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1 2. Diseños 2. Diseños experimentales experimentales Roser Bono Cabré Dpto. de Metodología de las Ciencias del Comportamiento Universidad de Barcelona [email protected] du

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El diseño experimental es una estructura de investigación donde al menos se manipula una variable y las unidades son asignadas aleatoriamente a los distintos niveles o categorías de la variable o variables manipuladas

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  • 2. Diseos experimentales

    Roser Bono CabrDpto. de Metodologa de las Ciencias del ComportamientoUniversidad de [email protected]

  • Descripcin del concepto El diseo experimental es una estructura de investigacin donde al menos se manipula una variable y las unidades son asignadas aleatoriamente a los distintos niveles o categoras de la variable o variables manipuladas.

  • Modelo de variacin y constancia

    Variacin sistemtica de la variable independiente

    Control y neutralizacin de las variables extraas

  • Variables del diseo experimentalTipo Accin

    V. Independiente Manipulacin

    V. Dependiente Medicin

    V. Extraa Control

  • Papel de las variables en el contexto experimentalVariable Papel

    V. Independiente Causa

    V. Dependiente Efecto

    V. Extraa Confusin

  • Manipulacin de la variable independiente Manipulacin experimental de una variable independiente se refiere, en una situacin simple, a la aplicacin de un valor dado de una variable a un grupo de individuos y un valor diferente de la misma variable a un segundo grupo de individuos.

  • Variable dependiente La variable dependiente es conocida, tambin, por variable de medida, de respuesta o de resultado. Es aquel aspecto de comportamiento sobre el que esperamos observar el efecto de la variacin sistemtica de la variable independiente.

  • Control experimental

    El control consiste en eliminar o bien neutralizar cualquier fuente de variacin extraa capaz de confundir la accin de la variable de tratamiento

  • Planificacin del diseo experimental

    1. Formulacin de la hiptesis.2. Seleccin de la variable independiente y dependiente adecuada.3. Control de las variables extraas.4. Manipulacin de la/s variable/s independiente/s y registro de la variable dependiente o de medida.5. Anlisis estadstico de los datos.6. Inferencia de la relacin entre la variable independiente y la dependiente.

  • Objetivos especficos del Diseo experimental

  • OBJETIVOS

    CONSECUCINMaximizar la variancia sistemtica primariaMediante la adecuada eleccin de los valores de la variable independienteMediante la seleccin de un diseo adecuadoControl de las fuentes de variacin secundariasAumentando la precisin en la medida de los registros y seleccin de sujetos homogneosMinimizar la variancia del error

  • Diseo experimental y control

  • Tcnicas de control asociadas al diseoTcnica de controlDiseo

    AleatorizacinDiseos de grupos completamente al azarConstanciaDiseos de dos grupos apareados y de bloquesEl sujeto como control propioDiseos intra-sujetos o de medidas repetidas

  • Pasos del modelo de prueba estadstica

  • Formulacin de la Hiptesis de nulidadFormulacin de la Hiptesis alternativaEstadstico de la prueba y nivel de significacinClculo del valor emprico del estadstico de la prueba.Decisin estadstica de aceptar o rechazar la hiptesis de nulidad.Rechazo de H0 Si p 0,05Paso 1Paso 2Paso 3Paso 4Paso 5

  • Diseo experimental y causalidadLa caracterstica bsica del diseo experimental se reduce a la siguiente cuestin: Cmo conseguir la equivalencia inicial de los grupos expuestos a los distintos niveles o condiciones de la variable independiente? ..//..

  • Esto se consigue mediante la completa aleatorizacin de las unidades de observacin (por lo general, sujetos o individuos) a los diferentes niveles de la variable manipulada o condiciones experimentales. ..//..

  • En virtud de la aleatoriedad, se asume que los grupos son iguales en todas las variables relevantes extraas y, por consiguiente, son comparables (es decir, equivalentes). Cualquier diferencia constatada, al comparar los grupos experimentales, ha de ser atribuida al nico factor de variacin sistemtica o variable manipulada.

  • Clasificacin del Diseo experimental clsico

  • Diseo de dos grupos

  • Concepto Una de las situaciones ms simples de investigacin experimental, tanto en ciencias sociales como del comportamiento, es la formada por dos grupos, uno de control y otro experimental. ..//..

  • La condicin bsica de cualquier experimento es la presencia de un grupo de contraste denominado grupo de no tratamiento o de control. Esto no quiere decir que el diseo experimental de dos grupos slo se caracteriza por la ausencia o presencia de tratamiento.

  • Clasificacin

  • Tcnica de control Diseo

    AleatorizacinDiseo de dos grupos completamente al azarConstanciaDiseo de dos grupos apareados Diseo de bloques de dos tratamientosEl sujeto como control propioDiseos de medidas repetidas (Sujetos x Tratamientos)

  • Formato del diseo de dos grupos completamente al azar

  • Formato del diseo de dos grupos emparejados

  • S1, S2S3, S4S5, S6

  • Diseos multigrupo

  • ConceptoLos diseos multigrupo, de uso frecuente en ciencia psicolgica y social, son estructuras de una sola variable independiente a tres o ms valores o niveles. Al seleccionar ms de dos valores de la variable independiente o causal, es posible extraer la relacin funcional entre la variable independiente y dependiente del experimento.

  • Clasificacin

  • Tcnica de control Diseo

    AleatorizacinDiseo multigrupo (de tres o ms grupos completamente al azar)ConstanciaDiseo de bloques de grupos al azar

    El sujeto como control propioDiseo de medidas repetidas con tres o ms tratamientos (Sujetos x Tratamientos)

  • Diseo multigrupo al azar

  • Concepto El diseo multigrupo completamente al azar requiere la asignacin aleatoria de los sujetos de la muestra a los distintos grupos, sin restriccin alguna. Se trata de una extensin del diseo de dos grupos, ya que en esta situacin se eligen de la variable de tratamiento ms de dos valores o condiciones.

  • Formato del diseo de multigrupo al azar

  • Sujetos

    Sujetos

    Sujetos

  • Prueba de significacin generalSi la V. Independiente es categricaSi la V. Independiente es cuantitativaANOVA unidireccionalComparaciones mltiplesAnlisis de tendencias

  • Diseo de bloques de grupos al azar

  • ConceptoEl principal objetivo de la experimentacin es el control de las fuentes de variacin extraas. La neutralizacin o control de las variables extraas incide directamente en la reduccin de la variacin del error. Es decir, las unidades varan con respecto a cualquier variable a excepcin de la controlada. Siendo esto as, el margen de variacin es menor que con la presencia de la variable extraa (o variable no controlada). ..//..

  • Desde la lgica de la experimentacin, una tcnica ideal consiste en eliminar los factores extraos. Ese ideal es imposible de conseguir, tanto en contextos de investigacin social como conductual. Por esta razn, se han desarrollado unos procedimientos que, asociados a la propia estructura del diseo, permiten controlar una o ms variables extraas y neutralizar su accin sobre la variable dependiente.

  • Tcnica de bloquesMediante la tcnica de bloques se pretende conseguir una mayor homogeneidad entre los sujetos o unidades experimentales intra bloque y una reduccin del tamao del error experimental. La formacin de bloques homogneos se realiza a partir de los valores de una variable de carcter psicolgico, biolgico o social, altamente relacionada con la variable dependiente. ..//..

  • Al mismo tiempo, la presencia del azar queda garantizada ya que, dentro de los bloques, las unidades son asignadas aleatoriamente a las distintas condiciones experimentales. Cada condicin representa un nivel o tratamiento de la variable independiente.

  • Formato del diseo de bloquesBloquesTratamientosA1 A2 Aj Aa....B1B2Bk

  • Ventajas de la tcnica de bloquesSon notorias las ventajas del diseo de bloques en investigacin psicolgica al neutralizarse una potencial fuente de variacin extraa que, en caso contrario, incrementara la variacin del error. En psicologa, la mayora de las fuentes de variacin extraas, directamente asociadas a la heterogeneidad de los datos, se derivan de las diferencias interindividuales. En consecuencia, son variables de sujeto que no slo distorsionan la accin de los tratamientos sino que tambin incrementan las diferencias entre las unidades. ..//..

  • Mediante la tcnica de bloques se consigue un material experimental mucho ms homogneo, se reduce la magnitud del error experimental y se incrementa el grado de precisin del experimento.

  • Diseo factorial

  • ConceptoEl diseo factorial, como estructura de investigacin, es la combinacin de dos o ms diseos simples (o unifactoriales); es decir, el diseo factorial requiere la manipulacin simultnea de dos o ms variables independientes (llamados factores), en un mismo experimento. ..//..

  • Criterios de clasificacin

    Cantidad de niveles por factor2x2, 2x2x2, 2x3, 2x3x4, etc.Grado de controlDiseo factorial completamente al azarDiseo factorial de bloques

  • Efectos factoriales estimables

    1. Efectos simples2. Efectos principales3. Efectos secundarios

  • Efectos factoriales simples

    Es posible definir el efecto factorial simple como el efecto puntual de una variable independiente o factor para cada valor de la otra.

  • Efectos factoriales principalesLos efectos factoriales principales, a diferencia de los simples, son el impacto global de cada factor considerado de forma independiente, es decir, el efecto global de un factor se deriva del promedio de los dos efectos simples.

  • Efectos factoriales secundarios

    El efecto secundario o de interaccin se define por la relacin entre los factores o variables independientes, es decir, el efecto cruzado.

  • Formado del diseo factorial 2 x 2 completamente al azar

  • Representacin grfica de la interaccin

  • Ventajas del diseo factorialLa disposicin bifactorial aporta informacin no slo de cada factor (efectos principales), sino de su accin combinada (efecto de interaccin o efecto secundario). De esta forma, con la misma cantidad de sujetos requerida para experimentos de una sola variable independiente o factor, el investigador puede estudiar, simultneamente, la accin de dos o ms variables manipuladas. ..//..

  • Ello supone un enorme ahorro de tiempo y esfuerzo. Si se tiene en cuenta la posibilidad de analizar la accin conjunto o cruzada de las variables, se concluye que el diseo factorial es una de las mejores herramientas de trabajo del mbito psicolgico y social, puesto que la conducta es funcin de muchos factores que actan simultneamente sobre el individuo.

  • Diseo de medidas repetidas

  • ConceptoEl diseo de medidas repetidas es una extensin del diseo de bloques, en que el sujeto sustituye al bloque y acta de control propio. Con este formato, los sujetos de la muestra reciben todos los tratamientos y repiten medidas o registros de respuesta; asimismo, la comparacin de los tratamientos es intra-sujeto. ..//..

  • De este modo, el uso del procedimiento de medidas repetidas proporciona un control ms efectivo de las fuentes de variacin extraas asociadas, por lo general, a las caractersticas individuales; es decir, se consigue una reduccin de la variancia del error. ..//..

  • Esto es as porque, al actuar el sujeto de bloque, la variabilidad debida a las diferencias individuales es eliminada del error. De este modo, el diseo de medidas repetidas es una estructura ms potente que los diseos completamente aleatorizados.

  • Efectos de orden

    Los efectos de orden se derivan de la propia estructura del diseo de medidas repetidas, y deben ser neutralizados para que no confundan los efectos de los tratamientos.

  • Tipos de efectos de orden

    A) Efecto residual

    B) Efecto de perodo

  • Efecto residual El efecto residual, conocido por error progresivo, se caracteriza por la persistencia de la accin de un tratamiento ms all del perodo o tiempo de aplicacin. Representa la progresiva acumulacin tanto de los efectos facilitadores de la respuesta (efecto de la prctica, aprendizaje, etc.) como de los efectos obstaculizadores (como la fatiga mental, cansancio fsico, etc.) ..//..

  • Cuando, como es frecuente en esos casos, se produce una persistencia del efecto del tratamiento anterior sobre el tratamiento siguiente, se corre el riesgo de que los efectos queden contaminados.Solucin: ampliar los intervalos entre tratamientos

  • Efecto de perodoLos efectos de perodo ocurren cuando, independientemente del tratamiento aplicado, el sujeto responde al perodo o posicin que, en la secuencia, ocupa el tratamiento (perodo de administracin). Cabe, por lo tanto, la posibilidad de que el sujeto responda mejor al perodo que al tratamiento en s mismo. Cuando esto ocurre, el efecto de perodo confunde la accin del tratamiento.Solucin: contrabalanceo

  • Clasificacin del diseo en funcin de los factores

    Simple (SxA)Diseos de medidas repetidas Factorial (SxAxB, SxAxBxC, etc.)

  • Clasificacin del diseo en funcin de los grupos De un grupo o muestra (SxA)Diseos de medidas repetidas Multimuestra (S(A)xB)

  • Diseo de medidas repetidas simple de un grupo

  • ConceptoEl diseo simple de medidas repetidas es prototpico en esa clase de experimentos, al incorporar la estrategia de comparacin intra-sujeto. Los sujetos se cruzan o combinan con los tratamientos (Sujetos x Tratamientos). As mismo, es un diseo simple o unifactorial porque slo se evala la accin de una variable independiente o de tratamientos. ..//..

  • La principal ventaja del diseo, dada su especial disposicin, es la posibilidad de extraer del error una de sus fuentes de variacin ms importante: la variacin atribuida a las diferencias individuales.

  • Estructura del diseoLa estructura el diseo de medidas repetidas simple es similar al formato factorial de dos variables independientes. A diferencia del diseo factorial, la variable de sujetos no es manipulada, ya que se trata de un pseudo-factor. La variable de tratamientos est manipulada por el experimentador y es considerada como un autntico factor. ..//..

  • Supngase, por ejemplo, que la variable sujetos, simbolizada por S, acta a n valores, y que el factor A -variable de tratamiento-, a a valores que son aplicados, de forma secuencial, a los sujetos de la muestra. Ntese la similitud entre este diseo y el diseo bifactorial dado que, analticamente, la variable de sujetos acta como si fuera un factor. La diferencia estriba slo en la naturaleza y objetivo de las dos variables. ..//..

  • La variable S representa la variabilidad entre sujetos y no es, por lo tanto, un factor manipulado sino de control. La variable A es una dimensin de variacin manipulada por el investigador. El propsito del experimento sigue siendo el anlisis del posible impacto de la variable de tratamiento sobre la variable de respuesta. ..//..

  • Con este formato, no slo se controlan las diferencias individuales, por el pseudo-factor de sujetos, sino que se minimiza la variancia del error al sustraer una de sus principales fuentes. ..//..

  • As, el diseo de medidas repetidas simple es el procedimiento ms eficaz para probar el efecto del tratamiento. Al controlar las diferencias interindividuales, este diseo es, tambin, un potente procedimiento de anlisis, porque al reducir el error se aumenta la precisin y efectividad en probar los efectos de la variable de tratamiento.

  • Formato del diseo de medidas repetidas. Diseo de medidas repetidas simple (S x A)

  • Formato del diseo de medidas repetidas factorial (S x A x B)

  • Diseo de medidas repetidas multigrupo o factorial mixto

  • ConceptoEl diseo de medidas repetidas multigrupo, conocido tambin por diseo factorial mixto, incorpora dos estrategias de inferencia de hiptesis: estrategia de comparacin entre grupos y estrategia de comparacin intra sujetos. La estructura mixta combina, en un mismo experimento, el procedimiento de grupos independientes y el procedimiento con sujetos de control propio. ..//..

  • Puesto que el diseo mixto integra, en un mismo estudio, dos enfoques de investigacin se aplica a aquellas situaciones donde estn presentes, por lo menos, dos variables independientes. As, los valores o niveles de la primera variable independiente genera grupos separados y su efecto se infiere por la comparacin entre grupos o entre sujetos. ..//..

  • Esta variable independiente es conocida como variable entre. Los valores de la segunda variable se administran a todos los sujetos, en cuyo caso los sujetos repiten medidas. Dado el carcter de repeticin, esa segunda variable recibe el nombre de variable intra. De esto se concluye que el diseo mixto requiere siempre una estructura factorial. Por lo tanto, son experimentos donde intervienen como mnimo dos variables.

  • Clasificacin

  • 1 V.E. y 1 V.I. S(A)xB 2 V.E. y 1 V.I. S(AxB)xC Diseo factorial ...................................... mixto ...................................... Diseo de N V.E. y N V.I medidas repetidas Una variable categrica multigrupo y una intra S(A)xB Diseo split-plot Dos variables categricas y una intra S(AxB)xC etc.

  • Formato del diseo de medidas repetidas de dos grupos

  • Fin de los Diseos experimentales