1. Сформулированные гипотезы не отражают проблемных ситуаций, существенных зависимостей в изучаемом объекте.

2. К неверной эмпирической интерпретации переменных, к выбору неадекватных показателей.

3. Были допущены ошибки при формировании экспериментальных и контрольных групп. В ходе эксперимента обнаружилось значитльное различие групп, что вызвало сомнение в возможности сравнивать эти группы по составу переменных.

4. Для экспериментальной В качестве независимой переменной выделен фактор, который не может быть причиной, устойчивой детерминантой процессов, происходящих в изучаемом явлении.

5. Связи между зависимой и независимой переменными имеют случайный характер. Неправильно установлена структура переменных.

6. Допущены ошибки в предварительном описании объектов, что привело группы трудно подобрать контрольную.

7. Не поддается нейтрализации действие побочных факторов, трудно создать экспериментальную ситуацию.

8. Не обеспечен достаточный уровень измерения и контроля за состоянием переменных.

9. При анализе данных использовался логико-математический аппарат, который неприменим к изучаемому классу явлений.

10. При анализе результатов эксперимента социолог переоценивает воздействие независимой на зависимую переменную, недоучитывает влияния ряда случайных факторов на изменения в экспериментальной ситуации.

11. Среди организаторов экспериментальных работ оказались люди, не заинтересованные в положительных результатах эксперимента.

12. В ходе эксперимента возникли конфликты среди участников по поводу участия в эксперименте.

13. Коллектив отказывается принять участие в эксперименте, мотивируя свой отказ тем, что ранее уже приходилось участвовать в эксперименте, и ничего, кроме лишних забот, это участие не принесло.

Как пишет Дж.Дж. Дэвис, рекламисты проводят эксперименты для того, чтобы определить, каким образом различные действия («независимые переменные») отражаются на отношении, мнении и поведении потребителей (зависимые переменные). Эксперименты помогают им найти ответы на вопросы, касающиеся внедрения нового товара, его упаковки, содержания рекламы, набора средств рекламы и затрат на рекламу. Вообще многие исследовательские методы являются чисто описательными (например, метод наблюдения, разобранный ранее). Они дают возможность сделать «моментальный снимок» ситуации на рынке. «Однако случается так, что людям, принимающим решения в рекламном бизнесе, требуется не только описание. Возникают ситуации, когда необходимо понять, как происходящие изменения условий рекламирования, структуры товара и его мета на рынке влияют на формирование отношения, мнения и поведения или на позиционирование товара на рынке. Выяснить это можно с помощью экспериментальных исследований, в процессе которых исследователь изменяет или преобразует что-либо в окружении потребителя или товара с целью узнать, что произойдет». Итак, данный метод предполагает изменения одного или нескольких параметров и контроль за изменением других параметров, зависимых от первых. В ходе эксперимента исследователь пытается выяснить причинно -следственные связи между разными факторами, влияющими на события, факты, явления, процессы.

С точки зрения С.В. Веселова, применительно к рекламной деятельности это может быть все, что угодно, например, определение степени воздействия на эффективность рекламной кампании изменения рекламной продукции или размещения рекламы по сравнению с предыдущей рекламной кампанией, или различия восприятия целевой аудиторией в случае замены в рекламном ролике одного актера другим (варианты – замена слогана, стиля рекламной кампании, дизайна объявления и др.), или выбор медиаканала среди нескольких, или степень влияния интенсивности рекламы на продажи рекламируемой продукции и т.д. Например, если имеется два ТВ-ролика для одной кампании, то проводится эксперимент в разных вариантах:

1) используется ролик А;

2) используется ролик Б;

3) используются сразу оба ролика А и Б. Последующее сравнение полученных результатов позволяет сделать выводы о реальном выборе приоритетов.

Составляющие эксперимента:

1) зависимая переменная – это то, что исследователь пытается объяснить; это критерий, используемый для того, чтобы оценить влияющее воздействие независимой переменной (например, поведение и отношение при покупке товара); это фактор, который изменяется под влиянием другого фактора. Таким образом, зависимая переменная – это фактор, изменение которого определяется независимой переменной.

2) независимая (экспериментальная) переменная – это то, что исследователь использует для объяснения наблюдаемых (в ходе эксперимента) изменений зависимой переменной; это то, что изменяется в ходе эксперимента, чтобы повлиять на изменение зависимой переменной (эффект). Независимая переменная (в отношении к зависимой переменной) – показ рекламы. Независимая переменная, должна выбираться таким образом, чтобы ее легко можно было наблюдать или измерять численное фиксирование интенсивности. В эксперименте искусственно изменяется только независимая переменная, а зависимая переменная изменяется уже как отклик (следствие, последствие). Таким образом, переменная, направление или интенсивность действия, которой определяются социологом в соответствии с заранее разработанной программой, называется управляемой (контролируемой) переменной. Например, изменяя количество экспонируемой рекламы, мы узнаем, насколько это влияет на осведомленность о ней или припоминание рекламного сообщения.

Механизм эксперимента:

Выявляя взаимодействие зависимой и независимой переменных, мы выявляем причинно-следственные связи: манипулирование независимой переменной («причина») приводит к изменениям зависимой переменной («следствие»), что позволяет нам делать соответствующие выводы (известно, что одни факторы действуют сильнее, чем другие; одни – напрямую, другие – косвенно и т.д.). В любом случае, исследователь рекламы манипулирует в эксперименте и наблюдает за воздействием одной, двух и более независимых переменных.

Критерии установления причинно-следственной связи:

1. События должны происходить в соответствующем порядке (манипулирование с независимой переменной должно предшествовать оценке результатов). Можно спутать причину со следствием. Например, Вы увеличили количество рекламных сообщений à увеличилась осведомленность потребителей (Ваши измерения это зафиксировали) à одновременно повысилось число покупающих рекламируемый товар. С одной стороны, причинно-следственный ряд выглядит именно так. Но ведь можно предложить и другое объяснение одновременности всех этих событий: люди сначала приобрели товар, а уже затем стали обращать больше внимания на рекламу данного товара.

2. Причина должна быть статистически связана с эффектом (следствием): причина и следствие должны происходить или сменять друг друга в одно и то же время.

3. Альтернативные объяснения должны быть сведены к минимуму. Этот критерий напрямую влияет на внутреннюю валидность эксперимента. Обычно строгая последовательность и согласованность действий эксперимента исключают альтернативные толкования. Однако всегда есть несколько факторов, влияющих на валидность. Уровень валидности влияет на степень уверенности исследователя в существовании причинно-следственной связи между экспериментальным манипулированием (с независимой переменной) и результатами эксперимента. Обычно уровень валидности уменьшается (может понизиться) вследствие следующих «угроз»: собеседования с респондентами накануне эксперимента или в начале эксперимента сказывается на восприятии и поведении испытуемых, влияние фона (Вы хотите узнать реакцию потребителей безалкогольных напитков на новую рекламу, а тестируете ее в очень жаркую или холодную погоду – искажение обычного), инструментальная погрешность (в ходе эксперимента поменяли метод фиксации данных и теперь невозможно понять, чему приписать происходящие изменения в поведении респондентов – изменению независимой переменной или изменению методов записи, способов сбора данных), неправильная выборка контрольной или экспериментальной групп респондентов и др.

Для повышения качества проведения эксперимента обычно задействуют, по крайней мере, две отдельные группы респондентов:

1) контрольная группа, члены которой не подвергаются экспериментальному манипулированию, служит основой для сравнения с данными по экспериментальной группе;

2) экспериментальная группа, членам которой, например, не только предъявляют ТВ-ролик, но и создают иные условия восприятия рекламного сообщения, или включают в ТВ-ролик элементы изменений и т.д.

Один из способов тестирования радио- и телевизионных рекламных роликов (который связан со способами прогнозирования, которые обсуждались в предыдущих главах) – это тест Шверина. Тест заключается в том, что потенциальному покупателю предоставляется возможность выбрать из списка товар одной из марок в качестве приза. После того как этим людям показали рекламу, их снова просят выбрать товары из того же списка. Любые изменения в выборе марки будут отнесены на счет рекламы. Используется также специальный трейлер, куда покупатели из универмага приглашаются для просмотра рекламы, а затем у них берется интервью об их реакции на нее. Что касается рекламы в печати, то среди ряда случайно выбранных домов могут быть распространены рекламные журналы. Домохозяек различными способами уговаривают посмотреть журналы и затем описать свою реакцию на рекламу.

Целями метода экспериментальной аудитории могут являться: моделирование поведения потенциальных потребителей в ситуации свободного выбора; выявление особенностей восприятия рекламной продукции; изучение стереотипов индивидуального сознания. Для сравнительного эксперимента отбираются несколько групп потребителей. Далее выявляются изменяющиеся и постоянные категории в продукте или в поведении испытуемых и выбираются методы фиксации динамики переменных (это могут быть методы объективной регистрации функционального состояний человека, такие как КГР, миограмма, метод вызванных потенциалов, а также устные отчеты испытуемых или результаты наблюдения экспериментатора). Здесь важен выбор метода анализа полученных экспериментальных данных и их интерпретация.

Дж.Дж. Дэвис приводит следующий пример факторного плана эксперимента. Факторный план – это экспериментальный метод, измеряющий одновременно воздействие двух или более независимых переменных (каждая из которых имеет несколько уровней) на одну или несколько зависимых переменных. Факторные планы рассматривают главные эффекты и взаимодействия. Главный эффект – отдельное воздействие каждой независимой переменной на зависимую переменную. Была задумана рекламная кампания, договорились обо всем, но два вопроса «зависли»: кто будет представлять кампанию в ТВ-ролике (простой человек или знаменитость) и каким должен быть тон (манера) подачи ролика.

Появились следующие цели экспериментального исследования: Какой эффект вызовет замена «представителя» компании (знаменитость-обыкновенный человек)? Каков эффект будет от изменения тона (манеры) подачи ролика? Каков будет эффект от одновременной замены того и другого? В данном примере главными эффектами являются: 1) представитель компании (два уровня: знаменитость или обыкновенный человек) и тон (два уровня: юмористический или серьезный). Следствием комбинированного действия независимых переменных на зависимую переменную будет их взаимодействие. Взаимодействие имеет место тогда, когда совокупный эффект (эмерджентной) двух или нескольких независимых переменных отличается от арифметической (механической) суммы и независимых эффектов. (Третий вопрос – цели эксперимента). Два эксперимента отобрали по случайному признаку выборку в 240 человек. Разделили их на 4 группы по 60 человек; каждому из респондентов показали один рекламный ролик. Получилось следующее распределение (факторы и количество респондентов в одной ячейке таблицы):

Респондентам, «попавшим» в верхнюю левую ячейку, демонстрируют забавную рекламу с участием знаменитости, в нижнюю правую – серьезную рекламу с участием обычного человека. После просмотра ТВ-ролика все данные (зафиксированные реакции респондентов – зависимая переменная) усредняются (степень убедительности в среднем по каждому фактору):

Таким образом, статистический анализ полученных данных зафиксировал, что ни один из главных эффектов не является значимым (2,4 ~ 2,1 и 2,2 ~ 2,1). Вместе с тем, данные засвидетельствовали о значительном эффекте взаимодействия (2,7 значительно больше всех остальных вариантов). Отсюда общий вывод: сами по себе (независимо друг от друга) участие того или иного представителя (хоть знаменитость, хоть простой человек) и тон ТВ-ролика (юмор или серьезность) не влияют на убедительность рекламного сообщения, однако совместно оба этих фактора способны оказать значительное влияние.

А. Кутлалиев и А. Попов приводят пример CFX (Controlled Field experiment – управляемый полевой эксперимент), который считается наиболее надежным методом определения рекламного бюджета.

Схема возможного эксперимента CFX (этапы, виды работ):

1) основная независимая переменная – расходы на рекламу;

2) основная зависимая переменная – объем продаж;

3) дополнительные зависимые переменные – осведомленность, знания, отношение, намерения купить товар и др.;

4) время воздействия независимой переменной – 12 месяцев (эффект влияния рекламы проявляется в течение нескольких месяцев, поэтому планирование эксперимента надо начинать задолго до утверждения рекламного бюджета);

5) интервал измерений – 14 месяцев (кроме того, желательно иметь в своем распоряжении временные ряда продаж для вычисления трендов и сезонности);

6) количество субъектов УПЭ – 5-10 локальных рынков на один уровень рекламного бюджета (локальный рынок областного центра Тверь является сам город и 20-30-километровая зона вокруг него);

7) не менее 3 уровней управления бюджетом – например, 75%, 100% (контрольный), 150%;

11) влияние на различные рынки (Москва – СПб, города-миллионники, областные центры, рынки с разным потребительским потенциалом и т.д.);

Надо отметить, что эксперимент широко применяется в психологии рекламы. Вот несколько примеров.

Модель идеального рекламного объявления. В 1997 г. в Психологическом агентстве рекламных исследований (ПАРИ) была предпринята попытка разработать модель «психологически идеального рекламного объявления». Для этого были использованы 100 одинаковых номеров популярной в то время рекламной газеты «Экстра М» (99 страниц текста) и задействовано 100 испытуемых. Эксперимент предполагал изучение произвольного и непроизвольного восприятия (также – памяти и внимания). Все рекламные объявления были пронумерованы и на первом этапе исследования испытуемых просили: пролистывая газету с определенной скоростью, указывать те объявления, которые привлекли их внимание в первую очередь. Затем испытуемым предлагалось найти некоторые небольшие объявления на отдельных страницах, но подробно описывать только те, которые непроизвольно бросались в глаза. Результат: наиболее эффективным оказалось объявление строго определенного вида: это небольшой текст с графикой, занимавший примерно 1/4-1/8 всего рекламного модуля, окруженный пустым белым незаполненным полем. Кстати, рекламодатели, которым предлагалось разместить подобные объявления, крайне негативно отнеслись к подобным «малоубедительным» предложениям; к тому же они не хотели «платить деньги за пустоту, но хотели «сэкономить деньги». Еще один важный аспект: рекомендуемые объявления встречались на страницах газеты довольно редко, но если бы они стали появляться достаточно часто, то – по законам восприятия – рано или поздно психологический эффект от подобных моделей оказался бы нулевым. Тем самым, следует всемерно подчеркивать не только необходимость фундаментальных исследований, но и важность краткосрочных исследований, которые фиксируют status quo и позволяют правильно сориентироваться в постоянно изменяющейся маркетинговой среде.

Исследование особенностей внушения в телерекламе. В 1997 г. в Психологическом агентстве рекламных исследований Д.А. Судак изучал динамику и некоторые особенности внушения в виде многократно и непрерывно повторяющейся рекламы. В качестве стимульного материала группам испытуемых непрерывно предъявлялись два рекламных ролика с высокой (реклама шоколада «Шок» – одной группе) и низкой (реклама сыра «Фейндейл» – другой группе) динамикой (скорость смены кадров, темп речи диктора и проч.). Сравнивались результаты объективных эффектов (кожно-гальваническая реакция по методу В.В. Суходеева). Выявилось: ролик с низкими динамическими характеристиками вызывал у испытуемых эмоциональное пресыщение лишь после 7-8 предъявлений стимульного материала, тогда как в случае с роликом с высокими динамическими характеристиками оно появлялось уже на 3-4 раз. При этом после проведения эксперимента испытуемые обеих групп не отмечали никакого аппетита, наоборот, предъявление роликов выше определенной нормы начинало вызывать раздражение, вербальную агрессию, усталость, отвращение. Был сделан вывод: многократное и непрерывное предъявление различных рекламных видеороликов выше некоторой нормы не обеспечивает искомого психологического эффекта, а наоборот – вызывает защитную реакцию и даже отторжение. Экономический же эффект воздействия роликов (при их многократной демонстрации) проявляется в феноменах другого порядка: расширяется заинтересованная аудитория, увеличивается запоминаемость и последующее воспоминание и др.

Изучение метода убеждения в рекламе. В 1998 г. в Психологическом агентстве рекламных исследований О.Н. Попова провела эксперимент с целью проверки гипотезы: какие телеролики (непосредственно обращенная зрителю или подаваемая в виде диалога персонажей друг с другом) обладают большим убеждающим эффектом. Была сконструирована батарея роликов, основанных на монологах и диалогах (по 5 роликов для каждой ситуации). Двум группам испытуемых по 30 человек предъявлялись стимульные материалы первой и второй категории. Оценка роликов проводилась по методике семантического дифференциала. Исследование показало, что из 15 оцениваемых характеристик 70% положительных оценок получили материалы, основанные на диалогах. Они представляются испытуемыми менее навязчивыми, более убедительными, понятными, интересными, оригинальными, энергичными, правдивыми. Вывод: реклама, основанная на прямом обращении к зрителю, стремящаяся убедить его в необходимости приобрести товар, может оцениваться намного ниже, чаще отторгается зрителем.

Моделирование технологии «25 кадра». Л. Волкова и С. Сергеев в 1998 году исследовали механизм восприятия зрителями скрытой информации. Двум группам испытуемых предлагался сюжет (20 сек.) с изображением морского пейзажа на фоне восходящего солнца. При этом одной из групп при показе сюжета вставлялась вставка по технологии «25 кадра» абстрактной фигуры, символизирующей название турфирмы, и бессмысленного слова («КИТАН», «ФАТУР» и под.), символизирующего название этой турфирмы. Вставки (логотип и название) предъявлялись на очень короткое время в середине сюжета. После просмотра участники эксперимента выполняли два задания: выбирали из 8 названий одно, из 8 логотипов один (по мнению испытуемых наиболее подходящих турфирме). Результат: первая группа испытуемых, которым был предъявлен сюжет без вставок, выбирали логотип и слово практически в случайном порядке; вторая группа испытуемых в массе некоторой своей части выбрали именно стимульные логотип и слово (или похожие на них). Вывод: вставки типа «25 кадр» определенным образом влияют на зрителя, но только – на мотивацию выбора; они воспринимаются в качестве некоей подсказки, но – не способны напрямую воздействовать на волю зрителя; в основном, зависимы от подобных подсказок те люди, которые имеют проблемы в области самостоятельного принятия решений.

Приложение 1

К.А. Джафаров. Курс лекций «Исследования в рекламе »

Характерные особенности проведения эксперимента. Каждый эксперимент состоит из четырех основных этапов: определить, что именно необходимо узнать, предпринять соответствующие действия (провести эксперимент), наблюдать эффект и последствия этих действий на другие переменные, определить, в какой мере наблюдаемый эффект может быть обусловлен предпринятыми действиями.

Составляющие эксперимента . По крайней мере, должны быть одна зависимая переменная, одна независимая переменная и манипулирование. Зависимая переменная - то, что исследователь пытается объяснить. Независимая переменная - то, что используется для объяснения изменений зависимой переменной. Манипулирование – изменение значений независимой переменной.

Требования к установлению причинной связи . Для установления такой связи, т.е. для ответа на вопрос «связано ли изменение зависимой переменной манипуляциями с независимой переменной?», необходимо придерживаться трех критериев: события должны происходить в соответствующем порядке, причина должна быть статистически связана с эффектом (причина и следствие происходили или сменяли друг друга в одно и то же время), альтернативные объяснения должны быть сведены к минимуму. Наиболее важным является третий критерий, так как он влияет на внутренную валидность (ВВ) эксперимента. ВВ относится к той мере, в какой удается устранить альтернативные объяснения. Чем больше рекламисту удается доказать, что именно манипулирование независимой переменной обусловило перемены зависимой переменной, тем выше уровень ВВ эксперимента. На ВВ влияют следующие факторы: предварительное измерение, взаимодействие, влияние фона, естественное развитие, инструментальная погрешность, отбор, выбывание. Наличие таких угроз снижает вероятность того, что основанные на результатах исследований решения будут корректными.

1. Предварительное измерение и взаимодействие .

Угроза предварительного измерения возникает тогда, когда беседа, проведенная в начале эксперимента, непосредственно сказывается на действиях и поведении респондента. Угроза взаимодействия возникает тогда, когда беседа, проведенная в начале эксперимента, увеличивает чувствительность и восприимчивость респондента к действию независимой переменной.

2. Влияние фона. Фон - события и воздействия, которые имеют место в эксперименте, помимо тех действий, которыми исследователь целенаправленно манипулирует, и потенциально влияют на его результат, измеряемый зависимой переменной. Угроза возникает при обстоятельствах, не поддающихся контролю.

3. Естественное развитие . Такая угроза возникает тогда, когда в ходе эксперимента респонденты могут устать, проголодаться, испытывать жажду, утратить интерес к исследованию.

4. Инструментальная погрешность . Под этим понимаются изменения в испытании измерительных инструментов (анкеты) или методов фиксации данных.

5. Отбор и выбывание . Такие угрозы имеют отношение к составу и характерным особенностям групп, участвующим в эксперименте. В эксперименте обычно участвуют две группы: экспериментальная и контрольная . Контрольная группа не подвергается манипулированию. Угроза отбора возникает тогда, когда характерные черты этих двух групп перед началом эксперимента отличаются. Угроза выбывания возникает тогда, когда характеристики групп различаются по важным демографическим признакам, установкам, поведением; а также своим первоначальным уровнем в отношении зависимой переменной, или по вероятной восприимчивости к воздействию независимой переменной.

Теперь поговорим о плане эксперимента. Сначала о квази- экспериментальных планах (неистинных экспериментов). Выделяют различные варианты таких планов.

1. План с одной группой и заключительным тестированием :

Группа 1. Воздействие → Заключительное тестирование. Недостатки такого плана: исследователь вынужден полагаться на собственные суждения при интерпретации результатов, контрольной группы не существует (угроза фонового влияния), невозможно контролировать некоторые угрозы (естественное развитие, отбор и выбывание).

2. План с одной группой, предварительным заключительным тестированием :

Группа 1. Предварительное тестирование → Воздействие → Заключительное тестирование. Этот план часто используется при тестировании цены товара, упаковки товара, реакции на рекламу). Недостатки плана: нельзя полной уверенностью заявить, что различия в уровнях предварительного и заключительного тестирования вызваны проведением рекламной кампании.

Теперь о планах истинных экспериментов . Здесь контрольная группа участвует. Кроме того, участники в эти группы отбираются случайным образом. Случайный отбор дает возможность контролировать многие из угроз ВВ. Эти планы более затратные, но дают большую информацию. Типы.

1. Смоделированный план с предварительным и заключительным тестированием .

План разработан с целью контроля угроз предварительного измерения и взаимодействия:

Группа 1 (Случайный отбор). Предварительное тестирование

Угрозы предварительного измерения и взаимодействия исключаются, так как предварительное и заключительное тестирования проводятся на разных людях. Но, существует возможность возникновения других угроз (влияние фона, естественное развитие, инструментальная погрешность, отбор).

2. План с заключительным тестированием и контрольной группой . Этот план отличается от предыдущего тем, как измеряется эффект воздействия (манипулирование). В предыдущем плане оценка определяется сравниванием результатов предварительного и заключительного тестирований. Здесь, оценка проводится сравнением результатов двух заключительных измерений (в разных группах):

Группа 1 (Случайный отбор). Заключительное тестирование

Группа 2 (Случайный отбор). Воздействие → Заключительное тестирование.

3. Две группы - четыре измерения: план с предварительным и заключительным тестированием и контрольной группой :

Группа 1 (Случайный отбор). Предварительное тестирование → Воздействие → Заключительное тестирование.

Группа 2 (Случайный отбор). Предварительное тестирование → Заключительное тестирование.

Этот план применяется тогда, когда необходимо получить прямое доказательство эквивалентности групп перед экспериментальным воздействием, или когда возникает сомнения в степени эквивалентности групп.

4. Четыре группы – шесть измерений: план Соломона с четырьмя группами.

План наиболее эффективный, но и наиболее ресурсоемкий. Эффективность обеспечивается возможностью контроля над всеми угрозами:

Группа 1 (случайный отбор). Предварительное тестирование → Воздействие → Заключительное тестирование.

Группа 2 (случайный отбор). Предварительное тестирование → Заключительное тестирование.

Группа 3 (случайный отбор). Воздействие → Заключительное тестирование.

Группа 4 (случайный отбор). Заключительное тестирование.

Приложение 2

Использование моделирующего эксперимента в маркетинговых исследованиях (Е. Иванова)

В ситуации, когда надо понять причины выбора того или иного товара, скрытые мотивационные факторы, влияющие на восприятие рекламы или нового товара, найти правильные «точки входа» при разработке коммуникативной стратегии компании, целью которой является «завоевание» потребителя подобные методы являются практически незаменимыми. Только они позволяют вскрыть глубинные мотивы поведения, которые часто не осознаются самими потребителями и нейтрализовать феномен «социальной желательности» (тенденцию давать «правильные», одобряемые обществом ответы на вопросы традиционной анкеты).

Одним из наиболее эффективных психологических методов является моделирующий эксперимент – воспроизведение в форме ролевой игры отдельных элементов рыночной ситуации: выбор потребителем товаров и услуг, принятие им решения о покупке, ситуация совершения покупки товара, восприятие рекламы и т. д. Основные преимущества метода заключаются в возможности изучать поведение представителей различных социальных групп в ситуациях максимально приближенных к реальности, а также моделировать новые ситуации в соответствие со спецификой исследовательских задач.

В основе моделирующего эксперимента лежит ролевая игра. С точки зрения решения маркетинговых исследований интерес представляют ресурсы ролевых игр, которые существенно расширяют и дополняют возможности других смежных методов, применяющихся в маркетинговых исследованиях (например, метода фокус-групп): создание ситуации максимально приближенной к реальным условиям на рынке; возможность увидеть паттерны поведения, которые люди не могут описать в словах; возможность непосредственного наблюдения за реакцией участников эксперимента на те или иные события или аргументы; возможность получить более емкую информацию о скрытых мотивах поведения потребителей; возможность выявить и сформулировать (т.е. вывести на уровень сознания) аргументы в пользу той или иной стратегии поведения и оценить степень их влияния на потребителей; прогностические возможности моделирующего эксперимента, позволяющие «предугадывать» поведение потребителя.

Вариант № 1. «Проектирование ». Используется в ситуации, когда необходимо разработать стратегию коммуникативной кампании или стратегию имиджевого позиционирования. В состав участников ролевой игры входят представители целевой аудитории, на которую рассчитана коммуникативная кампания (например, если стоит задача разработать стратегию имиджевого позиционирования для страховой компании, то участники моделирующего эксперимента – это потребители страховых услуг). Число участников ролевой игры – от 20 до 30 человек. Все участники разбиваются на три команды: одна команда жюри и две команды «проектантов».

Перед командами «проектантов» ставится задача разработать стратегию кампании (главная креативная идея, ключевые сообщения, PR-акции и т. д.). Далее жюри оценивает предложенные варианты компаний и происходит награждение победителя. В результате метод позволяет выявить ожидания от коммуникативной кампании, понять, на что прежде всего потребитель обращает внимание при выборе того или иного вида товаров или услуг, найти наиболее эффективные приемы воздействия на потребителя. В нашей практике данный тип моделирующего эксперимента был использован для разработки стратегии имиджевого позиционирования при выводе на рынок новой торговой марки шоколадных конфет в сегменте премиум. Было разработано два варианта стратегии. Моделирующий эксперимент был использован как инструмент, позволяющий протестировать оба варианта стратегии на предмет сравнительной эффективности ключевых сообщений, запускающих потребительское поведение, а также наглядно продемонстрировать Заказчику их воздействие на представителей целевой аудитории.

Согласно сценарию, две команды разработчиков стратегии представили на суд жюри, состоящего из представителей целевой аудитории, собственную концепцию новой торговой марки и ее ведущих атрибутов (ценностей бренда, его имени, логотипа и слогана), а также ключевые идеи позиционирования (основные рекламные идеи, персонажи бренда, и т.д.). В эксперименте принимали участие представители целевых аудиторий из числа постоянных покупателей (совершающих покупку не реже 1 раза в две недели). По результатам анализа была получена информация о следующих параметрах покупательского выбора: Ведущие ценности и потребности, связанные с употреблением данного вида продукта (шоколадных конфет сегмента премиум). Ведущие критерии оценки данного вида продукта. Критерии выбора нового продукта на рынке. Критерии сохранения лояльности «старым» брендам и/или отказа от них (каналы перетекания покупателей). Наиболее эффективные ключевые сообщения для рекламной кампании.

Вариант № 2. «Дебаты». Данный вариант моделирующего эксперимента используется в ситуации, когда необходимо разработать конкурентную стратегию, продемонстрировать преимущества по сравнению с остальными участниками рынка. Все участники ролевой игры разбиваются на противоборствующие команды и жюри. Согласно сценарию моделируется ситуация, в которой команды соперников вынуждены аргументировано доказать свою позицию при выборе того или иного товара или услуг (почему я предпочитаю именно «это?») Например, сталкиваются команды приверженцев различных марок автомобилей, клиенты различных банков, сторонники различных форм проведения досуга и т. д. Далее задаются основные параметры ситуации (необходимость представить товар на выставке, доказать свою точку зрения в телевизионном шоу и т. д.). После того, как представители команд представляют преимущества того или иного товара или услуг, начинаются дебаты между командами – участниками. По итогам соревнования жюри награждает команду-победителя. Игра позволяет понять глубинные мотивы потребительского поведения, выявить скрытые, латентные критерии выбора товаров и услуг. Данный вариант может использоваться не только в маркетинговых исследованиях, но и для оценки механизмов политических предпочтений избирателей, так как позволяет выявить скрытые пружины электорального выбора.

Этот вариант моделирующего эксперимента был использован ИМА-консалтинг для репозиционирования бренда на рынке соков средней ценовой категории. Ставилась задача – выявить в ходе эксперимента сильные и слабые характеристики бренда клиента, а также двух активно конкурирующих с ним брендов; определить ведущие качества, определяющие выбор продукта на рассматриваемом рынке. Моделировалась ситуация, когда участникам групп необходимо было убедить группу «новых» покупателей сделать выбор в пользу одной из трех торговых марок, анализируемых в эксперименте. Группы участников были сформированы из числа лояльных потребителей трех изучаемых брендов, а также потребителей, не имеющих устойчивых предпочтений в отношении рассматриваемого типа продуктов.

В.В. Никандров указывает, что достижение главной цели эксперимента – предельно возможной однозначности в понимании связей между явлениями внутренней психической жизни и их внешними проявлениями – достигается благодаря следующим основным характеристикам эксперимента:

1) инициатива экспериментатора в проявлении интересующих его психологических фактов;

2) возможность варьирования условий возникновения и развития психических явлений;

3) строгий контроль и фиксация условий и процесса их протекания;

4) изоляция одних и акцентирование других факторов, обусловливающих изучаемые феномены, которая дает возможность выявления закономерностей их существования;

5) возможность повторения условий эксперимента для многократной проверки получаемых научных данных и их накопления;

6) варьирование условий для количественных оценок выявляемых закономерностей.

Таким образом, психологический эксперимент можно определить как метод, при котором исследователь сам вызывает интересующие его явления и изменяет условия их протекания с целью установить причины возникновения этих явлений и закономерности их развития. Кроме того, получаемые научные факты могут неоднократно воспроизводиться благодаря управляемости и строгому контролю условий, что дает возможность их проверки, а также накопления количественных данных, на основе которых можно судить о типичности или случайности изучаемых явлений.

4.2. Виды психологического эксперимента

Эксперименты бывают нескольких видов. В зависимости от способа организации выделяют лабораторный, естественный и полевой эксперименты. Лабораторный эксперимент проводится в специальных условиях. Исследователь планово и целенаправленно воздействует на объект изучения, чтобы изменить его состояние. Достоинством лабораторного эксперимента можно считать строгий контроль за всеми условиями, а также применение специальной аппаратуры для измерения. Недостатком лабораторного эксперимента является трудность переноса полученных данных на реальные условия. Испытуемый в лабораторном эксперименте всегда осведомлен о своем участии в нем, что может стать причиной мотивационных искажений.

Естественный эксперимент проводится в реальных условиях. Его достоинство состоит в том, что изучение объекта осуществляется в контексте повседневной жизни, поэтому полученные данные легко переносятся в реальность. Испытуемые не всегда проинформированы о своем участии в эксперименте, поэтому не дают мотивационных искажений. Недостатки – невозможность контроля всех условий, непредвиденные помехи и искажения.

Полевой эксперимент проводится по схеме естественного. При этом возможно использование портативной аппаратуры, позволяющей более точно регистрировать получаемые данные. Испытуемые проинформированы об участии в эксперименте, однако привычная обстановка снижает уровень мотивационных искажений.

В зависимости от цели исследования различают поисковый, пилотажный и подтверждающий эксперименты. Поисковый эксперимент направлен на поиск причинно-следственной связи между явлениями. Он проводится на начальном этапе исследования, позволяет сформулировать гипотезу, выделить независимую, зависимую и побочные переменные (см. 4.4) и определить способы их контроля.

Пилотажный эксперимент – это пробный эксперимент, первый в серии. Он проводится на небольшой выборке, без строгого контроля переменных. Пилотажный эксперимент позволяет устранить грубые ошибки в формулировке гипотезы, конкретизировать цель, уточнить методику проведения эксперимента.

Подтверждающий эксперимент направлен на установление вида функциональной связи и уточнение количественных отношений между переменными. Проводится на заключительном этапе исследования.

В зависимости от характера влияния на испытуемого выделяют констатирующий, формирующий и контрольный эксперименты. Констатирующий эксперимент включает в себя измерение состояния объекта (испытуемого или группы испытуемых) до активного воздействия на него, диагностику исходного состояния, установление причинно-следственных связей между явлениями. Целью формирующего эксперимента является применение способов активного развития или формирования каких-либо свойств у испытуемых. Контрольный эксперимент – это повторное измерение состояния объекта (испытуемого или группы испытуемых) и сравнение с состоянием до начала формирующего эксперимента, а также с состоянием, в котором находится контрольная группа, не получавшая экспериментального воздействия.

По возможности влияния экспериментатора на независимую переменную выделяют спровоцированный эксперимент и эксперимент, на который ссылаются. Спровоцированный эксперимент – это опыт, в котором экспериментатор сам изменяет независимую переменную, при этом наблюдаемые экспериментатором результаты (виды реакций испытуемого) считаются спровоцированными. П. Фресс называет данный тип эксперимента «классическим». Эксперимент, на который ссылаются, – это опыт, в котором изменения независимой переменной осуществляются без вмешательства экспериментатора. К этому виду психологического эксперимента прибегают тогда, когда независимые переменные оказывают воздействие на испытуемого, значительно растянутое во времени (например, система воспитания и т. п.). Если воздействие на испытуемого может вызвать серьезное негативное физиологическое или психологическое нарушение, то такой эксперимент проводить нельзя. Однако бывают случаи, когда негативное воздействие (например, травма головного мозга) происходит в реальности. Впоследствии такие случаи могут быть обобщены и изучены.

4.3. Структура психологического эксперимента

Главными компонентами любого эксперимента являются:

1) испытуемый (исследуемый субъект или группа);

2) экспериментатор (исследователь);

3) стимуляция (выбранный экспериментатором способ воздействия на испытуемого);

4) ответ испытуемого на стимуляцию (его психическая реакция);

5) условия опыта (дополнительные к стимуляции воздействия, которые могут влиять на реакции испытуемого).

Ответ испытуемого является внешней реакцией, по которой можно судить о протекающих в его внутреннем, субъективном пространстве процессах. Сами эти процессы есть результат воздействия на него стимуляции и условий опыта.

Если ответ (реакцию) испытуемого обозначить символом R, а воздействия на него экспериментальной ситуации (как совокупности воздействий стимуляции и условий опыта) – символом S, то их соотношение можно выразить формулой R = =f (S). То есть реакция есть функция от ситуации. Но эта формула не учитывает активную роль психики, личности человека (P). В действительности реакция человека на ситуацию всегда опосредована психикой, личностью. Таким образом, соотношение между основными элементами эксперимента может быть зафиксировано следующей формулой: R = f (Р, S).

П. Фресс и Ж. Пиаже в зависимости от задач исследования выделяют три классических типа отношений между этими тремя компонентами эксперимента: 1) функциональные отношения; 2) структурные отношения; 3) дифференциальные отношения.

Функциональные отношения характеризуются вариативностью ответов (R) испытуемого (Р) при систематических качественных или количественных изменениях ситуации (S). Графически эти отношения можно представить следующей схемой (рис. 2).

Примеры функциональных отношений, выявленных в экспериментах: изменение ощущений (R) в зависимости от интенсивности воздействия на органы чувств (S); объем запоминания (R) от числа повторений (S); интенсивность эмоционального отклика (R) на действие различных эмоциогенных факторов (S); развитие адаптационных процессов (R) во времени (S) и т. п.

Структурные отношения раскрываются через систему ответов (R1, R2, Rn) на различные ситуации (Sv S2, Sn). Отношения между отдельными ответами структурируются в систему, отражающую структуру личности (Р). Схематически это выглядит так (рис. 3).

Примеры структурных отношений: система эмоциональных реакций (Rp R2, Rn) на действие стрессоров (Sv S2, Sn); эффективность решения (R1, R2, Rn) различных интеллектуальных задач (S1, S2, Sn) и т. п.

Дифференциальные отношения выявляются через анализ реакций (R1, R2, Rn) разных испытуемых (P1, P2, Pn) на одну и ту же ситуацию (S). Схема этих отношений такова (рис. 4).

Примеры дифференциальных отношений: разница скорости реакции у разных людей, национальные различия в экспрессивном проявлении эмоций и т. п.

4.4. Экспериментальные переменные и способы их контроля

Для уточнения соотношения всех факторов, входящих в эксперимент, введено понятие «переменная». Выделяют три вида переменных: независимые, зависимые и дополнительные.

Независимые переменные. Фактор, изменяемый самим экспериментатором, называется независимой переменной (НП).

В качестве НП в эксперименте могут выступать условия, в которых осуществляется деятельность испытуемого, характеристика заданий, выполнение которых требуется от испытуемого, характеристики самого испытуемого (возрастные, половые, иные различия испытуемых, эмоциональные состояния и другие свойства испытуемого или взаимодействующих с ним людей). Поэтому принято выделять следующие типы НП: ситуационные, инструктивные и персональные.

Ситуационные НП чаще всего не входят в структуру экспериментального задания, выполняемого испытуемым. Тем не менее они оказывают непосредственное воздействие на его деятельность и могут варьироваться экспериментатором. К ситуационным НП относятся различные физические параметры, например освещенность, температура, уровень шума, а также размер помещения, обстановка, размещение аппаратуры и т. п. К социально-психологическим параметрам ситуационных НП может быть отнесено выполнение экспериментального задания в изоляции, в присутствии экспериментатора, внешнего наблюдателя или группы людей. В.Н. Дружинин указывает на особенности общения и взаимодействия испытуемого и экспериментатора как на особую разновидность ситуационных НП. Этому аспекту уделяется большое внимание. В экспериментальной психологии существует отдельное направление, которое называется «психология психологического эксперимента».

Инструктивные НП связаны непосредственно с экспериментальным заданием, его качественными и количественными характеристиками, а также способами его выполнения. Инструктивной НП экспериментатор может манипулировать более или менее свободно. Он может варьировать материал задания (например, числовой, словесный или образный), тип ответа испытуемого (например, вербальный или невербальный), шкалу оценивания и т. п. Большие возможности заключаются в способе инструктирования испытуемых, информирования их о цели экспериментального задания. Экспериментатор может изменять средства, которые предлагаются испытуемому для выполнения задания, ставить перед ним препятствия, использовать систему поощрений и наказаний в ходе выполнения задания и т. д.

Персональные НП представляют собой управляемые особенности испытуемого. Обычно в качестве таких особенностей выступают состояния участника эксперимента, которые исследователь может менять, например различные эмоциональные состояния или состояния работоспособности-утомления.

Каждый испытуемый, участвующий в эксперименте, обладает множеством уникальных физических, биологических, психологических, социально-психологических и социальных признаков, которыми экспериментатор управлять не может. В некоторых случаях следует считать эти неуправляемые признаки дополнительными переменными и применять к ним способы контроля, о которых будет рассказано ниже. Однако в дифференциально-психологических исследованиях при применении факторных планов неуправляемые персональные переменные могут выступать в качестве одной из независимых переменных (подробно о факторных планах см. 4.7).

Исследователи различают также разные виды независимых переменных. В зависимости от шкалы представления можно выделить качественные и количественные НП. Качественным НП соответствуют различные градации шкал наименований. Например, эмоциональные состояния испытуемого могут быть представлены состояниями радости, гнева, страха, удивления и т. п. Способы выполнения заданий могут включать наличие или отсутствие подсказок испытуемому. Количественные НП соответствуют ранговым, пропорциональным или интервальным шкалам. Например, время, отведенное на выполнение задания, количество заданий, размер вознаграждения по результатам решения задач могут быть использованы как количественные НП.

В зависимости от количества уровней проявления независимых переменных различают двухуровневые и многоуровневые НП. Двухуровневые НП имеют два уровня проявления, многоуровневые – три или более уровней. В зависимости от количества уровней проявления НП строятся различные по сложности экспериментальные планы.

Зависимые переменные. Фактор, изменение которого является следствием изменения независимой переменной, называется зависимой переменной (ЗП). Зависимая переменная – это компонент в составе ответа испытуемого, который непосредственно интересует исследователя. В качестве ЗП могут выступать физиологические, эмоциональные, поведенческие реакции и другие психологические характеристики, которые можно зарегистрировать в ходе психологических экспериментов.

В зависимости от способа, с помощью которого можно зарегистрировать изменения, выделяют ЗП:

S наблюдаемые непосредственно;

S требующие физической аппаратуры для измерения;

S требующие психологического измерения.

К ЗП, наблюдаемым непосредственно, относятся вербальные и невербальные поведенческие проявления, которые четко и однозначно могут быть оценены внешним наблюдателем, например отказ от деятельности, плач, определенное высказывание испытуемого и т. п. К ЗП, требующим физической аппаратуры для регистрации, относятся физиологические (пульс, величина артериального давления и т. д.) и психофизиологические реакции (время реакции, латентное время, длительность, скорость выполнения действий и т. п.). К ЗП, требующим психологического измерения, относятся такие характеристики, как уровень притязаний, уровень развития или сформированности тех или иных качеств, форм поведения и т. п. Для психологического измерения показателей могут быть использованы стандартизированные процедуры – тесты, опросники и т. п. Некоторые поведенческие параметры могут быть измерены, т. е. однозначно распознаны и интерпретированы только специально обученными наблюдателями или экспертами.

В зависимости от количества параметров, входящих в зависимую переменную, различают одномерные, многомерные и фундаментальные ЗП. Одномерная ЗП представлена единственным параметром, изменения которого и изучаются в эксперименте. Примером одномерной ЗП может служить скорость сенсомоторной реакции. Многомерная ЗП представлена совокупностью параметров. Например, внимательность может оцениваться объемом просмотренного материала, количеством отвлечений, числом правильных и ошибочных ответов и т. д. Каждый параметр может фиксироваться независимо. Фундаментальная ЗП представляет собой переменную комплексного характера, параметры которой имеют некоторые известные отношения между собой. В этом случае одни параметры выступают как аргументы, а собственно зависимая переменная – как функция. Например, фундаментальное измерение уровня агрессии может рассматриваться как функция ее отдельных проявлений (мимических, вербальных, физических и др.).

Зависимая переменная должна обладать такой базовой характеристикой, как сензитивность. Сензитивность ЗП – это ее чувствительность к изменению уровня независимой переменной. Если при изменении независимой переменной зависимая переменная не изменяется, то последняя несензитивна и проводить эксперимент в таком случае не имеет смысла. Известны два варианта проявления несензитивности ЗП: «эффект потолка» и «эффект пола». «Эффект потолка» наблюдается, например, в том случае, когда предъявляемая задача настолько проста, что ее выполняют все испытуемые независимо от возраста. «Эффект пола», напротив, возникает в том случае, когда задание настолько сложно, что с ним не может справиться ни один из испытуемых.

Существуют два основных способа фиксации изменений ЗП в психологическом эксперименте: непосредственный и отсроченный. Непосредственный способ применяется, например, в экспериментах по кратковременному запоминанию. Экспериментатор непосредственно после повторения ряда стимулов фиксирует их количество, воспроизведенное испытуемым. Отсроченный способ используется в том случае, когда между воздействием и эффектом проходит определенный промежуток времени (например, при определении влияния количества заученных иностранных слов на успешность перевода текста).

Дополнительные переменные (ДП) – это сопутствующая стимуляция испытуемого, оказывающая влияние на его ответ. Совокупность ДП состоит, как правило, из двух групп: внешних условий опыта и внутренних факторов. Соответственно их принято называть внешними и внутренними ДП. К внешним ДП относят физическую обстановку опыта (освещенность, температурный режим, звуковой фон, пространственные характеристики помещения), параметры аппаратуры и оборудования (дизайн измерительных приборов, рабочий шум и т. п.), временные параметры эксперимента (время начала, продолжительность и др.), личность экспериментатора. К внутренним ДП относят настроение и мотивацию испытуемых, их отношение к экспериментатору и опытам, их психологические установки, склонности, знания, умения, навыки и опыт в данном виде деятельности, уровень утомления, самочувствие и т. п.

В идеале исследователь стремится все дополнительные переменные свести на нет или хотя бы к минимуму, чтобы выделить «в чистом виде» связь между независимой и зависимой переменными. Существует несколько основных способов контроля влияния внешних ДП: 1) элиминация внешних воздействий; 2) константность условий; 3) балансировка; 4) контрбалансировка.

Элиминация внешних воздействий представляет собой наиболее радикальный способ контроля. Он состоит в полном исключении из внешней среды каких бы то ни было внешних ДП. В лаборатории создаются условия, изолирующие испытуемого от звуков, света, вибрационных воздействий и т. п. Наиболее ярким примером может служить эксперимент по сенсорной депривации, проводимый на добровольцах в специальной камере, полностью исключающей поступление каких-либо раздражителей из внешней среды. Следует отметить, что элиминировать воздействия ДП практически невозможно, да и не всегда нужно, так как результаты, полученные в условиях элиминации внешних воздействий, вряд ли могут быть перенесены в реальность.

Следующий способ контроля – создание константных условий. Суть этого способа состоит в том, чтобы сделать воздействия ДП постоянными и одинаковыми для всех испытуемых на протяжении всего опыта. В частности, исследователь стремится сделать постоянными пространственно-временные условия эксперимента, технику его проведения, оборудование, предъявление инструкции и т. д. При тщательном применении этого способа контроля удается избежать больших погрешностей, однако проблема переноса результатов эксперимента в условия, сильно отличающиеся от экспериментальных, остается проблематичной.

В тех случаях, когда нет возможности создать и поддерживать постоянные условия на протяжении всего эксперимента, прибегают к способу балансировки. Этот способ применяется, например, в ситуации, когда внешняя ДП не поддается идентификации. В этом случае балансировка будет состоять в использовании контрольной группы. Исследование контрольной и экспериментальной групп проводится в одних и тех же условиях с той лишь разницей, что в контрольной группе отсутствует воздействие независимой переменной. Тем самым изменение зависимой переменной в контрольной группе обусловлено лишь внешними ДП, а в экспериментальной – совместным действием внешних дополнительных и независимой переменной.

Если внешняя ДП известна, то балансировка заключается в воздействии каждого ее значения в сочетании с каждым уровнем независимой переменной. В частности, такая внешняя ДП, как пол экспериментатора, в сочетании с независимой переменной (пол испытуемого) приведет к созданию четырех экспериментальных серий:

1) мужчина-экспериментатор – мужчины испытуемые;

2) мужчина-экспериментатор – женщины испытуемые;

3) женщина-экспериментатор – мужчины испытуемые;

4) женщина-экспериментатор – женщины испытуемые.

В более сложных экспериментах может применяться балансировка нескольких переменных одновременно.

Контрбалансировка как способ контроля внешних ДП практикуется чаще всего тогда, когда эксперимент включает в себя несколько серий. Испытуемый оказывается в разных условиях последовательно, однако предыдущие условия могут изменять эффект воздействия последующих. Для ликвидации возникающего в этом случае «эффекта последовательности» разным группам испытуемых экспериментальные условия предъявляются в различном порядке. Например, в первой серии эксперимента первой группе предъявляется решение интеллектуальных задач от более простых к более сложным, а второй – от более сложных к более простым. Во второй серии, напротив, первой группе предъявляется решение интеллектуальных задач от более сложных к более простым, а второй – от более простых к более сложным. Контрбалансировка применяется в тех случаях, когда есть возможность проведения нескольких серий эксперимента, однако следует учитывать, что большое число попыток вызывает утомление испытуемых.

Внутренние ДП, как указывалось выше, – это факторы, кроющиеся в личности испытуемого. Они оказывают весьма значительное влияние на результаты эксперимента, их воздействие достаточно трудно проконтролировать и учесть. Среди внутренних ДП можно выделить постоянные и непостоянные. Постоянные внутренние ДП в течение эксперимента существенно не изменяются. Если эксперимент проводится с одним испытуемым, то постоянными внутренними ДП будут его пол, возраст, национальность. К этой группе факторов также можно отнести темперамент, характер, способности, склонности испытуемого, его интересы, взгляды, убеждения и другие компоненты общей направленности личности. В случае проведения эксперимента с группой испытуемых эти факторы приобретают характер непостоянных внутренних ДП, и тогда для нивелировки их влияния прибегают к специальным способам формирования экспериментальных групп (см. 4.6).

К непостоянным внутренним ДП относятся психологические и физиологические характеристики испытуемого, которые могут либо значительно изменяться по ходу эксперимента, либо актуализироваться (или исчезать) в зависимости от целей, задач, вида, формы организации эксперимента. Первую группу таких факторов составляют физиологические и психические состояния, утомляемость, привыкание, приобретение опыта и навыков в процессе выполнения экспериментального задания. В другую группу входят установка на данный опыт и данное исследование, уровень мотивации к данной экспериментальной деятельности, отношение испытуемого к экспериментатору и своей роли подопытного и т. п.

Для уравнивания эффекта воздействия этих переменных на ответы в разных пробах существует ряд способов, успешно применяемых в экспериментальной практике.

Для устранения так называемого серийного эффекта, в основе которого лежит привыкание, используется особая очередность предъявления стимулов. Эта процедура получила название «уравновешенного чередного порядка», когда стимулы разных категорий предъявляются симметрично относительно центра стимульного ряда. Схема такой процедуры выглядит так: А В В А, где А и В – стимулы разных категорий.

Чтобы предупредить влияние на ответ испытуемого тревожности или неопытности, проводятся ознакомительные или предварительные эксперименты. Их итоги не учитываются при обработке данных.

Для предупреждения изменчивости ответов из-за накопления опыта и навыков в процессе эксперимента испытуемому предлагается так называемая «исчерпывающая практика». В результате такой практики у испытуемого до начала собственно эксперимента вырабатываются устойчивые навыки, и в дальнейших экспериментах показатели испытуемого от фактора накопления опыта и навыков уже напрямую не зависят.

В тех случаях, когда необходимо свести к минимуму влияние на ответ испытуемого утомления, прибегают к «методу вращения». Суть его состоит в том, что каждой подгруппе испытуемых предъявляется определенная комбинация стимулов. Совокупность таких комбинаций полностью исчерпывает все множество возможных вариантов. Например, при трех типах стимулов (А, Б, В) каждому из них представляется первое, второе и третье место в предъявлении испытуемым. Таким образом, первой подгруппе стимулы предъявляются в порядке АБВ, второй – АВБ, третьей – БАВ, четвертой – БВА, пятой – ВАБ, шестой – ВБА.

Приведенные способы процедурного уравнивания внутренних непостоянных ДП применимы как для индивидуальных, так и для групповых экспериментов.

Установка и мотивация испытуемых как внутренние непостоянные ДП должны поддерживаться на одном и том же уровне во время всего опыта. Установка как готовность воспринимать раздражитель и отвечать на него определенным образом создается через инструкцию, которую экспериментатор дает испытуемому. Чтобы установка была именно такой, какая требуется по задаче исследования, инструкция должна быть доступна испытуемым и адекватна задачам эксперимента. Однозначность и легкость понимания инструкции достигаются ее ясностью и простотой. Во избежание вариативности предъявления инструкцию рекомендуется зачитывать дословно или давать в письменном виде. Поддержание исходной установки контролируется экспериментатором путем постоянного наблюдения за испытуемым и корректируется путем напоминания при необходимости соответствующих указаний инструкции.

Мотивация испытуемого рассматривается главным образом как интерес к данному эксперименту. Если интерес отсутствует или слаб, то трудно рассчитывать на полноценность выполнения испытуемым предусмотренных в эксперименте заданий и на надежность его ответов. Слишком высокий интерес, «перемотивация», также чревата неадекватностью ответов испытуемого. Поэтому для получения исходно приемлемого уровня мотивации экспериментатор должен самым серьезным образом подойти к формированию контингента испытуемых и подбору стимулирующих их мотивацию факторов. В качестве таких факторов могут выступать состязательность, различные виды вознаграждения, интерес к своим показателям, профессиональный интерес и др.

Психофизиологические состояния испытуемых рекомендуется не только поддерживать на одном уровне, но и оптимизировать этот уровень, т. е. испытуемые должны находиться в «нормальном» состоянии. Следует убедиться, что до проведения опыта у испытуемого не было сверхзначимых для него переживаний, у него достаточно времени для участия в эксперименте, он не голоден и т. п. Во время проведения эксперимента не следует излишне возбуждать или подавлять испытуемого. Если же эти условия выполнить не удается, то проведение эксперимента лучше отложить.

Из рассмотренных характеристик переменных и способов их контроля становится понятой необходимость тщательной подготовки эксперимента при его планировании. В реальных условиях экспериментирования добиться 100 %-го контроля всех переменных невозможно, однако различные психологические эксперименты значительно отличаются друг от друга степенью контроля переменных. Рассмотрению вопроса оценки качества эксперимента посвящен следующий раздел.

4.5. Валидность и надежность эксперимента

Для конструирования и оценки экспериментальных процедур используются понятия: идеальный эксперимент, эксперимент полного соответствия и бесконечный эксперимент.

Идеальный эксперимент – это эксперимент, организованный таким образом, что экспериментатор изменяет лишь независимую переменную, зависимая переменная контролируется, а все остальные условия эксперимента остаются неизменными. Идеальный эксперимент предполагает эквивалентность всех испытуемых, неизменность их характеристик во времени, отсутствие самого времени. Он никогда не может быть осуществлен в реальности, так как в жизни изменяются не только интересующие исследователя параметры, но и ряд других условий.

Соответствие реального эксперимента идеальному выражается в такой его характеристике, как внутренняя валидность. Внутренняя валидность показывает достоверность результатов, которую обеспечивает реальный эксперимент по сравнению с идеальным. Чем больше влияют на изменение зависимых переменных не контролируемые исследователем условия, тем ниже внутренняя валидность эксперимента, следовательно, больше вероятность того, что факты, обнаруженные в эксперименте, являются артефактами. Высокая внутренняя валидность – главный признак хорошо проведенного эксперимента.

Д. Кэмпбелл выделяет следующие факторы, угрожающие внутренней валидности эксперимента: фактор фона, фактор естественного развития, фактор тестирования, погрешность измерения, статистическая регрессия, неслучайный отбор, отсеивание. Если они не контролируются, то приводят к появлению соответствующих эффектов.

Фактор фона (истории) включает события, которые происходят между предварительным и окончательным измерением и могут вызвать изменения в зависимой переменной наряду с влиянием независимой переменной. Фактор естественного развития связан с тем, что изменения в уровне зависимой переменной могут возникнуть в связи с естественным развитием участников эксперимента (взросление, нарастание утомления и т. п.). Фактор тестирования заключается во влиянии предварительных измерений на результаты последующих. Фактор погрешности измерения связан с неточностью или изменениями в процедуре или методе измерения экспериментального эффекта. Фактор статистической регрессии проявляется в том случае, если для участия в эксперименте были отобраны испытуемые с крайними показателями каких-либо оценок. Фактор неслучайного отбора соответственно встречается в тех случаях, когда при формировании выборки отбор участников проводился неслучайным образом. Фактор отсеивания проявляется в том случае, если испытуемые неравномерно выбывают из контрольной и экспериментальной групп.

Экспериментатор должен учитывать и по возможности ограничивать влияние факторов, угрожающих внутренней валидности эксперимента.

Эксперимент полного соответствия – это экспериментальное исследование, в котором все условия и их изменения отвечают реальности. Приближение реального эксперимента к эксперименту полного соответствия выражается во внешней валидности. От уровня внешней валидности зависит степень переносимости результатов эксперимента в реальность. Внешняя валидность, по определению Р. Готтсданкера, влияет на достоверность выводов, которую дают результаты реального эксперимента по сравнению с экспериментом полного соответствия. Для достижения высокой внешней валидности нужно, чтобы уровни дополнительных переменных в эксперименте соответствовали их уровням в реальности. Эксперимент, который не имеет внешней валидности, считается неверным.

К факторам, угрожающим внешней валидности, относят следующие:

Реактивный эффект (заключается в уменьшении или увеличении восприимчивости испытуемых к экспериментальному влиянию вследствие предыдущих измерений);

Эффект взаимодействия отбора и влияния (состоит в том, что экспериментальное влияние будет существенным только для участников данного эксперимента);

Фактор условий эксперимента (может привести к тому, что экспериментальный эффект может наблюдаться только в данных специально организованных условиях);

Фактор интерференции влияний (проявляется при предъявлении одной группе испытуемых последовательности взаимоисключающих влияний).

Заботу о внешней валидности экспериментов особо проявляют исследователи, работающие в прикладных областях психологии – клинической, педагогической, организационной, поскольку в случае невалидного исследования его результаты ничего не дадут при переносе их в реальные условия.

Бесконечный эксперимент предполагает неограниченное количество опытов, проб для получения все более точных результатов. Увеличение количества проб в эксперименте с одним испытуемым ведет к повышению надежности результатов эксперимента. В экспериментах с группой испытуемых повышение надежности происходит при увеличении числа испытуемых. Однако суть эксперимента состоит именно в том, чтобы на основе ограниченного числа проб или при помощи ограниченной группы испытуемых выявить причинно-следственные связи между явлениями. Поэтому бесконечный эксперимент не только невозможен, но и бессмыслен. Для достижения высокой надежности эксперимента количество проб или число испытуемых должно соответствовать изменчивости изучаемого явления.

Следует отметить, что при увеличении числа испытуемых повышается и внешняя валидность эксперимента, так как его результаты могут быть перенесены на более широкую популяцию. Для проведения экспериментов с группой испытуемых необходимо рассмотреть вопрос об экспериментальных выборках.

4.6. Экспериментальные выборки

Как указывалось выше, эксперимент может проводиться либо с одним испытуемым, либо с группой испытуемых. Эксперимент с одним испытуемым проводится лишь в некоторых специфических ситуациях. Во-первых, это ситуации, когда индивидуальными различиями испытуемых можно пренебречь, т. е. испытуемым может быть любой человек (если в эксперименте изучаются его особенности в отличие, например, от животного). В других ситуациях, напротив, испытуемый представляет собой уникальный объект (гениальный шахматист, музыкант, художник и др.). Возможны также ситуации, когда от испытуемого требуется особая компетентность как результат обучения или неординарного жизненного опыта (единственный выживший в авиационной катастрофе и т. п.). Одним испытуемым ограничиваются и в тех случаях, когда повторение данного эксперимента с участием других испытуемых невозможно. Для экспериментов с одним испытуемым разработаны особые экспериментальные планы (подробно о них см. 4.7).

Чаще эксперименты проводятся с группой испытуемых. В этих случаях выборка испытуемых должна представлять собой модель генеральной совокупности, на которую затем будут распространяться результаты исследования. Первоначально исследователь решает проблему численности экспериментальной выборки. В зависимости от цели исследования и возможности экспериментатора она может составлять от нескольких испытуемых до нескольких тысяч человек. Количество испытуемых в отдельной группе (экспериментальной или контрольной) варьируется от 1 до 100 человек. Для применения статистических методов обработки рекомендуется число испытуемых в сравниваемых группах не менее 30–35 человек. Кроме того, целесообразно увеличивать количество испытуемых по крайней мере на 5-10 % от требуемого, так как часть из них или их результатов будет «отбракована» в ходе эксперимента.

Для формирования выборки испытуемых необходимо учитывать несколько критериев.

1. Содержательный. Он заключается в том, что подбор группы испытуемых должен соответствовать предмету и гипотезе исследования. (Например, бессмысленно набирать в группу испытуемых детей двухлетнего возраста для выявления уровня произвольного запоминания.) Желательно создать идеальные представления об объекте экспериментального исследования и при формировании группы испытуемых минимально отклоняться от характеристик идеальной экспериментальной группы.

2. Критерий эквивалентности испытуемых. При формировании группы испытуемых следует учесть все значимые характеристики объекта исследования, различия в выраженности которых могут существенно повлиять на зависимую переменную.

3. Критерий репрезентативности. Группа лиц, участвующих в эксперименте, должна представлять всю часть генеральной совокупности, на которую будут распространяться результаты эксперимента. Величина экспериментальной выборки определяется видом статистических мер и выбранной точностью (достоверностью) принятия или отвержения экспериментальной гипотезы.

Рассмотрим стратегии отбора испытуемых из популяции.

Случайная стратегия заключается в том, что каждому члену генеральной совокупности предоставляется равный шанс попадания в экспериментальную выборку. Для этого каждому индивиду присваивается номер, а затем с помощью таблицы случайных чисел формируется экспериментальная выборка. Данная процедура трудноосуществима, поскольку каждый представитель интересующей исследователя популяции должен быть учтен. Кроме того, случайная стратегия дает хорошие результаты при формировании экспериментальной выборки большого объема.

Стратометрический отбор используется в том случае, если в экспериментальной выборке обязательно должны быть представлены испытуемые с определенным набором характеристик (пол, возраст, уровень образования и т. п.). Выборка составляется таким образом, чтобы в ней были равно представлены испытуемые каждой страты (слоя) с заданными характеристиками.

Стратометрический случайный отбор совмещает две предыдущие стратегии. Представителям каждой страты присваиваются номера и из них случайным образом формируется экспериментальная выборка. Данная стратегия эффективна при отборе экспериментальной выборки небольшого объема.

Репрезентативное моделирование применяется в том случае, когда исследователю удается создать модель идеального объекта экспериментального исследования. Характеристики реальной экспериментальной выборки должны минимально отклоняться от характеристик идеальной экспериментальной выборки. Если исследователю известны не все характеристики идеальной модели экспериментального исследования, то применяется стратегия приближенного моделирования. Чем точнее набор критериев, описывающих популяцию, на которую предполагается распространить выводы эксперимента, тем выше его внешняя валидность.

Иногда в качестве экспериментальной выборки используются реальные группы, при этом в эксперименте либо участвуют добровольцы, либо все испытуемые привлекаются принудительно. И в том и в другом случае нарушается внешняя и внутренняя валидность.

После формирования экспериментальной выборки экспериментатор составляет план исследования. Достаточно часто эксперимент проводится с несколькими группами, экспериментальными и контрольными, которые помещаются в разные условия. Экспериментальные и контрольные группы должны быть эквивалентными на момент начала экспериментального воздействия.

Процедура подбора эквивалентных групп и испытуемых называется рандомизацией. По мнению ряда авторов, эквивалентность групп может быть достигнута при попарном отборе. В этом случае экспериментальная и контрольная группы составляются из индивидов, эквивалентных по значимым для эксперимента побочным параметрам. Идеальный вариант для попарного отбора – привлечение близнецовых пар. Рандомизация с выделением страт заключается в подборе однородных подгрупп, в которых испытуемые уравнены по всем характеристикам, кроме интересующих исследователя дополнительных переменных. Иногда для выделения значимой дополнительной переменной все испытуемые тестируются и ранжируются по уровню ее выраженности. Экспериментальная и контрольная группы формируются так, чтобы испытуемые, обладающие одинаковыми или близкими значениями переменной, попали в разные группы. Распределение испытуемых на экспериментальную и контрольную группы может проводиться и случайным методом. Как уже указывалось выше, при большой численности экспериментальной выборки этот способ дает вполне удовлетворительные результаты.

4.7. Экспериментальные планы

Экспериментальный план – это тактика экспериментального исследования, воплощенная в конкретной системе операций планирования эксперимента. Основными критериями классификации планов являются:

Состав участников (индивид или группа);

Количество независимых переменных и их уровней;

Виды шкал представления независимых переменных;

Метод сбора экспериментальных данных;

Место и условия проведения эксперимента;

Особенности организации экспериментального воздействия и способа контроля.

Планы для групп испытуемых и для одного испытуемого. Все экспериментальные планы можно разделить по составу участников на планы для групп испытуемых и планы для одного испытуемого.

Эксперименты с группой испытуемых имеют следующие преимущества: возможность обобщения результатов эксперимента на популяцию; возможность использования схем межгрупповых сравнений; экономия времени; применение методов статистического анализа. К недостаткам данного типа экспериментальных планов можно отнести: влияние индивидуальных различий между людьми на результаты эксперимента; проблему репрезентативности экспериментальной выборки; проблему эквивалентности групп испытуемых.

Эксперименты с одним испытуемым – это частный случай «планов с маленьким N». Дж. Гудвин указывает на следующие причины использования таких планов: потребности в индивидуальной валидности, так как в экспериментах с большим N возникает проблема, когда обобщенные данные не характеризуют ни одного испытуемого. Эксперимент с одним испытуемым проводится также в уникальных случаях, когда в силу ряда причин невозможно привлечь много участников. В этих случаях целью эксперимента является анализ уникальных явлений и индивидуальных характеристик.

Эксперимент с маленьким N, по мнению Д. Мартина, имеет следующие преимущества: отсутствие сложных статистических подсчетов, легкость в интерпретации результатов, возможность изучения уникальных случаев, привлечение одного-двух участников, широкие возможности манипуляции независимыми переменными. Ему свойственны и некоторые недостатки, в частности сложность процедур контроля, затруднение при обобщении результатов; относительная неэкономичность по времени.

Рассмотрим планы для одного испытуемого.

Планирование временных серий. Основным показателем влияния независимой переменной на зависимую при реализации такого плана является изменение характера ответов испытуемого во времени. Простейшая стратегия: схема А – В. Испытуемый первоначально выполняет деятельность в условиях А, а затем в условиях В. Для контроля «эффекта плацебо» применяется схема: А – В – А. («Эффект плацебо» – это реакции испытуемых на «пустые» воздействия, соответствующие реакциям на реальные воздействия.) В данном случае испытуемый не должен заранее знать, какое из условий является «пустым», а какое реальным. Однако эти схемы не учитывают взаимодействия воздействий, поэтому при планировании временных серий, как правило, применяют схемы регулярного чередования (А – В – А – В), позиционного уравнивания (А – В – В – А) или случайного чередования. Применение более «длинных» временных серий увеличивает возможность обнаружения эффекта, но приводит к ряду негативных последствий – утомлению испытуемого, снижению контроля за другими дополнительными переменными и т. п.

План альтернативных воздействий является развитием плана временных серий. Его специфика заключается в том, что воздействия А и В рандомизированно распределяются во времени и предъявляются испытуемому раздельно. Затем сравниваются эффекты от каждого из воздействий.

Реверсивный план применяется для изучения двух альтернативных форм поведения. Первоначально регистрируется базовый уровень проявления обеих форм поведения. Затем предъявляется комплексное воздействие, состоящее из специфического компонента для первой формы поведения и дополнительного для второй. Через определенное время сочетание воздействий видоизменяют. Эффект двух комплексных воздействий оценивается.

План возрастания критериев часто используется в психологии обучения. Суть его состоит в том, что регистрируется изменение поведения испытуемого в ответ на прирост воздействия. При этом следующее воздействие предъявляется лишь после выхода испытуемого на заданный уровень критерия.

При проведении экспериментов с одним испытуемым следует учитывать, что основные артефакты практически неустранимы. Кроме того, в этом случае, как ни в каком другом, проявляется влияние установок экспериментатора и отношений, которые складываются между ним и испытуемым.

Р. Готтсданкер предлагает различать качественные и количественные экспериментальные планы . В качественных планах независимая переменная представлена в номинативной шкале, т. е. в эксперименте используются два или более качественно разных условия.

В количественных экспериментальных планах уровни независимой переменной представлены в интервальных, ранговых или пропорциональных шкалах, т. е. в эксперименте используются уровни выраженности того или иного условия.

Возможна ситуация, когда в факторном эксперименте одна переменная будет представлена в количественном, а другая – в качественном виде. В таком случае план будет комбинированным.

Внутригрупповые и межгрупповые экспериментальные планы. Т.В. Корнилова определяет два типа экспериментальных планов по критерию количества групп и условий проведения эксперимента: внутригрупповые и межгрупповые. К внутригрупповым относятся планы, в которых влияние вариантов независимой переменной и измерение экспериментального эффекта происходят в одной группе. В межгрупповых планах влияние вариантов независимой переменной осуществляется в разных экспериментальных группах.

Преимуществами внутригруппового плана являются: меньшее количество участников, устранение факторов индивидуальных отличий, уменьшение общего времени проведения эксперимента, возможность доказательства статистической значимости экспериментального эффекта. К недостаткам относятся неконстантность условий и проявление «эффекта последовательности».

Преимуществами межгруппового плана являются: отсутствие «эффекта последовательности», возможность получения большего количества данных, сокращение времени участия в эксперименте для каждого испытуемого, уменьшение эффекта выбывания участников эксперимента. Главным недостатком межгруппового плана является неэквивалентность групп.

Планы с одной независимой переменной и факторные планы. По критерию количества экспериментальных воздействий Д. Мартин предлагает различать планы с одной независимой переменной, факторные планы и планы с серией экспериментов. В планах с одной независимой переменной экспериментатор манипулирует одной независимой переменной, которая может иметь неограниченное количество вариантов проявления. В факторных планах (подробно о них см. с. 120) экспериментатор манипулирует двумя и более независимыми переменными, исследует все возможные варианты взаимодействия их разных уровней.

Планы с серией экспериментов проводятся для постепенного исключения конкурирующих гипотез. В конце серии экспериментатор приходит к верификации одной гипотезы.

Доэкспериментальные, квазиэкспериментальные планы и планы истинных экспериментов. Д. Кэмпбелл предложил разделить все экспериментальные планы для групп испытуемых на следующие группы: доэкспериментальные, квазиэкспериментальные и планы истинных экспериментов. В основе этого деления лежит близость реального эксперимента к идеальному. Чем меньше артефактов провоцирует тот или иной план и чем строже контроль дополнительных переменных, тем ближе эксперимент к идеальному. Доэкспериментальные планы менее всего учитывают требования, предъявляемые к идеальному эксперименту. В.Н. Дружинин указывает, что они могут служить лишь иллюстрацией, в практике научных исследований их следует по возможности избегать. Квазиэкспериментальные планы являются попыткой учета реалий жизни при проведении эмпирических исследований, они специально создаются с отступлением от схем истинных экспериментов. Исследователь должен осознавать источники артефактов – внешних дополнительных переменных, которые он не может контролировать. Квазиэкспериментальный план применяется тогда, когда применение лучшего плана невозможно.

Систематизированные признаки доэкспериментальных, квазиэкспериментальных планов и планов истинных экспериментов приводятся в нижеследующей таблице.

При описании экспериментальных планов будем пользоваться символизацией, предложенной Д. Кэмпбеллом: R – рандомизация; X – экспериментальное воздействие; O – тестирование.

К доэксперименталъным планам относятся: 1) исследование единичного случая; 2) план с предварительным и итоговым тестированием одной группы; 3) сравнение статистических групп.

При исследовании единичного случая однократно тестируется одна группа после экспериментального воздействия. Схематично этот план можно записать в виде:

Контроль внешних переменных и независимой переменной полностью отсутствует. В таком эксперименте нет никакого материала для сравнения. Результаты могут быть сопоставлены лишь с обыденными представлениями о реальности, научной информации они не несут.

План с предварительным и итоговым тестированием одной группы часто применяется в социологических, социально-психологических и педагогических исследованиях. Его можно записать в виде:

В этом плане отсутствует контрольная группа, поэтому нельзя утверждать, что изменения зависимой переменной (разница между O1 и O2), регистрируемые в ходе тестирования, вызваны именно изменением независимой переменной. Между начальным и итоговым тестированием могут произойти и другие «фоновые» события, воздействующие на испытуемых вместе с независимой переменной. Этот план не позволяет контролировать также эффект естественного развития и эффект тестирования.

Сравнение статистических групп будет точнее назвать планом для двух неэквивалентных групп с тестированием после воздействия. Он может быть записан в таком виде:

Этот план позволяет учитывать эффект тестирования, благодаря введению контрольной группы контролировать ряд внешних переменных. Однако с его помощью невозможно учесть эффект естественного развития, так как нет материала для сравнения состояния испытуемых на данный момент с их начальным состоянием (предварительное тестирование не проводилось). Для сравнения результатов контрольной и экспериментальной групп используют t-критерий Стьюдента. Однако следует учитывать, что различия в результатах тестирования могут быть обусловлены не экспериментальным воздействием, а различием в составе групп.

Квазиэкспериментальные планы являются своеобразным компромиссом между реальностью и строгими рамками истинных экспериментов. Существуют следующие типы квазиэкспериментальных планов в психологическом исследовании: 1) планы экспериментов для неэквивалентных групп; 2) планы с предварительным и итоговым тестированием различных рандомизированных групп; 3) планы дискретных временных серий.

План эксперимента для неэквивалентных групп направлен на установление причинно-следственной зависимости между переменными, однако в нем отсутствует процедура уравнивания групп (рандомизация). Этот план может быть представлен следующей схемой:

К проведению эксперимента в данном случае привлекаются две реальные группы. Обе группы тестируются. Затем одна группа подвергается экспериментальному воздействию, а другая – нет. Затем обе группы повторно тестируются. Результаты первого и второго тестирования обеих групп сопоставляют, для сравнения используют t-критерий Стьюдента и дисперсионный анализ. Различие O2 и O4 свидетельствует о естественном развитии и фоновом воздействии. Для выявления действия независимой переменной необходимо сравнивать 6(O1 O2) и 6(O3 O4), т. е. величины сдвигов показателей. Значимость различия приростов показателей будет свидетельствовать о влиянии независимой переменной на зависимую. Этот план аналогичен плану истинного эксперимента для двух групп с тестированием до и после воздействия (см. с. 118). Главным источником артефактов является различие в составе групп.

План с предварительным и итоговым тестированием различных рандомизированных групп отличается от плана истинного эксперимента тем, что предварительное тестирование проходит одна группа, а итоговое – эквивалентная группа, которая подверглась воздействию:

Главный недостаток этого квазиэкспериментального плана – невозможность контролировать эффект «фона» – влияние событий, происходящих наряду с экспериментальным воздействием в период между первым и вторым тестированием.

Планы дискретных временных серий подразделяются на несколько видов в зависимости от количества групп (одной или нескольких), а также в зависимости от количества экспериментальных воздействий (одиночного или серии воздействий).

План дискретных временных серий для одной группы испытуемых состоит в том, что первоначально определяется исходный уровень зависимой переменной на группе испытуемых с помощью серии последовательных замеров. Затем применяют экспериментальное воздействие и проводят серию аналогичных замеров. Сравнивают уровни зависимой переменной до и после воздействия. Схема этого плана:

Главный недостаток плана дискретных временных серий в том, что он не дает возможности отделить результат влияния независимой переменной от влияния фоновых событий, которые происходят в течение исследования.

Модификацией этого плана является квазиэксперимент по схеме временных серий, в котором воздействие перед замером чередуется с отсутствием воздействия перед замером. Его схема такова:

ХO1 – O2ХO3 – O4 ХO5

Чередование может быть регулярным или случайным. Этот вариант подходит лишь в том случае, когда эффект воздействия обратим. При обработке данных, полученных в эксперименте, серии разбивают на две последовательности и сравнивают результаты замеров, где было воздействие, с результатами замеров, где оно отсутствовало. Для сравнения данных используется t-критерий Стьюдента с числом степеней свободы n – 2, где n – число ситуаций одного типа.

Планы временных серий часто реализуются на практике. Однако при их применении нередко наблюдается так называемый «эффект Хотторна». Впервые его обнаружили американские ученые в 1939 г., когда проводили исследование на заводе Хотторна в Чикаго. Предполагалось, что изменение системы организации труда позволит повысить его производительность. Однако в ходе эксперимента любые изменения в организации труда приводили к повышению его производительности. В результате оказалось, что само по себе участие в эксперименте повысило мотивацию к труду. Испытуемые поняли, что ими лично интересуются, и стали работать продуктивнее. Чтобы контролировать этот эффект, должна использоваться контрольная группа.

Схема плана временных серий для двух неэквивалентных групп, из которых одна не получает воздействия, выглядит так:

O1O2O3O4O5O6O7O8O9O10

O1O2O3O4O5O6O7O8O9O10

Такой план позволяет контролировать эффект «фона». Обычно он используется исследователями при изучении реальных групп в образовательных учреждениях, клиниках, на производстве.

Еще один специфический план, который нередко используется в психологии, называют экспериментом ex-post-facto. Он часто применяется в социологии, педагогике, а также в нейропсихологии и клинической психологии. Стратегия применения этого плана состоит в следующем. Экспериментатор сам не воздействует на испытуемых. В качестве воздействия выступает некоторое реальное событие из их жизни. Экспериментальная группа состоит из «испытуемых», подвергшихся воздействию, а контрольная группа – из людей, не испытавших его. При этом группы по возможности уравниваются на момент своего состояния до воздействия. Затем проводится тестирование зависимой переменной у представителей экспериментальной и контрольной групп. Данные, полученные в результате тестирования, сопоставляются и делается вывод о влиянии воздействия на дальнейшее поведение испытуемых. Тем самым план ex-post-facto имитирует схему эксперимента для двух групп с их уравниванием и тестированием после воздействия. Его схема такова:

Если удается достичь эквивалентности групп, то этот план становится планом истинного эксперимента. Он реализуется во многих современных исследованиях. Например, при изучении посттравматического стресса, когда люди, перенесшие воздействия природной или техногенной катастрофы, или участники боевых действий тестируются на наличие посттравматического синдрома, их результаты сопоставляются с результатами контрольной группы, что позволяет выявить механизмы возникновения подобных реакций. В нейропсихологии травмы головного мозга, поражения определенных структур, рассматриваемые как «экспериментальное воздействие», предоставляют уникальную возможность для выявления локализации психических функций.

Планы истинных экспериментов для одной независимой переменной отличаются от других следующим:

1) использованием стратегий создания эквивалентных групп (рандомизация);

2) наличием как минимум одной экспериментальной и одной контрольной групп;

3) итоговым тестированием и сравнением результатов групп, получавших и не получавших воздействие.

Рассмотрим подробнее некоторые экспериментальные планы для одной независимой переменной.

План для двух рандомизированных групп с тестированием после воздействия. Его схема выглядит так:

Этот план применяют в том случае, если нет возможности или необходимости проводить предварительное тестирование. При равенстве экспериментальной и контрольной групп данный план является наилучшим, поскольку позволяет контролировать большинство источников артефактов. Отсутствие предварительного тестирования исключает как эффект взаимодействия процедуры тестирования и экспериментального задания, так и сам эффект тестирования. План позволяет контролировать влияние состава групп, стихийного выбывания, влияние фона и естественного развития, взаимодействие состава группы с другими факторами.

В рассмотренном примере использовался один уровень воздействия независимой переменной. Если же она имеет несколько уровней, то количество экспериментальных групп увеличивается до числа уровней независимой переменной.

План для двух рандомизированных групп с предварительным и итоговым тестированием. Схема плана выглядит следующим образом:

R O1 Х O2

Этот план применяется в том случае, если существуют сомнения в результатах рандомизации. Главный источник артефактов – взаимодействие тестирования и экспериментального воздействия. В реальности также приходится сталкиваться с эффектом неодновременности тестирования. Поэтому наилучшим считается проведение тестирования членов экспериментальной и контрольной групп в случайном порядке. Предъявление-непредъявление экспериментального воздействия также лучше проводить в случайном порядке. Д. Кэмпбелл отмечает необходимость контроля «внутригрупповых событий». Данный экспериментальный план хорошо контролирует эффект фона и эффект естественного развития.

При обработке данных обычно используются параметрические критерии t и F (для данных в интервальной шкале). Вычисляют три значения t: 1) между O1 и O2; 2) между O3 и O4; 3) между O2 и O4. Гипотезу о значимости влияния независимой переменной на зависимую можно принять в том случае, если выполняются два условия: 1) различия между O1 и O2 значимы, а между O3 и O4 незначимы и 2) различия между O2 и O4 значимы. Иногда удобнее сравнивать не абсолютные значения, а величины прироста показателей б(1 2) и б (3 4). Эти значения также сравниваются по t-критерию Стьюдента. В случае значимости различий принимается экспериментальная гипотеза о влиянии независимой переменной на зависимую.

План Соломона представляет собой объединение двух предыдущих планов. Для его реализации необходимы две экспериментальные (Э) и две контрольные (К) группы. Его схема выглядит так:

С помощью этого плана можно контролировать эффект взаимодействия предварительного тестирования и эффект экспериментального воздействия. Эффект экспериментального воздействия выявляется при сравнении показателей: O1 и O2; O2 и O4; O5 и O6; O5 и O3. Сравнение O6, O1 и O3 позволяет выявить влияние фактора естественного развития и фоновых воздействий на зависимую переменную.

Теперь рассмотрим план для одной независимой переменной и нескольких групп.

План для трех рандомизированных групп и трех уровней независимой переменной применяется в тех случаях, когда необходимо выявление количественных зависимостей между независимой и зависимой переменными. Его схема выглядит так:

При реализации этого плана каждой группе предъявляется лишь один уровень независимой переменной. При необходимости можно увеличить количество экспериментальных групп в соответствии с количеством уровней независимой переменной. Для обработки данных, полученных с помощью такого экспериментального плана, могут применяться все вышеперечисленные статистические методы.

Факторные экспериментальные планы применяются для проверки сложных гипотез о взаимосвязях между переменными. В факторном эксперименте проверяются, как правило, два типа гипотез: 1) гипотезы о раздельном влиянии каждой из независимых переменных; 2) гипотезы о взаимодействии переменных. Факторный план заключается в том, чтобы все уровни независимых переменных сочетались друг с другом. Число экспериментальных групп при этом равно числу сочетаний.

Факторный план для двух независимых переменных и двух уровней (2 х 2). Это наиболее простой из факторных планов. Его схема выглядит так.

Данный план выявляет эффект воздействия двух независимых переменных на одну зависимую. Экспериментатор сочетает возможные переменные и уровни. Иногда используются четыре независимые рандомизированные экспериментальные группы. Для обработки результатов применяется дисперсионный анализ по Фишеру.

Существуют более сложные версии факторного плана: 3 х 2 и 3 х 3 и т. д. Дополнение каждого уровня независимой переменной увеличивает число экспериментальных групп.

«Латинский квадрат». Является упрощением полного плана для трех независимых переменных, имеющих два и более уровней. Принцип латинского квадрата состоит в том, что два уровня разных переменных встречаются в экспериментальном плане только один раз. Тем самым значительно сокращаются количество групп и экспериментальная выборка в целом.

Например, для трех независимых переменных (L, M, N) с тремя уровнями у каждой (1, 2, 3 и N(A, В, С)) план по методу «латинского квадрата» будет выглядеть так.

В этом случае уровень третьей независимой переменной (А, В, С) встречается в каждой строке и в каждой колонке по одному разу. Комбинируя результаты по строкам, столбцам и уровням, можно выявить влияние каждой из независимых переменных на зависимую, а также степень попарного взаимодействия переменных. Применение латинских букв А, В, С для обозначения уровней третьей переменной традиционно, поэтому метод и получил название «латинский квадрат».

«Греко-латинский квадрат». Этот план применяется в случае, если необходимо исследовать влияние четырех независимых переменных. Он строится на основе латинского квадрата для трех переменных, при этом к каждой латинской группе плана присоединяется греческая буква, обозначающая уровни четвертой переменной. Схема для плана с четырьмя независимыми переменными, каждая из которых имеет три уровня, будет выглядеть так:

Для обработки данных, полученных в плане «греко-латинский квадрат», применяется метод дисперсионного анализа по Фишеру.

Главная проблема, которую позволяют решить факторные планы, – определение взаимодействия двух и более переменных. Эту задачу невозможно решить, применяя несколько обычных экспериментов с одной независимой переменной. В факторном плане вместо попыток «очистить» экспериментальную ситуацию от дополнительных переменных (с угрозой для внешней валидности) экспериментатор приближает ее к реальности, вводя некоторые дополнительные переменные в разряд независимых. При этом анализ связей между изучаемыми признаками позволяет выявить скрытые структурные факторы, от которых зависят параметры измеряемой переменной.

4.8. Корреляционные исследования

Теория корреляционного исследования разработана английским математиком К. Пирсоном. Стратегия проведения такого исследования заключается в том, что управляемое воздействие на объект отсутствует. План корреляционного исследования несложен. Исследователь выдвигает гипотезу о наличии статистической связи между несколькими психическими свойствами индивида. При этом предположение о причинной зависимости не обсуждается.

Корреляционным называется исследование, проводимое для подтверждения или опровержения гипотезы о статистической связи между несколькими (двумя или более) переменными. В психологии в качестве переменных могут выступать психические свойства, процессы, состояния и т. п.

Корреляционные связи. «Корреляция» в прямом переводе означает соотношение. Если изменение одной переменной сопровождается изменением другой, то говорят о корреляции этих переменных. Наличие корреляции двух переменных не является свидетельством наличия причинно-следственных зависимостей между ними, но дает возможность выдвинуть такую гипотезу. Отсутствие корреляции позволяет опровергнуть гипотезу о причинно-следственной связи переменных.

Различают несколько типов корреляционных связей:

Прямая корреляционная связь (уровень одной переменной непосредственно соответствует уровню другой переменной);

Корреляция, обусловленная третьей переменной (уровень одной переменной соответствует уровню другой переменной в силу того, что обе эти переменные обусловлены третьей, общей переменной);

Случайная корреляция (не обусловлена никакой переменной);

Корреляция, обусловленная неоднородностью выборки (если выборка состоит двух неоднородных групп, то может быть получена корреляционная связь, не существующая в генеральной совокупности).

Корреляционные связи бывают следующих видов:

– положительная корреляция (повышение уровня одной переменной сопровождается повышением уровня другой переменной);

– отрицательная корреляция (рост уровня одной переменной сопровождается снижением уровня другой);

– нулевая корреляция (свидетельствует об отсутствии связи переменных);

– нелинейная связь (в определенных пределах повышение уровня одной переменной сопровождается повышением уровня другой, а при других параметрах – наоборот. Большинство психологических переменных имеют именно нелинейную связь).

Планирование корреляционного исследования. План корреляционного исследования является разновидностью квазиэкспериментального плана при отсутствии воздействия независимой переменной на зависимые. Корреляционное исследование разбивается на серию независимых измерений в группе испытуемых. В случае простого корреляционного исследования группа однородна. В случае сравнительного корреляционного исследования мы имеем несколько подгрупп, различающихся по одному или нескольким критериям. Результаты таких измерений дают матрицу вида Р х О. Обрабатываются данные корреляционного исследования путем вычисления корреляций по строкам или по столбцам матрицы. Корреляция по строкам дает сравнение испытуемых. Корреляция столбцов дает информацию о связи измеряемых переменных. Часто выявляются временные корреляции, т. е. изменение структуры корреляций во времени.

Ниже рассмотрены основные типы корреляционного исследования.

Сравнение двух групп. Применяется для установления сходства или различия двух естественных или рандомизированных групп по выраженности того или иного параметра. Средние результаты у двух групп сравнивают с помощью t-критерия Стьюдента. При необходимости для сравнения дисперсий показателя в двух группах также может быть использован t-критерий Фишера (см. 7.3).

Одномерное исследование одной группы в разных условиях. План этого исследования близок к экспериментальному. Но в случае корреляционного исследования мы не управляем независимой переменной, а лишь констатируем изменение поведения индивида в разных условиях.

Корреляционное исследование попарно эквивалентных групп. Этот план используется при исследовании близнецов методом внутрипарных корреляций. Близнецовый метод основывается на следующих положениях: генотипы монозиготных близнецов сходны на 100 %, а дизиготных близнецов – на 50 %, среда развития как дизиготных, так и монозиготных пар одинакова. Дизиготные и монозиготные близнецы разбиваются на группы: в каждой – один близнец из пары. У близнецов обеих групп измеряется интересующий исследователя параметр. Затем вычисляются корреляции между параметрами (О -корреляция) и между близнецами (Р -корреляция). Сравнивая внутрипарные корреляции монозиготных и дизиготных близнецов, можно выявить доли влияния среды и генотипа на развитие того или иного признака. Если корреляция монозиготных близнецов надежно выше корреляции дизиготных близнецов, то можно говорить о существующей генетической детерминации признака, в противном случае говорят о средовой детерминации.

Многомерное корреляционное исследование. Проводится для проверки гипотезы о связи нескольких переменных. Отбирается экспериментальная группа, которая тестируется по определенной программе, состоящей из нескольких тестов. Данные исследования заносятся в таблицу «сырых» данных. Затем эта таблица обрабатывается, подсчитываются коэффициенты линейных корреляций. Корреляции оцениваются на статистические различия.

Структурное корреляционное исследование. Исследователь выявляет различие в уровне корреляционных зависимостей между одними и теми же показателями, измеренными у представителей разных групп.

Лонгитюдное корреляционное исследование. Оно строится по плану временных серий с тестированием группы через заданные промежутки времени. В отличие от простого лонгитюда исследователя интересуют изменения не столько самих переменных, сколько связей между ними.

Эксперимент играет огромную роль в современной науке. Все новые технические открытия обязаны именно эксперименту. Какие возникают сложности при проведении эксперимента, а так же каковы методы его проведения, поговорим в этой статье.

В наше время ни одно научное или техническое исследование не может обойтись без экспериментов . Эксперимент необходим в области прикладных наук, а также при разработке новой науки. Таким образом, этого требует технический прогресс.

Проблемы эксперимента

Благодаря техническому прогрессу инженер-экспериментатор сталкивается с новыми трудностями. Одна из них в том, что параметры испытуемых объектов, которые нужно определить, часто недоступны непосредственному измерению (долговечность, коррозионная стойкость и т.п.). То есть совокупность технико-экономических показателей, по которым выполняется оценка объекта испытаний, не совпадает, в большинстве случаев, с совокупностью параметров объекта, определяемых по результатам натурного эксперимента.

Еще одна проблема заключается в возможности организовать испытания объектов, процессы протекания которых характеризуются сложной динамикой и склонны к воздействиям непостоянных условий внешней среды.

При испытаниях сложных комплексов повышается значение учета тех воздействий, которые оказывает испытательное регистрирующее и управляющее оборудование на сам процесс функционирования испытуемого объекта.

Поэтому главным принципом организации эксперимента в современных условиях является системный подход.

Системный подход предполагает рассмотрение всех средств, участвующих в эксперименте как единой системы, описываемой соответствующей математической моделью. Тем самым математическая модель становится элементом испытаний, которая строится после осуществления, планирования эксперимента, его проведения и обработки результата. Только наличие соотношений, связывающих искомые технико-экономические характеристики испытуемого объекта с его параметрами, позволяет получить обоснованные суждения о перечне необходимых испытательных мероприятий и их рациональной последовательности, совокупности регистрируемых величин, об условиях к точности измерений, частоте регистрации и т.п.

Чтобы построить математическую модель необходимо иметь представление о поведении отдельных элементов, взаимодействии между ними, влиянии различных факторов, а также о реакции на изменения условий испытаний.

Методы проведения

Что может объединять инженеров, физиков, биологов, социологов и других специалистов? Биологи проверяют лекарственные аппараты на животных, клонируют, инженеры проводят научные исследования, испытывают различные материалы, социолог же собирает и обрабатывает информацию. У каждого специалиста свой путь, объединяет их лишь – эксперименты.

В способах проведения эксперимента в различных отраслях все же есть много общих черт:

1. Все исследователи обращают внимание на точность измерительных приборов и точность получаемых данных.

2. Каждый исследователь старается минимизировать количество переменных, участвующих в эксперименте, поскольку его работа будет выполнена быстрее и понесет меньше затрат.

3. Эксперимент может быть любой сложности, но первое, что необходимо сделать – это написать план его проведения. При построении плана эксперимента очень важно правильно и четко формулировать вопросы.

4. Во время проведения эксперимента исследователь должен проверять испытуемый объект на наличие ошибок и неполадок. С этой задачей связана проверка приемлемости полученных данных. Результаты не должны противоречить логике.

5. Во время проведения любого эксперимента нужно делать анализ полученных данных и давать им объяснение, потому что без этого пункта эксперимент не будет иметь смысла.

6. Все исследователи контролируют проводимый эксперимент, то есть можно опустить зависимость от внешних переменных.

По характеру эксперименты вполне могут отличаться друг от друга, но планирование, проведение и анализ всех экспериментов должен выполняться в одной последовательности. Результаты экспериментов выводятся, как правило, в виде таблиц, графиков, формул. Но отличие – в качестве эксперимента.

Каждый эксперимент завершается представлением результата, формулировкой вывода и выдачей рекомендации. Чтобы получить зависимость результата от нескольких параметров, требуется построить несколько графиков, либо построить график в изометрических координатах. С помощью графиков изобразить сверхсложные функции пока не представляется возможным. Выводя результаты в виде математических формул, можно выразить зависимость результата от большего числа переменных. Но все же, как правило, ограничиваются 3 переменными.

Вывод результатов эксперимента в словесной форме является самым неэффективным.

В конце большинства технических экспериментов следует определенное действие – принятие решения, продолжение испытаний или признание неудачи.

Исследователь должен методично и полностью обдумать все вероятные внешние воздействия и оптимальные методы контроля. Он должен быть способен отличить исключительный и особенный эффект от множества посторонних влияний и внешних факторов ошибок.

Случайные открытия появляются тогда, когда все предвиденные возможности заранее подсчитаны, предсказаны, либо устранены, и могут открыться только совершенно новые, неисследованные ранее возможности.

В главе XV рассмотрены основные вопросы статистической обработки результатов эксперимента: определение наиболее достоверного значения измеряемой величины и погрешности этого значения по нескольким измерениям, оценка достоверности различия двух близких величин, установление достоверной функциональной зависимости между двумя величинами и аппроксимация этой зависимости.

Глава носит вспомогательный характер. Материал в ней изложен в справочной форме, без доказательств. Обоснование и более подробное изложение приведенных методов имеется, например, в .

1. Ошибки эксперимента.

Численные методы часто применяют при математическом моделировании физических и других процессов. Результаты расчетов в этом случае сравнивают с экспериментальными данными и по степени их согласованности судят о качестве выбранной математической модели. Чтобы обоснованно сделать заключение о соответствии или несоответствии, вычислитель должен знать, что такое погрешность эксперимента и как с ней обращаются, а также уметь в случае необходимости провести статистическую обработку первичных данных эксперимента.

Кроме того, задача статистической обработки эксперимента представляет самостоятельный интерес, поскольку она очень важна в тех приложениях, когда или требуется особенно высокая точность (например, уравнивание триангуляционных сетей в геодезии), или разброс отдельных измерений превосходит исследуемый эффект (что нередко встречается в физике элементарных частиц, химии сложных соединений, испытании сельскохозяйственных сортов, медицине и т. д.).

Обычно, чем точнее эксперимент, тем более сложной аппаратуры он требует и дороже обходится. Однако хорошо продуманная математическая обработка результатов в ряде случаев позволяет выявить и частично исключить ошибки измерений; это может оказаться не менее эффективным, чем использование более дорогой и точной аппаратуры. В этой главе будет рассмотрена статистическая обработка, позволяющая существенно уменьшить и аккуратно оценить случайную ошибку измерений.

Ошибки эксперимента условно разбивают на систематические, случайные и грубые; рассмотрим их подробнее.

Систематические ошибки - это те, которые не меняются при многократном повторении данного эксперимента. Примерами таких ошибок являются пренебрежение выталкивающим действием воздуха при точном взвешивании или измерение тока гальванометром, нуль которого неправильно установлен. Различают три вида систематических ошибок.

а) Ошибки известной природы, величину которых можно определить; их называют поправками. Так, при точном взвешивании рассчитывают поправку на выталкивающее действие воздуха и прибавляют ее к измеренной величине. Внесение поправок позволяет существенно уменьшить (или даже практически исключить) ошибки такого рода.

Заметим, что иногда расчет поправок бывает самостоятельной сложной математической задачей. Например, некорректно поставленная задача (14.2) о восстановлении переданного радиосигнала по принятому является, по существу, нахождением поправки на искажение принимающей аппаратуры.

б) Ошибки известного происхождения, но неизвестной величины. К ним относится погрешность измерительных приборов, определяемая их классом точности. Для таких ошибок обычно известна только верхняя граница, а как поправки их учесть нельзя.

в) Ошибки, о существовании которых мы не знаем; например, используется прибор со скрытым дефектом или изношенный, фактическая точность которого существенно хуже, чем обозначено в техническом паспорте.

Для выявления систематических ошибок всех видов обычно заранее отлаживают аппаратуру на эталонных объектах с хорошо известными свойствами.

Случайные ошибки вызываются большим числом факторов, которые при повторении одного и того же эксперимента могут действовать по-разному, причем учесть их влияние практически невозможно. Например, при измерении длины предмета линейка может быть неточно приложена, взгляд наблюдателя может падать не перпендикулярно шкале и т. д.

При многократном повторении эксперимента результат вследствие случайной ошибки будет, различным. Однако такое повторение и соответствующая статистическая обработка позволяют, во-первых, определить величину случайной ошибки и, во-вторых, уменьшить ее. Повторяя измерение достаточное число раз, можно уменьшить случайную ошибку до требуемой величины (целесообразно уменьшать ее до величины 50- 100% от систематической ошибки).

Грубые ошибки - это результат невнимательности наблюдателя, который может записать одну цифру вместо другой.

При единичном измерении грубую ошибку не всегда можно опознать. Но если измерение повторено несколько раз, то при статистической обработке выясняют вероятные пределы случайной ошибки. Измерение, существенно выходящее за полученные пределы, считается грубо ошибочным и не учитывается при окончательной обработке результатов.

Таким образом, если измерение повторено достаточно много раз, то можно практически исключить грубые и случайные ошибки, так что точность ответа будет определяться только систематической ошибкой. Однако во многих приложениях это требуемое число раз оказывается неприемлемо большим, а при реально осуществимом числе повторений случайная ошибка может быть определяющей.

Методика - это совокупное и. мыслительных и физических операций, размещенных в определенной последовательности, в соответствии с которой достигается цель исследования.

При разработке методик проведения эксперимента необходимо предусматривать:

Проведение предварительного целенаправленного наблюдения над изучаемым объектом или явлением с целью определения исходных данных (гипотез, выбора варьирующих факторов);

Создание условий, в которых возможно экспериментирование (подбор объектов для экспериментального воздействия, устранение влияния случайных факторов);

Определение пределов измерений; систематическое наблюдение за ходом развития изучаемого явления и точные описания фактов;

Проведение систематической регистрации измерений и оценок фактов различными средствами и способами;

Создание повторяющихся ситуаций, изменение характера условий и перекрестные воздействия, создание усложненных ситуаций с целью подтверждения или опровержения ранее полученных данных;

Переход от эмпирического изучения к логическим обобщениям, к анализу и теоретической обработке полученного фактического материала.

Перед каждым экспериментом составляется его план (программа), который включает:

Цель и задачи эксперимента;

Выбор варьирующих факторов;

Обоснование объема эксперимента, числа опытов;

Порядок реализации опытов, определение последовательности изменения факторов;

Выбор шага изменения факторов, задание интервалов между будущими экспериментальными точками;

Обоснование средств измерений;

Описание проведения эксперимента;

Обоснование способов обработки и анализа результатов эксперимента.

Результаты экспериментов должны отвечать трем статистическим требованиям:

Требование эффективности оценок, т.е. минимальность дисперсии отклонения относительно неизвестного параметра;

Требование состоятельности оценок, т.е. при увеличении числа наблюдений оценка параметра должна стремиться к его истинному значению;

Требование несмещенности оценок - отсутствие систематических ошибок в процессе вычисления параметров.

Важнейшей проблемой при проведении и обработке эксперимента является совместимость этих трех требований.

Элементы теории планирования эксперимента

Математическая теория эксперимента определяет условия оптимального проведения исследования, в том числе и при неполном знании физической сущности явления. Для этого используются математические методы при подготовке и проведении опытов, что позволяет исследовать и оптимизировать сложные системы и процессы, обеспечивать высокую эффективность эксперимента и точность определения исследуемых факторов.

Эксперименты обычно ставятся небольшими сериями по заранее согласованному алгоритму. После каждой небольшой серии опытов производится обработка результатов наблюдений и принимается строго обоснованное решение о том, что делать дальше.

При использовании методов математического планирования эксперимента возможно:

Решать различные вопросы, связанные с изучением сложных процессов и явлений;

Проводить эксперимент с целью адаптации технологического процесса к изменяющимся оптимальным условиям его протекания и обеспечивать таким образом высокую эффективность его осуществления и др.

Теория математического эксперимента содержит ряд концепций, которые обеспечивают успешную реализацию задач исследования:

Концепция рандомизации;

Концепция последовательного эксперимента;

Концепция математического моделирования;

Концепция оптимального использования факторного пространства и ряд других.

Принцип рандомизации заключаетсяв том, что в план эксперимента вводят элемент случайности. Для этого план эксперимента составляется таким образом, чтобы те систематические факторы, которые трудно поддаются контролю, учитывались статистически и затем исключались в исследованиях как систематические ошибки.

При последовательном проведении эксперимент выполняется не одновременно, а поэтапно, с тем, чтобы результаты каждого этапа анализировать и принимать решение о целесообразности проведения дальнейших исследований (рис.2.1 ). В результате эксперимента получают уравнение регрессии, которое часто называют моделью процесса.

Для конкретных случаев математическая модель создается исходя из целевой направленности процесса и задач исследования, с учетом требуемой точности решения и достоверности исходных данных.

Важное место в теории планирования эксперимента занимают вопросы оптимизации исследуемых процессов, свойств многокомпонентных систем или других объектов.

Как правило, нельзя найти такое сочетание значений влияющих факторов, при котором одновременно достигается экстремум всех функций отклика. Поэтому в большинстве случаев за критерий оптимальности выбирают лишь одну из переменных состояния функцию отклика, характеризующую процесс, а остальные принимают приемлемыми для данного случая.

Методы планирования эксперимента в настоящее время быстро развиваются, чему способствует возможность широкого использования ЭВМ.

Вычислительным экспериментом называется методология и технология исследований, основанные на применении прикладной математики и электронно-вычислительных машин как технической базы при использовании математических моделей.

Таким образом, вычислительный эксперимент основывается на создании математических моделей изучаемых объектов, которые формируются с помощью некоторой особой математической структуры, способной отражать свойства объекта, проявляемые им в различных экспериментальных условиях.

Однако эти математические структуры превращаются в модели лишь тогда, когда элементам структуры дается физическая интерпретация, когда устанавливается соотношение между параметрами математической структуры и экспериментально определенными свойствами объекта, когда характеристики элементов модели и самой модели в целом находят соответствие свойствам объекта.

Таким образом, математические структуры вместе с описанием соответствия экспериментально обнаруженным свойствам объекта и являются моделью изучаемого объекта, отражая в математической, символической (знаковой) форме объективно существующие в природе зависимости, связи и законы.

Каждый вычислительный эксперимент основывается как на математической модели, так и на приемах вычислительной математики. Современная вычислительная математика состоит из многих разделов развивающихся вместе с развитием электронно-вычислительной техники.

На основе математического моделирования и методов вычислительной математики создались теория и практика вычислительного эксперимента, технологический цикл которого принято разделять на следующие этапы.

1. Для исследуемого объекта строится модель, обычно сначала физическая, фиксирующая разделение всех действующих и рассматриваемом явлении факторов на главные и второстепенные, которые на данном этапе исследования отбрасываются.

2. Разрабатывается метод расчета сформулированной математической задачи. Эта задача представляется в виде совокупности алгебраических формул, по которым должны вестись вычисления и условия, показывающие последовательность применения этих формул; набор этих формул и условий носит название вычислительного алгоритма.

Вычислительный эксперимент имеет многовариантный характер, так как решения поставленных задач часто зависят от многочисленных входных параметров.

В связи с этим при организации вычислительного эксперимента можно использовать эффективные численные методы.

3. Разрабатываются алгоритм и программа решения задачи на ЭВМ. Программирование решений определяется теперь не только искусством и опытом исполнителя, а перерастает в самостоятельную науку со своими принципиальными подходами.

4. Проведение расчетов на ЭВМ. Результат получается в виде некоторой цифровой информации, которую далее необходимо будет расшифровать. Точность информации определяется при вычислительном эксперименте достоверностью модели, положенной в основу эксперимента, правильностью алгоритмов и программ (проводятся предварительные «тестовые» испытания).

5. Обработка результатов расчетов, их анализ и выводы. На этом этапе могут возникнуть необходимость уточнения математической модели (усложнения или, наоборот, упрощения), предложения по созданию упрощенных инженерных способов решения и формул, дающих возможности получить необходимую информацию более простым способом.

Вычислительный эксперимент приобретает исключительное значение в тех случаях, когда натурные эксперименты и построение физической модели оказываются невозможными.

В науке и технике известно немало областей, в которых вычислительный эксперимент оказывается единственно возможным при исследовании сложных систем.