Einführung in die psychologische Methodenlehre Gerhard Rinkenauer Institut für Arbeitsphysiologie...

Einführung in die psychologische Methodenlehre

Gerhard Rinkenauer

Institut für Arbeitsphysiologie an der Universität Dortmund

Aufbau empirischer Studien

• Definition: Zuerst werden die Ziele der Studie identifiziert und präzise definiert.

• Planung und Design: Festlegen der Art der Untersuchung, der Variablen (AV, UV), Prozeduren, Kontrollmechanismen und Auswahlverfahren für Versuchsteilnehmer

• Implementierung und Vorbereitung: Vorbereiten aller benötigten Materialien und Treffen organisatorischer Maßnahmen.

• Durchführung der Studie: Protokollierung aller außergewöhnlichen Vorfälle. Sammeln aller verwendeten Materialien.

• Analyse der gewonnenen Daten: Organisation der Daten, Auswahl der statistischen Verfahren, Untersuchung von Ausreißern, Auswertung und Interpretation.

• Aufbereitung und Interpretation der Daten und Veröffentlichung der Studie.

Alltagspsychologie im Vergleich zur wissenschaftlichen Psychologie

Alltagspsychologische Aussagen

• Unangenehme Sachverhalte werden schlechter als angenehme erinnert.

• Dicke sind gemütlich. • Frauen denken unlogisch.• Latein lernen fördert das logische Denken. • Gedichte auswendig lernen verbessert das

Gedächtnis.• Brillenträger sind intelligenter.• Psychologen haben eine Macke.

Alltagspsychologie: „Wahrheitsfindung“

• Intuition – „Das sagt mir mein Gefühl“– „Das sagt schon der gesunde Menschenverstand“

• Autoritätsgläubigkeit – „Das haben schon S. Freud und C.G. Jung

behauptet“• Beispielmethode

– „Mein Großvater wurde 88, obwohl er zwei Packungen Zigaretten pro Tag rauchte“

– „Richtig - Hilde ist dick und zugleich sehr gemütlich“

Wissenschaftliche Psychologie: Wahrheitsfindung

• Aussagen werden an der Wirklichkeit mit bestimmten Methoden möglichst objektiv überprüft Empirische Überprüfung.

• Empirische Wissenschaft (Erfahrungswissenschaft)

• Andere empirische Wissenschaften: Physik, Chemie, Biologie, Medizin ...

• Beziehen sich oft auf Autoritäten.

• Verlassen sich oft auf Gefühl und Alltagserfahrung

• Sind grundsätzlich skeptisch bzgl. dessen, was andere behaupten. Fordern überzeugende Belege.

• Verlassen sich nicht (zu sehr) auf ihr Gefühl.

Alltagspsychologen Wiss. Psychologen

Wissenschaftliche Erklärung

• Erklärung = befriedigende Antwort auf eine Warum-Frage

• Beispiele– Warum werden wir müde?– Warum träumen Menschen?– Warum vergessen Menschen?– Warum erscheint uns der Mond am Horizont

größer als am Zenit?– Warum leitet destilliertes Wasser keinen Strom?– Warum ziehen sich zwei Körpermassen an?– Warum ist es nachts dunkel?

Wissenschaftliche Erklärung

1. Mir ist bekannt, dass er frustriert wurde

2. und dass „Frustration zu Aggression führt“.

Fritz ist aggressiv, weil er frustriert wurde.

Warum ist Fritz heute aggressiv?

Einzelt

atsac

he

Allgem

eine A

ussa

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Zu erklärender Sachverhalt

Zirkuläre Erklärung(Scheinerklärung)

Student: Warum ist es schwierig, gleichzeitig zu sprechen und zuzuhören?

Dr. Hell: Weil die zentralen Ressourcen einer Person limitiert sind.

Student: Aber warum sind denn die zentralen Ressourcen begrenzt?

Dr. Hell: Sie haben doch selber gesagt, es sei schwierig, gleichzeitig zu sprechen und zuzuhören.

Student: Ach so ... hmmm?

A? B

C

D

weil

weil

weilweil

Übersicht Grundkonzepte

• Ablauf einer empirischen Studie• Wie entstehen Fragestellungen und

Hypothesen?• Grundbegriffe • Hypothesenüberprüfung: Qualitätskriterien• Variablen und Hypothesen• Operationale Definition• UV/AV

Fragestellung

Vermutete Antwort: Hypothese

Überprüfbare Vorhersage

Empirische Untersuchung

Ergebnisse (Daten)

Stimmen Ergebnisse und Vorhersagen überein?

Hypothese istbestätigt

Hypothese lässt sichnicht bestätigen

MethodischeProbleme?

Methode verbessern undneue Untersuchung

Nein

Ja

Nein Ja

Wie entstehen Hypothesen?

• Durch kuriose Beobachtungen– z.B. Mondtäuschung

• Durch wiss. Kontroversen und Theorien– z.B. Mehrspeichertheorie des

Gedächtnisses• Durch praktische Fragestellungen

– z.B. Soll man verteilt oder massiert lernen?

Hypothese und Gesetz

• Hypothese = Vermutung (oft vorläufige Antwort auf eine Warum-Frage; oft vermutete Kausalitätsbeziehung).

• Gesetz = Hypothese, die empirisch bestätigt ist und nicht (inzwischen) widerlegt sein darf.

Falsifizieren und Verifizieren

• Verifizieren = Empirische Bestätigung einer Hypothese (oft schwächer als „beweisen“; Synonym „bewahrheiten“)

• Falsifizieren = Zurückweisen einer Hypothese aufgrund einer Untersuchung (oft schwächer als „widerlegen“)

Beispiele

• Alle Metalle dehnen sich bei Erwärmung aus.• Je größer eine Gruppe, desto größer ist der

Motivationsverlust bei Leistungsaufgaben.• Frustration führt zu Aggression.• Verarbeitungstiefe fördert das Behalten.

Merkmale von Hypothesen und Gesetzen

• enthalten Aussagen über die Wirklichkeit• sollen universell gültig sein

– enthalten keinen Eigennamen– kein Bezug auf Raum-Zeit-Stellen

• lassen sich grundsätzlich „widerlegen“

Forderungen an empirische Hypothesen

Hypothesen sollen:• theorienrelevant sein,• sich öffentlich überprüfen und empirisch wiederholbar

untersuchen lassen,

• vor ihrer Überprüfung aufgestellt werden, • kritisierbar sein,• möglichst hohen empirischen Gehalt haben,• einfach sein (Occam‘s Razor)

Abenteuerlich aber überprüfbar!

„Menschen, die Dinge mit anderen Menschen nicht teilen lernten, können Zahlen auch schlechter teilen.“

Originalton eines Psychologen alter Schule.

Überprüfbarkeit

Kritisierbarkeit

• Nicht tautologisch– Es gilt A oder das Gegenteil von A.– Kräht der Hahn auf dem Mist, ändert sich

das Wetter oder es bleibt so wie es ist.• Nicht metaphysisch

– Gott existiert– Das Weltall ist endlich

Empirischer Gehalt

Die Reaktionszeit ist bei 0,5‰ Blutalkohol

• verändert• verlängert • um 0,1 sec verlängert

Empirischer Gehalt (Informationsgehalt); Gefahr einer Falsifikation

Hypothesenarten

• Universelle HypotheseAlle Menschen besitzen ein Kurzzeitgedächtnis.

• Existentielle HypotheseEs gibt Menschen mit einem fotografischen Gedächtnis.

• Statistische Hypothese Frustration führt (wahrscheinlich) zu Aggression.

Statistische Hypothese

Grundgesamtheit Stichproben

Hypothese: Es gibt mehr Gelbmatiker als Grünmatiker.

Beispiel für statistischen Test- Hypothese: Die Auftretenshäufigkeit von Depression ist geschlechtstunabhängig . - Zufallsstichprobe (fiktive Daten):

N = 800 Männer, P männlich = 3% N = 500 Frauen, P weiblich = 6%

- Nullhypothese bzgl. Grundgesamtheit: p weiblich - p männlich = 0

- Beobachtet: P weiblich - P männlich = 3%

- 95%-Vertrauensintervall:

0 .88% 3.88%

P weiblich - P männlich

Nullhypothese verworfen

Hypothesen und Variablen

• Hypothesen enthalten i.d.R. eine Aussage über den Zusammenhang zweier Variablen

• Syntax von psychologischen Hypothesen – Je-desto-Hypothesen– Quantitative/qualitative Hypothesen– Variablen

Je-Desto-Hypothesen

• Typische psychologische Hypothesen– Einstellungsähnlichkeit erhöht die

Sympathie.– Verarbeitungstiefe fördert das Behalten.

• Je-Desto-Formulierung– Je größer die Einstellungsähnlichkeit, desto

größer die Sympathie.– Je tiefer eine Information verarbeitet wird,

desto besser wird sie auch behalten.

Quantitativ versus qualitativ

• Quantitativ – h = ½ ·g·t2

– Webersches Gesetz:

• Qualitativ – Menschen mit roten Haaren sind temperamentvoller– Frauen sind klüger als Männer

RkR

Variablen

QualitativStudienortZahlungsmittelGeschlechtBerufVersuchsbedingung

Quantitativ

KontinuierlichKörpergrößeGewichtelektr. Hirnpotential HautwiderstandReaktionszeit

DiskretGruppengrößeEinkommenKinderanzahl

Theoretische Begriffe (Konstrukte)

Hypothesen enthalten oft Aussagen und Begriffe

über nicht direkt beobachtbare Sachverhalte

(theoretische Begriffe, Konstrukte)

– Elektron, Gedächtnis, Gravitation, Motivation,

magnetisch, introvertiert, Sympathie,

Stromstärke.

– Vgl. dazu: hart, Atem, Eisen, Laufen, nass, grün, laut, schnell, schwer, alt, Hügel, Haus.

Operationale DefinitionBridgman, P.W. (1927). The logic of modern physics. New York:

Macmillan.

KonstruktBeobachtbarer(messbarer) Indikator

HungerWie schnell wird gegessen?Wie viel wird gegessen?Stärke des Magenknurrens?

Konkretisierung

Konkretisierung

Müdigkeit

• Häufiges Gähnen• Augenreiben• Verlangsamte Reaktionen

Träumen

• Redet im Schlaf• Wälzt sich im Bett• Bewegt seine Augen (REM-Phase)• Typisches Muster von Gehirnströmen

Minimalforderungen

• Indikator darf selbst kein Konstrukt sein – Müdigkeit Konzentrationsverlust– Depression Antriebsverlust

• Mehrzahl der Wissenschaftler müssen der Operationalisierung zustimmen können.

Messen

• Operationalisierung von theoretischen Begriffen führt zu messbaren Größen

• Messbarkeit ist eine notwendige Voraussetzung, um den Zusammenhang zwischen zwei Variablen zu überprüfen

• Damit lassen sich Hypothesen empirisch überprüfen

Messen

• Zuordnen von Zahlen zu empirischen Sachverhalten (Beobachtungen) heißt Messen.

• Einzelbeobachtungen lassen sich als Zahlenwerte ausdrücken.

Forderungen an eine Messung

• Möglichst hohe ReliabilitätReliabilität – Messgenauigkeit – Unsystematische Schwankungseffekte

überlagern i.d.R. den wahren Wert: X = T + E

• Möglichst nicht reaktivreaktiv– soziale Erwünschtheit – indirekte Maße

Unabhängige und abhängige Variable (UV und AV)

Unabhängige Variable

Ab

hän

gige

Var

iab

le

Sym

pat

hie

Einstellungsähnlichkeit

Positiver Zusammenhang

Gruppengröße

Mot

ivat

ion

bei

Lei

s tu

ngs

aufg

aben

Negativer Zusammenhang

Kein Zusammenhang

Kopfumfang

Inte

llig

enz

Funktionale Zusammenhänge

Wie lassen sich diese erstellen?

Methoden

ExperimentelleNicht-experimentelle(Korrelative)

Korrelative / experimentelle Methode und deren Einschränkungen

• Korrelative Methode• Experimentelle Methode• Störfaktoren und Konfundierung• Kontrolle von Störfaktoren

X Y

UV AV

Korrelative Methode

VL beobachtet

Untersuchung: Macht Flughafenlärm krank?

PersonUV

(Flughafenentfernung)AV

(Symptomhäufigkeit)1 10 km 20

2 5 km 50

3 8 km 30

........ ........ ........

100 15 km 10

Beobachten Beobachten

Flughafenentfernung

Sym

pto

mh

äufi

gkei

t

r=-0.8

Flughafenentfernung

r=-0.3

Sym

pto

mh

äufi

gkei

t

UV AV

Experimentelle Methode

VL manipuliert

Untersuchung: Verlangsamt Alkohol die Geschwindigkeit geistiger

Prozesse?

PersonUV

(Alkoholmenge)AV

(Reaktionszeit)1 50 ml 0.20 sec

2 0 ml 0.35 sec

3 100 ml 0.37 sec

........ ........ ........

100 50 ml 0.36 sec

Manipulieren Beobachten

0 50 100

Alkoholmenge [ml]

Mit

tler

e R

eak

tion

szei

t [m

sec]

F(2,99)=35.5p<0.001

Experimentelle Methode

UV wird manipuliert und

Wirkung auf AV beob-

achtet

Korrelative Methode

UV und AV werden

beobachtet.

ExperimentelleMethode

KorrelativeMethode

Vorteil

Nachteil

Interpretieren vonUrsache und Wirkungprinzipiell möglich

Lässt sich in der Regel anwenden

Lässt sich nichtimmer anwenden

Interpretation vonUrsache und Wirkungnicht eindeutig

Probleme Korrelationsmethode

Beispiel

• Hypothese: Intensive Prüfungsvorbereitung reduziert Prüfungsangst.

• Korrelative Studie zur Hypothesenprüfung. • Gemessen wird UV=Vorbereitungsdauer und

AV=Prüfungsangst.

0 50 100

Vorbereitungsdauer [Tagen]

Prüfungsangst

r=-0.80p<0.001

Bestätigt!

reduziertVorbereitung Angst

Alternative A

verhindertAngst Vorbereitung

Alternative BGegenseitige Beeinflussung

Angst erschwert Vorbereitung (-)

Geringe Vorbereitung verstärkt Angst (-)

Angst Vorbereitung

Alternative C

erleic

htert

verringert

Einkommen

Vorbereitung Angst

r = 0.65 p < 0.05

0 1 2 3 4

Sexuelle Aktivität

Kaffeekonsum (Tassen)

(Mindestens) zwei Interpretationen

steigert

weil unausgeruht

Kaffeekonsum Sexuelle Aktivität

Sexuelle Aktivität Kaffeekonsum

Probleme Experimentalmethode

Kontroll- und Experimentalgruppe

„Memogan“

Placebo

Versuchs-personen(N=100)

Zufällige Aufteilung

Unt

ersc

hied

in d

er A

V?

N = 50

N = 50

Placebo Memogan

UV

Ged

äch

tnis

leis

tun

g

t = 3.5, df = 98, p < 0.001

Konfundierung

Konfundierungsvariable (Störvariable): Testzeitpunkt

UV Testzeitpunkt Gedächtnisleistung

Memogan 11 h 80 %

Placebo 14 h 45 %

Konfundierungsvariablen

• Personenbezogene– Alter– Bildung– Schichtzugehörigkeit– Motivation– Gedächtnis– Intelligenz– usw.

• Situationsbezogene– Versuchsleiter– Testzeitpunkt– Räumlichkeit– Lichtstärke– Worthäufigkeit– Darbietungsdauer– usw.

Kontrolle von Störvariablen

UV A B C AV

UV1 A1 B1 C1 40%

UV2 A1 B1 C1 80%

Kontrolle von personenbezogenen Störvariablen

• Parallelisierung (Matching)• Randomisierung

Vp IQ1 1102 983 1204 1005 1166 1237 1058 1139 10810 119

Vp IQ6 1233 120

10 1195 1168 1131 1109 1087 1054 1002 98

Parallelisierung

Sortieren, Paare bilden

Vp IQ6 1233 12010 1195 1168 1131 1109 1087 1054 1002 98

Experimentalgruppe6, 5, 8, 7, 4M = 111,4

Kontrollgruppe3, 10, 1, 9, 2M = 111,0

Randomisierung

Gesamt-stichprobe N

Lotterieverfahren

Experimental-gruppe

Kontroll- gruppe

Parallelisierung Randomisierung

Potentielle Störvariablenmüssen bekannt und messbarsein

Müssen nicht bekannt sein

Relative kleine Stichprobe Relativ große Stichprobe.

Der Versuchsleiter-Erwartungseffekt (Rosenthal-Effekt)

• Einfluss des Versuchsleiters auf das

Testergebnis

• Unbeabsichtigt

• Störvariable

Das Experiment von Rosenthal (1966)

homogene Zucht von Ratten

Bedingung1

InstruktionIntelligente Ratten

Bedingung 2

Instruktiondumme Ratten

guter Lernerfolg schlechter Lernerfolg

Zufallsaufteilung

Kontrolle des Versuchsleiter-Erwartungseffekts

• Standardisierung der VersuchsbedingungenSchriftliche Instruktion, möglichst mit PC arbeiten, gleicher VL für alle Experimente

• Blindversuch Vp kennt die Hypothese und die experimentellen Bedingungen nicht (minimiert Erwartungseffekte)

• DoppelblindversuchVp und Vl kennen die experimentellen Bedingungen nicht (minimiert Erwartungs- und Versuchsleitereffekte)

Projektleiter Vl Vp

1.

2.

3.

Generalisierbarkeit von experimentellen Befunden

• Interne Validität, wenn erhaltener Effekt bei der AV auf die UV zurückgeführt werden kann.

• Externe Validität, Untersuchungsergebnisse sind auf andere Personen, Organisationen, Situationen generalisierbar (Voraussetzung: interne Validität).

Quasi-Experimente

Echtes Experiment

Kontroll-gruppe

Experimental-gruppe

UVStufe 1

UVStufe 2

AV

AV

Gesamt-stichprobe

1. Randomisierung2. Parallelisierung

Äquivalente Gruppen

Gleiche Bedingungenbis auf die UV-Manipulation

Ver

glei

ch

Quasi- vs. echte Experimente

• Echtes Experiment– Manipulation von UV– Kontrolle von Störfaktoren

• Quasi-Experiment– Manipulation von UV– Störfaktoren lassen sich nicht kontrollieren

Quasi-Experimente: Zwei häufige Fälle

• Nicht-äquivalente Gruppen– Keine Randomisierung oder Parallelisierung

möglich– Selbstselektion

• Vorher-Nachher-Untersuchungen an einer Gruppe

Beispiel A: Nicht-äquivalente Gruppen

Schule A

Schule B

Kontrollgruppe:HerkömmlicheLernmethode

AV

AV

Nicht-äquivalente Gruppen

Ver

glei

ch

Experimentalgruppe:Neue

Lernmethode

Beispiel B: Selbstselektion

Kontroll-gruppe

Experimental-gruppe

KeineEntwöhnung

AV

AV

Raucher

Freiwillige Teilnahmean Entwöhnungstherapie,(d.h. Selbstselektion).

Nicht-äquivalente Gruppen

Ver

glei

ch, z

.B. n

ach

3 Ja

hren

Entwöhnung

Beispiel C: Vorher-Nachher-Design

Gruppe UV1 AV1 UV2 AV2

Gruppe Keine Therapie

AV1 AV2 Therapie

Vergleich

Probleme Vorher-Nachher-Design

• Zeitlich bedingte Veränderungseffekte (Reifung) Nicht nur körperliche Reifung: auch klüger werden, hungrig werden, müde werden.

• TesteffekteAllein die Tatsache einer Teilnahme an einer Untersuchungssituation (unspezifisch) verändert schon das Verhalten (z.B. Placeboeffekt).

Forschungsmethoden

Anforderungen EchtesExperiment

Quasi-Experiment

KorrelativeMethode

Meßbarkeit von AVund UV

ja ja ja

Manipulierkeit derUV

ja ja i.d.R. nichtmanipulierbar

Kontrolle vonStörvariablen

gut kaum nicht möglich

Interne Validität hoch mäßig gering

Labor Feld

1. Ort Forschungs-einrichtung

„Natürliche“Umwelt

2. Kontrolle überStörfaktoren

Eher gut Eher schlecht

3. Interne Validität Groß Eher gering

4. Verhalten Eher instruiert Eher nicht instruiert

5. Methode Eher echtesExperiment

QuasiexperimentoderKorrelationsstudie

6. UnmittelbareGeneralisierbarkeit

Vermutlichgering?

Vermutlich besser?

Labor Feld

Experimentell

Laborexperiment Alkoholmenge Reaktionszeit

Feldexperiment Gruppengröße Hilfsbereitschaft

Korrelativ Laborstudie Träumen REM

Feldstudie Cholesterin Herzinfarktrisiko

Versuchspläne

• Einfaktorieller Versuchsplan

• Mehrfaktorieller Versuchsplan

• Multivariater Versuchsplan

Aufbau empirischer Studien

• Definition: Zuerst werden die Ziele der Studie identifiziert und präzise definiert.

• Planung und Design: Festlegen der Art der Untersuchung, der Variablen (AV, UV), Prozeduren, Kontrollmechanismen und Auswahlverfahren für Versuchsteilnehmer

• Implementierung und Vorbereitung: Vorbereiten aller benötigten Materialien und Treffen organisatorischer Maßnahmen.

• Durchführung der Studie: Protokollierung aller außergewöhnlichen Vorfälle. Sammeln aller verwendeten Materialien.

• Analyse der gewonnenen Daten: Organisation der Daten, Auswahl der statistischen Verfahren, Untersuchung von Ausreißern, Auswertung und Interpretation.

• Aufbereitung und Interpretation der Daten und Veröffentlichung der Studie.

Vorexperiment

Hilft Hauptuntersuchung optimal vorzubereiten: •Überprüfung des Datenerhebungsverfahrens auf Reliabilität, Validität und Objektivität. •Überprüfung des Datenerhebungsverfahrens auf praktische Anwendbarkeit, Ökonomie, Nützlichkeit und Vergleichbarkeit.

Hilft den organisatorischen Hintergrund abzuschätzen:•Messinstrumentarium auf zeitliche und räumliche Durchführbarkeit testen.•Dauer der einzelnen Verfahren zu erfassen.•Testleiter und Testhelfer in das standardisierte Verfahren einzuarbeiten.