2.6 Эксперимент - опытная проверка гипотезы исследования.
Эксперимент (от лат. experimentum — проба, опыт) — один из основных методов научного познания вообще, психолого-педагогичического исследования в частности. Отличается от наблюдения активным вмешательством в ситуацию со стороны исследователя, осуществляющего планомерное манипулирование одной или несколькими переменными (факторами) и регистрацию сопутствующих изменений в поведении изучаемого объекта. Правильно поставленный эксперимент позволяет проверять гипотезы о причинно-следственных отношениях, не ограничиваясь констатацией связи (корреляции) между переменными. Разделяют традиционные и факторные планы проведения эксперимента. При традиционном планировании меняется лишь одна независимая переменная, при факторном — несколько. Для статистической обработки результатов эксперимента в этом случае применяется дисперсионный анализ (Р. Фишер). Если изучаемая область относительно неизвестна и система гипотез отсутствует, то говорят о пилотажном эксперименте, результаты которого могут помочь уточнить направление дальнейшего анализа. Когда имеются две конкурирующие между собой гипотезы и эксперимент позволяет выбрать одну из них, говорят о решающем эксперименте (лат. — experimentum crucis). Контрольный эксперимент осуществляется с целью проверки каких-либо зависимостей. Применение эксперимента, однако, наталкивается на принципиальные ограничения, связанные с невозможностью в ряде случаев осуществлять произвольное изменение переменных. Так, в дифференциальной психологии и психологии личности эмпирические зависимости большей частью имеют статус корреляций (вероятностных и статистических зависимостей) и, как правило, не всегда позволяют делать выводы о причинно-следственных связях. Одна из трудностей применения эксперимента заключается в том, что исследователь зачастую оказывается включенным в ситуацию общения с обследуемым лицом, испытуемым, и может невольно повлиять на его поведение. Особую категорию методов психологического исследования и воздействия образуют формирующие, или обучающие, эксперименты. Они позволяют направленно формировать особенности таких психических процессов, как восприятие, внимание, память, мышление.
Формирующий эксперимент — применяемый в возрастной и педагогической психологии метод прослеживаний изменения психики ребенка в процессе активного воздействия исследователя на испытуемого. Формирующий эксперимент позволяет не ограничиваться регистрацией выявляемых фактов, а через создание специальных ситуаций раскрывать закономерности, механизмы, динамику, тенденции психического развития, становления личности, определяя возможности оптимизации этого процесса. Синонимы формирующего эксперимента — преобразующий, созидательный, воспитывающий, обучающий, генетико-моделирующий эксперимент, метод активного формирования психики.
Испытуемый: его деятельность в эксперименте
Здесь речь пойдет только об эксперименте, проводимом с участием человека. Эксперимент, где объектом исследований является человек, а предметом — человеческая психика, отличается тем, что его нельзя провести без включения испытуемого в совместную деятельность с экспериментатором. Испытуемый должен знать не только цели и задачи исследования (не обязательно истинные цели), но понимать, что и для чего он должен делать в ходе эксперимента, более того — личностно принимать эту деятельность.
С точки зрения испытуемого, эксперимент — это часть его личной жизни (времени, действий, усилий и т. д.), которую он проводит в общении с экспериментатором для того, чтобы решить какие-то свои личные проблемы. Испытуемый может быть активным в учебе, игре, трудовой деятельности, общении: его активность является эмоциональной или творческой. В любом случае он должен проявлять ее либо стихийно, либо сознательно, чтобы экспериментатор мог решить свои исследовательские задачи. Поэтому ряд исследователей склонен определять эксперимент в психологии «с позиции испытуемого» как организованную экспериментатором деятельность испытуемого (испытуемых) по выполнению поведенческой задачи. В зависимости от целей эксперимента, особенностей группы испытуемых (возраст, пол, здоровье и т. п.) задачи могут быть творческими, трудовыми, игровыми, учебными и т. д.
Всегда, если смотреть на эксперимент с позиций испытуемого, он является моделью реальной деятельности. Следовательно, в любом эксперименте есть элемент игры, как бы работы «понарошку», имитации жизненной ситуации. Но любой эксперимент есть также «игра всерьез», так как параллельной жизни нам не дано, процесс и результат исследования оказывают влияние на жизнь испытуемого, тем более что, участвуя в нем, он намеревается решить какие-то свои личностные проблемы.
Общение испытуемого и экспериментатора является необходимым условием организации их совместной деятельности и регуляции деятельности испытуемого.
Человек включается в эксперимент как целостный объект. Следовательно, организация эксперимента требует учета основных, т. е. известных в настоящий момент, психологических закономерностей, определяющих поведение личности в условиях, соответствующих экспериментальным.
Рассматривая эксперимент как деятельность испытуемого, выделяют несколько планов его описания:
Физический: люди, участвующие в эксперименте; объекты, которыми манипулирует или которые преобразует испытуемый; средства, которыми для этого располагает испытуемый; условия, в которых происходит эксперимент. Аналогичные компоненты выделяются и в деятельности экспериментатора. 2. Функциональный: способы действия, которые предписаны испытуемому; необходимый уровень компетентности испытуемого; критерии оценки качества деятельности испытуемого; временные характеристики деятельности испытуемого и проведения эксперимента.
3. Знаково-символический (инструкция испытуемому): описание 1) целей исследования и целей деятельности испытуемого; 2) способов и правил действий; 3) общения с экспериментатором; 4) знакомство с мотивационной установкой, оплатой и т. д.
Важнейшим моментом, отличающим психологический эксперимент с участием людей от других видов естественнонаучного исследования, является наличие инструкции. Испытуемый, получая ее, обязуется добросовестно выполнять все требования. Иногда инструкция редуцирована (в экспериментах с младенцами, пациентами клиники душевных болезней и т. д.), но общение испытуемого с экспериментатором происходит всегда.
Получивший инструкцию испытуемый должен понять и принять задание. Если он не понимает задание, то неверно совершает предусмотренные в инструкции операции. Чтобы проконтролировать понимание инструкции, прибегают не только к опросу испытуемых, но и к включению в эксперимент короткой предварительной обучающей серии. Успешное выполнение операций в контрольной серии служит критерием понимания инструкции.
По окончании экспериментальной серии проводится интервью для выявления трудностей в выполнении задания и причин отклонений действий испытуемых от требований инструкции.
Испытуемый может не принять экспериментальное задание и отказаться его выполнять. Хуже, если из-за непонимания или неприятия задания испытуемый подменяет внешнюю задачу своей субъективной. Экспериментатор должен убедиться, проводя постэкспериментальное интервью, что такой подмены не произошло.
Описание структуры деятельности испытуемого входит составной частью в норму эксперимента.
Испытуемый должен воспринять, понять и принять эту норму, личность экспериментатора и осуществить соответствующую деятельность. Эта деятельность сводится к выполнению определенных заданий (достижению цели) с помощью набора средств, которые экспериментатор варьирует в ходе преодоления препятствий (помех, шумов, трудностей), также изменяемых им.
Независимые переменные (для экспериментатора) — это всегда средства, препятствия и цели, которые он предъявляет испытуемому.
Психика человека является системой. На ход и результат психологического эксперимента влияет не только изучаемая сторона психики испытуемого, но и вся психика в целом, отсюда возникает необходимость учета и регистрации гораздо большего числа психических проявлений, нежели это нужно, исходя из гипотезы исследования.
Проблема понимания и принятия задания отнюдь не тривиальна. Например, почти все критические замечания по поводу интерпретации, которую дал Пиаже результатам своих классических экспериментов, сводятся к одному: он предлагал детям задания во «взрослой», не адекватной для них форме. Дети попросту не понимали задание и давали ответы, подменяя задачу экспериментатора собственной субъективной задачей. Стоило экспериментаторам сформулировать ту же задачу адекватно жизненному опыту ребенка, как феномены Пиаже «исчезали»: 5–6-летние дети демонстрировали уровень когнитивного развития, соответствующий стадии конкретных операций.
Классический вариант «эффекта инструкции» проявляется при измерении времени реакции. Экспериментаторы знают, что инструкция, настраивающая испытуемого на обнаружение сигнала, увеличивает время реакции, а инструкция, требующая максимально быстрого ответа, ускоряет реагирование.
Кроме того, сами испытуемые могут различаться по тому, какая установка — моторная или сенсорная — у них доминирует.
Особенность педагогического эксперимента как метода исследования заключается в том, что исследователь берет на себя все руководство педагогическим процессом.
Педагогический (формирующий) эксперимент по своеобразно, соответственно задаче исследования, сконструированный и осуществленный педагогический процесс, включающий принципиально новые элементы и поставленный таким образом, что дает возможность выявить наличие или отсутствие связей между исследуемыми сторонами педагогического процесса, точно учитывать и фиксировать результаты внесенных изменений.
Можно выделить основные черты педагогического (формирующею) эксперимента, отличающих эксперимент от других методов педагогического исследования.
1. Преднамеренное внесение в педагогический процесс принципиально важных изменений в соответствии с задачей исследования и гипотезой.
2. Организация педагогического процесса, позволяющая видеть связи между изучаемыми явлениями без нарушения, однако, ею целостного характера.
3. Глубокий качественный анализ и возможно более точное количественное измерение введенных в педагогический процесс новых или видоизмененных компонентов и результатов всего процесса.
Формирующий (педагогический) эксперимент имеет не только ситуацию, но и раскрытую цель его проведения, технические средства его проведения, способы фиксации фактов, выводы.
Психические явления, непосредственно не наблюдаемые, имеют признаки и поддаются объективным или субъективным оценкам. Психолого-педагогическое исследование связано с выделением признаков, существенных для предмета исследования, регистрацией их наличия или отсутствия, определенной степени их выраженности. Чтобы зафиксировать проявление признака, исследователь использует те или иные показатели выраженности признака. Показатель - то, по проявлению чего можно судить о присутствии или ходе развития психического явления. В качестве синонима термина "показатель" в специальной литературе часто используется понятие, заимствованное из технических наук термин "параметр", параметр - величина, характеризующая какое-либо свойство.
Первый этап формирующего эксперимента - это составление подробного плана, определение изучаемых параметров, выбранных, исходя из задач и гипотезы исследования. На данном этапе проведения исследования выделяются две группы:
контрольная и экспериментальная. Они должны быть как можно более сходными по внешним признакам (количество людей, возраст, приблизительно сходные педагогические данные и т.д.).
Второй этап проведение констатирующего эксперимента - серия заданий, тесты, опросы, контрольные работы и т.д., определяющие исходный уровень изучаемого педагогического фактора, элемента педагогического процесса, представляющий интерес исследования.
Данные по группам фиксируются и обрабатываются по выбранным параметрам. Задания для контрольной и экспериментальной группы должны быть одинаковыми.
Третий этап моделирования специальной педагогической ситуации для экспериментальной группы. Это может быть серия обучающих заданий, специально подготовленные серии по формированию определенных качеств, введение новых средств обучения и т.д. Это наиболее интересная часть исследования. Периодически в группе проводятся контрольные срезы (если позволяет время, отведенное на проведение всего эксперимента), результаты тщательно фиксируются и обрабатываются. Если в процессе формирующего эксперимента не наблюдается качественных и количественных изменений изучаемых параметров, следует еще раз проверить гипотезу исследования и быть готовым к отрицательным результатам.
На данном этапе контрольная группа не участвует в процессе эксперимента - идет обычный педагогический процесс.
Четвертый этап проведение контрольного и сравнительного исследования. Экспериментальная и контрольная группы выполняют одинаковые - задания, решают единую контрольную работу, тест, пишут диктант, сочинение и т.д. Полученные результаты заносятся в таблицу и обрабатываются. Сравнение проводится: в контрольной и экспериментальной группах по одним и тем же выбранным параметрам.
Если результаты в экспериментальной группе по количественным и качественным показателям выше, чем в контрольной, то можно говорить о подтвержденной гипотезе.
В научной работе принято проводить деление экспериментальных исследований на естественные и лабораторные. Естественные эксперименты проводятся, не изменяя внешних условий (в школе, в классе и т д.). Лабораторные эксперименты проводятся в специально созданных условных.
Экспериментальные переменные и способы их контроля.
Переменная - это то, что изменяется, то, что подвержено увеличению или уменьшению с течением времени. Экспериментатор проверяет гипотезу о причинной связи двух явлений, А и В, отраженных в показателях переменной.
Само понятие "причинность" является одним из наиболее сложных в науке. В процессе практики выделены эмпирические признаки причинной связи между двумя явлениями.
Первый признак - разделённость причины и следствия во времени и предшествование причины следствию.
Если исследователь обнаруживает изменения в объекте после экспериментального воздействия, по сравнению с аналогичным объектом, который данному воздействию не подвергался, у исследователя есть повод говорить о том, что экспериментальное воздействия стало причиной изменения состояния объекта. Наличие воздействия к сравнение объектов является необходимым условием проведения экспериментальных исследований. Не всегда последующие события есть причина последующих изменений или действия.
Второй признак - наличие статистической связи между двумя переменными (причиной и следствием). Изменение величины одной переменной должно сопровождаться изменением другой.
Между переменными должна наблюдаться либо линейная корреляция, как между уровнем вербального интеллекта и школьной успеваемостью, либо нелинейная корреляция, как между уровнем активации и степенью научения (закон Йеркса - Додсона).
Наличие корреляции (взаимозависимости) недостаточное условие для вывода о причинно-следственной связи.
Третий признак причинно-следственная связь регистрируется, если экспериментальная процедура исключает иные возможности объяснения связи А и В, все другие причины, кроме А, не вызывают появления В.
В ходе экспериментального исследования экспериментатор моделирует предполагаемую причину, она выступает в качестве экспериментального воздействия, а следствие - изменение состояние объекта поддается регистрации и измерению.
Внешние или прочие переменные экспериментатор должен контролировать. Среди внешних переменных следует выделять.
1. побочные переменные (фактор времени, фактор задачи, индивидуальные особенности испытуемых).
2. дополнительная переменная, которая существенна для изучения связи между причиной и следствием (например равный возраст испытуемых). Если проверяется общая гипотеза, то дополнительная переменная, особо значимая для проведения эксперимента, называется "ключевой". Контрольной переменной называется дополнительная переменная, которая в факторном эксперименте становится второй основной.
Эксперимент состоит в том, что экспериментатор варьирует независимую переменную, регистрирует изменение зависимой переменной и контролирует внешние (побочные) переменные.
Независимая переменная - любая переменная, значения которой в принципе не зависят от изменений значения других переменных. В эксперименте - любая переменная, которая специально изменяется так, чтобы можно было наблюдать ее влияние на зависимую переменную (переменные).
Зависимая переменная - любая переменная, значения которой в принципе являются результатом изменений в значениях одной или более независимых переменных. В математическом представление - выражением типа y=f(x).
Полномочная (проксимальная) переменная - это переменная, используемая в качестве косвенного измерения другой переменной, когда вторую переменную трудно измерить или непосредственно наблюдать.
Промежуточная переменная - внутренняя переменная, которая не оценивается непосредственно, но свойства которой могут быть выведены и проинтерпретированы на основании систематических измерений независимой переменной и наблюдения сопутствующих изменений в зависимой переменной. Гипотетические компоненты во многих теориях являются по сути промежуточными переменными.
В ходе опыта, эксперимента, изменяя тот или иной показатель или фиксируя в наблюдении проявление некоторого признака, исследователь получает конкретное значение показателя у отдельных испытуемых. Совокупность значений всех показателей заносится в протокол данного испытуемого. Совокупность всех собранных в ходе эмпирического исследования данных образует массив данных.
Массив данных выступает как источники информации:
L – данные (Life record data) наблюдение и экспертные оценки.
1) оцениваемые черты должны определяться в терминах наблюдаемого поведения;
2) эксперт должен иметь возможность наблюдать достаточно длительный срок;
3) необходимо не менее 10 экспертов на одного человека;
4) ранжирование испытуемых проводится только по одной черте за один раз.
Q-данные (Questionnaire data). Получают на основе опросников и других методов самооценки.
Т-данные (Objective data) – дают методы объективного тестирования.
В процессе эксперимента исследователь должен оперировать только независимой переменной. Эксперимент, где это условие выполняется называется чистым экспериментом. Выделение независимой переменной и ее изоляция от других переменных становится центральной проблемой при проведении эксперимента.
В качестве независимых переменных в педагогическом (формирующем) эксперименте могут выступать:
1. характеристики заданий;
2. особенности внешних условий, особенности ситуации;
3. управляемые особенности испытуемого, изменения состояния испытуемого.
Характеристики заданий то, что чаще всего оказывается в проведении формирующего эксперимента. Экспериментатор может варьировать материал задания, формы его представления по ООД, изменять тип ответа испытуемого (вербальный и невербальный), менять шкалу и параметры оценивания и т.д.
К особенностям ситуации следует отнести те переменные, которые непосредственно не входят в структуру экспериментального задания, но влияют на формирование определенных навыков. Например, температура в помещении, на улице, наличие наблюдателя, изменение обстановки и т д.
Объектом педагогического исследования является процесс обучения, воспитания или, другими словами, процесс формирования понятий, навыков, качеств и т.д.
Предметом педагогического исследования выступает процесс усвоения понятий, норм поведения, формирования определенных качеств личности и деятельности, процесс социализации и т.д.
Следовательно, в качестве зависимой переменной выбираются параметры вербального и невербального поведения, продукт педагогической деятельности (выполненные контрольные задания, работы, рисунки, продукты творческой деятельности и т.д.).
В качестве параметров могут выступать число ошибок, допускаемых при выполнении задания, время, затраченное па выполнение объема задания, качественные показатели выполненного задания (например, связность текста, количество слов в тексте, правильность выбранной окраски звука, историческая оправданность использованных средств выразительности и т.д.).
Выбор параметров определяется исходной гипотезой. Исследователь должен максимально ее конкретизировать, добиться того, чтобы зависимая переменная была операционализирована - поддавалась регистрации в холе эксперимента.
Примеры параметров.
1. Точность или ошибочность действия (параметр задания на достижение).
2. Длительность или скорость выполнения. Время между выбором действия и окончанием его выполнения-.
3. Частота действия или темп.
4. Продуктивность. Отношение числа ошибок, связность, оправданность.
средств и т.д.
Проблема фиксации параметров решается посредством
а) составлением карт наблюдения;
б) измерения с помощью тестов.
Зависимая переменная должна быть валидной и надежной. Надежность переменной проявляется в устойчивости ее peгистрируемости при изменении условий эксперимента в течение времени. Валидность (адекватность и действенность) зависимой переменной определяется только в конкретных условиях эксперимента и применительно к определенной гипотезе.
В научной литературе выделяется три типа зависимых переменных.
1) одномерную;
2) многомерную;
3) фундаментальную.
В первом случае регистрируется только один параметр, и он считается проявлением зависимой переменной, между ними существует функциональная линейная связь.
Во втором случае зависимая переменная многомерна. Параметры данной переменной могут фиксироваться независимо. Например, время, затраченное на решение задачи, степень трудности решения задачи, неформальность логики решения и т.д.
В третьем случае, когда известно отношение между отдельными параметрами многомерной зависимой переменной, параметры рассматриваются в качестве аргументов, а сама зависимая переменная в качестве функции. Например, фундаментальное измерение уровня сформированности речемыслительной деятельности рассматривается как функция отдельных ее проявлений: лексического богатства, функциональной грамотности, языковой компетентности, богатства интонации и т.д. Качество выразительного исполнения рассматривается как функция нескольких составляющих: беглость, совершенство технического мастерства, уровень сформированности культуры звука, туше, правильность выбранных динамических оттенков и т.д. Само качество музыкального исполнения выступает как составная часть убедительности, существует еще одно важное свойство зависимой переменной, а именно - сензитивность (чувствительность данной переменной к изменениям независимой).
Манипуляция независимой переменной влияет на изменение зависимой. Если экспериментатор манипулирует независимой переменной, а зависимая не изменяется, то зависимая переменная несензитивна по отношению к независимой. Два варианта проявления несензитивности переменной получили названия "эффект потолка" и "эффект пола".
Первый случай встречается тогда, когда предъявляемая задача настолько проста, что уровень ее выполнения много выше всех уровней независимой переменной. Второй эффект возникает тогда, когда задание настолько сложно, что уровень его выполнения оказывается ниже всех уровней независимой переменной.
Существует как минимум семь видов связи переменных.
1. Отсутствие зависимости. Зависимая переменная не чувствительна к изменению независимой.
.
2 Монотонно возрастающая зависимость. Увеличению значений независимой переменной соответствует изменение зависимой переменной.
.
3 Монотонно убывающая зависимость. Увеличению значений независимой переменной соответствует уменьшение уровня независимой переменной.
.
Нелинейная зависимость U-образного типа обнаруживается в большинстве экспериментов, в которых выявляются особенности психической регуляции поведения.
число ошибок при
решении интеллектуальных задач.
.
уровень тревожности
Рис. 4.
Инвертированная U-образная зависимость получается в многочисленных экспериментальных и корреляционных исследованиях, преимущественно направленных на изучение мотивации, зависимостей в социологических исследованиях, в исследованиях психологии личности.
эффективность
совместного решения проблемы.
.
размер группы
Рис 5.
6 Данный вид зависимости отмечается в литературе по экспериментальной психологии - это сложная квазипсриодическая зависимость уровня зависимой переменной от уровня независимой-.
Остро та
зрения.
.
число проб в задачах на анаграммы
Рис. 6.
7 Можно выделить еще один вид зависимости, выстраивающийся при обсчете результатов тестов на достижения. При эффективно проведенном процессе обучения, в момент итогового контроля, выстраивается данный вид кривой (кривая Гаусса).
количество
опрошенных.
.
количество верных ответов
Рис.7.