Empirische Forschung. Übung zur Vorlesung Kognitive Modellierung. Kognitive Modellierung Dorothea Knopp Angewandte Informatik/ Kognitve Systeme

Transkript

1 Empirische Forschung Übung zur Vorlesung Kognitive Modellierung S. 1

2 Überblick: Forschungsprozess Theoriebil dung Auswertung Interpretation Operationalisierung Erhebung S. 2

3 Versuchsplanung Festlegung der Art der Untersuchung Auswahl einer Stichprobe Materialerstellung S. 3

4 Arten von Untersuchungen Experimentelle vs. nichtexperimentelle/ vorexperimentelle Versuchspläne Labor vs. Feldexperimente Querschnitts-vs. Längsschnittuntersuchungen S. 4

5 Experimentelle Versuchspläne S. 5

6 One-Shot-Design Beobachtung / Messung einer Variable Entweder mit oder ohne Intervention Vorteile Deskriptive Aussagen möglich Nachteile Keine Aussagen über Zusammenhänge oder Kausalzusammenhänge möglich S. 6

7 Korrelationsstudien (Zeitgleiche) Beobachtung/ Messung von mindestens 2 Variablen Eine Stichprobe Keine Kontrollgruppe Vorteile Aussagen über Zusammenhänge (Korrelationen) zwischen den Variablen ist möglich Nachteile: Wirkrichtung der Variablen: unbekannt Kausalschlüsse nicht möglich S. 7

8 Korrelationsstudien Trennung von UV und AV: 1. nicht gegeben 2. theoretisch gegeben (vermutete Wirkrichtung) 3. UV-AV-Sequenz, die zeitgleich erhoben wird Ex-Post-Facto-Studien: aus den vorgefundenen Fakten wird im Nachhinein auf deren Verursachungsbedingungen geschlossen S. 8

9 Prä-Post-Vergleich (vorexperimentelle Versuchsanordnung) Beobachtung / Messung einer Variable Vor und nach einer Intervention Eine Stichprobe Keine Kontrollgruppe Nachteile: Keine Aussagen über einen Kausalzusammenhang Mögliche Störeffekte: Zeit- und Reifungseffekte S. 9

10 Einfacher/ Statistischer Gruppenvergleich Feldstudie Beobachtung/ Messung von einer Variablen (AV) an 2 kategorial oder natürlich vorgegebenen Stichproben / Gruppen keine Manipulation der UV keine randomisierte Gruppenzuteilung Vorteile: Aussagen über den Zusammenhang zwischen der Gruppe und der gemessenen Variable können getroffen werden Nachteile: Keine Aussagen über Kausalität möglich S. 10

11 Quasi-Experiment Experiment mit natürlichen Gruppen (z.b. Schulklassen) Randomisierte Zuteilung zu (mindestens) 2 Versuchsbedingungen Vorteile: Kausalaussagen möglich Nachteile Interne Validität niedriger als bei Experimente Alternativerklärungen des Effekts sind möglich S. 11

12 Experiment Unter einem Experiment versteht man die systematische Beobachtung einer abhängigen Variable unter verschiedenen Bedingungen einer unabhängigen Variable bei gleichzeitiger Kontrolle der Störvariablen, wobei die zufällige Zuordnung von Probanden und experimentellen Bedingungen gewährleistet sein muss. Systematische Beobachtung Willkürliche Veränderung der Bedingungen (UV) Möglichst große Kontrolle von Störvariablen Randomisierung der Probanden und der Bedingungen S. 12

13 Gütekriterien des Experiments Interne Validität Eindeutige Kausalinterpretation zwischen UV und AV möglich UV AV Externe Validität Generalisierbarkeit / Repräsentativität der Untersuchung Auf andere Personen Auf andere Situationen Auf andere Zeitpunkte S. 13

14 Arten von Experimenten Feldexperiment: Experiment findet im natürlichen Setting statt (Alltagsbedingungen) Störfaktoren können nicht ausgeschlossen werden Hohe externe Validität Laborexperiment Experiment findet im künstlichen, zum Zweck der Untersuchung geschaffenen Setting statt Störfaktoren können (zum Teil) ausgeschlossen werden Hohe interne Validität S. 14

15 Laborexperiment Theoriebil dung Auswertung Interpretation Operationalisierung Erhebung S. 15

16 Feldexperiment Theoriebil dung Auswertung Interpretation Operationalisierung Erhebung S. 16

17 Querschnitt vs. Längsschnittstudien Querschnittstudien Stichproben von Individuen verschiedener Altersgruppen werden zu einem Messzeitpunkt untersucht Vorteile: Leichtere Gewinnung von Versuchspersonen Ökonomischer Keine Retest-Effekte Nachteile Keine Informationen über intraindividuelle Veränderungen Mögliche Kohorteneffekte Generalisierbarkeit auf andere Erhebungszeitpunkte fragwürdig S. 17

18 Querschnitt-vs. Längsschnittstudien Längsschnittstudien Stichprobe von Individuen eines Ausgangsalters wird zu verschiedenen Zeitpunkten untersucht Vorteile: Messung von intraindividuellen Unterschieden möglich Vergleichbarkeit von verschiedenen Altersgruppen gut gegeben Nachteile: Retest-Effekte Generalisierbarkeit auf andere Kohorten fragwürdig Zeitlich sehr aufwändig Selektive Stichprobenveränderungen S. 18

19 Übung zu Versuchsplänen Welche Arten von Untersuchungen werden in den folgenden Forschungsansätzen verwendet? S. 19

20 Übung zu Versuchsplänen Ein Forscher sucht Faktoren, die die Leistung der Schüler beeinflussen. Er beobachtet die Unterrichtsmethode (Frontalunterricht, Gruppenunterricht, eigenständiges Lernen, ), die Aufmerksamkeit während dem Unterricht und Freizeitbeschäftigungen (z.b. ein Musikinstrument spielen, Sport treiben, Schachclub, ) etc. S. 20

21 Übung zu Versuchsplänen Ein Forscher sucht Faktoren, die die Leistung der Schüler beeinflussen. Er beobachtet die Unterrichtsmethode (Frontalunterricht, Gruppenunterricht, eigenständiges Lernen, ), die Aufmerksamkeit während dem Unterricht und Freizeitbeschäftigungen (z.b. ein Musikinstrument spielen, Sport treiben, Schachclub, ) etc. S. 21

22 Übung zu Versuchsplänen Ein Forscher sucht Faktoren, die die Leistung der Schüler beeinflussen. Er beobachtet die Unterrichtsmethode (Frontalunterricht, Gruppenunterricht, eigenständiges Lernen, ), die Aufmerksamkeit während dem Unterricht und Freizeitbeschäftigungen (z.b. ein Musikinstrument spielen, Sport treiben, Schachclub, ) etc. S. 22

23 Übung zu Versuchsplänen Was für Versuchsplane könnte bei den im Artikel von Siegler und Chen beschriebenen Untersuchungen zur Verwendung von Regeln bei Waagebalkenproblemen verwenden? S. 23

24 Stichproben Repräsentativität der Stichprobe: Ausmaß, in dem das Zielmerkmal der Stichprobe dem Zielmerkmal in der Population entspricht Zufallsstichprobe Zufällige Ziehung aus der Population Idealfall: die Ziehung jeder Person ist gleich wahrscheinlich praktisch nie der Fall! Geschichtete / stratifizierte Stichprobe Zufallsstichproben aus Teilpopulationen S. 24