Experiment a experimentální design výzkumu v pedagogických vědách 1 Kateřina Vlčková Institut výzkumu školního vzdělávání Termín experiment v laickém jazyce Experiment v laickém jazyce používán volněji než v odborném Pokus, zkoušení 2 Experimentuje se zkouší se nová učební pomůcka Experimentální vyučování zavádí se zkušební vyučování Termín experiment v odborném jazyce Má odlišný význam než v laickém jazyce Zkrácený výraz pro „experimentální metoda“ Spíše se jedná o experimentální design výzkumu Experiment musí mít několik prvků: 3 Alespoň 2 skupiny osob s podobným složením Kontrolují se podmínky a vyhodnocuje se jejich vliv na dané skupiny osob Metoda, která spočívá v plánovitém manipulování s proměnnými odhalují se kauzální souvislosti synteticky využívá možnosti ostatních výzkumných metod Používají se různé metody sběru údajů (dotazník, škálování, testy aj.) Přístup ex post facto experimentální přístup 4 Příklad: ex-post facto X experimentální přístup 5 Terminologie v experimentálním designu 1 Subjekty osoby, které se účastní experimentu Znaky soubory vlastností, podle nichž se osoby vybírají 6 soubory vlastností, podle nichž se osoby vybírají Př. pohlaví, věk, školní úspěšnost aj. Náhodný výběr každý člen populace (př. 4. třídy) má stejnou statistickou pravděpodobnost dostat se do vzorku Experimentální plán způsob rozvržení experimentu kolik skupin, zda prestest, posttest a kolikrát apod. Terminologie v experimentálním designu 2 Experimentální skupina Skupina, ve které se realizuje experimentální působení Kontrolní skupina Skupina, ve které se působení nerealizuje 7 Skupina, ve které se působení nerealizuje Pretest Vstupní test Před experimentálním působením Posttest Závěrečný test Zadávaný po experimentálním působení Terminologie v experimentálním designu 3 Proměnná Prvek experimentu Může se měnit, nabývat různé hodnoty/vlastnosti Nezávisle proměnná Proměnná, kterou se v experimentální skupině manipuluje 8 Proměnná, kterou se v experimentální skupině manipuluje V kontrolní skupině se s ní nic nedělá Příčina Vede k následku, který se označuje jako závisle proměnná Závisle proměnná Následek vlivu nezávisle proměnné Intervenující proměnná hypotetický mezičlánek mezi obojím. Proměnné Nezávisle proměnná • otočení regulátoru hlasitosti 9 Závisle proměnná • změna hlasitosti Intervenující proměnná • změna v přístroji Proměnné v experimentálním designu osvojování učiva motivace Nezávisle proměnná Rodinné zázemí Závisle proměnná 10 zázemí Doba učení Aktuální fyzický, psychický stav IQ Metody výuky Míra osvojení učiva Druhy experimentu Laboratorní Simulační Terénní (přirozený) Formující 11 Formující Didaktický Strukturální Institucionální Výchovný sociální Laboratorní experiment Zejména v přírodních vědách popř. v psychologii, v pedagogice méně. Snaha vytvořit max. čisté prostředí, minimálně ovlivňované vnějšími vlivy. 12 minimálně ovlivňované vnějšími vlivy. Plus: Zajištění vysokého stupně kontroly nad vstupními i výstupními proměnnými. Mínus: Závěry platí pouze pro stejné laboratorní podmínky Přenos do reálné situace problematický Terénní (přirozený) experiment V pedagogice poměrně častý zásah, manipulace a změna v přirozených podmínkách 13 předností je blízkost přirozenému životu. Model experimentu Vezmi 2 rovnocenné skupiny subjektů Skupina BSkupina A Udělej všechno s oběma skupinami stejně 14 Udělej závěr o důsledcích experimentální změny Udělej všechno s oběma skupinami stejně Krom experimentální změny ve skupině B Vyhodnoť skupinu A Vyhodnoť skupinu B Model experimentu – příklad 1/5 Výzkumné téma Srovnání týmového vyučování a tradičního Vliv na úroveň vědomostí a dovedností žáků 15 Operacionalizace proměnných Týmové vyučování Současně ve třídě pracují 2 učitelé (nebo i více) Tradiční vyučování 1 učitel Model experimentu – příklad 2/5 Proměnné Nezávisle proměnná Forma vyučování 16 Forma vyučování Tradiční X týmová Závisle proměnná Vědomosti Dovednosti Model experimentu – příklad 3/5 Výběr vzorku 2 skupiny žáků Každá po 70 žácích (2 třídy) Plán výzkumu 17 Plán výzkumu Pretest změřena úroveň vědomostí a dovedností Zjistilo se, že obě skupiny mají srovnatelnou úroveň těchto ukazatelů Poté vyučování experimentální působení v experimentální skupině (týmová výuka) Model experimentu – příklad 4/5 Plán výzkumu Shodné podmínky experiment trval 1 pololetí, vyučování trvalo stejně dlouho, ve stejných předmětech 18 ve stejných předmětech se shodným místem v rozvrhu, stejné učivo, stejné učební pomůcky, učitelé měli stejnou kvalifikaci, délku praxe apod. jediné v čem se lišily skupiny bylo vyučování týmovou nebo tradiční formou Model experimentu – příklad 5/5 Plán výzkumu Posttest na konci u obou skupin Žáci v experimentální skupině dosáhli v testu dovedností 19 Žáci v experimentální skupině dosáhli v testu dovedností lepších výsledků než v kontrolní skupině V testu vědomostí stejné výsledky => závěry: týmové vyučování má větší vliv na rozvoj dovedností Model experimentu s více skupinami Nezávisle proměnná může mít více rovin Př. Organizační formy výuky Přednáška Skupinová diskuse Individualizované vyučování 20 => 3 skupiny subjektů: A, B, C Skupiny lze považovat za rovnocenné je problematické říci, která je experimentální a kontrolní V experimentu lze mít několik experimentálních a kontrolních skupin Náročné na organizování Ale ukazují lépe vlivy, lépe se odhalují souvislosti Subjekty experimentu Experiment organizujeme tak, že skupiny jsou na začátku rovnocenné Mají podobné vlastnosti, které ovlivňují podstatně závisle proměnnou Př. věk, pohlaví, prospěch, úroveň motivace, IQ, výkon v 21 Př. věk, pohlaví, prospěch, úroveň motivace, IQ, výkon v testu Seskupíme žáky do skupin, kde mají podobné charakteristiky – zvolené znaky musí být distribuovány přibližně stejně V praxi v tomto mnoho chyb Kdyby nebyly rovnocenné, rozdíly mezi skupinami by způsobovaly rozdíly ve výsledcích Příklad: výběr skupin Zvolte znaky pro výběr rovnocenných skupin subjektů v experimentu zaměřeného na prostorový výtvarný projev žáků Hlína, dřevo, skládání papíru 22 Jedná se o vlastnosti: . Příklad: výběr skupin Zvolte znaky pro výběr rovnocenných skupin subjektů v experimentu zaměřeného na prostorový výtvarný projev žáků Hlína, dřevo, skládání papíru 23 Jedná se o vlastnosti: Výtvarné schopnosti….. …věk.. ….pohlaví …handicapovaní Vliv sociokult. zázemí. Příklad: výběr skupin Zvolte znaky pro výběr rovnocenných skupin subjektů v experimentu zaměřeného na prostorový výtvarný projev žáků Hlína, dřevo, skládání papíru Uvažujte o vlastnostech jako: Věk Prospěch 24 Prospěch Verbální schopnosti Numerické schopnosti Motivace Prostorové vidění Manuální zručnost Paměť ….. …. …. Náhodný výběr subjektů pro experiment Při výběru subjektů do skupin existuje mnoho nástrah, které mohou vést pak ke zkreslení výsledků kvůli výběru Př. prospěch 25 jeden učitel preferuje jiné vlastnosti než druhý Není to přesný údaj pro dělení do skupin Př. vědomostní testy Také nevhodným kritériem Mívají nízkou reliabilitu Může se objevit něco, co výzkumník nezná Náhodný výběr do skupin Výběr do rovnocenných skupin dle více znaků Problém: není dost lidí s daným znakem Čím vyšší počet znaků, tím těžší najít dostatek osob Řeší se to náhodným přiřazováním subjektů do skupin 26 skupin Zvládnou se vlivy, které výzkumník nezná Dělá se na začátku před realizací experimentu Počet subjektů min. 40 na skupinu Když je nižší, výrazně to zkreslí výsledky Lépe výrazně vyšší počet Dá se určit výpočtem Experimentální plán pretest působení posttest Skupina A ano P1 ano 27 Skupina A ano P1 ano Skupina B ano p2 ano Experimentální plán pretest působení posttest Skupina A ne P1 ano 28 Skupina A ne P1 ano Skupina B ne p2 ano Experimentální plán pretest působení posttest Skupina A Ano P1 Ano 29 Skupina A Skupina B Ano ano P1 P2 Ano ano Skupina C Skupina D Ne ne P1 P2 Ano ano Efekty u experimentálních designů Řada efektů může ovlivnit a zkreslit výsledky: Hawthornský efekt Placebo efekt Historie 30 Historie Zrání, maturace Testování Instrumentace Mortalita Regrese k průměru Efekty u experimentálních designů Řada efektů může ovlivnit a zkreslit výsledky: Nebezpečí sociální interakce difuze nebo imitace intervence/ošetření 31 difuze nebo imitace intervence/ošetření kompenzační rivalita/soupeření demoralizace z rozhořčení/naštvání kompenzační vyrovnání intervence/ošetření Hawthornský efekt 1 Experiment je náročný na organizaci Řada negativních činitelů může ovlivnit výsledky H.e. dle továrny v Hawthornu blízko Chicaga Dělali výzkum, zda zlepšení osvětlení má vliv na výkon dělníků Skupiny rovnocenné, shodné prac. podmínky 32 Skupiny rovnocenné, shodné prac. podmínky Jediný rozdíl –v experimentální sk. bylo osvětlené intenzivnější X zvýšil se výkon i kontrolní skupiny!! Zvyšovalo se a snižovalo osvětlení náhodně Ukázalo se, že výkon se zvýšil vždy, když se dělala změna (změna osvětlení, změna ve skupinách) Dělníci nebyli ovlivněni ani tak experimentálním působením Byli ovlivněni tím, že se účastnili experimentu To zvýšilo jejich pracovní motivaci Hawthornský efekt 2 Efekt způsobený tím, že subjekty vědí, že jsou sledovány, a chovají se jinak, než očekávají výzkumníci Př. ve škole 33 Př. ve škole přítomnost výzkumníků vzbuzuje zvědavost žáků i učitelů, ti záměrně i nezáměrně pak mění své chování ve snaze ukázat se lepší Často to vede ke zlepšení výkonu v kontrolní skupině, u které se neočekává Placebo efekt Odstranění efektu v medicíně Kontrolní skupina dostává placebo = látku,která neobsahuje účinné složky 34 Placebo efekt Efekt vyvolaný přesvědčením pacienta, že je léčen John Henry efekt Později se rozlišil Nežádoucí vliv na kontrolní skupinu John Henry efekt 35 John Henry efekt Nežádoucí vliv na experimentální skupinu Hawthornský efekt Nevýhody experimentální metody Nevýhody Patří mezi náročné metody Používá další metody 36 a navíc zavádí experimentální změnu (nezávisle proměnnou) její působení se kontroluje Klíčový je výběr (sestavení) výzkumných skupin a kontrola závisle proměnné Přínosy experimentální metody Výhody Umožňuje zajít dále než např. pozorování (popis jevů) 37 (popis jevů) Zjišťuje proč se dané jevy chovají jak se chovají Odhaluje kauzální souvislosti Literatura GAVORA, P. Úvod do pedagogického výzkumu. Brno : Paido, 2002. PELIKÁN, J Základy empirického výzkumu pedagogických jevů. Praha : Karolinum, 1998. GALL, M. D.; BORG, W. R.; GALL, J. P. Educational Research. AnGALL, M. D.; BORG, W. R.; GALL, J. P. Educational Research. An introduction. N. Y. : Longman, 1996. JANÍK, T., VLČKOVÁ, K. Sbírka studijních materiálů k předmětu „Základy pedagogické metodologie“, In Virtuální studovna Katedry sociální pedagogiky PdF MU. Brno: Masarykova univerzita, 2003, [online] Dostupné z: http://www.ped.muni.cz/wsocedu/virtual/pdf/TJ_studijni_mat.pdf 38