spo_blok1_marzec2009.pdf

® G.Wieczorkowska (2007) fragmenty książki 1

Metoda naukowa w poznawaniu zależności między

zmiennymi

Aby zrozumieć wyniki badań naukowych, musimy nauczyć się rozróżniać typy badań. Nawet

jeśli sami nie prowadzimy badań naukowych, to jednak obserwujemy własne reakcje, próbując

formułować wnioski o zależnościach przyczynowych między zmiennymi. Wyobraźmy sobie następującą

sytuację, opisaną przez Krystynę (badacza – amatora), która próbuje zrozumieć spadek swojej

motywacji do wykonywania pracy.

Znowu zasypiam nad czytaniem raportów. Dobrze spałam w nocy, więc jestem wyspana. Może

to wina pogody? Muszę skończyć do jutra. Wypiję zieloną herbatę .

Ocena wpływu zielonej herbaty na poziom energii

Pierwszy pomysł Krystyny: pretest – posttest dla tej samej osoby

Porównanie poziomu energii tej samej osoby przed i po wypiciu herbaty

Herbata nie pomogła. Piję następną. Po godzinie czuję się świeża i wypoczęta. Czy to zasługa

zielonej herbaty? Trudno powiedzieć, ponieważ mogły nastąpić zmiany w moich procesach

biochemicznych, które są niezależne od tego, co robiłam. Aby być pewną wpływu zielonej herbaty,

musiałabym mieć pewność, że JA o godzinie 10–tej i JA o godzinie 11–tej to ten sam obiekt – i nic,

poza wypiciem zielonej herbaty, nie zmieniło się.

Jeżeli chcę porównać poziom energii przed i po wypiciu herbaty muszę być pewna, że obiekt

analizy ( w tym wypadku JA) różni się tylko jedną cechą

(KANON JEDYNEJ RÓŻNICY),

a przecież poziom energii zmienia się dynamicznie – może wzrosnąć bez żadnych oddziaływań,

czasem wystarczy poczekać.

JA o 10–ej rano ≠ JA o 11–ej rano

Tego nie mogę zagwarantować, powinnam więc powtórzyć eksperyment z zieloną herbatą w

wielu punktach czasowych. Losuję dni tygodnia, godziny – i o określonej porze oceniam swoje

samopoczucie. Następnie piję zieloną herbatę – i po jakimś czasie oceniam ponownie. Podstawowe

pytanie brzmi: po jakim czasie? – po 15 minutach?, godzinie?, dwóch godzinach? Zielona herbata może

mieć bardzo różny wpływ, zależny od tego, czy piję ją, kiedy jestem wyspana, zmęczona,

podekscytowana... Sama czynność picia może mieć wpływ na zmianę samopoczucia, tak jak

przyjemność jedzenia może wynikać nie tylko z przyjmowania pokarmu, ale z samego faktu używania

mięśni, które zostały skojarzone z przyjemnością. Bo nasza pamięć zapisana jest także w mięśniach.

Badania pokazały na przykład, że dowcipne rysunki podobają nam się bardziej, gdy w czasie ich

oglądania trzymamy w ustach długopis w sposób, który wymaga takiego układu mięśni, jak podczas

uśmiechania się, niż wtedy, gdy nasze mięśnie układają się w smutny wzorzec.

Pojawia się zatem problem badacza znającego hipotezy. Jeżeli w wylosowanych punktach

czasowych piję na przemian herbatę czarną i zieloną, jestem świadoma tego , jaką herbatę piję, co

może wpływać na moje oceny. Lepiej byłoby przygotować mieszanki zielonej i czarnej herbaty o różnym

składzie procentowym, zakleić, ich opis schować do szafy pancernej – i pozostać nieświadomą tego, co

w danej chwili piję. Ale smak zielonej herbaty jest trudny do zignorowania. Jeżeli będę świadoma, jaką

herbatę piję, może wystąpić efekt placebo.

Efekt placebo to reakcja organizmu na bodziec wywołana oczekiwaniem efektu bodźca, a nie jego

faktycznymi właściwościami.

® G.Wieczorkowska (2007) fragmenty książki 2

Efektem placebo możemy wyjaśnić porównywalny subiektywny wzrost energii u badanych po

wypiciu kawy normalnej i bezkofeinowej w sytuacji, gdy nie wiedzą, jaką kawę wypili. Bycie osobą

badaną i badaczem w jednej osobie jest bardzo trudne, jeśli nie niemożliwe. Może więc poproszę moje

dwie przyjaciółki, aby poeksperymentowały na sobie – one nie znają moich hipotez. O tej samej

godzinie (warunki pogodowe będą więc identyczne) jedna wypije czarną herbatę, druga zieloną – i

porównamy wyniki.

Ocena wpływu zielonej herbaty na poziom energii

Drugi pomysł Krystyny: różne osoby

Porównanie poziomu energii dwóch osób, z których jedna piła herbatę, a druga nie

Ale nie, to nie jest dobry pomysł, bo one różnią się bardzo przemianą materii, ciśnieniem krwi,

wzrostem, wagą… Diety, które pomagały jednej, nie działały na drugą. Nie mam „identycznych”

znajomych. Jak więc mogę przekonać się, czy picie niesmacznej zielonej herbaty ma sens? Drogi krem

przeciwzmarszczkowy teoretycznie mogę wcierać w połowę twarzy, ale z zieloną herbatą nie da się

postąpić podobnie. Jaka szkoda, że nie mam własnego klonu. Wtedy „on” piłby jeden rodzaj herbaty, a

ja drugi. Ja łykałabym antybiotyk, „on” walczyłby z grypą siłami natury. Wiedząc, kto pierwszy

wyzdrowiał, mogłabym ocenić, czy warto było łykać lekarstwa.

Lepszym rozwiązaniem byłoby zbadanie wpływu zielonej herbaty na większą liczbę osób.

Krystyna może zastanowić się, kto z jej znajomych pije zieloną, a kto czarną herbatę, a następnie

oszacować ich średnią ospałość i policzyć współczynnik korelacji 1 między częstością picia zielonej

herbaty a interesującą nas zmienną.

Ocena wpływu zielonej herbaty na poziom energii

Trzeci pomysł Krystyny: badania korelacyjne

Przedstawienie pomiaru dwóch zmiennych: X – liczba wypijanych tygodniowo filiżanek

herbaty, Y – poziom energii na wykresie korelacyjnym

Każda osoba biorąca udział w badaniu jest przedstawiona jako punkt, którego pierwsza

współrzędna ( X ) odpowiada liczbie wypijanych filiżanek herbaty, natomiast druga współrzędna ( Y ) –

poziomowi energii. Analiza tego typu danych polega na dopasowaniu linii prostej do punktów

przedstawiających badanych. Współczynnik korelacji informuje nas o nachyleniu tej prostej (znak

współczynnika korelacji) i stopniu dopasowania punktów do prostej (wielkość współczynnika korelacji).

Jeżeli wszystkie punkty leżałyby na tej prostej, mielibyśmy do czynienia ze związkiem idealnym

(współczynnik korelacji równałby się +1 lub – 1 – w zależności od nachylenia prostej). Mając takie dane,

moglibyśmy – znając liczbę wypitych filiżanek herbaty – przewidzieć bezbłędnie poziom energii. Nie

zdarza się to w praktyce, ponieważ związek między dowolnymi dwiema zmiennymi jest modyfikowany

przez inne zmienne (np. szybkość metabolizmu). Musimy więc zadowalać się niskimi współczynnikami

korelacji – sprawdzamy jedynie, czy otrzymany współczynnik korelacji różni się istotnie (a więc bardziej,

niż wynikałoby to z czynników losowych) od zera.

Załóżmy, że zaobserwowaliśmy dodatni związek – ci, którzy piją zieloną herbatę, mają

wyższy poziom energii od tych, którzy piją herbatę czarną. Czy można stwierdzić, że zielona herbata

redukuje ospałość? Niekoniecznie, ponieważ ludzie pijący zieloną herbatę mogą różnić się od

pozostałych – stopniem dbania o zdrowie, częstością podejmowania aktywności fizycznej itd.

1 Aby zrozumieć, jak wyliczamy na podstawie danych współczynniki korelacji warto sięgnąć do podręczników statystyki

® G.Wieczorkowska (2007) fragmenty książki 3

Badania korelacyjne

Jeżeli badamy związek między dwiema zmiennymi, np. ilością wypijanej zielonej herbaty a poziomem

energii, może okazać się, że jest on:

1. pozytywny (współczynnik korelacji jest dodatni ), co oznacza – jeżeli jest istotny

statystycznie 2 – że im więcej pijemy, tym mamy więcej energii;

2. negatywny (współczynnik korelacji jest ujemny ), co oznacza – jeżeli jest istotny

statystycznie – że im więcej pijemy, tym mamy mniej energii;

3. krzywoliniowy – zarówno osoby, które piją zbyt dużo, jak i te, które piją zbyt mało, mają

mniej energii niż te, które piją odpowiednią (tzn. jaką?) liczbę filiżanek – w tym wypadku

współczynnik korelacji liniowej może wynieść zero, co przez początkujących badaczy może

być błędnie interpretowane jako brak związku, a oznacza jedynie brak związku liniowego ;

4. nieistniejący – ilość wypitych filiżanek nie pozwala przewidywać/wyjaśniać poziomu energii.

Te cztery przykłady zależności dla 30 osób przedstawiono na rysunku 1.1. Warto zwrócić

uwagę na fakt, że nie są to związki funkcyjne, lecz statystyczne. Aby zależność między X a Y była

związkiem funkcyjnym, dla każdej wartości X musi istnieć dokładnie jedna wartość Y . W badaniach

społecznych prawie nie zdarzają się zależności funkcyjne. Osoby charakteryzujące się takim samym

wynikiem w teście inteligencji (taki sam X ) mają bardzo różne dochody (zmienna Y ). Na wykresie

zobaczymy więc punkty o tym samym X i różnym Y . Podobnie różne osoby pijące tę samą liczbę

filiżanek herbaty (zmienna X ) mogą mieć różne wartości zmiennej Y (poziom energii). W związkach

statystycznych dopasowujemy do takich punktów linię prostą metodą najmniejszych kwadratów. Osoby

zainteresowane tym tematem zachęcam do zajrzenia do podręczników statystyki.

(1) r > 0

Przykład dodatniej liniowej zależności między

zmiennymi:

(2 ) r < 0

Przykład ujemnej liniowej zależności między

zmiennymi:

poziom

energii

Im więcej pijemy, tym więcej mamy energii.

Im więcej pijemy, tym mniej mamy energii.

(3) r = 0

Brak liniowej zależności między zmiennymi

( związek krzywoliniowy )

(4) r = 0

Brak zależności między zmiennymi

2 Pojęcie istotności statystycznej wyjaśnione jest bardzo prosto w rozdziale 4. książki Wieczorkowskiej i Wierzbińskiego

(op.cit).

® G.Wieczorkowska (2007) fragmenty książki 4

Rys. 1.1. Przykłady różnych zależności między zmiennymi

Badania, w których obserwujemy jedynie współwystępowanie zmiennych, nazywane są

badaniami korelacyjnymi. Na podstawie istotnej korelacji między X i Y nie możemy stwierdzić, że X

jest przyczyną Y . Czy ze stwierdzenia istotnej korelacji między liczbą zakładających gniazda bocianów i

liczbą rodzących się w danej wiosce dzieci wynika, że bociany przynoszą dzieci? Ci, którzy się na tym

znają, twierdzą, że obie te zmienne związane są z… wcześniejszym wystąpieniem ciężkiej zimy.

Analogicznie korelacja między szybkością czytania a długością stopy dziecka wynika z… wieku dzieci.

Starsze mają dłuższe stopy i czytają szybciej.

X – długość stopy dziecka, Y – szybkość czytania

r ( X , Y ) jest korelacją pozorną ,

która „znika”, gdy w analizie uwzględnimy wiek dziecka

Przez lata palacze w ten właśnie sposób podważali stwierdzoną korelację między paleniem

papierosów a zachorowalnością na raka płuc. Mogli oni argumentować, że to tylko badania korelacyjne

– do czasu, gdy wyodrębniono w dymie tytoniowym substancję powodującą raka. Jeżeli okazałoby się,

że poparcie dla ustawy antyaborcyjnej koreluje z wiekiem wyborców (starsi popierają ją częściej), nie

moglibyśmy stwierdzić, że to wiek jest przyczyną popierania ustawy – ale znając wiek wyborcy,

możemy przewidywać jego stopień poparcia dla ustawy lub wyjaśniać ex post wyniki referendum.

Podobnie – stwierdzona korelacja między motywacją do pracy a wysokością zarobków nie pozwala

rozstrzygnąć, czy to wysokie zarobki zwiększają motywację do pracy, czy też silna motywacja do pracy

jest przyczyną wyższych zarobków. Wykazanie, że na podstawie jednej zmiennej można przewidywać

wartości drugiej, jest koniecznym, ale niewystarczającym warunkiem wnioskowania o kierunku wpływu.

Analogicznie – jeżeli stwierdzilibyśmy istotną dodatnią korelację między ilością wypijanej zielonej

herbaty a poziomem energii, możemy:

• przewidywać poziom energii na podstawie liczby wypijanych filiżanek zielonej herbaty,

• wyjaśniać ( ex post ) różnice w poziomie energii liczbą wypijanych filiżanek,

ale nie możemy powiedzieć, że picie zielonej herbaty jest przyczyną wysokiego poziomu energii,

ponieważ osoby pijące zieloną herbatę mogą różnić się od tych niepijących stylem życia, ciśnieniem

krwi itd.

Badania eksperymentalne

Jesteśmy zalewani reklamami informującymi nas, że np. picie określonego zestawu ziół

zwiększa poziom energii. Ulotka zawiera zazwyczaj bardzo przekonujące relacje osób, których życie po

rozpoczęciu picia danej mieszanki ziołowej zmieniło się radykalnie. Czy można wierzyć tym

argumentom? Nie bardzo. Aby ocenić wpływ tej zmiennej, musielibyśmy mieć informacje także o tych,

którzy pili i którym to nie pomogło . Nie ma metody, leku, który byłby skuteczny w 100% dla

wszystkich. Analizując takie dane, musimy porównać cztery rodzaje informacji, tj. o liczbach osób:

1. które piły i wykazały poprawę,

2. które nie piły i wykazały poprawę,

3. które piły i nie wykazały poprawy,

4. które nie piły i nie wykazały poprawy.

Dopiero wtedy możemy określić stopień związku między obiema zmiennymi. Materiały

reklamowe, które „przekonują” nas o cudownych środkach gwarantujących pozbycie się nadwagi,

® G.Wieczorkowska (2007) fragmenty książki 5

cellulitu, trądziku itp., najczęściej 3 zawierają tylko jedną z tych informacji, są zatem bezwartościowe. W

USA wprowadzono nakaz rzetelnego informowania konsumentów – i we wszystkich telewizyjnych

materiałach reklamowych pojawia się maleńki napis:,,Rezultaty mogą być różne u różnych osób”.

Nie da się ukryć, że biznes żerujący na naszych marzeniach, aby stać się pięknymi i młodymi

bez „trudu i bólu,” kwitnie. Ładnie opisał to już Fromm w,,Sztuce istnienia”. Co mamy w takim razie

zrobić, aby ocenić skuteczność nowego, wspaniałego środka? Jedynym rozwiązaniem jest stosowanie

metod naukowych, które:

1. składają się z szeregu uporządkowanych procedur stosowanych do analizowania

i rozwiązywania problemów;

2. korzystają z informacji zebranych w obiektywny sposób , jako faktycznej podstawy do

wyciągania wniosków;

3. opierają się na empirycznym materiale dowodowym, czyli na danych zebranych

bezpośrednio za pomocą zmysłów obserwatora;

4. polegają na stosowaniu nietendencyjnych metod przeprowadzania obserwacji, zbierania

danych oraz formułowania hipotez i twierdzeń (o tym, czy coś jest prawdziwe lub

uznawane, nie decydują autorytety ani osobiste przekonania).

Spełnienie wyżej wymienionych warunków powoduje, że uzyskujemy dane, które mogą być

demonstrowane wielokrotnie – zarówno przez naukowca, który je odkrył, jak i inne osoby. Wyniki,

których nie da się uzyskać ponownie ( zreplikować) , nie są godne zaufania.

Dla odpowiedzi na pytanie o wpływ zielonej herbaty na poziom energii najlepszą

metodą naukową jest eksperyment . Wystarczyłoby podzielić losowo grupę osób na dwie części i

połowę skłonić do wypicia herbaty. Następnie zmierzyć ich poziom energii, zająć ich czymś przez

kolejną godzinę – i znów zmierzyć poziom energii.

Dzięki zastosowaniu metody eksperymentalnej rozwiązano zagadkę genialnego konia Hansa i ,

który na wielu pokazach udowadniał, wystukując odpowiedzi kopytem, że potrafi dodawać, odejmować

oraz odpowiadać na proste pytania, wskazując pyskiem jedną z przedstawionych mu do wyboru

możliwości. Hans pozytywnie przechodził testy sprawdzające, nawet gdy pytania zadawała obca osoba.

Powołana do oceny jego zdolności komisja naukowa w sposób systematyczny zmieniała warunki

badania. Okazało się wtedy, że Hans nie potrafił odpowiedzieć na pytanie, jeżeli osoba pytająca nie

znała prawidłowej odpowiedzi lub nie widział on osoby zadającej pytanie. Było to dowodem na to, że

koń „odczytywał” informację, kiedy przestać stukać kopytem, z bardzo subtelnych ruchów pytającego,

takich jak skinienie czy odchylenie ciała. Do rozwiązania zagadki niezbędne więc było manipulowanie

zmienną niezależną (warunkami zadawania pytań) i obserwowanie zmian, jakie ta manipulacja

przynosi w wartościach zmiennej zależnej (stopień poprawności odpowiedzi). Gdy chcemy odkryć

optymalny dla nas sposób odżywiania, musimy manipulować zmienną niezależną (typem diety) i

skrzętnie obserwować, jak ta manipulacja wpłynie na wartości zmiennych zależnych (waga, poziom

energii, samopoczucie).

Eksperyment różni się od innych typów naukowych dociekań tym, że zamiast czekać na

zaistnienie interesujących nas wydarzeń naturalnych, eksperymentator kreuje warunki potrzebne do

obserwacji. Ma to dwie podstawowe zalety:

Po pierwsze : konstruowanie sytuacji eksperymentalnej pozwala na uwypuklenie

najważniejszych elementów i pominięcie nieistotnych. Na przykład w badaniu ZIELONA HERBATA

sytuację eksperymentalną można zaaranżować w taki sposób, że badani piją herbatę na czczo. W

codziennym życiu wpływ herbaty mógłby być modyfikowany, np. poprzez rodzaj spożywanego

śniadania. Jeżeli jedna grupa będzie piła zieloną herbatę a druga nic, nie możemy być pewni, czy

3 Część reklam mówi o procencie osób stosujących dany preparat, u których zanotowano poprawę. Nadal jednak brakuje w

takim przekazie dwóch z czterech informacji potrzebnych do oceny skuteczności jego działania.

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: