Отличия экспериментирования от наблюдения

Наряду с наблюдением, эксперимент (от лат. experimentum — проба, опыт) является одним из основ­ных методов эмпирической психологии. Как и наблюдение, он предназначен для производства эмпирического знания о психике и поведении людей. В отличие от наблюдения, в ходе экспериментирования создаются искусственные (в ряде случаев — лабораторные) ситуации. Благодаря им эффекты действия одних причин отделяются от эффектов действия других причин. Так тестируют гипотезы о причинно-следственных отношениях между переменными (см. также: Эксперимент…, 1998).

Экспериментирование представляет собой эмпирическое исследование, в котором исследователь манипулирует одной или несколькими независимыми переменными, контролирует релевантные им другие переменные и наблюдает эффект манипуляций по зависимой переменной (переменным). Экспериментатор преднамеренно и систематически вводит изменения в независимые переменные и затем наблюдает последствия этих изменений. Экспериментирование приносит убеждающие свидетельства эффектов одних переменных на другие.

В плане исторической ретроспективы экспериментальные методы применялись первоначально в исследованиях физического мира, затем они распространились на другие области научного познания. В XIX в. метод эксперимента стал применяться в биологических науках, с особым успехом в зоологии, физиологии и медицине. В 1890-х гг. экспериментальный метод впервые был применен в области образования. Rice (1897) изучал достижения учащихся школ в области орфографии и провел полевое экспериментирование. Thorndike (1924) и ряд других исследователей распространили экспериментальный метод на другие проблемы образования. К концу XIX в. экспериментальные методы начинают использоваться для изучения психологических проблем, и с этого времени берет свое начало экспериментальная психологияи (цит. по: Ary, Jacobs, & Razaviech, 1996).

Эксперимент тестирует точностьописания, предсказания и объяснения эмпирической теорией психических явлений и поведения. Получаемые результаты, с одной стороны, есть описание предмета исследования в форме фактов. С другой стороны, получаемые результаты есть подтверждение (или опровержение) теории, объясняющей эти факты.

Главная задача экспериментирования — установление каузальных отношений между переменными. Для решения этой задачи применяют процедуру сравнения действия одних причин с действием других. Разные причины производят разные эффекты, и эти эффекты сравниваются между собой. Различия в эффектах свидетельствуют (косвенно) о различиях между их причинами. В ходе экспериментирования причина понимается узко: та переменная, которая может производить эффект на другую переменную.

Сравнение эффектов разных причин достигается посредством манипулирования той переменной, которая выполняет функцию причины. Причем ее эффект устанавливается в условиях контроля за альтернативной причиной и «посторонними» переменными, а за переменной, выполняющей функцию эффекта, проводится наблюдение.

Контроль, манипуляция и наблюдение — это наиболее существенные процедуры экспериментирования.

Контроль

Экспериментальный метод покоится на двух фундаментальных посылках о переменных (Mill, 1846). (1) Если во всех отношениях две ситуации равны, за исключением добавленной или исключенной переменной для одной ситуации, любое различие между двумя ситуациями может быть приписано данной переменной. Эта посылка известна как закон единичной независимой переменной. (2) Если две ситуации не равны, могут иметь место два случая. Во-первых, только независимая переменная, и ни одна другая, является значимой в порождении исследуемого явления. Во-вторых, все значимые переменные уравнены, за исключением независимой переменной. В обоих случаях любое различие между двумя ситуациями — после введения новой (независимой) переменной в одну из ситуаций — может быть приписано этой переменной. Эта посылка известна как закон значимой независимой переменной (цит. по: Ary, Jacobs, & Razaviech, 1996).

Множество переменных характеризуют психику и поведение человека. Однако, если вы хотите установить эффекты определенных переменных, их следует отделить от эффектов других переменных. Цель контроля при экспериментировании состоит в том, чтобы эффект изучаемых переменных был очевиден и отделен от эффектов других переменных. В эмпирической психологии чаще опираются на закон значимой независимой переменной, чем на закон единичной независимой переменной.

Контроль составляет суть экспериментирования. Без контроля невозможно однозначно оценить эффект независимой переменной на зависимую переменную, а значит, сформулировать каузальное заключение об их взаимоотношениях.

Под контролем подразумеваются прежде всего две процедуры. Во-первых, действие изучаемых причин контролируется путем их сравнения с действием альтернативных причин. При этом изучаемая и альтернативная причины обозначаются как разные уровни одной и той же независимой переменной. Во-вторых, существует проблема так называемых посторонних переменных. Контроль над ними позволяет изучать действие изучаемой причины в условиях «невмешательства» посторонних причин и тем самым избегать ошибочных каузальных заключений.

Таким образом, во-первых, для контроля изучаемой причины учитывается и преднамеренно вводится в эксперимент дополнительная или альтернативная (по отношению к изучаемой) причина. Во-вторых, контроль распространяется на посторонние (по отношению к изучаемой) причины и их элиминацию. Благодаря этому посторонние причины не оказывают побочные эффекты на результаты исследования.

Контроль изучаемой причины

Допустим, вы ставите исследовательский вопрос о том, каковы достижения в усвоении понятий у детей, которых обучают индуктивным методом. Требование контроля над альтернативными причинами заключается в том, чтобы вы изучали эффективность индуктивного метода в сравнении с альтернативным методом обучения. Правомерной будет такая исследовательская гипотеза: дети, которых обучают индуктивным методом, показывают более высокие достижения в усвоении понятий, чем дети, которых обучают дедуктивным методом. Для изучения эффектов двух методов обучения создаются следующие экспериментальные условия: детей в группе А обучают индуктивным методом, а детей в группе Б — дедуктивным методом. Группу людей, на которых изучается действие альтернативной причины (в данном примере — группа Б), называют также контрольной группой.

Если вы ограничились только тем, что разделили детей на две группы, вряд ли ученые проникнутся доверием к вашим результатам. Допустим, вы обнаружили различия в успешности обучения между группами детей и установили, что эффективность индуктивного метода обучения более высока, чем дедуктивного. Однако открытым остается вопрос, действительно ли эти различия возникли благодаря эффектам именно методов обучения. Различия в усвоении понятий между группами детей могли появиться по другим, чем методы обучения, причинам: потому, что интеллект детей в группе А был выше, чем в группе Б, или потому, что учитель, который использовал индуктивный метод обучения, был опытнее учителя, использовавшего дедуктивный метод. Это — новые вопросы; они касаются контроля за посторонними переменными.

Контроль посторонних переменных

Как отмечалось выше, контроль за посторонними (по отношению к изучаемой) причинами и их элиминация позволяет избегать побочных эффектов на результаты исследования и не допускать их искажения действием неучтенных факторов.

Применительно к примеру с индуктивными и дедуктивными методами обучения (см. выше) контроль посторонних переменных в эксперименте заключается в создании условий, при которых значимые факторы, за исключением методов обучения, были бы уравнены в обеих группах детей. Только в таком случае можно делать вывод об эффекте метода обучения.

Для выполнения этого требования вы формируете две схожие между собой группы детей, за исключением метода обучения их научным понятиям. Группы детей «выравниваются» по уровню понимания абстракций, общему интеллекту, мотивации, и т.п. Возможно, будет оправданно также, если с обеими группами детей будет проводить занятия один и тот же учитель — при условии, что он в равной степени владеет индуктивными и дедуктивными методами обучения.

Эти требования к формированию групп детей направлены на контролирование эффектов посторонних переменных. Посторонней называют переменную, которая не имеет отношения к задачам исследования, но может оказать побочный эффект на зависимую переменную, включенную в это исследование. Контрольза посторонними переменными — это процедура, элиминирующая эффекты переменных, посторонних к задачам данного исследования.

Впрочем, если известно, что некая переменная не связана с зависимой переменной, значит, эта некая переменная не может повлиять на зависимую переменную и потому нет надобности контролировать ее эффекты. Например, если нет связи между ростом детей и усвоением ими научных понятий, нет особой необходимости в том, чтобы контролировать постороннюю переменную «рост». Однако переменная интеллект может существенно влиять на усвоение детьми научных понятий и потому она нуждается в контроле.

Если вы не будете контролировать переменную «интеллект», может оказаться, что интеллект у детей группы А выше, чем у детей группы Б. Тогда будет невозможно верно оценить эффекты методов обучения на усвоение детьми научных понятий. Постороннее влияние интеллекта приведет к смешению эффектов независимой переменной «метод обучения» (она складывается из индуктивного и дедуктивного методов) и посторонней переменной «интеллект» на зависимую переменную «усвоение научных понятий».

Одним из важных приемом «выравнивания» участников, входящих в разные группы, является прием случайного распределения.

Эта идея тесно связана с применением статистических методов обработки эмпирических данных. При сравнения значений переменной у нескольких групп участников в большинстве случаев имеют место какие-то различия. Проблема заключается в том, чтобы определить, являются эти различия случайными (низковероятными) или неслучайными (высоковероятными). Эту задачу и решает статистика.

По своему духу прием случайного распределения напоминает задачу отделения неслучайных (высоковероятных) результатов от случайных (низковероятных), но применительно к участникам групп. Дело в том, что когда участники распределяются между группами случайно, различия между группами по посторонним переменным в значительной степени нивелируются, т.е. оказываются случайными. Неслучайным остается только различие между группами по изучаемой причине. Значит, при случайном распределении участников между группами, действие изучаемой причины (неслучайный фактор) может изучаться при посторонних переменных, поскольку их влияния на различия между группами может быть не более, чем случайным.

При смешении эффектов независимой и посторонней переменных возникают по меньшей мере троякого рода неясности. Во-первых, вы не можете быть уверены в том, что получили результат в пользу отношения между именно независимой переменной «метод обучения» и зависимой переменной «усвоение научных понятий». Во-вторых, можно думать, что посторонняя переменная «интеллект» могла оказать какой-то побочный эффект на зависимую переменную «усвоение научных понятий». Но неизвестно, имел ли место такой эффект. В-третьих, сохраняется неясность об изменениях зависимой переменной. Эти изменения могли быть результатом комбинированного эффекта независимой переменной «метод обучения» и посторонней переменной «интеллект». Контроль посторонних переменных в том и состоит, чтобы не смешивать между собой эффекты независимых и посторонних переменных.

Манипуляция

Термин «манипуляция» в отношении экспериментирования не затрагивает сферу межличностных отношений: — это оперирование независимой переменной, преднамеренно планируемое экспериментатором для выявления эффектов независимой переменной на зависимую переменную.

Манипуляция независимой переменной заключается в создании разных условий эффектов одного и того же фактора (независимой переменной) на участников исследования, что обозначается термином уровни независимой переменной. Об эффектах независимой переменной судят по изменениям зависимой переменной: ее значения соотносятся с уровнями независимой переменной и сопоставляются между собой.

Уровни независимой переменной

Термин «уровни независимой переменной» имеет два значения. Во-первых, этот термин означает одни условиявоздействия независимой переменной на одну подгруппу участников исследования и другие условия воздействия той же независимой переменной на другую подгруппу участников (независимая переменная как межгрупповой фактор). Во-вторых, термин «уровни» означает разные условия воздействия независимой переменной на одних и тех же участников исследования (независимая переменная как внутрирупповой фактор).

Допустим, при экспериментировании в качестве независимой переменной выступает «метод обучения». Ее одно условие (индуктивный метод) применяется к учащимся подгруппы А, ее другое условие (дедуктивный метод) — к учащимся подгруппы Б. Значит, независимая переменная «метод обучения» выполняет функцию межгруппового фактора. Если одно (индуктивный метод) и другое (дедуктивный метод) условия применяются к одним и тем же учащимся в разные периоды времени, значит, независимая переменная «метод обучения» выполняет функцию внутригруппового фактора.

Приемы образования уровней независимой переменной

Уровни независимой переменной как межгруппового фактора отличаются между собой либо в степени его выраженности, либо по качественным его особенностям — это зависит от того, как вы манипулируете независимой переменной.

Если предметом манипуляции является степень выраженности независимой переменной, тогда ее уровни соответствуют ее же степени выраженности. Например, вы изучаете эффект громкости музыки (независимая переменная) на пороги ощущений. Далее вы устанавливаете три уровня независимой переменной: «громкая», «умеренная» и «тихая» музыка. «Громкая» музыка предъявляется одной подгруппе участников исследования, «умеренная» — другой подгруппе, «тихая» — третьей подгруппе. Следовательно, трем степеням выраженности независимой переменной «громкость музыки» соответствуют ее три уровня. Разные уровни этой независимой переменной применяются к разным подгруппам участников исследования.

Сходным образом вы можете манипулировать другими независимыми переменными как межгрупповыми факторами: креативностью (высокий, умеренный, низкий уровни), интеллектом (высокий, умеренный, низкий уровни), понятийной дифференциацией (широкая, узкая), и т.п.

Если предметом манипуляции являются качественные особенности независимой переменной, тогда ее уровни будут соответствовать ее же разным качествам. При изучении эффекта звукового стимула (независимая переменная) на пороги ощущений вы выделяете в звуковом стимуле два качества: музыку и шум — это два уровня независимой переменной «звуковой стимул». Музыка предъявляется одной подгруппе участников исследования, шум — другой.

Сходным образом вы можете манипулировать другими независимыми переменными как межгрупповыми факторами: полом (мужчины, женщины), способом обучения (индуктивный, дедуктивный), специализацией (психология, математика, филология), ценностями (терминальные, инструментальные), и т.п.

Подобно уровням независимой переменной как межгруппового фактора, уровни независимой переменной как внутригруппового фактора отличаются между собой либо по степени выраженности (но в разные периоды времени или применительно к разным ситуациям), либо по качественным особенностям данного фактора. Напомним, что независимая переменная как внутригрупповой фактор применяется к одним и тем же участникам исследования.

Если предметом манипуляции становится степень выраженности одной и той же независимой переменной в разные периоды времени или применительно к разным ситуациям, тогда ее уровни совпадают с количеством ее же повторных измерений — в разные периоды времени или применительно к разным ситуациям. Повторные измерения одной и той же независимой переменной позволяют судить об изменениях ее эффектов на зависимые переменные как функции времени или ситуации.

Например, вы изучаете эффект курса обучения (независимая переменная) на академическую успеваемость студентов-психологов следующим образом. Вы фиксируете успеваемость одних и тех же студентов, обучавшихся с первого по пятый курсы в вузе. Вы устанавливаете уровни независимой переменной соответственно курсам обучения. Следовательно, пяти курсам обучения соответствуют пять уровней независимой переменной «курс обучения». Разные уровни этой независимой переменной применяются к одним и тем же участникам исследования на каждом из пяти лет их обучения в вузе.

Сходным образом вы можете манипулировать другими независимыми переменными как внутригрупповыми факторами: усвоением понятий (например, повторные ежеквартальные измерения усвоения понятий учащимися в течение учебного года), вниманием (утром, днем и вечером), самооценкой (в ситуациях личностного и делового общения), эмпатией (к значимым и эмоционально индифферентным людям), фрустрацией (дома и в школе), и т.п.

Если предметом манипуляции являются качественные особенности независимой переменной, тогда ее уровни будут соответствовать ее же разным качествам. Допустим, вы изучаете эффект ценностей (независимая переменная) на общественную активность. Вы выделяете в ценностях два качества: терминальные и интрументальные ценности. Терминальные и интрументальные ценности — это два уровня независимой переменной «ценности». Оба уровня ценностей применяются к одним и тем же участникам исследования.

Сходным образом вы можете манипулировать другими независимыми переменными как внутригрупповыми факторами: самооценкой (положительной и отрицательной), мотивами (стремления к успеху и избегания неудачи), межличностными чертами (доминантностью и дружелюбием), моральными чувствами (альтруизмом и эгоизмом, виной и стыдом), и т.п.

Исследователь может манипулировать как одной, так и несколькими независимыми переменными. Причем одни независимые переменные могут выполнять функции межгрупповых факторов, а другие — функции внутригрупповых факторов.

Наблюдение

В ситуации экспериментирования термин «наблюдение» имеет специфическое и довольное узкое значение. Здесь предметом наблюдения являются эффекты манипуляции независимой переменной, они обнаруживаются по измененим зависимых переменных. Эти изменения (как правило, количественные) и образуют предмет наблюдения.

Применение контроля, манипулирования и наблюдения в эксперименте можно проиллюстрировать на примере исследования эффекта метода проблемного изложения учебного материала на его усвоение.

1. Задача. Нужно установить, производит ли метод проблемного изложения материала эффект на объем его воспроизведения студентами.

2. Исследовательская гипотеза. Проблемный метод производит эффект на объем воспроизведения учебного материала студентами.

3. Исходные условия. Проблемный метод — возможная причина, независимая переменная. Объем воспроизведения учебного материала студентами — зависимая переменная; по ее изменениям судим об эффекте проблемного метода.

4. Контроль изучаемой причины. Эффект проблемного метода (изучаемая причина) исследуется в условиях его сравнения с эффектом традиционного метода (альтернативная причина).

5. Контроль посторонних переменных. Посторонние эффекты на результаты исследования могут производить такие переменные, как «Пол», «Возраст», «Курс обучения», «Специализация», «Учебная дисциплина», другие. Используйте прием выравнивания обеих групп (по полу, возрасту, курсу обучения, специализации) для исключения (минимизации) эффектов посторонних переменных на изучаемыю зависимую переменную посредством случайного распределения участников исследования между группами по этим (посторонним) переменным.

6. Манипуляция. Метод обучения — это независимая переменная. Манипуляция этой переменной заключается в том, что в ней выделяют два уровня. Один уровень составляет проблемный метод, другой уровень — традиционный метод.

7. Наблюдение. Объем воспроизведения материала есть зависимая переменная, по которой сравнивают эффекты проблемного и традиционного методов между собой. Если показатель зависимой переменной выше при проблемном методе, чем при традиционном методе, значит, преимущества первого метода установлены. Эти преимущества установлены при определенных условиях, а именно при контроле эффектов традиционного метода и посторонних переменных.

8. В зависимости от полученного результата можно судить либо в пользу проблемного изложения учебного материала, либо против него.