Математические методы в психологии.

В психологии математические методы имеют широкое применение. Это обусловлено несколькими моментами: J) математические методы позволяют сделать процесс исследования явлений более четким, структурали-ным и рациональным; 2) математические методы необходимы для обработки большого количества эмпирических данных (их количественных выразителей), для их обобщения и организации в "эмпирическую картину" исследования. В зависимости от функционального назначения этих методов и потребностей психологической науки выделяют две группы математических методов, использование которых в психологических исследованиях является наиболее * чаще: первая - методы математического моделирования; вторая - методы математической статистики (или статистические методы).

Функциональное назначение методов математического моделирования частично было показано выше. Этот тип методов применяется: а) как средство организации теоретического исследования психологических явлений путем построения моделей-аналогов исследуемых явлений и выявление таким образом закономерностей функционирования и развития ля-дельованои системы; б) как средство построения алгоритмов действия человека в различных ситуациях его познавательной и преобразующей деятельности и построение на их основе поясняющих, развивающих, обучающих, игровых и других компьютерных моделей.

Статистические методы в психологии - это некоторые методы прикладной математической статистики, которые применяются в психологии основном для обработки экспериментальных данных. Основная цель применения статистических методов - повышение обоснованности выводов в психологических исследованиях за счет использования вероятностной логики и вероятностных моделей.

Можно выделить следующие направления использования статистических методов в психологии:

а) описательная статистика, которая включает группировки, табулирования, графический выражение и количественную оценку данных;

б) теория статистического вывода, которая используется в психологических исследованиях для предсказания результатов по данным обстежування выборок;

в) теория планирования экспериментов, которая служит для обнаружения и проверки причинных связей между переменными. Особенно распространенными статистическими методами являются: корреляционный анализ, реграм-сионный анализ и факторный анализ.

Корреляционный анализ - это комплекс процедур статистического исследования взаимозависимости переменных, находятся в корреляционных отношениях: при этом преобладает нелинейная их зависимость, то есть значению любой отдельно взятой переменной может соответствовать некоторое количество значений переменной другого ряда, отклоняющихся от среднего в ту или иную сторону. Корреляционный анализ - это один из вспомогательных методов решения теоретических задач в психодиагностике, включающий в себя комплекс статистических процедур, которые широко применяются для разработки тестовых и других методик психодиагностики, определения их надежности, валидности. В прикладных психологических исследованиях корреляционный анализ выступает одним из основных методов статистической обработки количественного эмпирического материала.

Регрессионный анализ в психологии - это метод математической статистики, который позволяет изучать зависимость среднего значения любой величины от вариаций другой величины или нескольких величин (в этом случае используется множественный регрессионный анализ). Понятие регрессионного анализа ввел Ф.Гальтоп, установившего факт определенного соотношения между ростом родителей и их взрослых детей. Он заметил, что у родителей низкого роста дети оказываются несколько выше, а у родителей высшего роста - ниже. Такого рода закономерность он назвал регрессией. Регрессионный анализ используется преимущественно в эмпирических психологических исследованиях для решения задач, связанных с оценкой любого воздействия (например, влияния интеллектуальной одаренности на успешность, мотивов - на поведение и т.п.), при конструировании психологических тестов.

Факторный анализ - метод многомерной математической статистики, который используется в процессе исследования статистически связанных признаков с целью выявления некоторых скрытых от непосредственного наблюдения факторов. С помощью факторного анализа не просто устанавливается связь между переменными, находятся в состоянии преобразований, а определяется мера этой связи и выявляются основные факторы, лежащие в основе указанных преобразований. Особенно эффективным факторный анализ может быть на начальных стадиях исследования, когда необходимо выяснить некоторые предварительные закономерности в исследуемой сфере. Это позволит дальнейшее эксперимент сделать более совершенным по сравнению с экспериментом, основанным на переменных, выбранных произвольно или случайно.

В целом математические методы могут быть достаточно эффективными и полезными в организации и проведении психологических исследований, однако необходимо помнить, что математический метод, как и любой другой, имеет свою сферу приложения и некоторые исследовательские возможности. Применение метода обусловлено природой предмета исследования и задачами познавательных действий исследователя. Эти требования касаются и методов математических.

В истории применения психологией математических методов были разные периоды: от абсолютизации их возможностей и требований обязательного применения их в исследовании психологических явлений - до полного изъятия их из психологической практики. В действительности же должен быть сохранен своеобразный паритет, а основой его установки должен быть один из принципов психологического исследования - требование содержательной и процедурной родства природы исследуемого явления и метода, который используется (или системы методов). Статистический анализ позволяет установить и определить количественную зависимость явлений, однако не раскроет ее содержания; одновременно построение надежных и валидных тестов невозможна без применения математических методов. Таким образом, соблюдение принципов организации психологических исследований всегда поможет предотвратить неэффективным действиям и процедурным недостаткам исследования.

Научный метод: методология, методика, средство

Ананьев Б.Г. В проблемах современного человекознания. Л., 1977.

Ананьев Б.Г. Человек как предмет познания. Л., 1968.

Абульханова-Славская К.А. Диалектика человеческой жизни. М.. +1977.

Леонтьев А.Н. Деятельность. Сознание. Личность. М., 1975.

Ломов Б.Ф. Методологические и теоретические проблемы психологии. М., 1984.

Рубинштейн СЛ. Бытие и сознание. М., 1957.

Рубинштейн СЛ. Основы общей психологии. М, 1940.

Рубинштейн СЛ. Принцип творческой самодеятельности. К философским основам современной педагогики // Вопр. философии. 1 989. № 4. Франк СЛИ Очерк методологии общественных наук. М., 1922.

Глава 1. Основные понятия, используемые в математической обработке психологических данных.....

Принято считать, что математика - это царица наук, и любая наука становится понастоящему наукой, только когда она начинает использовать математику. Однако многие психологи в глубине души уверены, что царица наук - отнюдь не математика, а психология. Может быть, это скорее два независимых царства, существующих как параллельные миры? Математику для доказательства своих положений совершенно не требуется привлекать психологию, а психологу можно совершать открытия, не привлекая математики. Большинство теорий личности и психотерапевтических концепций были сформулированы безо всякого обращения к математике. Примером могут служить теория психоанализа, бихевиоральная концепция, аналитическая психология К. Юнга, индивидуальная психология А. Адлера, объективная психология В.М. Бехтерева, культурно-историческая теория Л.С. Выготского, концепция отношений личности В. Н. Мясищева и многие другие теории.

Но все это было, в основном, в прошлом. Многие психологические концепции ныне подвергаются сомнению на основании того, что они не были подтверждены статистически. Стало принято использовать математические методы, как принято жениться молодому человеку, если он хочет сделать дипломатическую или политическую карьеру, и выходить замуж молодой девушке, чтобы доказать, что она может сделать это не хуже, чем все остальные. Но как не всякий молодой человек женится и не всякая девушка выходит замуж, так и не всякое психологическое исследование "венчается" с математикой.

"Брак" психологии с математикой - это брак по принуждению или недоразумению. "Глубокое внутреннее родство, общность происхождения современной физики и современной математики привели к опасному..." представлению о том, что всякое явление обязано иметь математическую модель. Это представление тем опаснее, что оно часто считается само собой разумеющимся" (A.M. Молчанов, 1978, с.4).

Психология - это невеста без приданого, у которой нет ни своих собственных единиц измерения, ни отчетливого представления о том, как заимствованные ею единицы измерения - миллиметры, секунды и градусы - соотносятся с психическими феноменами. Эти единицы измерения она взяла напрокат у физики, как отчаявшаяся бедная невеста берет взаймы подвенечное платье у более обеспеченной подруги, лишь бы царственный старец взял ее себе в младшие жены.

Между тем, "...явления, составляющие предмет гуманитарных наук, неизмеримо сложнее тех, которыми занимаются точные. Они гораздо труднее (если вообще) поддаются формализации... Вербальный способ построения исследования здесь, как это ни парадоксально, оказывается точнее формально-логического" (И. Грекова, 1976, с.107).

Но каковы эти вербальные способы? Какой иной язык может предложить психология вместо уже ставшего привычным языка средних, стандартных отклонений, статистически значимых различий и факторных весов? Этой задачи психология пока не решила. Уникальная специфика психологического исследования пока все еще сводится к традиционному приписыванию рангов и чисел явлениям, столь тонким, неуловимым и динамичным, что, по-видимому, к ним применима лишь принципиально иная система регистрации и оценки. Психология отчасти сама виновата в том, что ее заставляют вступать в неравный брак с математикой. Она не смогла пока еще доказать, что строится на принципиально иных основах.

Но пока психология не докажет, что может существовать независимо от математики, развод невозможен. Нам придется использовать математические методы, чтобы избавиться от необходимости объяснять, а почему мы, собственно, их не использовали? Легче использовать их, чем доказать, что в этом не было необходимости. Если же мы используем их, то целесообразно извлечь из этого максимум пользы. В любом случае, математика, несомненно, систематизирует мышление и позволяет выявить закономерности, на первый взгляд не всегда очевидные.

Ленинградская-Петербургская школа психологии, быть может, более всех других отечественных школ ориентирована на извлечение максимальной пользы из союза психологии с математикой. В 1981 году на Школе молодых ученых в Минске ленинградцы снисходительно улыбались москвичам ("Опять на одном испытуемом закономерность выстраивают!"), а москвичи - ленинградцам ("Опять своими каракатицами1 все запутали!").

Автор этой книги принадлежит к Ленинградской психологической школе. Поэтому с первых шагов в психологии я прилежно вычисляла сигмы и подсчитывала корреляции, включала разные комбинации признаков в факторный анализ и потом ломала голову над интерпретацией факторов, обсчитывала бесконечное количество дисперсионных комплексов и др. Эти поиски продолжаются вот уже более двадцати лет. За это время я пришла к выводу, что чем проще методы математической обработки и чем ближе они к реально полученным эмпирическим данным, тем более надежными и осмысленными получаются результаты. Факторный и таксономический анализ уже слишком сложны и запутанны, чтобы каждый исследователь мог точно понимать, какие преобразования стоят за ними. Он лишь вводит свои данные в "черный ящик", а затем получает ленты машинной выдачи с факторными весами признаков, группировками испытуемых и т.д. Далее начинается интерпретация полученных факторов или классификаций, и, как любая интерпретация, она неизбежно субъективна. Но ведь субъективно судить о психических феноменах мы можем и безо всяких измерений и вычислений. Интерпретации результатов сложных обсчетов несут в себе лишь видимость научной объективности, поскольку мы по-прежнему субъективно интерпретируем, но уже не реальные результаты наблюдений, а результаты их математической обработки. По этой причине факторный, дискриминантный, кластерный, таксономический виды анализа не рассматриваются мною в этой книге.

Принцип отбора методов в данном руководстве - простота и практичность. Большинство методов построены на понятных для исследователя преобразованиях. Некоторые из них ранее редко использовались или не использовались совсем - например, критерий тенденций S Джонкира и L Пейджа. Они могут рассматриваться как эффективная замена метода линейной корреляции.

Большинство рассматриваемых методов являются непараметрическими, или "свободными от распределения", что значительно расширяет их возможности по сравнению с традиционными параметрическими методами, например t - критерием Стьюдента и методом линейной корреляции Пирсона. Некоторые из предлагаемых методов могут быть применены по отношению к любым данным, имеющим хоть какое-то числовое выражение. Принцип каждого метода иллюстрируется графически, с тем, чтобы всякий раз исследователь отчетливо осознавал, какого рода преобразования он совершает.

Все методы рассматриваются на примерах, полученных в реальных психологических исследованиях. К Главам 2-5 прилагаются задачи для самостоятельной работы, решение которых подробно рассматривается в Главе 9.

Все представленные экспериментальные результаты могут использоваться для научных сопоставлений, так как это реальные научные данные, полученные мною в собственных исследованиях, в совместных исследованиях с моими коллегами или моими учениками.

Применение реальных данных позволяет избежать тех несообразностей, которые часто возникают при рассмотрении искусственно придуманных задач. Принцип реальности позволяет по-настоящему почувствовать подводные камни и тонкости в использовании статистических методов и интерпретации полученных результатов.

Выражаю глубокую признательность людям, без встречи с которыми эта книга не была бы написана. Прежде всего - моим учителям в области математики и математической статистики, Инне Леонидовне Улитиной и профессору Геннадию

1 "Каракатица" - ироническое обозначение корреляционной плеяды.

Владимировичу Суходольскому, благодаря которым использование математики стало для меня скорее удовольствием, чем неприятной обязанностью.

Погрузиться в таинственный мир психологического эксперимента и почувствовать "вкус" к поиску статистических закономерностей мне помогли в юности мои старшие коллеги по Лаборатории антропологии и дифференциальной психологии имени академика Б.Г. Ананьева: Мария Дмитриевна Дворяшина, Борис Степанович Одерышев, Владимир Константинович Горбачевский, Людмила Николаевна Кулешова, Иосиф Маркович Палей, Галина Ивановна Акинщикова, Елена Федоровна Рыбалко, Нина Альбертовна ГрищенкоРозе, Лариса Арсеньевна Го-ловей, Николай Николаевич Обозов, Нина Михайловна Владимирова, Ольга Михайловна Анисимова, позже, уже в Лаборатории экспериментальной и прикладной психологии - Капитолина Дмитриевна Шафран-ская.

Все эти люди были влюблены в психологию. Увлеченно и страстно они старались проникнуть в суть того, что проявляется на поверхности человеческих действий и реакций. Воспоминания о совместных поисках и находках неизменно вдохновляли меня при написании этой книги.

Я глубоко благодарна своему научному руководителю по аспирантуре - декану факультета психологии Санкт-Петербургского университета профессору Альберту Александровичу Крылову - за способность передать мне ощущение гармонии эмпирического материала и за мудрое требование переводить абстрактные математические результаты на язык графических образов, возвращающих к исследуемой реальности.

В разные годы мне очень помогли своими математическими советами психологи: Аркадий Ильич Нафтульев и Наталия Марковна Лебедева, - и математики: Владимир Филиппович Федоров, Михаил Александрович Скороденок, Ярослав Александрович Бедров, Вячеслав Леонидович Кузнецов, Елена Андреевна Вершинина и математический редактор этого руководства Александр Борисович Алексеев, чьи консультации и поддержка были необходимы, как воздух, при подготовке книги.

Выражаю свою признательность руководителю Вычислительного Центра факультета Михаилу Михайловичу Зиберту и сотрудникам центра - Эльвире Аркадьевне Яковлевой, Татьяне Ивановне Гусевой, Григорию Петровичу Савченко за неоценимую помощь в подготовке программ и обработке моих материалов на протяжение многих лет.

В моем сердце жива благодарность и к тем коллегам, кого уже нет с нами - Надежде Петровне Чумаковой, Виктору Ивановичу Бутову, Белле Ефимовне Шустер. Их дружеская поддержка и профессиональная помощь были неоценимы.

Я отдаю глубокую дань памяти Евгению Сергеевичу Кузьмину, возглавлявшему кафедру социальной психологии Санкт-Петербургского университета в 1966-1988 годах и разработавшему целостную концепцию теоретической и практической подготовки социальных психологов, в программу которой вошел и лекционно-практический курс "Методы математической обработки в психологических исследованиях". Я благодарна ему за включение меня в свой замечательный коллектив, доброе уважительное отношение ко мне и веру в мои профессиональные возможности.

И, наконец, последнее - по списку, но не по значению. Я глубоко благодарна нынешнему заведующему кафедрой социальной психологии - профессору Анатолию Леонидовичу Свенцицкому - за открытость новым идеям и поддержание на кафедре атмосферы свободного поиска, высоких интеллектуальных требований и дружеской поддержки, окрашенной юмором и мягкой иронией. Именно такая среда вдохновляет к творчеству.

Начинающим лучше начать чтение с Главы 1 , затем выбрать, на основании алгоритмов 1 и 2, какой метод им лучше использовать,разобраться в примере. Затем стоит внимательно прочитать весь параграф, относящийся к данному методу, и

попробовать самостоятельно решить прилагаемые задачи. После этого можно смело начать решение собственной задачи или... переключиться на другой метод, если Вы убедились, что этот Вам не подходит.

Знатокам можно сразу обращаться к методам, которые кажутся им подходящими для их задачи. Они могутиспользовать алгоритм применения избранного метода или опираться на пример, как нечто более наглядное. Для интерпретации результатов им, возможно, понадобится познакомиться с разделом "Графическое представление критерия". Не исключено, что анализ задач, предлагаемых в руководстве, поможет им увидеть новые грани в использовании знакомого метода.

Владельцам компьютерных программ подсчета статистических критериев может оказаться необходимымпознакомиться сидеологией избранного ими метода в разделах "Описание", "Гипотезы", "Ограничения" и "Графическое представление критерия" - ведь компьютер не объясняет, каковы способы интерпретации полученных числовых значений.

Стремящимся к быстроте лучше сразу обращаться к п. 5.2 о критерии ф* (угловое преобразование Фишера). Этот метод поможет решить почти любую задачу.

Стремящимся к основательности можно прочитать, помимо прочего, также и те разделы текста, которые набраны мелким шрифтом.

Желаю успеха!

Елена Сидоренко

ГЛАВА 1 ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ, ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ

В МАТЕМАТИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКЕ ПСИХОЛОГИЧЕСКИХ ДАННЫХ

1.1. Признаки и переменные

Признаки и переменные - это измеряемые психологические явления. Такими явлениями могут быть время решения задачи, количество допущенных ошибок, уровень тревожности, показатель интеллектуальной лабильности, интенсивность агрессивных реакций, угол поворота корпуса в беседе, показатель социометрического статуса и множество других переменных.

Понятия признака и переменной могут использоваться как взаимозаменяемые. Они являются наиболее общими. Иногда вместо них используются понятия показателя или уровня, например, уровень настойчивости, показатель вербального интеллекта и др. Понятия показателя и уровня указывают на то, что признак может быть измерен количественно, так как к ним применимы определения "высокий" или "низкий", например, высокий уровень интеллекта, низкие показатели тревожности и др.

Психологические переменные являются случайными величинами, поскольку заранее неизвестно, какое именно значение они примут.

Математическая обработка - это оперирование со значениями признака, полученными у испытуемых в психологическом исследовании. Такие индивидуальные результаты называют также "наблюдениями", "наблюдаемыми значениями", "вариантами", "датами", "индивидуальными показателями" и др. В психологии чаще всего используются термины "наблюдение" или "наблюдаемое значение".

Значения признака определяются при помощи специальных шкал измерения.

1.2. Шкалы измерения

Измерение - это приписывание числовых форм объектам или событиям в соответствии с определенными правилами (Стивене С, 1960, с.60). С.Стивенсом предложена классификация из 4 типов шкал измерения:

1) номинативная, или номинальная, или шкала наименований;

2) порядковая, или ординальная, шкала;

3) интервальная, или шкала равных интервалов;

4) шкала равных отношений.

Номинативная шкала - это шкала, классифицирующая по названию:потеп (лат.) - имя, название. Название же не измеряется количественно, оно лишь позволяет отличить один объект от другого или одного субъекта от другого. Номинативная шкала - это способ классификации объектов или субъектов, распределения их по ячейкам классификации.

Простейший случай номинативной шкалы - дихотомическая шкала, состоящая всего лишь из двух ячеек, например: "имеет братьев и сестер - единственный ребенок в семье"; "иностранец - соотечественник"; "проголосовал "за" - проголосовал "против"" и т.п.

Признак, который измеряется по дихотомической шкале наименований, называется альтернативным. Он может принимать всего два значения. При этом исследователь зачастую заинтересован в одном из них, и тогда он говорит, что признак “проявился”, если тот принял интересующее его значение, и что признак “не проявился” , если он принял противоположное значение. Например: "Признак леворукости проявился у 8 испытуемых из 20". В принципе номинативная шкала может состоять из ячеек "признак проявился - признак не проявился.

Более сложный вариант номинативной шкалы - классификация из трех и более ячеек, например: "экстрапунитивные - интрапунитивные -импунитивные реакции" или "выбор кандидатуры А - кандидатуры Б -кандидатуры В - кандидатуры Г" или "старший - средний - младший -единственный ребенок в семье" и др.

Расклассифицировав все объекты, реакции или всех испытуемых по ячейкам классификации, мы получаем возможность от наименований перейти к числам, подсчитав количество наблюдений в каждой из ячеек.

Как уже указывалось, наблюдение - это одна зарегистрированная реакция, один совершенный выбор, одно осуществленное действие или результат одного испытуемого.

Допустим, мы определим, что кандидатуру А выбрали 7 испытуемых, кандидатуру Б - 11, кандидатуру В - 28, а кандидатуру Г -всего 1. Теперь мы можем оперировать этими числами, представляющими собой частоты встречаемости разных наименований, то есть частоты принятия признаком "выбор" каждого из 4 возможных значений. Далее мы можем сопоставить полученное распределение частот с равномерным или каким-то иным распределением.

Таким образом, номинативная шкала позволяет нам подсчитывать частоты встречаемости разных "наименований", или значений признака, и затем работать с этими частотами с помощью математических методов.

Единица измерения, которой мы при этом оперируем - количество наблюдений (испытуемых, реакций, выборов и т. п.), или частота. Точнее, единица измерения - это одно наблюдение. Такие данные могут быть обработаны с помощью метода χ2 , биномиального критерия m и углового преобразования Фишера φ*.

Порядковая шкала - это шкала, классифицирующая по принципу "больше - меньше". Если в шкале наименований было безразлично, в каком порядке мы расположим классификационные ячейки, то в порядковой шкале они образуют последовательность от ячейки "самое малое значение" к ячейке "самое большое значение" (или наоборот). Ячейки теперь уместнее называть классами, поскольку по отношению к классам употребимы определения "низкий", "средний" и "высокий" класс, или 1-й, 2-й, 3-й класс, и т.д.

В порядковой шкале должно быть не менее трех классов, например "положительная реакция - нейтральная реакция - отрицательная реакция" или "подходит для занятия вакантной должности - подходит с оговорками - не подходит" и т. п.

В порядковой шкале мы не знаем истинного расстояния между классами, а знаем лишь, что они образуют последовательность. Например, классы "подходит для занятия вакантной должности" и "подходит с оговорками" могут быть реально ближе друг к другу, чем класс "подходит с оговорками" к классу "не подходит".

От классов легко перейти к числам, если мы условимся считать, что низший класс получает ранг 1, средний класс - ранг 2, а высший класс - ранг 3, или наоборот. Чем

больше классов в шкале, тем больше у нас возможностей для математической обработки полученных данных и проверки статистических гипотез.

Например, мы можем оценить различия между двумя выборками испытуемых по преобладанию у них более высоких или более низких рангов или подсчитать коэффициент ранговой корреляции между двумя переменными, измеренными в порядковой шкале, допустим, между оценками профессиональной компетентности руководителя, данными ему разными экспертами.

Все психологические методы, использующие ранжирование, построены на применении шкалы порядка. Если испытуемому предлагается упорядочить 18 ценностей по степени их значимости для него, проранжировать список личностных качеств социального работника или 10 претендентов на эту должность по степени их профессиональной пригодности, то во всех этих случаях испытуемый совершает так называемое принудительное ранжирование, при котором количество рангов соответствует количеству ранжируемых субъектов или объектов (ценностей, качеств и т.п.).

Независимо от того, приписываем ли мы каждому качеству или испытуемому один из 3-4 рангов или совершаем процедуру принудительного ранжирования, мы получаем в обоих случаях ряды значений, измеренные по порядковой шкале. Правда, если у нас всего 3 возможных класса и, следовательно, 3 ранга, и при этом, скажем, 20 ранжируемых испытуемых, то некоторые из них неизбежно получат одинаковые ранги. Все многообразие жизни не может уместиться в 3 градации, поэтому в один и тот же класс могут попасть люди, достаточно серьезно различающиеся между собой. С другой стороны, принудительное ранжирование, то есть образование последовательности из многих испытуемых, может искусственно преувеличивать различия между людьми. Кроме того, данные, полученные в разных группах, могут оказаться несопоставимыми, так как группы могут изначально различаться по уровню развития исследуемого качества, и испытуемый, получивший в одной группе высший ранг, в другой получил бы всего лишь средний, и т.п.

Выход из положения может быть найден, если задавать достаточно дробную классификационную систему, скажем, из 10 классов, или градаций, признака. В сущности, подавляющее большинство психологических методик, использующих экспертную оценку, построено на измерении одним и тем же "аршином" из 10, 20 или даже 100 градаций разных испытуемых в разных выборках.

Итак, единица измерения в шкале порядка - расстояние в 1 класс или в 1 ранг, при этом расстояние между классами и рангами может быть разным (оно нам неизвестно). К данным, полученным по порядковой шкале, применимы все описанные в данной книге критерии и методы.

Интервальная шкала - это шкала, классифицирующая по принципу "больше на определенное количество единиц - меньше на определенное количество единиц". Каждое из возможных значений признака отстоит от другого на равном расстоянии.

Можно предположить, что если мы измеряем время решения задачи в секундах, то это уже явно шкала интервалов. Однако на самом деле это не так, поскольку психологически различие в 20 секунд между испытуемым А и Б может быть отнюдь не равно различию в 20 секунд между испытуемыми Б и Г, если испытуемый А решил задачу за 2 секунды, Б - за 22, В - за 222, а Г - за 242.

Аналогичным образом, каждая секунда после истечения полутора минут в опыте с измерением мышечного волевого усилия на динамометре с подвижной стрелкой, по "цене", может быть, равна 10 или даже более секундам в первые полминуты опыта. "Одна секунда за год идет" - так сформулировал это однажды один испытуемый.

Попытки измерять психологические явления в физических единицах - волю в секундах, способности в сантиметрах, а ощущение собственной недостаточности - в миллиметрах и т. п., конечно, понятны, ведь все-таки это измерения в единицах "объективно" существующего времени и пространства. Однако ни один опытный

исследователь при этом не обольщает себя мыслью, что он совершает измерения по психологической интервальной шкале. Эти измерения принадлежат по-прежнему к шкале порядка, нравится нам это или нет (Стивене С, 1960, с.56; Паповян С.С., 1983, с.63;

Михеев В.И.: 1986, с.28).

Мы можем с определенной долей уверенности утверждать лишь, что испытуемый А решил задачу быстрее Б, Б быстрее В, а В быстрее Г.

Аналогичным образом, значения, полученные испытуемыми в баллах по любой нестандартизованной методике, оказываются измеренными лишь по шкале порядка. На самом деле равноинтервальными можно считать лишь шкалы в единицах стандартного отклонения и про-центильные шкалы, и то лишь при условии, что распределение значений в стандартизующей выборке было нормальным (Бурлачук Л. Ф., Морозов С. М., 1989, с. 163, с. 101).

Принцип построения большинства интервальных шкал построен на известном правиле "трех сигм": примерно 97,7-97,8% всех значений признака при нормальном его распределении укладываются в диапазоне М±3σ2 Можно построить шкалу в единицах долей стандартного отклонения, которая будет охватывать весь возможный диапазон изменения признака, если крайний слева и крайний справа интервалы оставить открытыми.

Р.Б. Кеттелл предложил, например, шкалу стенов - "стандартной десятки". Среднее арифметическое значение в "сырых" баллах принимается за точку отсчета. Вправо и влево отмеряются интервалы, равные 1/2 стандартного отклонения. На Рис. 1.2 представлена схема вычисления стандартных оценок и перевода "сырых" баллов в стены по шкале N 16факторного личностного опросника Р. Б. Кеттелла.

Справа от среднего значения будут располагаться интервалы, равные 6, 7, 8, 9 и 10 стенам, причем последний из этих интервалов открыт. Слева от среднего значения будут располагаться интервалы, равные 5, 4, 3, 2 и 1 стенам, и крайний интервал также открыт. Теперь мы поднимаемся вверх, к оси "сырых баллов", и размечаем границы интервалов в единицах "сырых" баллов. Поскольку М=10,2; σ=2,4, вправо мы откладываем 1/2σ, т.е. 1,2 "сырых" балла. Таким образом, граница интервала составит: (10,2 + 1,2) = 11,4 "сырых" балла. Итак, границы интервала, соответствующего 6 стенам, будут простираться от 10,2 до 11,4 баллов. В сущности, в него попадает только одно "сырое" значение - 11 баллов. Влево от средней мы откладываем 1/2 σ и получаем границу интервала: 10,2-1,2=9. Таким образом, границы интервала, соответствующие 9 стенам, простираются от 9 до 10,2. В этот интервал попадают уже два "сырых" значения - 9 и 10. Если испытуемый получил 9 "сырых" баллов, ему начисляется теперь 5 стенов; если он получил 11 "сырых" баллов - 6 стенов, и т. д.

Мы видим, что в шкале стенов иногда за разное количество "сырых" баллов будет начисляться одинаковое количество стенов. Например, за 16, 17, 18, 19 и 20 баллов будет начисляться 10 стенов, а за 14 и 15 - 9 стенов и т. д.

В принципе,шкалу стенов можно построить по любым данным, измеренным по крайней мере в

2 Определения и формулы расчета М и СТ даны в параграфе "Распределение признака. Параметры распределения".

Проблема повышения качества и эффективности научных исследований в сфере психологии в последние годы выступает предметом исследования большинства ученых, приводит к активному внедрению в практическую психологию современных математических и информационных методов.

Методы математической обработки данных используются для обработки данных, установления закономерностей между изучаемыми процессами, психологическими феноменами. Использование математических методов позволяет повысить достоверность, научность результатов исследований.

Подобная обработка может осуществляться вручную либо при помощи специального программного обеспечения. Результаты исследования могут быть представлены в графическом виде, в виде таблица, в числовом выражении.

На сегодняшний день основными направлениями психологического знания, в которых уровень математизации знаний оказывается наиболее важным, является экспериментальная психология, психометрика и математическая психология.

К наиболее распространенным психологическим математическим методам относят регистрацию и шкалирование, ранжирование, факторный, корреляционный анализ, различные методы многомерного представления и анализа данных.

Регистрация и шкалирование как метод математической обработки данных в психологии

Сущность данного метода заключается в выражении исследуемых феноменов в числовых показателях. Выделяют несколько видов шкал, однако, в рамках практической психологии чаще всего используется количественная, которая позволяет измерять степень выраженности исследуемых свойств у объектов, выразить разницу между ними в числовых показателях. Использование количественной шкалы позволяет осуществлять операцию ранжирования.

Определение 1

Под ранжированием в современной научной литературе понимают распределение данных в порядке убывания/ возрастания исследуемого признака.

В процессе ранжирования каждому конкретному значению присваивается определенный ранг, что позволяет перевести значения из количественной шкалы в номинальную.

Корреляционный анализ в психологии

Сущность данного метода математической обработки заключается в установлении зависимости между психологическими феноменами, процессами. В процессе корреляционного анализа измеряется уровень изменений среднего значения одного показателя при изменении параметров, с которыми он находится во взаимосвязи.

Связь между феноменами может быть положительной, когда увеличение факторного признака приводит к одновременному увеличению результативного либо отрицательной, при которой зависимость выступает обратной положительной. Зависимость может быть линейной или кривой.

Использование корреляционного анализа позволяет выявить и установить взаимосвязи между феноменами, процессами, которые выступают не очевидными на первый взгляд.

Факторный анализ в психологии

Использование данного метода позволяет прогнозировать вероятное влияние определенных факторов на исследуемый феномен, причем все факторы воздействия изначально принимаются как имеющие равное значение, а степень влияния исследуемого фактора вычисляется математически. Применение факторного анализа позволяет установить общую причину трансформаций нескольких феноменов.

Таким образом, внедрение методов математической обработки данных в практическую психологию позволяет существенно повысить объективность результатов исследований, снизить уровень субъективности, влияния личности исследователя на реализацию изучение, анализ и интерпретацию данных.

Полученные в процессе математической обработки результаты позволяют лучше понять сущность исследуемых психологических феноменов во всем многообразии их взаимосвязей, осуществлять адекватное прогнозирование в отношении возможных изменений изучаемых феноменов, осуществлять конструирование математических моделей группового и индивидуального поведения и пр.

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Омский государственный технический университет»

Математические методы в психологии

Конспект лекций

для студентов 2 курса гуманитарных специальностей

дневного, вечернего и заочного отделений

Омск – 2008

Составитель Ананко Алла Александровна, ст. преподаватель

Печатается по решению редакционно-издательского совета Омского

государственного технического университета.

Лекция 1. Измерения и шкалы

1.1. Типы измерений

Любое эмпирическое научное исследование начинается с того, что исследователь фиксирует выраженность интересующего его свойства, как правило, при помощи чисел. Таким образом, следует различать объекты исследования (в психологии это чаще всего люди, испытуемые), их свойства (то, что интересует исследователя, составляет предмет изучения) и признаки , отражающие в числовой шкале выраженность свойств.

Измерение в терминах производимых исследователем операций - это приписывание объекту числа по определенному правилу. Это правило устанавливает соответствие между измеряемым свойством объекта и результатом измерения - признаком.

В обыденном сознании, как правило, нет необходимости разделять свойства вещей и их признаки: такие свойства предметов, как вес и длина, мы отождествляем, соответственно, с количеством граммов и сантиметров. Если нет необходимости в измерении, мы ограничиваемся сравнительными суждениями: этот человек тревожный, а этот - нет, этот более сообразителен, чем другой, и т.д.

В научном исследовании нам исключительно важно отдавать себе отчет в том, что точность, с которой признак отражает измеряемое свойство, зависит от процедуры измерения.

Пример. Мы можем разделить всех наших испытуемых на две группы по сообразительности: сообразительные и не очень. И далее приписать каждому испытуемому символ (например, 1 и 0) в зависимости от его принадлежности к той или другой группе мы можем упорядочить всех испытуемых по степени выраженности сообразительности, приписывая каждому его ранг, от самого сообразительного (1 ранг), самого сообразительного из оставшихся (2 ранг) и т. д. до последнего испытуемого. В каком из этих двух случаев измеренный признак будет точнее отражать различия между испытуемыми по измеряемому свойству, догадаться нетрудно.

В зависимости от того, какая операция лежит в основе измерения признака, выделяют так называемые измерительные шкалы. Они еще называются шкалами С. Стивенса, по имени ученого-психолога, который их предложил. Эти шкалы устанавливают определенные соотношения между свойствами чисел и измеряемым свойством объектов. Шкалы разделяют на метрические (если есть или может быть установлена единица измерения) и неметрические (если единицы измерения не могут быть установлены).

Принято считать, что математика - это царица наук, и любая наука становится по-настоящему наукой, только тогда, когда она начинает использовать математику. Однако многие психологи в глубине души уверенны, что царица наук - психология, а отнюдь не математика. Может быть, это две независимые друг от друга дисциплины? Математику для доказательства своих положений вовсе не обязательно привлекать психологию, а психологу можно совершать открытия не привлекая на помощь математику. Большинство теорий личности и психотерапевтических концепций были сформулированы без всякого обращения к математике. Примером может служить концепция психоанализа, бихевиоральная концепция, аналитическая психология К.Г.Юнга, индивидуальная психология А.Адлера, объективная психология В.М. Бехтерева, культурно-историческая теория Л.С. Выготского, концепция отношений личности В.Н.Мясищева и многие другие теории. Но все это было, в основном, в прошлом. Многие психологические концепции ныне подвергаются сомнению на основании того, что они не были подтвеждены статистически. Стало принято использовать математические методы. Любые данные, полученные при экспериментальном или эмпирическим исследовании, должны подвергаться статистической обработке и быть статистически достоверными.

Одни исследователи считают, что интеграция психологического и математического знания необходимо и полезна, что эти науки дополняют друг друга. Необходимо только при обработке данных учитывать специфику психологического исследования и необычность предмета психологии - но эта одна точка зрения. Существует, однако, и другая.

Ученые которые ее придерживаются говорят о том, что предмет изучения психологии настолько специфичен, что использование математических методов не облегчает, а лишь усложняет процесс исследования.

Экспериментальный характер первоначальных исследований в области психологии, работы М.М. Сеченова, В. Вундта: первые работы Г.Т. Фехнера и Эббингауза, в которых используются математические методы анализа психических явлений. В связи с развитием теории психологии, ее экспериментальных направлений возникает интерес к использованию математических методов для описания и анализа тех явлений, которые она изучает. Наблюдается стремление выражать открываемые законы в математической форме. Так сформировалась математическая психология.

Проникновение математических методов в психологию связано с развитием экспериментальных и прикладных исследований, оказывает довольно сильное влияние на ее развитие :

• 1. появляются новые возможности исследований психологических явлений.
• 2. предъявляются более высокие требования постановки исследовательских задач и определению способов решения.

Математика выступает как средство абстракции анализа и обобщения данных, а следовательно, как средство построения психологических теорий.

Три стадии математизации психологической науки :

• 1. применение математических методов для анализа и обработки результатов экспериментов и наблюдений и установление простейших количественных закономерностей (психофизический закон, экспотенциональная кривая научений);
• 2. попытки моделирования психических процессов и явлений с помощью готового математического аппарата, разработанного ранее для других наук;
• 3. начало разработки специализированного математического аппарата для исследования моделирования психических процессов и явлений, формирования математической психологии как самостоятельного раздела теоретической (абстрактно-аналитической) психологии.

Важно при построении психологических явлений иметь ввиду их реальные характеристики:

• 1. В любом действии всегда присутствуют эмоциональные компоненты.
• 2. Психологические явления чрезвычайно динамичны.
• 3. В психологии все изучается в развитии.

В настоящее время психология стоит на пороге нового этапа развития - создание специализированного математического аппарата для описания психических явлений и связанного с ним поведения, требуется создание нового математического аппарата.

Стремление дать математическое описание психического явления безусловно способствует развитию общепсихологической теории.

Существует несколько математических подходов в психологии .

• 1. Иллюстративный/дискурсивный, состоящий в замене естественного языка математической символикой. Символики заменяют длинные рассуждения. Служит мнемоническим средством - удобным для памяти кодом. Позволяет экономным образом наметить направление поиска зависимостей между явлениями.
• 2. Функциональный - состоит в описании зависимости между теми или иными величинами, из которых один результат принимается в качестве аргумента, другой - в качестве функции. Получил широкое распространение (аналитическое описание)
• 3. Структурный - описание взаимосвязей между различными сторонами изучаемого явления.

К сожалению, психология практически не имеет ни собственных единиц измерения, ни отчетливого представления о том, как заимствованные ей единицы измерения соотносятся с психическими феноменами. Однако ни у кого не возникает возражения по поводу того, что психология не может отказаться от математики полностью, это нецелесообразно и не нужно. В любом случае, следует помнить о том, что математика, несомненно, систематизирует мышление и позволяет выявить закономерности, на первый взгляд не всегда очевидные. Использование математической обработки данных имеет массу преимуществ. Другое дело, что заимствование этих методов и их интеграция в психологию должно быть максимально корректным, а психологи, которые их используют, должны иметь достаточно глубокие знания в области математики и уметь правильно использовать математические методы.

В настоящее время психология переживает период активного развития: расширение ее проблематики, обогащение методов исследования и фактических данных, формирование новых направлений, усиление связи с практикой. Развитие психологии науки: 1). экстенсивное (расширяющееся) - проявляется в дифференциации (разделении): психология управления, космическая, авиационная и так далее 2). дифференциация психологии как науки противостоит интеграции ее областей и направлений. Чем глубже проникает та или иная специальная дисциплина в изучаемый ею предмет и чем полнее раскрывает его, тем более необходимыми становятся для нее контакты с другими дисциплинами. Например, инженерная психология связана с социальной психологией, психологией труда, психофизиологией, психофизикой. Связь между общей теорией и ее специальными областями двусторонняя: общая теория питается данными, накапливаемыми в отдельных областях. А. отдельные области могут успешно развиваться лишь при условии развития общей теории психологии.