Практическое занятие 10- 11

Однофакторные планы

 

На практическом занятии вы получите знания, которые сделают вас способными:

• определить четыре вида однофакторного плана: планы с независимыми, уравненными и неэквивалентными группами, а также план с повторяемыми измерениями;

• понимать, когда нужно применять проверку по критерию Стъюдента для независимых и зависимых групп;

• понимать, когда нужно использовать различные виды контрольных групп: группы плацебо и листа ожидания, а также сцепленную контрольную группу;

• назвать две главные причины использования более чем двух значений для независимой переменной;

План занятия

1. Однофакторные двухуровневые планы и их анализ.

2. Планы с контрольными группами.

3. Однофакторные многоуровневые планы и их анализ.

Однофакторные двухуровневые планы и их анализ

Однофакторные двухуровневые планы относятся к самым простым исследованиям. Различают четыре вида планов с одной независимой переменной:

- однофакторный план с независимыми группами.

- однофакторный план с уравненными группами;

- однофакторный план с неэквивалентными группами.

- однофакторный план с повторяемыми измерениями.

Приведите примеры всех видов планов (можно воспользоваться лекционным материалом и материалами предыдущих практических занятий).

Анализ однофакторных двухуровневых планов

Прочитайте текст, который поможет вам осознать различные случаи использования критерия Стъюдента и решите задачу №2.

Чтобы выяснить, являются ли различия, обнаруженные между результатами двух условий при двухуровневом плане, значимыми или они вызваны случайностью, требуется провести статистический анализ вывода. Если в обработке результатов эксперимента используется интервальная шкала измерений или шкала отношений, для проведения анализа чаще всего применяется одна из двух разновидностей про­верки по критерию Стьюдента. При использовании номи­нальной или порядковой шкал необходимо использовать другие подходы.

Есть две разновидности проверки по критерию Стьюдента. Первая из них на­зывается проверкой для независимых групп и, как ясно из названия, она исполь­зуется, если две группы участников совершенно независимы друг от друга. Это возможно: а) когда участники исследования случайным образом распределены по группам или б) если изучаемая переменная является субъективной (например, если участники делятся на женщин и мужчин). Если независимая переменная представ­ляет собой внутрисубъектный фактор или две различные группы людей формиру­ются таким образом, что между ними устанавливаются определенные отношения (например, испытуемые в группе А уравнены по интеллекту с участниками группы В), то используется проверка по критерию Стьюдента для зависимых групп (иногда ее называют проверкой по критерию Стьюдента для коррелированных групп). Четы­рем рассмотренным однофакторным планам соответствуют следующие варианты проверки по критерию Стьюдента:

• проверка по критерию Стьюдента для независимых групп:

- план с независимыми группами;

- план с неэквивалентными группами;

• проверка по критерию Стьюдента для зависимых групп:

- план с уравненными группами;

- план с повторяемыми изменениями.

По сути, проверка по критерию Стьюдента заключается в нахождении разницы между двумя значениями среднего арифметического и выяснении (с определенной вероятностью), не превышает ли эта разница значения, получаемого при воздей­ствии только случайных факторов. Если она больше этого значения и можно ис­ключить потенциальные осложнители, то исследователь может с высокой вероят­ностью заключить, что различия действительно существуют.

Задача 1

Исследователь провел простой эксперимент с памятью. Одна группа изучает список из 25 слов при скорости показа 2 сек. на слово, а другая – при скорости 4 сек. на слово. В таблице представлены результаты исследования. Сравните различия между группами по критерию Стъюдента.

 

Таблица 8

Результаты исследования памяти в группах с разной скоростью показа стимула.

№ испытуемого	2 сек слово	№ испытуемого	4 сек слово

 

С формулой и алгоритмом вычисления коэффициента Стъюдента для независимых групп вы знакомились на занятии 4 и 5:

Задача 2

Исследователь использует план с уравненными группами для сравнения двух способов обучения компьютерной грамотности – курс самостоятельного изучения и лекционный курс. 10 студентов в каждой группе были уравнены по среднему баллу и коэффициенту вербального интеллекта. Зависимая переменная может принимать максимальное значение равное 35. В таблице приведены данные исследования. Сравните эффективность обучения по программам, используя критерий Стъюдента для зависимых групп.

 

Таблица 9

Результаты исследования эффективности обучения компьютерной грамотности испытуемых в уравненных группах.

Найдите все составляющие

Подставьте составляющие в формулу и вычислите значение критерия.

Определите, является ли найденное значение t значимым. Степень свободы для коэффициента Стьюдента для независимых групп равняется количеству пар оценок минус 1, в данном случае df= 10 - 1 = 9. Снова воспользуйтесь таблицей для определения значимости. Для строки, в которой df = 9, крити­ческие значения равны 2, 26 (уровень значимости 0, 05) и 3, 25 (уровень значимости 0, 01). Найденное значение (6, 63) превышает оба критиче­ских значения, а следовательно, t значим при уровне значимости 0, 01. Таким образом, курс для самостоятельного изучения эффективнее тра­диционного лекционного курса.

Планы с контрольными группами

Вам уже известны различия между экспериментальными и контрольными группами. Кроме обычной контрольной группы, не подвергающейся воздействию, различают еще три вида контрольных групп: плацебо, листа ожидания, сцепленные группы. Приведите примеры исследований с участием этих видов групп (воспользуйтесь лекционным материалом).

Однофакторные многоуровневые планы и их анализ.

Пользуясь лекционным материалом, ответьте на следующие вопросы:

1. В чем преимущества однофакторных многоуровневых планов по сравнению с однофакторными двухуровневыми планами?

2. Какие виды многоуровневых планов вам известны? Приведите примеры.

 

Межсубъектный многоуровневый план с независимыми группами

Прочитайте текст о различных видах многоуровневых экспериментальных планов, составьте схемы экспериментов, постройте гистограмму результатов исследования.

Запоминание в контексте и без него

Ученые, посвятившие себя когнитивной психологии и занимающиеся вопросами понимания новой для нас информации, показали, что понять новую идею легче, если она окружена определенным контекстом. Например, главу из книги будет легче понять, если вы сначала прочитаете обзор и задачи этой главы. Исследование Брэнсфор и Джонсона показывает влияние контекста на понимание. В ходе исследования участников просили прочитать и понять следующий текст. Попробуйте и вы:

Если шарики лопнут, звук не сможет быть услышан, поскольку это произойдет слиш­ком далеко от нужного этажа. Закрытое окно также не даст возможности распростра­ниться звуку, так как большинство зданий обладают весьма неплохой звукоизоляци­ей. Поскольку вся процедура зависит от равномерного потока электричества, разрыв провода также может вызвать проблемы. Конечно, человек может кричать, но челове­ческий голос недостаточно силен, чтобы разнестись так далеко. Дополнительная про­блема состоит в том, что у инструмента может порваться струна. Тогда сообщение оста­нется без аккомпанемента. Очевидно, что чем меньше будет расстояние, тем лучше. Тем самым будет меньше потенциальных проблем. При личном контакте возможностей потерпеть неудачу будет гораздо меньше.

Брэнсфорд и Джонсон обнаружили, что пониманию можно помочь, использовав определен­ный контекст. Психологи разработали однофакторное исследование с независимыми группа­ми, в котором независимая переменная принимала пять значений. Испытуемые, случайным образом распределенные в контрольную группу, выполняли задание, аналогичное только что выполненному вами: они читали текст и старались запом­нить как можно больше идей из 14, содержащихся в тексте. В результате в среднем они запомнили 3, 6 идей, что совсем не впечатляет. Чтобы проверить, сможет ли простое повторение улучшить запоминание, вторую группу попросили прочитать рассказ дважды. Это не помогло — испытуемые запомнили 3, 8 идей. Третьей груп­пе предварительно показали рисунок, а затем попросили прочитать и пересказать текст. Участники из этой группы запомнили 8, 0 идей из 14. Очевид­но, что рисунок явился общим контекстом, помогшим участникам понять рассказ. Но обязательно ли сначала рассмотреть рисунок, а затем прочитать текст? Да, обя­зательно. При четвертом условии эксперимента участники читали рассказ, затем рассматривали рисунок, а потом пересказывали прочитанный текст. Они запомни­ли 3, 6 идей — ровно столько, сколько запомнили члены контрольной группы. Пятой группе предложили частичный контекст. Прежде чем читать рассказ, они рассмотрели рисунок, содержащий все отдельные части целого рисунка, но ина­че расположенные. Испытуемые из этой группы запомнили в среднем 4, 0 идей. Полученные результаты можно изобразить графически в виде гистограммы.

Вывод: Таким образом, контекст улучшает пони­мание, но только если он введен предварительно. Так как представление контекста после прочтения текста не улучшает запоминания, можно сделать вывод, что кон­текст делает это, облегчая первичную обработку информации, а не ее последующее восстановление в памяти. Можно также отбросить предположение, что простое по­вторение улучшает запоминание, ведь удваивание количества повторений текста не способствовало запоминанию. Кроме того, недостаточно просто показать отдельные части рассказа (как в случае с частичным контекстом) — они должны быть располо­жены в определенном порядке и отражать суть запоминаемого материала.

Внутрисубъектный многоуровневый план с повторяемыми измерениями

Прежде всего, расшифруйте смысл названия данного вида плана. Вспомните, что в случае внутрисубъектного плана используются различные варианты позиционного уравнивания. Выход за пределы двух уровней дает возможность использовать все его виды. Если каждое условие изучается один раз для каждого испытуемого, доступны и полное, и частич­ное позиционное уравнивание. Если каждое условие исследуется несколько раз для каждого испытуемого, можно использовать обратное позиционное уравнивание или блоковую рандомизацию. В нижеследующем примере каждое условие изучалось толь­ко один раз и для позиционного уравнивания использовался латинский квадрат.

Музыка Моцарта и интеллект

Прочитайте текст, составьте схему эксперимента, какие приемы контроля валидности использованы в данном случае? Составьте схему эксперимента, схему полного позиционного уравнивания и схему латинского квадрата. Ответьте на поставленные в конце текста вопросы.

Может ли прослушивание музыки Моцарта сделать вас умнее? Некоторые счита­ют, что может, — подобный феномен был назван «эффект Моцарта». Несмотря на отсутствие фактов, поддерживающих эту идею, родителей пытаются убедить, что музыка Моцарта способна увеличить вербальные эмоциональные способности, улучшить концентрацию внимания, память и навыки интуитивного и пространственного мышления, а также что высокая частота звуков скрипки тренирует слух, а следовательно, стимуляция мозга уравновешивается прекрасной гармонией. Каковы же основания для таких необычайных утверждений? Поиски приводят нас к небольшому исследованию, опубликованному в 1993 г. в журнале Nature. В нем было показано, что прослушивание произведений Моцарта по 10 минут в день производит кратковременное (т. е. эффект длится недолго) усиление способности к пространственному мышлению у студентов колледжа. Занимающиеся когнитивной психологией ученые скептически отнеслись к информации даже о таком кратковременном эффекте и неоднократно пытались повторить это исследование. Все попытки были неудачными. Одно из таких исследований провели Стил, Болл и Ранк (1977).

В своем исследовании Стил и его коллеги использовали три условия: прослушивание произведений Моцарта в течение 10 минут, прослушивание успокаивающих звуков естественных природных явлений (например, мягкий шум дождя в течение 10 минут) и отсутствие прослушивания каких-либо звуков — в течение 10 минут участники в сидели в тишине и старались расслабиться. Все 36 участников исследовались при каждом условии, а следовательно, план был внутри субъекным многоуровневым. Хотя легко можно было провести полное позиционное уравнивание (шесть различных последовательностей условий, шесть участников, случайным образом распределенные в каждой из шести последовательностей), но авторы решили использовать латинский квадрат размером 3x3, подразумевающий участие 12 испытуемых, случайно распределенных в каждом из рядов квадрата. Чтобы предотвратить искажение, которое могло возникнуть, если бы участники знали, что изучается эффект Моцарта, им «сказали, что эксперимент посвящен влиянию релаксации на запоминание».

Задание на проверку памяти заключалось в воспроизведении в обратном порядке набора чисел. Если стимул был «6-8-3-1-7», то правильный ответ должен был быть «7-1-3-8-6». В ходе каждой попытки испытуемые слушали Моцарта, мягкие звуки дождя или сидели в тишине, а затем выполняли три задания на запоминание чисел. Каждое задание состояло из 9 чисел, представленных в случайном порядке. Таким образом, участники могли набрать от 0 до 27 очков.

Результаты исследования являются статистически значимыми, но они не способствуют продажам записей Моцарта. Среднее количество правильно запомненных чисел было практически одинаковым для всех трех условий: 18, 53 для записей Моцарта, 18, 50 для записи шума дождя и 18, 72 для контрольного условия. Однако, наблюдался значительный эффект тренировки. Вне зависимости от порядка следования условий, участники продемонстрировали улучшение результатов первого набора чисел для запоминания к третьему (средние оценки для них cocтавили соответственно 15.64, 19.14, 20.97)

Нужно ли детям слушать произведения Моцарта? Сделает ли музыка их умнее?

Упражнения для самоконтроля

Выполните следующие упражнения. Для каждого из описанных ниже исследований укажите независимую и зависимую переменные, особенности первой (межсубъектная или внутрисубъектная; управля­емая или субъективная) и назовите, какой экспериментальный план был использован.

1. В исследовании, посвященном изучению влияния булимии на восприятие размера тела, две группы женщин одного возраста (члены одной из групп страдали булимией, а второй — нет) рассматривают серию рисунков, изоб­ражающих женщин разного размера, и указывают, какой размер более всего соответствует их восприятию собственного тела.

2. Студентов колледжа, участвующих в исследовании когнитивных карт, по­просили с помощью прибора для определения направления точно указать направления, в которых находятся три объекта, не видимые из лаборатории и располагающиеся на разных расстояниях от нее.

3. Три группы дошкольников (случайным образом распределенные по 50 чело­век в группу) участвуют в исследовании, посвященном изучению настойчи­вости при выполнении заданий, в котором варьируется время до получения вознаграждения. Детям во всех трех группах раздали трудные головоломки и попросили собирать их, пока не надоест. Одной группе сказали, что по окон­чании работы все получат по 5 долларов. Вторая группа получит 5 долларов через два дня после окончания эксперимента, а третья — через 4 дня.

4. Для изучения воздействия тесноты на решение задач участников попроси­ли решить серию словесных головоломок, находясь при этом либо в боль­ших, либо в маленьких комнатах. Чтобы получить одинаковое среднее зна­чение вербального IQ в группах, исследователи измерили вербальный интел­лект участников, а затем распределили их по двум условиям.

Изобразите результаты следующих исследований графически.

1. В исследовании, посвященном изучению влияния марихуаны на непосредственное запоминание списка слов, участники случайным образом распре­делены на три группы: экспериментальную группу, контрольную группу плацебо и обычную контрольную группу.

Результат А. Марихуана снижает запоминание, а ожидание действия мари­хуаны не влияет на запоминание.

Результат В. Марихуана снижает запоминание, но ожидание действия ма­рихуаны также снижает запоминание.

Результат С. Кажущееся неблагоприятное действие марихуаны на запоми­нание связано только с эффектом плацебо.

2. С помощью надежного и валидного теста исследователь оценивает уровень
независимости у трех групп студенток, которые провели в колледже 2 меся­ца. Высокий уровень независимости означает возможность справляться с
делами самостоятельно. Одна группа (О300) состоит из студенток, живущих
в общежитии, чей дом находится за 300 или более миль от студенческого
городка; студентки из второй группы (0100) живут в общежитии, а их родители живут на расстоянии менее 100 миль от студенческого городка; студент­ки из третьей группы живут дома (Д).

Результат А. Живущие дома студентки более независимы, чем проживаю­щие в общежитии.

Результат В. Чем дальше дом от студенческого городка, тем более незави­симым является человек.

Результат С. Живущие дома студентки и члены группы О300 очень неза­висимы, а студентки из группы О100 — нет.

3. Животные изучают лабиринт, и в процессе этого фиксируются совершаемые ими ошибки (т. е. неправильные повороты). В конце каждой попытки, дой­дя до цели, они получают пищевое вознаграждение. Одной группе крыс еду выдают сразу по достижении цели (задержка 0). Второй группе еду выдают через 5 секунд после достижения цели (задержка 5 секунд).

Результат А. Задержка подкрепления затрудняет обучение.

Результат В. Задержка подкрепления не влияет на обучение.

4. Игроки в баскетбол совершают три серии по 20 свободных бросков в кольцо, ис­пытывая при этом возбуждение различной силы: слабое, среднее или сильное. Предполагается, что слабое возбуждение возникает, если неудачный бросок на­казывается пробежкой вокруг игрового поля (т. е. наказание минимально и не вызывает особого возбуждения). Среднее возбуждение означает два круга во­круг поля, а сильное — четыре круга (т. е. достаточно большое наказание, чтобы создать сильное возбуждение, скорее всего, в виде тревожности). Используется план с повторяемыми измерениями; проведено позиционное уравнивание.

Результат А. Существует линейная зависимость между возбуждением и вы­полнением задания: рост возбуждения снижает качество выполнения задания. Результат В. Существует нелинейная зависимость между возбуждением и выполнением задания: задание выполняется хорошо только при среднем уровне возбуждения.

 

Домашнее задание.

Используя лекционные материалы по теме «Факторный эксперимент», разработай дизайн факторного эксперимента 2*2 и 2*3. Укажи:

1. Варианты независимых переменных и их тип (меж или внутрисубъектная, управляемая или субъективная)

2. Зависимую переменную и ее тип, вид шкалы измерения.

3. Варианты контроля валидности.

4. Вид факторного плана.

5. Объясни, каким образом, обрабатываются данные исследования.