Введение

Применение экспериментального метода к психологическим исследованиям
рецензируемый журнал

Экспериментальная психология – это область, в которой исследователи используют экспериментальные методы для изучения психологических явлений и лежащих в их основе процессов. Экспериментальные психологи привлекают людей и животных для изучения широкого спектра тем, включая (но не ограничиваясь ими) ощущения, восприятие, память, познание, обучение, мотивацию, эмоции, процессы развития, социальную психологию и нейронные основы всех этих явлений.

Вильгельм Вундт

Экспериментальная психология оформилась как современная научная дисциплина в XIX веке, когда Вильгельм Вундт применил математический и экспериментальный подход к изучению психики. Вундт основал первую психологическую лабораторию в Лейпциге, Германия. Другие экспериментальные психологи, в том числе Герман Эббингауз и Эдвард Титченер, использовали интроспекцию в своих экспериментальных методах.

Чарльз Белл

Чарльз Белл был британским физиологом, чей главный вклад в медицинское и научное сообщество заключался в его исследованиях нервной системы. Он написал брошюру, суммирующую результаты своих исследований на кроликах. Его исследования показали, что сенсорные нервы входят через задние (дорсальные) корешки спинного мозга, а двигательные нервы выходят из передних (вентральных) корешков спинного мозга. Одиннадцать лет спустя французский физиолог Франсуа Магенди опубликовал те же выводы, не зная об исследованиях Белла. Поскольку Белл не опубликовал свои исследования ранее, это открытие получило название закона Белла — Магенди в честь обоих ученых. Открытие Белла опровергло существовавшее представление о том, что нервы передают вибрации или некие духовные сущности.

Эрнст Генрих Вебер

Эрнст Генрих Вебер, немецкий врач, считается одним из основателей экспериментальной психологии. Основными интересами Вебера были ощущение осязания и кинестезия. Его наиболее значительный вклад в область экспериментальной психологии – предположение о том, что суждения о сенсорных различиях являются относительными, а не абсолютными. Эта относительность выражена в «законе Вебера», который утверждает, что минимально различимая разница, или jnd, представляет собой постоянную пропорцию от исходного уровня стимуляции. Закон Вебера формулируется следующим уравнением:

где – исходная интенсивность стимуляции, – приращение, необходимое для восприятия разницы (jnd), а k – константа. Таким образом, для поддержания постоянства k, должно возрастать с увеличением I. Закон Вебера считается первым количественным законом в истории психологии.

Густав Фехнер

Фехнер опубликовал в 1860 году работу, которую считают первой работой по экспериментальной психологии, – "Элементы психофизики". Некоторые историки датируют начало экспериментальной психологии публикацией "Элементов". Эрнст Генрих Вебер не был психологом, но именно Фехнер осознал важность исследований Вебера для психологии. Закон Вебера и закон Фехнера были опубликованы в работе Фехнера "Элементы психофизики", и Фехнер, ученик Вебера, назвал свой первый закон в честь своего учителя. Фехнер был глубоко заинтересован в установлении научного изучения взаимосвязи между психикой и телом, что получило название психофизика. Большая часть исследований Фехнера была посвящена измерению психофизических порогов и минимально различимых различий. Он изобрел метод пределов, метод постоянных стимулов и метод настройки, которые до сих пор применяются.

Освальд Кюльпе

Освальд Кюльпе – главный основатель Вюрцбургской школы в Германии. Он был учеником Вильгельма Вундта около двенадцати лет. В отличие от Вундта, Кюльпе полагал, что эксперименты возможны для исследования высших психических процессов. В 1883 году он написал «Grundriss der Psychologie», в которой содержались исключительно научные факты и не было упоминаний о мышлении. Отсутствие обсуждения мышления в его книге примечательно, поскольку Вюрцбургская школа придавала большое значение умственной установке и безыдейному мышлению.

Вюрцбургская школа

Работа Вюрцбургской школы стала важной вехой в развитии экспериментальной психологии. Школа была основана группой психологов во главе с Освальдом Кюльпе и предложила альтернативу структурализму Эдварда Титченера и Вильгельма Вундта. Исследователи Вюрцбургской школы в основном сосредоточились на психических операциях, таких как психический настрой (Einstellung) и безызобразное мышление. Психический настрой влияет на восприятие и решение задач, не осознаваясь субъектом; он может быть вызван инструкциями или предшествующим опытом. Аналогично, по мнению Кюльпе, безызобразное мышление состоит из чистых психических актов, не включающих ментальные образы. Уильям Брайан, американский студент, работавший в лаборатории Кюльпе, продемонстрировал пример влияния психического настроя. Брайан показывал испытуемым карточки с бессмысленными слогами, написанными разными цветами. Испытуемым предлагалось сосредоточиться на слогах, и в результате они не запоминали цвета этих слогов. Такие результаты заставили усомниться в валидности интроспекции как метода исследования, что привело к упадку волюнтаризма и структурализма. Работа Вюрцбургской школы впоследствии оказала влияние на многих гештальт-психологов, включая Макса Вертхаймера.

Джордж Трумбулл Лэдд

Джордж Трумбулл Лэдд внедрил экспериментальную психологию в Соединенные Штаты и основал психологическую лабораторию Йельского университета в 1879 году. В 1887 году Лэдд опубликовал «Элементы физиологической психологии» – первый американский учебник, содержащий обширное изложение экспериментальной психологии. В период между основанием Лэддом Йельской лаборатории и публикацией его учебника, центр экспериментальной психологии в США переместился в Университет Джонса Хопкинса, где Джордж Холл и Чарльз Сандерс Пирс развивали и уточняли работы Вундта.

Чарльз Сандерс Пирс

С учеником Джозефом Джастроу Чарльз С. Пирс случайным образом распределил добровольцев в слепом, повторном измерении, чтобы оценить их способность различать веса. Эксперимент Пирса вдохновил других исследователей в психологии и образовании, что привело к формированию традиции проведения рандомизированных экспериментов в лабораториях и публикации специализированных учебников в 1800-х годах. Студент Пирса Джозеф Джастроу продолжал проводить рандомизированные эксперименты на протяжении всей своей выдающейся карьеры в экспериментальной психологии, значительная часть которой впоследствии была признана когнитивной психологией. В настоящее время наблюдается возрождение интереса к работам Пирса в когнитивной психологии. Другой ученик Пирса, Джон Дьюи, проводил эксперименты по изучению человеческого познания, особенно в школах, в рамках своей "экспериментальной логики" и "публичной философии".

20 век

В середине 20-го века бихевиоризм стал доминирующей парадигмой в психологии, особенно в Соединенных Штатах. Это привело к некоторому игнорированию психических явлений в рамках экспериментальной психологии. В Европе это было менее выражено, поскольку европейская психология испытывала влияние таких психологов, как сэр Фредерик Бартлетт, Кеннет Крейк, У. Э. Хик и Дональд Бродбент, которые фокусировались на таких темах, как мышление, память и внимание. Это заложило основу для последующего развития когнитивной психологии. Во второй половине 20-го века значение фразы "экспериментальная психология" изменилось в связи с расширением психологии как дисциплины и ростом числа ее субдисциплин. Экспериментальные психологи используют широкий спектр методов и не ограничиваются исключительно экспериментальным подходом, отчасти из-за того, что развитие философии науки повлияло на исключительный авторитет эксперимента. Напротив, экспериментальные методы теперь широко применяются в таких областях, как психология развития и социальная психология, которые ранее не входили в сферу экспериментальной психологии. Эта фраза продолжает использоваться в названиях ряда известных и престижных научных обществ и журналов, а также в некоторых университетских учебных программах по психологии.

Институциональный совет по оценке (IRB)

В 1974 году Национальный исследовательский акт учредил институциональные советы по этике (IRB) в Соединенных Штатах после ряда спорных экспериментов. Институциональные советы по этике (IRB) играют важную роль в контроле за проведением психологических экспериментов. Их наличие требуется по закону в учреждениях, таких как университеты, где проводятся психологические исследования. Их задача – удостовериться, что эксперименты не нарушают этические нормы или юридические требования, тем самым защищая людей от физического или психологического вреда и обеспечивая гуманное обращение с животными. IRB должен рассмотреть процедуру, используемую в каждом эксперименте, до его начала. IRB также удостоверяется, что участники дают осознанное согласие заранее, то есть им сообщают общую суть эксперимента и о том, что от них потребуется. IRB может проводить три вида рассмотрения: освобожденное от рассмотрения, ускоренное и полное рассмотрение. Более подробная информация доступна на основной странице IRB.

Методология

Надежная методология необходима для изучения сложных поведенческих и психических процессов, что особенно важно для тщательного определения и контроля экспериментальных переменных. Методологии исследований, применяемые в экспериментальной психологии, используют исследовательские методы для получения новых знаний или проверки существующих утверждений. Как правило, это включает в себя несколько этапов, таких как отбор выборки, сбор данных из этой выборки и анализ этих данных. От предположений, сделанных исследователями при начале проекта, до используемых шкал, дизайна исследования и методов анализа данных, правильная методология в экспериментальной психологии состоит из ряда критически важных этапов.

Эмпиризм

Возможно, самое фундаментальное предположение науки состоит в том, что любые фактические утверждения о мире должны в конечном счете основываться на наблюдениях этого мира. Эта идея эмпиризма требует, чтобы гипотезы и теории проверялись посредством наблюдений за естественным миром, а не посредством априорных рассуждений, интуиции или откровений.

Тестируемость

Тесно связанная с эмпиризмом идея заключается в том, что для того, чтобы быть полезной, научный закон или теория должны быть проверяемыми с помощью доступных методов исследования. Если теорию невозможно проверить каким-либо принципиально возможным способом, многие ученые считают ее бессмысленной. Проверяемость подразумевает фальсифицируемость – то есть возможность опровержения теории посредством определенного набора наблюдений. Проверяемость особенно подчеркивается в психологии, поскольку такие влиятельные и известные теории, как теории Фрейда, трудно поддаются проверке.

Детерминизм

Экспериментальные психологи, как и большинство ученых, принимают идею детерминизма. Это убеждение, что любое состояние объекта или события предопределено предшествующими состояниями. Иными словами, поведенческие или психические явления обычно описываются в категориях причины и следствия. Если явление достаточно общее и получило широкое подтверждение, его можно назвать "законом"; психологические теории служат для систематизации и объединения законов.

Скупость

Другая руководящая идея науки — принцип экономии, стремление к простоте. Например, большинство ученых согласны с тем, что если две теории одинаково хорошо объясняют набор эмпирических наблюдений, следует предпочесть более простую, или более экономную из них. Знаменитый ранний аргумент в пользу принципа экономии был сформулирован средневековым английским философом Уильямом Оккамом, и поэтому этот принцип часто называют бритвой Оккама.

Операционное определение

Некоторые известные бихевиористы, такие как Эдвард К. Толмен и Кларк Халл, популяризировали идею операционизма, или операционального определения. Операциональное определение подразумевает, что понятие должно быть определено через конкретные, наблюдаемые процедуры. Экспериментальные психологи стремятся определить в настоящее время ненаблюдаемые явления, такие как ментальные события, устанавливая связь между ними и наблюдениями посредством логических цепочек рассуждений.

Надежность

Надежность измеряет согласованность или повторяемость наблюдения. Например, один из способов оценки надежности – метод "тест-перетест", который заключается в измерении группы участников в один момент времени, а затем повторном тестировании для проверки согласованности результатов. Поскольку сам первый тест может повлиять на результаты второго, часто используются другие методы. Например, при использовании метода "разделенной половины" группа участников случайным образом делится на две сопоставимые подгруппы, а надежность оценивается путем сравнения результатов тестирования этих подгрупп. Важно отметить, что надежный показатель не обязательно приводит к валидному заключению.

Действительность

Валидность измеряет относительную точность или верность выводов, сделанных на основе исследования. Для количественной оценки валидности измерения необходимо сравнить его с критерием. Высокая внутренняя валидность означает, что дизайн исследования исключает влияние посторонних факторов, позволяя с уверенностью заключить, что изменения в независимой переменной стали причиной наблюдаемых изменений в зависимой переменной.

Конструируемая валидность

Валидность конструкции относится к степени, в которой независимые и зависимые переменные в исследовании отражают абстрактные гипотетические переменные, представляющие интерес. Иными словами, она связана с тем, насколько точно манипулируемые и/или измеряемые переменные в исследовании соответствуют тем переменным, которые исследователь намеревался манипулировать. Валидность конструкции также отражает качество операциональных определений. Если исследователю удалось успешно преобразовать абстрактное понятие в наблюдаемое, то валидность конструкции считается высокой. Почти все психологические эксперименты включают в себя ту или иную форму измерения, хотя бы для определения надежности и валидности результатов, а измерение, безусловно, необходимо для того, чтобы результаты имели значение для количественных теорий. Правило, по которому свойствам объектов или событий присваиваются числовые значения, называется "шкалой". Далее представлены основные шкалы, используемые в психологических измерениях. Однофакторный дизайн может быть расширен до однофакторного дизайна с несколькими группами. В этом случае одна независимая переменная принимает три или более значений. Этот тип дизайна особенно полезен, поскольку позволяет выявить функциональную связь между независимой и зависимой переменными.

Факториальные конструкции

Односторонние планы ограничены тем, что позволяют исследователям изучать только одну независимую переменную за раз, в то время как многие интересующие явления зависят от нескольких переменных. По этой причине Р.А. Фишер популяризировал использование факторных планов. Факторные планы содержат две или более независимых переменных, которые полностью "пересечены", то есть каждый уровень каждой независимой переменной сочетается с каждым уровнем всех остальных независимых переменных. Факторные планы имеют обозначения, указывающие количество независимых переменных и количество уровней каждой независимой переменной в плане. Например, факторный план 2x3 имеет две независимые переменные (поскольку в обозначении два числа), первая из которых имеет два уровня, а вторая – три.

Основные эффекты и взаимодействия

Влияние независимых переменных в факторных исследованиях, рассматриваемое по отдельности, называется основным эффектом. Это относится к общему эффекту независимой переменной, усредненному по всем уровням других независимых переменных. Основной эффект – это единственный эффект, который можно обнаружить в однофакторном дизайне. Однако часто более важными, чем основные эффекты, являются "взаимодействия", которые возникают, когда влияние одной независимой переменной на зависимую переменную зависит от уровня другой независимой переменной. Например, способность ловить мяч (зависимая переменная) может зависеть от взаимодействия остроты зрения (независимая переменная №1) и размера мяча (независимая переменная №2). Человек с хорошим зрением может легче ловить маленький мяч, а человек с очень плохим зрением – большой, таким образом, можно сказать, что эти две переменные взаимодействуют.

Внутри и между субъектами

Существуют два основных подхода к планированию исследования: внутригрупповой и межгрупповой дизайн. Внутригрупповой, или дизайн с повторными измерениями, предполагает, что каждый участник выполняет задания в нескольких, а возможно, и во всех условиях исследования. В межгрупповом дизайне каждый участник выполняет задания только в одном условии эксперимента. Внутригрупповые дизайны имеют значительные преимущества перед межгрупповыми, особенно при работе со сложными факториальными схемами, включающими множество условий. В частности, внутригрупповой дизайн устраняет индивидуальные искажения, то есть исключает влияние различий между участниками, не относящихся к изучаемому явлению. Однако внутригрупповой дизайн имеет серьезный недостаток – возможность возникновения эффектов последовательности. Поскольку каждый участник выполняет задания в нескольких условиях, течение времени или выполнение предыдущего задания может повлиять на результаты последующих. Например, участник может получить опыт в ходе первого задания, который повлияет на его результаты во втором.

Экспериментальные приборы

Инструменты, используемые в экспериментальной психологии, развивались параллельно с техническим прогрессом и меняющимися потребностями экспериментов. Первые инструменты, такие как хроноскоп Хиппа и кимограф, изначально предназначались для других задач. Ниже приведены примеры различных инструментов, которые применялись на протяжении многих лет. Это лишь некоторые из основных инструментов, используемых в современных исследованиях.

Хроноскоп / хронограф

Этот инструмент, изобретенный Матфеем Хиппом около 1850 года, использует вибрирующий язычок для измерения времени с точностью до тысячных долей секунды. Изначально разработанный для экспериментов по физике, он впоследствии был адаптирован для изучения скорости полета пуль. Затем, будучи внедренным в физиологию, он, наконец, нашел применение в психологии для измерения времени реакции и продолжительности психических процессов.

Стереоскоп

Первый стереоскоп был изобретен Уитстоном в 1838 году. Он представляет два немного отличающихся изображения, по одному для каждого глаза, одновременно. Как правило, это фотографии одного и того же объекта, сделанные с точек съемки, имитирующих положение и расстояние между глазами человека. Когда человек смотрит в стереоскоп, эти фотографии сливаются в единое изображение, создающее сильное ощущение глубины и объёма.

Кимограф

Разработанный Карлом Людвигом в 19 веке, кимограф представляет собой вращающийся барабан, на котором движущийся стилус фиксирует величину измеряемого параметра как функцию времени. Кимограф схож с полиграфом, в котором полоса бумаги движется под одним или несколькими записывающими устройствами. Изначально кимограф использовался для измерения кровяного давления, а впоследствии – для регистрации сокращений мышц и звуков речи. В психологии он часто применялся для записи времени реакции.

Фотокимографы

Это устройство – фоторегистратор. Оно использовало зеркала и свет для записи изображений. Внутри небольшого ящика с прорезью для света находятся два приводных ролика, соединенных пленкой. Свет попадает через прорезь для записи на пленку. Некоторые фотокимографы оснащены линзой, чтобы обеспечить подходящую скорость движения пленки.

Гальванометр

Гальванометр — это ранний прибор, использовавшийся для измерения силы электрического тока. Герман фон Гельмгольц использовал его для регистрации электрических сигналов, генерируемых нервными импульсами, и, таким образом, для измерения времени, затрачиваемого импульсами на прохождение между двумя точками нерва.

Аудиометр

Этот аппарат был разработан для генерации нескольких фиксированных частот различной интенсивности. Он мог подавать тон непосредственно в ухо испытуемого или передавать звуковые колебания на череп. Экспериментатор обычно использовал аудиометр для определения порога слуха испытуемого. Данные, полученные с аудиометра, называются аудиограммой.

Колориметры

Они определяют цветовую композицию путем измерения трехкомпонентных характеристик цвета или подбора цветового образца. Такие устройства используются в визуальных экспериментах. Лабиринт с радиальными лучами состоит из нескольких лучей, расходящихся из центральной точки. На конце каждого луча находится небольшой кусок пищи. Лабиринт Морриса с водной поверхностью предназначен для проверки пространственного обучения. В нем используется большой круглый бассейн с непрозрачной водой. Крыса должна плавать, пока не найдет скрытую под поверхностью воды платформу для выхода.

Электроэнцефалограф (ЭЭГ)

ЭЭГ – это прибор, способный регистрировать суммарную электрическую активность нейронных ансамблей в мозге. Изначально он использовался в качестве попытки улучшить медицинскую диагностику. Впоследствии он стал ключевым инструментом для психологов при исследовании мозговой активности и остаётся ключевым инструментом, применяемым в этой области и в настоящее время.

Функциональная магнитно-резонансная томография (fMRI)

ФМРТ – это прибор, способный регистрировать изменения уровня насыщения крови кислородом во времени. Повышение уровня кислорода в крови указывает на области, где происходит мозговая активность. Это достаточно громоздкое и дорогостоящее оборудование, которое обычно размещается в больницах. Чаще всего оно используется для проведения когнитивных исследований.

Позитроноэмиссионная томография (ПЭТ)

ПЭТ также используется для изучения активности мозга. Он может выявлять лекарственные препараты, связывающиеся с рецепторами нейротрансмиттеров в мозге. Недостатком ПЭТ является необходимость введения радиоизотопов в организм для картирования активности мозга. Радиоизотопы быстро распадаются и поэтому не накапливаются в организме.

Слежение за глазами

Окулотрекеры используются для измерения того, куда смотрит человек или как движутся его глаза относительно головы. Окулотрекеры применяются в изучении зрительного восприятия и – поскольку люди обычно направляют внимание на то, на что смотрят – также для получения непосредственных наблюдаемых показателей внимания.

Франкфуртская школа

Одна школа, противостоящая экспериментальной психологии, связана с Франкфуртской школой, которая называет свои идеи «критической теорией». Критические психологи утверждают, что экспериментальная психология рассматривает людей как сущности, оторванные от культурного, экономического и исторического контекста их существования. Эти контексты, влияющие на психические процессы и поведение человека, игнорируются, по мнению критических психологов, таких как Герберт Маркузе. Таким образом, экспериментальные психологи создают неверное представление о человеческой природе, одновременно косвенно поддерживая существующий социальный порядок, согласно критическим теоретикам, таким как Теодор Адорно и Юрген Хабермас (в их эссе в сборнике «Позитивистские дебаты в немецкой социологии»).