19. Классификации экспериментальных планов.

Критерии классификаций экспериментальных планов: три критериях, позволяющих структурировать сведения из области формального планирования экспериментов:

Первый из них – это критерий строгого, или истинного, эксперимента, по отношению к которому можно выделить так называемые доэкспериментальные, экспериментальные и квазиэкспериментальные планы. Дж. Кэмпбелл связывает выделение истинных экспериментальных исследований с возможностью рандомизации, т.е. случайного распределения разных уровней НП по экспериментальным и контрольным условиям, а также с допущением об эквивалентности состава групп испытуемых. Рандомизацией называется также стратегия случайного отбора испытуемых в группы из популяции. Второй критерий – это число осуществляемых экспериментальных воздействий. В соответствии с ним принято различать планы с одной независимой переменной и так называемые факторные планы (с двумя и более НП). Сколько бы факторов ни изменялось в моделируемой экспериментальной ситуации, каждый из них должен быть оценен с точки зрения шкалы, в которой представлены изменения переменной. Напомним, что это могут быть шкалы наименований, порядка, интервалов или отношений. Третий критерий – разделение экспериментальных схем на качественные и количественные – связан с учетом шкалы, в которой измерена МП. Качественными называются обычно эксперименты, в которых уровни НП заданы в классификационных признаках. Если между условиями НП может быть показано не только качественное различие, но и порядок в величине учитываемого признака, то это позволяет переходить к количественному эксперименту. Использование количественных изменений НП означает переход к многоуровневому эксперименту, который далее будет представлен как вариант факторного. Четвертый критерий – осуществление эксперимента в соответствии с интраиндивидуальными или межгрупповыми схемами предъявлений условий НП. Для представления примеров экспериментальных схем как планов организации экспериментальных воздействий введем общепринятые обозначения. Экспериментальный фактор, или НП, может выступать синонимом Х-воздействия. В экспериментальных схемах это выглядит так:

Х – НП без указания уровней; X' и X" – два уровня НП (если ограничиться дихотомической переменной); Х₁, X₂, ..., Х_n – n уровней экспериментального фактора;

R – рандомизация, т.е. случайный порядок предъявления проб (как уровней НП) в последовательности либо случайная стратегия образования групп (случайная выборка из популяции или случайное распределение имеющейся выборки на группы испытуемых);

О – измерение (наблюдение) психологического показателя, или зависимой переменной; в случае предварительного тестирования появляются индексы, например О'ХО" или согласно номерам выборок О₁, О₂ и т.д.

Уже использованный способ обозначения разных уровней НП прописными буквами латинского алфавита вновь появится в резюме интраиндивидуальных схем: ABC и т.д. Так, схемы ABC и СВА указывают отличия порядка предъявления трех уровней основной НП. Сам порядок следования уровней А, В и С выступит вторым – производным – экспериментальным фактором.

Порядок условий НП одновременно является и планом измерения ЗП!!! Доэкспериментальные планы: в «доэкспериментальных» планах отсутствует контроль за уровнями НП, вследствие чего нельзя не только сделать вывод о действии НП, но и нельзя отвергнуть многообразие других объяснений изменений ЗП – «третьими» переменными, т.е. указанными побочными факторами. Эти конкурирующие гипотезы не могут быть отвергнуты из-за отсутствия данных о ЗП в аналогичных условиях для контрольных групп, испытуемые в которых не подвергались бы воздействию со стороны активного уровня НП.

В отличие от «доэкспериментальных» схем «истинные» эксперименты обязательно включают сравнение экспериментального и контрольного условий. Примеры ДП:

• Анализ единичного случая: самой простой и неудачной схемой в психолого-педагогических исследованиях Дж. Кэмпбелл называет план «только X», или ХО, т.е. случай, когда нет контрольного условия или контрольной группы, а ЗП измеряется после организации экспериментального воздействия в экспериментальной группе. Следует учесть три проблемы, встающие при интерпретации данных в так организованном исследовании-обследовании. Во-первых, при анализе индивидуального случая предполагается сочетание проверки исследовательских и психодиагностических гипотез. Во-вторых, использование этого метода может базироваться либо на проверке одной теоретической интерпретации наблюдаемых (выявляемых) психологических свойств, либо предполагать конкурирующие теоретические объяснения, либо вообще обходиться без таковых. В-третьих, поскольку заранее обычно неизвестно, что для данного индивидуального случая может оказаться наиболее характерным (сущностным), опыт и интуитивная ориентировка выступают не менее важными регуляторами определения общего психологического и конкретного методического воплощения предположений исследователя.

• Предварительное и итоговое тестирование на одной группе: этот план также находит широкое применение в педагогических и психологических исследованиях. Он лучше рассмотренного ранее плана, так как учитывает величину изменения зависимой переменной от первого ко второму измерению, т.е. имеет место контроль ЗП на уровнях «до» и «после» воздействия (схема О'ХО"). Достоверность выводов и при таком плане очень мала. Укажем некоторые причины. Нет возможности развести факторы «фон» и «естественное развитие» от влияния собственно экспериментального воздействия. Далее, при такой схеме нет возможности оценить «эффект тестирования». Хорошо известно, что при тестировании, например, интеллекта или уровня знаний повторное проведение теста, пусть и по другой, альтернативной форме, вызывает эффект тренировки. «Реактивность» испытуемых – еще одно конкурирующее объяснение при исследованиях по плану О'ХО". Так, сама по себе процедура измерения переменных может выступать стимулом для изменения поведения, оценок или мыслей студентов.

Истинные экспериментальные планы:

• Межгрупповыс схемы: Существенным условием планирования является способ образования групп. Наиболее строгий критерий требует рандомизации, или случайного порядка образования групп, когда из имеющейся или потенциальной выборки людей попадание в каждую группу основывается на применении последовательности случайных чисел (например, по соответствующим таблицам). Различия между субъектами и неравенство между группами – основной источник угроз внутренней валидности при межгрупповых схемах. Подбор групп с большим числом участников проблемы неравенства групп не решает, так как и при рандомизированном порядке отбора в разных группах могут оказаться «похожие» по тому или иному свойству люди: например, в одну группу случайно попали наиболее способные и трудолюбивые ученики, в другой оказались наименее способные или лентяи. Это случайно сложившееся неравенство групп может как скрыть, так и усилить экспериментальный эффект. Предварительное тестирование лишь частично решает эту проблему путем учета исходного уровня интересующей исследователя переменной, поскольку неэквивалентность групп может быть скрыта в неизмеренных переменных, но влияющих на изучаемый базисный процесс. Р. Соломон – один из авторов, специально анализировавший подобного рода эффекты тестирования, показал, например, что предварительное тестирование повышало успешность экспериментального обучения чтению.

План Соломона (величайший у Каменева!):

RO₁XO₂

RO₃ O₄

R XO₅

R O₆

• Контроль состава групп: использование определенных стратегий подбора или отбора испытуемых в группы – существенное дополнение к экспериментальному плану при межгрупповом эксперименте. В зависимости от того, имеет ли экспериментатор дело с наличным составом испытуемых, который ограничен не используемой стратегией отбора, а случайными обстоятельствами и испытуемых остается только распределить по экспериментальной и контрольной группам, или он может контролировать отбор испытуемых (или групп) из популяции. Это определяет разную степень контроля состава групп, их эквивалентности и последующих выводов об установленной зависимости. Другим приемом подбора испытуемых в эквивалентные группы является стратегия попарного уравнивания. Она обычно применяется в случае, если выборка потенциальных испытуемых уже определена и испытуемые могут быть подвергнуты предварительному тестированию. Тестированием условно называется любой способ измерения побочного фактора, который может определить неэквивалентность групп. Смешанной по отношению к двум предыдущим является стратегия случайного распределения слоев. На первом этапе ее реализации по заданному критерию или согласно результатам предварительного тестирования составляют группы, соответствующие выделенным характеристикам слоев. В экспериментальной схеме таких групп будет столько, сколько уровней выделено согласно изменениям контролируемой ПП. Состав испытуемых в каждой из отобранных таким образом групп – в каждом слое – уравнивается по всем другим ПП. В результате группы являются однородными, поскольку испытуемые отнесены в группу согласно уровню заданной или измеренной индивидуальной характеристики. На втором этапе случайным образом из каждого слоя отбирают лиц в экспериментальную и контрольную группы. Сравниваемых экспериментальных групп будет столько, сколькими уровнями представлена НП. В результате использования этой стратегии в каждой из отобранных (или подобранных) групп равным образом представлен каждый уровень ПП. Тем самым эта ПП будет считаться проконтролированной, и ее вмешательство не исказит экспериментального эффекта. Случайный отбор групп – четвертая стратегия, обеспечивающая эквивалентность состава групп для экспериментальных и контрольных условий. Она применяется в тех случаях, когда приближение к эксперименту полного соответствия предполагает реализацию Х-воздействий в реальных условиях жизнедеятельности. Например, это сравнение разных методов обучения в средней и высшей школе или изучение изменения систем управления служащими в условиях реально работающих коллективов. Отбор испытуемых в группы означал бы здесь нарушение экологической валидности ситуации. Так, фактор мотивации испытуемых мог бы существенно исказить изучаемые процессы, виды деятельности или личностную включенность испытуемых в выполнение экспериментальных задач.

• Интраиндивидуальные схемы: Обеспечение внутренней валидности – основная цель планирования психологического эксперимента при разработке интраиндивидуальных схем сравнений ЗП. Чтобы задать сравниваемые условия, необходимо не менее двух проб, соответствующих уровням НП. Обеспечить идентичность двух проб для одного и того же испытуемого невозможно, так как эти пробы будут следовать в определенном порядке и тем самым будут предъявлены в разное время. Факторы времени и последовательности – основные угрозы смешений (этих ПП) с влиянием экспериментального фактора или базисным процессом, представленным в показателе ЗП. Следует также учесть, что для разных условий НП (активного и пассивного ее уровней) сами задания, выполняемые испытуемым, не могут быть одними и теми же (одну и ту же задачу нельзя решить дважды); они в лучшем случае будут сходными по типу, уровню трудности и т.д. Фактор задач – третий основной источник угроз внутренней валидности при интраиндивидуальных схемах. Основные интраиндивидуальные схемы направлены на решение проблем контроля как систематических, так и несистематических смешений. Перечислим главные из них. Первая – уже названная ранее случайная последовательность. Она предполагает случайное распределение уровней экспериментального фактора в общей последовательности проб, ограниченной числом п, которое в свою очередь связано с предполагаемой величиной экспериментального различия и возможностью допустимых смешений с фактором времени (какое время занимает проба и как долго может длиться эксперимент без существенных фоновых колебаний ЗП и состояний человека). Использование таблицы случайных чисел – самый старый способ организации случайной последовательности проб. Современный способ – использование компьютера (гиперация случайных последовательностей). Квазислучайная последовательность включает дополнительное условие: общее число проб делится на равные микропоследовательности (например, последовательность из 100 проб исследователь разделил на 5 последовательностей по 20 проб в каждой). Уровни НП в соответствующих отрезках, включающих равное число проб, предположительно будут испытывать равные влияния со стороны побочных переменных, связанных с факторами времени, несистематическим смешением и т.п. Теперь задача исследователя – случайно распределить все уровни НП на каждом из этих отрезков, в результате чего общая последовательность на самом деле включит ряд случайных микропоследовательностей, т.е. станет «как бы» случайной (квазислучайной). Схема регулярного чередования выглядит как повторяемость одних и тех же условий в неизменном порядке: АБАБАБ. Она оправданна, если каждое из условий проводится в разные дни; тогда можно не бояться влияния порядка проб. Если исследователь не знает, сможет ли он реализовать задуманное число проб, то такая последовательность позволяет устанавливать экспериментальный эффект и в том случае, если эксперимент был прерван. Она позволяет контролировать угрозы со стороны несистематической изменчивости (например, влияние погоды в разные дни проведения эксперимента, влияние циклических изменений в состоянии человека). Существенный недостаток этой схемы – возникновение дополнительных эффектов последовательности, например контраста. В этом случае именно разница между условиями оказывается воздействующим фактором, причем смешение имеет систематический характер. Схема позиционного уравнивания – четвертая из наиболее часто используемых. Эта схема, как и все предыдущие, является схемой контроля угроз внутренней валидности со стороны и фактора времени, и фактора задач, и фактора последовательности проб. Выбранная для контроля последовательности условий НП схема АББА включает также возможность попарного уравнивания задач: главное, чтобы в каждой микропоследовательности условий А и Б задачи оказались равными по типу и трудности, а в следующей микропоследовательности уровень фактора задач может быть иным.