miniatura|Experimente proiectate cu design factorial complet (stânga), suprafață de răspuns cu polinom de gradul doi (dreapta). Planuri experimentale factoriale

1.Concepte de bază

Arnold M. Rose precizează că un experiment constă în aplicarea unui stimul la un anumit obiect, păstrând neschimbați alți stimuli sau condiții posibile care pot să afecteze obiectul în același timp, și notând schimbările. L. Festinger subliniază că experimentul este o observație provocată și că situația este controlată. Totuși să nu uităm de experimentul mintal și de cel natural, foarte important pentru știința studiată. Principalele forme de experiment sunt experimentul natural care se desfășoară în cadrul natural al subiecților, la locul de munca, la școală, în diferite grupuri fără ca aceștia să știe de experimentul propriu zis, și experimentul de laborator care folosește atât proba hârtie- creion cât și instrumente de măsurare. Acesta din urma are ca și caracteristică importantă, controlarea anumitor variabile. Orice experiment, orice proiect de cercetare, are o multitudine de elemente care trebuiesc controlate, lămurite și definite în primul rând corect: observațiile și măsurătorile, tratamentele sau programele, grupurile, selecția grupurilor, timpul. Toate aceste elemente sunt unificate într-un cadru care oferă posibilitatea controlării și verificării lor, acest cadru unificator purtând numele de design experimental. Utilitatea unui design experimental vine mai ales din faptul că în cadrul unui experiment intervin o multitudine de factori care aduc erori în timpul măsurării dar și al interpretării cum ar fi: istoria evenimentelor, maturizarea subiecților, selecția, mortalitatea, nestandardizarea, învățarea testării, regresia statistică, stimularea experimentală, consemne implicite, observarea selectivă a cazurilor favorabile, efectul eșantionării întâmplătoare, relații cauzale greșite, variabile confundate, modificări ce țin de variabila timp, etc.

Conform lui Nicolae Lungu „planurile (schemele) experimentale au fost construite pentru a controla aceste variabile parazite, numite și alternative (a nu se confunda cu ipoteza alternativă), ale căror efecte pot interfera cu intervenția pentru a minimiza efectele, pentru a le masca, a le neutraliza, sau chiar pentru a produce efecte inverse celor cercetate”.

Elementele unui design experimental

Elementele pe care le cuprinde un design experimental sunt observațiile și măsurătorile, tratamentele sau programele, grupurile, selecția grupurilor, timpul.

Observațiile și măsurătorile se pot referi fie la o singură măsurare (ex.măsura înălțimii), fie la un singur instrument cu mai mulți itemi (o scală a stimei de sine cu 10 itemi), fie chiar la o întreagă baterie de teste.

Tratamentele sau programele se pot referi la o intervenție simplă, fie la un program complex de intervenție.

Grupurile au fiecare un spațiu propriu în cadrul unui plan experimental, lucru foarte util manipulării și separării lor.

Selecția grupurilor este foarte importantă și trebuie precizată în cadrul unui plan experimental, întru-cât aceasta reduce o gamă de erori statistice relevante experimentului în sine. Ea poate fi randomizată sau se poate lucra pe grupuri gata constituite.

Timpul relevă evoluția demersului experimental, lucru care ne arată modificările cele mai importante ce pot devia chiar cursul unui experiment.

Planuri factoriale. Tipuri

Planurile factoriale sunt experimentele în care intervin două sau mai multe variabile controlate sau factori de variație. Astfel se vizează nu numai influențele fiecăruia dintre acești factori asupra variabilei dependente, ci și influența interacțiunilor asupra variabilei dependente.

Controlul este elementul esențial în structura metodei experimentale.

Prin control se înțelege asigurarea condițiilor de repetabilitate a rezultatelor, ori de câte ori se reia cercetarea. În sens modern, controlul vizează în primul rând factorii introduși în experiment pentru declanșarea unor comportamente specifice, dar și factori a căror influență urmează a fi eliminată, fie prin suprimare fie prin păstrarea lor constantă. De asemenea, controlul se referă și la modalitatea de constituire a grupelor experimentale și "martor" pentru asigurarea comparabilității lor. În fine, controlul include și întreaga problematică de efectuare a măsurătorilor.

Primele planuri experimentale au fost create pentru a controla efectul variabilelor parazite (perturbatoare): ele presupuneau limitarea impactului acestor variabile, sau măcar de a-l identifica si de a-l izola de efectul variabilei independente asupra variabilei dependente. Aceste planuri cuprindeau două grupe obținute prin randomizare: o grupă experimentală căreia i se aplică intervenția și o grupă de control (sau martoră) care nu beneficiază de intervenție.

Designul experimental este constituit în funcție de caracteristicile fiecărui experiment ce țin de selecționarea grupurilor, numărul acestora și al măsurătorilor. Astfel dacă grupurile au fost selecționate aleatoriu atunci spunem că avem un experiment propriu-zis, dacă nu, atunci este importantă o a doua informație sunt mai multe grupuri implicate în experiment sau se fac mai multe etape de măsurare. Dacă da, atunci avem un design cvasiexperimental, iar dacă nu, atunci avem un design nonexperimental. Totuși cel mai frecvent design experimental întâlnit este ancheta, atunci când avem o singură măsurătoare a unui fenomen.

Planurile factoriale pun în evidență relații mult mai complexe decât planurile de bază. În consecință, rezultatele obținute pe baza unor planuri factoriale au mai multă validitate ecologică, adică reflectă mai exact realitatea din afara laboratorului, în care trăiește subiectul.

2.3. Planurile experimentale de bază sau unifactoriale

Acestea vizează situațiile în care manipulăm experimental un singur factor. Rezultatele obținute pe grupul experimental devin semnificative prin compararea lor cu scorurile obținute (la post-test) de grupul de control.

Dacă modalitățile factorului sunt fixate avem de-a face cu un plan experimental de bază model I (grupuri sistematice).

Compoziția este aleatoare la nivelul fiecărui grup în parte, dar alegerea grupului ca atare este sistematică. Constituirea datelor după un astfel de plan, permite să se controleze primele cinci variabile parazite. Diversele comparații care se pot face între cele patru observații permit să se evalueze efectul relativ al acestei variabile și al intervenției.

De exemplu, dacă efectul maturizării asupra subiecților din grupul de control se remarcă a fi la fel și asupra celor din grupul experimental se poate departaja efectul potențial al tratamentului prin compararea abaterii la grupul de control cu cea observată la grupul experimental. Diferența dintre abaterea observată la grupul de control, atribuită maturizării, și abaterea observată la grupul experimental dau partea de efect atribuită tratamentului.

Atunci când modalitățile variabilei independente manipulate nu sunt fixate, ci sunt extrase aleatoriu dintr-o populație de modalități, planul experimental se construiește în modelul II.

În acest caz, nu numai compoziția fiecărui grup este aleatoare, dar alegerea însăși a grupului dintr-o colectivitate este aleatoare. În cazul planurilor de bază (unifactoriale) caracterul sistematic al modalităților factorului controlat nu influențează procedurile de calcul ale variabilității (lucru care se întâmplă în cazul planurilor factoriale). Diferențele apar însă în privința generalității concluziilor obținute prin experiment: în cadrul unor modalități sistematice concluziile se referă numai la aceste modalități; în cazul unor modalități aleatoare,concluziile sunt mai generale,referindu-se la toate modalitățile posibile ale variabilei manipulate.

2.4 Planurile bifactoriale și trifactoriale

Cele mai frecvente sunt planurile bifactoriale și trifactoriale.

Planurile cu mai mult de trei factori sunt dificile și nepractice. Rezultatele obținute pe baza planurilor factoriale au o mai mare validitate ecologică (reflectă mai exact realitatea în care trăiește subiectul uman). La baza acestor teste stau comparațiile intergrupale și intragrupale.

Cu toate acestea, Campbell a arătat că pentru a controla efectele variabilelor ca reactivitate a măsurării, la regresia statistică și stimularea experimentală,trebuie să se adauge planului de cercetare două grupuri care nu suportă testarea/măsurarea inițiala,ceea ce reprezintă o schemă cu patru grupuri, numit planul lui Solomon. În acest caz,datorită faptului că grupele experimentale 2 și de control 2 sunt echivalente cu grupul experimental 1 și grupul de control 1 prin randomizare, abaterea dintre observațiile inițiale efectuate asupra acestor ultime grupe (obs.1 și obs.2) cu observațiile finale efectuate asupra grupelor fără pre-test (obs.5 și obs.6) furnizează o estimare a efectului intervenției (obs.1-obs.5) (obs.3-obs.6), totul controlând reactivitatea măsurării și stimulării experimentale care sunt absente în grupele experimentale 2 și de control 2.

Variabilele parazite care compun efectele Rosenthal și Pygmalion impun să se adauge încă cel puțin două alte grupe numite cu anticipare ca în figura 3. Aceste două grupe suplimentare (fie o grupă experimentală cu anticipare,fie o grupă de control cu anticipare, care suportă fiecare câte o pseudo-intervenție sau placebo), permit să se compare efectul intervenției reale (obs.2 si obs.7) cu efectul datorat așteptărilor (obs.6 și obs.9) pe care subiecții și cercetătorii pot să le proiecteze în experiment prin consemne implicite și prin observație selectivă.

Acest tip de plan cu șase grupe nu este eficient decât dacă se aplică tehnica „double aveugle”(dublu orb) sau metoda „en double insu”. În această procedură subiecții nu trebuie să știe cărui grup aparțin, observatorii nu trebuie să știe ce tip de subiect observă. Cei ce se ocupă de subiecți nu trebuie să știe că ceea ce fac reprezintă o participare la experiment. Un plan cu anticipare și dublu orb presupune un ansamblu de cerințe foarte dificil de respectat.

2.5 Planurile experimentale mixte

Planurile experimentale mixte vizează cercetările în care variabila dependentă este pusă în relație fie cu unul sau mai mulți factori manipulați, fie cu o variabilă clasificatorie. Relația dintre variabila clasificatorie și cea dependentă nu este una cauzală,ci de covarianță.Utilizarea design-urilor mixte este utilă deoarece sporește senzitivitatea variabilei dependente față de factorul manipulat,și oferă informații despre gradul de generalitate a rezultatelor obținute.

Acestea se referă la cazul în care variabila dependentă este pusă în relație cu unul sau mai multi factori manipulați, sau cu o variabilă clasificatoare sau etichetă. Acest lucru constă în repartizarea subiecților care participă la experiment în clase diferite, pe baza unor caracteristici ale acestora (sex, vârstă, statut social, mediu de dezvoltare, cadru familial, etc).

În planul experimental variabila clasificatoare ocupă același loc ca și factorul manipulat într-un plan factorial. Nu trebuie însă să uităm că variabila clasificatoare nu face obiectul manipulării. Prin urmare, relația dintre variabila clasificatoare și variabila dependentă nu este una cauzală, ci de simplă covarianță. Dar interpretarea acestei covarianțe ridică aceleași probleme ca și cazul coeficientului de corelație.

Utilizarea planurilor experimentale mixte este extrem de utilă deoarece sporește senzitivitatea, constatată experimental a variabilei dependente față de factorul manipulate și deoarece oferă informații asupra gradului de generalitate a rezultatelor obținute

2.6 Planuri mixte cu organizare spațio-temporală