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 ...

Alltagspsychologen Wiss. Psychologen 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.

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 Warum ist Fritz heute aggressiv? Einzeltatsache Allgemeine Aussage 1. Mir ist bekannt, dass er frustriert wurde 2. und dass „Frustration zu Aggression führt“. Fritz ist aggressiv, weil er frustriert wurde. 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?

weil A? B C D weil weil weil

Übersicht Grundkonzepte Ablauf einer empirischen Studie Wie entstehen Fragestellungen und Hypothesen? Grundbegriffe Hypothesenüberprüfung: Qualitätskriterien Variablen und Hypothesen Operationale Definition UV/AV

Vermutete Antwort: Hypothese Fragestellung Vermutete Antwort: Hypothese Überprüfbare Vorhersage Empirische Untersuchung Ergebnisse (Daten) Stimmen Ergebnisse und Vorhersagen überein? Hypothese ist bestätigt Ja Nein Nein Ja Methodische Probleme? Hypothese lässt sich nicht bestätigen Methode verbessern und neue Untersuchung

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! Überprüfbarkeit Abenteuerlich aber überprüfbar! „Menschen, die Dinge mit anderen Menschen nicht teilen lernten, können Zahlen auch schlechter teilen.“ Originalton eines Psychologen alter Schule.

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 Hypothese Alle Menschen besitzen ein Kurzzeitgedächtnis. Existentielle Hypothese Es gibt Menschen mit einem fotografischen Gedächtnis. Statistische Hypothese Frustration führt (wahrscheinlich) zu Aggression.

Statistische Hypothese Hypothese: Es gibt mehr Gelbmatiker als Grünmatiker. Grundgesamtheit Stichproben

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: P weiblich - P männlich 0 .88% 3.88% 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 h = ½ ·g·t2 Webersches Gesetz: Qualitativ Menschen mit roten Haaren sind temperamentvoller Frauen sind klüger als Männer

Variablen Qualitativ Studienort Zahlungsmittel Geschlecht Beruf Versuchsbedingung Quantitativ Kontinuierlich Körpergröße Gewicht elektr. Hirnpotential Hautwiderstand Reaktionszeit Diskret Gruppengröße Einkommen Kinderanzahl

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 Definition Bridgman, P. W. (1927) Operationale Definition Bridgman, P.W. (1927). The logic of modern physics. New York: Macmillan. Beobachtbarer (messbarer) Indikator Konstrukt Konkretisierung Wie schnell wird gegessen? Wie viel wird gegessen? Stärke des Magenknurrens? Hunger 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 Reliabilität Messgenauigkeit Unsystematische Schwankungseffekte überlagern i.d.R. den wahren Wert: X = T + E Möglichst nicht reaktiv soziale Erwünschtheit indirekte Maße

Unabhängige und abhängige Variable (UV und AV) Unabhängige Variable

Positiver Zusammenhang Sympathie Einstellungsähnlichkeit

Negativer Zusammenhang Leistungsaufgaben Motivation bei Gruppengröße

Kein Zusammenhang Intelligenz Kopfumfang

Funktionale Zusammenhänge Wie lassen sich diese erstellen? Methoden Nicht-experimentelle (Korrelative) Experimentelle

Korrelative / experimentelle Methode und deren Einschränkungen Korrelative Methode Experimentelle Methode Störfaktoren und Konfundierung Kontrolle von Störfaktoren

Korrelative Methode ? Y X UV AV VL beobachtet

Untersuchung: Macht Flughafenlärm krank?

Beobachten Beobachten

r=-0.8 Symptomhäufigkeit Flughafenentfernung

r=-0.3 Symptomhäufigkeit Flughafenentfernung

! Experimentelle Methode AV UV VL manipuliert

Untersuchung: Verlangsamt Alkohol die Geschwindigkeit geistiger Prozesse?

Manipulieren Beobachten

Mittlere Reaktionszeit [msec] F(2,99)=35.5 p<0.001 50 100 Alkoholmenge [ml]

Experimentelle Methode UV wird manipuliert und Wirkung auf AV beob- achtet Korrelative Methode UV und AV werden beobachtet.

Experimentelle Methode Korrelative Methode Vorteil Nachteil Interpretieren von Ursache und Wirkung prinzipiell möglich Lässt sich in der Regel anwenden Nachteil Lässt sich nicht immer anwenden Interpretation von Ursache und Wirkung nicht eindeutig Wandmacher zum Begriff „Kausalität“ Äquivalent

Probleme Korrelationsmethode

Beispiel Hypothese: Intensive Prüfungsvorbereitung reduziert Prüfungsangst. Korrelative Studie zur Hypothesenprüfung. Gemessen wird UV=Vorbereitungsdauer und AV=Prüfungsangst.

Prüfungsangst r=-0.80 p<0.001 50 100 Vorbereitungsdauer [Tagen]

Bestätigt! reduziert Vorbereitung Angst

Alternative A verhindert Angst Vorbereitung

Alternative B Gegenseitige Beeinflussung Angst erschwert Vorbereitung (-) Vorbereitung Angst Geringe Vorbereitung verstärkt Angst (-)

Alternative C Einkommen verringert erleichtert Vorbereitung Angst

Sexuelle Aktivität r = 0.65 p < 0.05 0 1 2 3 4 Kaffeekonsum (Tassen)

(Mindestens) zwei Interpretationen steigert Kaffeekonsum Sexuelle Aktivität weil unausgeruht Sexuelle Aktivität Kaffeekonsum

Probleme Experimentalmethode

Kontroll- und Experimentalgruppe „Memogan“ N = 50 Versuchs- personen (N=100) Unterschied in der AV? Placebo N = 50 Zufällige Aufteilung

t = 3.5, df = 98, p < 0.001 Gedächtnisleistung Placebo Memogan UV

Konfundierung UV Testzeitpunkt Gedächtnisleistung Memogan 11 h 80 % Placebo 14 h 45 % Konfundierungsvariable (Störvariable): Testzeitpunkt

Konfundierungsvariablen Personenbezogene Alter Bildung Schichtzugehörigkeit Motivation Gedächtnis Intelligenz usw. Situationsbezogene Versuchsleiter Testzeitpunkt Räumlichkeit Lichtstärke Worthäufigkeit Darbietungsdauer usw.

Kontrolle von Störvariablen

Kontrolle von personenbezogenen Störvariablen Parallelisierung (Matching) Randomisierung

Parallelisierung Sortieren, Paare bilden

Experimentalgruppe 6, 5, 8, 7, 4 M = 111,4 Kontrollgruppe 3, 10, 1, 9, 2 M = 111,0

Randomisierung Experimental-gruppe Gesamt- stichprobe N Kontroll- gruppe Lotterieverfahren

Der Versuchsleiter-Erwartungseffekt (Rosenthal-Effekt) Einfluss des Versuchsleiters auf das Testergebnis Unbeabsichtigt Störvariable

Das Experiment von Rosenthal (1966) homogene Zucht von Ratten Zufallsaufteilung Bedingung1 Instruktion Intelligente Ratten Bedingung 2 Instruktion dumme Ratten guter Lernerfolg schlechter Lernerfolg

Kontrolle des Versuchsleiter-Erwartungseffekts Standardisierung der Versuchsbedingungen Schriftliche Instruktion, möglichst mit PC arbeiten, gleicher VL für alle Experimente Blindversuch Vp kennt die Hypothese und die experimentellen Bedingungen nicht (minimiert Erwartungseffekte) Doppelblindversuch Vp 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 Äquivalente Gruppen Kontroll- UV AV gruppe Stufe 1 Gesamt- stichprobe Vergleich UV Stufe 2 AV Experimental- gruppe 1. Randomisierung 2. Parallelisierung Gleiche Bedingungen bis auf die UV-Manipulation

Quasi- vs. echte Experimente Echtes Experiment Manipulation von UV Kontrolle von Störfaktoren Quasi-Experiment 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 Kontrollgruppe: Herkömmliche Lernmethode Schule A AV Vergleich Experimentalgruppe: Neue Lernmethode AV Schule B Nicht-äquivalente Gruppen

Beispiel B: Selbstselektion Nicht-äquivalente Gruppen Kontroll- gruppe Keine Entwöhnung AV Raucher Vergleich, z.B. nach 3 Jahren Entwöhnung AV Experimental- gruppe Freiwillige Teilnahme an Entwöhnungstherapie, (d.h. Selbstselektion).

Beispiel C: Vorher-Nachher-Design Gruppe  UV1  AV1  UV2  AV2 Gruppe Keine Therapie AV1 Therapie AV2 Vergleich

Probleme Vorher-Nachher-Design Zeitlich bedingte Veränderungseffekte (Reifung) Nicht nur körperliche Reifung: auch klüger werden, hungrig werden, müde werden. Testeffekte Allein die Tatsache einer Teilnahme an einer Untersuchungssituation (unspezifisch) verändert schon das Verhalten (z.B. Placeboeffekt).

Labor Feld 1. Ort Forschungs- einrichtung „Natürliche“ Umwelt 2. Kontrolle über Störfaktoren Eher gut Eher schlecht 3. Interne Validität Groß Eher gering 4. Verhalten Eher instruiert Eher nicht instruiert 5. Methode Eher echtes Experiment Quasiexperiment oder Korrelationsstudie 6. Unmittelbare Generalisierbarkeit Vermutlich gering? besser?

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.