скачать doc
Глава 8 ФАКТОРНЫЕ ЭКСПЕРИМЕНТЫ
В исследовании Дэвида Гаффана (1974) проводились опыты на шести обезьянах (резусах) с поперечным рассечением свода и — для контроля — на шести других, также оперированных, но без рассечения (см. гл. 5). Проверяемая экспериментальная гипотеза была строго определенной: поражение области гиппокампа приводит к нарушению узнавания. Подтверждение этой гипотезы могло бы внести значительный вклад в понимание природы амнезии — довольно частого следствия мозговых расстройств в результате несчастных случаев.
Обратите внимание, насколько специфична приведенная гипотеза. В результате воздействия нарушается не что-нибудь, а память, причем не любой из ее видов, а именно узнавание. Чтобы выделить в эксперименте только этот результат действия независимой переменной, нужны хорошо продуманные способы контроля. Давайте посмотрим, как проходился эксперимент.
А проводился он не сразу. В течение двух недель обезьяны поправлялись после операции. Затем их обучали одному из вариантов старинной карнавальной игры — «найди орешек» (правда, без фокусов, связанных с ловкостью рук). Экспериментальный вариант этой игры называется подбором по образцу. Вот в чем он заключается. Перед обезьяной ставят поднос с тремя расположенными в ряд ячейками, Первая проба служит образцом: средняя ячейка прикрыта небольшим предметом, например деревянной лодочкой. Обезьяна поднимает предмет и находит под ним сладкую воздушную кукурузу (сушеные зерна или хлопья в сахаре) — вот и все. Через десять секунд дают пробу на подбор. Теперь на подносе прикрыты две боковые ячейки, а в средней ничего нет. На одной ячейке лежит лодочка (т. е. предмет, предъявленный в образцовой пробе), а на другой что-нибудь еще, скажем, игрушечный телефон Если обезьяна поднимет лодочку — и тем самым сде-
лает правильный выбор, — она обнаружит в ячейке еще больше сладкой кукурузы. А если она возьмет телефон, то ничего не найдет — ошибка.
В результате обучения каждая обезьяна выбирала предмет правильно в 81 случае из 90. Это отвечало критерию успешности решения задач, установленному экспериментатором, Обучение занимало 3 дня. В распоряжении экспериментатора было 300 наименований всякого «утильсырья» — игрушки, миски, электрические переключатели и т. п. Предметов было так много и они настолько отличались друг от друга, что экспериментатор мог работать без повторений в течение 5 дней. Само собой разумеется, что местоположение предмета (левая или правая ячейка) изменялось случайным образом. Чтобы научиться выбирать нужный предмет, обеим группам обезьян потребовалось примерно одинаковое время. Все обезьяны достигли установленного 'критерия успешности работы между 330 и 600 парой проб (образец — выбор). Следует отметить, что в течение всего эксперимента обезьяны получали обычный рацион — сладкое лакомство было добавкой. Одна из задач называлась задачей с отсрочкой. В предварительном обучении интервал между пробой -образцов и пробой-выбором всегда был равен 10 с. Теперь же использовали три разных интервала: 10, 70 и 130 с. Иначе говоря, при самой длинной отсрочке животное должно было помнить предмет, закрывавший приманку, более 2 минут. Полученные результаты представлены на рис. 8.1.
Легко убедиться, что при отсрочке в 10 с результаты обезьян с рассеченным сводом и контрольных животных примерно одинаковы. И удивляться тут, конечно, нечему. Ведь это фактически та же практическая задача, которую обе группы обезьян научились решать с Равным успехом. Однако с увеличением интервала группы разделились. Когда вторая проба предъявлялась спу-^я 130 с, контрольные животные по-прежнему давали свыше 90% правильных ответов, а результаты по групп с рассеченным сводом снижались до 65%. А это ненамного выше 50%-ного уровня, которого можно достичь случайно. Успешное выполнение задачи с отсрочкой с свидетельствует о том, что у обезьян с рассеченным сводом процесс запечатления сохранен. Иначе говоря, сразу же после предъявления образца обезьяны знали, какой предмет нужно выбрать. Однако контрольная группа продолжала помнить об этом и дальше, а экспериментальная — забывала. Таким образом, было показано, что у животных с рассеченным сводом нарушается не запечатление, а сохранение. Если бы проверочная проба давалась только с отсрочкой в 130 с, исключить возможность нарушения процесса запечатления было бы нельзя. Для того чтобы отделить его от нарушения собственно памяти, нужно было добавить к основной независимой переменной — состоянию свода — еще одну. Интервал отсрочки и был второй независимой переменной. Теперь осталось показать, что нарушен именно процесс узнавания. О решении этой проблемы мы расскажем в следующем разделе.
В любом эксперименте из предыдущих глав фигурировала только одна независимая (и одна зависимая) переменная. В приведенном эксперименте Гаффзна независимая переменная, влияющая на зависимую переменную, была не единственной. Различные состояния свода дополнились разными интервалами отсрочки.
Рис. 8.1. Результаты решения задач с отсрочной обезьянами с рассеченным (I) и с интактным (II) сводом. Ось абсцисс — интервал отсрочки (в с). Ось ординат — проценты правильных ответов (пунктирная линия — результат случайного выбора)
Изменения интервалов, например только при длительной отсрочке, было бы невозможно определить, что же в действительности нарушено — память или восприятие. Мы видим, что привлечение второй независимой переменной позволяет осуществить контроль именно тою результата действия первой переменной, которое интересует исследователя. Таково одно из оснований для экспериментов с двумя независимыми переменными.
Мы убедимся, что другим существенным преимуществом этих экспериментов является возможность проверки более сложных, комплексных гипотез, чем те, с которыми мы встречались раньше. Это гипотезы о том, каким именно образом независимые- переменные, сочетаясь друг с другом, влияют на изучаемое поведение, Мы будем называть их комбинированными гипотезами. Если в эксперименте задействовано несколько (по крайней мере — две) независимых переменных, он называется факторным. Термин «факторный» означает только то, что каждая из независимых переменных может быть фактором, определяющим поведение. А поскольку, как мы знаем, поведение определяется многими факторами, то проверка комбинированных гипотез открывает нам новые возможности изучения его природы.
Вы наверняка спросите, существуют ли эксперименты с несколькими зависимыми переменными, в которых можно найти связь между независимой переменной и каждой из зависимых? Да, существуют. Есть и такие эксперименты, где и зависимых и независимых переменных несколько. Однако для психологии они являются совершенно новыми, и для их полного понимания наших знаний по статистике недостаточно. Эти перспективные эксперименты называются многомерными. Возможно, в будущем кому-нибудь из вас придется их освоить. Однако сейчас подавляющее большинство психологических экспериментов не выходит за рамки факторных.
Для обсуждения организации этих экспериментов привлекается понятие факторной схемы. Узнав, что эго такое, вы получите новый параметр для классификации экспериментальных схем. В конце этой главы мы приведем общую классификацию экспериментальных схем, благодаря которой вы сможете хорошо понять и усвоить их разнообразные варианты.
Знакомясь с экспериментальными работами, написанными в последнее время, вы убедитесь, что факторную схему эксперимента .применяют почти все. Для полноценного понимания этих работ вам нужно иметь представление о соответствующих понятиях и процедурах. Прочитав эту главу, вы узнаете, что имеют в виду, 'когда говорят об «основных результатах действия» и «взаимодействиях». Весьма -вероятно, что вы встретитесь с такими исследованиями, которые можно было бы улучшить, привлекая вторую независимую переменную. Ничто не помешает вам применить факторную схему и в собственных экспериментах. Хотя, конечно, чтобы держать в уме сразу две независимые переменные, нужно совершать определенное усилие, Но это — все, что от вас потребуется: в своей книге мы ограничимся экспериментами, где независимых переменных — не больше двух. К счастью, некоторые исследователи пытаются проводить эксперименты с тремя и более независимыми переменными, и вы сможете научиться у них, если будете и в дальнейшем заниматься экспериментальной психологией.
Вот те главные темы, по которым будут заданы вопросы в конце главы.
1. Основные понятия: факторный эксперимент, основные результаты действия, взаимодействие.
2. Факторные эксперименты как способы контроля при проверке гипотез с одним отношением.
3. Проверка комбинированных гипотез: ожидаемые взаимодействия.
4. Классификация экспериментальных схем.
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ
Этот раздел мы начнем с описания еще одного эксперимента Гаффана (точнее, даже двух экспериментов — на разных задачах). На конкретных примерах мы покажем, что такое основные результаты действия независимых переменных и взаимодействия между ними. Л в следующем разделе рассмотрим тот общий способ контроля, благодаря которому в данном эксперименте можно было выделить изучаемые результаты действия.
Экспериментальное разделение способностей к узнаванию и к образованию ассоциаций
Экспериментаторы хотели показать, что с рассечением свода нарушается именно узнавание, а не запоминание по ассоциации. Для этого они использовали две разные задачи, Одной из них была задача на ассоциацию. Каждая такая задача включала в себя серию ознакомительных проб и тест на удержание предъявленного материала. Ознакомительных проб было 10, в каждой предъявлялся какой-либо предмет. В пяти пробах под этим предметом была спрятана сладкая кукуруза, а в пяти других ячейка была пустой. Сразу же после этого давался проверочный тест. Предметы поочередно (в тем же порядке, что и при ознакомлении), с интервалом в 20 с помещали над правой ячейкой. Левая же ячейка была прикрыта медным диском, который в ознакомительных пробах ни разу не применялся. Если предмет был одним из тех пяти. которые при первом предъявлении закрывали приманку, то и теперь под ним снова находилась сладкая кукуруза. Если же в ознакомительных пробах предмет закрывал пустую ячейку, то примадку клали под медный диск. Таким образом, чтобы выполнить задачу правильно, нужно было взять предмет, если тот ранее прикрывал приманку, а если нет — поднять диск. Ежедневно с 'каждым животным проводили по три серии проб. На пятый (и последний) день эксперимента обе группы справлялись с задачей одинаково успешно, давая свыше 80% правильные решений.
Во второй задаче проверялась способность к узнаванию. Во многом она напоминала первую, но их отличие было принципиальным. Как и раньше, в ознакомительных пробах предъявляли пять предметов с подкреплением, а вот «пустых» проб уже не было. Вместо этого при проверке давали пять совершенно новых предметов. Правильное решение было тем же: если предмет был предъявлен в ознакомительных пробах, нужно снять его с правой ячейки. А если предмет никогда раньше не предъявлялся, приманка находилась под медным диском в левой ячейке. В данном эксперименте между двумя группами обезьян обнаружилось значительное различие- Контрольная группа решала задачи на узнавание так же успешно, как 'и ассоциативные. Группа же обезьян с рассеченным сводом давала лишь около 60% правильных решений, т. е. оказалась значительно ниже прежнего 80%-ного уровня.
Для правильного выполнения задач на ассоциацию нужно было запомнить, связан каждый из предварительно предъявленных предметов с наличием или отсутствием приманки. А для успешного решения второй задачи этого было мало, поскольку здесь «неподкрепленные» предметы были совершенно новыми. В таком случае нужно суметь определить, предъявлялся ли предмет ранее, т. е- опознать его. Было обнаружено, что у обезьян с рассеченным сводом образование ассоциаций полностью сохранно, а способность к узнаванию нарушена.
Измерение основных результатов действия
В только что описанном факторном эксперименте мы можем точно определить результаты действия каждой из двух независимых переменных. Это несложно, поскольку и та и другая переменные имеют только по два уровня, или условия. Основной результат действия переменной — это разность между общими средними оценками для двух ее уровней. По группе контрольных животных с интактным сводом среднее количество правильных решений задач на ассоциацию (с предварительным предъявлением неподкрепленных .предметов) составило 83%, а задач на узнавание (без предварительного предъявления) — 88%. Общая средняя оценка для этой группы равна 85,5%. Те же средние оценки;o группе обезьян с рассеченным сводом равны соответственно 82 и 62%, общая средняя — 72%. Основной результат действия первой независимой переменной — состояния свода — это разность общих средних оценок, 13,5%. В дальнейшем обсуждении мы всегда будем брать только по два уровня каждой независимой переменной, так будет легче их проследить. Впрочем, .в многоуровневых экспериментах основные результаты действия -переменных определяются тем же принципиальным способом, хотя вычисления становятся сложнее.
Общие средние оценки по группам с рассеченным и ингактным сводом помещены в крайней нижней строчке таблицы. Основной результат действия переменной состояния свода — разность между этими двумя средними, 85,5 и 72, равная 13,5.
Аналогично, на другом крае таблицы — в правом столбце — помещены общие средние оценки для двух уровней второй независимой переменной — предварительного предъявления неподкрепленных предметов: его наличия и отсутствия. Основной результат этой переменной оказался гораздо меньшим: 82,5 минус 75 равно 7,5. Формулы для вычисления основных результатов действия приведены под таблицей.
Основные результаты действия независимых переменных представлены также на верхнем графике рис. 8.2. Помимо двух отрезков, отражающих результаты групп с интактным и рассеченным сводом, здесь проведены (и продолжены вправо) еще две пары пунктирных линий. Одна из таких линий идет из середины отрезка результатов группы с интактным сводом и отражает общую среднюю оценку по этой группе — 85,5. Она составляет пару с другой линией, идущей из середины отрезка результатов группы с рассеченным сводом, и это тоже общая средняя оценка — 72,0. В правой части рисунка мы видим, что промежуток, или расстояние, между двумя этими линиями составляет 13,5 (т, е. столько же, сколько мы получили по таблице). Первая линия второй пары берет начало в средней точке между результатами двух групп по выполнению задач с предварительным предъявлением предметов; она соответствует общей средней оценке по этим задачам — 82,5. А парная с ней линия начинается в средней точке между результатами решения задач без предварительного предъявления и тоже отражает общую среднюю оценку — 75,0. Справа указано расстояние между этими линиями, равное 7,5 (.как определено по таблице). Таким образом, каждый из основных результатов действия можно представить просто как расстояние между двумя линиями.
Измерение взаимодействий
Теперь мы рассмотрим способ измерения взаимодействий. Взаимодействие — не просто разность, а разность между двумя разностями. Для его вычисления мы пользуемся числами, расположенными не по краям таблицы, а внутри нее. Давайте еще раз спросим: кто лучше работал — животные с интактньгм или с рассеченным сводом? Мы видим, чтобы ответить, нужно, уточнить, о каких задачах идет речь. Задачи без предварительного предъявления предметов группа с интактным сводом решала лучше, а если все предметы ранее предъявлялись, то обе группы справлялись с задачами одинаково успешно. Чтобы понять, как измеряется такое взаимодействие количественно, обратимся еще раз к данным в табл. 8.1. При выполнении задач без предварительного предъявления предметов .группы с .интактным и с рассеченным сводом дали 88 и 62% правильных решений, разность — 26%. А в задачах с предварительным предъявлением правильных решений было соответственно 83 и 82%, разность — 1%. Взаимодействие — это разность между двумя разностями, т. е. 26 минус 1. Процедуры вычислений приводятся под формулами для определения основных результатов действия. Полное название взаимодействия в данном случае такое; «состояние свода, помноженное на предварительное предъявление неподкрепленных предметов». Обычно пользуются сокращенными названиями, здесь—«сводхпредварительное предъявление».
Величина взаимодействия показывает нам, в какой мере основной результат рассечения свода зависит от предъявленных задач. Но можно задать еще один вопрос: какие задачи решаются лучше — с предварительным предъявлением предметов или без него? Теперь нужно уточнить, какими именно животными: с интактным или с рассеченным сводом. Животным с рассеченным сводом предварительное предъявление предметов помогало выполнять задачу: 82% vs 62% правильных решений, разность — 20%. А у животных с интактным сводом эта разность не только сократилась, но даже поменяла знак: 83% vs 88%. Если мы будем производить вычисление так же, как и для животных с рассеченным сводом, т. е. по формуле, приведенной в самом низу табл. 8.1, то нам нужно вычесть — 5 из 20. Взаимодействие снова будет равно 25. Как бы ни ставились вопросы о различии результатов действия разных уровнях.
Рис. 8,2. (а) Измерение основных результатов действия переменных состояния свода (OPfli) и предварительного предъявления неподкрепленных предметов (ОРДз). 1 — рассеченный, II — интактиый свод. (б) Измерение взаимодействия переменных. Различия в результатах: 1 — по группе с рассеченным, II — с интактным сводом;
А — по задачам без предварительного предъявления, Б — с предварительным предъявлением. Ось абсцисс — предварительное предъявление неподкрепленных предметов: А — «нет», Б — «есть». Ось ординат — проценты правильных ответов.
Каждой из независимых переменных, мы обнаруживаем, что это различие зависит от уровня другой независимой переменной. В этом, по сути дела, и заключается взаимодействие двух независимых переменных.
Оба способа вычисления взаимодействия иллюстрируются на нижнем графике рис. 8.2. Отрезки — те же, что и наверху. Чуть правее сравниваются две пары пунктирных линий. Показано, что различие, или расстояние, между результатами групп животных с интактным и с рассеченным сводом по задачам без предварительного предъявления равно 26, а с предварительным предъявлением — только 1. Разность между двумя этими расстояниями — 25. Теперь посмотрите на правую часть рисунка: нижняя пара пунктирных линий отражает различие результатов решения двух задач группой с рассеченным сводом — 20. Результаты группы с ннтактным сводом показаны выше: лучше решались . задачи без предварительного предъявления предметов, но разница — только 5. Разность между двумя расстояниями вновь равна 25 (ведь вычесть отрицательное число — это прибавить такое же положительное).
Виды взаимодействия
Нужно сказать, что основной результат действия одной независимой переменной (состояние свода), выявленный в обсуждаемых экспериментах Гаффана, оказался относительно небольшим (13,5). Основной результат действия второй независимой переменной (предварительного предъявления .неподкрепляемых предметов) — еще меньше (7,5), но между состоянием свода и предварительным предъявлением предметов существует довольно сильное взаимодействие. Давайте посмотрим, что могло бы получиться, если бы данные эксперимента были другими. На рис. 8.3 показано несколько возможных исходов эксперимента, как на таблицах, так и графически. На рис. 8.3 (а) основные результаты действия переменных — состояния свода и предварительного предъявления — несколько больше, чем на самом деле, — 20 и 10 соответственно. А вот взаимодействие между Ними равно нулю. (Обратите внимание на сокращение )
Мы видим, что в отличие от реальных данных (на рис. 8.2) отрезки результатов обеих групп на рис. 8.3 (а) параллельны. Можно сказать, что на этом рисунке представлено отсутствие взаимодействия между двумя независимыми переменными.
В противоположность нулевому взаимодействию на рис. 8.3 (а), на рис. 8.3 (б) представлены возможные данные с более сильным взаимодействием, чем в реальном эксперименте. Такое взаимодействие называется пересекающимся. А реальные данные дают нам пример расходящегося взаимодействия. При пересекающемся взаимодействии различия в результатах, показанных животными с рассеченным и с интактным сводом при выполнении задач с предварительным предъявлением предметов и без него одинаковы, но противоположны по знаку. Группа с рассеченным сводом работала лучше контрольной, если давались задачи с предварительным предъявлением, и хуже, если без него. Те же результаты можно изложить иначе: задачи с предварительным предъявлением решались лучше, чем без него, когда работала группа с рассеченным сводом, но хуже — когда работала контрольная группа. Чтобы провести такое > сравнение, данные с рис. 8.3 (б) .представлены на рис. 8.3 (д). Для этого нужно лишь поместить переменную состояния свода на горизонтальную ось, и полученные отрезки будут соответствовать двум уровням переменной предварительного предъявления предметов — его наличия и отсутствия. Какой бы способ графического представления пересекающегося взаимодействия мы ни избрали, изображение этого взаимодействия будет одним и тем же. По вычислениям под рис. 8.3 (б) вы можете видеть, что основные результаты той и другой переменной равны нулю. Иначе говоря, судя по сравнительным результатам решения двух заданий, нет ника.ких различий между животными с рассеченным и с интактным сводом. Не различается и успешность решения задач с предварительным предъявлением предметов и без него. Однако взаимодействие оказалось очень высоким — 40 (—20 вычиталось из +20, ведь различия в результатах имели противоположные направления).
На рис. 8,3 (в) графически представлены первоначальные данные, причем на горизонтальной оси (так же, как и на рис. 8.3 (д)) помещена переменная состояния свода. По виду они немного напоминают пересекающееся взаимодействие. Группа с рассеченным сводом явно лучше решала задачу с предварительным предъявлением, чем без него, а группа с интактным сводом, в свою очередь, чуть лучше справлялась с задачей без предварительного предъявления. И все же это расходящееся взаимодействие, поскольку при другом графическом представлении оно уже не даст пересечения. Кроме того, различие в результатах по контрольной группе оказалось весьма небольшим. И наконец, по р.ис.8.3(г) мы видим, что если на горизонтальной оси поместить переменную предварительного предъявления предметов (его наличие и отсутствие), то расхождение отрезков пойдет слева направо. Собственно говоря, расхождение будет столь же высоким, если на вертикальной оси поместить, например, вместо правильных ответов — неверные. В этом случае отрезок, идущий сейчас слева направо, вверх, будет опускаться (и наоборот). Итак» пересекающееся взаимодействие при любом способе графического представления данных будет давать пересечение отрезков. При расходящемся же взаимодействии в зависимости от того, какая из двух независимых переменных помещена на горизонтальной оси, отрезка будут расходиться влево или вправо и по .крайней мере в одном случае пересекаться не будут.
Таким образом, в эксперименте с двумя независимыми переменными можно определить основные результаты изолированного действия каждой из них, а также взаимодействие между ними. Взаимодействие бывает трех основных видов: нулевое (т. е. отсутствие взаимодействия), расходящееся и пересекающееся.