Jak napisać raport z badań
Dr Anna ADRIAN Paw B5, pok 407 adan@agh.edu.pl
Konsultacje –piątki godz.14.00-14.45
Rachunek prawdopodobienstwa i statystyka
W 13: Projektowanie eksperymentow
* Diana Scharf-Hunt, Studying smart: Time menagement for college students
Goals are dreams with deadlines *
Każde badanie (naukowe) przebiega w czasie i ma
– swój początek,
– cel (wymarzony ),
– Termin zakończenia/ osiągnięcia celu (deadline)
Badanie jest procesem następujących kolejno etapów:
– sformułowania pytań/ hipotez,
– opracowania projektu/planu badań
– realizacji badań (według przygotowanego planu) – analizy i interpretacji wyników
– opracowania raportu, sformułowania
wniosków/twierdzeń
Od problemu do pytania badawczego - formułowanie pytań / hipotez
Ujęzykowienie problemu to nadanie mu formy pytania.
Pytanie badawcze brzmi jak konkretne zadanie do rozwiązania
„Kto zrozumiał zdanie pytanie, ten tym samym nie wie jeszcze, jak będzie brzmiała prawdziwa odpowiedź na nie, zna już jednak jej brzmienie do pewnego stopnia” (Ajdukiewicz: Język i poznanie) Np. P: Kto odkrył Amerykę ? O: X odkrył Amerykę
Rozróżnia się dwa podstawowe rodzaje pytań badawczych:
• Rozstrzygające: np. Czy wzrośnie wydajność pracownika, gdy dostanie 5 % podwyżki? Odp. Tak/Nie
• Dopełnienia: Zaczynające się od słów kiedy, w jakim zakresie, np O ile wzrośnie wydajność pracownika jeśli dostanie 5 %
podwyżki? ?,
Jak poprawnie sformułować pytanie badawcze
Pytanie musi być
– wyrażone w języku danej dziedziny wiedzy
– jasne, zrozumiałe dla specjalistów z dziedziny, zawierające tylko takie terminy co do znaczenia których nikt nie ma wątpliwości np.
• dobrze sformułowane : Jaki jest zakres pamięci roboczej ;
• źle sformułowane : Ile mieści się w pamięci
– rozstrzygalne – tzn. współcześnie istnieją takie środki, metody i narzędzia, które umożliwiają znalezienie odpowiedzi.
Każde pytanie ma ukryte założenia (wg Ajdukiewicza)
– pozytywne; przynajmniej jedna odpowiedź jest prawdziwa – negatywne; przynajmniej jedna z możliwych odpowiedzi jest
nieprawdziwa
Pytania nie spełniające obu założeń są to pytania źle postawione
Formułowanie hipotez badawczych
• Hipoteza badawcza to zdanie twierdzące,
dotyczące przewidywanego wyniku eksperymentu.
– Nie może być zbyt ogólna, bo umożliwia wiele rodzajów generalizacji
– Powinna być prosta.
– Powinna być empirycznie sprawdzalna.
Np. Pod koniec XVII wieku uczeni uważali, że spalanie polega ubywaniu czegoś (substancji palnej) ze
spalanego przedmiotu. Lavoisier spalił pewną
substancję w kontrolowanych warunkach i stwierdził, że masa popiołu jest większa od masy spalanego ciała)
• Prawo naukowe to potwierdzona i wyrażona
w nieco ogólniejszej postaci hipoteza badawcza.
Projektowanie eksperymentu- Zmienne w eksperymentach
Eksperyment to procedura, w której badacz
manipuluje co najmniej jedną zmienną, dokonuje pomiaru innej zmiennej i stara się kontrolować wpływ pozostałych zmiennych.
Nieistotne zakłócające
Istotne
uboczne
główne
Zmienne niezależne Zmienne zależne
Przykład eksperymentu psychologicznego – efekt Rosenthala
Uczenie szczurów odnajdywania drogi w labiryncie:
• Utworzono dwie grupy szczurów pobrane losowo z jednej populacji
• Podzielono studentów, uczestników eksperymentu na dwie grupy – A –studenci badający szczury wiedzą, że uczą szczury ze specjalnej
hodowli, bardziej inteligentne od przeciętnych, bystrzejsze od innych – B- studenci badający szczury wiedzą,, że uczą szczury najmniej bystre
• Klasyfikacja zmiennych niezależnych
– Główna: instrukcja stwierdzająca przynależność szczurów do grupy bystre lub nierozgarnięte
– Istotne ale aktualnie nie interesujące badacza – tzw zmienne uboczne, obejmują różnice indywidualne, badanych, czynnikami
zewnętrznymi w jakich przebiega eksperyment, błędami w konstrukcji samego eksperymentu. Ich wpływ można kontrolować na dwa sposoby
• poprzez ustalenie wartości na stałym poziomie – np. wszystkie badania o tej samej porze
• poprzez losowy dobór wartości zmiennej ( losowy wybór szczurów)
Przykład eksperymentu – kwalifikacja zmiennych
• Zmienne zakłócające, zmienne losowe, których wpływ jest niekontrolowany, stanowią największą grupę.
• Czasem trudno zdecydować czy dana zmienna jest zakłócająca czy uboczna, jej kwalifikacja zależy od wiedzy
i intuicji badacza, jeśli są wątpliwości to warto pamiętać:
– Jeśli podejrzewasz, że zmienna może mieć wpływ, to lepiej ją kontrolować niż nie kontrolować
– Kwalifikacja zmiennych niezależnych zawsze musi wynikać z problemu badawczego
• Szczególnie przykrą podgrupę stanowią okazjonalne zmienne zakłócające, np. ktoś wszedł do laboratorium i przeszkodził w obserwacji, niedyspozycja badacza lub badanego.
• Wpływ zmiennych okazjonalnych należy minimalizować,
ale w Uniwersytecie New York wykonano eksperyment, gdzie uczyniono zmienną zakłócającą główną zmienną .
Eksperyment A Bargh i m.Chen - NYU
• Dwie grupy studentów miały uporządkować fragmenty zdań w języku angielskim.
• W grupie I znalazły się słowa odnoszące się do uprzejmości : cierpliwy, uprzejmy, pełen szacunku
• W II grupie słowa odnoszące się do wrogości: agresywny, przerywać, nieuprzejmy, przeszkadzać
• Podczas badania ktoś nagle wchodził do laboratorium, prosił badacza o krótką rozmowę na korytarzu, ten zakłopotany przepraszał osobę badaną i prosił, żeby jak skończy znalazła go na korytarzu. Znaleźć nie było trudno, ale badacz był
zajęty rozmowa i nie zwracał uwagi na swoich studentów.
• 67% osób układających zdania w których były słowa wrogie przerywało badaczowi rozmowę przed upływem 10 min
a tylko 16 % spośród tych, w których układance znajdowały się słowa uprzejmościowe.
Zmienna zależna
• Odnosi się do jakiegoś zjawiska (cechy, czynnika), którego pojawienie się jest skutkiem, rezultatem zadziałania innego zjawiska (cechy, czynnika) traktowanego jako przyczyna (powód) tego pierwszego
• Zależność oznacza w tym wypadku „zależność od zmiennej niezależnej”
• Dane, czyli wartości zmiennej zależnej, pojawiają się jako reakcja na zmiany zmiennej niezależnej, zwłaszcza głównej zmiennej
• Analiza zmiennej zależnej ma doprowadzić do celu;
rozwiązania postawionego problemu
Operacjonalizacja zmiennych
Zdania teoretyczne i zdania empiryczne
T: Krzysiek ma większą zdolność myślenia dedukcyjnego niż Piotrek E: Krzysiek rozwiązał więcej zadań z logiki niż Piotrek
Pytanie badawcze zwykle formułujemy w terminach
teoretycznych, a wyniki przeprowadzonego eksperymentu, to zdania empiryczne.
Jeśli poprawnie zoperacjonalizujemy terminy teoretyczne, to możemy poprawnie odpowiedzieć na postawione pytanie badawcze.
Stąd wynikają spory akademickie
• merytoryczne, dotyczące treści istotnej dla sprawy, kwestia stawianych pytań i udzielanych odpowiedzi
• metodologiczne, dotyczące metody ujęcia treści, czyli operacjonalizacji zmiennych
Projektowanie eksperymentów
• Badanie eksperymentalne przeprowadzamy po to by zweryfikować postawioną hipotezę.
• Przed zaplanowaniem eksperymentu muszę znać odpowiedzi na następujące pytania:
– Co chcę wiedzieć, jakiej formy odpowiedzi oczekuję, jaka precyzja uzyskanej wiedzy mnie zadowala?
– Z jaką dokładnością chcę to wiedzieć; dotyczy to sposobu operacjonalizacji zmiennych oraz sposobu pomiaru
(pozyskiwania) wartości empirycznych wskaźników teoretycznych terminów
– O jakiej grupie chcę to wiedzieć (losowa próbka
statystyczna), tu projektuje się układ grup badawczych
Układ z dwoma grupami badawczymi
• Zmienna niezależna – dwuwartościowa, kategoryzująca (płeć, rodzaj instrukcji)
• Warunki poprawności układu
– Randomizacja, losowy przydział do grupy
– Procedura eksperymentalna jest identyczna dla wszystkich badanych
– Procedura pomiaru zmiennej zależnej jest identyczna dla każdego przypadku niezależnie od przynależności do grupy
Warunki te muszą być szczególnie uważnie sprawdzane przy badaniu istot żywych
Układ z powtarzanymi pomiarami
• W badaniach osób nigdy nie wiemy czy rozkład cech osób z jednej grupy jest taki sam jak rozkład cech osób
z drugiej grupy – błąd próbkowania. W praktyce stosuje się eksperyment na jednej grupie z powtarzanymi pomiarami zmiennej zależnej ( np. przed i po szkoleniu)
• Zalety układu
– Te same osoby w różnych sytuacjach dają różne odpowiedzi – Zmniejsza liczbę osób uczestniczących w eksperymencie
– Utrzymanie takiego samego związku pomiędzy wizją eksperymentu badacza tym jak go rozumieją osoby badane
• Wady układu
– Uczestnicy mogą odgadnąć prawdziwy cel badań i intencje eksperymentatora i manipulować odpowiedziami
– Możliwość korygowania reakcji i świadomego modyfikowania zachowań przez osoby badane
Badanie eksperymentalne i różnicowe Pretest i posttest zmiennej zależnej
• Eksperymentu z powtarzanymi pomiarami nie da się przeprowadzić gdy zmienna niezależna jest zmienną
różnicującą grupy badane ze względu na jakąś stałą cechę obiektów,
– np. analiza wpływu miejsca zamieszkania (wieś, mm, śm, dm) na dostęp do edukacji ( liczba studentów na 1000 mieszkańców.
• Szczególną wersją planu z powtarzanymi pomiarami jest wykonanie pomiaru zmiennej zależnej
– beż żadnej dodatkowej stymulacji –pretest – Po stymulacji – posttest
W tym przypadku zmienna otrzymana jako pretest może być traktowana jak zmienna niezależna
(np. wpływ wypicia 100 ml alkoholu na czas reakcji)
Realizacja badań
Plan czterogrupowy Salomona
Argumenty
osobiste teoretyczne
Pomiar
etnocentryzmu
Pretest i Posttest Grupa 1 Grupa 2
Tylko Postest Grupa 3 Grupa 4
• Pozwala na kontrolowanie wpływu zarówno pretestu jak i zmiennej niezależnej ale wymaga dwóch grup więcej niż dwugrupowy
• Interpretacja takich testów jest nieco bardziej skomplikowana
Realizacja badań
Eksperyment czteroczynnikowy
zeznania
prawdziwe fałszywe
tempo dyktowania wolne 0% 12%
szybkie 44% 65%
• Układy eksperymentalne w których przydział do grup następuje według więcej niż jednego
kryterium nazywa się eksperymentami czynnikowymi
Analiza wyników badań
Badania bez manipulacji eksperymentalnej
Zmiana dolnej wartości pierwszej klasy
Od zera Od minimum
Wykresy skategoryzowane; ramkowe
Testowanie hipotez
Wykresy skategoryzowane; interakcji
Raport
Raport powinien zawierać następujące części
• Tytuł powinien być w pełni zrozumiały – niezależnie od tekstu, zwięźle przedstawiać temat pracy,
dokładnie odpowiadać treści pracy,
• Streszczenie (opcjonalne)
• Wprowadzenie
• Opis metody
• Prezentacja wyników
• Dyskusja wyników i wnioski
• Literatura
• Załączniki
Raport - Wprowadzenie
Wprowadzenie powinno zawierać trzy następujące elementy:
• Przedstawienie problemu
– dlaczego problem jest ważny, dlaczego podejmuję te badania – związek pomiędzy problemem a stawianymi hipotezami
– związek prowadzonych badań z innymi badaniami w dziedzinie
• Opis wcześniej opublikowanych badań mających związek z problemem
– najważniejszy jest trafny wybór przytaczanych wyników dotychczasowych badań w realizowanym przez Ciebie temacie
– nie przytacza się podręczników i publikacji marginalnie związanych z tematem – należy kierować się logiką wywodu, nie czasem wydania publikacji
– unikać zbyt szczegółowych wyjaśnień
• Zdefiniowanie celu badań i proponowany sposób rozwiązania problemu – zdefiniowanie analizowanych zmiennych zależnych
– zmiennych niezależnych (główne, uboczne, zakłócające) – sformułowanie hipotez badawczych
– wybór testów
O błędach w badaniach statystycznych
Badania , zarówno pełne jak i częściowe, zawsze obciążone są błędami, związanymi z:
• organizacją eksperymentu,
• niedokładnością pomiarową,
• przetwarzaniem wyników,
• w badaniach częściowych z niedokładnością
odwzorowania struktury populacji w strukturę próbki
