, как их изменения влияют на исследуемый объект.

Эксперименты делятся на лабораторные и естественные.

Лабораторный эксперимент обеспечивает возможность строгого контроля и широкого манипулирования экспериментальными переменными. Однако искусственность экспериментальной обстановки, обеспечивающей чистоту и точность результатов, затрудняют их практическое использование.

Естественный эксперимент проводится в привычных естественных условиях жизни и деятельности человека (например, на рабочем месте). Существенным недостатком естественного эксперимента является неизбежное наличие неконтролируемых помех.

По характеру логической структуры доказательств эксперименты делят на параллельные и последовательные.

При проведении параллельного исследования необходимо иметь 2 группы - экспериментальную и контрольную, имеющие идентичные условия, в которых одновременно ведётся наблюдение за объектом.

При проведении последовательного эксперимента контрольная группа отсутствует, а гипотеза доказывается методом сравнения двух состояний объекта исследования в разное время.

Первой формой экспериментального метода в психологии является, так называемый, лабораторный эксперимент. Классические формы лабораторного эксперимента - метод психических реакций (простой, сенсорной, моторной, выбора, на движущийся предмет); в психофизике - определение порогов и динамики чувствительности (абсолютной и дифференциальной).

В последнее десятилетие благодаря электронике появилась возможность выхода экспериментально-психологической техники за пределы лаборатории, в условия реальной жизни (этот вид эксперимента можно назвать полевым экспериментальным методом, использующим более портативную аппаратуру и сокращение экспериментальных процедур).

Этапы эксперимента:

1. Теоретический (постановка проблемы);

2. Методический;

3. Экспериментальный (связан с созданием экспериментальной ситуации, управлением ходом эксперимента и измерением реакций исследуемого);

4. Аналитический (количественно-качественный анализ результатов).

Преимущества эксперимента как метода проявляются в:

1. обнаружении причин событий, а не их связей;

2. контроле над сопутствующими явлениями, факторами;

3. видении и изучении влияния различных компонентов.

Поскольку абсолютно идеальных методов нет, то и у эксперимента как метода есть ряд недостатков: много времени тратится на его подготовку; в лабораторных экспериментах ситуация может быть далека от жизни.

Классификации экспериментов

В зависимости от способа проведения

Выделяют главным образом три вида экспериментов:

Лабораторный эксперимент Полевой, или естественный эксперимент

Формирующий, или психолого-педагогический эксперимент Введение этого вида в данную классификацию нарушает правила построения классификации. Во-первых каждый объект (в данном случае исследование) можно отнести только к одному виду. Однако формирующий эксперимент может быть и лабораторным и естественным. Например, эксперименты И. П. Павлова по выработке условных рефлексов у собак — это лабораторный формирующий эксперимент, а эксперименты в рамках теории развивающего обучения Эльконина и Давыдова, это преимущественно полевые формирующие эксперименты. Во-вторых, у классификации должно быть только одно основание, то есть виды разделяются по одному признаку. Однако по такому признаку как способ проведение или условия проведения можно выделить только лабораторный и полевой эксперименты, а формирующий эксперимент выделен по другому признаку.

В зависимости от условий проведения выделяют

Лабораторный эксперимент- условия специально организуются экспериментатором. Основная задача обеспечить высокую внутреннюю валидность. Характерно выделение единичной независимой переменной. Основной способ контроля внешних переменных — элиминация (устранение). Внешняя валидность ниже чем в полевом эксперименте.

Полевой, или естественный эксперимент — эксперимент проводится в условиях, которые экспериментатор не контролирует. Основная задача обеспечить высокую внешнюю валидность. Характерно выделение комплексной независимой переменной. Основные способы контроля внешних переменных — рандомизация (уровни внешних переменных в исследовании точно соответствуют уровням этих переменных в жизни то есть за пределами исследования) и константность (сделать уровень переменной одинаковым для всех участников). Внутренняя валидность как правило ниже, чем в лабораторных экспериментах.

В зависимости от результата воздействия выделяют

Констатирующий эксперимент — экспериментатор не изменяет свойства участника необратимо, не формирует у него новых свойств и не развивает те, которые уже существуют.

Формирующий эксперимент — экспериментатор изменяет участника необратимо, формирует у него такие свойства, которых раньше не было или развивает те, которые уже существовали.

В зависимости от этапа исследования

Пилотажное исследование (так называемое черновое, пробное исследование)

Собственно эксперимент

В зависимости от уровня осознанности

В зависимости от уровня осознанности эксперименты также можно разделить на те, в которых испытуемому даются полные сведения о целях и задачах исследования,

те, в которых в целях эксперимента некоторая информация о нём от испытуемого утаивается или искажается (например, когда необходимо, чтобы испытуемый не знал об истинной гипотезе исследования, ему могут сообщить ложную),

и те, в которых испытуемому неизвестно о целях эксперимента или даже о самом факте эксперимента (например, эксперименты с привлечением детей).

5. Основные методы формирования экспериментальных групп.

Выбор объекта исследования также является задачей, которую необходимо решить психологу-исследователю. Идеальным объектом психологического исследования может выступать либо отдельный индивид, либо группа. В первом случае мы говорим об общепсихологическом эксперименте, во втором – о социально-психологическом.

В конкретном эксперименте реальный объект исследования должен соответствовать по своим характеристикам идеальному объекту, а результаты, полученные при его участии, должны применяться к другим объектам. Если бы все люди были похожи друг на друга, а еще лучше – оказались совершенно одинаковыми, то не возникло бы никаких проблем, и эксперимент можно было бы провести с участием одного испытуемого, а полученные результаты применить для объяснения поведения всех других людей. Но люди различаются по полу, возрасту, национальности, принадлежности к той или иной культуре или религии, социальному и экономическому положению и т.д. Следовательно, простая генерализация (обобщение) данных, полученных при исследовании одного испытуемого, невозможна.

Для более полного понимания отношений между реальным (выборка) и идеальным (генеральная совокупность) объектами исследования необходимо уточнить понятия генеральной совокупности и выборки и некоторые их характеристики. Так, генеральная совокупность представляет собой множество объектов, являющихся предметом изучения в пределах, очерченных программой психологического исследования и территориально-временными границами. Выборочная совокупность (выборка) представляет собой модель генеральной совокупности, результат определенным образом построенного извлечения части элементов генеральной совокупности, выступающих в качестве объектов наблюдения. Основа выборки – перечень элементов генеральной совокупности, если он удовлетворяет требованиям полноты, точности, адекватности, удобства работы с ним, отсутствия дублирования единиц анализа. В качестве основы могут служить алфавитные списки сотрудников учреждения, домовые книги, картотеки отдела кадров. Единицы отбора – элементы генеральной совокупности, отбираемые на каждом этапе выборки. Единицы анализа – элементы сформированной выборочной совокупности, подвергающиеся непосредственному исследованию.

Основными характеристиками выборочной совокупности (выборки) являются ее объем и репрезентативность.

Объем выборки – число элементов, включенных в выборочную совокупность.

Объем выборки определяется:

задачами исследования;

степенью однородности генеральной совокупности, которую данная выборка репрезентирует;

величиной доверительной вероятности (с), при которой гарантируется достоверность результатов исследований;

требуемой точностью результатов, т.е. величиной допускаемой ошибки репрезентативности.

При определении объема выборки учитывается совокупность технических приемов, применяемых для ее качественного и статистического анализа. Объем выборки определяется с помощью статистических таблиц больших чисел, по номограммам достаточно больших чисел (таблица 3), а также с помощью специальных расчетов.

Если массив генеральной совокупности будет дробиться (например, мужчины и женщины, курсы вуза, сроки службы и т.п.), то объем выборки будет соответственно (пропорционально частям дробления) увеличиваться – вместо 400 будет 800.

Объем выборки также может рассчитываться и при помощи различных формул.

Так, наиболее распространенная формула расчета объема выборки в зависимости от численности генеральной совокупности и требуемого уровня достоверности и точности имеет следующий вид, где:

n – объем выборки;

N – объем генеральной совокупности;

t – уровень достоверности (t = 1,96 для = 0,95; t = 2,58 для = 0,99);

D – уровень точности в долях от (средней арифметической выборки);

стандартное отклонение.

Репрезентативность – свойство выборочной совокупности представлять параметры генеральной совокупности, значимые с точки зрения задач исследования. Она означает, что с некоторой наперед заданной или вычисленной погрешностью можно отождествить установленное на выборочной совокупности распределение изучаемых признаков с их действительным распределением в генеральной совокупности. Оценка репрезентативности выводится на основе анализа и расчета ошибок: процедурных (допущенных при регистрации признаков) и случайных (зависящих от степени изменчивости изучаемого признака).

Различают шесть типов выборок. 1. Простая случайная выборка – выборка, отбор единиц которой осуществляется с помощью таблиц случайных чисел из однородной совокупности, все элементы которой известны и могут быть пронумерованы.

2. Систематическая выборка – выборка из полного списка генеральной совокупности, единицы которой отбираются по одному объекту через интервал, равный шагу отбора – отношению объема генеральной совокупности к объему выборки.

3. Гнездовая выборка – выборка, в которой единицы отбора представляют собой статистические группы (гнезда), которые целиком или выборочно подвергаются обследованию, а выборочные единицы отбираются с помощью одного из способов случайного отбора.

4. Стратифицированная выборка – выборка, при отборе которой исследуемая совокупность предварительно разделяется на страты (слои) в соответствии с генеральным распределением известных и значимых для исследования признаков; в дальнейшем из каждой страты извлекается районированная выборка.

При пропорциональном размещении объем выборки из страты пропорционален размеру страты в генеральной совокупности.

При оптимальном размещении объем выборки из страты пропорционален среднеквадратичному отклонению признака в страте и обратно пропорционален издержкам на получение выборки.

5. Многоступенчатая выборка – выборка, процедура построения которой разбивается на ряд этапов (ступеней), на каждом из которых меняется единица отбора.

А. Случайная – выборка, при которой на каждой ступени единицы отбираются одним из способов случайного отбора.

В. Комбинированная – выборка, отбор которой на каждой из ступеней может осуществляться любым из вышеописанных способов.

6. Квотная выборка – выборка, при отборе которой производится разбиение генеральной совокупности на классы согласно нескольким распределениям выбранных признаков, в дальнейшем на основе знания статистического объема каждого класса и заданной доли отбора из него определяется "квота" – объем выборки соответствующего класса.

В зависимости от способа формирования выборочной совокупности (выборки) и ее объема различают следующие исследования:

сплошное исследование – требует полного охвата объекта, всех его элементов без исключения;

исследование основного массива – изучается большая часть объекта или его важнейшие элементы;

монографическое исследование – изучается типичная для всего объекта часть по ряду критериев;

исследование на основе выборочного метода – отбирается выборочная совокупность по заданным правилам (методам формирования выборочной совокупности).

Существует несколько основных методов формирования выборочной совокупности.

А) Методы вероятностного отбора:

простая случайная выборка – строится с помощью таблиц случайных чисел;

систематический отбор – производится через интервал в перечне объектов;

серийная выборка – единицами случайного отбора являются определенные гнезда, группы (семьи, коллективы);

многоступенчатая выборка – случайная в несколько ступеней, на каждой меняется единица отбора;

комбинированная выборка – на каждой ступени меняется единица и техника отбора;

многофазовая выборка – производится подвыборка меньшего объема без единицы отбора;

стратифицированная выборка – случайная, с любой техникой. Процедуре отбора предшествует выделение в генеральной совокупности однородных групп (страт).

Б) Не строго случайные методы:

целенаправленная выборка – выбираются типичные элементы по установленным критериям;

квотная выборка – строится как модель, воспроизводящая структуру генеральной совокупности в виде квот распределения признаков изучаемых объектов;

стихийная выборка – выборка "первого встречного", критерии не определены.

Существуют простые и сложные схемы отбора выборочной совокупности.

К простым схемам отбора относятся:

1) простой случайный отбор.

Достоинства: в качестве предварительной информации о генеральной совокупности достаточно перечня или описи ее элементов.

Недостатки: необходим перечень всех элементов генеральной совокупности; такой отбор возможен только при наличии однородных объектов;

2) систематическая выборка.

Достоинства: позволяет при небольшом объеме охватить большие генеральные совокупности.

Недостатки: подвержена смещению в случае совпадения интервала отбора с невыявленной периодичностью распределения признака в генеральной совокупности;

3) гнездовая (серийная) выборка.

Достоинства: проще определить перечень гнезд, чем единиц отбора.

Недостатки: занижается дисперсия изучаемого признака в силу определенного сходства единиц в гнездах.

К сложным схемам отбора можно отнести:

1) многоступенчатую выборку.

Достоинства: возможность выборки в генеральной совокупности со сложной, неоднородной структурой. У каждой ступени своя основа выборки.

Недостатки: повышается вероятность ошибок в процедурах; большой вес приобретают случайные ошибки;

2) комбинированную выборку.

Достоинства: чередование способов отбора ведет к искусственному "перемешиванию признаков".

Недостатки: многообразие применяемых способов усложняет процедуру отбора.

3) стратифицированную выборку.

Достоинства: повышает адекватность выборки задачам исследования; возрастает ее точность за счет совпадения дисперсии генеральной и вторичной совокупностей.

Недостатки: неудачное подразделение на страты смещает выборку;

4) квотную выборку.

Достоинства: уменьшаются затраты; доступна и удобна в построении.

Недостатки: невозможно точно измерить смещения ввиду неслучайного характера отбора.

На практике в лабораторных экспериментах по исследованию сенсорных процессов, памяти, внимания и т.д. различиями между людьми пренебрегают, считая, что испытуемый может представлять любого индивида из Homo sapiens, и проводя эксперимент с одним испытуемым. Для экспериментов с одним испытуемым разработаны особые экспериментальные планы.

Эксперимент с одним испытуемым проводится тогда, когда:

индивидуальными различиями можно пренебречь, исследование чрезвычайно велико по объему и включает множество экспериментальных проб;

испытуемый – уникальный объект, например гениальный музыкант или творчески одаренный шахматист;

от испытуемого требуется особая компетентность при проведении исследования (эксперимент с обученными испытуемыми);

повторение данного эксперимента с участием других испытуемых невозможно.

Однако чаще исследование проводится с экспериментальными группами, в которых все испытуемые объективно различны, но отобраны и распределены по подгруппам с помощью той или иной стратегии.

Различают четыре основных вида "дизайна" – конструирования экспериментальных групп.

Вариант 1. Исследование проводится с двумя различными группами: экспериментальной и контрольной, которые ставятся в разные условия. Это наиболее распространенный способ.

Вариант 2. Предполагается исследование одной группы: ее поведение изучается и в экспериментальных, и в контрольных условиях. Он применяется, когда имеется только экспериментальная группа и нет возможности сформировать контрольную. Но этот план никак не контролирует влияние "эффекта последовательности" и используется лишь в тех редких случаях, когда эффектом последовательности можно пренебречь.

Вариант 3. Предполагается конструирование групп методом "парного дизайна". Суть его состоит в следующем: для каждого субъекта группы подбирается эквивалентный ему (или похожий на него) субъект, и они распределяются по разным группам. Соответственно контрольная и экспериментальная группы становятся похожими по составу испытуемых. Конечно, в этом случае невозможно соблюсти полную эквивалентность групп в обоих условиях эксперимента, но данный способ значительно лучше, чем эксперимент с участием одной группы в разных условиях.

Вариант 4. Используется смешанный вариант "дизайна": все группы ставятся в разные условия. При этом образуется несколько групп. Способ применяется при факторном планировании эксперимента.

Формирование выборки испытуемых – экспериментальной группы должно подчиняться ряду правил.

Так, экспериментальная группа комплектуется по следующим схемам:

формируются экспериментальная и контрольная группы, которые распределяются по различным режимам эксперимента;

исследуется одна группа в экспериментальном и контрольном режимах;

"парный дизайн", когда по итогам предварительного тестирования подбираются эквивалентные пары испытуемых с последующим распределением по режимам эксперимента;

"смешанная" схема, когда все группы распределяются по различным режимам эксперимента (проверка влияния независимой переменной (НЗП) на зависимую переменную (ЗП) в различных условиях).

Существуют и определенные требования к формированию экспериментальной выборки (критерии).

1) Содержательный критерий (критерий операциональной валидности). Выборка должна соответствовать содержанию гипотезы (обучаемость – на учениках; дисциплина – на воинах...).

2) Критерий эквивалентности испытуемых (критерий внутренней валидности). Результаты выборки должны распространяться на каждого члена выборки, то есть необходимо учитывать все значимые характеристики объекта исследования, различия в выраженности которых могут значительно повлиять на зависимую переменную. Например, при исследовании "тревожности" в ходе обучения необходимо подбирать группу примерно с равным IQ.

3) Критерий репрезентативности (критерий внешней валидности). Выборка должна представлять генеральную совокупность качественно (возраст, пол, образование, социально-демографические характеристики – город, село, национальность и т.д.) и количественно. Формирование репрезентативной выборки по количественному признаку осуществляется при помощи теоремы П. Чебышева о вероятности ошибки реперезентативности, которая гласит: "С вероятностью, сколь угодно близкой к единице, можно утверждать, что при достаточно большом числе независимых наблюдений выборочная средняя будет сколь угодно мало отличаться от генеральной средней".

Размер минимальной репрезентативной выборки рассчитывается по формуле, где:

nmin – численность выборки;

t – коэффициент кратности ошибки, связанный с вероятностью (Рt), с которой требуется гарантировать результаты выборочного наблюдения (t-критерий);

d – размер допустимой ошибки выборки (0,05);

W – доля (частность) данного признака (0,8);

(1 – W) – доля противоположного признака (0,2);

N – численность генеральной совокупности.

В ходе формирования выборки используются разные стратегии.

1) Рандомизация – распределение испытуемых по группам случайным образом. Впервые предложил Р. Фишер.

2) Попарный отбор – составление эквивалентных пар и распределение их по разным группам исследователем.

3) Попарный отбор с последующей рандомизацией – составление эквивалентных пар и распределение их случайным образом по группам и режимам эксперимента (по Кэмпбеллу – это наиболее предпочтительный способ).

4) Стратометрический отбор – при помощи рандомизации из различных социальных страт формируются группы.

5) Приближенное моделирование – приблизительная представленность в выборке характеристик популяции.

6) Репрезентативное моделирование – структура выборки соответствует структуре популяции.

7) Привлечение реальных групп – использование в качестве экспериментальной и контрольной реальных групп.

8) Привлечение добровольцев и принудительное участие – имеет место смещение выборки. Различают два основных типа привлечения испытуемых в группу:

отбор;

распределение.

Отбор проводят при рандомизации, рандомизации с выделением страт, при репрезентативном и приближенном моделировании. Распределение осуществляется при способе составления групп из эквивалентных пар и исследованиях с участием реальных групп.

Считается, что наилучшая внешняя и внутренняя валидность достигается при стратегии подбора эквивалентных пар и стратометрической рандомизации: индивидуальные особенности испытуемых с помощью этих стратегий контролируются максимально. В остальных же случаях нет никаких гарантий эквивалентности испытуемых, контролируемости индивидуальных различий и представительности группы.

Привлечение добровольцев или принудительное участие в эксперименте нарушает репрезентативность выборки. Отметим лишь, что стратегии попарного моделирования, приближенного моделирования и стратометрической рандомизации, в отличие от стратегии рандомизации ("случайно отобранных групп"), предполагают, что нам известен дополнительный параметр – индивидуальная особенность, которая может оказать значительное влияние на результат эксперимента. Ошибка в выделении этого параметра и/или недоучет других параметров приводят экспериментатора к неудаче. Очевидно, что применение таких стратегий формирования групп должно опираться на серьезные знания в области дифференциальной психологии (психологии индивидуальных различий).

При формировании выборочной совокупности психологи-исследователи допускают ряд ошибок. Все ошибки подразделяются на случайные и систематические.

К случайным ошибкам относятся:

1) статистические ошибки – отклонения характеристик выборочного распределения от генерального.

Причины: различие совокупностей в условиях неоднородности элементов приводит к расхождению распределений.

Способы выявления и устранения: измерение статистической ошибки; учет ее значений в оценке репрезентативности;

2) неконтролируемые отклонения от планируемых процедур.

Причины: замена неполноценными единицами анализа из-за недостаточной квалификации исполнителей; неполный охват информации в единицах анализа.

Способы выявления и устранения: систематический контроль за ходом исследования; сравнение реальной выборки с разработанным планом; ее "ремонт" дополнительным сбором информации или уменьшением модели.

К систематическим ошибкам можно отнести ошибки случайного характера из-за неадекватного воспроизведения генерального распределения. Причины:

завышение или занижение характеристик генеральной совокупности;

неадекватность выборки задачам исследования;

незнание распределений в генеральной совокупности, процедуры отбора искажают их;

отбор более удобных, "выигрышных" элементов генеральной совокупности.

Способами выявления и устранения таких ошибок являются:

повышение качества работ подготовительного этапа;

экспертиза, пилотаж методики, инструментария;

включение элементов случайного отбора.

Существуют наиболее общие советы психологам по формированию выборки. Так:

а) для выявления различий на достаточно значимом уровне общий объем ЭГ и КГ около 50 человек при примерном их равенстве;

б) если в последующей обработке предусмотрен корреляционный анализ, то объем выборки – 30–35 человек;

в) количество испытуемых при применении факторного анализа не менее чем в 3 раза должно быть больше числа признаков, включаемых в факторный анализ;

г) подвыборки мужчин и женщин примерно равные;

д) при определении возрастных отличий учитывать следующую периодизацию:

новорожденный – 0 – 10 дней;

грудной – 10 дней – 1 год;

раннее детство – 1 – 2 года;

первый период детства – 3 – 7 лет;

второй период детства – 8 – 12 лет для мальчиков; 8 – 11 лет для девочек;

подростковый – 13 – 16 лет для мальчиков; 12 – 15 лет для девочек;

юношеский – 17 – 21 год для мужчин; 16 – 20 лет для женщин;

средний возраст:

первый период – 22 – 35 лет для мужчин; 21 – 35 лет для женщин;

второй период – 36 – 60 лет для мужчин; 35 – 55 лет для женщин;

пожилой возраст: 61 – 75 лет для мужчин; 55 – 75 лет для женщин;

старческий возраст: 75 – 90 лет;

долгожители – 90 лет и старше.