🗊Презентация Типы статистических исследований

План лекции 7 «Типы статистических исследований» 1. Исследования на основе наблюдения 2. Выборочные обследования 3. Эксперимент 4. Полевые испытания 5. Гарвардский проект по физике 6. Эксперимент по улучшению жилищных условий 7. Преимущества рандомизированного эксперимента как вида исследования 8. Трудности в проведении эксперимента 9. Основные этапы планирования и анализа эксперимента 10. Критерии оптимальности планов

Виды статистических исследований Классификация статистических исследований производится на основании возможности исследователя вмешиваться в изучаемый процесс и управлять факторами. Спектр участия исследователя очень широк - от невозможности вмешательства до воспроизводимости исследования с точностью до ошибки.

Роль исследователя 1. Управлять факторами (назначать уровни факторов экспериментальным единицам в случайном порядке); 2. Структурировать источники неоднородностей в блоки; 3. Рандомизировать случайные ошибки; 4. Воспроизвести эксперимент с точностью до ошибки.

Основные типы статистических исследований 1. Исследования на основе выборки 2. Выборочные обследования 3. Эксперимент 4. Полевые испытания

Исследования на основе выборки Исследователь является наблюдателем; «пассивный эксперимент»; Наблюдения – это сбор и регистрация фактов, событий, процессов; Если из наблюдений можно сделать заключение, то такие наблюдения называются данными; Данные классифицируются, представляется в виде таблиц, графиков, моделей; Изучение свойств массивов данных (меры центральной тенденции, разброс данных); Изучение как обстоят дела, а не оценивание эффектов; Анализ данных архивов (ретроспективная рандомизация); Рандомизация возможна только на стадии измерения откликов.

Выборочные обследования Предназначены для получения информации об изучаемой совокупности: изучение потребительского спроса, изучение общественного мнения, оценка организаторских способностей; Экономят время и деньги по сравнению со сплошными обследованиями; Однако в важных задачах (перепись населения, избирательные компании) используются сплошные обследования.

Совокупность Совокупность – это множество единиц, обладающих некоторыми общими свойствами, существенными для их характеристики. Например, совокупность учащихся, совокупность классов. Совокупность (конечная или бесконечная), относительно которой нужно сделать вывод, называется генеральной совокупностью. Выборка – это часть генеральной совокупности. Элемент совокупности в процедуре отбора называется единицей выборки. Если случайно выбираются школы из совокупности школ региона, то единицей выборки является школа. Единицей выборки может быть семья, учащийся, город и т.д.

Выборка Простой случайной выборкой называется такая вероятностная выборка, в которой любая единица имеет одинаковую и независимую возможность быть отобранной. В математической статистике понятия выборки и совокупности тесно связаны. Понятие выборки приобретает содержание только тогда, когда указывается, из какой совокупности она отобрана. В свою очередь, совокупность представляется только с помощью выборки. Выборка и совокупность связаны процедурой отбора. Для обоснованности вывода важно, чтобы выборка была случайной, т.е. Полученной с помощью случайного отбора. Элемент совокупности в процедуре отбора называется единицей выборки. Случайная выборка – это выборка, не взятая наобум, а полученная в соответствии с определенной вероятностной процедурой.

Совокупность и выборка Сравнение двух процедур – случайного отбора и рандомизации. В математической статистике понятия выборки и совокупности тесно связаны. Понятие выборки приобретает содержание только тогда, когда указывается, из какой совокупности она отобрана. В свою очередь, совокупность представляется только с помощью выборки. Выборка и совокупность связаны процедурой отбора. Для обоснованности вывода важно, чтобы выборка была случайной, т.е. Полученной с помощью случайного отбора. Элемент совокупности в процедуре отбора называется единицей выборки. Случайная выборка – это выборка, не взятая наобум, а полученная в соответствии с определенной вероятностной процедурой.

Процедуры случайного отбора и рандомизации Общим является искусственное внесение случайности. Отличие: в выборочных обследованиях речь идет о получении случайной выборки и случайность предназначена для уменьшения смещения. Здесь э.е. уже обработаны помимо воли исследователя. Поэтому невозможно установить причины изменения отклика. В процедуре рандомизации при планировании эксперимента исследователь распоряжается обработками, искусственное внесение случайности происходит при назначении обработок. Поскольку процесс назначения обработок полностью управляем, то это позволяет устанавливать причинные связи.

Эксперимент Исследование является экспериментом, если изучаемые факторы изменяются по воле исследователя в точно учитываемых условиях, позволяющих управлять ходом явления и воссоздавать его каждый раз при повторении с точностью до случайных ошибок. Именно эксперимент, как тип исследования, позволяет изучать причинные связи. Здесь рандомизация является принципиально необходимой. Социальный эксперимент связан с улучшением условий труда и быта, снижением заболеваемости и смертности населения, развитием науки и культуры.

Эксперимент в педагогике В самом простом варианте эксперимент сводится к сравнению некоторого новшества (в педагогике – инновации) с прежним положением дел. Формируются две группы э. е., одна из которых «обрабатывается» предлагаемым нововведением, другая - служит контролем. Необходимо узнать, насколько отклики обрабатываемых единиц отличаются от откликов контрольных, т.е. провести сравнительный эксперимент с контролем для того, чтобы оценить эффективность обработки. Случайное назначение э. е. в контрольную и обрабатываемую группы является существенной чертой правильно организованного эксперимента. Это служит гарантией, что э. е. двух групп в среднем будут одинаковы по всем признакам.

Квазиэксперимент -Часто встречаются такие ситуации, когда невозможно сделать рандомизированное назначение экспериментальных единиц для контрольной и экспериментальной групп. -Пример – оценить вред от курения. -Такие эксперименты называются «квазиэкспериментами». Они отличаются от «истинных экспериментов» отсутствием рандомизации при назначении единиц. -Интерпретация эффектов обработок в нерандомизированных экспериментах столь же затруднительна, как и в наблюдениях вследствие смешивания этих эффектов с неучтенными эффектами, в частности с эффектами самих единиц.

Актуальность полевых испытаний Перед тем, как широко внедрять новые программы, необходимо их тщательная апробация. Часто считают, что для оценки новшества в общественных исследованиях необязательно проводить широкую экспериментальную проверку, достаточно теоретического анализа или моделирования. К сожалению, для большинства экономических и социальных процессов отсутствуют хорошие теоретические модели и невозможно предвидеть, что случится, если в системе произойдут изменения Отсутствие четкого понимания взаимосвязей между социальными и экономическими факторами не позволяет точно предсказать прямые и побочные эффекты социального и экономического вмешательства. Поэтому очень важно увеличить экспериментальный опыт, так как рискованно давать рекомендации о распространении новшества, не изучив все варианты на практике. С этой целью проводятся полевые испытания.

Особенности полевых испытаний Термин «испытание» говорит об активном действии исследователя, направленном на прямое сравнение эффектов обработок. От понятия «эксперимент», который, обычно ассоциируется с лабораторным исследованием, «испытание» отличается прежде всего крупномасштабностью. Здесь участвует большое число э. е. (индивиды, семьи, районы, города и т.д.), которое может достигать многих тысяч и миллионов. Термин «полевой» говорит о том, что исследование проводится в реальных условиях («в поле»), а не с помощью моделирования или теоретически. Если результаты эксперимента - важное средство для ученого, то результаты полевых испытаний являются основой для принятия решений управленческим аппаратом и правительственными органами.

Особенности полевых испытаний Проведение и оценка полевых испытаний новых социальных и экономических программ требуют громадных государственных расходов. Поэтому правильная организация полевых испытаний имеет особое значение. Они должны проводиться таким образом, чтобы можно было извлечь всю необходимую информацию и получить неискаженные оценки эффектов предлагаемых новшеств. В крупномасштабных испытаниях особенно важно иметь гарантию того, что будут устранены смещения, вызванные неучтенными факторами, в частности субъективными действиями исследователя. Если у исследователя есть свои фавориты среди проверяемых новых программ, то он может подобрать самые «хорошие» единицы и показать эффективность предлагаемого новшества. В действительности же положительные результаты могут относиться вовсе не к данной программе, а являться эффектом специально подобранных э.е.

Пример 1. Рандомизированное полевое испытание новой программы преподавания физики в вузах (Гарвардский проект по физике)

Пример 2. (выбор преподавателей)

Пример 2. (результаты)

Пример 2. (использование рандомизации)

Пример 2. Нерандомизированный эксперимент по улучшению жилищных условий

Пример 2. (результаты)

Пример 2. (причины провала)

Преимущества рандомизированного эксперимента (1)

Преимущества рандомизированного эксперимента (2)

Трудности в проведении эксперимента (1)

Трудности в проведении эксперимента (2)

Рекомендуемая литература 1. Гласс Дж., Стэнли Дж. Статистические методы в педагогике и психологии. Пер. с англ. – М.: Издательство «Прогресс», 1976. -496 с. 2. Маслак А.А. Основы планирования и анализа сравнительного эксперимента в педагогике и психологии. – Курск: РОСИ, 1998. – 167 с. 3. Маслак А.А., Маркова Е.В., Самуйленко А.Я., Сергиенко А.И. Компьютерные системы биотехнологических исследований. – М.: ВНИиТИБП, 1993. – 432 с. 4. Маркова Е.В., Маслак А.А. Рандомизация и статистический вывод. – М.: Финансы и статистика, 1986. – 208 с.