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versuchsplanung (Subject) / 7. Vorlesung (Lesson)

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• Notationsschema für Versuchspläne O: Beobachtung, Messung (Observation) einer oder mehrerer Maße; durchnummeriert bei mehrfachen Messungen (z.B. Messzeitpunkte, Gruppen)
• Notationsschema für Versuchspläne X: : Treatment, Intervention: kontrollierte Manipulation der UV
• Notationsschema für Versuchspläne R: Randomisierung: zufällige Zuweisung der Untersuchungseinheiten zu den Bedingungen (vor der Untersuchung)(Zeitverlauf von links nach rechts; verschiedene Gruppen sind zeilenweise untereinander notiert, z.B. oben EG & unten KG)
• Nicht-Experimentelle Versuchspläne Charakteristika •„nur“ systematische Beobachtung einer (mehrerer) Variablen•keine Manipulation•keine randomisierte Zuweisung zu Bedingungen
• Nicht-Experimentelle Versuchspläne Typische Versuchspläne •One-shot-design•Korrelationsstudien•Einfache Gruppenvergleiche•Prä-Post-Vergleichz.B. deskriptive Untersuchungen, Umfrageforschung (univariat); Korrelationsforschung (bi-oder multivariat)InterpretationsmöglichkeitenPrüfung von Kausalhypothesen nicht möglich
• One-shot Design Beobachtung einer AV an einer Stichprobe (mit/ohne Intervention)•„nur“ systematische Beobachtung einer Variablen; d.h. rein deskriptive Erhebung des Ist-Zustands (z.B. Umfrageforschung)•nur 1 Variable (keine Unterscheidung UV/AV, keine Manipulation)•nur 1 Gruppe (keine Kontrollgruppe, keine Randomisierung)z.B. Studienreform (X) & Messung Studierendenzufriedenheit (O); Spendenkampagne (X) & Messung Spendenaufkommen (O)
• One-shot Design Interpretationsmöglichkeiten Erlaubt beschreibende Aussage über Häufigkeiten oder Merkmalsverteilungen zum Zeitpunkt der MessungEffekt des Treatments nicht quantifizierbar (kein Vergleichwert)Zusammenhang X & O kann nicht untersucht werden
• Korrelationsstudien Beobachtung zweier (mehrerer) Variablen an einer Stichprobe•keine Kontrollgruppe; keine Randomisierung
• Korrelationsstudien Arten keine Trennung von UV-AV•mit theoretischer Trennung von UV-AV•mit „UV-AV-Sequenz“ (Ex-post-facto-Studien)
• Korrelationsstudien •keine Trennung von UV-AV –Simultane Erhebung der Variablen; keine Manipulation (z.B. Geschäftserfolg und Extraversion)
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• Korrelationsstudien •mit theoretischer Trennung von UV-AV –Simultane Erhebung der Variablen; keine Manipulation–aber: theoretisch angenommene Kausalrichtung (z.B. je extrovertierter, desto erfolgreicher)
• Korrelationsstudien mit „UV-AV-Sequenz“ (Ex-post-facto-Studien) –Simultane Erhebung der Variablen; keine Manipulation–theoretisch angenommene Kausalrichtung–Erhebung zeitlich zurückliegender „UV“ (z.B. UV: Extraversion im frühen Erwachsenenalter; AV: Geschäftserfolg heute
• Korrelationsstudien Interpretationsmöglichkeiten Erlauben Aussagen über ZusammenhangAussagen über Kausalität nicht möglich
• Einfacher Gruppenvergleich Beobachtung einer AV an zwei (durch kategoriale Variable definierte) Stichproben/Gruppen•keine Manipulation, keine Randomisierung, UV-AV-Sequenz•Entspricht Korrelationsstudie (mit kategorialer Variable)z.B. UV Geschlecht (Männer vs. Frauen), AV Aggression; Ergebnis: Geschlechtsunterschied•Problem: Was ist für den Unterschied verantwortlich?!
• Einfacher Gruppenvergleich Problem: Was ist für den Unterschied verantwortlich?!
• Einfacher Gruppenvergleich Interpretationsmöglichkeiten Aussagen über Zusammenhang Gruppe (UV) & AVAussagen über Kausalität nicht möglich
• Prä-Post-Vergleich( „vorexperimentelle Anordnung“)Beobachtung einer AV in einer SP vor & nach einer Intervention•keine Kontrollgruppe, keine zufällige Zuordnungz.B. „Zucker ist giftig“z.B. Studierendenbefragung vor und nach einer Studienreform
• Prä-Post-Vergleich(„vorexperimentelle Anordnung Probleme: alle personengebundenen & zeitgebundenen Störvariablen
• Prä-Post-Vergleich(„vorexperimentelle Anordnung Interpretationsmöglichkeiten Aussagen über Zusammenhang Intervention & AVAussagen über Kausalität nicht möglichO1X O2
• Quasi-experimentelle Versuchspläne Charakteristika: •Trennung UV/AV•systematische Beobachtung der AV•gezielte Manipulation der UV•keine randomisierte Zuweisung der Probanden zu den Bedingungen
• Quasi-experimentelle Versuchspläne Typische Versuchspläne: •Nicht-äquivalenter Kontrollgruppenplan•Regressions-Diskontinuitäts-Analyse
• Quasi-experimentelle Versuchspläne Interpretationsmöglichkeiten InterpretationsmöglichkeitenAussagen über Zusammenhang UV & AVAussagen über Kausalität nur eingeschränkt möglichnur verwenden, wenn Experiment nicht durchführbar
• Problem von Quasi-Experimenten Quasi-Experiment:alle möglichen/denkbaren SVnkönnen systematischmit der Versuchsbedingung (d.h. mit der UV) konfundiert seinUV und SVnals mögliche Ursache Experiment:alle möglichen/denkbaren SVnsind durch Randomisierungkontrolliert (d.h. gleich auf die Versuchsbedingungen verteilt)UV ist Ursache
• Quasi-Experiment: Nicht-äquivalenter Kontrollgruppenplan Vorher-Nachher-Messung in zwei Bedingungen (mit Intervention)•Trennung & Sequenz UV-AV, Kontrollgruppe, Manipulation•keinezufällige ZuordnungVortestnotwendig zur Korrektur der Vorher-Unterschiedeweit verbreiteter Versuchsplan, wenn Randomisierungnicht möglich InterpretationsmöglichkeitenAussagen über Zusammenhang UV & AVAussagen über Kausalität eingeschränkt möglich(z.B. mögliche Gefährdung durch Selektions-Reifungs-Wechselwirkung Zentrales Problem bei Veränderungsmessung (Vorher-Nachher-Messung): Unterschiede im Ausgangsniveauz.B. Wirksamkeit eines 6-monatigen Marathon-TrainingPerson X läuft Marathon in 4:00; verbessert sich um 1hPerson Y läuft Marathon in 2:30; verbessert sich um 15minTrainingsgewinn bei Person Y „schlechter“ als bei X?Wirkung des Trainings? InterpretationsmöglichkeitenVeränderungen im Bezug zum Ausgangsniveau beurteilenz.B. Größe der Veränderung an Ausgangsniveau relativieren: prozentuale Veränderung statt Differenz
• Regressions-Diskontinuitäts-Analyse (RDA) Variante des nicht-äquivalenten Kontrollgruppenplans•bewusste Herbeiführung eines Unterschieds zwischen EG und KG…•…durch Aufteilung gemäß Über-oder Unterschreiten eines Kriteriumswertes(cut-off) auf einer kontinuierlichen Zuweisungsvariablen•Effekt liegt vor, wenn die Regressionsgerade diskontinuierlich verläuft (sich die Korrelation verändert)
• Regressions-Diskontinuitäts-Analyse (RDA) Beispiel Bsp: Zusammenhang Elterneinkommen & Gesundheitszustand Kind•Vortest: Gesundheitszustand Kinder & Einkommen der Eltern–Vorhersage Gesundheit; Einkommen als Prädiktor: Regressionsgerade kontinuierlich•Intervention: Kinder unterhalb einer Einkommensgrenze 4 Wochen Ferienlager mit ausgewogener Ernährung & -training•Nachtest: Gesundheitszustand Kinder–Vorhersage Nachtest Gesundheit mit Einkommen als Prädiktor:–Regressionsgerade zeigt deutlichen Knick am Cut-off-Wert (Einkommensgrenze)–Test: unterschiedliche Regressionsgewichte
• Experimentelle Versuchspläne Charakteristika: •Trennung und Sequenz UV-AV•systematische Beobachtung der AV•gezielte Manipulation der UV(n)•randomisierte Zuweisung zu den Bedingungen
• Experimentelle Versuchspläne Typische Versuchspläne: •Labor-vs. Feldexperiment•Randomisierter Kontrollgruppenplan mit/ohne Vortest
• Experimentelle Versuchspläne Interpretationsmöglichkeiten Aussagen über Zusammenhang UV & AVAussagen über Kausalität
• Laborexperiment Beispiel: Steigt die Hilfsbereitschaft unter positiver Stimmung? Beobachtung einer AV bei randomisierter Zuweisung zu Bedingungen der UV in „künstlicher“ Umgebung:Sind Probanden eher bereit, noch einen zweiten FB auszufüllen, wenn man ihnen zuvor fröhliche Musik vorgespielt hat?Umgebung kontrollierbar höhere interne Validität
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• Feldexperiment Beispiel: Steigt die Hilfsbereitschaft unter positiver Stimmung? Beobachtung einer AV bei randomisierter Zuweisung zu Bedingungen der UV in der „natürlichen“ UmgebungSind Leute eher bereit, jemanden am Kopierer vorzulassen, wenn sie zuvor dort eine 2 Euro –Münze gefunden haben?Umgebung „natürlicher“ (u.U. höhere externe Validität
• Ziel einer Kontrollgruppe : Unterschied nur bzgl. der UV; maximale Vergleichbarkeit bzgl. aller anderen Variablen
• Beispiele: Kontrollgruppe erhält… •keine Behandlung/Intervention•Placebo-Behandlung/Intervention•etablierte Standard-Behandlung/Intervention•Wartelistenplatz: Behandlung erfolgt etwas später (nach der Studie)je nach Fragestellung andere Typen von Kontrollgruppen sinnvollGestaltung der Kontrollgruppe spezifisch für konkrete Untersuchung
• Kontrollgruppenplan ohne Vortest Beobachtung der AV nach Randomisierung& Manipulation der UV•Trennung und Sequenz UV-AV•systematische Beobachtung der AV•gezielte Manipulation der UV(n)•randomisierte Zuweisung zu den Bedingungenz.B. Wirksamkeit des Marathon-Trainings nach zufälliger Zuweisung•Häufiges Design; oft mehrstufige Varianten•Statt An-/Abwesenheit des Treatments/Trainings (X) auch Vergleich verschiedener Treatments/Treatmentabstufungen
• Kontrollgruppenplan ohne Vortest Interpretationsmöglichkeiten Aussagen über Zusammenhang UV & AVAussagen über Kausalität
• Kontrollgruppenplan ohne VortestVarianten Zwei Treatments, keine Kontrollgruppe Zwei Treatments, keine Kontrollgruppez.B. neues Treatment im Vergleich zu Standardtreatment, das gut gegen KG abgesichertz.B. unterschiedliche Ausprägungen des Treatments
• Kontrollgruppenplan ohne VortestVarianten Zwei Treatments und eine Kontrollgruppe z.B. zwei inhaltliche Varianten des neuen Treatments vs. KGz.B. unterschiedlich starke Ausprägungen des Treatments vs. KG
• Kontrollgruppenplan mit Vortest Beobachtung der AV vor & nach Randomisierung& Manipulation der UV•vorher bestehende Unterschiede zwischen den Gruppen prüfbar; reduziert Fehlervarianz (erhöht statistische Validität)•Problem Sensitivierung, Übungseffekte, … durch Vortest(potentielle Gefährdung interne bzw. Konstruktvalidität); abhängig von Messmethode Kontrolle des Vortest-Effekts
• Kontrollgruppenplan mit Vortest Interpretationsmöglichkeiten  Aussagen über Zusammenhang UV & AVAussagen über Kausalität
• Kontrollgruppenplan mit VortestVarianten 2 Arten Prä-Post-Messungen bei randomisierter Zuordnung und zwei unterschiedlichen Treatments Zwei Treatments und eine Kontrollgruppe
• Solomons Vier-Gruppen-Plan Kombination der beiden elementaren VersuchspläneVorteile•Ermöglicht Analyse möglicher Effekten des Vortestsauf AV; möglicher Wechselwirkung zwischen Vortestund Treatment•Repliziert Effekt des Treatments (O2>O1, O2>O4, O5>O6, O5>O3)Nachteile•komplizierte Auswertung und Interpretation•großer AufwandIm Zweifelsfall: einfacheren Kontrollgruppenplan ohne Vortest

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