Недостатки корреляционного анализа связаны с тем, что он позволяет лишь констатировать наличие какой-то связи между теми или иными параметрами, но не может доказать, что эта связь представляет собой причинно-следственную зависимость.
Наиболее эффективный способ выявления такой зависимости — вмешательство с целью установить, как наличие или отсутствие одного из факторов влияет на другой фактор. Именно такого рода вмешательство и составляет суть экспериментального метода.
Для того чтобы лучше понять, как производится такое вмешательство, проследим шаг за шагом действия экспериментатора, изучающего влияние наркотика на поведение.
Допустим, вы прочитали сообщение, в котором утверждается, что вдыхание марихуаны оказывает в зависимости от дозы различное воздействие на организм (вызывает учащение пульса, повышает артериальное давление, нарушает координацию движений и перцептивные функции и т. п.). Вы решаете проверить в лаборатории воздействие наркотика на координацию движений у испытуемых, впервые пробующих марихуану. При этом вы исходите из простой гипотезы: у тех, кто никогда не курил марихуану, после вдыхания дозы X время реакции будет более продолжительным, а движения менее точными.
В вашем распоряжении имеется вычислительная машина, на которой запрограммирована «электронная» игра; цель игры состоит в уничтожении ракет, появляющихся в разных участках экрана с нерегулярными интервалами. Это в сущности испытание точности движений, требующее очень быстрой реакции. Для того чтобы полученные данные были максимально объективными, машина сама считывает и закладывает в память различные промежутки времени между появлением на экране ракеты и «выстрелом» испытуемого; она же регистрирует попадания и промахи, а также выдает окончательную оценку, вычисленную исходя из всех этих элементов.
Прежде всего следует набрать достаточное число добровольцев, которые курят табак, но никогда не пробовали марихуану, и оценить их успехи «натощак», проведя, скажем, сеанс из 50 попыток. Полученная оценка служит базовой мерой, с которой будут сравниваться оценки, получаемые в эксперименте.
Для проверки гипотезы достаточно подвергнуть наших добровольцев аналогичному испытанию через 30 минут после вдыхания марихуаны и сравнить полученные результаты с результатами первого сеанса. Но как интерпретировать различия между результатами?
Если оценки во втором сеансе ниже, чем в первом, то это можно объяснить действием наркотика, но в равной мере и усталостью или невниманием некоторых испытуемых, участвующих в игре во второй раз. Если же, напротив, вторые оценки выше, то этот результат, противоречащий гипотезе, можно тоже приписать действию наркотика, однако можно объяснить его и освоением игры, т. е. тренировкой, поскольку все сводится лишь к повторению того же испытания.
Таким образом, мы почти не продвинулись вперед по сравнению с тем, что дает корреляционный анализ. Как же сделать выбор между всеми этими интерпретациями? Проще всего было бы попросить наших испытуемых прийти в третий раз и снова провести испытание «натощак». Тогда удалось бы проверить, не проявляется ли эффект усталости или тренировки, усиливаясь от сеанса к сеансу. Это весьма эффективный способ, но он может показаться скучным испытуемым, которые не захотят приходить в лабораторию три дня подряд (особенно если они это делают добровольно).
Экспериментальная группа и контрольная группа
Другой, более надежный метод состоит в том, что исходную группу делят на две либо случайным образом, либо на основании критериев, выбранных экспериментатором (одинаковое число лиц того и другого пола, одинаковое соотношение в каждой новой группе сильных, средних и слабых и т. п.).
До прихода испытуемых в часть сигарет добавляют марихуану, а другую часть обрабатывают таким образом, чтобы они по внешнему виду, запаху и вкусу не отличались от первых, но при этом не содержали марихуаны. Первая группа испытуемых получает сигареты с марихуаной, т. е. с тем фактором, влияние которого на поведение предстоит изучить. Это экспериментальная группа. Вторая группа получает «обычные» сигареты; это контрольная группа.
Переменные факторы в эксперименте
Для чего все эти предосторожности? Для уверенности в том, что переменные, т. е. все изменяемые факторы, которые, как предполагается, будут или могут варьировать во время эксперимента, действительно связаны с изучаемым явлением, а не с какими-то другими факторами.
Что это за переменные в данном случае? Это прежде всего та из них, которая введена экспериментатором, которую он будет изменять и воздействие которой он хочет оценить. В данном случае это сам наркотик. Его наличие в одной группе и отсутствие в другой не зависит ни от самих испытуемых, ни от распределения их между группами. Это независимая переменная.
Затем — все переменные, связанные с поведением испытуемых и зависящие от состояния их организма, обусловленного тем, вдыхали они или не вдыхали наркотик; это время реакции, число попаданий или промахов, ощущение усталости, степень сосредоточенности и т. д. Эти переменные называются зависимыми.
Что касается всех прочих переменных, таких как предшествующий опыт курения табака у испытуемых, внешний вид, вкус и запах предложенных им сигарет, сообщенная им устная информация, место и время проведения сеансов и т. п., то они строго контролируются, чтобы избежать их вариаций от одного испытуемого к другому и от сеанса к сеансу. Это контролируемые переменные.
И наконец, остаются переменные, которые нельзя контролировать, так как они составляют неотъемлемую часть каждого испытуемого: его психологическое состояние во время эксперимента, интерес или безразличие к подобного рода тестам, отношение к потреблению наркотика или реакция на эксперимент. Это так называемые промежуточные переменные, лежащие между независимыми и зависимыми переменными, и их следует учитывать при интерпретации результатов.
Таким образом, экспериментировать — это значит изучать влияние независимой переменной (т. е. фактора, который экспериментатор может произвольно изменять) на одну или несколько зависимых (т. е. непосредственно зависящих от испытуемых и от изучаемого явления) при строгом контроле всех прочих переменных, называемых контролируемыми.
Возможные искажения
Даже если обеспечен нужный уровень всех контролируемых переменных в проводимом эксперименте, нужно еще избежать возможных «подвохов» со стороны самого экспериментатора и испытуемых. В документе 3.6 описаны некоторые факторы, которые могут исказить результаты эксперимента. Посмотрим, как можно предотвратить их влияние в интересующем нас случае.
Один из самых частых артефактов обусловлен эффектом Розенталя (Rosenthal), который связывают с ожиданиями экспериментатора. Когда экспериментатор глубоко убежден, что реакции испытуемых изменятся, то даже если он старается сохранять объективность, весьма велика вероятность, что он как-то невольно и незаметно передаст свои ожидания испытуемым, получившим наркотик, и это может повлиять на их поведение.
Аналогичным образом, у испытуемых может также проявиться эффект Хоторна (Hawthorne). Если им известна принятая гипотеза, то вполне вероятно, что они непроизвольно или намеренно будут вести себя в соответствии с ожиданиями экспериментатора. В этом случае будет трудно доказать, что единственным фактором, ответственным за изменение времени реакции, служит наркотик.
Избежать того или другого из этих эффектов поможет слепой метод. Чтобы устранить эффект Розенталя, распределение испытуемых по группам и изготовление сигарет следует производить втайне от экспериментатора. Тогда последний будет раздавать сигареты, не зная ни об их содержимом, ни о том, к какой группе принадлежат получающие их испытуемые. Кроме того, использование вычислительной машины для считывания и переработки данных тоже ограничивает вмешательство исследователя и связанную с этим субъективность. Что касается эффекта Хоторна, то для его устранения достаточно держать испытуемых в неведении относительно принятых гипотез и давать им инструкции как можно более безразличным тоном. При соблюдении этих двух предосторожностей (а в идеале их следует соблюдать всегда) говорят об оценке по двойному слепому методу (см. документ 3.7).
Обработка данных
После того как результаты получены, встает самая главная задача: рассортировать результаты и представить их в форме одной или нескольких таблиц, с тем чтобы облегчить интерпретацию. Затем следует представить полученные данные в графической форме, где вариации независимой переменной всегда откладывают по оси абсцисс (т. е. по горизонтальной оси), а зависимой — по оси ординат (по вертикальной оси).
И наконец, остается подвергнуть эти различные результаты статистическому анализу с целью проверить, в какой степени можно утверждать, учитывая число испытуемых и различия в результатах по каждой группе, что существует какой-то реальный эффект, который можно без большого риска ошибки приписать изучаемому фактору (а не артефактам, присущим самому эксперименту).
Публикация сообщения
Любое хорошо проведенное исследование, как только оно будет закончено, должно стать предметом публичного сообщения. Главная цель последнего — не только информировать других о полученных результатах, но и дать им возможность воспроизвести данный эксперимент в идентичных условиях, с тем чтобы подтвердить сделанные выводы или же усовершенствовать некоторые детали. Помимо описания гипотез, проведенных процедур и обработки результатов сообщение должно содержать обсуждение полученных данных, что может вызвать новые вопросы.
Многие начинающие исследователи не публикуют полученные результаты, если они не подтверждают их гипотезу. А между тем в науке не бывает «плохих» фактов; бывают лишь плохие эксперименты, если их плохо контролируют.
Все, что установлено в эксперименте, независимо от того, подтверждаются ли при этом ожидания или гипотезы исследователя, добавляет еще один кирпичик к зданию науки и заслуживает публикации. Научные открытия и сам прогресс науки во многом обязаны тому, что ученые не поленились остановиться и задуматься над результатами, которые оказались противоположными ожидаемым.