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La méthode expérimentale . Année universitaire 2011-2012 UE4 : Méthodologie Disciplinaire et PPE. 1 - Introduction à La psychologie Expérimentale 1.1. La nécessité de disposer d’une méthodologie 1.2. Critiques concernant l’utilisation de la méthode expérimentale en psychologie - PowerPoint PPT Presentation
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La méthode expérimentale
Année universitaire 2011-2012UE4 : Méthodologie Disciplinaire et PPE
1 - INTRODUCTION À LA PSYCHOLOGIE EXPÉRIMENTALE
1.1. La nécessité de disposer d’une méthodologie
1.2. Critiques concernant l’utilisation de la méthode expérimentale en psychologie
1.2.1. Critiques morales
1.2.2. Critiques épistémologiques
1.3. Schéma général de la méthode expérimentale : le plan de recherche.
Observation Corpus théorique
Hypothèse théorique
Hypothèse opérationnelle
Discussion théorique
VI VD
Choix des sujets
Plan d'expérience Paradigme expérimental
Confrontation des résultats
avec les hypothèses
Déroulement de l’expérience
Traitement des résultats
Observation Corpus théorique
Hypothèse théorique
Hypothèse opérationnelle
Discussion théorique
VI VD
Choix des sujets
Plan d'expérience Paradigme expérimental
Confrontation des résultats
avec les hypothèses
Déroulement de l’expérience
Traitement des résultats
Observation Corpus théorique
Hypothèse théorique
Hypothèse opérationnelle
Discussion théorique
VI VD
Choix des sujets
Plan d'expérience Paradigme expérimental
Confrontation des résultats
avec les hypothèses
Déroulement de l’expérience
Traitement des résultats
Observation Corpus théorique
Hypothèse théorique
Hypothèse opérationnelle
Discussion théorique
VI VD
Choix des sujets
Plan d'expérience Paradigme expérimental
Confrontation des résultats
avec les hypothèses
Déroulement de l’expérience
Traitement des résultats
Observation Corpus théorique
Hypothèse théorique
Hypothèse opérationnelle
Discussion théorique
VI VD
Choix des sujets
Plan d'expérience Paradigme expérimental
Confrontation des résultats
avec les hypothèses
Déroulement de l’expérience
Traitement des résultats
Observation Corpus théorique
Hypothèse théorique
Hypothèse opérationnelle
Discussion théorique
VI VD
Choix des sujets
Plan d'expérience Paradigme expérimental
Confrontation des résultats
avec les hypothèses
Déroulement de l’expérience
Traitement des résultats
Observation Corpus théorique
Hypothèse théorique
Hypothèse opérationnelle
Discussion théorique
VI VD
Choix des sujets
Plan d'expérience Paradigme expérimental
Confrontation des résultats
avec les hypothèses
Déroulement de l’expérience
Traitement des résultats
2. LES HYPOTHESES
2.1.Définition
Elle prédit une relation entre au moins deux variables
1. INTRODUCTION A LA PSYCHOLOGIE EXPERIMENTALE1.1. La nécessité de disposer d’une méthodologie1.2. Critiques concernant l’utilisation de la méthode expérimentale en psychologie
1.2.1. Critiques morales1.2.2. Critiques épistémologiques
1.3. Schéma général de la méthode expérimentale : le plan de recherche.
Non encore observée
2 faits sont en relation : quand l’un est modifié, l’autre le sera aussi.Relation causale
2 minimum…
Terme générique
2. Hypothèses2.1.Définition
2.2. Caractéristiques d’une hypothèse
2.2.1. Etre synthétique
Présentation sous forme booléenne
SI (la situation change) ALORS (le comportement change aussi)
SI (décomptage) ALORS (moins bon rappel)
George Boole (1815-1864 ) est un logicien, mathématicien et philosophe britannique. Algèbre de Boole : algèbre binaire n'acceptant que deux valeurs numériques : 0 et 1
2.2.2. Etre testable
2.2.3. Etre réfutable
Validation probabiliste : calcul statistique du risque d’erreur : α (alpha)
2.2.4. Etre utile
1 élément = 400 ms2 éléments = 450 ms3 éléments = 500 ms
Chaque élément en plus = 50 msLe temps nécessaire pour retrouver une information en MCT = 50 ms
XXX
2. LES HYPOTHESES2.1.Définition2.2. Caractéristiques d’une hypothèse2.3. L’origine des hypothèses
• Induction• déduction
BROADBENT• Loi/théories/modèles
XXX
Théorie 1Expliquant un certain nombre de faits
Vérification expérimentale
Partie déductive
XXFaits nouveaux expliqués par la théorie 1
XX Faits nouveauxinexpliqués par lathéorie 1
Théorie 2 englobant la théorie 1 + une modification induite pour rendre compte des faits nouveaux
Partie inductive
Méthode hypothético-déductive
2. LES HYPOTHESES2.1.Définition2.2. Caractéristiques d’une hypothèse2.3. L’origine des hypothèses
2.4. Hypothèses théoriques et opérationnelles• Hypothèse théorique• Hypothèse opérationnelle• Hypothèse statistique
Le vieillissement occasionne une diminution des capacités intellectuelles
Dans une épreuve de rappel libre d’une liste de 40 mots, le nombre de mots rappelés par
un groupe de participants âgés de 20 ans sera supérieur à celui d’un groupe âgés de 70
ans.
Variable indépendante : jeunes/âgés => 20 ans ; 70 ansVariable dépendante : mémoire => rappel d’une liste de mots : nombre de mots rappelés
VD
VIRelation VI/VD
Paradigme expérimental
Hypothèse statistique = équation mathématique
L’hypothèse formule une relation hypothétique : on pense que quelque chose est vrai MAIS cette relation peut être :
Soit vraie Soit fausse
Hypothèse nulle : H0Hypothèse alternative : H1
H0 : le nombre moyen de mots rappelés par le groupe de 20 ans = celui du groupe 70 ansH1 : le nombre moyen de mots rappelés par le groupe de 20 ans > celui du groupe 70 ans
H1 : moyenne 20 ans – moyenne 70 ans > 0 comment vérifier cette équation ?
H0 : moyenne 20 ans – moyenne 70 ans = 0 vérifiable !
Validation probabiliste (cf. point 2.2.3 du cours) : statistiques inférentielles
Avant la réalisation de l’expérience, on doit se représenter une configuration possible des résultats attendus
Si le vieillissement occasionne une diminution des capacités mnésiques alorsles participants âgés rappelleront moins de mots, en moyenne, que les participants plus jeunes.
70 ans 20 ans
70 ans 20 ans
70 ans 20 ans
3. LES VARIABLES3.1. Les différents types de variables
Variable = une dimension extraite de l’environnement qui peut prendre plusieurs états ou valeurs différentes.
Terme très général…
3.1.1. Variables Indépendantes
Manipulées par l’expérimentateur afin d’étudier leur influence sur le comportement.
3 types : individuelles, environnemental, situationnelles
2 statuts : invoqué vs provoqué
2 niveau minimum : ce qui permet une comparaison
du participant…
Des contingences
Chaque modalité de la variable permettra de créer une situation expérimentale
Exemple : type d’apprentissage
Massé => pas de pauseDistribué => pauses entre les séances
Première situation
Deuxième situation
APPRENTISSAGEMassé Distribué
Groupe de mesure 1 Groupe de mesure 2
Les différentes modalités d’une VI doivent être homogènes, sinon, il deviendra impossible de réaliser des comparaisons !
19
illustration
Effet des conditions de travail sur le comportement.On étudie 4 situations (conditions) de travail différentes :
12/01/11
Sans bruit ; bon éclairage
Bruité bon éclairage
Sans bruit mauvais éclairage
Bruité et mauvais éclairage
GM1 GM2 GM3 GM4
Condition de travail : (b+e+ , b-e+ , b+e- , b-e-)
1 variable 4 modalités
1 groupe de mesures On propose la VI suivante :
Sans bruit ; bon éclairage
Bruité bon éclairage
Sans bruit mauvais éclairage
Bruité et mauvais éclairage
GM1 GM2 GM3 GM4
sans bruit & bon éclairage
avec bruit & bon éclairage
sans bruit & mauvais éclairage
avec bruit & mauvais éclairage
400
450
500
550
600
650
700
750
GM1
GM4
Impossible de comparer GM1 et GM4 car 2 manipulations en même temps :sans bruit => avec bruitbon éclairage => mauvais éclairage
Quelle dimension a le plus d’effet ? Impossible de répondre !
2112/01/11
EclairageBruit
avec sansbon GM1 GM2
mauvais GM3 GM4
Respecte la règle d’homogénéité des variables et permet de distinguer séparément l’effet du bruit et l’effet de l’éclairage et l’effet conjoint
Eclairage E : (bon, mauvais)Bruit B : (avec, sans )
2 variables
Sans bruit ; bon éclairage
Bruité bon éclairage
Sans bruit mauvais éclairage
Bruité et mauvais éclairage
GM1 GM2 GM3 GM4
3. LES VARIABLES3.1.Les différents types de variables
3.1.1 Les variables indépendantes
3.1.2 Les variables dépendantes
La variable dépendante est la mesure de la réponse du sujet, de son comportement.
Si l’hypothèse expérimentale est correcte, alors les changements de modalité de la VI vont entraîner un changement sur la VD.
• La VD doit être une mesure précise du comportement étudié dans l’expérience.
• Certains comportements ne sont pas directement observables
• Échelle utilisée doit être adaptée au comportement étudié
du participant…
des situations
23
On observe des biais associé à la finesse de l’échelle de mesure :
Si l’échelle n’est pas adaptée, on risque 2 types d’erreurs différentes mais qui rendent toutes conclusions impossibles :
échelles
Biais associé au pouvoir discriminant de l’échelle de mesure
Effet de plafond
Effet de plancher
3. LES VARIABLES3.1.Les différents types de variables
3.1.1 Les variables indépendantes
3.1.2 Les variables dépendantes
Les modifications apportées à la VD lors de l’analyse des résultats. On distingue :- la VD brute : ce qui est directement recueilli dans l’expérience (la réponse du sujet)- la VD observée : ce qui est directement mesuré dans l’expérience- la VD transformée : modification des mesures pour l’analyse des résultats
réponses du participant 1 (en ms)
essai 1 500essai 2 510essai 3 480essai 4 520essai 5 650essai 6 459essai 7 504essai 8 612essai 9 478
essai 10 652
Les réponses = VD brute
Groupe de mesures1 2
sjt 1 sjt 4sjt 2 sjt 5sjt 3 sjt 6
… …moyenne GM1 moyenne GM2
Ce qui est mesuré dans l’expérience = VD observée
On dit que la VD est transformée lorsque la mesure est modifiée pour l’analyse des résultats.
AGE8 ans 16 ans
Nb mots rappelés 7 10
Illustration : 2 groupes d’enfants (8 ans, 16 ans) devant rappeler une liste de 10 mots
8 ans 16 ans02468
10
Nb mots rappelés
Effet plafond
L ’épreuve est trop facile pour les enfants de 16 ans.
On dit que la VD est transformée lorsque la mesure est modifiée pour l’analyse des résultats.
On propose une liste de 10 mots pour les enfants de 8 ans et de 20 mots pour les enfants de 16 ans
AGE8 ans 16 ans
Nb mots rappelés 7 12
8 ans 16 ans02468
101214
Nb mots rappelés
7 mots rappelés sur 10 12 mots rappelés mais sur une liste
de 20 !
AGE8 ans 16 ans
% mots rappelés 70 60
8 ans 16 ans55
60
65
70
75
% mots rappelésTransformation de la VD : pourcentage de mots rappelés.
% mots rappelés = Nombre de mots rappelés
Nombre de mots de la listeX 100 = VD transformée
Cas de combinaison de VDIllustration : reconnaissance de mots
Étape 1 : présentation d’une liste de motsBananeTableCeriseFourchette…
Étape 2 : Reconnaitre ces motsBanane : oui Singe : non Chaise : non Table : oui Fruits : non Cerise : oui …
Ancien mot Nouveau mot Nouveau mot Ancien mot Nouveau mot Ancien mot
AC et RC = bonnes réponsesO et FA = erreurs
Mais, suivant la situation, ces erreursn’ont pas le même statut !
proviseur
réalité OUI NON
décisionOUI AC FA
NON O RC
AC = acceptation correcteFA = fausse alarmeO = omissionRC = rejet correct
La prudence est ici représentée par 2 comportements totalement différents
Théorie de la détection du signal (TDS) : permet de modéliser les processus de prise de décision.
3. LES VARIABLES3.1.Les différents types de variables
3.1.1 Les variables indépendantes
3.1.2. VD
3.1.3. Les variables parasites
Variable non directement testée dans l'expérience et …
…qui peut avoir une action sur le comportement observé :
- soit de façon directe,
- soit interaction avec les variables manipulées (les VI).
Si les modalités de la VI changent( si les situations expérimentales changent) ALORS Le comportement change aussi?
Variable parasite
3. LES VARIABLES3.1.Les différents types de variables
3.1.1 Les variables indépendantes3.1.2. VD3.1.3. Les variables parasites
3.2.Opérationnalisation des variables
1er niveau: Opérationnalisation de la situation expérimentale2ème niveau: Opérationnalisation de la mesure3ème niveau: Opérationnalisation de l’inférence théorique.
Un exemple de deux opérationnalisations différentes d’un même facteur : l’anxiété.
Certains chercheurs ont formulé l’hypothèse selon laquelle un sujet anxieux aura tendance à éviter la solitude.
AnxiétéForte Faible
Envie d'être en groupe
AnxiétéForte Faible
envie de rester seul
Opérationnalisation de l’anxiété et mesure de la tendance à éviter la solitude
Situation de soumission à une autorité Situation plutôt humiliante
Ici on cherche à éviter la solitude
Ici on cherche la solitude
3. LES VARIABLES3.1.Les différents types de variables
3.1.1 Les variables indépendantes3.1.2. VD3.1.3. Les variables parasites
3.2.Opérationnalisation des variables1er niveau: Opérationnalisation de la situation expérimentale2ème niveau: Opérationnalisation de la mesure3ème niveau: Opérationnalisation de l’inférence théorique.
3.3. La validité d’une recherche
degré de confiance que l’on peut accorder aux conclusions d’une expérience.
3.3.1. Validité opérationnelle
obtenir des définitions stables des différentes variables.
3.3.1.1. La validité des VI.3.3.1.2. Stabilité inter expérimentateur.‐3.3.1.3. Stabilité test retest.‐3.3.1.4. Stabilité inter items‐
3. LES VARIABLES3.1.Les différents types de variables
3.1.1 Les variables indépendantes3.1.2. VD3.1.3. Les variables parasites
3.2.Opérationnalisation des variables1er niveau: Opérationnalisation de la situation expérimentale2ème niveau: Opérationnalisation de la mesure3ème niveau: Opérationnalisation de l’inférence théorique.
3.3. La validité d’une recherche3.3.1. Validité opérationnelle
3.3.1.1. La validité des VI.3.3.1.2. Stabilité inter expérimentateur.‐3.3.1.3. Stabilité test retest.‐3.3.1.4. Stabilité inter items‐
3.3.2. Validité expérimentale
Validité interne Validité externe
3. LES VARIABLES3.1.Les différents types de variables
3.1.1 Les variables indépendantes3.1.2. VD3.1.3. Les variables parasites
3.2.Opérationnalisation des variables
3.3. La validité d’une recherche3.3.1. Validité opérationnelle3.3.2. Validité expérimentale
3.4. L’effet d’une VI sur la VD
3.4.1. Cas général (mais rare en psycho) : 1 seule VI
L’effet d’une VI = transcription en termes mathématiques de l’influence qu’elle exerce sur la VD.
Représentation :
100 20040
45
50
55
60
65
70
75
Durée de présentation des mots (en ms)
tem
ps d
e ré
actio
n (m
s)
Garçons filles0
102030405060708090
Sexe
% d
e m
ots r
appe
lés
150
H1 : moyenne 20 ans – moyenne 70 ans > 0 : effet orientéH1 : moyenne 20 ans – moyenne 70 ans ≠ 0 : effet non orienté
Orientation des effets (positif, négatif) et lien avec les hypothèses
Grandeur de l’effet, notabilité :
Effet de 20 ms Effet de 10 ms
3. LES VARIABLES3.1.Les différents types de variables
3.1.1 Les variables indépendantes3.1.2. VD3.1.3. Les variables parasites
3.2.Opérationnalisation des variables
3.3. La validité d’une recherche3.3.1. Validité opérationnelle3.3.2. Validité expérimentale
3.4. L’effet d’une VI sur la VD3.4.1. Cas général (mais rare en psycho) : 1 seule VI
3.4.2. Cas de plusieurs VI3.4.2.1. Effet principal d’une VI
C’est la relation d’une VI avec la VD mais représentée indépendamment des autres VI.
3.4.2.2. Effet simple d’une VI
Il s’agit de la liaison entre une VI et une VD, mais pour une modalité particulière d’une autre VI.
2 VI : Milieu social (favorisé, défavorisé) Méthode d’apprentissage de la lecture (moderne, traditionnelle)On obtient donc un plan d’expérience avec 4 situations expérimentales et donc, avec 4 groupes de mesures :
favorisé défavorisémoderne 120 114
traditionnelle 108 102
favorisé défavorisémoderne GM1 GM2
traditionnelle GM3 GM4
1 VD :Mesure du QI
Effet principal = effet d’une VI mesuré indépendamment des autresOn a donc 2 effets principaux dans cette expérience :
- effet principal de la VI : Milieu social - effet principal de la VI : Méthode d’apprentissage de la lecture
Résultats de l’expérience
favorisé défavorisémoderne 120 104
traditionnelle 108 102
Tableau d’origine :
effet principal de la variable Milieu social
120+108 2
= 114
104+102 2
= 103
favorisé défavorisé effetQI moyen 114 103 11
favorisé défavorisémoderne 120 104
traditionnelle 108 102
Tableau d’origine :
effet principal de la variable Méthode d’apprentissage
120+104 2
= 112
108+102 2
= 105
moderne traditionnelle effetQI moyen 112 105 7
Favorisé Défavorisé100102104106108110112114
moderne Traditionnelle100102104106108110112114
favorisé défavorisémoderne 120 104 16 effet simple du milieu pour la méthode moderne
traditionnelle 108 102 6 effet simple du milieu pour la méthode traditionnelle
Effets conjoints des 2 VI : effets simples
Effet simple du « milieu »Pour la méthode « moderne » soit16 points de QI
Effet simple du « milieu »Pour la méthode « traditionnelle » soit6 points de QI
favorisé défavorisé90
95
100
105
110
115
120
125
modernetraditionnelle
Milieu
QI
Effet principal du Milieu Effet principal de la Méthode
favorisé défavorisémoderne 120 104 16 effet simple du milieu pour la méthode moderne
traditionnelle 108 102 6 effet simple du milieu pour la méthode traditionnelle
L’écart entre les milieux favorisés et défavorisés augmenteavec une méthode moderne.
Si les effets simples d’une VI sont différents, alors y a une interaction entre les variables
(effet simple du milieu) moderne ≠ (effet simple du milieu) traditionnelle
16 ≠ 6
166
favorisé défavorisé90
95
100
105
110
115
120
125
modernetraditionnelle
Milieu
QI
On observe que les pentes forment des droites qui ne sont pas parallèles ce qui est leSigne qu’il y a une interaction entre la VI Milieu social et la VI Méthode d’apprentissage
favorisé défavorisémoderne 120 114
traditionnelle 108 102moyenne 114 108
6 effet simple du milieu pour la méthode moderne6 effet simple du milieu pour la méthode traditionnelle
favorisé défavorisé90
95
100
105
110
115
120
125
modernetraditionnelle
Milieu
QI
Autre exemple à partir d’une modification des données d’origine :
Les effets simples sont identiques : on parle d’effet additif ou d’additivité
Effet = 6
Effet = 6
facteur A
VD
05
101520
a b
12
facteur A
VD
05
1015202530
a b
12
facteur A
VD
010203040
a b
12
facteur A
VD
0
10
20
30
a b
12
facteur A
VD
05
1015202530
a b
12
facteur A
VD
05
1015202530
a b c
12
4. LE CHOIX DES SUJETS
4.1. Echantillonnage
population parente
échantillon 1
échantillon 2
population parenteKevinDylanMadisonCunégondeBrandonJenyfer
Groupes à mesures répétées
SituationsA B
Kevin -> KevinDylan -> DylanMadison -> MadisonCunégonde -> CunégondeBrandon -> BrandonJenyfer -> Jenyfer
Groupes de mesures indépendants
SituationsA B
Kevin CunégondeDylan BrandonMadison Jenyfer
Effets des VI = effets systématiques
Influence des variables parasites = effets aléatoires
Effet principal
Effets simples
Effet observé = effets systématiques + effets aléatoires
3. LES VARIABLES3.1.Les différents types de variables3.2.Opérationnalisation des variables 3.3. La validité d’une recherche
3.4. L’effet d’une VI sur la VD
4. LE CHOIX DES SUJETS4.1. Echantillonnage
4.2. Contrôle des groupes indépendants 4.2.1. Répartition aléatoire
4.2.2. Utilisation d’un pré-test4.2.3. Groupes pairés
Exemple: On a obtenu les résultats suivant à un pré-test:4 * la note 10 Ce qui donne la répartition suivante1 * la note 11 A B C3 * la note 12 10 10 102 * la note 13 12 12 12
Sur les 10 sujets, 4 ont été éliminés. On obtient ainsi 3 groupes de mesure. Pour utiliser des groupes pairés, il faut donc un nombre de sujets important.
4. LE CHOIX DES SUJETS4.1. Echantillonnage
4.2. Contrôle des groupes indépendants 4.2.1. Répartition aléatoire
4.2.2. Utilisation d’un pré-test4.2.3. Groupes pairés
4.3. Contrôle des groupes de mesures appariés / à mesures répétées
4.3.1. Contrebalancement complet
Epreuve à faireordre n° en premier en deuxième en troisième
1 A B C2 B C A3 C A B4 B A C5 C B A6 A C B
3 degrés => 3! Ordres possibles(factoriel 3)
3! = 1 x 2 x 3 = 64! = 1 x 2 x 3 x 4 = 245 ! = 120
4. LE CHOIX DES SUJETS4.1. Echantillonnage
4.2. Contrôle des groupes indépendants 4.2.1. Répartition aléatoire
4.2.2. Utilisation d’un pré-test4.2.3. Groupes pairés
4.3. Contrôle des groupes de mesures appariés4.3.1. Contrebalancement complet4.3.2. Contrebalancement partiel
position dans la liste1 2 3 4
mot1 mot2 mot3 mot4mot2 mot3 mot4 mot1mot3 mot4 mot1 mot2mot4 mot1 mot2 mot3
mot1 mot2 mot3 mot4 + - - + + + - - - + + - - - + +0 0 0 0
4. LE CHOIX DES SUJETS4.1. Echantillonnage
4.2. Contrôle des groupes indépendants 4.2.1. Répartition aléatoire
4.2.2. Utilisation d’un pré-test4.2.3. Groupes pairés
4.3. Contrôle des groupes de mesures appariés4.3.1. Contrebalancement complet4.3.2. Contrebalancement partiel
4.3.3. Contrebalancement contrôlé par une VI
4.4. Groupe Contrôle
Groupe de mesure qui correspond à un degrés neutre de la VI.
Performance mesurée dans une situation neutre = niveau de base.
5. LES PLANS D’EXPERIENCE
5.1 Définition
• c’est la façon dont les variables indépendantes sont combinées entre elles pour définir les différentes situations expérimentales.
• Ces différentes situations sont appelées groupes de mesures. (GM)
• C’est le plan d’expérience qui définit l’organisation de l’expérience et des GM qui la compose
• Principe d’isolation des variables• Voir effet principaux
Facteur 1 A B
Facteur 2 1
2
Facteur 1 A B
Facteur 2 1 + +
2
Facteur 1 A B
Facteur 2 1 + +
2 - -
Facteur 1 A B
Facteur 2 1 + +
2 - -résultat = 0 0
5. LES PLANS D’EXPERIENCE5.1 Définition
5.2 Les plans d’expérience factoriels
Facteur 1 A B
Facteur 2 1 GM1 GM2
2 GM3 GM4
Facteur 1 :A
Bmultiplié par facteur 2 (1, 2)
A, 1
A, 2
B, 1
B, 2
Facteur 1 : (A,B)Facteur 2 : (1,2)
Décomposition canonique
That’s all folks !
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