Переменные и схемы в факторном эксперименте

Независимые и сопутствующие переменные

Если в экспериментальном плане учитываются изменения более чем одной управляемой независимой переменной, то такой эксперимент называется факторным. Для факторного эксперимента план будет включать указание условий, в которых сочетаются уровни двух или более переменных. Согласно принципу изолированных условий, функциональный контроль каждой НП происходит независимо от другой.

Вторая независимая переменная может вводиться для целей контроля изменений, связанных с тем же базисным процессом, на который влияет первая НП, или для уточнения психологических механизмов, стоящих за изменениями ЗП. Это уточнение гипотез может быть представлено также как выбор по полученным результатам одной из подразумеваемых базисных переменных, реконструируемых как центральные составляющие ЗП. Другие виды уточнения психологических гипотез на основе использования факторных схем – это контроль сопутствующих смешений и проведение многоуровневых экспериментов. ЗП в факторном эксперименте может быть одна. Если их несколько, то общая схема обработки данных обычно идентична для разных показателей и изменяется лишь в аспекте применимости к ним тех или иных статистических критериев в зависимости от типа шкал (качественные ответа типа «да – нет», измерения времени реакции, тестовые баллы и т.д.). Факторный эксперимент не следует путать с многомерным, для которого характерны множественные изменения и НП, и ЗП.

Экскурс 10.1

Рассматриваемый Р. Готтсданкером эксперимент Д. Гаффана с переменной «рассечение свода» у обезьян включал введение второй НП в виде разной временной отсрочки выбора животным приманки, закрывающей ячейку со сладостями [16]. При решении одной и той же задачи «подбор по образцу» животное при разных интервалах отсрочки оказывалось в разных ситуациях: при коротком интервале (10 с) достаточно было узнать образец, а при более длительных интервалах требовались запечатление и сохранение образца. Введение переменной «интервал отсрочки» позволило автору принять решение о том, что при рассечении свода нарушенной оказывается не базисная переменная «узнавание», а базисная переменная «сохранение следов». Таким образом, на основе использования факторной схемы 2х3, где на двух уровнях представлена первая НП (наличие и отсутствие рассечения свода) и на трех уровнях – вторая переменная (время отсрочки 10, 70 и 130 с), были уточнены представления о тех психических процессах, нарушение которых связано с воздействием первого экспериментального фактора.

Важно учесть, что само оперативное вмешательство включало экспериментальный фактор «рассечение свода» и фактор «травматические повреждения в результате операции», выступающий в качестве сопутствующей переменной. Воздействие второго фактора, имманентно связанного со способом задания НП, необходимо было проконтролировать, чтобы оценить правомерность конкурирующей гипотезы: именно травматические повреждения во время операции, без которых невозможно рассечение свода, определяют эффекты нарушения памяти у животных. Поэтому была создана контрольная группа обезьян, у которых свод должен был оставаться сохранным, но сами животные подвергалась аналогичному оперативному вмешательству.

С помощью этого контрольного условия обеспечивался активный уровень сопутствующей переменной «травматические повреждения в результате операции». Влияние ее теперь было представлено и в экспериментальной, и в контрольной группах, благодаря чему можно было его как бы «вычесть» из общего экспериментального эффекта.

В психологии широко известна такая форма контроля переменных, которая обеспечивает учет влияния других переменных, присутствующих при организации собственно экспериментального воздействия (как активного уровня НП), под названием «схема контроля сопутствующего смешения». В учебнике она представлена в связи с обсуждением эффектов плацебо.

Напомним, что введение в экспериментальную ситуацию двух или более переменных задает новый критерий сравнения экспериментальных планов; варьирование НП может быть представлено при этом как в интраиндивидуальных, так и в межгрупповых схемах. Сколько предполагается экспериментальных условий или групп, в которых сочетаются разные уровни экспериментальных факторов, зависит от числа этих уровней. В случае полного плана, который охватывает все формально предполагаемые сочетания первой и второй переменных (и далее каждого из этих условий с уровнями третьего фактора и т.д.), это число равно произведению n x m, где n – число уровней первого фактора, m – второго. Так, для простого случая бивалентной НП полный план выглядит как произведение 2х2. План 2х3 означает, что вторая независимая переменная была представлена уже тремя уровнями; соответственно было использовано 6 различающихся по этим двум переменным экспериментальных условий.

Следует отметить, что каждый новый фактор может включать и новый способ экспериментального контроля. Например, первый фактор задан инструкциями, а второй – изменениями фактора задач; или первый фактор связан с подбором групп, отличающихся по заданному признаку, а второй – изменением условий выполнения ими экспериментальной деятельности.

Кроме полных планов, в психологии активно используются и так называемые лоскутные планы, где по каким-то обстоятельствам есть не все предполагаемые полным планом группы измерений ЗП. Иногда источником этих планов является вновь возникшая конкурирующая гипотеза, для эмпирической оценки которой исследователь добавляет новые данные для сравнения с результатами групп в ранее проведенном эксперименте. Другая причина разработки лоскутных планов – невозможность реализации полной экспериментальной схемы сравнений по экономическим соображениям или невозможность сочетания определенных условий двух НП.

Экскурс 10.2

В работе «Эффект Матфея в науке» [42] выдвинута гипотеза о том, что образовательная система в США способствует получению высшего образования и последующей научной продуктивности теми лицами, которые сравнительно рано проявили свои способности, и, напротив, препятствует последующему признанию тех, чьи способности, возможно, проявились бы позже, если бы им была предоставлена возможность получить сходное образование. Реально дело обстоит так, что эти люди не получают такой же социальной поддержки и не могут потом себя проявить. Дело в том, что успехи ранних дарований в их последующей интеллектуальной деятельности обычно переоцениваются, в то время как такие же успехи более старших лиц недооцениваются.

Для проверки двух гипотез – о сходной эффективности научной деятельности лиц, принадлежащих к названным группам, и о преимуществе ранних дарований по отношению к поздним – автор вынужден обсуждать возможные схемы сравнений только в мысленном плане.

Первая переменная позволяет разделить студентов на проявивших свои способности рано и поздно. Здесь предполагается возможность подбора групп, например по возрасту. Вторая переменная звучит как «успешность последующей научной деятельности» и для тех, кто получил образование вовремя, и для тех, кто слишком поздно пришел в университет. Но сочетание предполагаемых условий для группы «более поздний возраст» х «успешная последующая научная деятельность» оказывается практически нереализуемым из-за того, что общество не способствует успешному функционированию тех, кто пришел в науку слишком поздно. Во-первых, образование в высшей школе более способствует продвижению и развитию рано созревших умов. Во-вторых, действует эффект Матфея: «имеющему да прибавится, а у неимущего да отымется», по которому успех ранних дарований признается таковым в большей степени. В результате практически отсутствует популяция, из которой можно было бы сделать выборку для названного условия (высокоуспешная последующая деятельность при позднем поступлении в высшую школу). Для русской культуры примером возможного члена такой группы был бы М. В. Ломоносов. При мысленном планировании соответствующей экспериментальной (точнее, квазиэкспериментальной) проверки гипотезы о препятствующем влиянии общества для достижения успеха поздно пришедших в науку людей именно нереальность подбора выборки испытуемых для рассмотренного сочетания условий отсекла бы часть предполагаемых экспериментальных групп из общего плана 2 х 2. В реальности можно было подобрать три группы, а не четыре, т.е. план для проведения реального эксперимента мог быть реализован только как неполный, или лоскутный.

Дж. Кэмпбелл относит лоскутные планы к квазиэкспериментальным схемам, демонстрируя их незаменимость в случаях невозможности изначального подбора эквивалентных сравниваемых групп. Он приводит, в частности, пример такого плана для исследования, выполненного с целью проверки гипотезы о влиянии командирской и летной подготовки курсантов военно-воздушной школы на установки к лидерству и изменение отношения к начальникам и подчиненным.

Экскурс 10.3

Прохождение курсантами такой подготовки занимает 14 мес. По сути гипотезы должно быть осуществлено измерение установок до и после прохождения командирской подготовки. Контрольную группу теоретически должны составить курсанты, которые бы не проходили соответствующей 14-месячной подготовки. Подобрать такую группу невозможно. Во-первых, ради исследовательских целей такое «лишение» необходимого образования было бы непозволительным. Во-вторых, если бы оно и состоялось каким-то естественным образом, т.е. доставленных на авиабазу курсантов отправили бы обратно, то воздействием был бы сам факт такого нарушения ритма их жизни.

Нашли компромисс. Сравнивали две группы с разным сроком службы. Испытуемым первой группы оставалась неделя до окончания срока командирской подготовки, эта группа выступила в качестве контрольной. Экспериментальная вторая группа тестировалась дважды: через неделю после доставки на авиабазу, т.е. в начале срока, и затем после 13 мес обучения. Первое сравнение осуществлялось по одновременно измеренной ЗП в обеих группах; оно как бы соответствовало плану с двумя группами, где было и не было воздействия (в экспериментальной группе начальная неделя обучения давала исходный фон для измеряемой ЗП). Второе сравнение касалось эффекта «до-после» в экспериментальной группе; оно соответствовало намеченной линии выявления влияния срока службы на установки курсантов.

Для реализации полного факторного плана полученных данных – сравниваемых рядов ЗП – было меньше, чем необходимых четыре. Два уровня каждой НП дали бы четыре условия («есть-нет» условие «командирская подготовка», а также разное время измерения: до и после обучения). Невозможность иметь в качестве контрольного условия сочетание лица без командирской подготовки и измерение ЗП до обучения привела к тому, что результаты обсуждались при проведении исследования по лоскутному плану – с одной отсутствующей группой.

Возникновение в качестве переменной, смешивающейся с измеряемым экспериментальным эффектом, самого факта измерения ЗП, или эффекта тестирования, – важный источник возникновения факторных планов.

Итак, введение новой НП в экспериментальную схему может служить цели включения в проверяемую гипотезу нового отношения (эффекта влияния второй переменной на тот же базисный процесс или эффекта сочетания их условий). Введение второй переменной возможно также с целью разведения разных базисных процессов, актуализируемых при различных уровнях основной переменной (проявляется именно благодаря введению контроля второй переменной). Наконец, факторные схемы возникают для достижении цели контроля сопутствующего смешения основной НП с другой, имманентно связанной со способом ее задания. Это важнейшие направления возникновения факторных экспериментальных схем.

Если в психологической гипотезе предполагается влияние на ЗП двух или более экспериментальных факторов, то такая гипотеза называется комбинированной. Проверка комбинированных гипотез может рассматриваться в качестве основного преимущества факторных экспериментов (обсуждается далее в контексте представления темы взаимодействий переменных). Однако следует рассмотреть еще один аспект факторного планирования, связанный с тем, что сами экспериментальные условия (точнее, порядок их предъявления) приводят к процедурному возникновению вторых независимых переменных. Это имеет место в схемах многоуровневых экспериментов.