3. Класифікація експериментальних планів

Типи експериментальних планів:

- за відповідністю строгому, або істинному, експерименту: доекспериментальні, експериментальні й квазіекспериментальні плани;

- за характером динаміки незалежної змінної: якісні і кількісні;

- залежно від схеми порівняння: інтраіндивідуальні, міжгрупові, крос-індивідуальні;

- за кількістю незалежних змінних: прості (з 1 незалежною змінною) і факторні (з 2 і більше НЗ).

Класифікаційна схема експериментальних планів (С. Максименко)

Плани з однією незалежною змінною

1. План для двох рандомізованих груп з тестуванням після впливу незалежної змінної (запропонований Р. Фішером).

2. План для двох рандомізованих груп з тестуванням до і після впливу незалежної змінної.

3. План Р. Соломона (1949 р.) для чотирьох груп двох експериментальних і двох контрольних (поєднує два попередні плани).

4. План для 2 співвіднесених груп (з корелюючими парами / групами).

Плани з кількома незалежними змінними

1. Факторні плани.

2. План для 1 досліджуваного з послідовними випробуваннями у різних експериментальних умовах.

А. Худяков виокремлює прості і комплексні плани. До останніх він включає факторні плани і багаторівневі плани (вивчається послідовний вплив різних градацій 1 незалежної змінної).

Окреме можна визначити два основних типи плану контролю змінних:

1. Міжгруповий план, коли порівнюють результати, отримані в різних групах досліджуваних.

2. Внутрігруповий план, коли кожний досліджуваний проходить випробування в різних умовах.

Внутрігруповий контроль має деякі переваги перед міжгруповим:

- потрібно менше досліджуваних, оскільки кожний піддається всім експериментальним впливам;

- непотрібне узгодження груп, тому що кожний досліджуваний одночасно стає «контрольним» для самого себе;

- менший статистичний розкид результатів.

У деяких експериментах існує небезпека впливу попередніх завдань на наступні, що унеможливлює застосування внутрігрупового контролю.

Розглянемо основні типи експериментальних планів детальніше.

План для двох рандомізованих груп з тестуванням до і після впливу незалежної змінної (особливо поширений при здійсненні формуючих експериментів у психолого-педагогічних дослідженнях): сутність: передтест - експериментальний вплив - посттест.

Структура плану:

1) експериментальна група R O1 X O2;

2) контрольна група R O3 Х O4,

де R - рандомізація, Х - експериментальний вплив, O1 i O3 - попереднє тестування; О2 і О4 - підсумкове.

Спосіб контролю зовнішніх змінних - рандомізація.

Статистичні критерії для обробки даних експерименту: параметричні критерії t Стьюдента і f-критерій Фішера (для даних в інтервальній шкалі).

Умови прийняття гіпотези про значущий вплив незалежної змінної на залежну:

- відмінність між О1 і О2 значуща, а між О3 і О4 незначуща;

- відмінність між О2 і О4 значуща.

«+»: можливе здійснення чіткого контролю внутрішньої валідності за рахунок зіставлення результатів експериментальної і контрольної груп.

«-»: загроза зовнішньої валідності через вплив результатів тестування на досліджуваних → змішування тестового й експериментального впливу. Це обумовлено тим, що зміст тестових і експериментальних завдань, як правило, подібний (в тестуванні вимірюється залежна змінна) і, отже, можлива сенсибілізація підвищення чутливості досліджуваних до експериментального впливу. Крім того, джерелом артефактів може стати неодночасність тестування в обох групах одним експериментатором. Цей ефект неодночасності вимірювання частково долається в результаті рандомізації, коли досліджуваних з експериментальної і контрольної груп тестують у випадковому порядку.

План для двох рандомізованих груп з тестуванням після впливу незалежної змінної (запропонований Р. Фішером): групи вирівнюються за технікою рандомізації, після чого здійснюється експериментальний вплив.

Структура плану:

- експериментальна група (ЕГ): R Х О1;

- контрольна група (КГ): R О2,

Спосіб контролю зовнішніх змінних - рандомізація.

Критерій для обробки експериментальних даних: t критерій Стьюдента.

«+»: відсутнє попереднє тестування → попереджено прояв ефекту взаємодії тестування і змісту експериментального впливу.

«-»: оскільки вихідний рівень залежної змінної невідомий, важко оцінити силу впливу (що не підходить для експериментів, напр., у педагогічній психології, коли, напр., необхідно оцінити ефекти научіння); рандомізація не гарантує абсолютну правильність відбору досліджуваних в еквівалентні групи.

План Р. Соломона для чотирьох груп – поєднує два попередні плани і враховує їх недоліки: беруться 2 контрольні групи і 2 експериментальні, в одній парі проводять попереднє тестування, а в іншій ні:

Структура плану:

ЕГ1: R О1 Х О2;

КГ1: R О3 О4;

ЕГ2: R Х О5;

КГ2: R О6.

Спосіб контролю зовнішніх змінних – рандомізація.

Дає можливість:

1) виявити взаємодію тестування і експериментального впливу шляхом порівняння О2 і О4 з О5 і О6 відповідно;

2) перевірити експериментальний вплив шляхом порівняння результатів посттестів О2 і О5 з результатами посттестів О4 і О6;

3) проаналізувати вплив неекспериментальних подій шляхом порівняння різниці передтесту і посттесту в КГ1. Якщо в даній групі спостерігаються зміни, то це може свідчити про те, що навіть за відсутності експериментального впливу існують інші, неекспериментальні фактори, які сприяють змінам у поведінці досліджуваних

4) уточнити вплив ефектів природного розвитку, фону, порівнюючи О6 і О1, О6 і О3.

«+» простих планів:

• ефективні для встановлення факту впливу незалежної змінної;

• легкість аналізу й інтерпретації результатів;

«-» простих планів: складність висновку про функціональну залежність між незалежною й залежної змінними

Факторні плани з двома і більше незалежними змінними використовують у разі необхідності перевірити гіпотезу про взаємовплив двох і більше незалежних змінних на одну залежну.

Т.б. за такими планами перевіряються і можливості впливу кожної з незалежних змінних на залежну, і визначається взаємодія змінних. Для цього у факторному плані передбачається поєднання рівнів незалежної змінної один із одним. Кількість цих поєднань визначає кількість експериментальних груп.

Загальний вигляд гіпотези, що перевіряється: якщо А₁, А₂…А_n , то B.

Спосіб контролю зовнішніх змінних балансування.

Статистичні критерії для обробки даних: дисперсійний аналіз за Р. Фішером.

Загальний принцип всіх факторних планів: перегрупування окремих результатів і порівняння їх із сукупністю інших результатів, що дає можливість виявити взаємодію змінних.

Варіанти структур факторних планів

1. Факторний план типу 2  2 (2 незалежні змінні 2 рівні їх градації) використовується найчастіше. Тут маємо 4 різні види експериментальних умов. Їх можна проілюструвати за допомогою таблиці, в якій стовпчики вказують на рівні змінної В, а рядки на рівні змінної А.

		Змінна В
		В1	В2
Змінна А	А1	Експериментальні умови А1 В1	Експериментальні умови А2В2
	А2	А2 В1	А2 В2

2. Факторний план типу 3  2 – застосовується в тих випадках, коли потрібно встановити вид залежності однієї залежної змінної від однієї незалежної, а одна з незалежних змінних представлена дихотомічним параметром. Приклад: експеримент по виявленню впливу зовнішнього спостереження на успіх розв’язання інтелектуальних завдань. Перша незалежна змінна варіюється просто: є спостерігач, немає спостерігача. Друга незалежна змінна - рівні труднощів завдання.

1 змінна	2 змінна
	Легкий	Середній	Складний
Є спостерігач	1	2	3
Немає спостерігача	4	5	6

3. Факторний план типу 3  3 (для двох незалежних змінних з трьома рівнями виявлення кожної) застосовується у тому випадку, якщо обидві незалежні змінні мають кілька рівнів і є можливість виявити види зв'язку залежної змінної від незалежних. Цей план дає можливість виявляти вплив підкріплення на успішність виконання завдань різної складності.

Рівень складності задачі	Інтенсивність стимуляції
	Низька	Середня	Висока
Низький	1	2	3
Середній	4	5	6
Високий	7	8	9

4. Факторний план типу 2  2  2 (для трьох незалежних змінних з двома рівнями виявлення кожної).

5. Факторний план типу 3  3  3 (для 3 незалежних змінних з 3 рівнями виявлення кожної). Для нього використовується латинський квадрат.

«Латинський квадрат» застосовується, коли хочуть вивчити одночасно 3 змінні, кожна з яких має кілька ступенів варіації. Передбачає, що кожна пара рівнів незалежної змінної має реалізовуватися тільки 1 раз. Дає можливість, комбінуючи результати за рядками, стовпчиками та рівнями, виявити вплив кожної з незалежних змінних на залежну, а також рівень попарної взаємодії змінних; скорочує кількість груп (для плану 333 з 27 до 9).

Основний «-» – необхідно використовувати спеціальні методи обробки даних – як правило, кореляційні.

	L1	L2	L3
М1	К1	К2	К3
М2	К2	К3	К1
М3	К3	К1	К2

L1 L2 L3 – модальності однієї змінної L;

К1 К2 К3 – модальності другої змінної К;

М1 М2 М3– модальності третьої змінної М;

Більш складний варіант – «греко-латинський квадрат» – дає змогу дослідити вплив 4 незалежних змінних, використовуючи мінімально можливу кількість груп. Для цього в плані за латинським квадратом до кожної латинської букви приєднують грецьку, яка відповідає значенням четвертої незалежної змінної. Розподіл грецьких букв відбувається за тим самим правилом, що й розподіл латинських, тобто є повним у кожному рядку і стовпчику, з’являючись у кожному з них тільки один раз.

	L1	L2	L3
М1	К1α	К2 β	К3 γ
М2	К2 γ	К3 α	К1 β
М3	К3 β	К1 γ	К2 α

L1 L2 L3 – модальності однієї змінної L;

К1 К2 К3 – модальності другої змінної К;

М1 М2 М3– модальності третьої змінної М;

α β γ – модальності четвертої змінної

Великого поширення «квадрати» не отримали.

«+» факторних планів:

• можна досліджувати взаємодії змінних;

• підвищує узагальненість висновків, не знижуючи точності.

«-» факторних планів: з додаванням факторів підвищується громіздкість проведення експерименту.