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Carregado porCaio Maximino
Delineamento experimental básico
1) Dois policiais participaram de um programa de treinamento para reduzir preconceito por 3 meses; 2) Eles responderam questionários antes e depois do programa; 3) O escore médio de preconceito diminuiu após o programa, indicando sua possível eficácia.
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Delineamento experimental básico
- 1. Ψ Psicologia Experimental Aula 4 Delineamentoexperimental básico Prof. Dr. Caio Maximino
- 2. Ψ Objetivos da aula ●Conceituar delineamento experimental ● Analisar criticamente a relação entre as variáveis confundidas e a validade interna, e enumerar as “ameaças” à validade interna ● Descrever algumas características do delineamento experimental adequado e inadequado ● Analisar as vantagens e desvantagens dos métodos de alocação de sujeitos/participantes ● Analisar as vantagens e desvantagens da utilização de medidas repetidas
- 3. Ψ Conceitos importantes ● Tratamentoé uma denominação genérica para designar qualquer método, elemento, ou material cujo efeito desejamos medir e comparar – Equivale à variável independente ● Experimento ou ensaio é um trabalho previamente planejado, que segue determinados princípios básicos (controle, randomização, &c), no qual se faz a comparação dos efeitos dos tratamentos ● Unidade experimental é a unidade na qual o tratamento é aplicado (um indivíduo, um grupo, &c) ● Delineamento experimental é o plano utilizado para realizar o experimento; implica na maneira como os diferentes tratamentos deverão ser distribuídos nas unidades experimentais e como serão analisados os dados a serem obtidos Delineamento e validade Qualidade do planejamento Alocação Medidas repetidas
- 4. Ψ Breve história dosdelineamentos experimentais ● O primeiro “ensaio clínico sistematizado” foi feito em 1747, quando James Lind, trabalhando como médico no barco HMS Salisbury, comparou diferentes remédios para escorbuto ● Charles Sanders Peirce, em Illustrations of the Logic of Science (1877-1878) e A Theory of Probable Inference (1883), delineou uma teoria sobre a inferência estatística que introduziu o conceito de alocação aleatória – Forte impacto na Psicologia e na Educação ● Wald, Chernoff, Zacks – uso de sequências de experimentos cujo delineamento depende do resultado do experimento prévio Delineamento e validade Qualidade do planejamento Alocação Medidas repetidas
- 5. Ψ Princípios do delineamento definidospor Ronald Fisher Delineamento e validade Qualidade do planejamento Alocação Medidas repetidas ● The Arrangement of Field Experiments (1926) e The Design of Experiments (1935) – aplicações dos métodos estatísticos à agricultura ● Comparação: Nos campos em que não há um padrão metrológico, a comparação entre tratamentos (incluindo controle) é favorecida ● Randomização: Alocação aleatória de unidades experimentais a grupos ● Replicação estatística: Como as mensurações são sujeitas à variação e à incerteza, são repetidas; experimentos inteiros podem ser repetidos ● Blocagem: Arranjo das unidades experimentais em unidades que são similares entre si ● Ortogonalidade: Ausência de correlação entre VIs ● Utilização de experimentos fatoriais: Combinação de Vis em um único experimento
- 6. Ψ Variáveis confundidas evalidade interna ● Boa parte da pesquisa experimental em Psicologia busca examinar a efetividade de um programa ou tratamento, ou saber se uma manipulação causa um resultado/efeito ● Para que possamos estabelecer inferências causais, necessitamos de (Cook & Campbell, 1979): – Covariação – Mudanças na causa presumida devem estar relacionadas a mudanças no efeito presumido – Precedência temporal – A causa presumida deve ocorrer antes do efeito presumido – Ausência de explicações alternativas plausíveis – A causa presumida deve ser a única explanação razoável para as mudanças observadas. ● Em Psicologia, entretanto, a terceira condição é a mais difícil de ser alcançada Delineamento e validade Qualidade do planejamento Alocação Medidas repetidas
- 7. Ψ Variáveis confundidas e validadeinterna Delineamento e validade Qualidade do planejamento Alocação Medidas repetidas ● Se os efeitos de duas variáveis independentes estão entrelaçados, não podemos determinar qual delas é responsável pelo efeito observado ● Variáveis confundidas introduzem uma explicação alternativa para o efeito observado que impede a análise causal – ou seja, reduzem a validade interna
- 8. Ψ Minimizando as ameaçasà validade interna ● A melhor forma de eliminar explicações alternativas plausíveis é um bom delineamento experimental ● Outras maneiras auxiliares de minimizar (Trochim e Land, 1982) 1) Por argumento: Argumentar que uma ameaça em potencial não se aplica à situação (inútil por si só) 2) Por mensuração ou observação: Medir ou observar outras variáveis, na ausência do tratamento, para descartá-las 3) Por análise: Realizar análises estatísticas mais complexas (p. ex., com pseudo-tratamentos, ANCOVA) para eliminar o efeito de variáveis 4) Por ação preventiva: Intervenções usadas para diminuir o efeito de atitudes que possam interferir (efeito de grupo); usar controle de qualidade; usar métodos de auditoria Delineamento e validade Qualidade do planejamento Alocação Medidas repetidas
- 9. Ψ Experimentos mal-planejados ilustram ameaçasà validade interna ● Estudo de caso instantâneo (Campbell & Stanley, 1966): Ausência de grupos de controle ou de comparação ● Delineamento pré-teste/Pós-teste sem grupo de comparação: Participantes submetidos a uma medida antes e depois do tratamento Delineamento e validade Qualidade do planejamento Alocação Medidas repetidas
- 10. Ψ Ameaças à validadeinterna (Campbell & Stanley, 1963) ● História: Eventos diferentes do tratamento influenciam o resultado – Morte de celebridade por câncer de pulmão entre a primeira e a segunda medida; efeito da interação, mas não do programa de intervenção; preço do cigarro sobe; proibição de uso; &c ● Maturação: Mudanças psicológicas que ocorrem nos participantes durante o estudo mas não estão relacionadas ao tratamento – Pessoas ficam mais preocupadas com a saúde conforme envelhecem ● Teste: A exposição a um pré-teste ou avaliações da intervenção influenciam o desempenho no pós-teste – Registrar diariamente o número de cigarros pode ser suficiente para reduzir o hábito Delineamento e validade Qualidade do planejamento Alocação Medidas repetidas
- 11. Ψ Ameaças à validadeinterna (Campbell & Stanley, 1963) ● Desgaste do instrumento: Os instrumentos ou condições de testagem são inconsistentes; os observadores mudam; ou o pré-teste e o pós-teste não são equivalentes, criando a ilusão de mudança – No início da tarefa, os participantes podem estar muito motivados para registar todos os cigarros que fumam, mas na época do pós-teste podem estar cansados da tarefa ● Regressão em direção à média: Escores muito altos ou muito baixos tendem a regredir à média durante o pós-teste – Erros de mensuração durante a seleção podem selecionar artificialmente participantes que estavam fumando muito na época, mas que normalmente não o fazem Delineamento e validade Qualidade do planejamento Alocação Medidas repetidas
- 12. Ψ Experimentos mal-planejados ilustram ameaçasà validade interna ● Delineamento com grupo de controle não-equivalente: Utiliza grupo de controle separado, mas os participantes/sujeitos não são equivalentes ● A diferença entre os sujeitos torna-se uma variável confundida ● Diferenças de Seleção: Existência de diferenças sistemáticas nas características dos sujeitos em diferentes tratamentos – Ex: no estudo sobre o fumo, os participantes no grupo que passa pela intervenção podem ter sido voluntários, e o grupo controle seria composto de fumantes que não se voluntariaram Delineamento e validade Qualidade do planejamento Alocação Medidas repetidas
- 13. Ψ Outras ameaças àvalidade interna (Campbell & Stanley, 1963) ● Mesmo com o uso de grupos de controle, algumas dificuldades podem surgir ● Atrito: Mortalidade ou desistência dos participantes – Fumantes mais pesados poderiam abandonar o experimento, e no final somente fumantes mais leves permaneceriam, confundindo a causa ● Difusão dos tratamentos: A implementação de um tratamento influencia os sujeitos em outro tratamento Delineamento e validade Qualidade do planejamento Alocação Medidas repetidas
- 14. Ψ Experimentos bem planejados ●3 passos importantes para o bom planejamento dos experimentos: 1) Definir claramente os objetivos: Registrar precisamente o que você quer testar com o experimento 2) Definir uma estratégia: Registrar precisamente como você pode alcançar o objetivo. Magnitude e estrutura do experimento (quantos tratamentos? Quantas replicações? Qual a unidade experimental? Como os resultado serão analisados? 3) Definir os detalhes operacionais: Como o experimento será realizado na prática? Em que ordem os passos serão realizados? Os tratamentos serão randomizados? O experimento poderá ser realizado em um dia? Haverá intervalo? &c Delineamento e validade Qualidade do planejamento Alocação Medidas repetidas
- 15. Ψ Características essenciais dobom delineamento experimental (Trochim e Land, 1982) 1) Baseado em teoria: Boas estratégias de pesquisa refletem as teorias que estão investigando; ● Ex.: se a teoria prevê que um tratamento deve alterar uma medida e não outra, incluir ambas no delineamento é importante 2) Situacional: Reflete o contexto da investigação ● Ex.: o estudo da rivalidade entre grupos pode ser melhorado pelo uso de grupos de comparação que não estão em contato direto com o grupo original 3) Factível: Pode ser implementado facilmente, com planejamento adequado da sequência e intervalo entre eventos, antecipação de problemas, e adição de grupos ou medidas adicionais que corrigem explicitamente esses problemas ● Ex.: uso de medidas pré-teste para verificar efeitos sobre o atrito 4) Redundante: Flexibilidade resultante da duplicação de características essenciais ● Ex.:Replicações múltiplas de um tratamento em contextos diferentes 5) Eficiente: Equilíbrio entre redundância e a simplicidade, através da utilização de outras estratégias para eliminar ameaças à validade ● Ex: Usar testes estatísticos com pseudo-variáveis ou covariáveis Delineamento e validade Qualidade do planejamento Alocação Medidas repetidas Delineamento e validade Qualidade do planejamento Alocação Medidas repetidas
- 16. Ψ Experimentos bem planejados ●O delineamento experimental mais simples possível tem duas variáveis, VI (tratamento) e VD ● O tratamento apresenta dois níveis: um grupo experimental e um grupo de controle – Participantes/sujeitos devem ser alocados aleatoriamente, para reduzir o efeito de variáveis estranhas – Grupos devem ser equivalentes – Controle experimental sobre variáveis estranhas Delineamento e validade Qualidade do planejamento Alocação Medidas repetidas
- 17. Ψ Características do controle ●A forma mais simples de estabelecer grupos de controle é não expor um grupo ao tratamento ● Controle negativo: Uso de grupos onde espera-se que o fenômeno não apareça (sem exposição ao tratamento, exposição a engodo, placebo, &c) → efeito nulo/negativo – Se o efeito do controle negativo for positivo, uma variável confundida está em ação ● Controle positivo: Uso de grupos onde espera-se que o fenômeno apareça (“padrão-ouro”, intervenções de efeito conhecido, &c) – Se o efeito do controle positivo for negativo, há algo errado com o o procedimento, que deve ser replicado ● Outros usos do controle: controle de qualidade, controle interno, &c Delineamento e validade Qualidade do planejamento Alocação Medidas repetidas
- 18. Ψ Delineamento com pós-teste apenas ●Dois grupos equivalentes; introdução do tratamento; mensuração do efeito do tratamento sobre a VD Delineamento e validade Qualidade do planejamento Alocação Medidas repetidas
- 19. Ψ Delineamento com pré-teste epós-teste ● Aplicação de um pré-teste (mensuração de VD) antes de introduzir a manipulação experimental ● Aumenta a certeza da equivalência entre os grupos – Desnecessária com alocação aleatória quando a amostra tem tamanho adequado ● Pode ser usado para identificar valores extremos em uma amostra – Para evitar viés de seleção, somente sujeitos com valores extremos devem ser usados, e devem ser alocados aleatoriamente entre os tratamentos ● Se há possibilidade de desgaste/atrito (abandono do experimento), usar um pré-teste permite investigar se os níveis pré-intervenção afetam o atrito ● O pré-teste pode sensibilizar os participantes em relação à medida, alterando o resultado do tratamento – Soluções: Mascaramento, delineamento de quatro grupos de Solomon Delineamento e validade Qualidade do planejamento Alocação Medidas repetidas
- 20. Ψ Exercício 1 (Cozby,2004) ● Chefes da polícia militar, responsáveis por diferentes bairros de Marabá, selecionaram dois policiais para participar de um programa destinado a reduzir preconceito, aumentando a sensibilidade em relação a diferenças raciais e étnicas entre grupos e questões da comunidade. O programa de treinamento foi realizado toda sexta-feira pela manhã durante três meses. Na primeira reunião e na última, os policiais responderam a um questionário para medir preconceito. Para avaliar a eficácia do programa, comparou-se o escore médio de preconceito na primeira reunião com o escore na última reunião, e esse escore de fato diminuiu após o programa. (a) Que tipo de delineamento é esse? (b) Que problemas específicos surgem se concluirmos que o programa de treinamento foi responsável pela redução do preconceito? Delineamento e validade Qualidade do planejamento Alocação Medidas repetidas
- 21. Ψ Delineamento de quatro gruposde Solomon Delineamento e validade Qualidade do planejamento Alocação Medidas repetidas ● As comparações A e A1 avaliam a mudança dentro dos grupos; se houve mudança em A1, o efeito não se deve ao tratamento ● A comparação B avalia a qualidade da alocação aleatória e o efeito do atrito ● A comparação C avalia o efeito geral do tratamento ● As comparações D e F permitem determinar se o pré-teste influencia os resultados – Se a ≠ entre os grupos C e D difere da ≠ entre os grupos A e B – Se há ≠ entre os grupos A e C ● A comparação E permite determinar efeitos de história, maturação ou desgaste ● A comparação G permite determinar se o pré- teste afeta o efeito de forma independente (i.e., sem tratamento)
- 22. Ψ Desvantagens do delineamentode quatro grupos Delineamento e validade Qualidade do planejamento Alocação Medidas repetidas ● Demanda muitos recursos de tempo, espaço e equipamentos ● Multiplicação de unidades experimentais aumenta enormemente o tamanho da amostra ● A análise estatística é extremamente complexa
- 23. Ψ Expandindo o delineamentobásico ● Expansão no tempo: Inclusão de observações antes (pré-teste) ou depois do tratamento (análise da estabilidade do efeito); inclusão de tratamentos (delineamentos ABAB) ● Expansão no tratamento: Delineamentos ABAB; particionamento do tratamento em níveis ● Expansão nas observações: Incluir medidas similares (validade convergente); incluir medidas de controle negativo (validade discriminante); incluir medidas de memória do estado pré-teste ● Expansão nos grupos: Adição de grupos extras para diminuir ameaças à validade (dados normatizados, grupos de coorte, controle positivo) Delineamento e validade Qualidade do planejamento Alocação Medidas repetidas
- 24. Ψ Unidades experimentais epseudo- replicação ● A unidade experimental é a unidade na qual o tratamento é aplicado ● Cada vez que o tratamento é aplicado, obtemos uma replicação ● Nem sempre a unidade experimental é o participante; p. ex., se aplicamos uma intervenção a uma classe de alunos, esta é a unidade experimental, e não cada aluno individual – Se tratamos cada unidade da amostra como se fosse uma unidade experimental, fazemos uma pseudo-replicação Delineamento e validade Qualidade do planejamento Alocação Medidas repetidas
- 25. Ψ Tipos de pseudo-replicação (Hurlbert,1984) ● Simples: Só existe uma unidade experimental por tratamento – Impossibilidade de separar a variabilidade causada pelo tratamento e a variabilidade intrínseca da unidade experimental ● Temporal: As unidades experimentais diferem significativamente no momento da aplicação do tratamento ● Sacrificial: Os tratamentos foram replicados, mas ou os dados são agregados antes da análise, ou a análise trata sub-amostras como replicações ● Implícita: Caracterização de sub-amostras sem análise estatística (comparação entre distribuições) Delineamento e validade Qualidade do planejamento Alocação Medidas repetidas
- 26. Ψ Alocação ● Uma vezdefinida a unidade experimental, ela deverá ser alocada aos diferentes tratamentos ● Existem duas formas básicas: distribuição aleatória de participantes a somente um grupo (delineamento com grupos independentes), e distribuição a mais de um grupo (delineamento com medidas repetidas). Delineamento e validade Qualidade do planejamento Alocação Medidas repetidas
- 27. Ψ Delineamentos com grupos independentes ●Unidades experimentais diferentes são designadas para cada uma das condições/tratamentos ● A alocação casualizada pode ser completa ou emparelhada Delineamento e validade Qualidade do planejamento Alocação Medidas repetidas
- 28. Ψ Alocação aleatória simples ●Distribuição / alocação randômica / aleatória / casual simples, ou delineamento inteiramente casualizado ● Unidades experimentais destinadas a cada tratamento de forma inteiramente aleatória ● Leva em conta apenas os princípios de replicação e randomização ● Impede vieses sistemáticos, garante equivalência se a amostra tiver tamanho adequado Delineamento e validade Qualidade do planejamento Alocação Medidas repetidas ● Exige que o material experimental seja semelhante e que as condições de estudo sejam completamente uniformes ● Os aspectos que devem ser considerados na semelhança entre as U.E. são aqueles que interferem nas respostas das mesmas aos tratamentos ● Geralmente é mais utilizado em experimentos nos quais as condições experimentais podem ser bastante controladas (por exemplo em laboratórios) ● Recomendado em situações onde se corre risco de perder repetições durante o experimento.
- 29. Ψ Delineamento em blocos casualizados ● Oprocedimento de emparelhamento ou blocagem garante a uniformidade dos grupos e o controle experimental ● Levam em consideração os princípios de replicação, randomização e blocagem ● Quando não há certeza na homogeneidade das condições experimentais, deve-se estabelecer sub-ambientes homogêneos (blocos) ● Cada bloco inclui todos os tratamentos; dentro de cada bloco, os tratamentos são distribuídos aleatoriamente ● P. ex., um psicólogo quer comparar o efeito de uma intervenção clínica em adultos e crianças. Definiu que a intervenção seria o tratamento e a faixa de idade (adultos e crianças) os blocos Delineamento e validade Qualidade do planejamento Alocação Medidas repetidas
- 30. Ψ Alocação aleatória emparelhada Delineamento evalidade Qualidade do planejamento Alocação Medidas repetidas ● Distribuição / alocação randômica / aleatória / casual emparelhada ● Variação do delineamento em blocos casualizados ● A variável de emparelhamento costuma ser uma característica fortemente relacionada à VD ● Primeiro mensura-se a variável de emparelhamento para cada unidade experimental; o pesquisador então emparelha valores semelhantes, e as unidades experimentais de cada par então são alocadas aleatoriamente para cada tratamento ● Aumenta a capacidade para detectar efeitos do tratamento, dado que é possível explicar as diferenças individuais nas respostas
- 31. Ψ Exercício 2 (Cozby,2004) ● Planeje um experimento para testar a hipótese de que salas de aula separadas por gênero favorecem a aprendizagem de matemática por adolescentes do sexo feminino. ● Defina operacionalmente as variáveis independente e dependente ● Seu experimento deve ter dois grupos e usar alocação de distribuição randômica emparelhada; justifique sua seleção da variável de emparelhamento ● Defenda sua opção por um delineamento com pós-teste apenas ou por um delineamento com pré-teste/pós-teste Delineamento e validade Qualidade do planejamento Alocação Medidas repetidas
- 32. Ψ Delineamentos com medidas repetidas ●Participantes passam por repetidas mensurações da VD ● Pode ou não incluir a apresentação de mais de uma VI antes de cada VD; – Quando existe mais de um tratamento, os delineamentos mais comuns são ABA e ABC – Outros delineamentos: multi-elementos; linhas de base múltiplas Delineamento e validade Qualidade do planejamento Alocação Medidas repetidas
- 33. Ψ Exemplo 1 Delineamento e validade Qualidadedo planejamento Alocação Medidas repetidas
- 34. Ψ Vantagens e desvantagens ● Necessitade menos participantes, dado que cada um passa por todas as condições ● Útil quando – Se quer determinar a efetividade relativa de mais de um tratamento sobre uma mesma VD – Dados de linha de base (pré-teste) estão ausentes ou são instáveis – Os tratamentos diferem suficientemente entre si – Os participantes conseguem discriminar entre os níveis ou tratamentos ● Desvantagens: – Ausência de controle de variáveis estranhas; efeitos são julgados um em relação ao outro, e não em termos absolutos – Não é apropriado para analisar comportamento que é aprendido em estágios – Não é apropriado para testar efeitos de tratamentos contínuos ou com efeitos de longo prazo (p. ex., intervenções terapêuticas) – Efeito de sequência – a ordem de apresentação dos tratamentos afeta a VD Delineamento e validade Qualidade do planejamento Alocação Medidas repetidas
- 35. Ψ Tipos de efeitosde sequência ● Associados à passagem do tempo: – Efeito de prática: Melhora do desempenho resultante da prática repetida numa tarefa, independente do efeito do tratamento – Efeito de fadiga: Piora do desempenho resultante de cansaço, tédio ou distração ● Associados ao efeito dos tratamentos (“carryover”) – Efeito de contraste: A resposta ao segundo tratamento é alterada por comparação com a primeira Delineamento e validade Qualidade do planejamento Alocação Medidas repetidas
- 36. Ψ Contrabalanceamento: Contrabalanceamento completo ● Todasas ordens possíveis de apresentação das condições são incluídas no experimento Delineamento e validade Qualidade do planejamento Alocação Medidas repetidas
- 37. Ψ Contrabalanceamento: Quadrados latinos ● Conjuntolimitado de ordens de apresentação que garante que (1) cada tratamento apareça em cada posição possível e (2) cada tratamento preceda e siga cada tratamento uma vez ● Constrói-se uma matriz n x n, com n diferentes tratamentos de tal maneira que ocorram no máximo uma vez em cada linha ou coluna ● A ordem para a primeira linha é determinada da seguinte forma, onde U é o último tratamento: – A, B, U, U-1 , D, U-2, E... – A, B, F, C, E, D ● A ordem para a segunda linha é determinada aumentando a letra em cada posição da primeira linha – B, C, A, D, E, F ● Após terminar todas as linhas, atribuir aleatoriamente cada um dos tratamentos a cada letra Delineamento e validade Qualidade do planejamento Alocação Medidas repetidas
- 38. Ψ Contrabalanceamento: Blocos randomizados ● Quandovariações do tratamento são repetidas, podem ser blocadas – Ex.: Se quero testar a memória de durações em função da modalidade sensorial, cada modalidade pode ser um bloco ● O efeito da ordem de apresentação dos blocos deve ser controlado por randomização Delineamento e validade Qualidade do planejamento Alocação Medidas repetidas
- 39. Ψ Manipulando o intervalode tempo entre tratamentos ● Além de contrabalançar a ordem dos tratamentos, também é preciso escolher cuidadosamente o intervalo de tempo entre apresentações e as atividades possíveis entre tratamentos – Período de descanso pode se contrapor à fadiga; realizar uma tarefa não-relacionada pode diminuir efeito de contraste ● A introdução de intervalos prolongados de tempo pode criar efeitos de atrito/mortalidade Delineamento e validade Qualidade do planejamento Alocação Medidas repetidas