Единицы исследования - элементы, с которыми выполняются разные действия при формировании выборки и проведении исследования. Единица отбора выбирается из доступной совокупности, единица рандомизации получает экспериментальное условие, а для единицы наблюдения регистрируется значение исследуемого показателя.
Эти единицы могут совпадать или относиться к разным уровням. Например, из региона можно отобрать школы, распределить по условиям классы, а результаты измерять у отдельных учеников.
| Единица | Основной вопрос | Возможные примеры |
|---|---|---|
| Отбора | Что выбирают из доступной совокупности? | человек, школа, клиника, класс |
| Рандомизации | Чему назначают экспериментальное условие? | человек, пара, семья, класс, клиника |
| Наблюдения | Для чего регистрируют отдельное значение показателя? | человек, группа, проба, момент измерения |
Единица отбора
Единица отбора - элемент, который выбирают из доступной генеральной совокупности на определённом этапе формирования выборки.
При простом отборе единицей может быть отдельный человек. При многоступенчатом отборе единицы меняются от этапа к этапу:
- из перечня регионов выбираются регионы;
- из перечня школ выбранных регионов выбираются школы;
- из перечня классов выбранных школ выбираются классы;
- из списков учеников выбранных классов выбираются ученики.
На первой ступени единицей отбора является регион, на второй - школа, на третьей - класс, на четвёртой - ученик. Итоговая вероятность включения ученика зависит от вероятностей отбора на всех ступенях.
Единица отбора определяет устройство основы выборки. Если отбираются школы, требуется перечень школ; если отдельные ученики - списки учеников. Неполная основа исключает часть единиц из отбора и может создавать смещение.
Единица рандомизации
Единица рандомизации - наименьший элемент, которому независимо от других элементов назначается одно из экспериментальных условий с помощью случайного распределения.
При индивидуальной рандомизации условие назначается каждому участнику отдельно. При кластерной рандомизации условие получает целая группа: класс, семья, клиника или организация. Все участники одного кластера проходят одно и то же условие.
Число участников не равно числу независимых назначений при кластерной рандомизации. Если 300 учеников входят в 10 классов, а условия назначаются классам, имеется 10 рандомизированных единиц, а не 300. Сходство учеников внутри классов учитывают при расчёте стандартных ошибок и мощности.
Схема единиц рандомизации также определяет допустимые перестановки в тесте рандомизации. Если условия назначались классам, при повторном моделировании переставляются назначения классов, а не отдельных учеников.
Единица наблюдения
Единица наблюдения - элемент, для которого регистрируется отдельное значение исследуемого показателя. Если каждый ученик выполняет тест и получает собственный балл, единицей наблюдения является ученик. Если итогом является средний балл всего класса, единицей наблюдения может быть класс.
Один участник может давать несколько наблюдений. Например, при измерении тревожности каждый день в течение недели у одного человека регистрируется семь значений. Эти наблюдения относятся к одному участнику и обычно зависимы между собой; их нельзя без дополнительного учёта трактовать как данные семи разных людей.
Единица наблюдения определяется тем, для какого элемента записывается показатель, а не количеством строк в таблице. Одна единица может занимать несколько строк при повторных измерениях, а одна строка может содержать несколько показателей одной единицы.
Пример с разными единицами
Исследователь проверяет новый способ обучения решению алгоритмических задач у семиклассников.
- Из полного списка школ региона случайно выбираются 10 школ. Единицей отбора является школа, поскольку именно школы выбираются из доступной совокупности.
- В каждой выбранной школе участвуют два седьмых класса. Один класс случайно направляется на обучение новым способом, второй продолжает заниматься обычным способом. Единицей рандомизации является класс, поскольку условие назначается всему классу.
- После обучения каждый ученик выполняет 30 заданий. Для каждого ученика записывается число правильных ответов. Единицей наблюдения является ученик, поскольку отдельный результат регистрируется для каждого ученика.
В этом исследовании школа отвечает на вопрос об отборе, класс - о назначении условия, ученик - об измерении результата.
Ученики одного класса не дают независимых сведений о назначении условия: они обучались вместе, взаимодействовали друг с другом и работали с одним преподавателем. Статистический анализ должен учитывать объединение учеников в классы, иначе точность оценки различия между способами обучения будет нарушена.
Пример с совпадающими единицами
Исследователь случайно выбирает отдельных людей из полного списка, отдельно распределяет каждого человека между двумя условиями и один раз измеряет его результат.
В этом случае человек одновременно является:
- единицей отбора, поскольку выбирается из списка
- единицей рандомизации, поскольку отдельно получает условие
- единицей наблюдения, поскольку для него регистрируется отдельный результат
Совпадение единиц упрощает анализ, но не устраняет необходимость различать действия отбора, назначения условия и измерения.
Пример с повторными наблюдениями
Из списка студентов отбираются 80 человек, каждого отдельно распределяют между двумя программами тренировки внимания, после чего скорость ответа измеряют ежедневно в течение пяти дней.
- единица отбора - студент
- единица рандомизации - студент
- единица наблюдения - результат студента в конкретный день
Получено 400 наблюдений, но только 80 отобранных и рандомизированных единиц. Пять результатов одного студента связаны между собой, поэтому увеличение числа измерений не равнозначно увеличению числа участников до 400.
Определение единиц в исследовании
Для каждой единицы отдельно указывают:
- перечень, из которого она отбиралась
- этап и способ отбора
- уровень назначения экспериментального условия
- уровень регистрации показателя
- число отобранных, рандомизированных и наблюдаемых единиц
- число повторных измерений для одной единицы
- объединение участников в пары, семьи, классы, клиники или другие кластеры
Явное различение единиц предотвращает ошибочную подмену числа участников числом наблюдений и числа наблюдений числом независимых назначений. Соответственно,
- число участников - количество людей или других объектов, включённых в исследование
- число наблюдений - общее количество полученных измерений, ответов, проб или сессий
- число независимых назначений - количество участников, групп или других единиц, для каждой из которых отдельно определялось исследовательское условие
Например:
- Если 100 участников выполнили по одному из 4 вариантов задания по 5 раз, получено 500 наблюдений.
- Если вариант исследования назначался отдельно каждому участнику, число независимых назначений равно 100 - даже если все участники в итоге случайно получили один и тот же вариант.
- Если участников сначала объединили в 4 группы, а затем каждой группе целиком назначили свой вариант исследования, число независимых назначений равно 4.
- Если же каждого участника по отдельности распределили между четырьмя вариантами исследования, число независимых назначений равно 100, а не 4.
- Если все 100 участников по протоколу выполняли один и тот же вариант и выбора между вариантами не было в целом, термин “независимое назначение” здесь неприменим т.к. число независимых назначений определяется не количеством участников, а количеством отдельных решений о назначении условия.