34. Целями проведения факторных экспериментов. Преимущества факторных планов. Многоуровневый эксперимент.

ФАКТОРНЫЙ ЭКСПЕРИМЕНТ

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.

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.

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.

10.1.2. Многоуровневый эксперимент как факторный

Проведение экспериментов с использованием более чем двух уровней одной и той же НП также приводит к возникновению факторных схем. Следует различать качественные и количественные НП. В понятие многоуровневого эксперимента обычно включаются два признака: 1) НП представлена более чем двумя уровнями; 2) порядок предъявления этих трех или более условий одной и той же НП контролируется специальной схемой, подразумевающей уравнивание порядковой позиции каждого уровня в общей последовательности условий. Многоуровневый эксперимент тем самым противопоставляется бивалентному. В бивалентном эксперименте, где использованы два уровня НП, экспериментальное и контрольное условия могут отличаться качественно или количественно. О количественных измерениях переменных говорят обычно в тех случаях, когда показатели удовлетворяют шкалам порядка, интервалов или отношений. Классификация уровней НП дает качественную переменную во всех случаях, когда условия изменяются по ряду параметров (и учитывается сам факт различия ситуаций) или по одному признаку, но без возможности привести доводы в пользу хотя бы порядкового характера изменений этих уровней НП.

Схема сбалансированного квадрата отличается тем, что в ней каждому уровню НП один раз непосредственно предшествует каждый Другой уровень. Эффекты последовательности, связанные с влиянием одного уровня НП на другой, не снимаются этими планами, но контролируются путем усреднения полученных показателей ЗП по каждому уровню, занимающему разное место в каждой последовательности. Схемы позиционного уравнивания могут выступать в качестве интраиндивидуальных планов. Но разные последовательности уровней, в каждой из которых каждое условие НП представлено только один раз, могут предъявляться и разным группам испытуемых. В подобном случае эксперимент называется кроссиндивидуальным. Эквивалентные группы будут выполнять экспериментальные задания на всех уровнях НП, но будут отличаться между собой именно порядком предъявления уровней. Итак, порядок предъявления становится в таком случае второй НП.

Экспериментальным контролем в такой кроссиндивидуальной схеме охвачены все переменные, связанные с межиндивидуальными различиями: все испытуемые проходят через каждый уровень первой, основной с точки зрения проверяемой гипотезы НП. Контроль эффектов последовательностей осуществляется при этом усреднением показателей ЗП по совокупности позиций одного и того же уровня во всех последовательностях. Понятно, что эффекты последовательности – одна из основных угроз внутренней валидности в любом многоуровневом эксперименте, будь то интраиндивидуальный или кроссиндивидуальный эксперимент.

Схемы позиционного уравнивания и случайной последовательности (рандомизации) при переходе от бивалентного эксперимента к многоуровневому принципиально не меняются, но обычно предполагают дополнительные усилия экспериментатора при составлении последовательности проб по выравниванию числа уровней в разных участках последовательности, т.е. и во временной перспективе их реализации. Так, вместо случайной стратегии в интраиндивидуальном многоуровневом эксперименте обычно применяется квазислучайная: предполагается случайный порядок разных уровней экспериментального фактора в выбранном отдельном отрезке общей последовательности. Квазислучайный контроль последовательности включает нарушение рандомизации, поскольку при составлении общей последовательности проб дополнительно выравнивается (балансируется) их представленность в разных ее частях. В противоположном случае случайно может проявиться неравномерность в распределении более высоких и более низких уровней фактора (по номерам предъявлений уровней).

Контроль фактора времени при интраиндивидуальных многоуровневых схемах становится отдельной проблемой, которая частично может решаться переходом к кроссиндивидуалъному эксперименту. Тогда простейшим вариантом будет, например, схема реверсивного уравнивания: первая группа испытуемых получает условия АБСД, а вторая – ДСБА, т.е. ту же последовательность в обратном порядке. Если психологическая гипотеза допускает анализ усредненных по группе показателей, то при такой схеме остается вопрос о степени контроля побочных переменных, в частности, о возможности рассмотрения фоновых изменений показателей ЗП во времени как линейных. Позиционное уравнивание является адекватной схемой только в случае выполнения последнего условия и симметричности эффектов переноса.

Ограничения при переходе к кроссиндивидуальным схемам связано в первую очередь с решением проблем содержательного планирования.

Латинский квадрат может быть применен в обоих типах схем – интраиндивидуальных и кроссиндивидуальных. Как и другие схемы, эта форма контроля не снимает эффектов переноса, а значит, в случаях неоднородных или асимметричных эффектов (влияния одного уровня НП на другой) усреднение данных происходит при плохой внутренней валидности.

Если бы все эффекты влияния одного уровня НП на другой были бы симметричными и связанными только с одним предшествующим уровнем НП, то сбалансированный квадрат считался бы лучшей факторной схемой для многоуровневого эксперимента. Однако в многоуровневом эксперименте экспериментальные пробы образуют ряд, в котором отличаются не только сами по себе уровни НП, но и предшествующие им последовательности уровней НП. В результате возникают такие эффекты ряда, как эффект центрации, где в наиболее благоприятных условиях оказываются средние члены ряда.

Обратной стороной такого рода эффектов является закономерность,. Эта закономерность была названа «эффект края». Не рассматривая ее интерпретаций, заметим, что она представляет собой как бы чистый вариант эффекта центрации, т.е. очищенный от основного фактора величины уровней НП.