Oversikt

Eksperimentet er den eneste framgangsmåten som gir grunnlag for å si at noe forårsaker noe annet. Kjernen er at forskeren selv skaper variasjonen i den antatte årsaken, framfor å observere den variasjonen som finnes naturlig. Temaet forekommer på om lag halvparten av eksamenssettene, og da som en hel oppgave: hva slags design er dette, hva er uavhengig og avhengig variabel, hvilke trusler mot indre validitet ser du, og hvordan ville du lagt opp studien selv.

Uavhengig og avhengig variabel

Den uavhengige variabelen (UV) er den forskeren manipulerer — den antatte årsaken. Den har minst to nivåer, og kontrollbetingelsen er ett av dem. Den avhengige variabelen (AV) er den som måles — den antatte virkningen. Huskeregel: UV er det som er forskjellig mellom betingelsene før målingen, AV er tallet du sitter igjen med etterpå.

Nivåene på UV bør være tydelig atskilte: en manipulasjon som er for svak, gir ingen effekt uansett hvor sann hypotesen er.

Kontroll og konfundering

En konfunderende variabel varierer i takt med UV, slik at effekten av de to ikke kan skilles. Får eksperimentgruppen tiltaket på morgenen og kontrollgruppen ingenting på ettermiddagen, er tid på dagen konfundert med betingelse, og trøtthet kan forklare alt. Konfundering gir systematisk feilvarians, er hovedtrusselen mot indre validitet, og forsvinner ikke av flere deltakere.

Kontrollteknikkene er: holde konstant (samme rom, tidspunkt og instruksjon), tilfeldig tilordning, motbalansering av rekkefølge, matching på en variabel som betyr mye, og statistisk kontroll med førmåling som kovariat.

Tilfeldig tilordning mot tilfeldig utvalg

Dette er den forvekslingen sensorveiledningene nevner oftest. Tilfeldig utvalg handler om hvem som kommer med i studien, og gjelder ytre validitet. Tilfeldig tilordning handler om hvilken betingelse deltakerne havner i, og gjelder indre validitet. En studie kan ha det ene uten det andre: et bekvemmelighetsutvalg av studenter som tilordnes tilfeldig, gir sikker årsaksslutning for en snever gruppe.

Ekte eksperiment mot kvasieksperiment

Et ekte eksperiment har tre kjennetegn samtidig: manipulasjon av UV, en sammenligningsbetingelse og tilfeldig tilordning. Mangler det siste, er det et kvasieksperiment. Sammenligner du elever i to klasser der skolen bestemte inndelingen, eller pasienter som selv valgte behandling, er seleksjon en konkurrerende forklaring. Kvasieksperimentet styrkes med førmåling, matchede grupper og flere måletidspunkter.

Mellomgruppe- mot innengruppedesign

I et mellomgruppedesign (between-subjects) møter hver deltaker bare én betingelse. Fordelene er at ingen overføringseffekter kan oppstå, at deltakerne ikke gjennomskuer hensikten, og at irreversible manipulasjoner blir mulige. Ulempen er støy fra individuelle forskjeller og behov for flere deltakere. I et innengruppedesign (within-subjects, gjentatte målinger) møter hver deltaker alle betingelser og er sin egen kontroll: individuelle forskjeller fjernes fra feilvariansen, styrken øker, og færre deltakere trengs. Prisen er overføringseffekter.

Overføringseffekter og motbalansering

Overføringseffekter (carryover) er at deltakelse i én betingelse påvirker prestasjonen i den neste: øvelse gjør deltakeren bedre, utmatting dårligere, habituering og sensitivisering endrer reaksjonen på stimulus, og kontrasteffekter gjør at en betingelse vurderes i lys av den forrige. Uten mottiltak blir rekkefølge konfundert med betingelse.

Motbalansering er løsningen. Ved fullstendig motbalansering brukes alle mulige rekkefølger: med tre betingelser \(3! = 6\), med fire \(4! = 24\), med fem \(5! = 120\) — det blir raskt upraktisk. Da brukes delvis motbalansering med et utvalg rekkefølger, eller et latinsk kvadrat, der hver betingelse forekommer én gang i hver posisjon; med fire betingelser trengs bare fire rekkefølger mot 24. Er overføringseffekten irreversibel — deltakeren kan ikke glemme løsningen på en innsiktsoppgave — hjelper ingen motbalansering, og du må velge mellomgruppedesign.

Faktorielt design: gjennomregnet 2 × 2

Et faktorielt design har to eller flere UV-er. Et \(2 \times 2\)-design har fire betingelser og gir to hovedeffekter og én interaksjon. Anta at 88 deltakere fordeles tilfeldig på fire celler, altså \(88 / 4 = 22\) per celle. UV1 er koffein (nei/ja), UV2 er søvn natten før (normal/redusert). AV er antall riktige på en oppmerksomhetsoppgave:

	Uten koffein	Med koffein	Radgjennomsnitt
Normal søvn	42	46	44
Redusert søvn	30	42	36
Kolonnegjennomsnitt	36	44	40

Hovedeffekt av koffein: marginalgjennomsnittet med koffein er \((46 + 42)/2 = 44\), uten koffein \((42 + 30)/2 = 36\). Differansen er \(44 - 36 = 8\) riktige i favør av koffein.

Hovedeffekt av søvn: marginalgjennomsnittet ved normal søvn er \((42 + 46)/2 = 44\), ved redusert søvn \((30 + 42)/2 = 36\). Differansen er \(44 - 36 = 8\) riktige i favør av normal søvn.

Interaksjon: effekten av koffein ved normal søvn er \(46 - 42 = 4\), og ved redusert søvn \(42 - 30 = 12\). Interaksjonen er differansen av differansene: \(12 - 4 = 8\). Den er ikke null, altså avhenger koffeineffekten av søvnbetingelsen.

Kontroll: totalgjennomsnittet er \((42 + 46 + 30 + 42)/4 = 160/4 = 40\), som stemmer med hjørnet i tabellen, og de to marginalparene ligger symmetrisk om det med \(\pm 4\).

Tolkning: Koffein hjelper lite ved normal søvn (4 riktige), men mye ved redusert søvn (12 riktige). Å rapportere bare hovedeffekten «koffein gir 8 flere riktige» ville skjult dette. Regelen er at når interaksjonen er substansiell, tolkes hovedeffektene med forbehold — og en interaksjon kan finnes selv når begge hovedeffekter er null. Analysen er en toveis variansanalyse: hver hovedeffekt og interaksjonen har \(df = 1\), feilleddet \(df = 88 - 4 = 84\), og kritisk verdi slås opp i F-tabellen.

Solomons firegruppedesign og testeffekt

En førmåling kan selv påvirke ettermålingen gjennom øvelse eller økt oppmerksomhet — en testeffekt. Solomons firegruppedesign skiller den fra tiltakseffekten med fire tilfeldig tilordnede grupper: (1) førmåling, tiltak, ettermåling; (2) førmåling, ingen tiltak, ettermåling; (3) tiltak, ettermåling; (4) bare ettermåling. Gruppe 1 mot 3 viser hva førmålingen gjorde, gruppe 2 mot 4 viser testeffekten uten tiltak, og 3 mot 4 gir tiltakseffekten upåvirket av førmåling. Prisen er fire grupper der to ville holdt.

Indre validitet og de klassiske truslene

Indre validitet er graden av sikkerhet for at endringen i AV skyldes UV og ikke noe annet. Sjekklisten: seleksjon (ulike grupper fra før), frafall, historie (ytre hendelser i perioden), modning, testeffekter, instrumentering (måleredskap eller observatør endrer seg), regresjon mot gjennomsnittet (ekstreme skårer trekker mot midten), overføringseffekter og diffusjon (kontrollgruppen får kjennskap til tiltaket).

Blinding, placebo og forventning

Deltakerforventning virker gjennom demand characteristics: signaler i situasjonen som avslører hva forskeren håper på. Forskerforventning virker gjennom små forskjeller i tone, instruksjon og skåring. Mottiltakene er placebobetingelse (samme rammer, uten virksomt innhold), enkel blinding (deltakeren vet ikke hvilken betingelse hun er i), dobbel blinding (heller ikke den som gjennomfører og skårer, vet det), og standardiserte instruksjoner.

Manipulasjonssjekk

En manipulasjonssjekk måler om UV virket som tenkt: opplevde de som fikk tidspressbetingelsen, faktisk mer stress? Uten den kan du ikke skille to helt ulike konklusjoner ved et nullfunn: at hypotesen er gal, eller at manipulasjonen var for svak. Nevn den både når du planlegger et eksperiment og når du forklarer et resultat som ikke ble signifikant.

Studieguide: Eksperimentell metode