Methodenlehre. Vorlesung 3. Prof. Dr. Björn Rasch, Cognitive Biopsychology and Methods University of Fribourg

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1 Methodenlehre Vorlesung 3 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 Hypothese } Merkmale einer wissenschaftlichen Hypothese } Präzise und widerspruchsfreie Formulierung } Prinzipielle Widerlegbarkeit } Operationalisierbarkeit } Begründbarkeit } Wissenschaftstheorie Falsifikationismus Karl R. Popper ( ) } Universelle, beschränkt universelle und Quasiuniverselle Hypothesen } Die allermeisten Hypothesen der experimentellen Psychologie sind quasiuniverselle Hypothesen 4 } Überprüfung durch empirische Untersuchungen } Abhängig von der spezifischen Untersuchungssituation } Welche Probanden wurden untersucht? } Wie wurde operationalisiert?

5 Generierung von Hypothesen } Hypothesenprüfende Untersuchung } Operationalisierung } Entwicklung eines Versuchsplans } Datenerhebung } Annahme / Zurückweisung der Hypothese } Verifikation vs. Falsifikation } Hypothesengenerierende Untersuchung } Exploratives Vorgehen } Notwendig wenn wenig Hintergrundwissen vorhanden } Empirische Daten bilden Grundlage für das Aufstellen einer Hypothese } Aufgestellte Hypothese erfordert unabhängige Überprüfung } Anderer, unabhängiger Datensatz erforderlich 5

6 Generierung von Hypothesen } Deduktive Hypothesengenerierung } Generierung einer Hypothese aus einer Theorie } Allgemeine Hypothese: Die Kapazität des Kurzzeitgedächtnisses beträgt 7 ± 2 Informationseinheiten } Spezifische Hypothese: Studenten können 7 ± 2 Sätze im Kurzzeitgedächtnis behalten. } Induktive Hypothesengenerierung } Generierung einer Hypothese aus einzelnen Beobachtungen } Z.B. aus den empirischen Resultaten einzelner Untersuchungen } Bsp.: Beobachtungen der Merkfähigkeit von Sätzen } Häufig sind beide Wege der Generierung beteiligt } Auch Zufall / Intuition 6

7 Beispiel } Klassische Konditionierung } Iwan Petrowitsch Pawlow ( ) } 1904 Nobelpreis für Physiologie und Medizin } Erforscht die Physiologie der Verdauung } Beobachtung: } Tiere produzieren schon Speichel bevor das Essen kommt 7

8 Beispiel } Klassische Konditionierung 8

9 Hypothese } Stellung im Forschungsprozess Induktion Deduktion Falsifikation / Verifikation Induktion 9

10 Variablen } Menschen unterscheiden sich } Vor allem in Bezug auf Erleben, Verhalten, Handeln } Psychologischer Untersuchungsgegenstand } Merkmale variieren } Merkmale haben eine Variabilität } Merkmale haben eine Varianz } Definition Variable } Variablen sind Merkmale, die in verschiedenen Ausprägungen vorkommen } Jede Variable hat mindestens zwei oder mehrere Ausprägungen } Definition Konstante } Konstante sind Merkmale mit nur einer Ausprägung } Kommen in der Psychologie sehr selten vor 10

11 Häufigkeitsverteilung (Histogramm) Variable: Schlafdauer Variable: Lernleistung Variable: Schlafdauer in Minuten 11 Variable: Anzahl erinnerte Bilder

12 Arten von Variablen } Experiment } Unabhängige Variable (UV) } Wird experimentell manipuliert } Abhängige Variable (AV) } Wird gemessen } Bsp.: Lärm (Laut vs. Leise) und Lernleistung } Vorhersage } Prädiktor } Was sagt vorher? } Kriterium } Was wird vorher gesagt? } Bsp.: Schlafdauer und Lernleistung 12

13 Arten von Variablen } Quantitative Variablen } Merkmalsausprägung ist messbar auf einer Skala } Z.B. Anzahl erinnerter Bilder, Schlafdauer, Intelligenz etc. } Qualitative Variablen } Merkmalsausprägung unterscheidet sich in ihrer Qualität } Bsp.: Augenfarbe, Geschlecht 13

14 Arten von Variablen } Beobachtbare (konkrete) Variablen } Konkret messbar (Bsp. Anzahl erinnerter Bilder, Reaktionszeit etc.) } Nicht-beobachtbare (abstrakte)variablen } Theoretische Konstrukte } Latente Variablen } Nicht direkt beobachtbar / messbar Bsp.: Intelligenz, Gedächtnisleistung } Operationalisierung notwendig 14

15 Operationalisierung } Definition } Abstrakte Konstrukte werden der Beobachtung / Erfassung zugänglich gemacht } Empirische Prüfung erfordert Operationalisierung } Es gibt häufig mehrere Möglichkeiten der Operationalisierung } Beispiel: } Hypothese: Zusammenhang Intelligenz Ängstlichkeit } Operationalisierung: } Intelligenz: Intelligenztest Raven Matrices Test Hamburg Wechsler Intelligenz Test für Erwachsene (WIE, früher HAWIE) } Ängstlichkeit Fragebögen und / oder physiologische Masse (Hautleitfähigkeit, fmri) 15

16 Operationalisierung } Das Intelligenzkonzept nach D. Wechsler } Intelligenz ist die zusammengesetzte oder globale Fähigkeit des Individuums, zweckvoll zu handeln, vernünftig zu denken und sich mit seiner Umgebung wirkungsvoll auseinander zu setzen } Die Bewertung der Intelligenz, folgt durch die Messung der Fähigkeiten } Aber: Intelligenz, ist nicht die Summe dieser Fähigkeiten } Bsp: Zweifaktorentheorie nach Spearman: Allgemeine Intelligenz (g-faktor) Weitere, spezifische Intelligenzfaktoren 16

17 Operationalisierung } Hamburg-Wechsler Intelligenztest (WIE) 17

18 Operationalisierung } Raven s Progressive Matrices Test } Messung der Fähigkeit, klar und strukturiert zu denken und komplexen Sachverhalten und Dingen Sinn zu verleihen } Deduktive Fähigkeiten } 18

19 Operationalisierung } Ängstlichkeit } Fragebogen } } bd931882a98711d4af890000e87f89ec/hb.htm } webcatalog.htm } Physiologische Masse } Hautleitfähigkeit } Amygdala Aktivierungn Tye et al., 2011 Nature 19

20 Operationalisierung } Theoretisch-inhaltliche Hypothesen } Hypothese mit abstrakten theoretischen Konstrukten / Variablen } Bsp.: Zusammenhang zwischen Intelligenz und Ängstlichkeit } Empirisch-inhaltliche Hypothese } Hypothese mit beobachtbaren / messbaren Variablen } Erstellung durch Operationalisierung } Bsp. 1: Der IQ Wert im WIE korrliert positiv mit dem Score des Fragebogen STAI-trait } Bsp. 2: Personen mit hohem Schulabschluss haben eine höhere Hautleitfähigkeit bei der Betrachtung angstauslösender Bilder } Statistische Hypothese } Hypothese mit statistischen Kenwerten } r(wie, STAI-trait) > 0 20

21 Validität } Validität } Gültigkeit } Das Messinstrument misst, was es messen soll } Die Operationanisierung erfasst, was sie erfassen soll } Bsp.: Intelligenz Intelligenztest } Validität von Messinstrumenten } Z.B. Fragebögen } Testung durch Zusammenhänge mit anderen (etablierten) Messmethoden } Korrekte Trennung von Probandengruppen } Angststörungen vs. Gesunde Probanden 21

22 Validität } Konstruktvalidität } Messinstrument umfasst das theoretische Konstrukt vollständig, präzise und nachvollziehbar } Konvergenzvalidität Messdaten, die dasselbe Konstrukt abbilden, korrelieren hoch miteinander } Diskriminanzvalidität Messdaten, die verschiede Konstrukte abbilden, korrlieren nicht miteinander } Kriteriumsvalidität } Zusammenhang zwischen Messergebnissen und empirischen Kriterium } Bsp.: Patienten vs. Gesunde Probanden, gute Prognose etc. 22

23 Reliabilität } Reliabilität } Messinstrument liefert stabile / reproduzierbare Daten } Paralleltest-Reliabilität } Ein vergleichbarer Test / Paralleltest liefert vergleichbare Daten } Retest-Relibilität } Eine Wiederholung des Tests liefert ähnliche Daten } Korrelation zwischen Messung 1 und 2 } Interne Konsistenz } Wie gut stimmen die einzelne Items eines Tests überein? } Mass für die Homogenität eines Messinstruments } Cronbachs Alpha (α) } Interrater Reliabilität } Übereinstimmung zwischen mehreren Beobachtern / Ratern 23

24 Reliabilität } Retest Relibilität } Wiederholungsmessung ergeben meist nicht den exakt gleichen Wert } Gründe } Probanden befinden sich in verschiedenen körperlichen / mentalen Zuständen } Motivation, Müdigkeit, Aufmerksamkeit etc. } Messinstrument kann verschiedene Daten liefern } Messfehler, z.b. beim Ablesen einer Stoppuhr } Auswertung } Kann Fehler beinhalten } Stabilität der gemessenen Variable } State vs. Trait Variablen } Vorteile der Mehrmalmessung / Mittelwertsbildung 24

25 Objektivität } Objektivität } Unabhängigkeit eines Sachverhaltes vom Beobachter } Durchführungsobjektivität } Die Durchführung eines Tests ist standardisiert } Unabhängig vom Versuchsleiter und den räumlichen Bedingungen } Auswertungsobjektivität } Die Auswertung des Tests ist unabhängig von der auswertenden Person } Unterschiedliche Auswerter kommen zu dem gleichen Ergebnis } Interpretationsobjektivität } Es existieren klare Regeln zur Interpretation der Messwerte } Schlussfolgerungen sind definiert 25

26 Gütekriterien von Messinstrumenten } Ojektivittät } Die Datenerfassung / Auswertung / Interpretation ist unabhängig vom Versuchsleiter } Reliabilität } Das Messinstrument liefert stabile / reproduzierbare Messwerte } Validität } Das Messintrument misst das Konstrukt, was es messen soll } Gütekriterien bauen aufeinander auf } Ohne Objektivität keine Reliabilität } Ohne Relibilität keine Validität 26

27 Aufgabe } Geschlechtereffekte bei Mathematik-Ängstlichkeit? } Text / Einleitung lesen } Was ist die theoretisch-inhaltliche Hypothese? } Wie ist sie inhaltlich begründet? Deduktives oder induktives Vorgehen? } Wie wird sie operationalisiert? } Was ist die empirisch-inhaltliche Hypthese? } Erfüllen die verwendeten Messinstrumte die Gütekriterien? } Objektivität, Reliabilität, Validität? } Vollständiger Text } /08/27/ full.pdf+html 27

28 Ergebnisse Goetz et al., 2013, Psych Science 28

29 Ergebnisse Goetz et al., 2013, Psych Science 29

30 Take-Home Messages } Wissenschaftliche Hypothesen } Präzise, widerlegbare, operationalisierbare und begründbare Vermutungen } Erfordert wissenschaftliche Prüfung durch Empirie } Variablen sind Merkmale mit zwei oder mehr Ausprägungen } } Quantitative vs. qualitative Variablen, UV vs. AV Abstrakte/ nicht-bobachtbare vs. konkrete/ beobachtbare Variablen } Operationalisierung } } wandelt theoretisch-inhaltliche Hypothesen in empirisch-inhaltliche H. um } Valide Operationalisierung wichtig Häufig verschiedene Arten der Operationalisierung möglich } Messinstrumente müssen Gütekriterien erfüllen } Objektivität, Reliabilität, Validität 30

31 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit 31