Контрольная работа: экспериментальные переменные и способы их контроля

Организация эксперимента

Безупречный эксперимент

Ни один эксперимент ни в одной науке не способен выдержать критики сторонников «абсолютной» точности научных выводов. Однако как эталон совершенства Роберт Готтсданкер ввёл в экспериментальную психологию понятие «безупречный эксперимент» — недостижимый идеал эксперимента, полностью удовлетворяющий трём критериям (идеальности, бесконечности, полного соответствия), к приближению к которому должны стремиться исследователи.

Безупречный эксперимент — невоплотимая на практике модель эксперимента, используемая психологами-экспериментаторами в качестве эталона. В экспериментальную психологию данный термин ввёл Роберт Готтсданкер, автор известной книги «Основы психологического эксперимента», считавший, что использование подобного образца для сравнения приведёт к более эффективному совершенствованию экспериментальных методик и выявлению возможных ошибок в планировании и проведении психологического эксперимента.

Критерии безупречного эксперимента

Безупречный эксперимент, по Готтсданкеру, должен удовлетворять трём критериям:

• Идеальный эксперимент (изменяются только независимая и зависимая переменные, отсутствует влияние на неё внешних или дополнительных переменных)
• Бесконечный эксперимент (эксперимент должен продолжаться бесконечно, так как всегда остаётся возможность проявления ранее неизвестного фактора)
• Эксперимент полного соответствия (экспериментальная ситуация должна быть полностью тождественна тому, как бы она происходила «в действительности»)

Взаимодействие между экспериментатором и испытуемым

Проблема организации взаимодействия между экспериментатором и испытуемым считается одной из основных, порождённых спецификой психологической науки. В качестве самого распространённого средства непосредственной связи между экспериментатором и испытуемым рассматривают инструкцию.

Инструкция испытуемому

Инструкция испытуемому в психологическом эксперименте даётся для того, чтобы увеличить вероятность, что испытуемый адекватно понял требования экспериментатора, поэтому в ней даётся чёткая информация относительно того, как испытуемый должен себя вести, что его просят делать. Для всех испытуемых в пределах одного эксперимента даётся одинаковый (или равноценный) текст с одинаковыми требованиями. Однако в силу индивидуальности каждого субъекта, в экспериментах перед психологом стоит задача обеспечения адекватного понимания инструкции человеком. Примеры различия между испытуемыми, которые обуславливают целесообразность индивидуального подхода:

• одним испытуемым достаточно прочитать инструкцию один раз, другим — несколько раз,
• одни испытуемые нервничают, а другие остаются хладнокровными,
• и т. д.

Требования к большинству инструкций:

• Инструкция должна объяснять цель и значение исследования
• Она должна чётко изложить содержание, ход и детали опыта
• Она должна быть подробной и в то же время достаточно лаконичной

Проблема выборки

Основная статья: Выборка

Другая задача, которая стоит перед исследователем, это формирование выборки. Исследователю прежде всего необходимо определить её объём (количество испытуемых) и состав, при этом выборка должна быть репрезентативна, то есть исследователь должен иметь возможность распространить выводы, сделанные по результатам исследования данной выборки, на всю генеральную совокупность, из которой была собрана эта выборка. Для этих целей существуют различные стратегии отбора выборок и формирования групп испытуемых. Очень часто для простых (однофакторных) экспериментов формируются две группы — контрольная и экспериментальная. В некоторых ситуациях бывает достаточно сложно отобрать группу испытуемых, не создав при этом систематической ошибки отбора.

Организация эксперимента

Безупречный эксперимент

Ни один эксперимент ни в одной науке не способен выдержать критики сторонников «абсолютной» точности научных выводов. Однако как эталон совершенства Роберт Готтсданкер ввёл в экспериментальную психологию понятие «безупречный эксперимент» — недостижимый идеал эксперимента, полностью удовлетворяющий трём критериям (идеальности, бесконечности, полного соответствия), к приближению к которому должны стремиться исследователи.

Безупречный эксперимент — невоплотимая на практике модель эксперимента, используемая психологами-экспериментаторами в качестве эталона. В экспериментальную психологию данный термин ввёл Роберт Готтсданкер, автор известной книги «Основы психологического эксперимента», считавший, что использование подобного образца для сравнения приведёт к более эффективному совершенствованию экспериментальных методик и выявлению возможных ошибок в планировании и проведении психологического эксперимента.

Критерии безупречного эксперимента

Безупречный эксперимент, по Готтсданкеру, должен удовлетворять трём критериям:

• Идеальный эксперимент (изменяются только независимая и зависимая переменные, отсутствует влияние на неё внешних или дополнительных переменных)
• Бесконечный эксперимент (эксперимент должен продолжаться бесконечно, так как всегда остаётся возможность проявления ранее неизвестного фактора)
• Эксперимент полного соответствия (экспериментальная ситуация должна быть полностью тождественна тому, как бы она происходила «в действительности»)

Взаимодействие между экспериментатором и испытуемым

Проблема организации взаимодействия между экспериментатором и испытуемым считается одной из основных, порождённых спецификой психологической науки. В качестве самого распространённого средства непосредственной связи между экспериментатором и испытуемым рассматривают инструкцию.

Инструкция испытуемому

Инструкция испытуемому в психологическом эксперименте даётся для того, чтобы увеличить вероятность, что испытуемый адекватно понял требования экспериментатора, поэтому в ней даётся чёткая информация относительно того, как испытуемый должен себя вести, что его просят делать. Для всех испытуемых в пределах одного эксперимента даётся одинаковый (или равноценный) текст с одинаковыми требованиями. Однако в силу индивидуальности каждого субъекта, в экспериментах перед психологом стоит задача обеспечения адекватного понимания инструкции человеком. Примеры различия между испытуемыми, которые обуславливают целесообразность индивидуального подхода:

• одним испытуемым достаточно прочитать инструкцию один раз, другим — несколько раз,
• одни испытуемые нервничают, а другие остаются хладнокровными,
• и т. д.

Требования к большинству инструкций:

• Инструкция должна объяснять цель и значение исследования
• Она должна чётко изложить содержание, ход и детали опыта
• Она должна быть подробной и в то же время достаточно лаконичной

Проблема выборки

Основная статья: Выборка

Другая задача, которая стоит перед исследователем, это формирование выборки. Исследователю прежде всего необходимо определить её объём (количество испытуемых) и состав, при этом выборка должна быть репрезентативна, то есть исследователь должен иметь возможность распространить выводы, сделанные по результатам исследования данной выборки, на всю генеральную совокупность, из которой была собрана эта выборка. Для этих целей существуют различные стратегии отбора выборок и формирования групп испытуемых. Очень часто для простых (однофакторных) экспериментов формируются две группы — контрольная и экспериментальная. В некоторых ситуациях бывает достаточно сложно отобрать группу испытуемых, не создав при этом систематической ошибки отбора.

Примечание

В математике переменные обычно обозначаются единственным письмом. Однако это письмо часто сопровождается припиской, как в, и эта приписка может быть числом, другая переменная , слово или сокращение слова (и), и даже математическое выражение. Под влиянием информатики можно столкнуться в чистой математике с некоторыми именами переменной, состоящими в нескольких письмах и цифрах.

После французского философа 17-го века и математика, Рене Декарт, письма в начале алфавита, например, a, b, c обычно используются для известных ценностей и параметров, и писем в конце алфавита, например, x, y, z, и t обычно используются для неизвестных и переменных функций. В печатной математике норма должна установить переменные и константы в курсивном шрифте.

Например, общая квадратная функция традиционно написана как:

где a, b и c — параметры (также названный константами, потому что они — постоянные функции), в то время как x — переменная функции. Более явным способом обозначить эту функцию является

который делает статус аргумента функции x ясными, и таким образом неявно постоянный статус a, b и c. Так как c происходит в термине, который является постоянной функцией x, это называют постоянным термином.

определенных отделений и применений математики обычно есть определенные соглашения обозначения для переменных. Переменным с подобными ролями или значениями часто назначают последовательные письма. Например, эти три топора в 3D координационном космосе традиционно называют x, y, и z. В физике названия переменных в основном определены физическим количеством, которое они описывают, но различные соглашения обозначения существуют.

Соглашение, часто сопровождаемое в вероятности и статистике, состоит в том, чтобы использовать X, Y, Z для названий случайных переменных, держа x, y, z для переменных, представляющих соответствующие фактические значения.

Есть много других письменных использований. Обычно, переменные, которые играют подобную роль, представлены последовательными письмами или тем же самым письмом с различной припиской. Ниже некоторые наиболее распространенные использования.

• a, b, c, и d (иногда расширяемый на e и f) часто представляют параметры или коэффициенты.
• a, a, a… играют подобную роль, когда иначе слишком много различных писем были бы необходимы.
• a или u часто используется, чтобы обозначить i-th термин последовательности или i-th коэффициент ряда.
• f и g (иногда h) обычно обозначают функции.
• я, j, и k (иногда l или h) часто используемся, чтобы обозначить переменные целые числа или индексы в индексируемой семье.
• l и w часто используются, чтобы представлять длину и ширину числа.
• l также используется, чтобы обозначить линию. В теории чисел, l часто обозначает простое число, не равное p.
• n обычно обозначает фиксированное целое число, такое как количество объектов или степень уравнения.
• Когда два целых числа необходимы, например для размеров матрицы, каждый обычно использует m и n.
• p часто обозначает простые числа или вероятность.
• q часто обозначает главную власть или фактор
• r часто обозначает остаток.
• t часто обозначает время.
• x, y и z обычно обозначают три Декартовских координаты пункта в Евклидовой геометрии. Расширением они используются, чтобы назвать соответствующие топоры.
• z, как правило, обозначает комплексное число, или, в статистике, нормальной случайной переменной.
• α, β, γ, θ и φ обычно обозначают угловые меры.
• ε обычно представляет произвольно маленькое положительное число.
• ε и δ обычно обозначают две маленьких положительных стороны.
• λ используется для собственных значений.
• σ часто обозначает сумму, или, в статистике, стандартном отклонении.

Неравенства, примеры решения

Неравенство представляет собой запись, в которой два математических выражения или два числа связаны знаками сравнения: <, >, ≤, ≥. Они бывают строгими и обозначаются знаками < и > или нестрогими со знаками ≤, ≥.

Впервые эти знаки ввел Томас Гарриот. После смерти Томаса вышла его книга с этими обозначениями, математикам они понравились, и со временем их стали повсеместно употреблять в математических вычислениях.

Существует несколько правил, которые нужно соблюдать при решении неравенств с одной переменной:

1. При переносе числа из одной части неравенства в другую меняем его знак на противоположный.
2. При умножении или делении частей неравенства на отрицательное число их знаки меняются на противоположные.
3. Если умножить или разделить обе части неравенства на положительное число, то получится неравенство, равное исходному.

Решить неравенство — значит найти все допустимые значения переменной.

Пример с одной переменной:

10x — 50 > 150

Решаем, как обычное линейное уравнение — переносим слагаемые с переменной влево, без переменной — вправо и приводим подобные члены:

10x > 200

Делим обе части неравенства на 10 и получаем:

x > 20

Для наглядности в примере решения неравенства с одной переменной изображаем числовую прямую, отмечаем на ней проколотую точку 20, так как неравенство строгое, и данное число не входит в множество его решений.

Решением этого неравенства будет промежуток (20; +∞).

Решение нестрогого неравенства осуществляется так же, как и строгого:

6x — 12 ≥ 18

6x ≥ 30

x ≥ 5

Но есть одно исключение. Запись вида x ≥ 5 нужно понимать так: икс больше или равно пяти, значит число пять входит во множество всех решений неравенства, то есть, записывая ответ, мы ставим квадратную скобку перед числом пять.

x ∈ [5; +∞)

Общие сведения

Роберт Вудвортс (R. S. Woodworth), опубликовавший свой классический учебник по экспериментальной психологии («Experimental psychology», ), определял эксперимент как упорядоченное исследование, в ходе которого исследователь непосредственно изменяет некий фактор (или факторы), поддерживает остальные неизменными и наблюдает результаты систематических изменений. Отличительной особенностью экспериментального метода он считал управление экспериментальным фактором, или, по терминологии Вудвортса, «независимой переменной», и отслеживание его влияния на наблюдаемое следствие, или «зависимую переменную». Целью экспериментатора считается сохранение постоянными всех условий, за исключением одного — независимой переменной.

В упрощённом примере независимую переменную можно рассматривать как некий релевантный стимул (St(r)), силу которого варьирует экспериментатор, в то время, как зависимая переменная — реакция (R) испытуемого, его психики (P) на воздействие этого релевантного стимула.

Однако, как правило, именно искомая стабильность всех условий, кроме независимой переменной, в психологическом эксперименте недостижима, так как практически всегда помимо этих двух переменных присутствуют и дополнительные переменные, систематические иррелевантные стимулы (St(1)) и случайные стимулы (St(2)), ведущие соответственно к систематическим и случайным ошибкам. Таким образом окончательное схематическое изображение экспериментального процесса выглядит так:

Следовательно, в эксперименте можно выделить три вида переменных:

1. Независимая переменная
2. Зависимая переменная
3. Дополнительные переменные (или внешние переменные)

Итак, экспериментатор пытается установить функциональную зависимость между зависимой и независимой переменной, что выражается в функции R=f(St(r)), попытавшись при этом учесть систематическую ошибку, возникшую вследствие воздействия иррелевантных стимулов (примерами систематической ошибки можно назвать фазы Луны, время суток и др.). Для уменьшения вероятности воздействия случайных ошибок на результат исследователь стремится проводить серию опытов (примером случайной ошибки, может быть, например, усталость или же попавшая в глаз испытуемому соринка).

Основная задача экспериментального исследования

Общая задача психологических экспериментов заключается в том, чтобы установить наличие связи R=f(S, P) и, по возможности, вид функции f (бывают различные виды связи — причинно-следственные, функциональные, корреляционные и др.). В данном случае, R — реакция испытуемого, S — ситуация, а P — личность испытуемого, психика, или «внутренние процессы». То есть, грубо говоря, так как психические процессы невозможно «увидеть», в психологическом эксперименте на основании реакции испытуемых на стимулирование, регулируемое экспериментатором, делается какой-либо вывод о психике, психических процессах или личности испытуемого.

Этапы эксперимента

В каждом эксперименте можно выделить следующие этапы.
Первый этап — постановка задачи и цели, а также построение плана эксперимента.
План эксперимента должен строиться с учётом накопленных знаний и отражать актуальность проблемы.

Валидность в психологическом эксперименте

Основная статья: Валидность (психология)

Как и в естественнонаучных экспериментах, так и в психологических краеугольным камнем считается понятие валидности: если эксперимент валиден, учёные могут обладать некоторой уверенностью в том, что ими было измерено именно то, что они хотели измерить. Предпринимается множество мер для того, чтобы соблюдать все виды валидности. Однако быть абсолютно уверенным в том, что в каком-то, даже самом продуманном, исследовании можно совершенно соблюсти все критерии валидности, невозможно. Полностью безупречный эксперимент недостижим.

Этапы психологического эксперимента

Общая модель проведения психологического эксперимента соответствует требованиям научного метода. При проведении целостного экспериментального исследования выделяют следующие этапы:

1. Первичная постановка проблемы
2. Работа с научной литературой
   • Поиск определений базовых понятий
   • Составление библиографии по тематике исследования
3. Уточнение гипотезы и определение переменных
4. Выбор экспериментального инструмента, позволяющего:
   • Управлять независимой переменной
   • Регистрировать зависимую переменную
5. Планирование экспериментального исследования
   • Выделение дополнительных переменных
   • Выбор экспериментального плана
6. Формирование выборки и распределение испытуемых по группам в соответствии с принятым планом
7. Проведение эксперимента
   • Подготовка эксперимента
   • Инструктирование и мотивирование испытуемых
   • Собственно экспериментирование
8. Первичная обработка данных
   • Составление таблиц
   • Преобразование формы информации
   • Проверка данных
9. Статистическая обработка
   • Выбор методов статистической обработки
   • Преобразование экспериментальной гипотезы в статистическую гипотезу
   • Проведение статистической обработки
10. Интерпретация результатов и выводы
11. Фиксация исследования в научном отчёте, статье, монографии, письме в редакцию научного журнала

Общие сведения

Роберт Вудвортс (R. S. Woodworth), опубликовавший свой классический учебник по экспериментальной психологии («Experimental psychology», ), определял эксперимент как упорядоченное исследование, в ходе которого исследователь непосредственно изменяет некий фактор (или факторы), поддерживает остальные неизменными и наблюдает результаты систематических изменений. Отличительной особенностью экспериментального метода он считал управление экспериментальным фактором, или, по терминологии Вудвортса, «независимой переменной», и отслеживание его влияния на наблюдаемое следствие, или «зависимую переменную». Целью экспериментатора считается сохранение постоянными всех условий, за исключением одного — независимой переменной.

В упрощённом примере независимую переменную можно рассматривать как некий релевантный стимул (St(r)), силу которого варьирует экспериментатор, в то время, как зависимая переменная — реакция (R) испытуемого, его психики (P) на воздействие этого релевантного стимула.

Однако, как правило, именно искомая стабильность всех условий, кроме независимой переменной, в психологическом эксперименте недостижима, так как практически всегда помимо этих двух переменных присутствуют и дополнительные переменные, систематические иррелевантные стимулы (St(1)) и случайные стимулы (St(2)), ведущие соответственно к систематическим и случайным ошибкам. Таким образом окончательное схематическое изображение экспериментального процесса выглядит так:

Следовательно, в эксперименте можно выделить три вида переменных:

1. Независимая переменная
2. Зависимая переменная
3. Дополнительные переменные (или внешние переменные)

Итак, экспериментатор пытается установить функциональную зависимость между зависимой и независимой переменной, что выражается в функции R=f(St(r)), попытавшись при этом учесть систематическую ошибку, возникшую вследствие воздействия иррелевантных стимулов (примерами систематической ошибки можно назвать фазы Луны, время суток и др.). Для уменьшения вероятности воздействия случайных ошибок на результат исследователь стремится проводить серию опытов (примером случайной ошибки, может быть, например, усталость или же попавшая в глаз испытуемому соринка).

Основная задача экспериментального исследования

Общая задача психологических экспериментов заключается в том, чтобы установить наличие связи R=f(S, P) и, по возможности, вид функции f (бывают различные виды связи — причинно-следственные, функциональные, корреляционные и др.). В данном случае, R — реакция испытуемого, S — ситуация, а P — личность испытуемого, психика, или «внутренние процессы». То есть, грубо говоря, так как психические процессы невозможно «увидеть», в психологическом эксперименте на основании реакции испытуемых на стимулирование, регулируемое экспериментатором, делается какой-либо вывод о психике, психических процессах или личности испытуемого.

Этапы эксперимента

В каждом эксперименте можно выделить следующие этапы.
Первый этап — постановка задачи и цели, а также построение плана эксперимента.
План эксперимента должен строиться с учётом накопленных знаний и отражать актуальность проблемы.

Валидность в психологическом эксперименте

Основная статья: Валидность (психология)

Как и в естественнонаучных экспериментах, так и в психологических краеугольным камнем считается понятие валидности: если эксперимент валиден, учёные могут обладать некоторой уверенностью в том, что ими было измерено именно то, что они хотели измерить. Предпринимается множество мер для того, чтобы соблюдать все виды валидности. Однако быть абсолютно уверенным в том, что в каком-то, даже самом продуманном, исследовании можно совершенно соблюсти все критерии валидности, невозможно. Полностью безупречный эксперимент недостижим.

Классификации экспериментов

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.

Патопсихологический эксперимент — целью эксперимента ставится задача качественной и количественной оценки основных процессов мышления; экспериментатор, как правило, не интересуется непосредственными результатами тестирования, так как в ходе эксперимента проводится исследование способа достижения результата.

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).