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Empirisches Praktikum

Einführung

WiSe 2007/08

2Einführung: WahrnehmungFachbereich, Titel, Datum

Ablauf

Theoriestunden (je Fr. 9-13 Uhr)

26.10.07 Einführung in das experimentelle Arbeiten

2.11.07 Einführung in die EEG-Technik: Ableitung (Demo)

9.11.07 Einführung in die EEG-Technik: Auswertung (Demo)

16.11.07 Herleitung der experimentellen Fragestellung (Referate)

23.11.07 Herleitung der experimentellen Fragestellung

18.1.08 Auswertung: Gruppenstatistik

25.1.08 Diskussion / Richtlinien für das Poster

1.2.08 (Ausweichtermin)

15.2.08 Posterkongress

Zeiträume: Experimentelle Studien

5.11.07 - 15.11.07 Vorexperiment (Vl-Vp-Paare)

26.11.07 - 11.1.08 Hauptexperiment (3 Vpn pro Teilnehmer)


Allgemeine Literatur

Relevante Kapitel:

2: Das Problem

3: Die Hypothese

4: Das Experiment

5: Kontrolle im Experiment

6: Unabhängige und Abhängige Variablen

11: Wiederholte Messungen


Beispiel

VERMEINTLICHE HORRORMELDUNGZweifelhafte Studie zu

Spermienschäden durch Handys

(Spiegel online: 24.10.06)

Zusammenhang zwischen Mobiltelefongebrauch und menschlicher Unfruchtbarkeit:

Stichprobe: 361 Männer, alle Patienten eines Zentrums für Unfruchtbarkeitstests.

Experimentelles Design: Aufteilung nach Dauer des Handy-Gebrauchs (Männer ohneHandy und solche mit weniger als zwei, weniger als vier und über vier StundenMobiltelefonaten - pro Tag.)

Ergebnis: In der 4-Stunden-Gruppe betrug die durchschnittliche Spermienzahl 50Millionen pro Milliliter Sperma. Bei den Nicht-Nutzern waren es hingegen 86 Millionen

Diskussion: Mobiltelefone können eine verheerende Auswirkung auf die Fruchtbarkeithaben


Einführung 1: Das Problem

Jedes Experiment beginnt mit der Formulierung eines Problems

Beispiele:

Macht das häufige Telefonieren mit Mobiltelefonen unfruchtbar?

Können wir die Natur des Menschen ändern?

Hat Werbung einen schädlichen Effekt auf Kinder?

Sind BMW-Fahrer aggressiver?



Aber sind die Fragen zu beantworten?

Die Anforderungen an die Fragestellung sind:

Aus der Fragestellung muss eine Behauptung (Hypothese) abgeleitetwerden können. Diese Hypothese muss eindeutig als ‚richtig‘ oder‚falsch‘ testbar sein. Das beschreibt die Verifikation einer Hypothese!

Ist eine eindeutige Beantwortung nicht möglich (Verifikation), so muss eszumindest möglich sein, den Grad der Wahrscheinlichkeit der Aussagezu bestimmen. Das beschreibt die Wahrscheinlichkeitstheorie derTestbarkeit!



Beispiel: Hat Werbung einen schädlichen Effekt auf Kinder?

Hypothese: Je mehr Werbung ein Kind konsumiert, desto aggressiver wir das Kind.

Verifizierbar nach ‚ja‘ oder ‚nein‘?

Oder verifizierbar mit einer Wahrscheinlichkeit?

Rolle der Statistik in der Psychologie ist groß, weil alle Problemeder Psychologie nur mit Wahrscheinlichkeitsaussagen zu

beantworten sind



Forderungen an die Fragestellung

1. Die Frage muss präzise gestellt sein!

Bsp.: „Hat Werbung einen negativen Einfluss auf Kinder?“

Die Fragestellung lässt alle Deutungen offen, welche empirischen Daten gesammeltwerden können.

2. Die verwendeten Ausdrücke müssen eindeutig sein!

Bsp.:“Können Maschinen denken?“

Empirische Ausdrücke (‚denken‘) müssen operational definierbar sein. D.h. ein Problemist nur lösbar, wenn man die Art, wie ein Sachverhalt gemessen werden soll, festlegenkann.

3. Fragestellung muss experimentell manipulierbar sein !

Bsp.: „Agressive BMW-Werbung induziert riskantes Fahren“

Wir können nicht die notwendigen Variablen kontrollieren (Art der Werbung, Werfährt?), um ein Experiment umzusetzen.


Einführung 1: Die Hypothese

Beispiel: „Warum schneiden Kinder aus unteren sozialen Schichtenschlechter in verbalen IQ-Tests ab als Kinder aus mittleren sozialenSchichten?“

Hypothese: „Eingeschränkte Sprachmittel hemmen die intellektuelleEntwicklung“!

Die Hypothese wird bestätigt, d.h., dasszwei Fakten (besser: Variablen) in

Beziehung stehen:

Einschränkung derSprachmittel

Leistung in sprachlichenIQ-Tests

Eine Hypothese ist eine ÜBERPRÜFBARE Behauptung über dieBeziehung zwischen zwei oder mehr Variablen!



Hypothesen machen ein Art der Vorhersage:

Wenn die Variable a die Ausprägung x hat,

dann wird die Variable b die Ausprägung y annehmen!

Wenn-dann-Hypothesen werden in jedem guten Experiment formuliert.

Beispiel: Wenn jemand einen hohen Alkoholspiegel in seinem Blut hat,wird seine Reaktionsfähigkeit signifikant herabgesetzt.

„Wenn...“ = Antezedenzbedingung

„, dann..“ = Konsequenzbedingung

Aber: Eine Hypothese sollteniemals einen strengen

kausalen Zusammenhangannehmen.



Anforderungen an eine gute Hypothese:

1. Hypothese muss testbar sein.

2. Hypothese sollte begründbar sein, d.h. mit früherenForschungsergebnissen kongruent.

3. Hypothese sollte sparsam sein, d.h. eher auf einfache Theorienzurückgreifen als auf aufwändige.

4. Hypothese sollte immer auf das Problem bezogen werden.

5. Hypothese sollte logisch einfach sein, d.h. nicht viele Zusatzannahmenin sich tragen.

6. Hypothese sollte quantifizierbar sein.

7. Hypothese sollte einen möglichst großen Anwendungsbereich haben.


Einführung 1: Das Experiment

Die Hypothese wird an dem Ergebnis des Experiments gemessen

Aber wie kommt man zu „Ergebnissen“?

Experiment Quasi-Experiment



Experimentelle Methoden

Eine absichtliche und planmäßige Auslösung eines Vorgangs, derobjektiv beobachtet werden kann. Die Vorteile liegen in...

1. Der Kontrolle über das Einsetzen des Ereignisses

2. Der möglichen Wiederholbarkeit des Experimentes

3. Der systematischen Variationsmöglichkeit

Der Effekt auf die Messgröße (abhängige Variable, AV) kann tatsächlichauf die veränderte Variable (unabhängige Variable, UV) zurückgeführtwerden.

Achtung: Experimentelle Methoden sind nicht-experimentellennicht immer überlegen!



Typen von Experimenten

Erkundungsexperimente

-Eher explorativ

-Keine genaue Hypothese

-Ziel ist die Identifikationmöglicher wichtiger Variablen

Bestätigungsexperimente

-Befundlage ist vorhanden

-Präzise Hypothese

-Ziel ist die Falsifikation vonVariablen, oder eine neueGewichtung der Variablen

Beeinflusst das Ausmaß derHandy-Benutzung die

Fruchtbarkeit von Männern?

Kann die Nutzung des Internetbei Kindern zu einem negativen

Schulerfolg führen?


Einführung 1: Unabhängige und abhängige Variablen

Definition der Variablen

Die UV (unabhängige Variable) wie auch die AV (abhängigeVariable) sind in der Hypothese schon implizit genannt worden.

Nun müssen sie spezifiziert werden, d.h. operationalisiert werden!

Der Experimentator muss festlegen, die (a) Art und (b) die Stufender Operationalisierung der UV, sowie die c) Art und (d) dasNiveau der AV.

UV:

a. Luminanzunterschiedzwischen 2 Reizen

b. 0, 15, 30 und 45 cd

AV:

a.Prozentuale Häufigkeit, mitder korrekt die höhereLuminanz entdeckt wird

b. Intervallskalenniveau


Einführung 1: UV/AV

Typen von Beziehungen zwischen UVs und AVs

Stimulusgröße (S)

Physiologische Korrelate (P)

Behaviorale Korrelate (B)

Beziehung 1: B = f(S)

Dependenzanalyse, die beiklassischen Experimentieren,

z.B., in der Psychophysikgegeben ist

Beziehung 2: P = f(S)

Dependenzanalyse, die beipsychophysiologischen und

Bildgebungsexperimenten erfülltist.



Typen von Beziehungen zwischen UVs und AVs

Stimulusgröße (S)

Physiologische Korrelate (P)

Behaviorale Korrelate (B)

Beziehung 3: B = f(P)

Eher Korrelationsanalyse, dieden Zusammenhang zwischenphysiologischen Ausprägungenund dem Verhalten untersucht

Beziehung 4: B1 = f(B2)

Klassische Korrelationsanalyse,die eigentlich keine UV- und AV-

Zuordnung zulässt. Keinekausaler Zusammenhang.



Kontrolle der UV

Absichtliche Manipulation

Der Experimentator bestimmtdie Werte der UV, bzw. erzeugtsie. Er hat die Freiheit derZuordnung der UV zu denProbanden.

Bsp.: Alkoholexperiment

Vl bestimmt, welcheAlkoholmengen verabreichtwerden, in welchen Abstufungenund welche Vp welcheAbstufung erhält.

Selektion

Der Experimentator mussProbanden aussuchen, beidenen eine bestimmteAusprägung der UV vorliegt.

Bsp.: IQ-Experiment

Vl muss aus einer Gruppe vonFreiwilligen seine Stichprobenziehen, die für dieAusprägungen der UV möglichstcharakteristisch sind



Kontrolle der UV

Probleme bei der Selektion

-Gefahr des Selektionsartefakts, d.h. eine intermittierende Variablebestimmt die Ausprägung der Selektionsvariable.

Bsp.: IQ als Selektionsvariable

-Gefahr der falschen kausalen Schlussfolgerung: KorrelativeBeziehungen dürfen nicht als kausal interpretiert werden, wenn dieUV nicht wirklich ‚unabhängig‘ ist

-Unterschied zwischen echten ‚Kontrollgruppen‘ und‚Vergleichsgruppen‘



Auswahl der AV

In Verhaltensstudien:

Trefferquote (Genauigkeit)

Latenz (Geschwindigkeit)

Dauer der Reaktion(Verarbeitungszeit)

Reaktionsfrequenz

Aber auch: Rating(Psychophysik), Prozentwert

(psychometrische Test)

In physiologischen Studien:

Autonome Reaktionen (EKG,EDA)

ZNS Reaktionen (EEG, EKP)

Hämodynamische Reaktionen(PET, fMRT)

AVs: Frequenz, Amplitude,Latenz, BOLD-Effekt



Wann ist die Ausprägung der AV interpretierbar?

Validität

Spiegelt die AV wider, was sie gemäß der Hypothese messen soll?

Kriterien:

1. Korrelation mit einem Außenkriterium, welches eine hohe Validitätausweist (externe Validierung)

2. Interne und Konstruktvalidität

Ist keine Validität der AV gegeben, kann das Testergebnis nichtinterpretiert werden.



Wann ist die Ausprägung der AV interpretierbar?

Reliabilität

Wie zuverlässig ist die AV?

Kriterien:

1. Messwiederholungsreliabilität

Problem:

Kann nicht bestimmt werden, wenn ein starker Trainings- oderNeuheitseffekt berücksichtigt werden muss.


Einführung 2: Ablauf eines Experiments

1. Festlegen eines Arbeitstitels

„ Psychophysik der Luminanzwahrnehmung“



2. Literaturstudium

Wie ist der Stand der Forschung?

Ist das Problem schon bekannt – wie wurde es formuliert?

Welchen Versuchsplan kann man verwenden?

Welche Arbeitshypothese ist die wahrscheinlichste?

Läuft heute über eine Internetrecherche.

Stichworte werden in Suchmaschinen eingegeben:

PubMed

PsychLit

PsychRef



3. Formulierung des Problems

Die eigentliche Problemstellung muss in einem zentralen Satzformuliert werden können.

Wie stark müssen sich zwei Luminanzänderungen unterscheiden,um von einem Beobachter zuverlässig unterschieden zu werden?



4. Formulierung der Hypothesen

Welchen Effekt soll die Variable, die ich experimentell variiere(UV, unabhängige Variable) auf die Messgröße (AV, abhängigeVariable) haben?

Erwartung des Versuchsleiters wird in einer „Wenn..dann“-Formulierung festgehalten.

Wenn .., dann... Hypothese schließt immer die Literaturarbeitein, d.h. hier geht Vorwissen ein.



5. Definition der Variablen

Die UV (unabhängige Variable) wie auch die AV (abhängigeVariable) sind in der Hypothese schon implizit genannt worden.

Nun müssen sie spezifiziert werden, d.h. operationalisiert werden!

Der Experimentator muss festlegen, die (a) Art und (b) die Stufender Operationalisierung der UV, sowie die c) Art und (d) dasNiveau der AV.

UV 1:

a.Differenz zwischen derLeuchtdichteänderung inzwei Vergleichfeldern

b. 0, 15, 30, und 45 cd

AV:

a.Prozentuale Häufigkeit, mitder korrekt die höhereLuminanz entdeckt wird

b. Intervallskalenniveau



6. Apparaturen

Experimentelle Apparaturen müssen gewährleisten, dass sie ingenauer Art und Weise...

a) das treatment applizieren, d.h. die UV variieren

b) das resultierende Verhalten registrieren

Dabei dürfen die Apparaturen selber keinen Effekt auf dasVerhalten nehmen!

Computer leistet die Darstellung der hochkomplexen Reize underlaubt die Variation im Millisekunden-Bereich.



7. Kontrolle von Störvariablen

1. Katalog von Variablen zusammenstellen, die nicht als UVdefiniert sind, aber die Messgröße (AV) beeinflussen können.

2. Maßnahmen einleiten (Elimination, Konstanthaltung, etc), dieden Einfluss von solchen Störvariablen auf die AV ausschließen.

Bitte mit den experimentellen Kontrolltechniken vertraut machen:

1. Balancieren

2. Ausbalancieren

3. Randomisieren

4. Parallelisieren



8. Auswahl des Versuchsplans

Mit der Formulierung der Hypothese legt sich der Versuchsleiter(Vl) auf seine UVs und AVs fest. Mit der Operationalisierung legter die Abstufung fest.

Mit der Auswahl des Versuchsplans legt er sie statistischeAuswertung fest! Ein Versuchsplan ist eine Art mathematischerGleichung, die einwandfrei formuliert sein muss, damit dieHypothese getestet werden kann.

Wir benutzen ein 2-faktorielles Design mit Messwiederholung:

Faktor 1: Physikalische Differenz zwischen denLeuchtdichteunterschieden

Faktor 2: Zielreiz im linken oder rechten visuellen Feld



9. Auswahl und Aufteilung der Versuchspersonen

Wenn keine spezielle Population: Ziehung einer möglichstrepräsentativen Zufallsstichprobe aus der Population. Hier ist dasProblem der Stichprobengröße (Power des Experiments!)

Wenn unabhängiges Gruppendesign: Aufteilung der Stichprobe aufdie experimentellen Gruppen (kein triviales Problem!)

Wenn Design mit Messwiederholung: Ein Proband durchläuft alleBedingungen, d.h. er dient sich selber als Kontrolle.

Wir benutzen ein Design mit Messwiederholung.



10. Durchführung des Experiments

Ablauf einer experimentellen Prozedur festlegen. Ziel ist diegrößtmögliche Transparenz für den Probanden (schriftlicheInstruktion für den Probanden, Übungsdurchgänge, Feedback).

Insgesamt sollte von der Begrüßung der Vp (Versuchsperson) biszu ihrer Verabschiedung alles geregelt sein.

Vor dem Experiment wird normalerweise immer eine Pilotstudiegemacht, um den Ablauf der Studie zu prüfen.



11. Statistische Auswertung

12. Aufstellung des Ergebnisse

13. Entscheidung über die Hypothese

14. Generalsierung der Ergebnisse

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