Лекция 12 экспериментальные планы

(продолжение)

Проиллюстри­руем применение простого факторного плана примером из сравнительной психологии, в котором экспе­риментаторов интересовало, с какой скоростью крысы пробегают прямой отрезок пути в зависимости от лишения их пищи или поощ­рения пищей.

В качестве оборудования в эксперименте использовалась 5-футовая (примерно 160 см) прямая до­рожка со стартовой камерой в начале и целевой – в конце. Зависи­мой величиной была скорость, с которой крысы пробегали расстоя­ние от начала до конца дорожки. В эксперименте использовались 20 крыс. Половину из них содержали на таком рационе питания, чтобы их вес составлял 85% от веса при питании без ограничений, a другую половину – так, чтобы их вес составлял 95% от нормального. Для данного эксперимента были определены такие понятия, как «стро­гая депривация» для крыс, вес которых составлял 85% от обычного, и «нестрогая депривация» для крыс, вес которых составлял 95% от обычного.

Затем экспериментаторы клали 45-граммовую порцию пищи (сла­бое подкрепление) в целевую камеру лабиринта для половины крыс строгой депривации и 260-граммовую порцию (сильное подкрепле­ние) для другой половины крыс этой же группы. Аналогичным обра­зом, разделив группу крыс нестрогой депривации, получили четыре экспериментальных группы:

1) строгая депривация – сильное подкрепление;

2) строгая депривация – слабое подкрепление;

3) нестрогая депривация – сильное подкрепление;

4) нестрогая депривация – слабое подкрепление.

В каждой из этих групп в эксперименте участвовали по пять крыс. Активность крыс измерялась как скорость, с которой они пересе­кали 2-футовый отрезок среднего участка дорожки. Экспериментато­ры фиксировали скорость бега на этом отрезке в последних десяти испытаниях. Средние показатели для каждой из четырех групп пред­ставлены в табл.

Из таблицы ясно, что и депривация и подкрепление оказали влия­ние на скорость бега.

Таблица «Средняя скорость бега для групп»

Условие подкрепления	Режим депривации
	95%	85%
45г	10,26	13,92
260г	13.86	15,15

Средняя скорость крыс из групп сильного под­крепления была выше скорости крыс из групп слабого для каждого из условий депривации. Более того, средние показатели обеих групп строгой депривации (тощих) были выше показателей групп нестрогой депривации

В приведенном примере использован факторный план 2х2. Два уровня одной переменной сочетаются с двумя уровнями второй пе­ременной, таким образом получается 2х2, то есть четыре отдель­ные процедуры. Каждый уровень первой переменной сочетается с каждым уровнем второй переменной, то есть строгий и нестрогий режимы депривации сочетаются с условиями сильного и слабого подкрепления.

Приводившиеся выше таблицы содержат усредненные данные. Откуда они берутся? Рассмотрим пример.

Четыре различные группы из четырех испытуемых получили списки из 10 слов. Первой группе предъявлялись короткие слова с большой скоростью, второй группе – короткие слова с медленной скорость, третьей группе – длинные слова с большой скоростью, и четвертой группе – длинные слова с медленной скоростью. Предсказывалось, что между факторами длины слов и скоростью их предъявления будет наблюдаться значимое взаимодействие: при большой скорости лучше будут запоминаться короткие слова, а при медленной скорости – длинные слова. Результаты экспериментов представлены в таблице.

Таблица «Количество воспроизведенных слов при разной

длине слов и разной скорости их предъявления»

Переменные		Уровни переменных
НП (факто- ры)	F1– длина слов	Короткие слова		Длинные слова
	F2– скорость предъявления	Большая скорость предъявления	Малая скорость предъявления	Большая скорость предъявления	Малая скорость предъявления
ЗП	Количество воспроизведенных слов	9 8 6 7	4 3 3 5	5 3 3 4	7 5 6 7
Сред. арифм.		7,5	3,75	3,75	6,25

Числа в клетках таблицы образуют двухфакторный дисперсионный комплекс по оценке влияния факторов (длины слов и скорости их предъявления) на количество воспроизведенных слов. А теперь преобразуем эту таблицу в уже известную нам форму:

	Короткие слова	Длинные слова
Большая скорость предъявления	7,5	3,75
Малая скорость предъявления	3,75	6,25

На основании данных этой таблицы построим «График зависимости количества воспроизводимых слов от длины слов и скорости их предъявления»:

Кол-во

воспроизведенных

слов

10

7 малая скорость предъявления

6

5

4.

большая скорость предъявления

3

0 Длина слов

короткие длинные

Главная проблема, которую удается решить в факторном эксперименте и невоз­можно решить, применяя несколько обычных экспериментов с одной НП, – определение взаимодействия двух переменных. В последнем примере взаимодействие переменных выражается в том, что запоминание при большой скорости тем хуже, чем длиннее слова (кривая идет вниз), но при малой скорости с ростом длины слов запоминание улучшается (кривая идет вверх). То есть скорость влияет на запоминание, но по-разному – в зависимости от длины запоминаемых слов.

Рассмотрим еще один пример. Пусть мы хотим узнать, когда в группе быстрее достигается консенсус – с лидером или без? Для этого нужно определить, какие условия мы будем контролировать, а каким позволим свободно меняться: пол, характер коммуникации, трудность задачи? Пусть мы решили, что контролировать или рандомизировать эти переменные не надо, поскольку влияние лидера на эффективность зависит от численности группы. То есть независимыми переменными (факторами) являются лидерство и численность группы. Пусть фактор лидерства будет двухуровневый (есть лидер – нет лидера), а фактор численности четырехуровневый – 3, 6, 10 и 20 человек. Мы получили план 2х4, который в табличной форме выглядит следующим образом (в клетках таблицы приведены значения времени принятия решения в минутах):

Лидерство	Численность группы (чел)
	3	6	10	20
Ест	2	3	4	5
Нет	2	5	8	20

Повторим еще раз: главное преимущество и достоинство факторных экспериментов – возможность изучать взаимодействия. Взаимодействие имеет место, когда связь между одной НП и поведением (ЗП) зависит от уровня второй НП. Так группа из 3 человек легко принимает решения как с лидером, так и без него, но с ростом численности мы обнаруживаем, что группам без лидера нужно все больше времени для достижения консенсуса. Значит связь междуНП₁ (лидерство) и ЗП (время решения задачи) зависит от НП₂ (численность группы). Эта зависимость хорошо видна на графике и диаграмме, отражающих «Зависимость времени достижения консенсуса при решении задачи от наличия-отсутствия лидера и численности группы»

Такое взаимодействие вскрывается только в факторном эксперименте. На первый взгляд может показаться, что можно просто сложить эффекты каждой НП и получить объяснение поведения. Но нет! Простое сложение игнорирует эффекты взаимодействия (если оно существует): если взаимодействие есть, то без факторного эксперимента мы его не обнаружим, а значит, сделаем ложное заключение. Чтобы этого не произошло, надо помнить, что вывод будет зависеть от обстоятельств: уменьшает ли наличие лидера время решения задачи? – ответ зависит от численности группы, а именно, чем группа больше, тем больше надо времени на решение (как с лидером, так и без лидера), но при наличии лидера любой группе (кроме n=3) нужно меньше времени, чем без него; зависит ли агрессивность детей от того, что они смотрят телепередачи с насилием? – ответ может зависеть от времени смотрения телевизора; влияет ли высота шрифта на время чтения? – ответ может зависеть от возраста читателя. И т. д.

Интерпретация результатов факторного эксперимента

Выше говорилось, что в факторных экспериментах оценивается отдельно влияние каждой НП на ЗП, а также зависимость влияния одной НП от уровня другой. Первый тип влияния называют главными (основными) эффектами, второй – взаимовлиянием.

Рассмотрим, как проявляются и оцениваются главные эффекты в эксперименте по изучению зависимости скорости чтения от размера шрифта и возраста детей. Пусть размер шрифта имеет 2 градации: 10 пунктов и 12 пунктов, и возраст тоже 2 градации: 8 лет и 12 лет. Пусть в этом эксперименте 2х2 получены следующие результаты:

Высота шрифта Возраст	Шрифт 10	Шрифт 12	Обобщенные (средние) значения по строкам
8 лет	40 сек	30 сек	35
12 лет	15 сек	15 сек	15
	27,5	22,5

Чтобы определить наличие главного эффекта одной НП, надо проигнорировать главный эффект другой НП. Так, определяя главный эффект НП «Размер шрифта», обобщаем (усредняем по столбцам) время прочтения шрифта каждого размера, тем самым нивелируя различия, задаваемые возрастом (то есть игнорируем переменную «возраст») и сравниваем эти средние значения. Мы видим, что шрифт 10 читается, в среднем, дольше шрифта 12 (35 и 15 секунд соответственно). Ориентируясь на эти числа, мы можем прийти к выводу о наличии главного эффекта, однако, ответить на вопрос, значима или случайна разница между средними арифметическими, равными 35 и 15, можно только проведя дисперси

онный анализ

.

Аналогично поступим, определяя главный эффект переменной «возраст»: игнорируем переменную «размер шрифта», усреднив время прочтения шрифтов разной величины группой 8-летних и группой 12-летних испытуемых (по строкам). Получим 27,5 и 22,5 секунды соответственно, что позволяет предположить наличие главного эффекта.

Глядя на таблицу и график, мы приходим к выводу, что НП «возраст» и «высота шрифта» взаимодействуют: проведя горизонтальные линии к ординате, определим влияние перехода от шрифта 10 к шрифту 12 для каждой возрастной группы. Видим, что у 8-летних время чтения уменьшилось, а у 12-летних не изменилось. Значит, влияние высоты шрифта на время прочтения зависит от возраста ребенка, но только у 8-летних.