Konzeption und Systematik
/Experimentelle Versuchspläne
Sozialpsychologisches Experimentalpraktikum
Sommersemester 2011Goethe Universität Frankfurt
Marc Gottwals, Stella Kister, Eleni Koll
Konzeption und Systematik der Versuchspläne
Experimentelle Versuchspläne
Within-subjects Designs
Carry-Over-Effekte
Mehrfaktorielle Designs
Haupteffekte & Interaktionen in 2x2-Designs
Exkurs: Trendanalysen, Wechselwirkungen, Mischdesigns
Definition des Versuchsplan (Designs):
standatisiertes, routinemäßig anwendbaresSchema (Strukturschema), das dem Aufbau,der Kontrolle und der methodologischenBewertung einer empirischen Untersuchungvon unabhängigen (UV) und abhängigenVariablen (AV) sachlogisch zugrunde liegt.
Spiralenmodell
Versuchsplan:
-Bindeglied zwischen Hypothese (1)und Versuchsaufbau (3)
-Untersuchungsanliegen meist imZusammenhang mitbedingungsanalytischenFragestellungen
-Ursache- Wirkungs-Beziehungenzwischen unabhängigen undabhängigen Variablen
Einteilung der Versuchspläne (Designs) nach vierHaupttypen in der Systematik der Versuchspläne
Bsp.: Designschema/Allgemeine Verwendung vonDesignsymbolen:
R = Zufallsgruppenbildung(Randomisierung)
X = experimentelle Behandlung(Stufen/ Treatments)
Y = abhängige Messwerte derBeobachtungen (AV)
Randomisierung: Zufallsgruppenbildung
zur Untersuchung der Auswirkungzweier unterschiedlicher-experimenteller Bedingungen genutzt
➡ Zuordnung muss per Zufall erfolgen
Zuordnungsmöglichkeiten:
Münzwurf
Zufallszahlentabelle
Computeralgorithmen
vier Designtypen werden nach kausalhypothetischer Relevanzabgestuft
im Hinblick auf die drei wesentlichen Hauptmerkmale (dreiGütemerkmale) einer allgemeinen Versuchsplanungslogik bewertet
Plus (+) = Gütemerkmal vorhanden (positive Bewertung)
Minus (-) = Gütemerkmal nicht vorhanden (negative Bewertung)
Gütemerkmal 1:
Kausaltheoretische Hypothese ist vorhanden
klare kausalbezogene Hypothesenbildung, vor Versuchsbeginn
theoretisch bestmögliche Versuchsplanung für den konkretenUntersuchungsfall erfolgt
Beispiele: Untersuchungen mit Symbolvermerken eines strengenExperiments (R, W, B (R))
Gütemerkmal II:
Experimentelle Variable ist manipulierbar
Variablen tatsächlich gemäß theoretischer Ansätze/Hypothesenbildung sachrepräsentativ variiert werden
im qualitativen, wie im quantitativen Sinne
Gütemerkmal III:
Alle übrigen Versuchsbedingungen sindkontrollierbar
Erwartung alle Störgrößen (Störvariablen) auszuschalten/kontrollieren zu können
➡ sehr hoher methodischer Anspruch: experimentelle Kontrolle = selten zu erfüllen
Drei Pluszeichen (+++):
alle drei Gütemerkmale gegeben
ideales Design
Drei Minuszeichen (---):
Fehlen aller drei Gütemerkmale
interne Validität eines Experiments gefährdet
„Strenge“ Experimente
➡ eher Laborexperimente
„Korrelative“Untersuchungen
➡ eher Feldversuche
Moderne gegenüber klassischer Versuchsplanung
strenge Experimente eher Fiktion
die den Forschungsprozess eher behindern als fördern (Cronbach; 1975)
erhöhte Präzision („interne“ Validität) nicht gleich Erhöhung der „externen“ Validität, und somit keine Erhöhung des psychologischen Erkenntnisgewinns!
ExperimentelleVersuchspläne:
Zufallsgruppenbildung(Randomisierung)
Wiederholungsmessungen
Blockbildung
➡wichtigsten Designs derExperimentalpsychologie
„Between-Designs“ bezeichnet, da basierend auf Mittelwertsvergleich
Zuordnung per „Zufall“
Annahme: interindividuelle Unterschiede (zw. den einzelnen VP)verteilen sich zufällig auf die einzelnen Bedingungen
Bsp.:
Zweistichprobenversuchspläne (1 UV, 2 Stufen)
Mehrstichprobenversuchspläne (unifaktoriell und mind. 3Stufen/mehrfaktoriell u mindestens 2 Stufen)
Vorteile:
Zufällige Verteilung der Merkmale (VP), die als Störvariablen wirkenkönnten
➡ Organismusfaktoren üben keinerlei Effekt auf die AV aus, erhöht dieinterne Validität
explizite Kenntnis der Störvariablen nicht notwendig
Nachteile:
„Ökonomie-Problem“, Randomisierung erfordert ausreichend großeStichprobe
Zufallsfehler typischerweise hoch
dienen der Verminderung der zufälligen Fehlervarianz
bekannte Störfaktoren werden erfasst, VPs bezüglich der Ausprägungin diesen Variablen systematisch den einzelnen Bedingungenzugeordnet
➡ homogenere experimentelle Gruppen
VPs werden in Rangreihe gebracht, dann in Blöcke (statistischeZwillinge) eingeteilt
➡ VPs innerhalb eines Blocks ähnlicher als VPs ausserhalb eines Blocks
Blocks werden per Zufall (R) den experimentellen Bedingungenzugeordnet
Bsp:
Zweistichprobenversuchspläne
Mehrstichprobenversuchspläne (unifaktoriell/mindestens 3 Stufen oder mehrfaktoriell/mindestens jeweils 2 Stufen)
Vorteile:
Kompromiss der beiden anderen Designs, kombiniert diejeweiligen Vorteile
Ausgangsunterschiede zwischen experimentellenBedingungen wesentlich geringer als per Randomisierung
geringere Stichprobengröße möglich
Nachteile:
Voraussetzung expliziter Vorkenntnisse der Störvariablen
Versuchsaufwand typischerweise sehr hoch
Experimentelle Versuchspläne, bei denen mandieselben Probanden nacheinander allen Stufeneiner Unabhängigen Variablen aussetzt und jeweilsdie Ausprägung der AV misst.
Between-subjects Designs: Verschiedenen Stufeneiner UV werden verschiedene Probandenzugeordnet.
Ökonomischer
Lösen das Problem personengebundenerStörvariablen
Subjektive Urteile über Stimuli hängen häufig vondem Kontext ab, in dem sie dargeboten werden
Kleine Effekte können leichter entdeckt werden;Within-subjects Designs sind sensitiver
Entsprechende UV kann nicht immer sinnvollinnerhalb einer Person variiert werden
Erkennen der Hypothese durch Probanden
Reihenfolgeeffekte
Entstehen auf Grund der Reihenfolge, in derverschiedene experimentelle Bedingungendurchgeführt werden
Verhalten der VP in der Bedingung X hängt davonab, ob VP zuvor der Bedingung Y ausgesetzt war
VP erhält i.d. Experimentalbedingung den Hinweis; i.d.Instruktion zur Kontrollbedingung fehlt er
VP mit der die Experimentalbedingung vor derKontrollbedingung durchgeführt wurde, kann denHinweis auch in der Kontrollbedingung verwenden Auftreten eines Carry-Over-Effekts wahrscheinlich
ACHTUNG!Die Kontrollbedingung mit allen Teilnehmern zuerstdurchzuführen löst das Problem nicht!Dadurch blieben mögliche Positionseffekte unbalanciert!
KEINE Möglichkeit zur effektiven Kontrollevon Carry-Over-Effekten
Wenn solche Effekte wahrscheinlich auftreten between-subjects-Design einsetzen
Auftreten von Carry-Over-Effekten nicht aufsolche Manipulationen beschränktz.B. - Wirkung von Medikamenten/Drogen - Belohnung/Bestrafung
Experiment einmal im within-subjects Designund einmal im between-subjects Designdurchführen
In beiden Varianten derselbe Effekt der UV Kein Carry-Over-Effekt
Unterschiedliche Wirkung der UV Carry-Over-Effekt
Experimente, die die Wirkung mehrerer Uvnbzw. mehrerer vermuteter Ursachen zugleichuntersuchen
Bsp.: Untersuchung der Ursachen aggressiven Verhaltens
Jede Stufe einer UV sollte mit jeder Stufe deranderen UVn kombiniert werden
Beispiel
2 x 2-Design
Anzahl der Stufen der verschiedenen UVnmiteinander multipliziert= Zahl der Bedingungen
Sehr viele Bedingungen = Sehr aufwändig
Interpretation der Ergebnisse mit ganz vielenUVn sehr kompliziert
Experimente mit mehr als 3 UVn sehr selten
Wirkung von 2 UVn bestimmen:
◦1. Hypothese testen
◦2. Vermutung überprüfen
Vorteil:- weniger Versuchspersonen- neue Erkenntnisse
Interaktion zwischen unseren beiden UVn feststellbar
Sarris, V.; Reiß, S. (2005). Kurzer Leitfaden derExperimentalpsychologie.
Sedlmeier, P.; Renkewitz, F. (2008). Forschungsmethoden undStatistik in der Psychologie
Danke für Ihre Aufmerksamkeit!