La méthode expérimentale

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





VI VD

Choix des sujets










VI VD

Choix des sujets










VI VD

Choix des sujets










VI VD

Choix des sujets










VI VD

Choix des sujets










VI VD

Choix des sujets






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 :





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





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



3.1.2 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.



3.1.2. 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


3.1.1 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



3.2.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‐



3.2.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




3.3. 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




3.3. 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



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



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


95

100

105

110

115

120

125


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


traditionnelle 108 102moyenne 114 108

6 effet simple du milieu pour la méthode moderne6 effet simple du milieu pour la méthode traditionnelle


95

100

105

110

115

120

125


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.




4.3. 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




4.3. 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




4.3. 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 !

Documents

La méthode expérimentale