Основні нормативи експериментальної діяльності
РОЗДІЛ 3. ЕКСПЕРИМЕНТ ЯК ВИД ПРАКТИЧНОЇ ДІЯЛЬНОСТІ ДОСЛІДНИКА: ГІПОТЕЗИ, ВИБІРКИ, ЗМІННІ
Основні нормативи експериментальної діяльності
Логіка експериментального методу наукового дослідження дивовижно проста: вона базується на абстрагуванні, контролі і маніпулюванні.
Як правило, експериментатори виокремлюють одну (чи декілька) змінних для більш летального вивчення і маніпулювання, в якості яких можуть виступати будь-які характеристики ситуації чи властивості досліджуваних, що змінюються в різних умовах або в різні проміжки часу.
Виокремивши, скажімо, одну змінну, експериментатори діють у відповідності з тим, що філософ Дж. С. Мілл назвав "правилом однієї змінної": якщо дві групи досліджуваних подібні в усіх аспектах, за винятком одного, і відрізняються з точки зору особливостей поведінки (переживання, ставлення до інших або до ситуації тощо), то відмінності між ними можна віднести за рахунок тієї змінної, за якою вони відрізняються.
Тільки експериментальний метод дозволяє науковцям пояснити взаємозв'язок між явищами у термінах причини і наслідку, коли одна змінна призводить до зміни іншої. Наприклад, дослідник спостерігає порушення мови у хворих після інсульту при паралічу правої частини тіла і не фіксує таких змін при паралічу лівої. Досліджувані, які обстежувались, відрізнялися лише однією змінною — локалізацією уразнення мозку внаслідок інсульту. Якщо ураження було справа, виникали проблеми з мовою, зліва — їх не спостерігалось. Отже, причиною проблем з мовою є ураження правої півкулі мозку.
Таким чином, на підставі систематичних спостережень відносно наявності зв'язку між паралічем правої частини тіла і появою проблем з мовою дослідник формулює припущення — гіпотезу щодо закономірності такого зв'язку. Експериментальна гіпотеза — це чітко сформульоване передбачення щодо особливостей перебігу психологічного явища, яке можна емпірично перевірити, а метою експерименту є перевірка сформульованої гіпотези. Той фактор, за яким групи учасників дослідження будуть відрізнятися в експерименті, називають незалежною змінною (НЗ). Його назва означає, що він знаходиться поза сферою контролю досліджуваного. Ті зміни у функціонуванні досліджуваних, які вимірює експериментатор, називаються залежними змінними (33). У наведеному вище прикладі — це характеристики мови. Назва "залежна змінна" відображає той факт, що нею неможливо маніпулювати, оскільки вона є результатом (наслідком) маніпулювання незалежною змінною і залежить від неї.
Експерименти завжди включають те чи інше порівняння, зазвичай між контрольною групою (у нашому випадку групою з ураженнями лівої частини тіла внаслідок інсульту, тобто групою, в якій не фіксуються зміни незалежної змінної — порушення мови), і експериментальною групою (в якій фіксуються ураження правої півкулі мозку, що призводять до проблем з мовою. Отже, найпростішою версією експерименту є експеримент з двома групами (або "експериментальними умовами"), проте у більш складних версіях можна вивчати три чи більше різних умов.
Критичним кроком в експерименті є формулювання дослідницького питання. Воно зумовлює і добір досліджуваних; і явища, якими необхідно маніпулювати, і план проведення експерименту, так само як вибір відповідної техніки вимірювання результатів.
Ось чому ми починаємо цей розділ з обговорення проблеми витоків і формулювання наукових гіпотез, тобто вірогідних відповідей на дослідницькі запитання, достовірність яких необхідно перевірити. При обговоренні цієї проблеми розглянемо три типи наукових питань:
чому гіпотезу, яку ми бажаємо перевірити, доцільно формулювати в нульовій формі;
які умови призводять до підтвердження чи відхилення нульової гіпотези;
які помилки можуть бути зроблені при пошуках рішення щодо прийняття або спростування гіпотези. Після цього розглянемо питання добору досліджуваних.
Термін змінна пронизує всі етапи експерименту — від формулювання запитання до визначення маніпульованого явища, що приведе до появи наслідкових змін у поведінці (стані, ставленні, інших характеристиках) досліджуваних суб'єктів.
Проте судити, як вплинула різниця в умовах маніпулювання незалежною змінною на базовий процес, представлений у вимірюваних психологічних показниках залежної змінної, можна лише під час реалізації порівняльного методу міркувань, тобто шляхом співставлення отриманих емпіричних даних в експериментальних та контрольних умовах. Це порівняння є аналітичним, тобто передбачає формулювання критеріїв, у відповідності з якими психологічні змінні будуть співвідноситися в експериментальних і контрольних умовах. Якісне і кількісне порівняння потребує не лише можливості фіксації даних, а й вимірювання показників психологічних методик як змінних.
Звичайно, дослідницька діяльність експериментатора включає чуттєве спостереження за показниками змінних, за допомогою яких описується причинно-наслідкова закономірність.
Отже, неможливо розірвати єдиний ланцюг міркувань: психологічні гіпотези — методичні умови виокремлення змінних — планування — проведення експерименту — висновки щодо експериментальної гіпотези.
Джерела формулювання наукових гіпотез
Оскільки психологія як експериментальна наука ще не досягла етапу зрілості, існує незначна кількість формальних, ретельно розроблених теорій, на підставі яких можна було б шляхом дедуктивного аналізу формулювати гіпотези. Тому багато сучасних наукових питань щодо закономірностей психологічних явищ базуються на аналізі досвіду і навіть на інтуїції учених.
Наприклад, гіпотеза щодо закономірного зв'язку фрустрації з агресією виникла на матеріалі спостережень і клінічних інтерв'ю, проаналізованих групою соціальних психологів.
Матеріали дискусій включали велику кількість спостережень відносно аналізу інцидентів, які провокували агресію. Йєльські вчені дійшли висновку, що кожному випадку агресивних проявів передували ті чи інші фруструючі явища. Вони також встановили, що всі інциденти, що провокують агресію, можна було охарактеризувати як фруструючі, оскільки кожний з них, у певному сенсі, заважав чи блокував досягнення бажаної суб'єктом мети [81].
Крім того, вони помітили, що прояви агресивної поведінки мали місце після фруструючих подій і дуже рідко спостерігались в інших ситуаціях. Ці спостереження привели дослідників до формулювання гіпотези, яка стверджувала, що фруструючі події F породжують агресивну поведінку А. Постулат був таким: "Якщо F то А". Додатковим постулатом було: "Якщо немає F то немає А", тобто одне явище не трапляється за відсутності іншого.
Спочатку гіпотеза про зумовленість агресії фрустрацією базувалася на спільному аналізі інтерв'ю і спостережень зазначеною групою соціальних психологів. Вона пропонувала тільки вірогідну відповідь на запитання: "Які фактори пов'язані з виявленням агресивної поведінки?".
Формулювання типу "агресія породжується фрустрацією" добре ілюструє декларативний статус наукової гіпотези. Отже, наукові гіпотези формулюються як стверджуючі висловлювання, як вірогідні відповіді на запитання, чому одне явище зазвичай супроводжується іншим.
Науковці повинні ставити запитання у формі декларативних відповідей, оскільки наука — це вид діяльності, що поєднує правила логічних висновків з правилами контрольованих спостережень. З точки зору логіки, стверджуючі висловлювання є єдиним типом висловлювань, які можна підтвердити чи відхилити шляхом спостережень.
Теоретична та експериментальна гіпотези
Формулювання гіпотези як висловлювання, істинність якого заздалегідь невідома, але може бути встановлена емпіричним шляхом, є початковим етапом будь-якого наукового дослідження.
Теоретична гіпотеза створює загальний контекст для формулювання гіпотези конкретного емпіричного дослідження, з визначенням відповідних понять, процедур і плану дослідження. Теоретична гіпотеза може висловлюватися або в формі запитального речення, або в декларативній формі.
Можна навести принаймні три вагомих причини, чому доцільно вводити читача в контекст будь-якого дослідження за допомогою формулювання спочатку теоретичної гіпотези [68, с. 64]. Теоретична постановка проблеми, по-перше, допомагає усвідомити цілі дослідження і виокремити його місце у проблематиці сучасних досліджень. По-друге, у світлі теоретичної гіпотези можна чіткіше сформулювати наступну експериментальну гіпотезу конкретного дослідження. По-третє, наявність теоретичної гіпотези накладає на дослідника певне зобов'язання зробити після викладення результатів дослідження відповідні висновки та можливі теоретичні узагальнення.
Експериментальна гіпотеза— це пере формулювання вихідного дослідницького запиту з уточненням: а) передбачених взаємозв'язків між змінними, якими дослідник збирається маніпулювати; б) типу досліджуваних, що братимуть участь в експерименті; в) процедури дослідження і матеріалів, які будуть використовуватися; г) способів вимірювання залежної змінної.
Хекхаузен ввів як складовий елемент експериментальної гіпотези поняття "гіпотетичний конструкт", яке включає не доступні безпосередньому спостереженню механізми змін, що відбуваються у тій психологічній реальності, яку можна зробити об'єктом емпіричного дослідження в конкретній експериментальній ситуації і шляхом аналізу характеристик якої можна реконструювати "гіпотетичний конструкт" [58].
Таким чином, експериментальні гіпотези повинні містити всі ті інтерпретаційні компоненти, пов'язані з розумінням психологічних конструктів. Вони функціонують як перехідні мости між емпіричним змістом експериментальної гіпотези і теоретичним обґрунтуванням гіпотетичних співвідношень. Базові змістовні співвідношення пропонують уточнювати у вигляді наступної дихотомії:
Наприклад, у згаданому нами на початку цього розділу дослідженні теоретична гіпотеза "фрустрація породжує агресію" була пере формульована соціальними психологами Єльського університету взаємозв'язку фрустрації з агресією в термінах специфічних операцій, які містять визначення конкретних форм переживання людиною стану фрустрації і доступних спостереженню форм виявлення агресії.
Так, в одному із досліджень фрустрацію визначали як стан, що виникає у досліджуваних в ситуації, коли помічник експериментатора перериває і дратує їх під час виконання експериментального завдання— розв'язання анаграм, заважаючи їм успішно впоратися із завданням [68]. В іншій тестовій ситуації фрустрованим і нефрустрованим суб'єктам, які були досліджуваними в експерименті з анаграмами, самим надавалася можливість виконати роль оцінювачів якості виконання помічниками експериментатора серії креативних тестових завдань на тренажері. За неправильне виконання завдання їм пропонувалося "карати" колишніх кривдників— помічників експериментатора електрошком. Експериментатор вимірював частоту і тривалість електрошоку, яку обирали попередньо фрустровані та нефрустровані досліджувані, розглядаючи їх як кількісні показники агресії.
Експериментальну гіпотезу дослідження можна було б конкретизувати (операціоналізувати) у даному дослідницькому контексті у такий спосіб: "Якщо досліджуваних переривали помічники експериментатора тоді, коли вони вирішували анаграми (що спричиняло фрустраційний вплив), то вони виявляли тенденцію частіше і триваліше "карати" помічників експериментатора в ситуації виконання останніми креативних завдань, ніж досліджувані, які в попередній ситуації не зазнали такого жорсткого дратування від тих самих помічників експериментатора".
У розглянутому дослідженні механізм каузального зв'язку фрустрації з агресією (як гіпотетичний конструкт, реальність якого перевірялася у дослідженні) був змодельований у вигляді певної емпіричної психологічної реальності, в межах якої досліджуваним, фрустрованим образою і перешкодами під час виконання ними певної експериментальної діяльності помічниками експериментатора, була надана можливість "помститися", тобто виявити агресію по відношенню до кривдників. Не зупиняючись на етичному аспекті цих експериментів (в яких, як відомо, ролі помічників експериментатора виконували актори, що імітували біль від електрошоку, якої реально їм не завдавали), зазначимо, що модель емпіричного дослідження містила досить вдалу спробу реконструювати гіпотетичний конструкт у вигляді операціоналізованих емпіричних залежностей.
Підсумовуючи, можна стверджувати, що наукові пошуки — це спроби одержання відповідей в умовах контрольованих спостережень на запитання, які постають перед дослідником внаслідок недостатнього теоретичного знання або конкретного практичного досвіду. Прагнучи знайти відповіді на наукові запитання, науковець піддає логічному аналізу наявну інформацію, здобуту із наукових джерел або шляхом власних спостережень і досвіду, щоб сформулювати вірогідну відповідь на своє запитання у формі певної теоретичної гіпотези. У свою чергу, деякий абрис майбутнього наукового пошуку конкретизується у вигляді експериментальної гіпотези. Зрозуміло, що одна й та сама теоретична гіпотеза може бути конкретизована у декількох різних варіантах: вона виражається в термінах уявних взаємозв'язків між змінними, виокремленими в конкретному науковому дослідженні із залученням певних досліджуваних.
Саме конкретна експериментальна гіпотеза підказує вибір досліджуваних, визначення процедур проведення дослідження, застосування необхідних методичних матеріалів і, врешті-решт, наповнює змістом ті явища, між якими дослідник намагається встановити зв'язок. Експериментальна гіпотеза встановлює закономірність зв'язку або каузальний характер між досліджуваними явищами і розглядається як конкретизована форма виявлення істинності теоретичної гіпотези. Для експериментів з науковими цілями характерною є спрямованість на перевірку емпіричних гіпотез заради поповнення теоретичного знання. При проведенні експериментів з практичними цілями гіпотетичне пояснення і теоретична гіпотеза можуть мати місце, хоча це не означає, що немає потреби сформулювати міркування відносно можливостей узагальнення експериментальних даних.
Необхідно підкреслити такий важливий аспект щодо формулювання експериментальної гіпотези: будучи твердженням щодо наявності каузальної залежності між явищами, вона автоматично породжує протилежне їй твердження (контргіпотезу) — про відсутність подібного зв'язку. Якщо немає можливості сформулювати варіант спростування експериментальної гіпотези з точки зору можливості отримати заперечуючі її експериментальні дані, то це означає, що вихідне твердження не може мати статус гіпотези. Відомо, що гіпотеза — це твердження, істинність якого не відома на момент її формулювання, але може бути перевірена в процесі дослідження.
Експериментальна гіпотеза повинна ставитися у такі критичні умови її перевірки, щоб вірогідність отримання даних на користь підтвердження чи спростування гіпотетичної емпіричної закономірності була рівною.
Слід пам'ятати, що одна й та сама емпірична закономірність може припускати різні причинні інтерпретації, виходячи з різних теоретичних посилань. Ці пояснення називають третьою конкуруючою гіпотезою. Зрозуміло, що конкуруючих гіпотез може бути декілька. Проте статистично оцінюються шанси двох гіпотез — експериментальної і контргіпотези.
Психологічні і статистичні гіпотези
Рівень статистичних гіпотез — це необхідний компонент перевірки психологічних гіпотез, якщо дослідник претендує на визнання отриманих результатів як таких, що є достовірними і значущими і якщо він готовий кількісно оцінити вірогідність помилок при прийнятті рішення щодо експериментальних фактів.
Конкретніше сутність цього рішення полягає у визначенні, чи мали місце розбіжності між показниками залежної змінної в різних експериментальних умовах і які з них можна описати на рівні статистично значущих закономірностей. В статистичних гіпотезах вже немає твердження про каузальний характер впливу незалежної змінної на залежну. Статистичні гіпотези це гіпотези відносно кількісних значень показників, які фіксуються. Вони засновані на уявленнях про розподіл вірогідностей в деякому вибірковому просторі подій. Статистична перевірка гіпотези полягає у з'ясуванні того, наскільки ця гіпотеза відповідає наявним результатам випадкового вибору. Рівень значущості розбіжностей (р) — це вірогідність відхилення статистичної гіпотези Hо, якщо вона не підтверджується. Вибір рівня значущості є певною мірою довільний, але існує низка правил для того, щоб орієнтуватися у виборі рівня значущості. Рівень значущості пов'язаний з оцінкою кількості проведених спостережень, а також з величиною вибірки. Зазвичай вказується мінімальний його рівень, при якому можна спростувати гіпотезу. З таким рівнем пов'язане встановлення мінімального експериментального ефекту, який буде визнаний експериментатором достатнім для формулювання судження: в експериментальних і контрольних умовах спостерігалась певна розбіжність між вибірковими значеннями змінних. Прийнято розрізняти формулювання нуль-гіпотези (Hо) як гіпотези щодо відсутності розбіжностей між середніми показниками залежної змінної в різних умовах і так званої альтернативної гіпотези (Н1) про наявність значущих розбіжностей.
Спростування нуль-гіпотези є однією з підстав для оцінки емпіричних даних як таких, що свідчать на користь прийняття висунутої в експериментальній гіпотезі вірогідності розбіжностей. Сама експериментальна гіпотеза не може вважатися доведеною і залишається відкритою для подальшої перевірки в інших дослідженнях, із застосуванням інших методичних засобів, або на основі переформулювань гіпотетичних конструктів, які в неї входять. Проте вона може бути спростована на підставі того, що не спростованою виявилася на обраному рівні значущості розбіжностей нуль-гіпотеза. Можливе також отримання результатів, коли рівень значущості розбіжностей виявляється недостатнім для судження відносно того, чи можна спростувати нуль-гіпотезу. Цей випадок розглядається як необхідність пошуку третього пояснення.
<br
тобто можливість розглядати вплив незалежної змінної поза контекстом обраної експериментальної ситуації.
Р. Готтсданкер у своєму підручнику з експериментальної психології наводить приклад того, як пов'язані області спростування і неспростування статистичної гіпотези з областями прийняття експериментальної або конкуруючої гіпотези чи неприйняття жодної з них. Статистичні рішення засновані на вірогіднісних судженнях. З цим пов'язаний один із парадоксів розвитку експериментального методу: детерміністські сформульовані твердження каузальної залежності оцінюються вірогіднісно. Це, як зазначає Т. Корнілова [29], є одним із так званих парадоксів К. Поппера. Вірогіднісно оцінюється не саме співвідношення між змінними і не істинність психологічного пояснення, а вірогідність того, що очікувана залежність емпірично встановлена.
Отже, вирішальним кроком на шляху формулювання гіпотез, який дослідник повинен зробити до того, як почне процедуру необхідних спостережень та їх інтерпретації, є формулювання так званої нульової гіпотези, яка називається нульовою тому, що може бути зведена до нуля, тобто прийнята такою, що визнана недосяжною.
Формулювання нульової гіпотези необхідно для того, щоб визначити, чи можуть розбіжності бути віднесені у характеристиках стану суб'єктів в різних експериментальних умовах, які створив дослідник, за рахунок тих факторів, якими він довільно маніпулював, чи ці розбіжності могли виникнути випадково.
Уявимо, дослідник виявив у прикладі експериментального дослідження, в якому вивчався зв'язок фрустрації з агресією, що дійсно існували розбіжності у кількості електрошоків у випадку, коли досліджувані переживали фрустрацію, і в контрольних умовах, коли рівень фрустрації нестимулював агресивну поведінку. Але перш ніж стверджувати, що експериментальна гіпотеза цього дослідження підтверджена, необхідно довести, що встановлені розбіжності в агресивній поведінці досліджуваних експериментальної і контрольної іруп не виникли під впливом якихось випадкових факторів. Такі фактори могли б включати, скажімо, відбір в експериментальну групу більш агресивних, активних, неспокійних досліджуваних, ніж досліджувані, які потрапили в контрольну групу. Спроби встановити можливість впливу випадкових факторів є дуже важливими, бо навіть значні розбіжності можуть виникати завдяки певним випадковостям. Для того щоб з упевненістю стверджувати наявність розбіжності у характеристиках діяльності суб'єктів в експериментальних та контрольних умовах, необхідно статистично оцінити ці розбіжності. Ми отримуємо підстави для того, щоб прийняти експериментальну гіпотезу щодо розбіжностей у показниках функціонування суб'єктів в контрольних та експериментальних умовах тільки в тому випадку, якщо переконливо продемонструємо, що немає підстав вважати, що середні показники залежної змінної в експериментальній групі дорівнюють середнім показникам залежної змінної в контрольній.
Отже, перевірка експериментальної гіпотези є непрямою і її прийняття чи відхилення залежить від результатів перевірки нульової гіпотези, а саме гіпотези відносно того, що середні показники функціонування досліджуваних в експериментальних та контрольних умовах є рівними. Це може виглядати парадоксально, бо суперечить характеру взаємозв'язку між явищами, які вчений прагне продемонструвати. Незважаючи на це, щоб показати, що розбіжності між середніми показниками в експериментальних та контрольних умовах є дійсно значущими, потрібно спочатку довести, що вони не виникли випадково. Останнє досягається шляхом перевірки нульової гіпотези, яка стверджує, що фактор, який цікавить дослідника в експерименті, не справляє того ефекту, на який він сподівався, тобто не приводить до виникнення розбіжностей у проявах, скажімо, агресивної поведінки при різних рівнях фрустрації.
Якщо нульова гіпотеза не підтвердилась, проводиться оцінка рівня значущості розбіжностей між середніми показниками експериментальної і контрольної груп з використанням правил математичної статистики, оскільки в процесі формулювання гіпотези ми посилалися на такі дані, як середні показники, середні помилки, розподіл розбіжностей в показниках у вибірці.
Експериментальна гіпотеза відрізняється від нульової тим, що на її підставі неможливо точно визначити, чому буде дорівнювати середня величина стандартного розподілення розбіжностей між показниками залежної змінної у вибірці. Експериментальна гіпотеза тільки стверджує наявність відхилення від нуля в якомусь певному напрямку. Отже, не існує способу безпосередньо відхилити чи підтвердити експериментальну гіпотезу без перевірки нульової гіпотези. Проте якщо нульова гіпотеза відхиляється, то це свідчить на користь експериментальної гіпотези, тобто експериментальна гіпотеза перевіряється опосередковано в тому сенсі, що вона оцінюється після прямого твердження, що тест перевірки нульової гіпотези дав можливість її відхилити. Але в науковій літературі існує традиція посилатися на перевірку саме результатів експериментальної гіпотези як в письмових підсумках про результати експерименту, так і при аналізі даних, отриманих іншими дослідниками. Це дозволяє спрощувати сам процес обміну науковою інформацією, хоча необхідно пам'ятати, що тільки нульова гіпотеза є найбільш важливою частиною логіки, яка покладена в основу експерименту. Якщо експеримент не побудований у такий спосіб, що нульова гіпотеза може бути безпосередньо оцінена, він не має цінності як наукове дослідження, оскільки експериментальна і теоретична гіпотези фактично залишаться без перевірки.
Абсолютна величина розбіжностей між середніми, які спостерігаються, не має великого значення для прийняття чи відхилення нульової гіпотези. А що дійсно має значення, то це величина розбіжностей між середніми в експериментальних та контрольних умовах відносно величини стандартної помилки у відповідному розподілі розбіжностей в середніх значеннях показників в експериментальній та контрольній групах. Якщо стандартна помилка є великою, тоді навіть наявність значних розбіжностей між середніми, які спостерігаються у вибірках, ще не може з надійністю відхилити вірогідність нульової гіпотези. Якщо стандартна помилка є малою по відношенню до розбіжностей між середніми, то нульова гіпотеза буде, скоріше за все, з великою вірогідністю відхилена. Невеликі значення стандартної помилки залежать частково від зусиль експериментатора, спрямованих на те, щоб звести до мінімуму розбіжності у поведінці суб'єктів, які обрані в експериментальну та контрольну групи.
Підсумовуючи, можна стверджувати, що нульова гіпотеза дозволяє встановити точні пороги, виходячи за рамки яких вона може бути відхилена. Відхилення її дає можливість опосередковано прийняти експериментальну гіпотезу.
</br