Methodenlehre. Vorlesung 8. Prof. Dr. Björn Rasch, Cognitive Biopsychology and Methods University of Fribourg

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1 Methodenlehre Vorlesung 8 Prof. Dr., Cognitive Biopsychology and Methods University of Fribourg 1

2 Methodenlehre II Woche Datum Thema 1 FQ Einführung, Verteilung der Termine Psychologie als Wissenschaft Hypothesen und Variablen Operationalisieren und Messen Objektivität, Reliabilität, Validität Das Experiment I Das Experiment II Störvariablen und ihre Kontrolle Forschungsethik Durchführung und Berichten eines Experiments Stichprobe und Population Statistische Bedeutsamkeit (Signifikanz) Inhaltliche Bedeutsamkeit Teststärke und Stichprobenumfangsplanung Wiederholung und Fragen 2

3 Beispielfrage 3

4 Experimentelle Variablen Unabhängige Variable Wird systematisch variiert / manipuliert experimentelle Manipulation Abhängige Variable (AV) Wird gemessen / analysiert Enthält Wirkung der UV Fehlervariablen Konfundierende Fehlervariablen: Störvariablen Stören die Interpretation des Experiments Nicht-konfundierende Fehlervariablen: Rauschvariablen Z.B. individuelle Unterschiede zwischen Versuchspersonen Kontrollvariablen Systematische Variation von potentiellen Fehlervariablen 4

5 Kontrolle von potentiellen Störvariablen Konstanthaltung Elimination Systematische Variation Zufällige Variation Randomisierung Parallelisieren Blindversuche 5

6 Messwiederholung Eine Person wird in mehreren experimentellen Bedingungen gemessen Eine Person gibt mehrere Datenpunkte ab Die Daten sind voneinander abhängig Messwiederholter Faktor Vorteile: Die unabhängige Variable (UV) wird innerhalb von Versuchspersonen variiert within-subject factor Probandenmerkmale werden kontrolliert Weniger Versuchspersonen benötigt Nachteile Spezielle Störeffekte der Messwiederholung Sequenzeffekte 6

7 Sequenzeffekte der Messwiederholung Positionseffekte Einfluss auf die AV ist von der Position der experimentellen Bedingung im Versuchsablauf abhängig Kann sich positiv und negativ auf AV auswirken Ermüdungseffekte Probanden werden mit der Zeit müde / erschöpft / unmotiviert Übungseffekte Probanden werden mit Wiederholung besser Sensibilisierungseffekte Probanden werden mit der Zeit sensibler für die Fragestellung des Experiments Erinnerungseffekte Probanden haben Erinnungsvorteile aus vorher durchgeführten Tätigkeiten 7

8 Sequenzeffekte der Messwiederholung Übertragungseffekte Zeitlich frühere Bedingungen beeinfluss zeitlich spätere Bedingungen Unabhängig von der exakten Position in der Versuchsabfolge Carry-Over Effekte Beispiel: Lernstrategien entwickeln Wörter Klassifizieren Effekte des zwischenzeitlichen Geschehens Einflussgrössen aus dem Alltag der Versuchsperson Wichtigkeit wächst mit zeitlichem Abstand der Bedingungen 8

9 Kontrolle von Sequenzeffekten Vollständiges inter-individuelles Ausbalancieren Jede Versuchsbedingung tritt gleich häufig an jeder Position des Versuchsablaufs auf Begriffe: Inter-individuell: zwischen den Versuchspersonen ( between subjects ) Intra-individuell: innerhalb der Versuchspersonen ( within subjects ) Beispiel Pausen (UV) und Problemlösen (AV) Jede Person macht beide Bedingungen (Pause vs. keine Pausen) Teilnahme im Abstand von einer Woche Reihenfolge wird zwischen Personen ausbalanciert: Eine Hälfte der Probanden: erst ohne, dann mit Pause Andere Hälfte der Probanden: erst mit, dann ohne Puase Reihenfolge kann als Kontrollfaktor aufgenommen werden 9

10 Kontrolle von potentiellen Störvariablen Kontrolle von Störvariablen im Experiment entscheidend Die interne Validität des Experiments ist nur gegeben, wenn: Störvariablen kontrolliert sind bzw. keine Konfundierung vorliegt Bei Konfundierung durch Störvariablen: Eindeutige Kausalinterpretation nicht mehr möglich Veränderung der AV nicht mehr allein auf systematische Variation der UV zurückführbar Auch Alternativinterpretation möglich Interne Validität als kontinuierliches Merkmal Störvariablen können mehr oder weniger gut kontrolliert sein 10

11 Teststärke Wahrscheinlichkeit einen Effekt zu finden, falls er wirklich existiert Auch Präzision oder statistical power genannt Ziel: Wirkung der experimentellen Variable maximieren Einfluss der Störvariablen minimieren Max-Kon-Min Prinzip Zerlegung der Gesamtvarianz Unterschiede in der AV sind erklärbar durch Systematische Varianz des Effekts (Primärvarianz, Effektvarianz) Wirkung der experimentellen Variablen (der UVs) Residualvarianz (Sekundärvarianz) Häufig auch Fehlervarianz genannt Wirkungen aller anderen Einflüsse 11

12 Gesamtvarianz Zerlegung der Gesamtvarianz in einem Experiment Allgemeine Logik statistischer Tests eines Experiments Systematische Einflüsse (Primärvarianz) mit Fehlereinflüssen (Sekundärvarianz) vergleichen 12 It is the difference on the top, and the error on the bottom

13 Stärken und Probleme des Experiments Stärken Erlaubt Kausalinterpretationen Manipulation UV wirkt sich auf die AV aus Hohe Kontrolle über die Untersuchung Systematische Manipulation Kontrolle von Störvariablen Schwächen Begriff der Kausalinterpretation Echte Begründung für den Effekt vs. Beobachtung einer Wirkung? Explanative vs. deskriptive Kausalität Künstliche Untersuchungssituation Frage der Übertragbarkeit in den Alltag / mangelnde externe Validität Grosser Aufwand Zeitlicher, finanzieller und personeller Aufwand 13

14 Forschungsethik 14

15 Forschungsethik Psychologie ist eine empirische Wissenschaft Konfrontation von Hypothesen mit der Realität Voraussetzung Erhebung von Daten über das menschliche Verhalten, Erleben und Handeln Teilnahme von Versuchspersonen an psychologischen Experimenten Ethische Probleme und Prinzipien Alle psychologischen Experimente müssen nach ethischen Prinzipien durchgeführt werden. 15

16 Das Milgram Experiment Forschungsfrage: Wie weit reicht der Gehorsam von Menschen gegenüber Autoritätspersonen? Zwei Personen per Zufall in die Rollen des Lehrers oder Schülers eingeteilt Erlernen und Abfragen von Wortpaaren Getrennte Räume, Kommunikation über Lautsprecher Bei Fehlern: Lehrer korrigiert und bestraft Elektroschock Lehrer sieht, wie Schüler verkabelt wird Lehrer probiert vorher selber 15 Volt Strafe von 15 Volt bis 450 Volt 16

17 Das Milgram Experiment Reaktion der Schüler Anfängliche Unmutsäusserungen, heftige Proteste, Bitten und Flehen Schmerzensschreie, ausbleibende Reaktion auf Frage / Strafe Reaktion Lehrer Starke Stressreaktion Wollten nicht mehr weitermachen Standardanweisungen des Versuchsleiters Bitte fahren Sie fort. Das Experiment erfordert, dass Sie weitermachen. Es ist absolut erforderlich, dass Sie weitermachen. Sie haben keine Wahl. Sie müssen weitermachen. Beispiel (nachgestellt) 17

18 Das Milgram Experiment Zweckrationale Begründungsperspektive Experiment / Ablauf notwendig, um Hypothese zu untersuchen Erkenntnisgewinn Akademische Autorität mit geringen verbalen Druckmitteln reicht aus, um Menschen ernsthaft zu verletzendem Verhalten zu veranlassen Wertrationale Begründungsperspektive Experiment darf nicht durchgeführt werden Starke psychische Belastung der Versuchspersonen Möglicherweise bleibende Schäden 18

19 Ethische Prinzipien Psychische / physische Integrität der Versuchsteilnehmer Transparenz der Untersuchung Vermeidung von Täuschung Freiwilligkeit der Teilnahme Möglichkeit des Abbruchs ohne Nachteile Vertraulichkeit der Ergebnisse Aufklärung der Teilnehmer nach Abschluss Vollständige Probandeninformation und Einverständniserklärung Rechte der Versuchsteilnehmer Pflicht der Versuchsteilnehmer zur ernsthaften Mitarbeit 19

20 Ethische Prinzipien Gewährleistung der psychischen und physischen Integrität der Versuchsteilnehmer Vermeidung von (übermässiger) psychischer Belastung Starke Emotionen, Stress, traumatische Erfahrungen etc. Problem: Emotionen / Stress / Trauma als Untersuchungsgegenstand Falsches Feedback über Leistung Vermeidung von (übermässigen) körperlichen Belastungen Kurz- oder langfristige Verletzungen Problem: Blutabnahme, Nebenwirkungen von Medikamenten Wahrung der Privatsphäre Vermeidung der Befragung nach anstössigen Informationen Vermeidung des Zeigens von anstössigem Material 20

21 Ethische Prinzipien Transparenz der Untersuchung Durchschaubarkeit der Untersuchungssituation / Fragestellung Notwendig für verantwortliche Entscheidung der Vp zu Teilnahme Problem Vollständige Transparenz steht oft im Gegensatz zu Untersuchungsfrage Problem für Validität der Untersuchung Beispiele Gorillas in our midst Untersuchung von Erinnerungsverzerrungen Unbewusste Wahrnehmung Gehorsam 21

22 Ethische Prinzipien Vermeidung von Täuschung Täuschungen werden als massive Beeinträchtigung des Selbstwertgefühls erlebt Als Dank für Versuchsteilnahme wird man getäuscht Aus wertrationaler Perspektive daher zu vermeiden Täuschung aber oft notwendig zur Untersuchung der Frage Ergebnisse werden ohne Täuschung verzerrt Untersuchung vieler Fragen nicht möglich Kosten-Nutzen Abwägung Was kann VL gegenüber Vp verantworten (Kosten), um welchen Erkenntnisgewinn zu bekommen (Nutzen)? Relevanz des Informationsgewinns Mögliche andere Wege des Erkenntnisgewinns? 22

23 Ethische Prinzipien Einhaltung der Freiwilligkeit Versuchsteilnahme ist grundsätzlich freiwillig Vermeidung von Druck und Zwang Möglichkeit des Versuchsabbruchs ohne Nachteile Keine Begründung notwendig Vps werden anteilsmässig entschädigt Beispiel Versuchspersonenstunden für Studierende 23

24 Ethische Prinzipien Vertraulichkeit der Untersuchungsergebnisse Datenschutz, Schutz der Privatspähre Anonymisierung Vergabe von Versuchspersonennummern Alle Daten nur mit Versuchspersonennummer gekennzeichnet Fragebögen, Dateien, Tabellen etc. Keine Rückverfolgung zu persönlichen Daten der Vp möglich Pseudonymisierung Wie Anonymisierung Aber: Vp-Nummer auf persönliche Angabe der Vp rückführbar Kodierungstabelle 24

25 Ethische Prinzipien Aufklärung der Probanden nach Abschluss Vollständige Aufklärung nach Abschluss der Studie Zielsetzungen der Studie Mögliche Intransparenzen / Täuschungen aufklären Erfüllung der Versprechungen Auszahlung der Entschädigung, Vergabe der Vp-Stunden etc. Ggf. Information über Ergebnisse Meist auf Gruppenebene Auch Einzelfallergebnisse Probanden haben das Recht, nachzufragen 25

26 Probandeninformation Information über Ziel und Ablauf der Studie Freiwilligkeit der Teilnahme und Abbruchmöglichkeit Risiken der Untersuchung Ggf. Information über mögliche Täuschung Aufklärung nach Abschluss der Studie Datenschutz Höhe der Entschädigung Pflichten des Probanden Ernsthafte Teilnahme Befolgung der Anweisung des Versuchsleiters Beispiel auf Gestens Proband erhält Kopie 26

27 Einverständniserklärung Erklärung des Einverständnisses zur Versuchsteilnahme Unterschrift des Probanden Ausreichende Information erfolgt Möglichkeit des Nachfragens gegeben Unterschrift des Versuchsleiters Erklärung des Einverständnisses zur Datenverwendung Möglichkeit der Datenspeicherung / Kontaktaufnahme Beispiel auf Gestens Unterschriebene Version muss aufbewahrt werden 27

28 Die Ethikkomission Ethikkomission Prüfung der Einhaltung der ethischen Prinzipien Kantonale Ethikkomission Studie mit Heilmitteln an Patienten Studie ohne Heilmittel an Patienten Studie ohne Heilmittel an Probanden Ethikkomission der Schweizer Gesellschaft für Psychologie Institutsinterne Ethikkomission Präsident: B. Rasch Alle Forschungsarbeiten müssen von der Ethikkomission geprüft werden Anträge für experimentelle Paradigmen möglich 28

29 Ethikantrag Ethikantrag notwendig, wenn Eine Untersuchung ein ethisches Prinzip verletzen könnte Mögliches Vorgehen: Checkliste Beispiel Kriterienkatalog der Ethikkommission der Philosophischen Fakultät in Zürich Psychologen und Studierende der Psychologie (!) sind immer verpflichtet, den ethischen Prinzipien zu folgen. Siehe Ethische Richtlinien der Schweizer Gesellschaft für Psychologie (SGP) 29

30 Ethische Richtlinien Auf Gestens 30

31 Ethische Richtlinien 31

32 Ethische Richtlinien (Auszüge) 32

33 Ethische Richtlinien (Auszüge) 33

34 Ethische Richtlinien (Auszüge) 34

35 Fehlverhalten in der Wissenschaft Wissenschaftler sind verpflichtet, sich wissenschaftlich korrekt zu verhalten. Fehlverhalten wird bestraft 35

36 Fehlverhalten in der Wissenschaft 36

37 Fehlverhalten in der Wissenschaft 37

38 Take-Home Messages Konfundierung Systematische Variation einer Einflussgrösse (Fehlervariable) auf die AV mit den Stufen der UV Bei Konfundierung keine eindeutige Kausalinterpretation mehr möglich Klassifikation von Störvariablen Situationsmerkmale, Personenmerkmale, Versuchsleitermerkmale Methoden der Kontrolle von Störvariablen Konstanthaltung; Elimination; Systematische Variation; Zufällige Variation; Randomisierung; Parallelisieren; Blindversuche Sequenzeffekte bei Messwiederholung Positionseffekte, Übertragungseffekte, zwischenzeitliches Geschehen Kontrolle durch vollständiges inter-individuelles Ausbalancieren Stärken und Schwächen des Experiments Hohe Kontrolle; erlaubt Kausalinterpretation Eingeschränkte externe Validität; hoher Aufwand / Kosten 38

39 Take Home Messages Forschungsethik Alle psychologischen Experimente werden nach ethischen Prinzipien durchgeführt. Ethische Prinzipien Psychische / physische Integrität der Versuchsteilnehmer Transparenz der Untersuchung / Vermeidung von Täuschung Freiwilligkeit der Teilnahme / Möglichkeit des Abbruchs Vertraulichkeit der Ergebnisse Aufklärung der Teilnehmer nach Abschluss Vollständige Probandeninformation und Einverständniserklärung Ethikkomission prüft die Einhaltung der ethischen Prinzipien Antrag vor Durchführung der Untersuchung einreichen 39

40 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit 40