Интраиндивидуальные схемы и анализ единичного случая

Интраиндивидуальные схемы

Обеспечение внутренней валидности — основная цель планирования психологического эксперимента при разработке интраиндивидуального сравнения изменений ЗП. Чтобы задать сравниваемые условия, необходимо не менее двух проб, соответствующих уровням НП. Обеспечить идентичность двух проб для одного и того же испытуемого невозможно, поскольку таковые будут следовать в определенном порядке и тем самым окажутся предъявленными в разное время. Факторы времени и последовательности — основные угрозы смешений (этих ПП) с влиянием экспериментального фактора или базисным процессом, представленным в показателе ЗП.

Следует также учесть, что для разных условий ПП (активного и пассивного ее уровней) сами задания, выполняемые испытуемым, не могут быть одинаковыми (одну и ту же задачу нельзя решить дважды); они в лучшем случае будут сходными по типу, уровню трудности и т. д. Фактор задач — третий основной источник угроз внутренней валидности при интраиндивидуальных схемах.

Для представления примеров экспериментальных схем как планов организации экспериментальных воздействий введем общепринятые обозначения. Управляемая экспериментатором НП имеет не менее двух уровней. Можно обозначить их как А и В. Тогда разные экспериментальные схемы, по которым строится интраиндивидуальный эксперимент, будут выглядеть как последовательности, в которых А и В чередуются местами.

Интраиндивидуальный эксперимент предполагает сравнение изменений ЗП в зависимости от изменения уровней НП, которые предъявляются одному и тому же человеку. Интраиндивидуальное сравнение позволяет установить экспериментальный факт, а планирование как определение схемы интраиндивидуального сравнения направлено на контроль угроз внутренней валидности.

Планирование интраиндивидуального эксперимента предполагает комплексный охват исследователем всех тех факторов, которые подлежат экспериментальному контролю, чтобы иметь возможность сделать вывод об установлении экспериментального эффекта. Получить экспериментальный факт, а не артефакт — конечная цель планирования и проведения эксперимента. Оценка его внутренней валидности служит цели контроля за возможными искажениями исследуемой зависимости.

В интраиндивидуальных схемах каждый испытуемый является контрольным по отношению к самому себе. Сложности случайного отбора в группы и отбора из большой выборки в соответствии со статистическими законами обеспечивают определенный уровень априорной неэквивалентности групп по изучаемым и дополнительным показателям. Такая вариативность требует особых усилий по контролю, но «снимается» в интраиндивидуальных схемах, прямым следствием чего является увеличение мощности исследования, т. е. повышение вероятности обнаружения экспериментального эффекта в случае его существования (меньших эффектов при равном п, сходных по величине эффектов при меньшем, чем в межгрупповых схемах, п).

Назовем некоторые из интраиндивидуальных схем, или интраиндивидуальных планов.

1. План А]В1А2 В.2А^В3АпВп называется схемой регулярного чередования. Согласно этой схеме использованные в эксперименте два уровня экспериментального фактора задаются в таком порядке следования, что каждый раз, в каждой повой пробе происходит последовательная смена условий. Эту последовательность можно представить с индексами, обозначающими место каждого уровня. Тогда она принимает вид А^^В^А-В^А-В^. Понятно, что число мест, или проб в общей последовательности, экспериментатор также устанавливает заранее, т. е. планирует.

Для установления экспериментального эффекта можно предложить план обработки данных, где индексами обозначено место измеренного показателя ЗП, соответствующего номеру пробы — отдельно для каждого из двух условий (табл. 10.1).

Таблица 10.1. Интраиндивидуальный план «регулярное чередование

Среднее для условий Л — Х{ Среднее для условий В — Х2

Экспериментальный эффект, или основной результат действия (имеется в виду воздействие НП на ЗП), можно представить как разницу усредненных значений ЗП в экспериментальном и контрольном условиях: X. — Х2.

Но такими аналитически подсчитанными результатами обычно не ограничиваются, а оценивают их значимость, т. е. подбирается адекватный статистический критерий, указывается необходимый уровень значимости, и установленные в эксперименте (выборочные) значения ЗП сравниваются с точки зрения возможности отвергнуть нуль-гипотезу как гипотезу об отсутствии различий между ними в сравниваемых условиях.

Эта схема применяется часто в случаях, когда эксперимент с условиями Ли В может быть прекращен в любой момент по не зависящим от исследователя причинам (например, на производстве). Тогда даже для небольшого п будут проконтролированы порядок и примерное равенство числа пройденных условий. Если Л и В — уровни НП, то такой схемой контролируются изменения ЗП во времени.

Экспериментальный контроль ПП, осуществляемых согласно этой схеме, предполагает, что если ПП имеют случайный характер и распределены во времени, то они равновероятно падают на Ли В- условия. Регулярные колебания ЗП, например, изменения работоспособности человека от начала к концу дня или от начала к концу рабочей недели, могут неэффективно контролироваться этой схемой: например, если Л и В занимают первую и вторую половину рабочего дня, а во второй половине дня испытуемый уже уста,!, то условие А всегда будет выигрывать с точки зрения лучшего функционирования изучаемых процессов (более высокие показатели ЗП, пока человек не устал).

Эффект последовательности при такой схеме может проявляться в том, что какая-то проба будет выигрывать, но контрасту, что исказит величину эффекта. Например, студенты договорились идти на экзамен в такой последовательности, что через раз идет более и менее готовый к экзамену студент. Тогда для преподавателя (как испытуемого) может субъективно увеличиваться разрыв между студентами: ответы менее подготовленного к экзамену студента на фоне предыдущего хорошего ответа могут выглядеть еще слабее (что скажется на оценке).

Другая угроза выступает при таком плане со стороны ПП «знание испытуемого», или его «предубежденность»: усвоив, что уровни Л и В чередуются, испытуемый может заранее выбирать свой ответ в каждой пробе. Тогда ЗП, например, в случае стимульного предъявления уровней НП будет изменяться нс в зависимости от се уровней, а в зависимости от предугадывания испытуемым того, какое условие сейчас последует.

Вторым, причем наиболее часто используемым, планом выступает рандомизированная, или случайная, последовательность условий НП.

Для выбранного случая двух условий (например, при п = 14) она может выглядеть какЛ{Л2В3ЛАВГ)В6Л7ВнЛдЛю В. х Й12В|3Л14 и в общем случае далее АпВп+х. Индекс здесь обозначает место пробы в общей последовательности. План же обработки данных при этом обычно учитывает номер отдельно для экспериментальных и для контрольных условий. Для указанного случая, когда каждое условие предъявляется по 7 раз, таблица обработки данных выглядит следующим образом.

Таблица 10.2. Интраиндивидуальный план «случайная последовательность»

Среднее для условий Л — Х{ Среднее для условий В — Х2

Рассматриваемый план предполагает случайное — рандомизированное (И) — распределение двух уровней экспериментального фактора в общей последовательности проб, ограничиваемой числом п. Уровней может быть больше, что включает необходимость распределения их всех в случайном порядке.

В основе контроля ПП, связанных с фактором времени при такой последовательности, лежит принцип равновероятного попадания разных уровней ПП на экспериментальное и контрольное условия. При этом оказывается не важно, линейные или нелинейные изменения были связаны с фактором времени — они примерно поровну распределятся между разными уровнями в разных частях последовательности проб.

Выбор необходимого числа проб п диктуется разными причинами. Это, во-первых, длительность каждой пробы, что определяет допустимое время участия испытуемого в эксперименте. В случае длительной пробы, например при решении мыслительной задачи, предпочтительнее два других плана, где число проб может быть сведено к четырем (по два на каждое значение НП). В случае с короткими пробами можно использовать большое их число. Увеличение числа проб обеспечивает контроль ненадежности данных.

Во-вторых, на выбор п влияет предполагаемая величина экспериментального различия, что обсуждалось в параграфах, посвященных статистическим выводам, и возможность допустимых смешений с фактором времени (какое время занимает проба и как долго может длиться эксперимент без существенных фоновых колебаний ЗП и состояний человека).

Использование таблицы случайных чисел — самый старый способ организации случайной последовательности проб. Сегодня психолог обычно обращается к компьютерным системам обработки данных, позволяющим получить случайную последовательность с заданным п и числом уровней. При этом исследователь может вмешаться в конечную последовательность, сделав ее квазислучайной последовательностью. Наряду с рандомизацией проб она включает дополнительное условие: равную вероятность представленности уровней НП в разных частях общей последовательности.

Общее число проб делится на равные микропоследовательности, в каждой из которых случайно представлены все уровни экспериментального фактора. Например, последовательность из 100 проб исследователь разделил на пять последовательностей по 20 проб в каждой; и рандомизация уровней проходила отдельно для каждой из этих пяти микропоследовательностей.

Принцип равновероятности позволяет предположить, что соответствующие временные отрезки, включающие равное число проб, предположительно будут испытывать равные влияния со стороны побочных влияний. Но теперь общая последовательность стала как бы случайной — квазислучайной. Этот прием используется в любом психофизическом эксперименте, предполагающем влияние фактора времени, который теперь равным образом представлен на всех уровнях НП. Поскольку изменения ЗП в разные промежутки времени в равной степени отразились на всех пробах, фактор времени считается проконтролированным.

Третьим планом выступает схема позиционного уравнивания.

Она уже была представлена ранее примером в главе 6, когда речь шла о первом представлении двух основных схем установления экспериментальных эффектов. Для индивидуальной схемы с двумя условиями НП это будет прямой и обратный порядок следования уровней: АВВА или ВААВ.

Позиционное уравнивание — экспериментальный план, предполагающий варьирование и контроль местоположения уровней НП в их общей последовательности, предъявляемой одному испытуемому — при интраиндивидуальных схемах — или се частей разным испытуемым — при кроссиндивидуальных схемах.

Контроль посредством схемы позиционного уравнивания, как и посредством других схем, может быть применен не только к последовательности ПП, но и к последовательностям задач, когда НП дана в другом порядке. В качестве примера рассмотрим случай представленности фактора задачи разными уроками в школе.

Экскурс 10.1

Применение схемы позиционного уравнивания может иметь отношение к обычной для ситуации обучения в школе проблеме организации последовательности уроков в расписании. Допустим, в какой-то день необходимо провести, но два урока для каждого из двух предметов: А — алгебра и В — русский язык. Если поставить, но два урока рядом — ААВВ или ВВАА, то с точки зрения, скажем, фактора утомляемости (побочная переменная, связанная с фактором времени) изучаемые предметы окажутся в неравном положении (независимо от того, возникнет ли утомление или, напротив, будет наблюдаться «врабатывание»). Дна последних урока будут более трудными или более легкими. Такого не произошло бы, если бы они, скажем, регулярно чередовались: АВАВ. Другой возможный способ расположить уроки — задать их прямую и обратную последовательность: Если изменение состояния учеников — побочная переменная «утомление» — действует во времени одинаково, т. е. с линейным приростом в каждый из четырех временных промежутков, она может считаться проконтролированной.

Однако с точки зрения содержания школьных уроков, последовательности изложения учебного материала такое прерывание могло бы сказаться негативно на его усвоении. Содержательные аспекты превалируют над формальными в планировании. И, видимо, фактор утомления здесь будет учтен лишь во вторую очередь, а невозможность разрывать пары в рамках одного предмета — в первую.

Другой случай может демонстрироваться примером психологического исследования, где сравниваются методы обучения. Допустим, А и В — разные способы заучивания стихотворений. Назовем их разными экспериментальными условиями: А — условие с частичным способом, когда стихотворение заучивается двустишиями, В — с целостным, когда стихотворение повторяется полностью до тех пор, пока не будет воспроизведено без ошибок. Предположим также, что первый из выбранных способов не влияет на второй (порядок следования Л и В не облегчает и не усложняет деятельность испытуемого от одного условия к другому).

Экскурс 10.2.

Экспериментальная гипотеза могла бы звучать как ожидание большей эффективности при заучивании стихотворения частичным методом (либо наоборот). Это означало бы, например, что при этом частичном методе заучивания среднее число повторов каждой строки было бы меньшим, чем при целостном заучивании стихотворения. Но для этого «экспериментального материала» такая ЗП, как количество повторений каждой строки (отражающая усилия, затрачиваемые при заучивании одного стихотворения), была бы уязвима с точки зрения смешений. Во-первых, сам способ в условии В предполагает, что повторяется и уже выученная строфа. Во-вторых, смысловая организация единиц запоминания могла бы способствовать одному и мешать другому способу заучивания. Поэтому была выбрана ЗП — общее время заучивания.

Рис. 10.1 Диаграммы к экскурсу 10.2.

КГ предполагала бы, что способ заучивания не влияет на ЗП (это была бы реализация старого фишеровского подхода при проверке статистических гипотез, не предполагающего другой направленности изменений — большей эффективности при втором методе).

Для проверки ЭГ нужно проводить индивидуальный эксперимент, поскольку, возможно, разным ученикам более подходят различные методы заучивания. Для отдельного ученика при этом необходимо выделить четыре примерно эквивалентных по объему и сложности (лексической, смысловой, что очевидно сложно сделать, т. е. фактор задачи здесь будет влиять в качестве побочной переменной) стихотворения.

Стихотворения необходимо выучить к следующему дню и последовательно, в определенном порядке вариации метода: Л — В — В — Л.

Допустим, стихотворения были короткими и ученик отвел на это занятие по литературе не определенное время на каждое стихотворение, а решил отмечать время, реально затраченное на заучивание каждого из них. Тогда зависимой переменной выступит это время (л", х2, ху хА), а экспериментальный эффект при схеме ЛхВ2ВуАА будет подсчитан как разница между средним временем, затраченным на заучивание стихотворение каждым из способов (среднее время для двух Л-условий и среднее — для двух 5-условий). Допустим, ученик отвел на отдых одинаковое время после каждого стихотворения, но не прерывал процесса, пока стихотворение не было выучено (скажем, критерием было двукратное правильное воспроизведение всего стиха).

На рис. 10.1 первая столбчатая диаграмма показывает прирост ЗП для умозрительного случая, когда НП не действует, а эффективность зависит только от фактора времени, обеспечивающего линейный прирост («врабатываемость») в каждый следующий промежуток (от 1-го к 4-му). Вторая диаграмма демонстрирует другой случай — результаты идеального эксперимента, когда фактор времени не изменял ЗП и разница в Ли В- условиях представляет только эффект экспериментального фактора. Тогда третья диаграмма (которую предлагается нарисовать самому студенту) отражала бы суммарный эффект действия НП и фактора времени (при указанном тренде врабатываемости).

Если изменение состояния ученика (утомляемость), связанное с фактором времени, развивалось линейно, увеличения ЗП, связанные с временными промежутками заучивания, пришлись бы примерно поровну на равные промежутки при заучивании первого и третьего, второго и четвертого стихотворений (как позиции в общей их последовательности). И хотя время заучивания для каждого следующего стихотворения возрастало бы, но разница в изменениях должна была бы быть одинаковой для указанных пар. Таким образом, эффект влияния фактора времени для условий б.} — Л, и — В2 не исказил бы экспериментальный эффект, поскольку соответствующий этим временным промежуткам прирост ЗП оказался бы одинаковым, т. е. проконтролированным схемой позиционного уравнивания.

Представленный в экскурсе 10.2 эксперимент с заучиванием стихотворений станет внутренне валидным с точки зрения контроля фактора времени. Напротив, если эти изменения во времени приобретут нелинейный характер (что и случается обычно в опытах с научением, формированием навыков), та же схема не позволит обеспечить равный временной прирост ЗП в разные промежутки ее измерения. Сумма приращения последней, связанная с фактором времени, будет (в случае применения схемы позиционного уравнивания) неодинаковой для условий Л и В. Эксперимент тем самым придется признать невалидным.

Итак, не сама по себе схема является валидной или нет. Эксперимент становится валидным или нет в зависимости от того, насколько удачно схема контролирует смешения с действием побочных переменных, источники которых (для интраиндивидуальных схем) — факторы времени, последовательности и задач.