1

Tema 2 - Metodologia experimental

Objectius

• Entendre i saber diferenciar entre validesa interna i externa.

• Entendre i saber diferenciar entre selecció i assignació de la mostra.

• Ser capaç de representar un disseny experimental esquemàticament.

• Conèixer algunes de les amenaces a la validesa interna.

• Conèixer les tècniques de control adreçades a millorar la validesa interna.

• Saber classificar els dissenys experimentals.

• Conèixer les principals característiques de les dues estratègies de comparació (intersubjecte i

intrasubjecte).

• Conèixer els dissenys factorials i les seves variants més importants.

• Entendre el concepte d’interacció.

ESQUEMA

2.1. Conceptes bàsics

2.2. Dissenys intersubjecte unifactorials

2.3. Dissenys intrasubjecte unifactorials

2.4. Dissenys factorials

2

2.1. Conceptes bàsics

2.1.1 Exemple “Viatge a través d’un experiment”

Hipòtesi: Si s'utilitza un mètode d'ensenyament assistit per ordinador (EAO), llavors

incrementarà el rendiment a mates.

VI: Mètode d’ensenyament; VD: Rendiment en mates

Variables de context: coneixements previs de mates, intel·ligència, interès per la informació.

La manera en com tractem aquestes últimes variables és important en determinats

experiment.

2.1.2 Característiques dels experiments

- Relacions causals. El propòsit del disseny experimental és una característica de l’experiment.

- Manipulació VI: L’investigador crea les condicions per a que es produeixin determinats nivells

de la VI i els administra a cada participant abans de mesurar la VD. L’experimentador

determina que és experimentalment fort respecte una situació que determina que no ho sigui i

que, en el moment en què es subministra l’estímul a la persona, l’experimentador controla.

Dos exemples en què hi ha o no la possibilitat de manipular la VI

1. La fluïdesa verbal de les dones és superior a la dels homes. VD: fluïdesa verbal (el que

jo vull explicar); VI: sexe. En aquest cas no podem manimpular la VI perquè no podem

decidir si una persona es home o dona.

2. L’adherència terapèutica (que les persones compleixin el que se’ls diu en la terapia) es

veu facilitada pel fet que pacient i terapeuta siguin del mateix gènere. VD: l’adherència

terapéutica (el que vull explicar); VI: concordança en el gènere de pacient i terapeuta.

En aquest cas, podríem manipular la VI tenint un grup d’homes (o dones) i distribuir-

los en dos grups, un amb un terapeuta home i un terapeuta dona (amb això controlem

la validesa externa, que ens permet generalitzar).

- Control: L’experimentador pren una sèrie de precaucions per evitar que les variables

estranyes (variables del context, n’hi ha algunes que poden emmascarar, variables

confusionistes, i n’hi ha d’altres tipus) provoquin confusió.

Hi ha una absència d’espurietat (la tercera condó per parlar de relació causal) que està

especialment relacionada amb el concepte de control.

- Tècnica de control: constància. (exemple mates) Es necessiten dos grups (si aquest

dos grups són molt heterogenis no funciona i es produeix espurietat). Aquesta tècnica té com

objectiu fer que les variables confusionistes, deixen de ser variables i passen a ser constants.

Un problema d’aquesta tècnica és que és difícil trobar gent que compleixi el perfil que

nosaltres volem. Un altre seria que no podem saber si he homogeneïtzat la mostra i controlat

totes les variables (impossibilitat pràctica de ser exhaustiu). També seria un problema el no

poder generalitzar els resultats degut a l’homogeneïtat de la mostra i l’especificitat d’aquesta.

3

- Tècnica de control: assignació aleatòria (randomització). El seu propòsit és utilitzar

l’atzar per equilibrar els grups que volem comparar. El problema que es pot produir és que

l’atzar no distribueixi els grups de manera equilibrada, això dependrà de la mida de la mostra

(a mesura que la mostra es fa gran, la possibilitat que la mostra quedi ben repartida

augmenta). Sempre que hi ha assignació aleatòria hi ha manipulació de VI, però no sempre que

hi ha manipulació de VI hi ha assignació aleatòria (possible pregunta d’examen).

- Aleatorització

2.1.3 Sobre la importància de l’assignació aleatòria: l’atzar en el disseny experimental

2.1.4 Fonts especials d’error

• Expectatives de l’experimentador

• Pèrdua de subjectes (no aleatòria)

• Regressió a la mitjana

4

2.1.5. Avaluació d’efectes: introducció al concepte de significació

1.Distribució sota el supòsit de no diferències

2. Rang de valors més freqüents

3. Situar d en la distribució teòrica

4. Establir nivell de significació

2.1.6. Propietats que s’ha d’exigir als experiments

• Validesa

• Fiabilitat

• Sensibilitat

Recordar que…

Per parlar de disseny experimental cal que hi hagi:

• Manipulació de la/es VI/s

• Aleatorització:

Disseny exp. Intersubjecte: Equilibrat

Disseny exp. Intrasubjecte: Contrabalanç o Reequilibrat

5

2.2 Dissenys intersubjecte unifactorials

Dissenys experimentals caracteritzats per la presència d’una sola VI (unifactorial) i per assignar

a l’atzar els subjectes a una de les condicions

És intersubjecte perquè comparo respostes de participants diferents. Fa una repartició

aleatòria sense restriccions.

2.2.1 Disseny de grups aleatoris

Assignació aleatòria sense restriccions

2.2.2. Disseny de grups aleatoris amb blocs

Assignació aleatòria amb restriccions: el bloqueig.

Disseny de grups aleatoris amb diversos subjectes per nivell i bloc.

6

Disseny de grups aleatoris amb un subjecte per nivell i bloc

(constància: només intervenen en el estudi estudiants que tenen un nivell baix, és a dir,

mantenim el coneixement previ constant. En el cas de l’assignació aleatòria de grup aleatoris

agafo un grup i realitzo una repartició a l’atzar amb dues categories de la VI.)

2.2.3. Dissenys especials

León i Montero (2003): placebo (Placebo: utilitzem una condició control que reprodueix tots

aquells aspectes del tractament que es consideren innocus (sense efecte)) i doble cec (cec és

l’aspecte que estem intentant contrastar d’un tractament per exemple. Simple cec: qui rep el

tractament no sap si està rebent el tractament actiu o el placebo. La versió del doble cec ni qui

rep el tractament ni qui l’administra saben si estan subministran o estan reben el tractament

actiu o el placebo)

2.2.4 Representació esquemàtica del disseny experimental

2.2.5. Síntesi

Fins ara hem treballat l’assignació a l’atzar i el

bloqueig principalment.

(constància: mantenir el mateix valor d’una

variable per a tots els participants)

(aparellament: és un tipus de bloqueig, busco

parelles de persones que comparteixen una

caract. i assigno cada parella amb un cas

experimental).

(bloqueig: quan abans d’assignar l’atzar controlem la mostra per assignar una variable?

7

2.3. Dissenys intrasubjecte unifactorials

2.3.1. contraposició de dues estratègies de comparació

Exemple: qualitat percebuda del vi. Es vol estudiar l’efecte de la informació que apareix en

l’etiqueta de les ampolles de vi sobre la qualitat percebuda del vi. Amb aquest objectiu es

dissenya una investigació amb dues condicions. VD qualitat percebuda del vi; VI: l’etiquetatge

de les ampolles sobre la procedència. V. Estranyes: si fuma o no (aquesta variable pot ser

confusionista). Per controlar aquesta última variable és fer que tota la mostra sigui no

fumadora.

En la intersubjecte comparo respostes de subjectes diferents i en la intrasubjecte (compara

respostes dins dels mateixos subjectes) controlo l’ordre de presentació del que s’ha de valorar

ja que així controlo els desavantatges que s’explicaran més endavant d’aquest disseny, en

aquest cas, la valoració de la qualitat del vi. Tots els participants rebran totes les categories de

la variable independent.

En un disseny inter l’objectiu principal és trobar grups equivalents i equiparables entre ells en

el cas dels intra cal buscar períodes de presentació equivalents.

8

2.3.2. Avantatges i inconvenients de l'estratègia de comparació intrasubjecte

Avantatges

El subjecte actua com a control propi.

Economia de subjectes i procediment. És un disseny que epr obtenir el amteix

rendiment calen pocs participants.

Inconvenients

Efecte de persistència. Que es barregi el que es presenti primer amb el que es presenti

després.

Efecte de període. L’organisme que rep l’estimulació no sempre està igual i pot influir

en l’experiment. Pràctica, cansament, motivació, etc.

2.3.3. Tècniques de control associades a l'estratègia intrasubjecte

Contrabalanç: tècnica de control dels efectes de període i de persistència que consisteix en la

variació sistemàtica de l’ordre de presentació dels nivells de la variable independent.

Procediment:

1. Generar les permutacions possibles de tractaments (o nivells de la variable independent).

2. Assignar a l'atzar els subjectes a les seqüències de tractament (ordres de presentació)

seleccionades (seleccionades perquè no sempre s’utilitzen tots els ordres possibles).

En el segon cas, els 30 participants passen per les dues proves. Hi ha una divisió de la variable

independent.

9

2.3.4. Síntesi

Exemple p. 31:

Nombre subjectes en la mostra? 48 subjectes

Quants ordres de presentació? 24 ordres de presentació

Nombre de subjectes en cada condició experimental supusant que hi han els mateixos? 48

subjectes

Nombre de subjectes en cada ordre de presentació? 2 subjectes

10

2.3 Dissenys factorials

2.4.1 Exemple: Un cas en què s’investiguen simultàneament diez Vis

Hipòtesi: el DAE (Desordre afectiu estacional) disminuirà amb a) l’exposició extra a la llum i b)

simultàniament amb la realització d’exercici aeròbic.

Amb aquest experiment (no unifacotrial) puc esbrinar si realitzant el que demanen cada una

de les Vis provoca un efecte determinat. No vull saber si independentment les VI provoquen

un efecte, vull saber si conjuntament provoquen un efecte (interacció).

Enlloc de tractar el tema de l’article (llum, esquí...) parlarem de:

Hipòtesi: (a) la sensació de dolor disminueix quan els subjectes fan una tasca distractora (llegir

en veu alta un text); i (b) simultàniament la sensació de dolor pot variar en funció d'un «efecte

d'experimentador» en els nois pel fet que l'experimentador sigui una dona jove.

[VI: Distracció (Sí/No) / VI: Investigador (home/dona)] VD: Sensació dolor / VEst.: resistència

al dolor, orientació sexual…

Volem saber com afecta una VI, com afecta l’altre i com afecten les dues conjuntament.

Esquema del disseny

(factor i VI són sinònims)

11

2.4.2 Característiques

- Condicions experimentals: combinacions de nivells de les VI.

- Notació: una sèries de termes expressats per una expressió multiplicativa que indica la

quantitat de variants que té la variable independent.

Nre nivellsVI-1 x Nre nivellsVI-2 x …. x Nre nivellsVI-j (3x4x2x2 la primera variable I té 3 nivells,

la següent en tè 4…).

- Diferència entre un disseny factorial i un disseny amb blocs: no hem de confondre’ls; en el

disseny factorial no volem controlar sinó volem veure com infereix.

Un disseny factorial és més ric que dos dissenys simples.

Extensions del disseny factorial 2 x 2

• nivells

• VIs

• Altres tipus de variables. Important: un disseny factorial serà experimental si només una de

les Vis es manipula i assigna aleatòriament? Sí, és experimental. A alguna de les V se li ha

d’haver aplicat aleatorització.

En un disseny factorial jo puc incorporar variables que no estiguin assignades aleatòriament.

2.4.3 La interacció

Hi ha interacció quan l’efecte d’una VI es modifica quan canvien els nivells d’una altra VI

inclosa en el disseny factorial.

Per saber si hi ha interacció cal estudiar els efectes simples.

a) Quina informació es pot extreure d’un disseny factorial?

Efectes principals

Efectes simples

12

b) Quina d'aquesta informació ens serà útil per formular conclusions? Els efectes simples

Resultats de l’estudi (alterada la representació per facilitar la representació gràfica dels efectes

principals i els efectes simples)

1. Efectes simples de “Gènere de l’investigador”

1.1 Quin és l'efecte del Gènere de l’investigador quan s'aplica distracció (efecte simple)?

La comparació es realitza entre els dos primers valors (40 i 20).

1.2 Quin és l’efecte del Gène de l’investigador quan no s’aplica distracció (efecte simple)?

Hauríem de mirar i comparar els dos valors en què no hi ha distracció (30 i 10)

2. Efectes simples de “Distracció”

2.1 Quin és l’efecte de Dsitracció quan l’investigador és una dona (efecte simple)?

2.2 Quin és l’efecte de Distracció quan l’investigador és un home (efecte simple)?

Quan els efectes simples (concepte que utilitzo epr identificar determinats efectes) no canvien,

no hi ha interacció. Quan passa això, les conclusions de l’estudi les puc plantejar a partir dels

efectes principals.

3. Efectes principals de “Gènere de l’investigador”

3.1 Sense tenir en compte si s’aplica o no distracció, quiné s l’efecte del Gènere de

l’investigador?

4. Efectes principals de “Distracció”

4.1 Sense tenir en compte el Gènere de l’investigador, quiné s l’efecte de distracció?

13

Hi ha interacció quan l’efecte d’una VI (sobre la VD) es modifica quan canvien eñs nivells d’una

altra VI inclosa en el disseny factorial. Per poder valorar si passa o no passa, hem d’estudiar els

efectes simples.

Gràfica 2.4.3 representació gràfica dels efectes simples. La diferencia entre 160-120 és l’efecte

simple de la distracció quan la persona és una dona. No es modifica, no hi ha interacció,

perquè en tots dos casos l’efecte és de 40 té com a conseqüència que les línies que

representen els efectes simples siguin paral·leles.

Com mirar els efectes simples i els efectes principals (TOTS ELS PARTICIPANTS SÓN HOMES).

Per calcular els efectes principals cal trobar els 4 valors del costat i de sota (110 / 60 ; 100 / 70

= Ef. Principal distracció: 30 ; Ef. Principal Invest.: 50). Quan l’investigador és un home

augmenta la tolerància al dolor un 40 i quan és dona un 20. L’efecte de la distracció llavors

queda potenciat quan és un home. El fet que l’investigador sigui una dona fa que augmenti la

tolerància un 60.

Una interacció es produeix quan els efectes no són estables. Sempre s’han d’¡estudiar tots els

efectes i s’ha de valorar quins ens donen més informació i quins menys.

Interacció no ordinal: l’efecte d’una variable s’inverteix quan canvien els nivells de l’altra. En

una gràfica, quan les línees es creuen la interacció és no ordinal.

14

CONCLUSIÓ FINAL DE TOT AIXÒ: Si els efectes simples canvien, hi ha interacció i no es pot

basar la conclusió del factorial en els efectes principals.

2.4.4 Casos especials d’interacció

Quan mirem com s’estudia la VD hem de tenir clar quina mesura s’utilitza. En el cas de la

gràfica s’observa un efecte de sostre (la nota dels estudiants no pot sobrepassar el 10 i per

això es produeix aquest efecte).

• Efecte sostre: part de dalt de la gràfica.

• Efecte terra: part d’abaix de la gràfica.

2.4.5 Tipus de dissenys factorials

• Disseny factorial intersubjecte: quan tot el disseny factorial es basa en comparar subjectes

diferents, parlem de disseny factorial intersubjecte.

Exemple: disseny experimental 2x3 en què s’ha afegit una altra condició en la variable

distracció. Tindrà per tant, 6 condicions experimentals, i un dels grups que necessitem només

passarà per una condició experimental. Conseqüentment necessitaré 6 grups diferents de

subjectes.

• Disseny factorial intrasubjecte: el mateix grup passa per 4 (o més, depenent de la quantitat

de variables) condicions experimentals diferents. Llavors, tot els subjectes passaran per totes

les condicions experimentals de l’experiment.

Exemple: disseny factorial 2x3 en què s’ha afegit una altra condició en la variable distracció. En

aquest cas, amb un grup en tindrem prou per què tots els subjectes passaran per totes les

condicions experimentals.

• Disseny mixt: en un mateix disseny factorial combino les dues estratègies anteriors de

comparació. Necessitem tants grups com categories tingui la variable intersubjecte.

Exemple: disseny factorial 2x3 tindrà 6 condicions experimentals. La variable intersubjecte és la

de dues categories la de intrasubjecte és la de 3. En aquest cas es necessiten dos grups de

subjectes.

15

2.4.6 Síntesi

“Interrogant” un disseny factorial

• Quants factors (variables independents) intervenen?

• Quants nivells/categories té cada factor?

A partir de les respostes a aquestes dos últimes preguntes ja sé el producte (2x2, 2x3…)

• Quantes condicions experimentals hi ha? (a partir de realizar el producte)

• Quina estrategia de comparació s’utilitza per estudiar cada factor?

• Quants grups de subjectes diferents intervenen?

• Quines tècniques de control intervenen? En quines assignacions intervé l'atzar?

Exemple (Exercici 2.6.)