Словом эксперимент пользуются часто и вольно по отношению к строгому значению этого термина. Причина споров о том, что является и что не является экспериментом, состоит в том, что при правильном применении и в надлежащем контексте эксперимент служит самым мощным методом выявления причинных связей между событиями. Можно начать с простого и непсихологического примера, чтобы показать, как, подобно многим другим методическим подходам, эксперимент применяется нами в повседневной жизни, хотя и менее строго, чем в науке.
Предположим, кто-то из друзей сказал, что одно из ваших любимых домашних растений от капельки лимонного сока будет прекрасно расти. Вам доподлинно известно, что такого не бывает! Чтобы убедительно доказать вздорность этого утверждения, вы выбираете два растения, одинаковых по состоянию и развитию, ставите горшки на один подоконник и только в один из них еженедельно капаете по капле лимонного сока. Затем вместе с другом вы начинаете с интересом наблюдать за различиями отобранных растений. Не думая о возможных итогах этого опыта сейчас, обратим внимание на саму процедуру. Основным экспериментальным принципом в данном случае является то, что одна переменная величина подвергается изменениям, в то время как все прочие переменные строго контролируются. Очень разумно было предусмотреть, чтобы растения были примерно одинаковыми. Главным является изменение только одного фактора (добавление лимонного сока). Разумно будет также проводить перед каждым растением одинаковое время, иначе можно будет заявить, что экспериментальное растение больше подвергалось действию вашего дыхания (существует же мнение о действии разговоров на растения) и это могло исказить результаты исследования.
Основной задачей психологического экспериментального исследования является построение такой исследовательской ситуации, в которой становится доступным объективное внешнее наблюдение и регистрация существенных особенностей внутреннего психического явления. Причем задачей самого экспериментального варьирования условиями является выявление единственной психологической интерпретации действия или поступка обследуемых, исключая возможность проявления конкурирующих интерпретаций. По мнению В.В. Никандрова, эта задача достигается благодаря следующим основным характеристикам эксперимента:
- инициативе экспериментатора в проявлении интересующих его психологических фактов;
- возможности варьирования условий возникновения и развития психических явлений;
- строгому контролю и фиксации условий и процесса их протекания;
- изоляции одних и акцентировании других факторов, обусловливающих изучаемые феномены, которая дает возможность выявления закономерностей их существования;
- возможности повторения условий эксперимента для многократной проверки получаемых научных данных и их накопления;
- варьированию условий для количественных оценок выявляемых закономерностей.
Таким образом, психологический эксперимент можно определить как метод, при котором исследователь сам вызывает интересующие его явления и изменяет условия их протекания с целью установить причины возникновения этих явлений и закономерности их развития.
С точки зрения норматива рассуждений исследователя экспериментальный метод выступает в качестве образца гипотетико-дедуктивного рассуждения.
Гипотетико-дедуктивный метод - путь проверки теоретических гипотез путем выведения из них следствий, проверяемых как частные, т.е. эмпирически нагруженные высказывания. Предполагает, что от общих высказываний - теоретических гипотез - исследователь переходит к выдвижению эмпирически проверяемых гипотез о последствиях предполагаемых законов.
Рассмотрим более подробные основные характеристики эксперимента: экспериментальные переменные, их виды и группы участников.
Экспериментальные переменные: виды, отношения, контроль
Наиболее существенным отличием эксперимента как метода сбора данных является способ исследовательского отношения к изучаемой предметной области: в эксперименте исследователь не просто провоцирует, или создает условия для наблюдения предполагаемых закономерностей, а организует специальный контроль - управляет переменными, посредством чего активно вмешивается в ход изучаемых процессов.
Решение вопроса о том, что наблюдать или измерять и какие формы контроля экспериментальных воздействий организовывать, определяется научной гипотезой, выработанной в процессе теоретических изысканий.
В психологическом эксперименте проверяется причинноследственная, или каузальная психологическая гипотеза. Активность экспериментатора связана именно с тем, чтобы при помощи организации экспериментальных воздействий и других форм экспериментального контроля обеспечить обоснованный вывод о том, что полученные эмпирические данные соответствуют высказыванию «переменная Х воздействует на переменную Y таким образом, что...».
Предположим, что вы хотите выяснить, влияет ли на память чувство голода. Сначала вы формируете две группы людей. Затем вы можете попросить членов одной группы выполнить тест, пока они голодны. Вторая группа должна выполнить тот же самый тест после принятия пищи. Сравнив средние баллы, оценивающие способность запоминания в двух группах, вы можете сказать, влияет ли чувство голода на память.
Пример показывает, что простейший психологический эксперимент основан на использовании двух групп участников - экспериментальной и контрольной. Термин экспериментальная группа используется для обозначения участников, испытывающих экспериментальное воздействие. Участники, не испытывающие воздействия, принадлежат к контрольной группе. В идеале, участники из контрольной группы абсолютно идентичны участникам из экспериментальной группы и отличаются от них только тем, что не испытывают экспериментальное воздействие. Таким образом, контрольная группа дает базовые показатели, с которыми сравниваются оценки экспериментальной группы.
Идентификация причин и следствий в экспериментальном исследовании диктует выделение трех типов переменных: независимая, зависимая и внешние. Под переменной в эксперименте, как и при измерении, понимают определенный параметр реальности, который может иметь два и более значения.
1. Независимые переменные - это условия, изменяемые или варьируемые экспериментатором, который устанавливает их размер, количество или значение. Независимые переменные - это предполагаемые причины различий в поведении.
Независимая переменная представляет собой интересующий экспериментатора фактор, изучаемый с целью обнаружить его влияние на поведение. Иногда его называют «управляемый фактор», так как экспериментатор осуществляет над ним полный контроль и сам разрабатывает ситуации для участников исследования (экспериментальное воздействие).
Независимые переменные должны принимать как минимум два значения, «уровня», т.е. в эксперименте должны сравниваться, по крайней мере, две ситуации или два условия - отсутствие экспериментального воздействия и его наличие. Например, в исследовании влияния сцен насилия, показанных по телевизору, на детскую агрессивность одним детям могут показать передачу с жестокими сценами, а другим - не показывать. Уровни некоторых независимых переменных можно выбирать на основе непрерывной шкалы. Например, можно изменять количество кофеина, который дается испытуемым, и затем наблюдать его воздействие на их способность к точному метанию дротиков. Здесь можно использовать разные дозировки кофеина (5, 20 и 50 мг) и, конечно, условие, когда кофеин не принимается совсем. Другие независимые переменные являются дискретными или категориальными, например два типа инструкций запоминания.
Помимо уровней выделяют два вида независимых переменных: активные и атрибутивные. Активная независимая переменная - это переменная, доступная непосредственному манипулированию экспериментатора.
Под непосредственным манипулированием понимают 1) контроль над уровнями независимой переменной, 2) контроль над тем, что экспериментатор самостоятельно решает какой уровень независимой переменной предоставляется той или иной группе испытуемых.
В качестве активной независимой переменной могут выступать: характеристики заданий, параметры экспериментальной ситуации, управляемые особенности испытуемого и другие переменные. Следует заметить, что многообразие факторов, которые можно использовать в качестве независимой переменной, ограничено только пределами фантазии исследователя.
Характеристики заданий как независимые переменные представляют собой варьирование характеристиками стимулов, изменение типов ответов (вербальные - невербальные), вариативность шкалы оценок, инструкций и целей, варьирование средствами решения задачи, постановка препятствий для решения экспериментальных задач и изменение системы стимулирования деятельности испытуемых (поощрение - наказание).
В качестве примера может служить исследование памяти, участникам которого показывают один и тот же список слов, но дают разные инструкции по способу запоминания. Одну группу просят создавать визуальные образы для слов, другую - устанавливать ассоциации между смежными парами слов, а третью - просто повторять каждое слово по три раза.
Параметры экспериментальной ситуации могут быть представлены в виде «физических параметров» - температуры, шума, вибрации, времени суток и др.; динамики социально-психологических параметров группы (удаление лидера, удаление аутсайдера, изменение структуры группы); особенностей общения испытуемого и исследователя. В.Н. Дружинин указывает на особенности общения и взаимодействия испытуемого и экспериментатора как на особую разновидность ситуационных независимых переменных.
В качестве параметра экспериментальной ситуации может выступать наличие внешних наблюдателей в изучении готовности людей оказывать помощь другим людям. Исследователь может создать три разных ситуации. В одном случае участник один встречает человека, нуждающегося в помощи, в другом - участник и пострадавший могут быть окружены группой из трех или шести наблюдателей. В этом случае в качестве ситуативной независимой переменной выступает количество людей, а ее значениями будут ноль, три и шесть (число наблюдателей).
В качестве управляемых особенностей испытуемого выступают различные эмоциональные состояния или состояния работоспособности, утомления, тревожности и т.п.
Атрибутивная независимая переменная - это переменная, недоступная непосредственному манипулированию экспериментатора. К ним относятся пол испытуемого, возраст, уровень самооценки, интеллектуальные особенности, акцентуации характера, этничность, цвет глаз и т.д. В.Н. Дружинин считает, что их справедливо было бы отнести к дополнительным переменным, поскольку на них нельзя воздействовать, а можно лишь учесть их уровень при формировании экспериментальных и контрольных групп.
Важно отметить, что своеобразие атрибутивной переменной заключается в неочевидности ее влияния в качестве причины.
Для иллюстрации различий между активными (управляемыми) и атрибутивными (субъектными) переменными рассмотрим гипотетическое исследование влияния тревожности на способность людей проходить лабиринт. Тревожностью можно управлять непосредственно, создав ситуацию, в которой одна группа будет испытывать тревожность, выполняя задание перед лицом большого количества людей, а второй группе зрителей не будет. Человек, согласившийся принять участие в таком исследовании, является потенциальным участником любой из групп. С другой стороны, чтобы провести исследование с использованием атрибутивной переменной, можно подобрать две группы, различающиеся по уровню присущей им личностной тревожности, и предложить участникам пройти лабиринт. В первую группу войдут люди с высокой тревожностью, предварительно выявленной с помощью специального теста. Вторая группа будет включать более спокойных людей.
При использовании атрибутивных переменных экспериментатор может варьировать определенный фактор (т.е. отбирать участников, имеющих конкретные характеристики), но не может поддерживать все остальные факторы постоянными. Отбор участников по степени предрасположенности к тревожности (высокой или низкой) не гарантирует, что две группы будут эквивалентны по другим показателям. Фактически они могут различаться по многим показателям (например, по уровню притязаний), которые способны повлиять на результаты эксперимента. Если в ходе такого исследования возникает различие между группами, то мы не можем сказать, что его причиной является атрибутивная переменная. Мы можем лишь говорить о том, что результаты групп различаются по зависимому показателю.
Различают две основные схемы задания (или условия воздействия) независимой переменной. Независимая переменная может выступать как внутригрупповой и как межгрупповой фактор. В первом случае одному и тому же испытуемому предъявляются последовательно разные уровни независимой переменной или он проходит через разные условия независимой переменной (например, смена инструкции). Важно, что меняется и экспериментальный материал (например, нельзя решать повторно ту же мыслительную задачу), и субъективное состояние - подготовленность испытуемого к выполнению заданий. Во втором случае - межгрупповой схемы - разные уровни независимой переменной могут быть даны различным группам испытуемых, одновременно выполняющим одну и ту же деятельность. Эксперимент будет называться межгрупповым не по форме проведения (решение выполняется в группе или индивидуально), а благодаря способу сравнения значений зависимой переменной. При межгрупповой схеме главным является то, что одни испытуемые прошли через контрольное условие, а другие - через экспериментальное, и сравниваются результаты решений в этих двух группах.
Для ряда психологических гипотез выбор исследователя между этими двумя основными схемами экспериментирования не является принципиальным, он обусловлен соображениями удобства, экономичности проведения исследования, предпочтений тех или иных форм контроля внешних переменных.
2. Зависимые переменные являются мерой результатов эксперимента. Если эксперимент можно описать как воздействие Х на Y, и Х - это независимая переменная, то Y - это зависимая переменная. Другими словами зависимой переменной называют ту измеряемую переменную, показатели которой при планировании эксперимента рассматриваются в качестве откликов или следствий влияния независимой переменной. Подобные следствия часто выявляются с помощью системы мер выполнения каких-то действий, например с помощью тестовых оценок.
В качестве зависимой переменной в психологических исследованиях выбираются параметры вербального и невербального поведения. Они в свою очередь подразделяются на формальнодинамические и содержательные.
Формально-динамические параметры:
- точность-ошибочность (задачи на достижение);
- латентность (время от момента предъявления стимула до выбора решения);
- длительность или скорость выполнения - характеристика исполнительного действия (время между выбором действия и окончанием его выполнения);
- темп или частота действий;
- продуктивность - отношение числа ошибок или качества выполнения действий ко времени выполнения.
Содержательные параметры поведения: распознавание различных форм поведения, с помощью а) специально обученных экспертов (например, определение уровня агрессии как функции отдельных ее проявлений в мимике, жестах, брани, рукоприкладстве и т.п.); б) опросников и других психодиагностических методов.
Различают одномерные и многомерные зависимые переменные. Одномерная зависимая переменная представлена единственным параметром, изменения которого и изучаются в эксперименте (например, скорость сенсомоторной реакции). Многомерная зависимая переменная представлена совокупностью параметров. Например, внимательность может оцениваться объемом просмотренного материала, количеством отвлечений, числом правильных и ошибочных ответов и т.д. Каждый параметр может фиксироваться отдельно.
Правдоподобность выводов любого эксперимента отчасти определяются правильностью выбора зависимой переменной, измеряемой в ходе исследования. На эмпирический вопрос можно получить ответ, только если вопрос сформулирован с определенной степенью точности. Один из ключевых моментов разработки эксперимента касается операциональных определений характеристик поведения, выбранных и измеряемых как зависимые переменные. Воспроизведение эксперимента возможно, только если отдельные характеристики поведения точно определены.
Отношения между зависимой и независимой переменными
Основное свойство зависимой переменной - это сензитивность, т.е. чувствительность к изменениям независимой переменной. Если при изменении независимой переменной зависимая переменная не изменяется, то последняя несензитивна, и эксперимент в таком случае не имеет смысла. Известны два варианта проявления несензитивности зависимой переменной: «эффект потолка» и «эффект пола». «Эффект потолка» наблюдается в том случае, когда предъявляемая задача настолько проста, что ее выполняют все испытуемые независимо от возраста. «Эффект пола», напротив, возникает в том случае, когда задание настолько сложно, что с ним не может справиться ни один из испытуемых.
Рассмотрим основные варианты отношений между независимыми и зависимыми переменными. Существует, как минимум, шесть видов связи переменных (рис. 4, 5, 6, 7, 8, 9).
3. Внешние переменные - это условия, влияние которых на результат эксперимента исследователь желает устранить. Они представляют собой неуправляемые факторы, сами по себе не интересующие исследователя, но способные повлиять на изучаемое поведение. Если их поддерживают постоянными, они не представляют опасности для исследования, но при отсутствии адекватного контроля над ними могут определенным образом воздействовать на исследуемое поведение. Такое явление называется смешением. Любая неуправляемая внешняя переменная может повлиять на интерпретацию результатов. Внешние переменные «ковариируют» с действием независимых переменных, поэтому их воздействия невозможно различить. Таким образом, если в исследование вмешивается неконтролируемая внешняя переменная, результаты такого исследования могут быть вызваны действием как осложняющей (внешней) переменной, так и независимой, а также их комбинацией. Узнать при этом, чем в действительности вызываются результаты, не представляется возможным.
Мы можем рассмотреть это на примере нашего эксперимента «чувство голода/память». Чувство голода является независимой переменной - мы хотим узнать, влияет ли оно на память. Память является зависимой переменной, мы хотим узнать, зависит ли способность запоминать от того, насколько голоден человек. Все остальные условия, которые могли бы повлиять на баллы, оценивающие память, - внешние переменные. Примерами их могут быть количество часов, которое человек спал ночью накануне теста, интеллект или степень сложности вопросов.
Рассмотрим пример. Исследователь поставил перед собой задачу доказать, что студенты, пытающиеся сразу изучить большое количество материала, не имеют таких хороших результатов, как те, кто разделяет материал на несколько частей. Другими словами, быстрое заучивание менее эффективно, чем равномерно распределенное заучивание материала. Выбираются три группы студентов, и каждой из них дается задание: выучить пять глав учебника по общей психологии. Первой группе дают на изучение материала три часа в понедельник, второй - три часа в понедельник и три часа во вторник, а третьей - по три часа в понедельник, вторник и среду (табл.4). В пятницу проверяется знание материала участниками всех трех групп. Результаты показывают, что участники третьей группы получили самые высокие оценки, более низкие оценки получили участники второй группы, а первая группа практически не справилась с заданием. Исследователь заключает, что распределенные занятия более эффективны, чем массированные.
Скорее всего, вы не согласитесь с выводом экспериментатора, поскольку в этом исследовании легко можно обнаружить две внешние переменные. Распределение занятий действительно различается (1, 2, 3 дня), но также различается и общее количество занятий. (3, 6 и 9 часов). Этот пример иллюстрирует, как невозможно определить, вызваны ли результаты одним фактором (распределением нагрузки) или другим (общее время занятий).
Вторая внешняя переменная не так очевидна, но вызывает не меньше проблем. Речь идет о времени, проходящем до проверки результата. Проверка всех групп проводится в пятницу, но время, прошедшее с момента изучения материала, у каждой группы разное. Таким образом, в этом эксперименте фактор распределения нагрузки осложнен одновременно общим временем обучения и временем, прошедшим до проверки. Каждый фактор сам по себе может повлиять на результаты, но также они могут воздействовать совместно и изменить общую картину каким-то особым образом. Взгляните на табл. 5. С ее помощью можно легко выявить побочные переменные.
В двух средних столбцах даны внешние переменные — их необходимо поддерживать постоянными, используя соответствующие стратегии.
Помнить о возможном действии осложняющих факторов и разрабатывать механизмы контроля над ними — значит сформировать один из наиболее сложных навыков, необходимых для научного мышления.
Процедуру эксперимента можно определить следующим образом: экспериментирование - это (1) манипуляции уровнями независимой переменной, (2) контроль релевантных ей внешних переменных и (3) наблюдение эффекта манипуляций по зависимой переменной.
Способы контроля внешних переменных
Экспериментальный контроль, кроме управления независимой переменной, означает также контроль внешних или сопутствующих переменных. Смешения независимой переменной с ними представляют угрозы валидности эксперимента.
Выделяют следующие способы контроля внешних переменных.
1. Элиминация внешних воздействий. Представляет собой наиболее радикальный способ контроля. Он состоит в полном исключении из внешней среды каких бы то ни было внешних переменных (лабораторный эксперимент). Следует отметить, что элиминировать воздействия всех внешних переменных практически невозможно, да и не всегда нужно, так как результаты, полученные в условиях элиминации внешних воздействий, вряд ли могут быть перенесены в реальность.
2. Создание константных условий. Суть этого способа состоит в том, чтобы сделать внешние воздействия постоянными и одинаковыми для всех испытуемых. В частности, исследователь стремится сделать постоянными пространственно-временные условия эксперимента, технику его проведения, оборудование, предъявление инструкции и т.д.
3. Балансировка. Применяется в тех случаях, когда нет возможности исключить внешнюю переменную или сделать ее влияние постоянным. Этот способ применяется и в ситуации, когда внешняя переменная не поддается идентификации. Суть заключается в том, что формируется контрольная группа участников, которая существует в тех же условиях, что и экспериментальная:
- а) в экспериментальной группе - независимая переменная + внешняя переменная;
- б) в контрольной выборке - внешняя переменная.
Иногда требуется более одной контрольной группы. Например, в фармакологии часто используется контрольная группа плацебо. Группу плацебо лучше всего представить как группу, членам которой внушают, что оказанное на них воздействие улучшит их работоспособность или избавит от тех или иных симптомов, в то время как в действительности никаких воздействий не оказывается.
Если внешняя переменная известна, то балансировка заключается в воздействии каждого ее значения в сочетании с каждым уровнем независимой переменной.
В частности, такая внешняя переменная, как пол экспериментатора, в сочетании с независимой переменной - пол испытуемого, приведет к созданию четырех экспериментальных серий:
- a) мужчина экспериментатор - мужчины испытуемые;
- b) мужчина экспериментатор - женщины испытуемые;
- c) женщина экспериментатор - мужчины испытуемые;
- d) женщина экспериментатор - женщины испытуемые.
4. Контрбалансировка. Практикуется чаще всего тогда, когда эксперимент включает в себя несколько серий. Испытуемый оказывается в разных условиях последовательно, однако предыдущие условия могут изменять эффект воздействия последующих. Для ликвидации возникающего в этом случае «эффекта последовательности» разным группам испытуемых экспериментальные условия предъявляются в различном порядке. Следует также учитывать, что большое число попыток вызывает утомление испытуемых.
Например, в первой серии эксперимента первой группе предъявляется решение интеллектуальных задач от более простых к более сложным, а второй — от более сложных к более простым. Во второй серии, напротив, первой группе предъявляется решение интеллектуальных задач от более сложных к более простым, а второй — от более простых к более сложным.
Смысл контрбалансировки состоит в том, что порядок предъявления разных задач, стимулов, воздействий в одной из групп компенсируется иным порядком предъявления заданий в другой группе.
5. Двойной слепой метод - применение экспериментального воздействия (применение плацебо), о котором не знают ни испытуемый, ни экспериментатор. Этот прием способствует исключению предвзятости, как исследователя, так и испытуемого в эксперименте. Причем кому из испытуемых предложено плацебо, а кому - лекарство, известно только третьему наблюдателю - помощнику экспериментатора.
Д. Кэмпбелл выделил еще один способ контроля влияния внешней переменной. Этот способ связан с особым отбором участников эксперимента.