Схеми з позиційним, кросс-індивідуальним вирівнюванням.

В багаторівневому експерименті схема міжгрупового порівняння може вимагати занадто багато досліджуваних для зрівнювання груп, а схема внутрііндівідуального контролю – занадто багато часу на кожного досліджуваного для елімінування (виключення з розгляду в процесі аналізу, розрахунку, контролю ознак, чинників, показників, свідомо не пов'язаних з досліджуваним, аналізованих, контрольованим процесом, явищем) впливів послідовності. Вихід полягає в тому, щоб кожному досліджуваному пред'являти кожну умову, контроль же впливу послідовності проводити за всіма досліджуваними.

В результаті одні й ті ж досліджувані будуть проведені через всі рівні і кожному досліджуваному кожен рівень буде пред'явлений тільки раз. Однак одному досліджуваному (або групі) умови будуть пред'явлені в послідовності АБВГДЕ, іншому ж досліджуваному (або групі) – в послідовності ЕДГВБА. Такі схеми зазвичай об'єднують із схемами внутрііндівідуального контролю, відносячи їх до одного класу – схемам з повторними вимірами, оскільки тут кожному досліджуваному пред'являється більше одної умови. Однак між ними є вельми важлива відмінність. При використанні внутрііндівідуального контролю проби, які пред'являються кожному досліджуваному, складають повний експеримент. Що ж стосується внутрішньої валідності, то група досліджуваних використовується для поліпшення надійності, а не для контролю систематичного змішування. Якщо застосовується крос-індивідуальний контроль, то заздалегідь відомо, що результати кожного досліджуваного, будуть спотворені систематичним змішуванням. Для подолання ж цього систематичного змішання потрібно більше одного досліджуваного. Тепер ми опишемо три найбільш поширені схеми для багаторівневих експериментів, що використовують крос-індивідуальне вирівнювання.

Реверсивне вирівнювання. Реверсивне (зворотне) вирівнювання – це схема, яку ми щойно обговорювали. Вона може бути представлена наступним чином:

Це означає, що використовується тільки дві послідовності рівнів. Як ми щойно показали, вони не обов'язково повинні бути АБВГДЕ і ЕДГВБА, де А означає найменший рівень незалежної змінної і Е – найбільший рівень. Тут взагалі можуть бути різні варіанти. Наприклад, в іншій частині експериментів Готтсданкера і Вей, про який говорилося вище, в одному блоці проб часовий інтервал між двома стимулами залишався постійним. Одній групі з чотирьох досліджуваних пред'являлося п'ять блоків по 100 проб з тимчасовими інтервалами в наступному порядку: 50, 100, 200, 400 і 800 мс (тобто АБВГД). Порядок пред'явлення для іншої групи з чотирьох досліджуваних був: 800, 400, 200, 100 і 50 мс (тобто ДГВБА).

Реверсивне зрівнювання забезпечує для кожного рівня одну і ту ж середню позицію за двома послідовностями. Так, для двох показаних на діаграмі порядків ВБАГД і ДГАБВ рівень Д знаходиться в позиції 5 і 1 при середньому 3; рівень Г – в позиції 4 і 2 при середньому, знову рівному 3, і т. д. Це зрівнювання забезпечує хороший контроль впливу послідовності, тільки якщо ефект переносу однорідний, тобто якщо передбачається, що позиція 1 впливає так само на позицію 2, як позиція 2 на 3, або 3 на 4, або 5 на 6.

Однак ефект переносу може бути неоднорідним, стосовно інтраіндивідуальної схеми; тоді виникає серйозна проблема. Припустимо, що існують ефекти научання, які рівномірно покращують відповідь аж до третьої проби, але не далі. Для досліджуваних, яким пред'являється послідовність ВБАГД, останні три рівня – А, Г і Д – будуть в однаково «вигідному становищі». Для досліджуваних, яким пред'являється зворотна послідовність ДГАБВ, останні рівні – А, Б і В – будуть також в однаково «вигідному становищі». Тому рівень А, що знаходиться в середині обох послідовностей, матиме найбільшу перевагу, а В і Д – найменшу. Якщо ж ефект переносу пов'язаний з втомою, а не научанням, то тепер рівень в середині обох послідовностей виявиться в найбільш несприятливому положенні.

Якщо ефект переносу різний у різних послідовностях, то величина переносу виявляється змінною, що виробляє змішування. У щойно пропонованій послідовності ВБАГД величина переносу для В дорівнює 0 (оскільки це перша умова), для Б – 1 і для А, Г і Д – 2 (оскільки перенос не збільшується після третьої проби). Аналогічно для зворотної послідовності – ДГАБВ – величини переносу будуть: 0 для Д, 1 для Г і 2 для А, Б, В. Загальний сумарний ефект переносу дорівнюватиме: 4 для А, 3 для Б і Г, 2 для В і Д. Через неефективність в подібних випадках схеми реверсивного зрівнювання дослідники звернулися до схем, які забезпечують кращий контроль. Вони і будуть зараз описані.

Повне вирівнювання. Для того щоб уникнути систематичного змішування, що виникає при неоднорідному перенесенні в схемі реверсивного вирівнювання, можна використовувати всі можливі послідовності рівнів, замість двох. Така схема з повним вирівнюванням для трирівневого експерименту виглядають наступним чином:

Так, якби в дослідженні Готтсданкер і Вей було використано тільки три рівня незалежної змінної (наприклад 50, 100 і 200 мс), різним досліджуваним – або групам досліджуваних – були б пред'явлені наступні шість послідовностей: 50, 100, 200 мс; 50, 200 і 100 мс; 100, 50 і 200 мс; 100, 200 і 50 мс; 200, 50 і 100 мс; 200, 100 і 50 мс. Ми не ілюструємо повне зрівняння для більшого числа рівнів незалежної змінної (зазвичай зустрічається в багаторівневих експериментах) з тієї причини, що таблиця виявилася б занадто громіздкою. Наприклад, для всіх п'яти рівнів в дослідженні Готтсданкера і Вей знадобилося б 120 послідовностей. Так що якщо б навіть тільки один досліджуваний проводився через одну послідовність, то число досліджуваних виявилося б рівним 120. Число послідовностей, необхідних для повного вирівнювання, обчислюється як n–факторіал (факторіал натурального числа n – добуток натуральних чисел від одиниці до n включно, позначається n!), де n – число рівнів. Для шести рівнів n–факторіал знаходиться наступною серією множень:

6! = 1·2·3·4·5·6 = 720

Оскільки крос-індивідуальне вирівнювання було введено для скорочення числа досліджуваних порівняно з їх числом у міжгруповій схемі, повне позиційне вирівнювання використовується вкрай рідко. Нижченаведена схема дозволяє скоротити число досліджуваних, яка уникає допущення про однорідне перенесення, необхідне для схеми реверсивного вирівнювання.

Латинський квадрат. Якщо ми не хочемо використовувати всі можливі послідовності, то природно прийти до ідеї про випадковий вибір з усієї її множинності. Іноді це і робиться. Однак у випадково вибраному наборі послідовностей мало ймовірно, що кожен рівень виявиться в кожній позиції рівне число раз. Тому небажані наслідки неоднорідного переносу будуть як і раніше існувати.

Виходом буде випадковий вибір серед «квадратів», в яких кожен рівень з'являється один раз в кожній позиції. Кожен такий квадрат являє собою повну експериментальну схему. Він називається латинським квадратом. Наведемо приклад одного з таких квадратів для шести рівнів незалежної змінної:

Оскільки в латинському квадраті кожен рівень виявляється в кожній позиції послідовності, природно, потрібно стільки груп досліджених, скільки рівнів незалежної змінної. Якби Готтсданкер і Вей використовували (як це їм і слід було зробити) латинський квадрат замість реверсивного вирівнювання, їх досліджувані повинні були розбитися на п'ять груп відповідно п'яти рівням незалежної змінної. Значить, в їх досліді мали б взяти участь п'ять чи десять досліджуваних замість восьми, як це було насправді (адже вісім на п'ять не ділиться).

Дослідники зазвичай вводять обмеження на латинський квадрат. Воно полягає у вимозі, щоб кожному рівню один раз безпосередньо передував кожен другий рівень. Такий квадрат називають збалансованим квадратом. У наведеному вище латинською квадраті ця умова не дотримувалася. Наприклад, рівню Б тільки один раз передували рівні А і Д, але три рази Е і жодного разу В і Г. Ось приклад:

Якби всі ефекти переносу були пов'язані з безпосередньо попереднім рівнем, збалансований квадрат був би дуже ефективний. На жаль, немає способу перевірити, чи насправді це так.

Окремим випадком планування є планування для одного досліджуваного.

Слід зауважити, що планування з метою вивчення особливостей одного досліджуваного має давні традиції, адже перші психологічні експерименти (Г. Фехнер, В. Вундт та ін.) проводилися з окремими суб’єктами. Зараз таке планування використовується за таких умов:

• коли індивідуальними особливостями можна знехтувати (якщо, наприклад, перевіряємо наявність певної здібності в людини);

• коли досліджуваний є унікальним унаслідок специфічних особистісних характеристик (наприклад, феноменальна пам’ять) або спеціальної підготовки (наприклад, космонавт).

Особливо часто цей метод використовується в клінічній психології, психотерапії, де, зокрема, важливо дослідити можливість і причини негативних посттерапевтичних ефектів.

Важливо, що за такого планування знімаються артефакти, які викликані індивідуальними відмінностями досліджуваних, хоча, безумовно, виникають інші проблеми. Так, у кожному експерименті можна дослідити вплив тільки однієї змінної. Якщо дві змінні варіюються одночасно, неможливо визначити, яким є окремий вплив кожної з них на поведінку досліджуваного.

Основним показником впливу незалежної змінної на залежну вважається зміна характеру відповідей досліджуваного під впливом на нього змінених у часі умов експерименту. При такому дослідженні різні стани незалежної змінної даються одному й тому самому досліджуваному в різний час, тому необхідно контролювати фактор часу.

При цьому, наприклад, можуть використовувати просту стратегію А – В, коли досліджуваний виконує спочатку завдання в умовах А, а потім в умовах В. Тут не зрозуміло, що саме (В чи інші умови) зумовлює зміни в поведінці досліджуваного.

З метою уникнення цього недоліку можна використати стратегію А – В – А, коли спочатку реєструється поведінка досліджуваного в умовах А, потім умови змінюються (В), а на третьому етапі досліджуваний повертається в початкові умови (А). Якщо на третьому етапі відтворюється результат першого етапу, тобто поведінка змінюється, коли є експериментальний вплив і повертається до попередніх (доекспериментальних) параметрів, коли експериментальний вплив припиняється, незалежна змінна вважається такою, що впливає на залежну. Зрозуміло, що за такої стратегії досить важко вилучити фактори «історії» і «природного розвитку».

Очевидно також, що в цьому випадку існує загроза виникнення ефекту послідовності, який, в свою чергу, можна врахувати, використовуючи стратегію А – В – А – В або А – В – А – В – А. У цьому випадку оцінка вихідного рівня і результатів застосування експериментального впливу здійснюється кілька разів.

У цілому в експериментах із одним досліджуваним використовують кілька експериментальних схем.

Схема випадкової послідовності використовується, де самі досліди досить короткі, але їх багато. Тоді стани незалежної змінної пред’являються у випадковому порядку. Тут досліджуваний не знає, який стан незалежної змінної йому пред’являють. Збільшення надійності відбувається за рахунок збільшення кількості дослідів.

Схема регулярного чергування використовується, коли є досить невелика кількість дослідів. Ця схема ґрунтується на розглянутій стратегії А – В – А – В, за якою експериментальний ефект відтворюється хоча б двічі. Якщо при другому переході від А до В буде відтворена динаміка функціональної залежності відповідей досліджуваного в часі, можна вважати, що незалежна змінна з рівнями А і В впливає на залежну. При цьому проблемою може стати систематичність певних подій, яка може віддати перевагу певній позиції, коли, скажімо, в час, що досліджуваний перебуває в умовах В, відбувається певна подія (грошова винагорода чи ін.), яка змінює його мотивацію.

Схема позиційно вирівняної послідовності застосовується у разі, коли позиції змінюються, тобто досліджуваний перебуває в умовах за стратегією А – В – В – А. Проблемою тут є різний вплив А на В залежно від порядку пред’явлення.

Слід врахувати, як зазначені експериментальні схеми контролюють фактори задачі, зокрема, у разі випадкової послідовності це може відбуватися за рахунок збільшення кількості спроб і подання їх у випадковому порядку. У разі регулярного чергування слід використовувати не просто випадковий розподіл експериментальних завдань, а з їхнім попереднім розподілом по парах еквівалентних завдань, при цьому кожне з еквівалентних завдань призначається для відповідної умови з тим, щоб жодна з них не мала переваги (що може бути, коли одне із завдань виявиться, наприклад, легше, ніж інше). У разі неможливості підбору повністю еквівалентних завдань, як правило, збільшують кількість дослідів. За позиційного вирівнювання всі завдання розбивають на пари таким чином, щоб у парі були еквівалентні завдання з метою запобігання систематичного змішування незалежної змінної і факторів завдання.

Основною проблемою планів для одного досліджуваного є виникнення ефектів послідовності, які можуть бути неоднорідними, (викликаними адаптацією до режиму експерименту або втомою досліджуваного, а також його здатністю передбачити наступний вплив) і асиметричними, коли вплив умови А на В і В на А залежно від порядку пред’явлення є різним (наприклад, якщо А пред’являється першою, вона позитивно впливає на дії досліджуваного в умовах В, а якщо В пред’являється першою, вона негативно впливає на наступні дії досліджуваного в умовах А). У цьому випадку можна спостерігати ефект змішування незалежної змінної і послідовності дослідів.

Ще однією важливою проблемою для планів з одним досліджуваним є проблема перенесення результатів експерименту на популяцію, кожний член якої має свої індивідуальні відмінності. Прикладом розв’язання цієї проблеми є дослідження Б. Теплова і В. Небиліцина, в яких вивчалася залежність часу реакції від інтенсивності подразника. Коли було виявлено, що для кожного досліджуваного графіки такої залежності є різними, В. Небиліцин запропонував подавати досліджуваним сигнал, який змінювався не в одиницях фізичної інтенсивності подразника, а в одиницях абсолютного індивідуального порога, що був попередньо виміряний («один поріг», «два пороги», і т. ін.). У цьому випадку криві залежності часу реакції від інтенсивності подразника виявилися однаковими для всіх досліджуваних.

У випадку експериментів із одним досліджуваним особливо гостро актуалізується проблема упередженості експериментатора і загалом проблема комунікативних артефактів. Засобами уникнення артефактів у цьому випадку є насамперед «подвійний сліпий метод» або «плацебо наосліп».