[stangl] test & experiment/experiment: stichprobe

Wenn für eine experimentelle Fragestellung die geeignete Versuchsanordnung gefunden ist, muß als nächstes der Versuchsplan im engeren Sinn, der Versuchsgruppen-Plan festgelegt werden. Dabei wird entschieden, welche experimentellen Bedingungen einbezogen werden, d.h. welche unabhängigen Variablen in wieviel Stufen variiert werden, und wie die Versuchspersonen den experimentellen Bedingungen zugeordnet werden.

_{Auf die Behandlung von Versuchsplänen mit mehreren unabhängigen Variablen soll hier nicht eingegangen werden, da diese im Prinzip demselben Schema folgen, jedoch komplexere statistische Modelle als Grundlage haben. Komplexe Designs finden sich in Bernhard Jacobs Tutorium "Einführung in die Versuchsplanung".}

Unabhängige Gruppen

Die einfachsten Versuchspläne enthalten nur eine unabhängige Variable. Zwei oder mehr Bedingungen, z.B. zwei Therapievarianten und eine unbehandelte Kontrollgruppe sollen in ihren Mittelwerten, z.B. hinsichtlich der vegetativen Labilität am Ende einer Behandlungsperiode, verglichen werden. Die Hauptvorteile eines solchen Designs mit nur einer unabhängigen Variablen sind:

• Der Versuchsplan ist einfach und robust.
• Die Zahl der Versuchspersonen in den einzelnen Versuchsgruppen (= Personengruppen, die mit unterschiedlichen Therapievarianten behandelt wurden) muß nicht gleich groß sein.
• Gehen zufällig Meßwerte verloren, so können die übrigen durch einfache statistische Korrekturen verwertet werden.

Der Nachteil eines Versuchsplanes mit unabhängigen Gruppen, besteht darin, daß der erforderliche Stichprobenumfang recht groß werden kann. Das gilt besonders dann, wenn keine gerichteten Hypothesen bestehen, die Varianz innerhalb der Gruppen groß und die Effektstärke mittel oder klein ist.

Mehrere parallelisierte Gruppen

Durch Parallelisierung der Versuchsgruppen soll erreicht werden, daß die Versuchsgruppen sich in einem oder in mehreren relevanten Merkmalen genau entsprechen. In dem oben genannten Beispiel des Vergleiches von Therapiebedingungen (zwei Therapiearten, eine Kontrollgruppe) wäre es z.B. sinnvoll, die Gruppen nach der Ausgangslage (z.B. gemessen mit verschiedenen Fragebögen) zu parallelisieren. Bei einem Lernexperiment zum Vergleich von Unterrichtsmethoden könnte man Vorkenntnisse, Schulleistungen in bestimmten Fächern, aber auch Motivationsvariablen heranziehen. Kurz: Alles, was mit der abhängigen Variablen (Therapieerfolg, Lernerfolg) korreliert, kann eine sinnvolle Parallelisierungsvariable sein.

Die Parallelisierung wird durchgeführt, indem man zunächst von allen Versuchspersonen die Variable erhebt, nach der parallelisiert werden soll. Das erfordert in der Regel eine eigene Vortest-Sitzung. Für k (=Anzahl) experimentelle Bedingungen benötigt man k parallelisierte Gruppen. Man sucht aus dem Datenmaterial jeweils k Versuchspersonen mit gleichen Vortestwerten heraus. Diese k Versuchspersonen werden dann nach dem Zufall auf die k experimentellen Bedingungen verteilt. Danach wird der eigentliche Versuch durchgeführt.

Der Hauptvorteil von parallelisierten Gruppen besteht in der benötigten kleineren Stichprobengröße gegenüber einem Versuchsplan mit unabhängigen Gruppen. Dem stehen folgende Nachteile gegenüber: Vor dem Beginn des eigentlichen Versuchs müssen von allen Versuchspersonen Werte für die Parallelisierungsvariablen erhoben und ausgewertet werden. Das erfordert in der Regel nicht nur eine eigene Vortest-Sitzung, sondern führt bei zeitlich lang erstreckter Versuchspersonen-Anwerbung auch zu organisatorischen Problemen.

Meßwiederholung an der selben Versuchspersonengruppe

Versuchspersonen zu beschaffen ist meist schwierig (Kosten, Zeitaufwand). Daher liegt es nahe, eine Versuchsperson für mehr als eine experimentelle Bedingung heranzuziehen. Wird z.B. der Einfluß der Rückmeldungsart (richtig, falsch und keine Rückmeldung) auf das Erlernen von Listen von Wortpaaren untersucht, so könnte man daran denken, jede Versuchsperson drei Listen, je eine unter einer der drei Rückmeldungsarten lernen zu lassen. Die Vorteile: Es werden wesentlich weniger Versuchspersonen benötigt als bei den beiden vorangegangenen Formen der Versuchsplanung. Es wird keine zusätzliche Sitzung benötigt (wie bei parallelisierten Gruppen). Die Nachteile: Im Laufe länger dauernder Versuchssitzungen verändert sich die Versuchsperson: Sie gewöhnen sich an die Situation, an die Aufgabe, zeigen Übungsfortschritte, Ermüdungserscheinungen. Im Versuchsplan ist dafür zu sorgen, daß diese Effekte nicht mit den experimentellen Bedingungen kollidieren.

[Quelle: Stangl 1997a]

^{https://testexperiment.stangl-taller.at/}

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