Част 3: Видове дизайни на количествени изследвания

Изследователският дизайн се разделя на три групи: количествени, качествени и смесени методи. Изследователят трябва да вземе решение за най-подходящия дизайн за вида на изследователската работа (фиг. 10). В областта на социалните науки и изследванията в областта на образованието се използват различни количествени изследователски дизайни и методи, включително експериментални, корелационни, анкетни и квазиекспериментални дизайни.

Количествените изследвания обхващат различни експериментални проекти, включително истински експерименти, квазиексперименти, приложен поведенчески анализ и експерименти с един субект. От друга страна, неексперименталните количествени изследвания включват каузално-сравнителни изследвания, при които изследователят сравнява няколко групи въз основа на вече настъпила независима променлива, и корелационен дизайн, при който изследователите използват корелационна статистика, за да измерят връзката между променливи или набори от показатели.

Освен това тези модели са се развили до по-сложни връзки между променливите, като например моделиране на структурни уравнения, йерархично линейно моделиране и техники за логистична регресия. Количествените стратегии станаха по-сложни през последните години, като експериментите включват множество променливи и обработки, като например факторни дизайни и дизайни с повтарящи се измервания. Бяха разработени и сложни модели на структурни уравнения, за да се определи колективната сила на множество променливи и причинно-следствени пътища.

Всеки дизайн има различни характеристики и цели. В този раздел ще разгледаме тези дизайни в дълбочина, като предоставим задълбочено разбиране за тяхната пригодност за различни изследователски търсения и подчертаем техните отличителни подходи.

Методологията, използвана от изследователя, може значително да повлияе на резултата и точността на неговото проучване. Изследователският проект обхваща рамката, структурата и стратегията, които изследователите използват, за да отговорят на даден изследователски въпрос. Като разглеждат внимателно тези елементи, изследователите могат да установят своята хипотеза, да проведат своето изследване и да интерпретират данните си (Leavy, 2022). При количествените изследвания от ключово значение е да се запази контролът и да се смекчат всички фактори, които биха могли да повлияят или да изкривят резултатите. Прегледът на ключовите характеристики и допускания, които са в основата на количествените изследвания, е от съществено значение, за да се оцени как контролът играе решаваща роля в дизайна на количествените изследвания (Asenahabi, 2019; Bloomfield & Fisher, 2019).

Количествените изследвания са формален и систематичен процес за описване на променливи, проверка на техните взаимоотношения и изследване на причинно-следствените връзки между променливите. Количествените изследвания генерират цифрови данни, които се основават предимно на позитивистични или постпозитивистични парадигми и са подкрепени от различни допускания, като например вярата в една истина или реалност, обективността и дедукцията. (Hair et al., 2021; Sukamolson, 2007).

Количественото изследване е научен метод, който използва обективни и безпристрастни техники за проверка на хипотези и намиране на правилния отговор. Изследователският процес включва изготвяне на представителна извадка от участници от известна популация и измерване на интересуващите ни променливи. Обикновено изследователите започват с проверка на нулевата хипотеза, която не предполага връзка между независимите и зависимите променливи. Хипотезата се проверява внимателно, а резултатите се оценяват чрез статистически анализ. В крайна сметка нулевата хипотеза се счита за приемлива или неприемлива въз основа на резултатите от статистическите оценки. След като нулевата хипотеза бъде приета или отхвърлена, изводите или обобщенията могат да бъдат приложени към популацията, която представлява интерес. Изследователският план трябва да бъде надежден и да има вътрешна и външна валидност, известни като точност, за да може да се правят сигурни обобщения за популацията. (Watson, 2015 г.).

Строгостта при количествените изследвания може да се опише като степента на контрол, която изследователят упражнява, за да предотврати въздействието на външни или смущаващи променливи върху зависимата (тестова или резултатна) променлива.

За да оцени ефекта на един фактор върху конкретен резултат, изследователят трябва да отчете всички други променливи или външни фактори, които потенциално биха могли да повлияят на резултата. Това може да помогне да се изолира специфичното въздействие на изследваната независима променлива.

Например, за да създаде профил на риска от падане, изследователят трябва да сравни характеристиките на извадка от пациенти, които са паднали, с тези на извадка от пациенти, които не са паднали.

В тази ситуация, ако има грешка при подбора на извадката на групата на пациентите, които не са паднали, и тази група случайно се състои от по-висока средна възраст, тогава разликата - или не - между двете групи може да се дължи на възрастта поради грешката при подбора на извадката.

В количествените изследвания се използват различни проекти на проучвания. Те могат да се различават по начина, по който се категоризират, в съответствие с четири основни типа количествени изследвания: описателни, корелационни, квазиекспериментални и експериментални (табл. 6).

Дескриптивното количествено проучване има за цел да изследва променливите в една извадка и систематично да ги измерва, описва и интерпретира. Обикновено се използва за събиране на данни за специфично явление или атрибут от интерес в рамките на известна извадка или популация в естествената ѝ среда, без да се контролират или манипулират променливите.

Изследователските проучвания, които описват и изследват променливи в две или повече групи, са сравнителни дескриптивни дизайни. Променливата/променливите, които представляват интерес, се измерват и описват в двете групи и след това се сравняват. Например изследователите могат да проведат сравнително описателно проучване, за да опишат разликите в образователните квалификации между медицинските сестри мъже и жени, работещи в местна болница.

Констатациите от описателни проучвания са най-ценни за определяне на честотата на съществуване на нещо. Те са полезни и за описание на ново или малко известно явление. Въпреки това, макар че констатациите не могат да се използват за установяване на причина и следствие, те могат да помогнат за разработването на хипотези, които могат да бъдат проверени в бъдещи проучвания.

Изследователите трябва да използват методи, за да гарантират, че събраните данни са надеждни и валидни. Това включва използването на техника на вероятностна извадка, за да се избере извадка с достатъчен размер и да се представи точно целевата популация. 

Инструментите и методите, използвани за събиране на данни в описателните проучвания, включват анкети, контролни списъци, наблюдения, интервюта и оборудване за измерване на физиологични променливи, като например везни за измерване на теглото и термометри. Те също трябва да бъдат калибрирани, стандартизирани и пилотирани преди употреба, за да се гарантира вътрешната им валидност.

Основната цел на корелационните изследвания е да се установи съществуването, силата и посоката на връзката между две или повече променливи. Това е степента, в която промените в една променлива съответстват на промените в друга. Анализирайки коефициента на корелация, изследователите могат да определят естеството и посоката на връзката между променливите, което е от решаващо значение за вземането на информирани решения въз основа на събраните данни.

Подобно на дескриптивните изследвания, корелационните изследвания не манипулират изследваните променливи и не се стремят да определят причина или следствие. Вместо това те могат да опишат или предскажат взаимоотношения или да тестват теоретични модели на взаимоотношения. Причинно-следствени изводи относно връзките между независимите и зависимите променливи не се правят без случаен подбор или манипулиране на независимата променлива. Не се правят опити да се правят такива изводи, без да се спазва горепосочената процедура (Rumrill, 2004). Резултатите от корелационните изследвания могат да бъдат статистически обяснени по три начина: положителна, отрицателна и липса на корелация.

В статистиката положителна корелация означава връзка или асоциация между две променливи, така че когато едната променлива се увеличава, другата също се увеличава, или когато едната променлива намалява, другата също намалява. (Bloomfield & Fisher, 2019). Това означава, че двете променливи се движат в една и съща посока. Например, количеството храна, което човек консумира, може да корелира положително с теглото.

Отрицателна корелация между променливите възниква, когато увеличаването на една променлива води до намаляване на друга и обратно. Например, колкото повече храна консумира човек, толкова по-ниско е нивото на глада му. За две променливи се казва, че не са корелирани, когато промяната в едната не води до промяна в другата и обратно.

Когато съобщават резултатите от корелационни проучвания, изследователите обикновено използват статистическа мярка, наречена коефициент на корелация. Тази стойност варира от +1 до -1, като стойност, близка до +1, означава силна положителна корелация, а стойност, близка до -1, означава значителна отрицателна корелация. Стойност, близка до нула, означава, че променливите не са корелирани.

Третата категория количествен изследователски дизайн са квазиексперименталните изследвания. Те са подобни на експерименталните изследвания, тъй като имат за цел да проверят ефективността на интервенциите и следователно включват манипулиране на независима променлива.

За разлика от истинското експериментално изследване (напр. рандомизирано контролирано проучване) обаче при тях липсва случайно разпределение на участниците в определени условия, като например интервенционна/експериментална или контролна група. Това може да има значителни последици, тъй като фактори, различни от изследваните, могат да повлияят на резултатите. Те са известни като смущаващи или външни променливи.

Когато провеждането на рандомизирано контролирано проучване не е възможно или етично, обикновено се провеждат квазиексперименти. Различните видове квазиекспериментални проучвания включват, наред с други (табл. 7.):

• нееквивалентна контрола дизайн на предварителното изпитване и последващото изпитване
• нееквивалентен контролен проект само след тест
• дизайн с една група с предварителен тест и последващ тест и
• серия с прекъсване във времето.

Дизайнът на експерименталното изследване има най-високо ниво на контрол и често е определян като златен стандарт на количествените изследвания поради способността му да определи причинно-следствената връзка между интервенцията (причината) и резултата от изследването (ефекта). (Rogers & Révész, 2020).

В научните изследвания експерименталните проекти са широко признати като златен стандарт. Този метод, известен като истински експеримент, установява причинно-следствена връзка между променливите в рамките на изследването. Въпреки често срещаните погрешни схващания, истинското експериментиране не е характерно единствено за лабораторните условия.

Експерименталните изследвания осигуряват структуриран подход за установяване на причинно-следствени връзки между променливите. При този подход изследователят участва активно в извеждането и проверката на хипотези. Изследователят манипулира независима променлива (причина) и наблюдава ефекта ѝ върху зависима променлива, като се опитва да контролира външните променливи. Това се постига чрез прилагане на лечението на една група, като същевременно то не се прилага на друга, и след това се анализират получените резултати от двете групи.

В сферата на научните изследвания експериментът включва случаен подбор на участниците и излагането им на различни нива на една или повече променливи, известни като независими променливи. След това изследователят наблюдава въздействието на това излагане върху една или повече променливи, наречени зависими променливи. Целта на провеждането на експеримента е да се установи корелация между независимите и зависимите променливи и да се направят изводи относно ефективността на интервенцията и причинно-следствената връзка между тях. Ключов аспект на този процес е контролирането на външните променливи. Този контрол е от съществено значение, тъй като гарантира, че всички наблюдавани ефекти се дължат единствено на манипулирането на независимите променливи, което повишава валидността на изследването. Експериментите са мощен инструмент за изследване на причинно-следствените връзки в различни области, включително психология, медицина, физика и инженерство. (Mizik & Hanssens, 2018).

Истинските експерименти разпределят участниците в условията на лечение на случаен принцип, докато квазиекспериментите използват неслучайни разпределения. За да се осигури сходство на субектите, случаите се подбират по различни характеристики и се разпределят на случаен принцип в контролната и експерименталната група. Разглеждат се само наблюдаеми факти, а инференциалната статистика дава точни числови резултати. Разработени са различни експериментални дизайни, от прости "преди-след" до сложни многомерни факторни дизайни, включително:

• Паралелен дизайн - При паралелния дизайн участниците се разпределят на случаен принцип в интервенционната или контролната група.
• Кръстосан дизайн - При кръстосания дизайн участниците първоначално са разпределени в интервенционната или контролната група и след определен период от време преминават в другата група. Този дизайн помага да се премахне отклонението от индивидуалните различия, тъй като всеки участник се превръща в свой собствен контрол.
• Клъстерен дизайн - В много изследователски контексти не винаги е възможно да се направи случаен избор на лицата, които да получат различни интервенции. За да се преодолее това, групи или клъстери от лица (например отделения, звена или болници) могат да бъдат разпределени на случаен принцип към контролата или интервенцията и всички членове на клъстера ще получат разпределението.

Рандомизираното контролирано проучване (РКТ) е високо ценен изследователски подход, който въплъщава тези достойнства (Styles & Torgerson, 2018) (фиг. 11).

При този тип експеримент всички променливи са идентифицирани и контролирани с изключение на една. Независимата променлива се манипулира, за да се наблюдава нейното въздействие върху зависимите променливи. Освен това участниците се разпределят на случаен принцип към експерименталните третирания, вместо да бъдат подбрани от естествено съществуващи групи. Това гарантира валидността на изследването.

Основните принципи на експерименталните проекти включват случайно разпределение, манипулиране на променливите и контролни групи. Въпреки че експерименталните проекти ефективно установяват причинно-следствени връзки, те имат и ограничения, като например етични съображения и практически ограничения.

Фундаменталната рамка на количествения анализ се корени в научния метод, използващ дедуктивни разсъждения. Това включва разработване на хипотеза от изследователя, провеждане на проучване за събиране на данни по проблема, а след това анализ и споделяне на заключенията, за да се докаже, че хипотезите не са неверни.

За да следвате тази процедура, трябва:

• Наблюдавайте непознато, необяснимо или ново явление и проучете настоящите теории, свързани с проблема.
• Създайте хипотеза, която да обясни направените наблюдения.
• Предвидете резултатите въз основа на тези хипотези и създайте план за проверка на прогнозата.
• Събиране и обработка на данни. Ако прогнозата е точна, преминете към следващата стъпка. Ако не, създайте нова хипотеза въз основа на наличните знания.
• Проверете констатациите, направете изводите си и представете резултатите в подходящ формат.

Crano et al. (2014) очертават стъпките на класическия истински експериментален изследователски дизайн, които включват събиране на група участници, провеждане на предварително измерване на зависимата променлива, случайно разпределяне на участниците в експерименталната или контролната група, строг контрол на прилагането на експерименталното третиране между двете групи и повторно измерване на двете групи по зависимата променлива след експерименталната манипулация (фиг. 12). Съществуват вариации, като например премахване на предварителното тестване, включване на множество експериментални третирания или използване на едни и същи участници във всички експериментални условия.

Следването на важните стъпки е от съществено значение за ефективното планиране и провеждане на експерименти. Тези стъпки включват следното (Kuçuksayraç, 2007):

• Участници в извадката за проучването.
• Случайно разпределение на участниците в групите.
• Случайно разпределяне на групите в експериментални или контролни условия.
• Определяне на независимата променлива, която се отнася до аспекта на изследваната среда, който се различава между групите.
• Определяне на зависимата променлива, която измерва всички произтичащи от това промени в поведението.
• Контролиране на всички други променливи, които могат да повлияят на зависимата променлива, като същевременно се запазва постоянството на независимата променлива.
• Провеждане на статистически тестове за потвърждаване или отхвърляне на хипотезата, за да се определи дали има някакви разлики между двете групи по отношение на измерванията на зависимата променлива.
• Ако хипотезата се потвърди, обяснете и обобщете резултатите.
• И накрая, прогнозирайте как резултатите могат да се приложат в други ситуации, евентуално чрез повторение.

В заключение, количествените изследвания са важен метод за измерване на променливи и оценка на ефективността на интервенциите. За разлика от качествените изследвания, количествените изследвания се провеждат обективно, като се набляга на намаляването на пристрастията. Изследователите, които се стремят да възприемат практики, основани на доказателства, трябва да имат добри познания за дизайна на количествените изследвания. Тези знания им позволяват да разбират и оценяват по-добре научната литература и евентуално да интегрират резултатите от изследванията и препоръките в работата си.

В таблица 8 са обобщени алтернативите за изпълнение на количествени и експериментални изследователски проекти, адаптирани към различните условия на изследване.