Экспериментальные методы в инженерной психологии и эргономике

Эксперимент как активный метод исследования в инженерной психологии и эргономике. Понятие экспериментальной гипотезы, независимой, зависимой и дополнительных переменных в экспериментальном исследовании. Надежность, валидность и сензетивность зависимой переменной. Способы осуществления контроля дополнительных переменных. Требования предъявляются к испытуемым, участвующим в эксперименте. Достоинства и недостатки естественного и лабораторного эксперимента. Различие синтетических и аналитических лабораторных экспериментов. Мотивации испытуемых. Статистическая обработка результатов эксперимента.

Психологические методы, используемые в инженерной психологии, условно можно разделить на пассивные и активные. К пассивным относятся обсервационные и опросные методы, а также психологическое тестирование. Используя пассивные методы исследователь не влияет на реальную деятельность испытуемых, он довольствуется лишь регистрацией естественного процесса, не изменяя и не корректируя его.

В отличие от пассивных методов, инженерно-психологический эксперимент отличается следующими особенностями: в эксперименте исследователь сам вызывает изучаемое явление, а не ждет пока оно проявится; экспериментатор может изменять условия, при которых происходит интересующее его явление; эксперимент позволяет выявить причины явления и ответить на вопрос, что вызвало изменение в поведении; в результате эксперимента устанавливаются допускающие математическую формулировку количественные закономерности. Таким образом, эксперимент – это «активный» метод изучения явлений.

Сущность эксперимента заключается в проведении исследований в специально созданных, управляемых условиях для проверки экспериментальной гипотезы о причинно-следственной связи. Проведение эксперимента связано с проверкой определенной гипотезы.

Под гипотезой понимается научное предположение, вытекающее из теории, которое еще не подтверждено и не опровергнуто. В любую экспериментальную гипотезу включаются: независимая переменная, зависимая переменная, отношения между ними и уровни дополнительных внешних, побочных переменных.

Суть эксперимента заключается в том, что экспериментатор варьирует независимую переменную, регистрирует изменение зависимой переменной и контролирует внешние (побочные, дополнительные) переменные. Центральная проблема при проведении экспериментального исследования – выделение независимой переменной и ее изоляция от других переменных. В качестве независимых переменных могут выступать: характеристики задания (стимулы, тип ответа испытуемого, инструкция, цель задания и т. п.); особенности условий.

Зависимой переменной во всех случаях является, как правило, поведение оператора во всех его формах – от элементарных реакций до сложных поведенческих актов. Конкретный выбор поведенческого параметра определяется исходной экспериментальной гипотезой. При этом исследователь должен ее максимально конкретизировать; т. е. добиться, чтобы зависимая переменная подвергалась возможности регистрации в ходе эксперимента.

В качестве зависимой переменой наиболее часто выбираются такие параметры, как число ошибок, время выполнения задания, физиологические реакции организма и т. п.

Помимо конкретизации зависимой переменной необходимо обеспечить также ее надежность (устойчивость ее регистрируемости при изменении условий эксперимента в течение времени), валидность (возможность проверки с ее помощью выдвинутой гипотезы) и сензитивность (чувствительность к изменению уровня независимой переменной).

В экспериментальном исследовании помимо независимой и зависимой переменных всегда присутствуют побочные переменные. Поэтому важным условием грамотного эксперимента является надлежащий их контроль. Сложнее обстоит дело с контролем дополнительных переменных, которые всегда присутствуют при проведении эксперимента и могут привести к многочисленным и нежелательным артефактам, то есть к искажению истинных результатов исследования.

Существует несколько способов контроля таких переменных. Один из них – это э лиминация, когда экспериментальную ситуацию конструируют таким образом, чтобы исключить вообще какое-либо присутствие в ней дополнительной переменной.

Другой способ – создание константных условий эксперимента, когда побочная переменная переводится в разряд контролируемых.

В эксперименте должны участвовать специально подобранные группы испытуемых. Вся совокупность потенциально возможных испытуемых, которые могут быть участниками данного эксперимента, называется популяцией, или генеральной совокупностью. Множество людей, привлекаемых к участию в данном эксперименте, называют выборкой. Отбор конкретных испытуемых в выборку проводится на основе процесса рандомизации.

Основные требования к выборке – ее репрезентативность и адекватность.

Это означает, что выборка должна качественно (репрезентативность) и количественно (адекватность) представлять генеральную совокупность, то есть основные типы потенциальных испытуемых с учетом их пола, возраста, состояния здоровья, уровня образования, индивидуально-психологических особенностей и т. д.

Рекомендуется, чтобы численность сравниваемых выборок была не менее 30-35 человек.

В зависимости от места и условий проведения различают естественный (натурный) и лабораторный эксперименты.

Естественный эксперимент проводится в обычных условиях, он объединяет в себе положительные черты объективного наблюдения (естественность) и лабораторного эксперимента (целенаправленное воздействие на испытуемого). При проведении естественного эксперимента процессы труда по своим технологическим характеристикам не изменяются, но в условия и способы выполнения работы вносятся те или иные изменения, необходимые для целей исследования. В таком эксперименте испытуемый часто не знает о проведении эксперимента и его поведение ничем не отличается от обычного. В других случаях (например, при изменении структуры трудовой деятельности или организации рабочего места) испытуемый становится активным участником эксперимента. Сближая экспериментальные исследования с практикой, естественный эксперимент позволяет изучить психологические процессы, состояния и свойства личности в естественных условиях трудовой деятельности. Полученные в естественном эксперименте данные, как правило, имеют высокую степень достоверности.

В инженерно-психологических исследованиях основное место занимает лабораторный эксперимент. Именно в лабораториях, где имеется специальное оборудование, создаются наиболее благоприятные условия для того, чтобы проверить максимально возможное число переменных и как можно точнее зафиксировать реакции испытуемых.

Лабораторный эксперимент может быть двух видов: синтетический и аналитический. При синтетическом эксперименте пытаются воспроизвести более точно все цели и условия данного вида трудовой деятельности. Обычно для этого используют различные модели кабин, стенды, тренажёры, имитаторы. При аналитическом эксперименте в лабораторных условиях воспроизводят только один определенный элемент трудовой деятельности, все остальные элементы при этом исключаются. Этот вид эксперимента обычно применяется для изучения влияния различных условий на отдельные элементы деятельности.

Для правильного проведения эксперимента необходимо соблюдать ряд условий:

1) проверить пригодность и готовность испытуемых операторов к данному виду деятельности,

2) обеспечить их высокую мотивацию па выполнение заданной в эксперименте деятельности,

3) исключить нежелательные эффекты, связанные, прежде всего с присутствием экспериментатора и наличием других нежелательных явлений.

Статистические оценки дают информацию не только о наличии, но и о достоверности сходств и различий полученных результатов для контрольной и экспериментальной групп. Конкретные методы обработки данных и проверки статистических гипотез определяются выбранным экспериментальным планом.

Заключительным этапом является анализ полученных результатов. Он связан, прежде всего, с применением методов обработки данных и получения статистических оценок. При этом выдвинутая ранее экспериментальная гипотеза преобразовывается в статистическую.

Итогом проведенной работы является подтверждение или опровержение экспериментальной гипотезы о зависимости между анализируемыми переменными. Основным (но не всегда единственным) аргументом в пользу принятия гипотезы являются результаты статистического анализа. Однако при этом возможны ошибки первого (отвергается истинная гипотеза) либо второго (принимается ложная гипотеза) рода.

Поэтому результаты статистического анализа и полученного на основе его вывода обязательно должны сопровождаться содержательным, качественным анализом.